Определение потерь теплоты здания через наружные ограждения

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции [1]

R_o = R_в R_н, (2.3)

где R_в – термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м²·ºС/Вт (табл. 2.2); - сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев m-слойного ограждения толщиной , м, выполненных из материалов с теплопроводностью , Вт/(м·ºС) (значения для некоторых строительных материалов приведены в табл. 2.3); R_н – термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения (для наружных стен и бесчердачных покрытий R_н = 0,043 м²·ºС/Вт, для перекрытий чердачных и над отапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах R_н = 0,086 м²·ºС/Вт, для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах R_н = 0,172 м²·ºС/Вт).

Таблица 2.2.

Значения сопротивления тепловосприятию R_в внутренней поверхности ограждений производственных и животноводческих зданий [2,3]

Полы, расположенные непосредственно на грунте, считают неутепленными, если они состоят из нескольких слоев материалов, теплопроводность каждого из которых ³ 1,16 Вт/(м·ºС). Утепленными считают полы, утепляющий слой которых имеет теплопроводность _у.с < 1,16 Вт/(м·°С).

Потери теплоты через неутепленные полы вычисляют по зонам – полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (рис. 2.1).

Сопротивление теплопередаче неутепленных полов R_н.п, м²·ºС/Вт, для первой зоны составляет 2,15, для второй – 4,3, для третьей – 8,6, для остальной площади пола – 14,2. Площадь участков пола, примыкающих к углам в первой двухметровой зоне, вводят в расчет дважды, т.е. по направлению обеих наружных стен, образующих угол.

Сопротивление утепленных полов теплопередаче [4]

d_у.с/l_у.с, (2.4)

где d_у.с и l_у.с - соответственно толщина, м, и теплопроводность, Вт/(м·ºС), утепляющего слоя.

Сопротивление теплопередаче полов, расположенных на лагах:

. (2.5)

Таблица 2.3

Теплопроводность некоторых строительных материалов (средние эксплуатационные значения)

Наименование материала	, Вт/(м · ºС)
Железобетон	1,98
Бетон на гравии или щебне из природного камня	1,80
Шлакопемзобетон ( = 1800 кг/м3)	0,70
Пенобетон	0,38
Кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича	0,76
Кирпичная кладка из силикатного кирпича	0,81
Штукатурка из цементно-песчаного раствора	0,84
Штукатурка из известково-песчаного раствора	0,76
Асфальтобетон	1,05
Дерево (сосна и ель, поперек волокон)	0,16
Стекло оконное	0,76
Асбоцементные листы	0,49
Рубероид, пергамин, толь	0,17
Битум нефтяной ( = 1400 кг/м3)	0,27
Маты минераловатные	0,07
Опилки древесные	0,09
Щебень из доменного шлака ( = 800 кг/м3)	0,23
Гравий керамзитовый ( = 800 кг/м3)	0,22
Керамзитобетон на керамзитовом песке ( = 600 кг/м3)	0,20

Значения сопротивлений теплопередаче для оконных и дверных проемов в деревянных переплетах приведены в табл. 2.4.

Теплопотери (или теплопоступления) через ограждения между смежными помещениями учитывают в том случае, если разность температур внутреннего воздуха этих помещений превышает 3 ºС.

Рис. 2.1. Расположение зон для расчета потерь теплоты через неутепленные полы

Добавочные теплопотери через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна зависят от различных факторов. Значения Q_доб исчисляют в долях от основных потерь теплоты, через эти ограждения (стены, окна, двери, ворота и др.).

Q_доб = Q_осн(2.6)

Таблица 2.4

Термическое сопротивление R_о заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей)

1. Для указанных ограждений, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад, = 0,1, на юго-восток и запад - = 0,05.

2. Для общественных, административно-бытовых и производственных зданий при наличии в помещении двух наружных стен и более соответственно = 0,05 и = 0,1 от теплопотерь через стены.

3. Для наружных дверей, не оборудованных воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания H, м: = 0,27H для двойных дверей с тамбуром между ними; = 0,34H для двойных дверей без тамбура; = 0,42H для одинарных дверей от теплопотерь через эти двери и ворота.

4. Для наружных ворот, не оборудованных воздушно-тепловыми завесами, при наличии тамбура = 1, без тамбура = 3.

Пример 2.1. Определить расчетные и удельные теплопотери через наружные ограждения здания свинарника. Здание бесчердачное, двускатное, одноэтажное с размерами: длина L = 72 м, ширина B = 12 м, высота боковых стен h = 2,6 м: высота конька h_К = 6 м. По торцам здания расположены деревянные ворота с тамбуром с размерами:высота H = 3,0 м, ширина b = 2,8 м.

Полы керамзитобетонные. На продольных стенах расположены двойные окна в деревянных спаренных переплетах. Коэффициент остекления (отношение поверхности окон к общей поверхности вертикальных наружных ограждений) К_ос = 0,20. Коэффициенты теплопередачи (Вт/м² °С) стен, окон, перекрытия и пола: К_ст = 1,24; К_ок = 2,89; К_пер = 0,65; К_пл = 0,27. Расчетная температура наружного воздуха t_н = -30 °С, относительная влажность _н = 85 %; температура внутреннего воздуха t_в = 18 °С (приложение 2) относительная влажность = 75 %. Продольные стороны здания ориентированы: одна – на северо-восток, другая – на юго-запад.

Решение. Площадь поверхности каждой из продольных стен с учетом размещения на них окон: = L · B (1 - К_ос) = 72 · 2,6 · 0,8 = 149,76 м². Площадь поверхности каждой из торцевых стен (площадь прямоугольника без ворот плюс площадь треугольника коньковой части): = (B · h - - b · H) + 0,5 B (h_{К -}h) = 12 · 2,6 – 2,8 · 3,0 + 0,5 · 12 (6 – 2,6) = 43,2 м². Площадь покрытия равна сумме площадей двух скатов. Ширина ската b_ск – это гипотенуза прямоугольного треугольника основанием и высотой h_{К –}h. Тогда

F_ск = м². Площадь пола F_пол = B · L = 12 · 72 = 864 м².

Площадь окон на каждой продольной стене

F_ок = L · h · К_ос = 72 · 2,6 · 0,2 = 37,44 м².

Площадь ворот на каждом торце здания F_в = b · H = 2,8 · 3 = 8,4 м²

Основные теплопотери через ограждающие конструкции определяем по формуле (2.2) Для всех ограждений n = 1 (являются наружными).

Теплопотери через обе продольные стены

Q_пр.ст = 2·149,76 · 1,24(18 + 30) · 1 = 17827 Вт

Теплопотери через обе торцевые стены

Q_т.ст = 2·43,2 · 1,24(18 + 30) · 1 = 5142 Вт

Потери теплоты через кровлю

Q_ск = 993,0 · 0,65(18 + 30) ·1 = 30982 Вт

Потери теплоты через пол

Q_п = 864 · 0,27(18 + 30) ·1 = 11197 Вт

Теплопотери через окна двух стен ( , табл. 2.4)

Q_ок = = 10571 Вт

Теплопотери через ворота двух торцевых стен ( , табл. 2.4)

Q_в = = 3751 Вт

Основные теплопотери

Q_осн = 17827 + 5142 + 30982 + 11197 + 10571 + 3751 = 79470 Вт

Добавочные теплопотери через вертикальные стены, окна, ворота и наклонные скаты перекрытия (вертикальная проекция), обращенные на северо-восток и северо-запад, составляют 10 %, а на юго-восток – 5 % основных теплопотерь через эти ограждения.

Добавочные теплопотери через вертикальные ограждения

Q_д = 0,1 · (0,5Q_пр.ст + 0,5Q_ок + 0,5Q_т.ст + 0,5Q_в) + 0,05 · (0,5Q_т.ст + 0,5Q_в) = = 01· (0,5 · 17827 + 0,5 · 10571 + 0,5 · 5142 + 0,5 · 3751) + 0,05 · (0,5 · 5142 + + 0,5 · 3751) = 2086 Вт

Добавочные теплопотери через наклонный северо-восточный скат (вертикальную проекцию) крыши

Q_д.н. = 0,1 · К_пер · L (h_к - h) · (t_в - t_н) = 0,1 · 0,65 · 72 (6 – 2,6) · (18 + 30) = = 764 Вт

Добавочные теплопотери через наружные ворота с тамбуром

Q_д.в = 1 · Q_в = 3751 Вт

Здание имеет более двух наружных стен, поэтому нужно добавить еще 10 % основных потерь теплоты через стены, окна и ворота

Q_д = 0,1 · (17827 + 5142 + 10571 + 3751) = 3729 Вт

Теплопотери через ограждающие конструкции

Q_огр= 79470 + 2086 + 764 + 3751 + 3729 = 89800 Вт

Дополнительные теплопотери на инфильтрацию принимаем в размере 30 % основных теплопотерь через все ограждения

Q_и = 0,3 · Q_осн = 0,3 · 79470 = 23841 Вт

Суммарные теплопотери через наружные ограждения составляют

Q_т = 89800 + 23841 = 113641 Вт