Теплопотеря

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ ЗДАНИЯ ЧЕРЕЗ НАРУЖНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ

Для обеспечения в помещениях параметров воздуха в пределах допустимых норм, при расчете тепловой мощности системы отопления необходимо учитывать:

— потери теплоты через ограждающие конструкции зданий и помещений;

— расход теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещения наружного воздуха;

— расход теплоты на нагревание материалов и транспортных средств, поступающих в помещения;

— приток теплоты, регулярно поступающей в помещения от электрических приборов, освещения, технологического оборудования и других источников.

Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещений не учитывают, если разность температур в этих помещениях менее 10 °С.

При выборе оборудования для отопления зданий исходным является расчет тепловых потерь сквозь наружные строительные ограждения здания — стены, перекрытия, покрытия, полы и проемы (окна, фонари, двери и ворота).

Основные потери теплоты здания Q, Вт, складываются из потерь теплоты всеми ограждающими конструкциями:

(1)

где Qi — потери теплоты каждой i-й ограждающей конструкцией. Они определяются по формуле

(2)

где Fi — расчетная площадь i-й ограждающей конструкции, м2; ki — коэффициент теплопередачи i-й ограждающей конструкции, Вт/(м2· °С), определяемый по формуле 18 (КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ); tH — расчетная температура наружного воздуха, °С, принимаемая табл. 1 (САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОТОПЛЕНИЯ); tB — расчетная температура воздуха рабочей зоны помещения, °С, принимаемая по табл. 2… 5 (САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОТОПЛЕНИЯ); n — коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по табл. 2 (СОПРОТИВЛЕНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ).

Расчетную площадь Fi каждого элемента ограждающих конструкций определяют путем перемножения его линейных размеров, указанных на рис. 1 (с точностью до 0,1 м2). Длину наружных стен угловых помещений измеряют от осей внутренних стен до внешних поверхностей угла, а наружных стен не угловых комнат — между осями внутренних стен. Высоту наружных стен первого этажа измеряют с учетом конструкции пола. Если пол размещен на грунте, то измеряют расстояние от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа, а если пол расположен над неотапливаемым подвалом, то от нижней плоскости конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Если пол сконструирован на лагах, то измеряют высоту от уровня земли до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен у промежуточных этажей здания измеряют между уровнем чистого пола соответствующих этажей, а верхнего этажа — от уровня чистого пола этого этажа до утепляющего слоя чердачного перекрытия. Площади окон, фонарей, дверей измеряют по наименьшему размеру в свету, а перекрытий (чердаков, неотапливаемых полов) — по расстоянию между осями внутренних стен. Площадь полов, лежащих на грунте или лагах, рассчитывают по зонам, представляющим собой полосы шириной 2 м, условно проведенные параллельно наружным стенам. У угловых помещений площадь первой зоны в углу наружных стен учитывают дважды.

Рисунок 1. Примеры обмера наружных ограждающих конструкций и пола здания: НС — наружная стена; ОД — окно двойное; П — пол; ПТ — пол теплый

Потери теплоты подземной частью наружных стен определяют так же, как и для неутепленных полов на грунте, но разбивку на зоны начинают в этом случае у стен от уровня пола. При наличии утеплителя в конструкции пола нужно обязательно учитывать термическое сопротивление слоя утеплителя

(3)

При утепленном полу, расположенном на лагах, его сопротивление теплопередаче следует рассчитывать по формуле

(4)

Добавочные потери теплоты ограждающими конструкциями помещений оценивают в долях от основных потерь с помощью коэффициентов ?1 и ?2.

В помещениях любого назначения добавочные потери теплоты через наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна, ориентированные на север, восток, северо-восток и северо-запад учитывают при помощи коэффициента ?1 принимаемого равным 0,1, на юго-восток и запад — 0,05; в угловых помещениях — дополнительно по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из указанных ограждений ориентировано на север, восток, северо-восток или северо-запад, и по 0,1 в других случаях.

При помощи коэффициента ?2 учитывают добавочные потери:

через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха -40 °С и ниже (параметры Б); в этом случае ?2 = 0,05;

— через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами. Для тройных дверей с двумя тамбурами между ними принимают ?2 = 0,2Н; для двойных дверей с тамбурами между ними ?2 = 0,27Н; для двойных дверей без тамбура ?2 = 0,34Н; для одинарных дверей ?2 = 0,22Н, где Н — высота здания, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты;

— через наружные ворота, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами; принимают ?2 = 3 при отсутствии тамбура и ?2 = 1 при наличии тамбура у ворот.

Общие потери теплоты определяют, суммируя основные и добавочные потери теплоты через каждую из ограждающих конструкций,

(5)

Полученный результат округляют до 10 Вт.

Расчеты основных и дополнительных потерь теплоты через отдельные ограждения каждого помещения здания следует вести в табличной форме (табл. 1).

Таблица 1. Расчет теплопотерь здания

№ п/п	Помещение		Характеристика ограждения					Расчетная разность температур ?t, °С	Коэффициент ориентации здания n	Основные потери теплоты Qо, Вт	Добавочные потери теплоты			Общие потери теплоты через ограждения здания
	№	Наименование и температура, tв, °С	Наименование	Ориентация	Размер, м	Площадь, м2	Коэффициент теплопередачи к, Вт/(м2·°С)				связанные с ориентацией	нанагревание врывающегося воздуха	суммарные	Qoбщ, Вт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

Расчет теплопотерь стен производим по принципу расчета теплопотерь через огражадющие конструкции.

Исходя из плана дома, для расчета берем только стены (А, Б и В), так как стена (Г) граничит с соседней половиной жилого дома, простенки (Д) и не являются источником теплопотерь. Так же не учитывем двери, идущие из помещений № 1 и № 2 в помещение №3, потому что это помещение отапливаемое.

План дома

Стены дома – в щитах в качестве утеплителя использована мягкая стекловата толщиной 0,1 м с устройством пароизоляционного слоя. Фасад дома утеплен минераловатным утеплителем толщиной 0,05 м, с устройством ветро- гидроизоляции и обшит виниловым сайдингом.

Для расчета площади стены без учета окон и дверей потребуются следующие размеры:

Расчет площади стены выполняем по формуле:

Общая длина стен • высота стен – площадь окон (дверей), теперь подставим имеющиеся значения:

S стен (А и Б) = (6 м + 6 м) • 2,5 м – (1,2 м² +1,2 м² + 0,7м²) = 26,9 м², округляем до 27 м² — полученная площадь стен (А и Б) для расчета теплопотерь.

Площадь стен известна, теперь для расчета теплопотерь необходимо вычислить величину сопротивления R для каждого слоя утеплителя стен, так как утепление стен многослойное:

Примечание: Внутреннюю и наружную обшивку стен из досок в расчет не берем, так как доски в щитах не имеют между собой плотного соединения, их назначение — для крепления отделочных стеновых материалов.

Расчет величины теплосопротивления стен дома производим по формуле:

Rстен = R1 + R2 + R3 = 3,84 м² • °С / Вт.

Теперь в формулу расчета теплопотерь подставляем полученные показатели:

Теплопотери для стен (А и Б):

Рассмотрим, как рассчитать теплопотери дома через ограждающие конструкции. Расчет приводится на примере одноэтажного жилого дома. Данным расчетом можно пользоваться и для расчета теплопотерь отдельного помещения, всего дома или отдельной квартиры.

Пример технического задания для расчета теплопотерь

Сначала составляем простой план дома с указанием площадей помещений, размеров и расположения окон и входной двери. Это необходимо для определения площади поверхности дома, через которую происходят теплопотери.

План дома

Формула расчета теплопотерь

Для расчета теплопотерь применяем следующие формулы:

R = B / K – это формула расчета величины теплосопротивления ограждающих конструкций дома.

• R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт;
• К – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м*К);
• В – толщина материала, м.

Q = S • dT / R – это формула расчета теплопотерь.

• Q – теплопотери, Вт;
• S – площадь ограждающих конструкций дома, м2;
• dT – разница температуры между внутренним помещением и улицой, К;
• R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•К/Вт

Температурный режим внутри дома для расчета берем +21..+23°С — такой режим является наиболее комфортным для человека. Минимальная уличная температура для расчета теплопотерь взята -30°С, так как в зимний период в регионе: где построен дом (Ярославская область, Россия) такая температура может продержаться более одной недели и именно наименьший температурный показатель рекомендуется закладывать в расчеты, при этом разность температур получаем dТ = 51..53, в среднем — 52 градуса.

Общие теплопотери дома состоят из теплопотерь всех ограждающих конструкций, поэтому, используя эти формулы, выполняем:

• расчет теплопотерь стен;
• расчет теплопотерь через окна и дверь;
• расчет теполопотерь через пол и потолок.

После расчета получили такие данные:

• Qстен – 0,49 кВт•ч,
• Qпотолочного перекрытия — 0,49 кВт•ч,
• Qпола – 0,32 кВт•ч,
• Qокон – 0,38 кВт•ч.
• Qвходной двери – 0,16 кВт•ч.

Итого: суммарный результат теплопотерь через ограждающие конструкции составил – 1,84 кВт•ч.

Отдельно выполним расчет теплопотерь помещений дома. Он пригодится при подготовке к монтажу отопления своими руками, а именно во время расчета количества секций радиаторов отопления для каждой комнаты.

Примечание: Этот расчет является приблизительным и при более точном расчете теплопотерь ограждений дома полученные значения могут иметь иной показатель, так как в своем расчете я не учитывал некоторые факторы, которые могут в той или иной степени влиять на величину теплопотерь. Если вы хотите получить точный расчет или получить консультацию специалиста по этому вопросу, то вы можете задать свой вопрос в разделе Вопрос-ответ.

Далее: Расчет теплопотерь стен.

Основные потери теплоты определяют, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции , Вт, по формуле:

, (2.1)

где — расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

Высота помещения находится по формуле:

-для первого этажа:

, м; (2.2)

-для промежуточного этажа:

, м; (2.3)

-для последнего этажа:

, м; (2.4)

где — толщина междуэтажного перекрытия, м;

— для лестничной клетки:

, м., (2.5)

где h0– вертикальное расстояние от поверхности земли до пола первого этажа (высота цоколя), м;

n– количество этажей в здании, шт.;

— расчетная температура внутреннего воздуха, ºС;

— расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения – при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения;

— коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты в долях от основных потерь по ;

(2.6)

где — коэффициент, учитывающий повторяемость и скорость ветра по направлениям:

— при скорости воздуха 4,5-5,0 м/с и повторяемости ветра не менее 15%, β1=0,05;

— при скорости воздуха более 5м/с и повторяемости не менее 15%, β1=0,1;

— во всех остальных случаях β1 =0;

— коэффициент, учитывающий этажность здания;

— коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, табл. 3*,стр. 5 .

Потери теплоты рассчитываются через все ограждающие конструкции, по обе стороны которых есть перепад температур более 3оС.

Определение потерь теплоты на нагревание вентиляционного воздуха.

Потери теплоты, Qв, Вт, рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости обеспечения подогрева отопительными приборами наружного воздуха в объеме однократного воздухообмена в час по формуле:

-для жилых комнат и кухонь:

, Вт (2.7)

где Qв — расход теплоты на нагревание наружного воздуха, проникающего в помещение для компенсации естественной вытяжки, не возмещаемой подогретым приточным воздухом либо для нагрева наружного воздуха, поступающего в лестничные клетки через открывающиеся в холодное время года наружные двери при отсутствии воздушно-тепловых завес.

— площадь пола помещения, м2;

— высота помещения от пола до потолка, м, но не более 3,5.

— для лестничной клетки:

, Вт; (2.8)

где В – коэффициент, учитывающий количество входных тамбуров. При одном тамбуре (две двери) = 1,0;

— высота здания (высота лестничной клетки), м;

Р – количество людей, находящихся в здании, чел;

Q1 – расчётные тепловые потери, Вт

Q1=∑Q+Qв, Вт. (2.9)

Рис. 2.1. План на отметке 0,000.

Таблица 2.1 Расчет теплопотерь и теплопоступлений через ограждающие конструкции

1. Номер помещения. Трехзначное число. Первая цифра – номер этажа (расчет ведем для первого, промежуточного и последнего этажей.) Вторая и третья цифра – порядковый номер помещения на этаже. Нумерация ведется с левого верхнего помещения здания (на плане) по часовой стрелке для помещений с наружными стенами, потом для помещений, не имеющих наружных стен.

2, 3. Название помещения и температура внутреннего воздуха в нем:

ЖК – жилая комната -20оС;

КХ – кухня — 18оС;

ПР – прихожая — 16оС;

ВН — ванная комната у наружной стены — 25оС;

УБ – уборная — 20оС;

С/У — совмещённый санузел — 25оС;

ЛК – лестничная клетка — 16оС;

ЛП – лифтовое помещение — 16оС;

Температуру в помещениях принимается по .

4. Наименования ограждения:

НС – наружная стена;

ДО – окно, двойное остекление (ТО – тройное остекление);

ПЛ – пол (перекрытие над подвалом), учитывается для помещений первого этажа;

ПТ – потолок (чердачное перекрытие), для последнего этажа;

ДВ – наружные двери в здание на ЛК;

БДВ – балконные наружные двери.

1. Ориентация – ориентация наружной ограждающей конструкции на сторону света. (в зависимости от ориентации фасада с лестничной клеткой).

2. %/ w– повторяемость, %, и скорость ветра по направлению, м/с.

3. aхb, м – размеры соответствующего ограждения по правилам обмера.

4. А — площадь ограждения:

А=aхb, м2(2.10)

1. 1/R0– принимается в зависимости от наименования ограждения.

2. n– коэффициент, учитывающий местоположение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. Принимается по табл.3. Для наружных стен, окон, дверейn=1. Для перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемовn=0,6. для чердачного перекрытияn=0,9.

3. Разность температур внутреннего и наружного воздуха, или перепад температур с разных сторон ограждения, оС.

4. Коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты: если скорость ветра от 4,5 до 5 м/с и повторяемость не менее 15%, то =0,05; если скорость более 5 м/с и повторяемость не менее 15 %, то=0,1, а в остальных случаях=0.

13. Q1– расчетные тепловые потери в помещении, Вт:

Q1=QA+QВ(2.11)

Результаты расчетов заносим в сводную таблицу теплопотерь и теплопоступлений.

Таблица 2.2 Сводная таблица теплопотерь и теплопоступлений

Номер помещения					Кварти-ра № 1					Квартира № 2	Σ
Этажность
Σ											ΣQ1

1. Теплопотери здания без лестничной клетки: