Тепловая мощность системы отопления определяется суммой тепловых потерь через наружные ограждения всех отапливаемых помещений здания. При расчете теплопотерь через наружные ограждения пользуются значениями сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, определенных ранее.

Суммарные потери теплоты помещений Q, учитываемые при проектировании систем отопления, условно подразделяются на основные и добавочные:

Q_пом =Q, Вт

Теплотеряющими ограждениями считаются такие, которые граничат:

· с наружным воздухом (стены, окна, входные и балконные окна, бесчердачные покрытия);

· с неотапливаемыми помещениями (чердачные перекрытия, а также перекрытия над подвалом и подпольями);

· с помещениями, имеющими температуру внутреннего воздуха на 3°С и ниже, чем в рассчитываемом помещении.

Линейные размеры ограждающих конструкций следует определять с точностью до 0,1 м следующим образом:

а) окна и двери - по наименьшим строительным размерам проема в свету;

б) потолки и полы - между осями внутренних стен от внутренней поверхности

наружных стен до осей внутренних стен;

в) высота стен первого этажа - от уровня нижней поверхности конструкции перекрытия (при неотапливаемом подвале и холодном подполье), от отметки чистого пола (при отапливаемом подвале и устройстве пола непосредственно на грунте), от отметки уровня подготовки или основания (при устройстве полов на лагах) - до уровня чистого пола вышележащего этажа; высота соответствующих стен для одноэтажного здания - от указанных выше отметок до отметки смазки чердачного перекрытия или до отметки верхнего слоя гидроизоляции наружного перекрытия;

г) длину наружных стен - неугловых помещений: между осями внутренних стен, угловых помещений: от внешней поверхности наружной стены до оси внутренней. теплопотеря дверь балконный подвал

Площади наружных ограждающих конструкций необходимо определить с точностью до 0,1 м². При вычислении площади наружных стен, необходимо учитывать наличие в них наружных входных дверей - из общей площади стены следует вычесть площадь входных дверей (А_нс. - А_вх.дв.). Однако из площади стен не вычитать площади окон и балконных дверей. Удобнее в расчетах уменьшить величину коэффициента теплопередачи стены (k_о -k_нс). При этом итоговый результат (сумма потерь тепла наружными стенами и окнами с балконными дверьми) не изменится [4].

Основные и добавочные потери теплоты следует определять через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений по формуле:

Q=А(t_int -t_ext⁵)(1+?в)n/R_о.пр.,Вт

где А - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

t_int - расчетная температура воздуха, °С, в помещении, с учетом повышения ее в зави симости от высоты помещения более 4 м;

t _ext - 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;

в - добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции;

R_о.пр. - общее термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м²°С)/Вт.

Сопротивление теплопередаче конструкции следует определять по формуле (23) (кроме полов на грунте).

Для расчета сопротивления теплопередаче конструкций, расположенных на грунте, применяют упрощенную методику. Поверхность пола и стен (при этом пол рассматривается как продолжение стены) по грунту делится на полосы шириной 2_м, параллельные стыку наружной стены и поверхности земли. Отсчет зон начинается по стене от уровня земли, а если стен по грунту нет, то зоной I является полоса пола, ближайшая к наружной стене. Следующие две полосы будут иметь номера II и III, а остальная часть пола составит зону IV. Причем одна зона может начинаться на стене, а продолжаться на полу (рис. 2).

Рис. 2. Разбивка поверхности пола (а) и заглубленных частей наружных стен (б) на расчетные зоны I - IV.

· Пол или стена, не содержащие в своем составе утепляющих слоев из материалов с коэффициентом теплопроводности л < 1,2 Вт/(м*°С), называются неутепленными. Сопротивление теплопередаче такого пола принято обозначать R_{н п}, м² * "С/Вт. Для каждой зоны неутепленного пола предусмотрены нормативные значения сопротивления теплопередаче:

зона I - = 2,1м² "С/Вт;

зона II - = 4,3 м² * °С/Вт;

зона III - = 8,6 м² * °С/Вт;

зона IV - = 14,2 м² * °С/Вт.

· Если в конструкции пола, расположенного на грунте, имеются утепляющие слои, его называют утепленным, а его сопротивление теплопередаче Rуп , м² * °С/Вт, определяется по формуле:

,

R_н.п. - сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола, м²*°С/Вт;

д_у.с -- толщина утепляющего слоя, м;

л_у.с -- коэффициент теплопроводности материала утепляющего слоя, Вт/(м * °С).

· Для пола на лагах сопротивление теплопередаче R_л, м² * °С/Вт, рассчитывается по формуле

),

Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад, в размере 0,1, на юго-восток и запад - в размере 0,05;

б) в угловых помещениях дополнительно - по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,1- в других случаях;

в) в помещениях, разрабатываемых для типового проектирования, через стены, двери и окна, обращенные на любую из сторон света, в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 для угловых помещений (кроме жилых), а во всех жилых помещениях - 0,13;

г) через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и ниже (параметры Б) - в размере 0,05;

Таблица 11- Расчет потерь теплоты через наружные ограждения здания

д) через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере:

0,2 H - для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

0,27 H - для двойных дверей с тамбурами между ними;

0,34 H - для двойных дверей без тамбура;

0,22 H - для одинарных дверей;

е) через наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, - в размере 3 при отсутствии тамбура и в размере 1 - при наличии тамбура у ворот.

Примечание: для летних и запасных наружных дверей и ворот добавочные потери теплоты по подпунктам "г" и "д" не следует учитывать.

Собственно расчет потерь теплоты здания проводится в табличной форме - сводной ведомости расчета потерь теплоты [см. таблица 11].

В ведомости расчета потерь теплоты ограждающие конструкции обозначаются двумя заглавными буквами: НС - наружная стена; ПЛ - пол; ПТ -потолок; ОО, ДО, ТО, ЧО - окна, соответственно, с одинарным, двойным, тройным или четырехслойным остеклением; БД, ОД, ДД, ТД - двери, соответственно, балконные, одинарные, двойные и тройные.

3. Примеры расчетов

Влажностный режим помещения здания, в зависимости от t_int и ц_int - нормальный.

2. Зона влажности района строительства- влажная.

3. Условие эксплуатации ограждающих конструкций- Б.

4. Теплотехнические показатели строительных материалов и изделий л, s, м в зависимости от условия эксплуатации:

1-й слой гипсовый обшивочный лист:

л₁=0,35 Вт/(м•єС);

2-й слой кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе:

л₂=0,81 Вт/(м•єС;)

3-й слой маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем:

л₃=0,064 Вт/(м•єС);

4-й слой цементно-песчаный раствор:

л₄=0,93 Вт/(м•єС).

5. Величина градусо-суток, Dd, єC*сут, в течение отопительного периода:

.

6. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_reg, :

7. Термическое сопротивление каждого слоя наружного ограждения R_i, :

;

;

.

8. Термическое сопротивление теплопередачи на внутренней (R_int) и наружной (R_ext) поверхностях наружного ограждения, :

;

.

9. Требуемое значение термического сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя R , :

.

10. Предварительная толщина теплоизоляционного слоя д , м:

.

11. Полученный результат д округляем в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины теплоизоляционного слоя:

- д = 0,05м - для слоев из минеральной, стеклянной ваты, пенопласта и т.п.

.

12. Окончательное значение термического сопротивления теплоизоляционного слоя R^ти,:

.

13. Расчетная толщина наружного ограждения д_но, м:

.

14. Общее сопротивление теплопередаче R₀, :

.

15. Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀ должно быть не менее требуемого значения R_reg:

,

,

условие выполняется, значит подобранная толщина теплоизоляционного слоя позволит всей конструкции наружной стены здания отвечать требованиям тепло- энергосбережения.

16. Коэффициент теплопередачи наружного ограждения k_нс,:

.

Результаты расчета:

толщина утепляющего слоя д_нс^ти =0,15 м;

толщина наружного ограждения д_нс =0,59 м;

расчетный коэффициент теплопередачи k_нс =0,324 .

Пример №2

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

Исходные данные - в примере №1.

Конструкция пола чердачного перекрытия:

-1-й слой цементно-песчаный раствор д₁=0,03 м, ₁=1800 кг/м³;

-2-й слой железобетонная круглопустотная плита д₂=0,22м; ₂=2500 кг/м³;

-3-й слой плиты минераловатные, жесткие, на синтетическом связующем ₃=200 кг/м³.

Расчет:

Данный расчет производится для определения коэффициента теплопередачи через пол чердачного перекрытия k_пт и толщины ограждения д_пт, м.

Определим нормируемое значение сопротивления теплопередаче, отвечающее условиям энергосбережения R_reg, :

.

Определим теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, из которых состоит чердачное перекрытие:

л₁=0,93 Вт/(м•єС);

л₂=2,04 Вт/(м•єС);

л₃=0,08 Вт/(м•єС).

Определим термическое сопротивление каждого слоя наружного ограждения R_i, :

- сопротивление теплопередаче первого слоя чердачного перекрытия, ;

- сопротивление теплопередаче железобетонной многопустотной плиты, .

Входящая в состав чердачного перекрытия многопустотная плита является неоднородной по конструкции. Для нее в соответствии с [3, п.6.1.8] определяется приведенное сопротивление R_пр=R₂ изложенным ниже способом.

Для упрощения расчета заменяем круглое поперечное сечение пустот в плите равновеликим квадратным с площадью:

,

где d - диаметр пустот, м.

Сторона квадрата будет равна

, м,

.

В соответствии с нормативным методом расчета при R_аТ/R_Т<1,25 приведенное термическое сопротивление R_k^r =R_пр=R₂ ограждающей конструкции следует определять по формуле:

,

где R_аТ - термическое сопротивление теплопередаче. Между условными плоскостями, параллельными направлению теплового потока (снизу-вверх), получаем две конструкции: трехслойную с однородными слоями и однослойную. Площадь, которую воспринимает тепловой поток трехслойной конструкции, обозначим через , мІ. Площадь, которая воспринимает тепловой поток в однослойной конструкции, обозначим через , мІ,

где 1 - длина 1м конструкции плиты.

Термическое сопротивление трехслойной конструкции R_k1^r, , определяется по формуле:

,

где R_вп=0,15 - термическое сопротивление воздушной прослойки,
определяемое по приложению в зависимости от толщины воздушной прослойки д_вп=а, м, направления теплового потока и температуры в прослойке.

- толщина однородных железо-бетоных слоев, м.

Термическое сопротивление однослойной конструкции R_k2^r, , определяется по формуле:

Приведенное сопротивление теплопередаче R_a, , всей ограждающей конструкции определяется по формуле:

,

где А_i, R_ki^r - соответственно площадь i-го участка характерной части
ограждающей конструкции, мІ, и его термическое сопротивление теплопередаче, ;

А_i - общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, мІ:

Вычислим величину R_Т. Условно разделяем конструкцию на однородные и неоднородные слои. Тогда искомое термическое сопротивление определяется как сумма термических сопротивлений однородных слоев R₁, R₃ и неоднородного R₂:

.

Термическое сопротивление однородных слоев определяется:

Термическое сопротивление неоднородных:

где ;

.

Тогда

Необходимо проверить выполнение условия R_aT/R_T<1,25, а затем определять R:

.

Необходимое условие выполнилось. Определяем R_k^r=R₂:

.

Толщина утепляющего слоя равна:

Полученный результат округляем в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины теплоизоляционного слоя:

- д = 0,05м - для слоев из минеральной, стеклянной ваты, пенопласта и т.п.

,

где n -число слоев.

Окончательное значение термического сопротивления теплоизоляционного слоя R^ти, :

.

Расчетная толщина наружного ограждения д_пт, м:

.

Общее сопротивление теплопередаче R₀, :

.

Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀ должно быть не менее требуемого значения R_reg:

,

.

Коэффициент теплопередачи наружного ограждения k_пт,:

.

Результаты расчета:

толщина утепляющего слоя д^ти =0,25 м;

толщина наружного ограждения д_пт =0,5 м;

расчетный коэффициент теплопередачи k_пт =0,289 .

Пример №3

Теплотехнический расчет окон и балконных дверей

Исходные данные - аналогично примеру №1.

Расчет:

1. Влажностный режим помещения здания, в зависимости от t_int и ц_int [3, табл.1] - нормальный.

2. Зона влажности района строительства по приложению 1 - влажная.

3. Условие эксплуатации ограждающих конструкций [3, табл. 2] - Б.

4. Величина градусо-суток, Dd, єC*сут, в течение отопительного периода:

.

5. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_F^reg, :

,

где a,b - числовые коэффициенты, значение которых следует принимать по данным [3, табл. 4] для соответствующей группы зданий.

6. По найденному значению сопротивления теплопередаче подбираем по таблице ...