§ 70. Определение тепловых потерь зданий. Нормативный метод

Тепловую энергию, бесцельно уходящую за пределы здания, называют теплопотерями.

Общие теплопотери здания слагаются из потерь теплоты через наружные стены, пол, потолок, оконные и дверные заполнения, а также из теплоты, расходуемой на подогрев холодного воздуха, поступающего в помещения через притворы окон и дверей. Приток воздуха через ограждающие конструкции здания называют инфильтрацией. Если инфильтрация незначительна, ее в расчет теплопотерь не включают.

Система печного отопления эффективно функционирует, если соблюдается уравнение теплового баланса:

ΣQ₀ = Q_п + Q_вн,

где ΣQ₀- суммарные тепловые потери, Вт; Q_п - теплота, которая должна выделяться печами, Вт; Q_вн - теплота, поступающая в помещение от тепловыделяющих бытовых приборов, людей, а в животноводческих фермах - скота, Вт.

Теплопроизводительность печей Q определяют из уравнения

Q_п=ΣQ₀-Q_вн.

Суммарные тепловые потери складываются из основных и добавочных. Основные теплопотери (СНиП П-ЗЗ-75*) ΣQ₀ определяют путем суммирования утечек теплоты через ограждающие конструкции помещения (с округлением до 10 Вт) по формуле

ΣQ₀=KF(t_B-t_H)n,

где F- расчетная площадь ограждающей конструкции, м², К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²-°С) (табл. 10); t_B - расчетная внутренняя температура помещения, зависящая от его назначения, °С (приведена ниже); t_н - расчетная температура наружного воздуха (табл. 11); n - коэффициент, зависящий от ориентации наружной поверхности ограждающей конструкции и от скорости наружного воздуха.

За расчетную температуру наружного воздуха принимают среднюю температуру наиболее холодной пятидневки в данной местности (табл. 11).

Таблица 10. Коэффициенты теплопередачи К, Вт/(м² °С), строительных конструкций

Таблица 11. Климатические расчетные данные некоторых городов СССР (СНиП 2.01.01--82)

Добавочные теплопотери зависят от ориентации ограждающих конструкций по странам света, а также от расположения здания на открытой местности, скорости ветра в данном географическом районе и инфильтрации. В зависимости от ориентации наружных конструктивных элементов здания (стены, окна, двери) дополнительные теплопотери составляют: 10%, если они обращены на север, северо-восток, восток и северо-запад, 5 % - на юго-восток и запад.

Расход теплоты, необходимый для нагрева воздуха, поступающего в жилые помещения за счет инфильтрации qB (Вт), вычисляют по формуле

q_B = F_пл (t_в - t_На)

где F_пл - площадь пола отапливаемого помещения, м²; t_Ha - наружная расчетная температура (средняя температура наиболее холодного периода, см. табл. 11).

При расчете общие теплопотери помещений жилых зданий следует уменьшить на величину бытовых тепловыделений QBH, определяемых из расчета 21 Вт на 1 м² площади пола помещений, для которых предусматривается установка печей:

Q_BH = 21 F_пл

Таким образом, для определения расчетной теплопроизводительности системы печного отопления необходимо: вычислить теплопотери через ограждающие конструкции, к ним прибавить дополнительные потери теплоты, а из полученной суммы вычесть величину, характеризующую бытовые тепловыделения.

Пример. Определить теплопотери помещений (рис. 133) жилых комнат, расположенных в одноэтажном кирпичном доме. Здание находится в Литовской ССР t_н=-23 °С. Толщина наружных стен со штукатуркой 525 мм, окна двойные. Стены ориентированы на запад и север. Размеры ограждающих конструкций приведены в табл. 12.

Рис. 133. План и разрез помещений (к расчету теплопотерь)

Находим расчетную разность температур t_в-t_н = 18 -(-23) = 41 °С.

Наряду с найденными в табл. 12 потерями тепловой энергии через ограждающие конструкции определяют дополнительные затраты теплоты на подогрев инфильтранионного воздуха, поступающего в каждую из комнат:

в угловую (1)

q¹_в = F_пл (t_в - t_На)= 18,4[18-(-11)] = 535 Вт;

в среднюю (2)

q²_в = 18[18-(-11)] = 522 Вт

Определим бытовые тепловыделения Q_вн = 21F_пл для первой и второй комнат:

Таблица 12. Пример расчета теплопотерь в угловой и средней комнатах

Q¹_вн = 21⋅18,4= 386 Вт;

Q²_вн = 21⋅18 = 378 Вт. :

Подсчитаем необходимую тепловую производительность печи, численно равную разности между полными теплопотерями и бытовыми теплопоступлениями:

Q_o = (2802 + 1523 + 535 + 522) - (386 + 378) = 4618 Вт.

Округленно эта величина составляет 4600 Вт.

Из рис. 55 находим, что заданным условиям отвечает печь ПТО-4500 (с учетом допустимого колебания теплопроизводительности ±15%) или ПТО-4800 (превышает ее теплопроизводительностью лишь на 4,3%), При расчете следует учитывать, что фасадная стенка печи будет выходить в коридор, т. е. за пределы отапливаемого помещения. Известно (см. табл. 7), что теплоотдача этой стенки печи ПТО-4500 составляет около 1100 Вт. Таким образом, фактические теплопоступления в помещение снизятся и будут равны Q_п = 4500 - 1100 = 3400 Вт.

Так как расчетные теплопотери помещений составляют 4600 Вт, а теплоотдача поверхностей, выходящих в отапливаемые помещения, всего 3400 Вт, то для обеспечения теплового баланса дополнительно потребуется: 4600-3400=1200 Вт, что составляет 26%, что больше 15 %. Следовательно, печь ПТО-4500 не обеспечивает необходимых условий отопления.

Рассмотрим возможность использования печи ПТО-4800. Из рис. 56 можно заключить, что ее фасадная стенка намного меньше аналогичного элемента печи ПТО-4500. Эта стенка будет отдавать в коридор (при двухразовой топке в сутки) лишь 570 Вт. В отапливаемые помещения будет поступать 4800-570 = 4230 Вт, что меньше потребности в теплоте на 4600-4230= 370 Вт. Полученная величина составляет 8~% от теплопотребности. Поэтому печь ПТО-4800 может быть принята к сооружению при формировании системы печного отопления.

Однако, как показывает дальнейший расчет, ПТО-4800 не покрывает тепловой нагрузки угловой комнаты, в которую будут выходить левая и задняя стенки печи. Их суммарная теплоотдача составляет: 1821+603 = 2424 Вт.

Потребность в теплоте угловой комнаты 2800 Вт, что на 13 % меньше необходимой. Если учесть, что часть теплоотдающих стенок будет закрыта перегородками, то становится очевидным необходимость поиска другого решения.

Возможны следующие варианты: выбор печи большей теплопроизводительности или установка в каждой комнате по одной печи. Рассмотрим первый вариант. Выбираем ПТО-5300. Стенка, выходящая в коридор, снизит теплопоступления до 5300-1200 = 4100 Вт. Две стенки печи, которые будут выходить в угловое помещение, как и в предыдущем случае, не смогут его отопить.

Во втором варианте выбираем две печи: ПТО-3100 (для угловой комнаты) и ПТК-1700 (для средней). Это решение приводит к снижению массы отопительной системы: масса печи ПТО-5300-4000 кг; масса печи ПТО-3100-1880 кг и ПТК-1700-530 кг; в сумме они составляют 2410 кг, что на 1600 кг меньше.

https://profecoskill.ru/