Тепловая защита здания. Тепловой баланс

В течение отопительного периода вследствие разницы между тем- пературой внутреннего воздуха здания и наружного воздуха происходят потери тепла:

• трансмиссионные – через наружные ограждающие конструкции;

• связанные с воздухообменом – за счет подогрева до температуры внутреннего воздуха поступающего через неплотности или открытые окна и двери холодного наружного воздуха.

Часть этих потерь восполняется за счет:

• теплопоступления от внутренних источников (электрические,

осветительные приборы, потребление горячей воды, люди и т. д.);

• воздействия солнечной радиации на здание, особенно через окна. Остальные теплопотери должна восполнить система отопления.

Тепловой баланс здания можно записать в следующем виде:

Q от

Q т +  Q в - (Q быт -  Q сол) × V,

(3.2.1)

где

Q от Q т

– реальное использование тепловой энергии в здании;

– общие теплопотери здания через наружные ограждающие

конструкции;

Q в – теплопотери, связанные с воздухообменом;

Q быт Q сол

– теплопоступления от внутренних источников в здании;

– теплопоступления от солнечной радиации;

V – коэффициент, учитывающий способность ограждающих конст- рукций здания аккумулировать или отдавать тепло.

Величина теплопотерь через наружные ограждения (стены, покры- тия, цокольные перекрытия, окна) определяется сопротивлением тепло- передаче конструкции.

Исследования теплового режима зданий, проведенные в Томске, показали, что фактическая тепловая защита наружных ограждений на 15–20 % ниже нормативной. Причинами являются неучтенный фактор неоднородности конструкций в действующей методике теплотехниче- ского расчета, часто низкое качество строительства и плохая эксплуата- ция зданий. Это приводит к неучтенным потерям тепла, неудовлетвори- тельному микроклимату и снижению долговечности зданий. С 1996 го- да строительными нормами и правилами предусмотрено двухэтапное повышение уровня тепловой защиты ограждающих конструкций. Наи- большими из составляющих теплового баланса гражданских зданий яв- ляются теплопотери, связанные с воздухообменом в помещениях. Коли- чество поступающего в помещения наружного воздуха определяется са- нитарными нормами и воздухопроницаемостью ограждающих конст- рукций, прежде всего окон.

В частности, для жилых зданий по санитарным нормам требуется поступление 3 м ³ свежего воздуха на 1 м ² жилого помещения в час, а воздухопроницаемость окон не должна превышать 6 кг/м² в час.

До 1986 года воздухопроницаемость окон допускалась до 10 кг/м²ч. Фактическая воздухопроницаемость окон в существующих зданиях из- за отсутствия уплотнителей на притворах окон и плохого качества сто- лярных изделий достигает 18–20 кг/м ²·ч. В результате кратность возду- хообмена в помещениях квартир достигает 21 1/ч вместо 0,8–1 1/ч по нормам. В табл. 3.2.3 приведен расход топлива на отопление односе- мейного дома в зависимости от его герметичности.

 

Таблица 3.2.3

Расход топлива на отопление односемейного дома в зависимости от

его герметичности

Степень герметич- ности здания	Кратность воздухо- обмена в час	Потребность топлива на отопление дома площадью 100 м2 в литрах в год
Очень слабая	2	1500
Слабая	1	765
Нормальная	0,7	540
Полная	0,4	300

Все составляющие теплового баланса за отопительный сезон (234 суток) на примере жилого кирпичного трехэтажного 23-квартирного дома 1960 г. постройки с общей площадью 1740 м    ² выглядят следую- щим образом (табл. 3.2.4).

После реконструкции и утепления ограждающих конструкций рас- сматриваемого дома в соответствии с действующими в настоящее время нормами потери тепла сократятся на 40%, изменятся соотношения теп- ловых потерь в тепловом балансе и уменьшится количество вредных выбросов в атмосферу (табл. 3.2.5).

 

Таблица 3.2.4

Теплопоступления и соответствующие им теплопотери

Теплопоступления от солнечной радиации 3,3%	Теплопотери через стены 26%
Теплопоступления от внутренних источников в здании 18%	Теплопотери через окна 18%
Расход условного топлива на отопление 71242 кг у.т./год 41 кг у.т./м2·год 78,7%	Теплопотери через крышу 11 %
Загрязнение окружающей среды в результате сжигания топлива СО2 206760 кг/год; СО 129 кг/год; SО2 337 кг/год.	Теплопотери через подвал 9%
Всего теплопоступлений 541445 Вт·ч/год 100%	Теплопотери на воздухообмен 36%
	Всего теплопотерь 541,45 МВт·ч/год 100%

 

Таблица 3.2.5

Теплопоступлений и соответствующие им теплопотери

Теплопоступления от солнечной радиации 6 %	Теплопотери через стены 16 %
Теплопоступления от внутренних источников в здании 19 %	Теплопотери через окна 24 %
Расход условного топлива на отопление 42855 кг у.т./ год, 24,6 кг у.т./м2·год 75 %	Теплопотери через крышу 3 %
Загрязнение окружающей среды в результате сжигания топли- ва СО2 147667 кг/год; СО 92 кг/год; SO2 240 кг/год.	Теплопотери через подвал 2 %
Всего теплопоступлений 325700 кВт·ч/год 100 %	Теплопотери на воздухообмен 55 %
	Всего теплопотерь 325700 кВт.ч/год 100 %