10.2. Тепловой баланс здания и его составляющие

В течение отопительного периода вследствие разницы между температурой 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),

где Q_от ‑ реальное использование тепловой энергии в здании;

Q_т ‑ общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции;

Q_в ‑ теплопотери, связанные с воздухообменом;

Q_быт ‑ теплопоступления от внутренних источников в здании;

Q_сол ‑ теплопоступления от солнечной радиации;

 ‑ коэффициент, учитывающий способность ограждающих конструкций здания аккумулировать или отдавать тепло.

Величина теплопотерь через наружные ограждения (стены, покрытия, цокольные перекрытия, окна) определяется сопротивлением теплопередаче конструкции. Нормативные требования по теплозащите ограждающих конструкций гражданских зданий в Сибири за последние 20 лет, а также фактические сопротивления теплопередаче, установленные по результатам обследований, приведены в табл. 10.3.

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 теплотехнического расчета, часто низкое качество строительства и плохая эксплуатация зданий. Это приводит к неучтенным потерям тепла, неудовлетворительному микроклимату и снижению долговечности зданий. С 1996 года строительными нормами и правилами предусмотрено двухэтапное повышение уровня тепловой защиты ограждающих конструкций. Значения нормативных сопротивлений теплопередаче в гражданских зданиях с 2000 года приведены в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Наибольшими из составляющих теплового баланса гражданских зданий являются теплопотери, связанные с воздухообменом в помещениях. Количество поступающего в помещения наружного воздуха определяется санитарными нормами и воздухопроницаемостью ограждающих конструкций, прежде всего окон.

В частности, для жилых зданий по санитарным нормам требуется поступление 3 м³свежего воздуха на 1 м²жилого помещения в час, а воздухопроницаемость окон не должна превышать 6 кг/м²в 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 столярных изделий достигает 18-20 кг/м³.ч. В результате кратность воздухообмена в помещениях квартир достигает 21 1/ч вместо 0,8-1 1/ч по нормам. В таблице 10.4 приведен расход топлива на отопление односемейного дома в зависимости от его герметичности.

Таблица 10.4

Все составляющие теплового баланса за отопительный сезон (234 суток) на примере жилого кирпичного трехэтажного 23–квартирного дома 1960 г. постройки с общей площадью 1740 м² выглядят следующим образом (табл. 10.5-10.6).

Таблица 10.5

Фактическая теплоизоляция ограждающих конструкций (сопротивление теплопередаче)

Таблица 10.6

Теплопоступления и соответствующие им теплопотери

После реконструкции и утепления ограждающих конструкций рассматриваемого дома в соответствии с действующими в настоящее время нормами потери тепла сократятся на 40%, изменятся соотношения тепловых потерь в тепловом балансе и уменьшится количество вредных выбросов в атмосферу (табл.10.7-10.8).

Таблица 10.7

Теплоизоляция ограждающих конструкций (сопротивление теплопередаче) после реконструкции

Таблица 10.8

Теплопоступления и соответствующие им теплопотери