Воздухопроницание. 
Расчет теплозащиты здания

Под влиянием ветра и теплового напора через щели, поры, неплотности, имеющиеся в наружных ограждениях, в помещения может проникать наружный воздух. Это явление, называемое инфильтрацией, приводит к увеличению затрат на отопление, так как часть тепла идет на нагревание инфильтрующегося воздуха. С целью уменьшения и наиболее точного учета этих затрат производят проверку соответствия ограждающих конструкций требованиям строительных норм по инфильтрации и расчет количества тепла на нагревание проникающего в помещение воздуха.

При выполнении расчетов в этом разделе количество этажей в здании принять равным 10, а номер этажа расчетного помещения — по последней цифре номера задания (этаж № 3).

Проверка ограждающих конструкций на инфильтрацию

Требуемое сопротивление инфильтрации для стен и окон определяется по формулам [2]:

(18).

где (19).

Разность давлений воздуха, под действием которой происходит инфильтрация, определяется по формуле.

(20).

где H — высота здания, принимаемая равной 30 м;

Н, В-удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м3, определяемый как.

= 3463 / (273+t) при подстановке tН для Н и tВ для В;

v — скорость ветра по [5], для расчетов принять = 5 м/с.

н=3463/(273+(-35))=14,55 Н/м2.

в=3463/(273+20)=11,82 Н/м2.

P=0,55*30*(14,55−11,82)+0,03*14,55*25=55,96 Па.

=55,96/0,5=111,91 м²чПа/кг.

=55,96^2/3/6=2,44 м²чПа/кг.

Рассчитанные значения сопоставляются с фактическими значениями, определяемыми в зависимости от вида ограждения.

Для наружных стен фактическое сопротивление воздухопроницанию определяется как.

Rи, нс = Rи1+Rи2+ … + Rиn,.

где Rи1, Rи2,…, Rиn — сопротивления воздухопроницанию слоев ограждения, определяемые как R_И = / i, м2чПа/кг; - толщина слоя ограждения, м; i — коэффициент воздухопроницания материала слоя, кг/(мчПа), принимаемый по табл. Физических характеристик строительных материалов.

Rи, нс=0,02/(0,11*10−3)+0,50/(0,05*10−3)=10 182 м²чПа/кг Для заполнений окон сопротивление воздухопроницанию принимается по табл. Сопротивлений воздухопроницанию световых проемов.

Rи, ок=2,57 м²чПа/кг На основании сопоставления значений требуемых и фактических сопротивлений воздухопроницанию проверяется выполнение условий.

Rи, нс?; Rи, ок ?

и делается вывод о соответствии запроектированной конструкции действующим нормативам. Условие выполняется, а значит запроектированная конструкция соответствует действующим нормативам.

По условия воздухопроницания мы выбираем тройное остекление в раздельных и спаренных переплетах с 3 уплотненными притворами, сопротивлением равным 2,57 м²чПа/кг.

Расчет затрат тепла на инфильтрацию

В этом разделе работы необходимо определить затраты тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха, затраты тепла на компенсацию тепловых потерь через наружные ограждения (стены и окна) и определить долю затрат тепла на инфильтрацию от общих теплопотерь помещения.

Расход тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха Qи определяется по формуле [1]:

.

где с — удельная теплоемкость воздуха; с = 1000 Дж/(кг⁰С);

Gнс, Gок — расходы воздуха, инфильтрующегося через наружные стены и окна, кг/(м2ч);

Fнс, Fок — площади наружных стен и остекления, м2;

Анс, Аок — коэффициенты, учитывающие действие встречного теплового потока; Анс = 0,8; А ок = 0,6;

tВ — температура внутреннего воздуха,⁰С:

tН — расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления и вентиляции в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки (tН = tХП),⁰С.

Фактический расход инфильтрующегося воздуха рассчитывается для наружных стен и остекления по формулам:

;,.

где РФ — фактическая разность давлений воздуха, Па;

Rи, нс; Rи, ок — фактические сопротивления инфильтрации.

Фактическая разность давлений находится по выражению.

?Pф = (H — h) (гн — гв) + 0,05 гн v2 (Cн — Cз) k,.

Где h — расстояние от уровня земли до оси рассчитываемого ограждения, м; для 3 этажа h=3*3−1,5=7,5 м.

CН, С3 — значения ветровых коэффициентов на наветренной и заветренной сторонах здания по [6]; в расчетах принять СН = 0,8; С3 = - 0,6;

k — коэффициент, учитывающий высоту здания и тип местности по [5]; в расчетах принять k = 1.

Рф=(30−7,5)*(14,55−11,82)+0,05*14,55*25*(0,8 — (-0,6))*1=134,18 Па.

=134,18/10 182=0,013 кг/(м2*ч).

=134,18^2/3/2,44=10,742 кг/(м2*ч).

Qи=1000/3600*(0,013*6,3*0,8+10,742*2,7*0,6)*(20+35)=268,99 Вт После определения Qи следует рассчитать потери тепла через наружные ограждения расчетного помещения Q_ТП:

Q_ТП = Q_{ТП, НС} + Q_{ТП, ОК} = (Fнс/Rо, нс + Fок/Rо, ок) (tв — tн),.

где R_{О, НС}; R_{О, ОК} — общие сопротивления теплопередаче для наружных стен и остекления.

Q_ТП=(Fок/Rо, ок+Fнс/Rо, нс)*(tв-tн)=(2,7/0,53 + 6,3/3,5)*55=379 Вт Общие теплопотери расчетного помещения Qо равны сумме теплопотерь через наружные ограждения и потерь тепла на инфильтрацию:

Qо = Q_ТП + Q_И,.

Qо=269+379=648 Вт.

а доля затрат тепла на инфильтрацию в общих теплопотерях составит.

Qи/Qо=269/648*100%=41,5%.