Теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха

Жилое помещение является помещением, предназначенным для длительного пребывания людей. Поэтому в жилое помещение необходима подача наружного воздуха. Поступление происходит через оконные и дверные проемы вследствие действия инфильтрации (проникания через неплотности в оконных и дверных стыках), а также при открывании окон при проветривании. На нагревание поступающего наружного воздуха расходуется теплота, которая характеризует дополнительные теплопотери в помещении. Эти теплопотери компенсируются отоплением и обозначаются как теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха.

Вследствие улучшения герметичности стыков необходимый с точки зрения гигиены воздухообмен без открытия окон или применения вентиляционных устройств обеспечивается лишь в редких случаях.

Минимальный воздухообмен

Отопительные устройства должны обеспечивать тепловую энергию для минимального воздухообмена. Поскольку для жилого помещения заранее не известно, какие теплопотери больше — на нагревание инфильтрующегося воздуха при естественной вентиляции или теплопотери при минимальном воздухообмене, — то необходимо рассчитывать значения теплопотерь для двух вариантов.

Теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха при естественной вентиляции Q_m

Естественная вентиляция

При естественной вентиляции на количество наружного воздуха влияют:

— проницаемость стыков здания, расположенных на повернутой к ветру (обдуваемой) стороне (А) и подветренной (необдуваемой) стороне (N);

— для учета разности давления внутри и снаружи, которая возникает благодаря гравитационному и ветровому напору применяется поправочный коэффициент Я, который учитывает расположение и тип здания;

— для учета проницаемости стыков внутренних дверей применяется поправочный коэффициент г, который учитывает количество дверей в помещении.

Для расчета количества воздуха, поступаюшего через стыки, рамы дверей и окон, а также через швы между рамой окна и стеной или элементом наружной стены, за основу принимается воздухопроницаемость строительной конструкции

Воздухопроницаемость необходимо рассчитывать для самых неблагоприятных случаев расположения относительно направления ветра, например, для угловых помещений, которые имеют граничащие друг с другом наружные стены с самой большой воздухопроницаемостью.

Показаны обдуваемые и необдуваемые стороны помещения, согласно DIN 4701.

Значение коэффициента проницаемости стыков и швов устанавливается в соответствии с DIN 4701 часть 2.

Воздействующий на стены здания гравитационный и ветровой напор учитывается с помощью коэффициента Н, который зависит от расположения и типа здания. Для низких зданий (Я < Юм) гравитационный напор не учитывается.

Здания многоэтажного и шахтного типа

В зависимости от совместного влияния гравитационного и ветрового напора, согласно DIN 4701 часть 2, различают два вида зданий. Первый тип — многоэтажный, с воздухонепроницаемыми межэтажными перекрытиями. Второй тип — здания шахтного типа — здания без выраженного внутреннего секционирования.

Здания шахтного типа одновременно подвергаются влиянию гравитационного и ветрового напора.

Самым существенным параметром для проникания воздуха в помещение все же является отношение проницаемости обдуваемого фасада  к проницаемости необдуваемого фасада

Расчетные значения коэффициента проницаемости швов согласно DIN 4701

Типы проекции

В зависимости от этого параметра здания также различают по типу проекции — тип проекции 1 (отдельный дом) и тип проекции 2 (секционный дом).

К первому типу проекции, • /)_А > ' 0_N> относятся все отдельные дома, конечные дома рядовой застройки и двухквартирные дома с тремя продуваемыми наружными стенами. Если обдувается только одна сторона (другие защищены от обдувания), то говорят о втором типе проекции. К нему относятся дома в середине рядовой застройки и многоэтажные здания с окнами в двух противоположных наружных стенах.

Расположение здания

Наряду с типом проекции здания на значение поправочного коэффициента Н влияет характеристика местности постройки и расположение здания.

Различают местность с сильным и слабым ветром. В таблицах DIN 4701 часть 2 для определения нормируемой наружной температуры районы с сильным ветром обозначены W.

Расположение здания учитывает, находится здание в густонаселенной местности или местности с плотной застройкой (нормальное положение) или является отдельно стоящим домом (свободное положение).

Поправочный коэффициент Н

Типы проекций зданий согласно DIN 4701

Поправочный коэффициент Я согласно DIN 4701

Поправочный коэффициент е

Увеличение скорости ветра учитывается с помощью поправочного коэффициента е, зависящего от высоты и типа здания. Этот фактор зависит от:

— высоты рассматриваемого помещения над уровнем земли;

— от типа здания (многоэтажное или шахтного типа);

— от типа проекции (1 или 2).

Для зданий высотой более 10 метров используют значения коэффициента е согласно DIN 4701 часть 2.

Поправочный коэффициент г

Поправочный коэффициент г, зависящий от количества дверей в помещении, представляет собой фактор уменьшения воздухопроницаемости здания и учитывает сопротивление воздухопроницаемости внутренних дверей.

Сопротивление воздухопроницаемости зависит от отношения проницаемости обдуваемых наружных фасадов  к проницаемости внутренних дверей и, возможно, окон  на необдуваемой стороне для рассматриваемого помещения.

В зависимости от обстоятельств используют величину, которая лежит в основе расчета (?_ЕВ. Эта величина имеет значение при расчете зданий многоэтажного типа, обдуваемая сторона.

Значения поправочного коэффициента г выбирают согласно DIN 4701 часть 2

Поправочный коэффициент г согласно DIN 4701 часть 2

Для помещений без внутренних дверей, а также имеющих более трех дверей г— 1. После подстановки коэффициентов в уравнение 3.16 получаем уравнение для расчета теплопотерь на нагревание инфильтрующегося воздуха при естественной вентиляции:

Минимальные теплопотери на вентиляцию Q_{B мин}

По условиям гигиены для помещений с долговременным пребыванием людей необходимо предусматривать подачу наружного воздуха.

Однократный воздухообмен за два часа

Если при расчете согласно DIN 4701 часть 1 для помещений с длительным пребыванием людей применяют однократный воздухообмен за два часа, то при значении плотности воздуха в 1,2 кг/м³ и удельной теплоемкости воздуха 1 кДжДкг • К) получают следующее уравнение:

Для помещений высотой более 3 м выбирают другие значения воздухообмена.

Внутренние санитарные помещения

Для внутренних санитарных помещений, например ванной и туалетной комнаты без окон, предусматривают четырехкратный воздухообмен в час.

DIN 1946 «Венпжгяция и кондиционирование воздуха»

Для помещений, предназначенных для длительного пребывания людей, или для санитарных помещений, согласно DIN 1946 «Вентиляция и кондиционирование воздуха: технические требования по обеспечению санитарных норм», устанавливают повышенные значения кратности воздухообмена, что соответственно увеличивает теплопотери на вентиляцию.

Влияние порывов ветра на теплопотери не учитывается.

Тетопотери при механической вентиляции

При применении механической вентиляции количество наружного воздуха, проникающего через неплотности, определяется конструкцией вентиляционного устройства.

При этом различают устройства приточной и вытяжной вентиляции. Устройства приточной вентиляции

Превышение давления из-за принудительного притока воздуха является незначительным по сравнению с существующим гравитационным и ветровым напором.

Теплопотери при механической приточной вентиляции определяют как при естественной вентиляции.

Устройства вытяжной вентиляции

Применение вытяжной вентиляции ведет к падению давления внутри помещения, и это означает, что в помещение будет поступать воздух из окружающего пространства, который необходимо нагревать до соответствующей температуры.

Разность в расходах воздуха А У_в определяют исходя из гигиенических соображений.