Зависимость удельной тепловой характеристики здания от архитектурно-планировочных и строительных решений
Вопросу влияния объемно-планировочных и строительных решений на капитальные затраты и эксплуатационные расходы зданий, на условия пребывания в них человека как в холодный, так и в теплый периоды года уделялось внимание и ранее в работах ряда ученых и специалистов. Однако в последнее время довольно часто строят жилые здания с ломаными фасадами (с выступами и углублениями), кровлями в разных уровнях, повышенной площадью заполнения световых проемов, пониженными (по сравнению c требованиями строительных норм и правил) теплотехническими показателями наружных ограждений, а также имеющими в плане выраженную форму «пластина».
Это в большей степени относится к малоэтажным зданиям, коттеджам, проектная документация которых не проходит экспертизу. Перечисленные недостатки приводят к значительному увеличению тепловых потерь и теплопоступлений через наружные ограждающие конструкции, и могут быть главной причиной теплового дискомфорта в помещениях в течение всего года, с чем приходится сталкиваться проживающим после заселения.
Известно, что большая часть территории РФ находится в первой климатической зоне, отличающейся суровой и длительной зимой, продолжительным отопительным периодом (свыше 60 % годового времени), низкой температурой наиболее холодных пятидневок (ниже –30 °С). Кроме того, месторождения газа, нефти, да и угля расположены преимущественно в азиатской части, а тепловые потребители находятся в основном в европейской части РФ, что является основной причиной значительной протяженности и стоимости, магистральных газо- и нефтепроводов, средств доставки нефтепродуктов и твердого топлива по воде и суше к потребителям тепловой и электрической энергии.
Суровый климат и значительное увеличение в последнее время стоимости различного вида топлива, тепловой и электрической энергии обуславливают острую необходимость разработки проектов зданий с эффективным использованием тепловой и электрической энергии: компактных, удобных и не дорогих в эксплуатации и вместе с тем выразительных внешне.
Одним из характерных теплотехнических показателей здания является его удельная тепловая характеристика qтп, которая выражает расчетные теплопотери здания, отнесенные к 1 м3 наземной части его объема при разности температур воздуха внутреннего и наружного в 1 °С и которую используют для определения теплопотерь здания Qзд (Вт) по укрупненным показателям.
Qзд = qтп • V • Dt, где V – строительный объем наземной отапливаемой части здания по наружным размерам, м3;
Dt – расчетная разность температур воздуха в характерном помещении здания и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0, 92.
Как изменяется величина qтп (Вт/м3 °С) в зависимости от формы здания и теплотехнических показателей его наружных ограждений можно определить, пользуясь рекомендуемой формулой.
q тп = Кнс • Ќзд ; Ќзд = {[(1- b) + b (Rнс /Rок)] Pзд/Aзд + [(Rнс/Rпк) nпк + (Rнс/Rпл) nпл] / Hзд}, где Кнс – коэффициент теплопередачи наружной стены (Вт/м2 °С), равный 1/Rнс;
Ќзд – коэффициент, учитывающий степень остекления наружной стены, значение длины (Lд), ширины (Lш), высоты (Hзд), площади покрытия (Азд) и соотношения теплотехнических показателей наружных ограждений здания;
b – коэффициент остекления наружной стены, равный отношению площади заполнений световых проемов к суммарной площади вертикального ограждения (стены и окна);
Rнс, Rок, Rпк, Rпл – сопротивление теплопередаче (м2 °С/Вт), соответственно наружной стены, окна, покрытия (или чердачного перекрытия) и пола первого этажа (при варианте с неотапливаемым подвалом) здания. При круглогодичной эксплуатации здания значения R должны быть не менее значений, определяемых исходя из условий энергосбережения, в зависимости от числа градусо-суток отопительного периода; nпк, nпл – показатели, учитывающие положение наружных ограждений по отношению к окружающуму воздуху.
Пример. Найти значения удельной тепловой характеристики и расчетные теплопотери пятиэтажного здания с различной формой в плане, расположенного в Подмосковье. Здание бесчердачное, с неотапливаемым подпольем (вариант). Сопротивления теплопередаче наружных ограждений соответствуют требованиям СНиПа «Строительная теплотехника»: Rнс = 3, 15; Rок = 0, 53; Rпк = 4, 70 и Rпл = 4, 15 (м2 °С/Вт), коэффициент остекления наружной стены составляет 0, 15 и 0, 3, а высота здания – 15 м. Из приведенных результатов расчетов (см. табл. и рис.) следует, что удельная тепловая характеристика и расчетные теплопотери здания значительно изменяются: во-первых, с изменением отношения длины здания к его ширине (при одинаковой площади пола), во-вторых, с изменением коэффициента остекления наружных стен.
