5. Воздухопроницание

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 воздуха инфильтрующегося воздуха. С целью уменьшения и наиболее точного учета этих затрат производят проверку соответствия ограждающих конструкций требованиям строительных норн по инфильтрации и расчет количества тепла на нагревание проникающего в помещение воздуха.

При выполнении расчетов количество этажей в здании принимаем равным 10, а номер этажа расчетного помещения – 3 этаж.

5.1. Проверка ограждающих конструкций на инфильтрацию

Требуемое сопротивление инфильтрации для стен и окон по 2:

,

, где

- требуемое сопротивление инфильтрации для стен, (м² ч Па)/кг;

- требуемое сопротивление инфильтрации для окон, (м² ч Па^2/3)/кг;

P – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па;

G^н – нормативная воздухопроницаемость:

• для стен G^н = 0,5кг/(м² ч);

• для окон G^н = 6кг/(м² ч);

Разность давлений воздуха, под действием которой происходит инфильтрация, определяем по формуле:

Р = 0,55Н(_н-_в)+0,03_н²,

где: Н – высота здания, принимаемая равной 30м;

_н, _в – удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определяемый как:

Н/м³

при постановке t_н для _н и t_в для _в;

 - скорость ветра по 5; для расчетов принимаем =5м/с.

Н/м³;

Н/м³;

Р = 0,55∙30∙(14,9-11,8)+0,03∙14,9∙5²=62,3 Па;

(м² ч Па)/кг;

(м² ч Па)/кг.

Рассчитанные значения сопоставляем с фактическими значениями , определяемые в зависимости от вида ограждения.

Для наружных стен фактическое сопротивление воздухопроницанию определяем как:

R_и,нс = R_и1+R_и2+…+R_иn, где

R_и1,R_и2,…, R_иn, - сопротивления воздухопроницанию слоев ограждения, определяемые как:

, (м² ч Па)/кг, где

 - толщина слоя ограждения, м;

I – коэффициент воздухопроницания материала слоя, принимаемый по таблице, кг/ (м ч Па).

(м² ч Па)/кг;

(м² ч Па)/кг;

(м² ч Па)/кг;

(м² ч Па)/кг;

R_и,нс =273+6+9040+182=9501 (м² ч Па)/кг.

Для заполнения окон сопротивление воздухопроницанию принимается по таблице и равно: для тройного остекления в раздельных переплетах R_и,ок = 2,57 (м² ч Па)/кг.

На основании сопоставленных значений требуемых и фактических сопротивлений воздухопроницанию проверяем выполнение условий:

R_и,нс > ; R_и,ок <

Вывод: при сопоставлении значений требуемых и фактических сопротивлений воздухопроницанию для наружной стены условие выполняется R_и,нс  (1620>90,3), следовательно запроектированная конструкция соответствует действующим нормам; для окна условие не выполняется R_и,ок  (2,57<2,62), значит для данных климатических условий тип остекления не подходит.

5.2. Расчет затрат тепла на инфильтрацию

Расход тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха Q_и определяется по формуле:

, где

С – удельная теплоемкость воздуха; С = 1000 кДж/(кгС);

G_нс, G_ок – расходы воздуха, инфильтрующегося через наружные стены и окна, кг/(м² ч);

F_нс, F_ок – площади наружных стен и остекления, м²;

А_нс, А_ок – коэффициенты, учитывающие действие встречного теплового потока; А_нс=0,8; А_ок=0,6;

t_в – температура внутреннего воздуха, С;

t_н – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления и вентиляции в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки (t_н = t_хп), С.

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

;

, где

Р_ф – фактическая разность давлений воздуха, Па;

R_и,нс; R_и,ок – фактическое сопротивление инфильтрации.

Фактическую разность давлений находим по выражению:

Р_ф = (H-h)( _н - _в) + 0,05_н²(С_н – С_з)k, где

h – расстояние от уровня земли до центра рассчитываемого ограждения, м;

С_н, С_з – значения ветровых коэффициентов на наветренной и заветренной сторонах здания по 6; в расчетах принимаем С_н = 0,8, С_з = -0,6;

k – коэффициент, учитывающий высоту здания и тип местности по 6; в расчетах принимаем k = 1.

Р_ф =(30-28,5)∙(14,9-11,8)+0,05∙14,9∙5²∙(0,8+0,6)∙1=30,7 Па;

кг/(м² ч);

кг/(м² ч);

F_нс=34,86 м²;

F_ок=5,94 м²;

Вт.

Рассчитываем потери тепла через наружные ограждения расчетного помещения Q_тп:

Q_тп = Q_{тп, нс} + Q_{тп, ок}

или

, где

R_о,нс; R_о,ок – общее сопротивление теплопередаче для наружных стен и остекления, принимаемые по данным раздела 2.

Вт.

Общие потери рассчитываемого помещения Q_о равны сумме теплопотерь через наружные ограждения и потерь тепла на инфильтрацию:

Q_о = Q_тп + Q_и,

Q_о =1242+228=1470 Вт,

а доля затрат тепла на инфильтрацию в общих теплопотерях составит: