Результаты исследований и расчета полей температур в угловых частях стен с углом примыкания β = 90°, представленные в работах К.Ф. Фокина [1] и В.Н. Богословского [2], показали, что потери тепла в угловых частях больше, чем на глади стены. Это объясняется тем, что площадь теплоотдающей поверхности угловой части стены Fну больше площади тепловоспринимающей поверхности Fву. Дополнительные теплопотери учитывают в расчетах добавками в размере 5 % от основных теплопотерь через вертикальные ограждения для общественных, административно-бытовых и производственных зданий [3]. Кроме того, по правилам обмера [4] длина наружной стены углового помещения принимается от наружной поверхности наружной стены до оси внутренней стены. При углах между наружными стенами β < 90° дополнительные теплопотери будут больше за счет увеличения отношения Fну/Fву. Так, К.Ф. Фокин [1] указывал, что температура внутренней поверхности угла при β < 90° будет ниже и может оказаться ниже температуры точки росы внутреннего воздуха. Для защиты от увлажнения при конструировании систем отопления рекомендовалась установка стояков в наружных углах здания. Можно предположить, что дополнительные потери тепла пропорциональны отношению площади наружной поверхности угла Fну к площади внутренней поверхности угла Fву. Определим значение Fну/Fву при углах β = 90° и β < 90° (рис. 1 и 2). За длину внутренней поверхности угла возьмем внутренний размер Lву = 1 м, который используется при формулировании понятия «гладь стены» [1]. При угле β = 90° (рис. 1) и толщине стены δнс длина наружной стороны угла т.к. Lву = 1 м. Площади теплоотдающей Fну и тепловоспринимающей Fву поверхностей угловой части стены равны произведению соответствующих длин на высоту стены. Так как высота стены одинаковая, отношение площадей этих поверхностей равно отношению их длин: Например, при толщине δнс = 0,5 м отношение Fну/Fву = 1,5. При угле δ < 90° (рис. 2) можно записать: где Lнс — расстояние между внутренним и наружным углом. Выразим Lнс через tg(β/2): где β — угол между наружными стенами здания. Так, при β = 45° значение tg(β/2) = 0,41.Для δнс = 0,5 м по (2) получим Lнс = 0,5/0,41 = 1,12 м, а длина наружной части угла Lну = 1 + 1,12 = 2,12 м. Теперь найдем отношение площадей теплоотдающей и тепловоспринимающей поверхностей угловой части стены при β < 90°. Так как высота стены одинаковая, отношение площадей Fну/Fву равно отношению наружного Lну и внутреннего Lву размеров стены: Например, при величине угла β = 45° и δнс = 0,5 м отношение площадей по выражению (3) Считая дополнительные потери тепла пропорциональными отношению площади наружной поверхности угла к площади внутренней поверхности угла Fну/Fву, составим формулу пересчета коэффициента n, учитывающего добавочные потери теплоты на угловую часть. Согласно [1], для зданий типовой конфигурации (угол β = 90°) n = 0,05. Как мы установили, для этого случая при толщине δнс = 0,5 м отношение Fну/Fву = 1,5.Тогда при произвольном значении Fну/Fву коэффициент n, учитывающий добавочные потери теплоты, можно определить как При β = 45° отношение Fну/Fву = 2,22.Добавочные потери теплоты на угловую часть составят не 5 %, как указано в СНиП [1], а 5 × 2,22/1,5 = 7,4 %. При β = 30° значениеFну/Fву = 1 + 0,5/0,27 = 2,85и дополнительные потери тепла составят 5 × 2,85/1,5 = 9,5 %. Таким образом, при уменьшении угла β между наружными стенами здания дополнительные потери тепла увеличиваются по сравнению с нормативными значениями. В таблице приведены результаты расчета доли добавочных потерь теплоты на угловую часть стены толщиной δнс = 0,5 м в интервале значений углов β от 30° до 165°. Полученные данные подтверждают необходимость учета новых архитектурных решений зданий при расчете потерь тепла через ограждающие конструкции и мощности систем отопления. Представленный алгоритм позволяет оценить дополнительные потери тепла зданий сложной конфигурации и обоснованнее определять необходимую мощность систем отопления. 1. СНиП 2.04.05–91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2001. 2. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 1. Отопление / В.Н. Богословский, А.Н. Сканави и др. Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. — М.: Стройиздат, 1990. 3. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. — М.: Госиздат по строительству и архитектуре, 1953. 4. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Учебник для ВУЗов. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1982.
Heat loss of the building sharp angles
Опубликовано в журнале СОК №8 | 2011
Rubric:
Тэги:
Modern building architecture is characterized with various forms and configurations. Instead of the usual buildings which are rectangular in plan the architects design various contiguity angles of the external walls. This fact causes increased heat losses and needs more powerful heating system