Тепловой баланс помещения

Как известно, существует ряд стандартных подходов и методов расчета тепловой мощности,  требующейся для отопления различных  помещений. Например, в Германии применяется стандарт DIN 4701, в Швейцарии – стандарт SIA 384/2.

Общая тепловая мощность системы отопления Q_s  (или тепловая нагрузка), необходимая для поддержания заданного стандартом теплового режима помещения, определяется потерями теплоты через ограждающие конструкции (трансмиссионные потери тепла)  Q_т,  и  через внутренние ограждения Q_i, затратами тепла для обеспечения вентиляции помещения Q_v , а также потерями тепла для нагревания наружного воздуха, поступающего в помещение в результате инфильтрации через ограждающие конструкции.

В качестве исходных данных при расчете тепловой нагрузки используются  определенные в соответствующих стандартах температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха, а также  расчетные комфортные температуры для различных типов помещений (например,  мансардные помещения, подвальные помещения, помещения, граничащие с поверхностью земли, атриумы и т.д.).

В рекомендациях указываются значения температуры внутри помещения. Необходимо принимать во внимание  комфортную температуру

(рабочую температуру), температуру воздуха и среднюю температуру соседних помещений. В таблице 1 приведены рекомендуемые температуры воздуха внутри  некоторых типов  помещений.

Таблица 1  Значения температуры воздуха внутри обогреваемых помещений.

Тип помещения	Температура в ºС
Жилые здания
Жилые комнаты, спальни, кухни, туалеты	20
Ванные комнаты	24
Прихожие, отапливаемые подсобные помещения	15
Лестничные клетки	10
Административные здания
Все помещения, кроме туалетов и подсобных помещений	20
Подсобные помещения	25
Здания для предприятий торговли
Торговые площади, магазины розничной торговли	20
Бакалейные лавки, места общего хранения	18
Места хранения мяса и мясных изделий	15
Отели
Комнаты в отелях, холлы, ванные комнаты, конференц-залы	20
Школы и учебные заведения
Классные комнаты (общего назначения), спортивные залы	20
Кухни в учебных заведениях	18
Театры, концертные залы	20
Музеи, галереи,	20
Церкви	15
Больницы (см. также стандарт DIN 1946, часть 4):
Операционные, предродовые палаты	25
Прочие помещения	22
Цеха:
Минимальная температура	15
Для сидячей работы	20
Бараки	20
Бассейны
Холлы	28
Душевые комнаты	24
Раздевалки	22
Аэропорты	20

Выбор значения температуры наружного воздуха, используемых в реальном расчете, производится в соответствии с существующими рекомендациями,но  с учетом необходимых поправок. Например, значения температуры наружного воздуха, , сильно зависят (приблизительно от  -8 ºС до -26 ºС) от стороны света и высоты, на которой находится помещение, тогда как значения температуры наружного воздуха, указанные в стандарте, определяются по наименьшим двухдневным средним показателям, которые были достигнуты на протяжении 20-тилетнего периода в общей сложности десять раз.*

Поскольку очень низкие температуры удерживаются только в течение небольших периодов времени, то при расчете температуры наружного воздуха необходимо  учитывать  аккумулирующую способность здания.

Аккумулирующая способность здания ослабляет влияние  очень низкой температуры наружного воздуха, в результате чего этот фактор  воздействия на тепловую нагрузку здания снижается. В связи с этим в зависимости от

аккумулирующей способности указанные в стандартах значения температуры наружного воздуха могут  измениться (уменьшиться или увеличиться) в интервале 0 – 4К .  

Однако, даже хорошая изоляция наружных стен не может обеспечить необходимую температуру их внутренней поверхности в холодное время года, что приводит  к снижению, а, следовательно, к уменьшению комфортности помещения. Такие потери тепла, обусловленные трансмиссионным тепловым потоком, принято компенсировать, т. е. для поддержания требуемого значения воздуха в помещении необходимы дополнительные затраты тепловой энергии, иначе говоря, использование отопительной системы.

Потеря тепла за счет окон может компенсироваться  за счет проникновения рассеянного теплового излучения через поверхность окна.

При расчете коэффициента тепловой передачи окон обычно учитывается  этот  эффект. Прямое солнечное воздействие на ограждающие конструкции и окна не принимается во внимание при оценке требуемой тепловой мощности, хотя оно влияет на снижение годового потребления энергии.  Поэтому рассчитанная тепловая нагрузка может превысить максимальное значение тепловой мощности отопительной системы, необходимой для поддержания требуемой температуры в помещении.

В России при расчете потерь теплоты через ограждающие конструкции наземных зданий (жилых и административных) температуру наружного воздуха для холодного периода года определяют следующим образом. Ее принимают равной средней температуре воздуха самой холодной пятидневки в данном населенном пункте из восьми наиболее суровых зим, которые наблюдались  за последние 50 лет. (В.М.Свистунов, Н.К.Пушняков «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства», «Политехника», 2006 г.)