Тепловой режим помещений

Тепловой режим помещений

Поддержание теплового режима помещений относится к основным требованиям, предъявляемым дому. Отыскание возможностей уменьшения теплопотерь и расхода энергии на отопление должно сопровождаться контролем параметров, характеризующих требуемый тепловой режим:

температура воздуха;

средняя температура внутренних поверхностей ограждений;

скорость и относительная влажность воздуха.

Температура внутреннего воздуха

При оценке теплового комфорта температура внутреннего воздуха непосредственно зависит от температуры внутренней поверхности конструкций. Температура поверхностей выражается средней температурой внутренних поверхностей в помещении. Совместно с температурой внутреннего воздуха она определяет суммарную температуру помещения.

Для жилых зданий суммарная температура составлять 38°C (температура воздуха 20°C и средняя температура внутренних поверхностей 18°C). Однако суммарная температура помещения может быть обеспечена и другой комбинацией температуры воздуха и средней температуры поверхностей. Возникает вопрос о наиболее благоприятном сочетании температур с точки зрения теплопотерь. Известно, что теплопотери увеличиваются при увеличении температуры внутреннего воздуха. Следовательно, наиболее выгодным является такое сочетание, при котором температура внутреннего воздуха будет наименьшей. Известно, что в домах с прямым солнечным обогревом после нагрева огромной термической массы ограждающих конструкций солнечным теплом тепловой комфорт сохраняется при понижении температуры до 18°C (иногда и ниже).

Иногда в зданиях возникают дополнительные тепловые потери за счет избыточного отопления, под которым подразумевается подача большего количества теплоты, чем необходимо для обеспечения теплового режима. При избыточном отоплении повышается температура внутреннего воздуха и растут, соответственно, теплопотери.

Для предупреждения избыточного отопления необходимо:

очень внимательно определять тепловые потери помещений и на этой основе правильно проектировать отопительную систему;

отрегулировать отопительную систему после монтажа;

регулировать расход энергии, чтобы в каждое помещение подавалось теплоты не больше, чем требуется.

Иногда для экономии энергоресурсов прибегают к снижению температуры внутреннего воздуха ниже требуемого значения.
Тепловые потери при этом уменьшаются, но возникающий тепловой дискомфорт заставляет использовать электрические нагреватели, что приводит лишь к дополнительным нерациональным затратам, т.к. КПД в этом случае (с учетом преобразования тепловой энергии на электростанции в электрическую) составляет не более 30%.

Средняя температура внутренних поверхностей помещений

Снижение температуры внутреннего воздуха без нарушения теплового комфорта допустима лишь тогда, когда имеется возможность повысить среднюю температуру внутренних поверхностей помещения.

Если, например, среднюю температуру внутренних поверхностей помещения повысить до 19°C, то температуру внутреннего воздуха можно снизить до 19°C. Повышение температуры на внутренних поверхностях строительных конструкций желательно с точки зрения уменьшения теплопотерь, а также теплового комфорта, что выражается требованием: «Теплые стены, холодный воздух».

Температура на внутренних поверхностях строительных конструкций может повышаться за счет улучшения их теплотехнических свойств.

Разница температур внутреннего воздуха и поверхности конструкции

Между воздухом и поверхностями отдельных строительных конструкций в помещении происходит теплообмен излучением и конвекцией. При естественном движении воздуха в помещении, важнейшей величиной, определяющей процесс теплообмена, является разница температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности конструкций. Чем выше эта разница, тем больше коэффициент конвективного теплообмена. Уменьшение коэффициента теплообмена, а значит и разницы температур воздуха и внутренней поверхности строительных конструкций, приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи, что, в свою очередь, способствует повышению температуры на внутренней поверхности ограждения.

Теплообмен излучением характеризуется коэффициентом лучистого теплообмена. Наиболее важной величиной, от которой зависит коэффициент лучистого теплообмена, является коэффициент поглощения излучения. При изменении этого коэффициента от 0,2 до 0,9 коэффициент теплообмена меняется в пределах 0,2...4,6 Вт/(м2*K). Наименьший коэффициент лучистого теплообмена будет в помещении с блестящими металлическими поверхностями. По этой причине в отапливаемых помещениях редко применяют темные поверхности.

Скорость воздуха

При нормальных условиях скорость воздуха в помещении должна быть менее 0,1 м/с. Эта скорость не ухудшает теплового комфорта. При возрастании скорости появляется ощущение дискомфорта. Для сохранения теплового комфорта необходимо компенсировать повышенную скорость воздуха за счет повышения его температуры. Однако повышение температуры воздуха с энергетической точки зрения невыгодно. Увеличение скорости воздуха вызывает, кроме того, увеличение коэффициента конвективного теплообмена.

Например, при скорости воздуха 0,4 м/с коэффициент теплообмена равен 5,8 Вт/(м2*K), что превышает значение, соответствующее наибольшей допустимой разнице температур воздуха и поверхности строительных конструкций. Увеличение коэффициента теплообмена ведет к увеличению теплопотерь, поэтому целесообразно ограничить скорость воздуха в помещении.

Увеличение скорости воздуха можно предупредить уплотнением стыков окон и дверей на внешней стороне ограждающих конструкций.

Относительная влажность внутреннего воздуха влияет на теплопотери зданий, т.е. на величину удельной теплоемкости воздуха, которая тем больше, чем выше его влажность. При высокой относительной влажности теплопотери могут увеличиваться до 1%. Однако в жилых зданиях относительная влажность не должна быть более 60%, в этом случае увеличение теплопотерь незначительно.

Высокая относительная влажность внутреннего воздуха неблагоприятна с точки зрения конденсации водяных паров на внутренней поверхности и внутри конструкции, т.к. способствует увеличению влажности материала конструкции. При повышении влажности конструкции увеличивается ее теплопроводность и, соответственно, теплопотери помещения.

Если в помещении имеется источник повышения влажности воздуха, то необходимо интенсивно вентилировать это помещение, что способствует также значительным потерям теплоты. Количество источников влажности в помещениях следует сокращать. Если возникает необходимость вентиляции, то ее следует проектировать с минимальным воздухообменом.