Теплопередача трансмісією

Сумарну теплопередачу трансмісією $Q_{tr}$, Вт·год, розраховують для кожного місяця за формулою:

\[Q_{tr}=H_{tr,adj}(θ_{int,set}-θ_e)t,\tag{1}\]

де $H_{tr,adj}$ — загальний коефіцієнт теплопередачі трансмісією, Вт/К, встановлений для різниці температур всередині-ззовні, визначений згідно з розділом 3;
$θ_{int,set}$ — розрахункова (задана) внутрішня скоригована температура будівлі під час опалення, ℃, визначена згідно з таблицею 1.
$θ_e$ — середньомісячна температура зовнішнього середовища, ℃, визначена згідно з додатком A;
$t$ — тривалість місяця, для якого проводять розрахунок, год, визначена згідно з таблицею 2.

1 Значення скоригованої температури

Призначення будівлі	Скоригована температура опалення, ℃
Одноквартирні будинки	19
Багатоквартирні будинки, гуртожитки	19
Громадські будівлі адміністративного призначення, офіси	19
Будівлі закладів освіти	19
Будівлі закладів дошкільної освіти	21
Будівлі закладів охорони здоров’я	21
Готелі	19
Ресторани	19
Спортивні заклади	17
Будівлі закладів гуртової та роздрібної торгівлі	19
Будівлі культурно-розважальних установ	19
Інші види будівель	19

2 Щомісячна тривалість часових інтервалів

Період	Кількість діб	Кількість годин
Січень	31	744
Лютий	28	672
Березень	31	744
Квітень	30	720
Травень	31	744
Червень	30	720
Липень	31	744
Серпень	31	744
Вересень	30	720
Жовтень	31	744
Листопад	30	720
Грудень	31	744
Рік	365	8760

3 Узагальнений коефіцієнт теплопередачі трансмісією

Сумарне значення узагальненого коефіцієнта теплопередачі трансмісією $H_{tr,adj}$, Bт/K, розраховують за формулою:

\[H_{tr,adj}=H_D+H_g+H_U,\tag{2}\]

де $H_D$ — безпосередній узагальнений коефіцієнт теплопередачі трансмісією до зовнішнього середовища, Вт/К;
$H_g$ — стаціонарний узагальнений коефіцієнт теплопередачі трансмісією до ґрунту, Вт/К визначається згідно з розділом 4;

Трансмісія до ґрунту враховується тільки у разі безпосереднього контакту ґрунту з огороджувальними конструкціями, що розділюють кондиціонований і некондиціонований об’єм.

$H_U$ — узагальнений коефіцієнт теплопередачі трансмісією через некондиціоновані об’єми, Вт/К.

Некондиціонованим об’ємом є, наприклад, неопалюване (холодне) горище, неопалювані технічні поверхи (приміщення), неопалювана сходова клітка тощо.

Частковим випадком некондиціонованого об’єму є приміщення оранжерейного типу — приміщення, що не входить до кондиціонованого об’єму з переважним світлопрозорим огородженням. Наприклад, засклений балкон, лоджія, оранжерея, зимовий сад тощо.

У загальному випадку, $H_X$ що відображає $H_D$, $H_g$ або $H_U$ сформований з трьох співмножників та його розраховують за формулою:

\[H_X=b_{tr,x}\sum_iA_iU_i,\tag{3}\]

де $A_i$ — площа $i$-гo елемента теплоізоляційної оболонки будівлі виміряна за внутрішніми розмірами, м²;

В оригінальному розрахунку ДСТУ Б EN 13790:2011¹ до площі теплоізоляційної оболонки включають площу внутрішніх дверних та віконних укосів. В поточній методиці, цю площу не включено, через використання спрощеного методу врахування впливу теплопровідних включень.

$U_i$ — приведений коефіцієнт теплопередачі $i$-го елемента теплоізоляційної оболонки будівлі, Вт/(м²·K), що визначають згідно з 3.2;
$b_{tr,x}$ — поправковий коефіцієнт, що становить:

$b_{tr,x}=1$ — під час розрахунків $H_D$ та $H_g$;
$b_{tr,x}≠1$ — під час розрахунків $H_U$, значення потрібно визначити згідно 3.1.

Поправковий коефіцієнт $b_{tr,x}$ коригує коефіцієнт $H_X$ замість різниці температур.

3.1 Поправковий коефіцієнт $b_{tr,x}$

Коригування узагальненого коефіцієнта теплопередачі враховують поправковим коефіцієнтом $b_{tr,x}=b_U$, що базується на температурі суміжного некондиціонованого об’єму/суміжного приміщення оранжерейного типу. Згідно з п. 8.2.2.3.9 ДСТУ 9190:2022², якщо збирання повних потрібних вхідних даних є занадто трудомістким тa економічно недоцільним, а також для наявних будівель допустимо використовувати значення поправкового коефіцієнта $b_U$, наведені в таблиці 3.1.1.

3.1.1 Значення поправкового коефіцієнта $b_U$

Тип некондиціонованого об’єму	$b_U$ для опалювального періоду
Технічне підпілля	0,3
Технічне (тепле) горище	0,7
Холодне горище багатоповерхових будівель	0,9
Холодне горище односімейних будівель	1,0
Неопалювана сходова клітка всередині будівлі	0,4
Неопалюване приміщення з трьома зовнішніми стінами (наприклад, зовнішні сходи)	0,8
Неопалюване приміщення з двома зовнішніми стінами тa дверима (наприклад, тамбур, хол, гараж)	0,6
Неопалюване приміщення з двома зовнішніми стінами без дверей	0,5
Неопалюване приміщення з однією зовнішньою стіною	0,4
Засклена лоджія для нового проєктування	0,5
Засклений балкон для нового проектування	0,6
Засклена лоджія наявних будівель - задовільний стан огородження; - незадовільний стан огородження	0,7 0,85
Засклений балкон наявних будівель - задовільний стан огородження; - незадовільний стан огородження	0,8 0,9

3.2 Приведений коефіцієнт теплопередачі

Приведений коефіцієнт теплопередачі $i$-го елемента оболонки будівлі для світлопрозорих конструкції та дверей визначають за формулою:

\[U_i=U_x\tag{4},\]

де $U_x$ — значення коефіцієнта теплопередачі світлопрозорих конструкцій (вікон) – $U_W$, $U_{WS}$ чи дверей — $U_D$ Вт/(м²·К), що визначають згідно з додатком B.

Приведений коефіцієнт теплопередачі $i$-го елемента оболонки будівлі для непрозорих конструкції визначають за формулою:

\[U_i=U_{op}+ΔU_{tb}\tag{5},\]

де $ΔU_{tb}$ — додаткова складова до коефіцієнта теплопередачі непрозорих конструкцій $U_{op}$, що враховує вплив теплопровідних включень, Вт/(м²·К), розрахункові значення якої наведені в таблиці 3.2.1;
$U_{op}$ — коефіцієнт теплопередачі непрозорої частини конструкції Вт/(м²·К), по основному полю, що розраховують за формулою:

\[U_{op}=\frac{1}{R_{\Sigma}}\tag{6},\]

де $R_{\Sigma}$ — опір теплопередачі що визначають згідно з ДСТУ 9191³ за формулою $\eqref{eq7}$, м²·К/Вт;

Згідно з ДСТУ Б EN ISO 13790:2011¹ приведений вище розрахунок, є спрощеним методом визначення коефіцієнта теплопередачі для випадків, коли інформація щодо теплопровідних включень відсутня або недостатня.

3.2.1 Значення додаткової складової до коефіцієнта теплопередачі, які враховують вплив теплопровідних включень.

Середнє значення коефіцієнта теплопередачі непрозорих частин конструкцій, Вт/(м²·К)	$ΔU_{tb}$, Вт/(м²·К)
$U_{op}$ ≥ 0,8	0,0
0,4 ≤ $U_{op}$ < 0,8	0,05
$U_{op}$ < 0,4	0,10

\[\begin{aligned} &R_{\Sigma}=\frac{1}{h_{si}}+\displaystyle\sum_{i=1}^IR_i+\frac{1}{h_{se}}=\\\ &=\frac{1}{h_{si}}+\displaystyle\sum_{i=1}^I\frac{d_i}{\lambda_{ip}}+\frac{1}{h_{se}}, \end{aligned} \tag{7}\label{eq7}\]

де $h_{si}$, $h_{se}$ — коефіцієнти теплообміну внутрішньої і зовнішньої поверхонь огороджувальної конструкції, Вт/(м²·К), які приймають згідно з таблицею 3.2.2;
$R_i$ — тепловий опір $i$-го шару конструкції, м²·К/Вт;
$d_i$ — товщина $i$-го шару конструкції, м;
$\lambda_{ip}$ — теплопровідність матеріалу $i$-го шару конструкції за розрахункових умов експлуатації (розрахункова теплопровідність), Вт/(м·К), приймають згідно з додатком C;
$i\dots I$ — кількість шарів огороджувальної конструкції.

3.2.2 Розрахункові значення коефіцієнтів теплопередачі внутрішньої $h_{si}$ та зовнішньої $h_{se}$ поверхонь огороджувальних конструкцій

Ч.ч.	Тип конструкції		Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²·K)
Ч.ч.	Тип конструкції		$h_{si}$	$h_{se}$
1	Вертикальні непрозорі огороджувальні конструкції (зовнішні стіни)	з опорядженням штукатурками	8,7	23
1		з вентильованими повітряними прошрками	8,7	12
2	Те саме (зовнішні двері, ворота)	непрозорі	8,7	23
3	Вертикальні світлопрозорі огороджувальні конструкції (вікна, дверібалконні, світлопрозорі зовнішні двері, вітражі, світлопрозоріфасади)		8,0	23
4	Горизонтальні світлопрозорі огороджувальні конструкції (зенітніліхтарі, покриття атріумів, оранжерей)		9,9	23
5	Горизонтальні непрозорі огороджувальні конструкції за тепловогопотоку знизу догори	плоскі (суміщені) покриття	10,0	23
5		горищні перекриття	10,0	6
6	Горизонтальні непрозорі огороджувальні конструкції за тепловогопотоку зверху донизу	перекриття над неопалюваними підвалами та техпідпіллями, що не вентилюються зовнішнім повітрям	5,9	6
		перекриття над неопалюваними підвалами зі світловими прорізами встінах	5,9	12
		перекриття над неопалюваними підвалами, що межують із зовнішнім повітрям	5,9	17
		перекриття, що межують із зовнішнім повітрям (еркери, проїзди)	5,9	23

4 Теплопередача до ґрунту

4.1 Підлога на ґрунті

Приклад підлоги на ґрунті зображено на рисунку:

Стаціонарний узагальнений коефіцієнт теплопередачі трансмісією до ґрунту $H_g$, Вт/К розраховують за формулою:

\[H_g=A·U\tag{8},\]

де $A$ — площа підлоги, м²;
$U$ — коефіцієнт теплопередачі підлоги на ґрунті, Вт/(м²·К), який визначають за формулою $\eqref{eq9}$, якщо $d_t<B^\prime$ (неізольована або посередньо ізольована підлога) або за формулою $\eqref{eq10}$, якщо $d_t≥B^\prime$ (добре ізольована підлога).

\[U=\frac{2λ}{\pi B^\prime+d_t}\ln\left(\frac{\pi B^\prime}{d_t}+1\right)\tag{9}\label{eq9},\] \[U=\frac{λ}{0,475 B^\prime+d_t}\tag{10}\label{eq10},\]

де $B^\prime$ — характерний розмір підлоги, що дорівнює відношенню площі підлоги на половину периметра за формулою:

\[B^\prime=\frac{A}{0,5P}\tag{11},\label{eq11}\]

$d_t$ — еквівалентна товщина підлоги, яку розраховують за формулою:

\[d_t=W+λ(R_{si}+R_f+R_{se})\tag{12},\label{eq12}\]

де $P$ — зовнішній периметри підлоги, м;
$W$ — загальна товщина зовнішньої стіни включаючи всі шари, м;
$λ$ — теплопровідність ґрунту, приймають згідно з таблицею 4.1.1;
$R_{si}$ — тепловій опір внутрішнього середовища, приймають згідно з таблицею 4.1.2;
$R_f$ — термічний опір підлоги, включаючи всі шари, м²·К/Вт розрахований за формулою $\eqref{eq7}$;
$R_{se}$ — тепловий опір зовнішнього середовища, приймать згідно з таблицею 4.1.2.

4.1.1 Теплопровідність ґрунту

Категорія	Опис	$λ$, Вт/(м·К)	Теплоємність одиниці обʼєму, $⍴C$, Дж/(м³·К)
1	Глина або мул	1,5	3,0·10⁶
2	Пісок або гравій	2,0	2,0·10⁶
3	Скельний або напівскельний	3,5	3,0·10⁶

У разі, якщо тип ґрунту невідомий або невизначений, обирають категорію 2.

4.1.2 Тепловий опір навколишнього середовища

Тип середовища й огороджувальних конструкцій	Тепловий опір
Внутрішнє, для вертикальних огороджувальних конструкцій	$R_{si}$ = 0,115 м²·К/Вт
Внутрішнє, для горизонтальних огороджувальних конструкцій (тепловий потік зверху вниз)	$R_{si}$ = 0,17 м²·К/Вт
Внутрішнє, для горизонтальних огороджувальних конструкцій (тепловий потік знизу вверх)	$R_{si}$ = 0,10 м²·К/Вт
Усі зовнішні середовища	$R_{se}$ = 0,043 м²·К/Вт

4.2 Опалюваний підвал (цокольний поверх)

Приклад опалюваного підвалу (цокольного поверху) зображено на рисунку:

Стаціонарний узагальнений коефіцієнт теплопередачі трансмісією до ґрунту $H_g$, Вт/К, розраховують за формулою:

\[H_g=A·U_{bf}+z·P·U_{bw},\tag{13}\]

де $A$, $P$ — те саме, що у формулі $\eqref{eq11}$;
$z$ — висота стін, що контактують із ґрунтом (стіни, що розміщені нижче планувальної відмітки землі), м;
$U_{bf}$ — коефіцієнт теплопередачі підлоги на ґрунті у підвалі (цокольному поверсі), Вт/(м²·К), визначений за формулою $\eqref{eq14}$ якщо $d_t+0,5z<B^\prime$ (неізольована та посередньо теплоізольована підлога підвалу) або за формулою $\eqref{eq15}$ якщо $d_t+0,5z≥B^\prime$ (добре теплоізольована підлога підвалу);
$U_{bw}$ — коефіцієнт теплопередачі стін, що контактують із ґрунтом, Bт/(м²·K), визначений за формулою $\eqref{eq16}$.

\[U_{bf}=\frac{2λ}{\pi B^\prime+d_t+0,5z}\ln\left(\frac{\pi B^\prime}{d_t+0,5z}+1\right),\tag{14}\label{eq14}\] \[U_{bf}=\frac{2λ}{0,457 B^\prime+d_t+0,5z},\tag{15}\label{eq15}\]

де $B^\prime$ — характерний розмір підлоги, розраховують за формулою $\eqref{eq11}$, м;
$d_t$ — еквівалентна площа підлоги, розраховують за формулою $\eqref{eq12}$, м;
$λ$ — теплопровідність ґрунту, приймають згідно з таблицею 4.1.1;

\[U_{bw}=\frac{2λ}{\pi z}\left(1+\frac{0,5d_t}{d_t+z}\right)\ln\left(\frac{z}{d_w}+1\right)\tag{16}\label{eq16}\]

де $d_t$, $λ$, $z$ — те саме, що у формулі $\eqref{eq14}$;
$d_w$ — еквівалентна сумарна товщина стін, що контактують В грунтом, розраховують за формулою:

\[d_w=λ(R_{si}+R_w+R_{se})\tag{17}\]

де $λ$, $R_{si}$, $R_{se}$ — те саме, що у формулі $\eqref{eq12}$;
$R_w$ — сумарний термічний опір стін, що контактують із ґрунтом, включаючи всі шари, визначають згідно з формулою $\eqref{eq7}$, м²·K/Вт.

Формула (16) містить обидва значення $d_w$ та $d_t$ та є дійсною для випадку $d_w≥d_t$. Якщо $d_w<d_t$, тоді $d_t$ у формулі $\eqref{eq16}$ замінюють на $d_w$.

Список використаних джерел