Исследование тепловых потерь в опытных домах провинции

Исследования тепловых потерь зимой 1948/49 г.

Сравнительное исследование малых зданий было начато зимой 1948/49 г. Сначала должны были быть собраны данные по пяти зданиям, находящимся в разных районах страны, с тем, чтобы приобрести опыт для более подробных исследований в дальнейшем. Эта работа, проведенная в 1948/49 г., охватывала отопление домов, запись температур, а в одном ломе влияние ремонта на тепловой режим. Описания, чертежи и фотографии этих домов были приведены раньше. Местонахождение этих домов следующее: деревянный дом в Ристе; виброкирпичный дом в Ристе; комбинированное здание в Тервакоски; дом с полыми стенами в Тервакоски; каменно-деревянный дом в Руттюля.

Опытные дома в Ристе

Отопление и измерения. Опыты по отоплению были проведены таким образом, что в ломе из виброкирпича частично использовались электронагреватели и частично обыкновенные печи с дровяным отоплением. Использованное количество дров ежедневно взвешивали. Отопление деревянного дома производили исключительно электронагревателями мощностью 1 квт и 0,75 квт. Они были установлены на нижнем перекрытии на асбестовые плиты и для них имелся свой счетчик, показания которого записывались ежедневно.

Температуру наружного воздуха фиксировали термографом, прикрепленным к северной стене деревянного дома.

Термограф вычерчивал диаграмму температурных изменений за одну неделю на ту же бумагу. Для фиксирования комнатной температуры были также установлены термографы: на высоте 1,5 м от поверхности нижнего перекрытия в деревянном доме в количестве двух штук, а в доме из виброкирпича — одного. Кроме того, в бане, находившейся в подвале деревянного дома, так же как и в самом подвале, в течение суток температура измерялась дважды.

Ремонтные работы, произведенные в домах. Целью опытов, проведенных в Ристе, было не только сравнение теплоэкономических данных этих двух домов, но также выявление наиболее уязвимых мест утечки тепла в деревянном доме и исключение их. Так, в комнатах был снят настил нижнего перекрытия и произведен ремонт узла сопряжения стены и нижнего перекрытия. Под засыпку был уложен обшивочный картон и непосредственно около указанного угла стружка была заменена опилками. Кроме того, к внутренней поверхности наружных стен было прибито два слоя волокнистых плит толщиной 13 мм.


Обработка наблюдений. За расчетный период была принята одна неделя, причем так, чтобы ремонты зданий и большие изменения в наружной температуре не могли слишком сильно влиять на единство условий в течение данного периода. Теплотворная способность дров была 3 тыс. ккал/кг, а коэффициент полезного действия отопительных печей 65% и кухонной плиты 55%.

Определение расчетных площадей стен. В расчетах были использованы значения коэффициентов термического сопротивления m и теплопроводность λ, определенные при нормальной влажности материалов. Площади стен были подсчитаны по следующему принципу: высота внутренних стен приравнивалась свободному расстоянию между полом и потолком, а для наружных стен ее принимали равной высоте этажа. Длина внутренних стен определялась их свободной шириной, а наружных — расстоянием между осями перпендикулярных к ним поперечных внутренних стен. Если же перпендикулярной стеной оказывалась также наружная, то расчетную длину брали по наружным граням.

Результаты и выводы. Результаты наблюдений в течение двух зим 1948—1950 гг. даны на рис. 39 и 40.

Заметен эффект уменьшения тепловых потерь после ремонта, произведенного в деревянном доме. Следует отметить, . что указанный деревянный дом был построен с обычной тщательностью.

При расчетах большие затруднения вызвал учет способности конструкций аккумулировать тепло, т. е. их теплоемкость. Оказалось чрезвычайно затруднительно расчетным путем оценить это явление, если не организовать опыты таким образом, чтобы исключить влияние теплоемкости.

Необходимо отметить разницу между теоретически и практически полученными значениями тепловых потерь, которая равна 25—30%. В ходе этого первого этапа исследований окончательных причин данного явления не удалось установить и выяснение их было оставлено до дальнейших опытов.

Опытные дома в Руттюля и Тервакоски

Отопление, измерение и обработка полученных данных. В ломах, занятых жильцами, было печное отопление. Использованное количество дров определялось ежедневно. Для теоретических расчетов тепловых потерь температурные наблюдения проводились ежедневно, но не постоянно во всех комнатах. Температуру измеряли сами жильцы обычными термометрами на высоте 1,5 м от нижнего перекрытия. На основании данных наблюдений были подсчитаны значения тепловых потерь для стен, вначале по одним только величинам К₀ (К₀ — всеобщий коэффициент теплопроводности конструктивного элемента, вычисленный по коэффициентам теплопроводности материалов Я и по толщинам слоев последних), а потом потери, вызванные утечкой воздуха и вентиляцией, которые были учтены предположительно. В теоретических расчетах были приняты недельные.периоды, причем стремились учесть влияние аккумуляции тепла. Теплотворная способность дров была принята 3 тыс. ккал/кг, коэффициент полезного действия плиты и духовки 55%, других печей 65%, а банной печи и котла 40%.

Значения всеобщих коэффициентов теплопроводности (К с индексами) и площади стен были подсчитаны так же, как и для опытных домов в Ристе.

Результаты расчетов. Для всех трех ломов результаты расчетов, также обнаруживают разницу между теоретически подсчитанным и практически израсходованным количеством тепла. Неточности, вызванные несовершенством наблюдений, затрудняли выяснение причин этого явления.

В тепло-экономическом отношении засыпные степные конструкции оказались наилучшими при условии обеспечения достаточной герметичности. Герметичность слоя строительной бумаги зависит в основном от плотности ее соединений.

Опилки, используемые в качестве засыпки, должны быть сухими.

Исследования тепловых потерь зимой 1949/50 г.

С учетом опыта, полученного зимой 1948/49 г., исследования были продолжены следующей зимой. Их цель заключалась в накоплении материала для разработки простых, но точных методов исследования разных домов. Методика была разработана в Ристе. Кроме того, изучались три ранее не исследованных дома. Эти последние дома были: виброкирпичный дом в Суоненйоки; деревянный дом в Рийхимяки, Равирадаитие; деревянный дом в Рийхимяки, Вантаа.

Опытные дома в Ристе

Программа исследований в виброкирпичном доме заключалась в следующем:

1. Отопление в течение 2—3 недель (А) до каких-либо конструктивных изменений, т. е. те же условия, что и предыдущей зимой, но без жильцов. В течение этого периода требовалось выяснить влияние населенности дома на требующееся количество тепла.

2. Отопление в течение двух недель (Б и В) после улучшения некоторых дверей.

3. Трех-четырехнеделыюе отопление (Е—Ж) после такого же ремонта, который был проведен предыдущей зимой в деревянном доме, т. е. после уплотнения места сопряжения стены и нижнего перекрытия обшивочной бумагой и плотно утрамбованными опилками. Зимой 1949/50 г. в деревянном доме не было проведено какого-либо ремонта, а конструкции были те же самые, что и в конце предыдущей зимы после добавления волокнистых плит.

В течение всей зимы в доме проживала семья из трех человек.

Отопление и измерения. Виброкирпичный дом отапливался исключительно шестью электронагревателями, установленными в основном этаже и на чердаке. Деревянный дом отапливался электричеством, за исключением кухонной плиты, где приходилось сжигать дрова. Электронагреватели были цилиндрического типа, расположенные под окнами на расстоянии 39 см от стены. Тем самым предполагалось, что отопление лучше всего соответствует условиям центрального отопления. Израсходованное количество электроэнергии записывали два раза в сутки, а дрова, сжигаемые в плите деревянного дома, ежедневно взвешивали.

Для температурных измерений в виброкирпичном доме имелись три термографа и десять обычных термометров, таким образом, условия исследований были значительно лучше по сравнению с предыдущей зимой. Два термографа были установлены в разных комнатах основного этажа и один на чердаке. При каждом термографе был установлен контрольный термометр. В разных комнатах деревянного дома также было два термографа с контрольными термометрами. Температуру в других комнатах измеряли обычными термометрами. Приборы для наблюдений за температурой были установлены на высоте 1,5 м от нижнего перекрытия и достаточно далеко от окон и нагревательных приборов. Наружную температуру измеряли термографом, укрепленным у северной стороны дома. Все температуры записывались дважды в день, в 9 и 14 часов.


Обработка данных. В соответствии с методикой, применявшейся предыдущей зимой, потери тепла определялись по семидневным периодам. Деление на расчетные недели старались производить с учетом того, чтобы ремонты попадали в промежутки между ними, чтобы температура в комнатах была как можно более постоянной и чтобы разные недели не отличались резко друг от друга ветром, облачностью и осадками. Полное удовлетворение этих требований не было все-таки возможно. Сведения о погоде получали от метеорологической станции Пейпохья, находившейся в 7 км от опытных ломов.

Значения К₀ и площади стен. Значения К₀ конструкций были определены по значениям λ для строительных материалов нормальггой влажности, приведенным в бюллетене № 68 Государственного технического исследовательского института. Из того же бюллетеня были получены коэффициенты утечки воздуха и значения К для дверей и окон и мест вокруг их коробок.

Площади были подсчитаны по тем же принципам, как и при исследованиях предыдущей зимы, т. е. принимали за высоту наружных стен высоту этажей и за длину наружные размеры, а для перегородок размеры в свету.

Тепловые потери по обоим домам представлены графически на рис. 39 и 40. Кривые показывают, в частности, что расход тепла в доме с жильцами больше, чем в отсутствии жильцов.

Опытные дома в Суоненйоки и Рийхимяки

Отопление и измерения. Отопление в этих домах производилось исключительно сжиганием дров в печах и плитах. Ежедневный расход топлива определялся взвешиванием; теплотворная способность дров менялась в пределах 2500—3300 ккал/кг, в зависимости от их влажности. Коэффициент полезного действия всех печей был принят 85%, а кухонных плит — 55%.

Температура измерялась обычными термометрами, размещенными по одному в каждой отапливаемой комнате и по одному у каждого дома для измерения наружной температуры. В Суоненйоки и в Вашгас (Рийхимяки) фиксировались еще и температуры в подвалах. Температуру записывали два раза в день в 8 и 20 часов. Таким образом, были получены более правильные данные о средней температуре за сутки, чем при замерах в 9 и 14 часов, как делали в опытных домах в Ристе. Следует отметить, что на станциях Центрального метеорологического института измерения производят в 8, 14 и 20 часов.


Результаты расчетов для домов в Суоненйоки приведены в табл. 7 и 8. Соответствующие значения для дома на Равира-дантие представлены в табл. 9—12, а для дома в Вашгас в табл. 13 и 14.

Из данных этих таблиц видны температурные режимы, а также количество тепла, внесенное отоплением. В расчетах нет сравнений этих количеств тепла с теоретическими значениями, рассчитанными через величины К, а имеются лишь определения фактических тепловых потерь на 1 м³ объема здания и 1° разности внутренней и наружной температур.

Во всех трех домах можно ясно заметить относительно большую долю кухни в общем выделении тепла. В доме в Вашгас в кухонной плите расходовалось до 80% от общего количества дров. Соответственно можно заметить, что в домах в Рийхимяки температура в кухне была на 4—8° выше, чем в других комнатах. В кухне зачастую из-за большой теплоотдачи дровяной плиты было настолько жарко, что это даже вредно здоровью. Создающееся тепло пытались отдавать в другие комнаты через двери, т- е. способом, который снижает уют квартиры из-за сильных конвекционных потоков и распространения запахов и пара из кухни.