Современная архитектура зданий характеризуется разнообразием форм и конфигураций зданий. Вместо привычных прямоугольных в плане зданий проектируются здания с различными углами примыкания наружных ограждающих конструкций друг к другу. Это приводит к увеличению теплопотерь и необходимой мощности систем отопления.

Результаты исследований и расчета полей температур в угловых частях стен с углом примыкания b = 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 b < 90° дополнительные теплопотери будут больше за счет увеличения отношения Fну/Fву.

Так, К.Ф. Фокин [1] указывал, что температура внутренней поверхности угла при b < 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 b = 90° и b < 90° (рис. 1а и б). За длину внутренней поверхности угла возьмем внутренний размер Lву = 1 м, который используется при формулировании понятия «гладь стены» [1].

При угле b = 90° (рис. 1а) и толщине стены dнс длина наружной стороны угла
Lну = Lву + dнс = 1 + dнс,
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:
Fну/Fву = Lну/Lву = (1 + dнс)/1.
Например, при толщине dнс = 0,5 м отношение Fну/Fву = 1,5. При угле d < 90° (рис. 1б) можно записать:
Lну = Lнс + Lву, (1)
где Lнс — расстояние между внутренним и наружным углом.
Выразим Lнс через tg(b/2): Lнс = dнс/[tg(b/2)]. (2)
где b — угол между наружными стенами здания. Так, при b = 45° значение tg(b/2) = 0,41.
Для dнс = 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 b < 90°. Так как высота стены одинаковая, отношение площадей Fну/Fву равно отношению наружного Lну и внутреннего Lву размеров стены:
Fну/Fву = Lну/Lву = [1 + dнс/tg(b/2)]/1 = 1 + dнс/tg(b/2). (3)
Например, при величине угла b = 45° и dнс = 0,5 м отношение площадей по выражению (3)
Fну/Fву = 1 + 0,5/0,41 = 2,22.
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 b = 90°) n = 0,05. Как мы установили, для этого случая при толщине dнс = 0,5 м отношение
Fну/Fву = 1,5.
Тогда при произвольном значении Fну/Fву коэффициент n, учитывающий добавочные потери теплоты, можно определить как
n = 0,05(Fну/Fву)/1,5 = 0,033(Fну/Fву).
При b = 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 b = 30° значение Fну/Fву = 1 + 0,5/0,27 = 2,85 и дополнительные потери тепла составят 5 × 2,85/1,5 = 9,5%.

Таким образом, при уменьшении угла b 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 dнс = 0,5 м в интервале значений углов b 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.