Коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции. Тепловая защита зданий и сооружений уч. пособие. Учебное пособие по теплотехническому расчету ограждающих конструкций зданий и сооружений для самостоятельной работы. Расчет солнечной радиации
Теплотехнический расчет технического подполья
Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций
Площади наружных ограждающих конструкций, отапливаемые площадь и объем здания, необходимые для расчета энергетического паспорта, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций здания определяются согласно принятым проектным решениям в соответствии с рекомендациями СНиП 23-02 и ТСН 23 – 329 – 2002.
Сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций определяются в зависимости от количества и материалов слоев, а также физических свойств строительных материалов по рекомендациям СНиП 23-02 и ТСН 23 – 329 – 2002.
1.2.1 Наружные стены здания
Наружные стены в жилом доме применены трех типов.
Первый тип - кирпичная кладка с поэтажным опиранием толщиной 120 мм, утепленная полистиролбетоном толщиной 280 мм, с облицовочным слоем из силикатного кирпича. Второй тип – железобетонная панель 200 мм, утепленная полистиролбетоном толщиной 280 мм, с облицовочным слоем из силикатного кирпича. Третий тип см. рис.1. Теплотехнический расчет приведен для двух типов стен соответственно.
1). Состав слоев наружной стены здания: защитное покрытие - цементно-известковый раствор толщиной 30 мм, λ = 0,84 Вт/(м× о С). Внешний слой 120 мм – из силикатного кирпича М 100 с маркой по морозостойкости F 50, λ = 0,76 Вт/(м× о С); заполнение 280 мм – утеплитель – полистиролбетон D200, ГОСТ Р 51263-99, λ = 0,075 Вт/(м× о С); внутренний слой 120 мм - из силикатного кирпича, М 100, λ = 0,76 Вт/(м× о С). Внутренние стены оштукатурены известково-песчаным раствором М 75 толщиной 15мм, λ=0,84 Вт/(м× о С).
R w = 1/8,7+0,030/0,84+0,120/0,76+0,280/0,075+0,120/0,76+0,015/0,84+1/23 = 4,26 м 2 × о С/Вт.
Сопротивление теплопередаче стен здания, при площади фасадов
A w
= 4989,6 м 2 , равно:
4,26 м 2 × о С/Вт.
Коэффициент теплотехнической однородности наружных стен r, определяется по формуле 12 СП 23-101:
a i – ширина теплопроводного включения, a i = 0,120 м;
L i – длина теплопроводного включения, L i = 197,6 м (периметр здания);
k i – коэффициент, зависящий от теплопроводного включения, определяемый по прил. Н СП 23-101:
k i = 1,01 для теплопроводного включения при отношениях λ m /λ = 2,3 и a/b = 0,23.
Тогда приведенное сопротивление теплопередаче стен здания равно: 0,83 × 4,26 = 3,54 м 2 × о С/Вт.
2). Состав слоев наружной стены здания: защитное покрытие - цементно-известковый раствор М 75 толщиной 30 мм, λ = 0,84 Вт/(м× о С). Внешний слой 120 мм – из силикатного кирпича М 100 с маркой по морозостойкости F 50, λ = 0,76 Вт/(м× о С); заполнение 280 мм – утеплитель – полистиролбетон D200, ГОСТ Р 51263-99, λ = 0,075 Вт/(м× о С); внутренний слой 200 мм – железобетонная стеновая панель, λ= 2,04Вт/(м× о С).
Сопротивление теплопередаче стены равно:
R w
= 1/8,7+0,030/0,84+0,120/0,76+0,280/0,075+
+0, 20/2,04+1/23 = 4,2 м 2 × о С/Вт.
Поскольку стены здания имеют однородную многослойную структуру, то коэффициент теплотехнической однородности наружных стен принят r = 0,7.
Тогда приведенное сопротивление теплопередаче стен здания равно: 0,7 × 4,2 = 2,9 м 2 × о С/Вт.
Тип здания - рядовая секция 9-этажного жилого дома при наличии нижней разводки труб систем отопления и горячего водоснабжения.
А b = 342 м 2 .
площадь пола тех. подполья - 342 м 2 .
Площадь наружных стен над уровнем земли А b , w = 60,5 м 2 .
Расчетные температуры системы отопления нижней разводки 95 °С, горячего водоснабжения 60 °С. Длина трубопроводов системы отопления с нижней разводкой 80 м. Длина трубопроводов горячего водоснабжения составила 30 м. Газораспределительных труб в тех. подполье нет, поэтому кратность воздухообмена в тех. подполье I = 0,5 ч -1 .
t int = 20 °С.
Площадь цокольного перекрытия (над тех. подпольем) - 1024,95 м 2 .
Ширина подвала – 17.6 м. Высота наружной стены тех. подполья, заглубленной в грунт, - 1,6 м. Суммарная длина l поперечного сечения ограждений тех. подполья, заглубленных в грунт,
l = 17.6 + 2×1,6 = 20,8 м.
Температура воздуха в помещениях первого этажа t int = 20 °С.
Сопротивление теплопередаче наружных стен тех. подполья над уровнем земли принимают согласно СП 23-101 п. 9.3.2. равным сопротивлению теплопередаче наружных стен R o b . w = 3,03 м 2 ×°С/Вт.
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части тех. подполья определим согласно СП 23-101 п. 9.3.3. как для не утепленных полов на грунте в случае, когда материалы пола и стены имеют расчетные коэффициенты теплопроводности λ≥ 1,2 Вт/(м о С). Приведенное сопротивление теплопередаче ограждений тех. подполья, заглубленных в грунт определено по таблице 13 СП 23-101 и составило R o rs = 4,52 м 2 ×°С/Вт.
Стены подвала состоят из: стенового блока, толщиной 600 мм, λ = 2,04 Вт/(м× о С).
Определим температуру воздуха в тех. подполье t int b
Для расчета используем данные таблицы 12 [СП 23-101]. При температуре воздуха в тех. подполье 2 °С плотность теплового потока от трубопроводов возрастет по сравнению с значениями, приведенными в таблице 12, на величину коэффициента, полученного из уравнения 34 [СП 23-101]: для трубопроводов системы отопления - на коэффициент [(95 - 2)/(95 - 18)] 1,283 = 1,41; для трубопроводов горячего водоснабжения - [(60 - 2)/(60 - 18) 1,283 = 1,51. Тогда рассчитаем значение температуры t int b из уравнения теплового баланса при назначенной температуре подполья 2 °С
t int b = (20×342/1,55 + (1,41 25 80 + 1,51 14,9 30) - 0,28×823×0,5×1,2×26 - 26×430/4,52 - 26×60,5/3,03)/
/(342/1,55 + 0,28×823×0,5×1,2 + 430/4,52 +60,5/3,03) = 1316/473 = 2,78 °С.
Тепловой поток через цокольное перекрытие составил
q b . c = (20 – 2,78)/1,55 = 11,1 Вт/м 2 .
Таким образом, в тех. подполье эквивалентная нормам тепловая защита обеспечивается не только ограждениями (стенами и полом), но и за счет теплоты от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения.
1.2.3 Перекрытие над тех. подпольем
Ограждение имеет площадь A f = 1024,95 м 2 .
Конструктивно перекрытие выполнено следующим образом.
2,04 Вт/(м× о С). Цементно-песчаная стяжка толщиной 20 мм, λ =
0,84 Вт/(м× о С). Утеплитель экструдированный пенополистирол «Руфмат», ρ о
=32 кг/м 3 , λ = 0,029 Вт/(м× о С), толщиной 60 мм по ГОСТ 16381. Воздушная прослойка, λ = 0,005 Вт/(м× о С), толщиной 10 мм. Доски для покрытия полов, λ = 0,18 Вт/(м× о С), толщиной 20 мм по ГОСТ 8242.
R f = 1/8,7+0,22/2,04+0,020/0,84+0,060/0,029+
0,010/0,005+0,020/0,180+1/17 = 4,35 м 2 × о С/Вт.
Согласно п.9.3.4 СП 23-101 определим значение требуемого сопротивления теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем Rс по формуле
R o = nR req ,
где n - коэффициент, определяемый при принятой минимальной температуре воздуха в подполье t int b = 2°С.
n = (t int - t int b )/(t int - t ext ) = (20 - 2)/(20 + 26) = 0,39.
Тогда R с = 0,39×4,35 = 1,74 м 2 ×°С/Вт.
Проверим, удовлетворяет ли теплозащита перекрытия над техподпольем требованию нормативного перепада Dt n = 2 °С для пола первого этажа.
По формуле (3) СНиП 23 - 02 определим минимально допустимое сопротивление теплопередаче
R o min = (20 - 2)/(2×8,7) = 1,03 м 2 ×°С/Вт < R с = 1,74 м 2 ×°С/Вт.
1.2.4 Перекрытие чердачное
Площадь перекрытия A c = 1024,95 м 2 .
Железобетонная плита перекрытия, толщиной 220 мм, λ =
2,04 Вт/(м× о С). Утеплитель минплита ЗАО «Минеральная вата», r
=140-
175 кг/м 3 , λ = 0,046 Вт/(м× о С), толщиной 200 мм по ГОСТ 4640. Сверху покрытие имеет цементно-песчаную стяжку толщиной 40 мм, λ = 0,84 Вт/(м× о С).
Тогда сопротивление теплопередаче равно:
R c = 1/8,7+0,22/2,04+0,200/0,046+0,04/0,84+1/23=4,66 м 2 × о С/Вт.
1.2.5 Покрытие чердачное
Железобетонная плита перекрытия, толщиной 220 мм, λ =
2,04 Вт/(м× о С). Утеплитель гравий керамзитовый, r
=600 кг/м 3 , λ =
0,190 Вт/(м× о С), толщиной 150 мм по ГОСТ 9757; минплита ЗАО «Минеральная вата», 140-175 кг/м3, λ = 0,046 Вт/(м×оС), толщиной 120 мм по ГОСТ 4640. Сверху покрытие имеет цементно-песчаную стяжку толщиной 40 мм, λ = 0,84 Вт/(м× о С).
Тогда сопротивление теплопередаче равно:
R c = 1/8,7+0,22/2,04+0,150/0,190+0,12/0,046+0,04/0,84+1/17=3,37 м 2 × о С/Вт.
1.2.6 Окна
В современных светопрозрачных конструкциях теплозащитных окон используются двухкамерные стеклопакеты, а для выполнения оконных коробок и створок, в основном, ПВХ профили или их комбинации. При изготовлении стеклопакетов с применением флоат – стекла окна обеспечивают расчетное приведенное сопротивление теплопередаче не более 0,56 м 2 × о С/Вт., что соответствует нормативным требованиям при проведении их сертификации.
Площадь оконных проемов A F = 1002,24 м 2 .
Сопротивление теплопередаче окна принимаем R F = 0,56 м 2 × о С/Вт.
1.2.7 Приведенный коэффициент теплопередачи
Приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Вт/(м 2 ×°С), определяется по формуле 3.10 [ТСН 23 – 329 – 2002] с учетом принятых в проекте конструкций:
1,13(4989,6 / 2,9+1002,24 / 0,56+1024,95 / 4,66+1024,95 / 4,35) / 8056,9 = 0,54 Вт/(м 2 ×°С).
1.2.8 Условный коэффициент теплопередачи
Условный коэффициент теплопередачи здания , учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м 2 ×°С), определяется по формуле Г.6 [СНиП 23 - 02] с учетом принятых в проекте конструкций:
где с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);
β ν – коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций, равный β ν = 0,85.
0,28×1×0,472×0,85×25026,57×1,305×0,9/8056,9 = 0,41 Вт/(м 2 ×°С).
Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период рассчитывается по суммарному воздухообмену за счет вентиляции и инфильтрации по формуле
n a = [(3×1714,32) × 168/168+(95×0,9×
×168)/(168×1,305)] / (0,85×12984) = 0,479 ч -1 .
– количество инфильтрующегося воздуха, кг/ч, поступающего в здание через ограждающие конструкции в течение суток отопительного периода, определяется по формуле Г.9 [СНиП 23-02-2003]:
19,68/0,53×(35,981/10) 2/3 + (2,1×1,31)/0,53×(56,55/10) 1/2 = 95 кг/ч.
– соответственно для лестничной клетки расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, определяют по формуле 13 [СНиП 23-02-2003] для окон и балконных дверей с заменой в ней величины 0,55 на 0,28 и с вычислением удельного веса по формуле 14 [СНиП 23-02-2003] при соответствующей температуре воздуха, Па.
∆р е d = 0,55×Η ×(γ ext - γ int ) + 0,03× γ ext ×ν 2 .
где Η = 30,4 м– высота здания;
– удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м 3 .
γ ext = 3463/(273-26) = 14,02 Н/м 3 ,
γ int = 3463/(273+21) = 11,78 Н/м 3 .
∆р F = 0,28×30,4×(14,02-11,78)+0,03×14,02×5,9 2 = 35,98 Па.
∆р ed = 0,55×30,4×(14,02-11,78)+0,03×14,02×5,9 2 = 56,55 Па.
– средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м 3 , ,
353/ = 1,31 кг/м 3 .
V h = 25026,57 м 3 .
1.2.9 Общий коэффициент теплопередачи
Условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м 2 ×°С), определяется по формуле Г.6 [СНиП 23-02-2003] с учетом принятых в проекте конструкций:
0,54 + 0,41 = 0,95 Вт/(м 2 ×°С).
1.2.10 Сравнение нормируемых и приведенных сопротивлений теплопередачи
В результате проведенных расчетов сравниваются в табл. 2 нормируемые и приведенные сопротивления теплопередаче.
Таблица 2 – Нормируемое R reg и приведенные R r o сопротивления теплопередаче ограждений здания
1.2.11 Защита от переувлажнения ограждающих конструкций
Температура внутренней поверхности ограждающих конструкций должна быть больше температуры точки росы t d =11,6 о С (3 о С – для окон).
Температуру внутренней поверхности ограждающих конструкций τ int , рассчитывается по формуле Я.2.6 [СП 23-101]:
τ int = t int -(t int -t ext )/(R r ×α int ),
для стен здания:
τ int =20-(20+26)/(3,37×8,7)=19,4 о С > t d =11,6 о С;
для перекрытия технического этажа:
τ int =2-(2+26)/(4,35×8,7)=1,3 о С < t d =1,5 о С, (φ=75%);
для окон:
τ int =20-(20+26)/(0,56×8,0)=9,9 о С > t d =3 о С.
Температура выпадения конденсата на внутренней поверхности конструкции определялась по I-d диаграмме влажного воздуха.
Температуры внутренних конструкционных поверхностей удовлетворяют условиям недопущения конденсации влаги, за исключением конструкций перекрытия технического этажа.
1.2.12 Объемно-планировочные характеристики здания
Объемно-планировочные характеристики здания устанавливаются согласно СНиП 23-02.
Коэффициент остекленности фасадов здания f :
f = A F /A W + F = 1002,24 / 5992 = 0,17
Показатель компактности здания , 1/м:
8056,9 / 25026,57 = 0,32 м -1 .
1.3.3 Расход тепловой энергии на отопление здания
Расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период Q h y , МДж, определяем по формуле Г.2 [СНиП 23 - 02]:
0,8 – коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций (рекомендуемый);
1,11 – коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через не отапливаемые помещения.
Общие теплопотери здания Q h , МДж, за отопительный период определяются по формуле Г.3 [СНиП 23 - 02]:
Q h = 0,0864×0,95×4858,5×8056,9 = 3212976 МДж.
Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода Q int , МДж, определяются по формуле Г.10 [СНиП 23 - 02]:
где q int = 10 Вт/м 2 – величина бытовых тепловыделений на 1 м 2 площади жилых помещений или расчетной площади общественного здания.
Q int = 0,0864×10×205×3940= 697853 МДж.
Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода Q s , МДж, определяются по формуле 3.10 [ТСН 23 – 329 - 2002]:
Q s =τ F ×k F × ( A F 1 ×I 1 +A F 2 ×I 2 +A F 3 ×I 3 +A F 4 ×I 4 )+τ scy ×k scy ×A scy ×I hor ,
Q s = 0,76×0,78×(425,25×587+25,15×1339+486×1176+66×1176)= 552756 МДж.
Q h y = ×1,11 = 2 566917 МДж.
1.3.4 Расчетный удельный расход тепловой энергии
Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, кДж/(м 2 × о С×сут), определяется по формуле
Г.1 :
10 3 ×2 566917 /(7258×4858,5) = 72,8 кДж/(м 2 × о С×сут)
Согласно табл. 3.6 б [ТСН 23 – 329 – 2002] нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление девяти -этажного жилого здания 80кДж/(м 2 × о С×сут) или 29 кДж/(м 3 × о С×сут).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В проекте 9-этажного жилого дома были использованы специальные приемы повышения энергоэффективности здания такие как:
¾ применено конструктивное решение, позволяющее не только осуществлять быстрое возведение объекта, но и использовать в наружной ограждающей конструкции различные конструкционно – изоляционные материалы и архитектурные формы по желанию заказчика и с учетом существующих возможностей стройиндустрии области,
¾ в проекте выполняется теплоизоляция трубопроводов отопления и горячего водоснабжения,
¾ применены современные теплоизоляционные материалы, в частности, полистиролбетон D200, ГОСТ Р 51263-99,
¾ в современных светопрозрачных конструкциях теплозащитных окон используются двухкамерные стеклопакеты, а для выполнения оконных коробок и створок, в основном, ПВХ профили или их комбинации. При изготовлении стеклопакетов с применением флоат – стекла окна обеспечивают расчетное приведенное сопротивление теплопередаче 0,56 Вт/(м×оС).
Энергетическая эффективность проектируемого жилого дома определяется по следующим основным критериям:
¾ удельный расход тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода q h des ,кДж/(м 2 ×°С×сут) [кДж/(м 3 ×°С×сут)];
¾ показатель компактности здания k e ,1/м;
¾ коэффициент остекленности фасада здания f .
В результате проведенных расчетов можно сделать следующие выводы:
1. Ограждающие конструкции 9-этажного жилого здания соответствуют требованиям СНиП 23-02 по энергетической эффективности.
2. Здание рассчитано на поддержание оптимальных температуры и влажности воздуха с обеспечением наименьших затрат на энергопотребление.
3. Вычисленный показатель компактности здания k e = 0,32 равен нормативному.
4. Коэффициент остекленности фасада здания f=0.17 близок к нормативному значению f=0.18.
5. Степень уменьшения расхода тепловой энергии на отопление здания от нормативного значения составила минус 9 %. Данное значение параметра соответствует нормальному классу теплоэнергетической эффективности здания согласно табл.3 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ЗДАНИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс»
Архитектурно-строительный институт
Кафедра: «Городское строительство и хозяйство»
Дисциплина: «Строительная физика»
КУРСОВАЯ РАБОТА
«Тепловая защита зданий»
Выполнил студент: Архарова К.Ю.
- Введение
- Бланк задания
- 1 . Климатическая справка
- 2 . Теплотехнический расчет
- 2.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
- 2.2 Расчет ограждающих конструкций "теплых" подвалов
- 2.3 Теплотехнический расчет окон
- 3 . Расчёт удельного расхода тепловой энергии на отопление за отопительный период
- 4 . Теплоусвоение поверхности полов
- 5 . Защита ограждающей конструкции от переувлажнения
- Заключение
- Список использованных источников и литературы
- Приложение А
Введение
Тепловая защита - комплекс мероприятий и технологий по энергосбережению, позволяющий повысить теплоизоляцию зданий различного назначения, уменьшить теплопотери помещений.
Задача обеспечения необходимых теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций решается приданием им требуемых теплоустойчивости и сопротивления теплопередаче.
Сопротивление теплопередаче должно быть достаточно высоким, с тем чтобы в наиболее холодный период года обеспечивать гигиенически допустимые температурные условия на поверхности конструкции, обращенной в помещение. Теплоустойчивость конструкций оценивается их способностью сохранять относительное постоянство температуры в помещениях при периодических колебаниях температуры воздушной среды, граничащей с конструкциями, и потока проходящего через них тепла. Степень теплоустойчивости конструкции в целом в значительной мере определяется физическими свойствами материала, из которого выполнен внешний слой конструкции, воспринимающий резкие колебания температуры.
В данной курсовой работе будет выполнен теплотехнический расчет ограждающей конструкции жилого индивидуального дома, районом строительства которого является г.Архангельск.
Бланк задания
1 Район строительства:
г. Архангельск.
2 Конструкция стены (название конструкционного материала, утеплителя, толщина, плотность):
1-ый слой - полистеролбетон модифицированный на шлако-портланд цементе (=200 кг/м 3 ; ?=0,07 Вт/(м*К); ?=0,36 м)
2-ой слой - экструдированный пенополистерол (=32 кг/м 3 ; ?=0,031 Вт/(м*К); ?=0,22 м)
3-ий слой - перлибетон (=600 кг/м 3 ; ?=0,23 Вт/(м*К); ?=0,32 м
3 Материал теплопроводного включения:
перлибетон (=600 кг/м 3 ; ?=0,23 Вт/(м*К); ?=0,38 м
4 Конструкция пола:
1-й слой - линолеум (=1800 кг/м 3; s=8,56Вт/(м 2 ·°С); ?=0,38Вт/(м 2 ·°С); ?=0,0008 м
2-й слой - цементно-песчаная стяжка(=1800 кг/м 3; s=11,09Вт/(м 2 ·°С); ?=0,93Вт/(м 2 ·°С); ?=0,01 м)
3-й слой - плиты из пенополистирола (=25 кг/м 3; s=0,38Вт/(м 2 ·°С); ?=0,44Вт/(м 2 ·°С); ?=0,11 м)
4-й слой - плита из пенобетона (=400 кг/м 3; s=2,42Вт/(м 2 ·°С); ?=0,15Вт/(м 2 ·°С); ?=0,22 м)
1 . Климатическая справка
Район застройки - г. Архангельск.
Климатический район - II А.
Зона влажности - влажная.
Влажность воздуха в помещении? = 55%;
расчётная температура в помещении =21°С.
Влажностный режим помещения - нормальный.
Условия эксплуатации - Б.
Климатические параметры:
Расчётная температура наружного воздуха (Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92)
Продолжительность отопительного периода (со средней суточной температурой наружного воздуха? 8°С) - =250 сут.;
Средняя температура отопительного периода (со средней суточной температурой наружного воздуха? 8°С) - = - 4,5 °С.
ограждающий теплоусвоение отопление
2 . Теплотехнический расчет
2 .1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Расчет градусо-суток отопительного периода
ГСОП = (t в - t от) z от, (1.1)
где, - расчётная температура в помещении, °С;
Расчётная температура наружного воздуха, °С;
Продолжительность отопительного периода, сут
ГСОП =(+21+4,5) 250=6125°Ссут
Требуемое сопротивление теплопередаче вычислим по формуле (1.2)
где, a и b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий.
Принимаем: a = 0,00035 ; b=1,4
0,00035 6125 +1,4=3,54м 2 °С/Вт.
Конструкция наружной стены
а) Разрезаем конструкцию плоскостью, параллельной направлению теплового потока (рис.1):
Рисунок 1 - Конструкция наружной стены
Таблица 1 - Параметры материалов наружной стены
Сопротивление теплопередаче R а определим по формуле (1.3):
где, А i - площадь i-го участка, м 2 ;
R i - сопротивление теплопередаче i-го участка, ;
А-сумма площадей всех участков, м 2 .
Сопротивление теплопередаче для однородных участков определим по формуле (1.4):
где, ? - толщина слоя, м;
Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК)
Сопротивление теплопередаче для неоднородных участков вычислим по формуле (1.5):
R= R 1 +R 2 +R 3 +…+R n +R вп, (1.5)
где, R 1 , R 2 , R 3 …R n - сопротивление теплопередаче отдельных слоев конструкции, ;
R вп - сопротивление теплопередаче воздушной прослойки, .
Находим R а по формуле (1.3):
б) Разрезаем конструкцию плоскостью, перпендикулярной направлению теплового потока (рис.2):
Рисунок 2 - Конструкция наружной стены
Сопротивление теплопередаче R б определим по формуле (1.5)
R б = R 1 +R 2 +R 3 +…+R n +R вп, (1.5)
Сопротивление воздухопроницанию для однородных участков определим по формуле (1.4).
Сопротивление воздухопроницанию для неоднородных участков определим по формуле (1.3):
Находим R б по формуле (1.5):
R б =5,14+3,09+1,4= 9,63 .
Условное сопротивление теплопередаче наружной стены определим по формуле (1.6):
где, R а - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, разрезанной параллельно тепловому потоку, ;
R б - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, разрезанной перпендикулярно тепловому потоку, .
Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены определим по формуле (1.7):
Сопротивление теплообмену на наружной поверхности, определяется по формуле (1.9)
где, коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, = 8,7 ;
где, - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, = 23 ;
Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции определим по формуле (1.10):
где, п -- коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаем n=1;
расчётная температура в помещении, °С;
расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С;
коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 ·°С).
Температуру внутренней поверхности ограждающей конструкции определим по формуле (1.11):
2 . 2 Расчет ограждающих конструкций "теплых" подвалов
Требуемое сопротивление теплопередаче части цокольной стены, расположенной выше планировочной отметки грунта принимаем равным приведенному сопротивлению теплопередаче наружной стены:
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части подвала, расположенных ниже уровня земли.
Высота заглубленной части подвала - 2м; ширина подвала - 3,8м
По таблице 13 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» принимаем:
Требуемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над "теплым" подвалом считаем по формуле (1.12)
где, требуемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия, находим по таблице 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
где, температура воздуха в подвале, °С;
то же, что и в формуле (1.10);
то же, что и в формуле (1.10)
Примем, равной 21,35 °С:
Температуру воздуха в подвале определим по формуле (1.14):
где, то же, что и в формуле (1.10);
Линейная плотность теплового потока,; ;
Объём воздуха в подвале, ;
Длина трубопровода i-того диаметра, м; ;
Кратность воздухообмена в подвале; ;
Плотность воздуха в подвале,;
с - удельная теплоемкость воздуха,;;
Площадь подвала, ;
Площадь пола и стен подвала, контактирующего с грунтом;
Площадь наружных стен подвала над уровнем земли, .
2 . 3 Теплотехнический расчет окон
Градусо-сутки отопительного периода вычислим по формуле (1.1)
ГСОП =(+21+4,5) 250=6125°Ссут.
Приведенное сопротивление теплопередаче определяем по таблице 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» методом интерполяции:
Выбираем окна, исходя из найденного сопротивления теплопередаче R 0:
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла с твердым селективным покрытием - .
Вывод: Приведенное сопротивление теплопередаче, температурный перепад и температура внутренней поверхности ограждающей конструкции соответствуют требуемым нормам. Следовательно, запроектированная конструкция наружной стены и толщина утеплителя подобраны верно.
В связи с тем, что за ограждающие конструкции в заглубленной части подвала мы приняли конструкцию стен, получили недопустимое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия, что влияет на температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.
3 . Расчёт удельного расхода тепловой энергии на отопление за отопительный период
Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период определим по формуле (2.1):
где, расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, Дж;
Сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, м 2
Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода вычислим по формуле (2.2):
где, общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции, Дж;
Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, Дж;
Теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, Дж;
Коэффициент снижения теплопоступления за счёт тепловой инерции ограждающих конструкций, рекомендуемое значение = 0,8 ;
Коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения, для зданий с отапливаемыми подвалами =1,07;
Общие теплопотери здания, Дж, за отопительный период определяем по формуле (2.3):
где, - общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м 2 ·°С), определяется по формуле (2.4);
Суммарная площадь ограждающих конструкций, м 2 ;
где, - приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Вт/(м 2 ·°С);
Условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м 2 ·°С).
Приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания определяем по формуле (2.5):
где, площадь, м 2 и приведенное сопротивление теплопередаче, м 2 ·°С/Вт, наружных стен (за исключением проемов);
То же, заполнений светопроемов (окон, витражей, фонарей);
То же, наружных дверей и ворот;
то же, совмещенных покрытий (в том числе над эркерами);
то же, чердачных перекрытий;
то же, цокольных перекрытий;
то же, .
0,306 Вт/(м 2 ·°С);
Условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м 2 ·°С), определяем по формуле (2.6):
где, - коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций. Принимаем св = 0,85;
Объём отапливаемых помещений;
Коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, равный для окон и балконных дверей с раздельными переплетами 1;
Средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м 3 , определяемая по формуле (2.7);
Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, ч 1
Среднюю кратность воздухообмена здания за отопительный период рассчитываем по суммарному воздухообмену за счет вентиляции и инфильтрации по формуле (2.8):
где, -- количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м 3 /ч, равное для жилых зданий, предназначенных гражданам с учетом социальной нормы (с расчетной заселенностью квартиры 20 м 2 общей площади и менее на человека) -- 3 А;3 А = 603,93м 2 ;
Площадь жилых помещений; =201,31м 2 ;
Число часов работы механической вентиляции в течение недели, ч; ;
Число часов учета инфильтрации в течение недели, ч;=168;
Количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции, кг/ч;
Количество инфильтрующегося воздуха в лестничную клетку жилого здания через неплотности заполнений проемов определим по формуле (2.9):
где, - соответственно для лестничной клетки суммарная площадь окон и балконных дверей и входных наружных дверей, м 2 ;
соответственно для лестничной клетки требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и входных наружных дверей, м 2 ·°С/Вт;
Соответственно для лестничной клетки расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, Па, определяемая по формуле (2.10):
где, н, в - удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м 3 , определяемый по формуле (2.11):
Максимум из средних скоростей ветра по румбам за январь (СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»); =3,4 м/с.
3463/(273 + t), (2.11)
н = 3463/(273 -33)=14,32 Н/м 3 ;
в = 3463/(273+21)= 11,78 Н/м 3 ;
Отсюда находим:
Находим среднюю кратность воздухообмена здания за отопительный период, используя полученные данные:
0,06041 ч 1 .
На основе полученных данных считаем по формуле (2.6):
0,020 Вт/(м 2 ·°С).
Используя данные, полученные в формулах (2.5) и (2.6), находим общий коэффициент теплопередачи здания:
0,306+0,020= 0,326 Вт/(м 2 ·°С).
Рассчитываем общие теплопотери здания по формуле (2.3):
0,08640,326317,78=Дж.
Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, Дж, определяем по формуле (2.12):
где, величина бытовых тепловыделений на 1 м 2 площади жилых помещений или расчетной площади общественного здания, Вт/м 2 , принимаем;
площадь жилых помещений; =201,31м 2 ;
Теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, Дж, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, определим по формуле (2.13):
где, - коэффициенты, учитывающие затемнение светового проёма непрозрачными элементами; для однокамерного стеклопакета из обычного стекла с твердым селективным покрытием - 0,8;
Коэффициент относительного проникания солнечной радиации для светопропускающих заполнений; для однокамерного стеклопакета из обычного стекла с твердым селективным покрытием- 0,57;
Площадь светопроемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям, м 2 ;
Средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированная по четырем фасадам здания, Дж/(м 2 , определяем по таблице 9.1 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»;
Отопительный сезон:
январь, февраль, март, апрель, май, сентябрь, октябрь, ноябрь, декабрь.
Принимаем для города Архангельск широту 64°с.ш.
С: А 1 =2,25м 2 ; I 1 =(31+49)/9=8,89 Дж/(м 2 ;
I 2 =(138+157+192+155+138+162+170+151+192)/9=161,67Дж/(м 2 ;
В: А 3 =8,58; I 3 =(11+35+78+135+153+96+49+22+12)/9=66 Дж/(м 2 ;
З: А 4 =8,58; I 4 =(11+35+78+135+153+96+49+22+12)/9=66 Дж/(м 2 .
Используя данные, полученные при расчете формул (2.3), (2.12) и (2.13) находим расход тепловой энергии на отопление здания по формуле (2.2):
По формуле (2.1) рассчитываем удельный расход тепловой энергии на отопление:
КДж/(м 2 ·°С·сут).
Вывод: удельный расход тепловой энергии на отопление здание не соответствует нормируемому расходу, определяемому по СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» и равному 38,7 кДж/(м 2 ·°С·сут).
4 . Теплоусвоение поверхности полов
Тепловая инерция слоев конструкции пола
Рисунок 3 - Схема пола
Таблица 2 - Параметры материалов пола
Тепловую инерцию слоев конструкции пола вычислим по формуле (3.1):
где, s - коэффициент теплоусвоения, Вт/(м 2 ·°С);
Термическое сопротивление, определяемое по формуле (1.3)
Расчетный показатель теплоусвоения поверхности пола.
Первые 3 слоя конструкции пола имеют суммарную тепловую инерцию но тепловая инерция 4 слоев.
Следовательно, показатель теплоусвоения поверхности пола определим последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции, начиная с 3-го до 1-го:
для 3-го слоя по формуле (3.2)
для i-го слоя (i=1,2) по формуле (3.3)
Вт/(м 2 ·°С);
Вт/(м 2 ·°С);
Вт/(м 2 ·°С);
Показатель теплоусвоения поверхности пола принимаем равным показателю теплоусвоения поверхности первого слоя:
Вт/(м 2 ·°С);
Нормируемое значение показателя теплоусвоения определяем по СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:
12 Вт/(м 2 ·°С);
Вывод: расчетный показатель теплоусвоения поверхности пола соответствует нормируемому значению.
5 . Защита ограждающей конструкции от переувлажнения
Климатические параметры:
Таблица 3 - Значения среднемесячных температур и давления водяных паров наружного воздуха
Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период
Рисунок 4 - Конструкция наружной стены
Таблица 4 - Параметры материалов наружной стены
Сопротивление паропроницанию слоев конструкции находим по формуле:
где, - толщина слоя, м;
Коэффициент паропроницаемости, мг/(мчПа)
Определяем сопротивления паропроницанию слоев конструкции от наружной и внутренней поверхностей до плоскости возможной конденсации (плоскость возможной конденсации совпадает с наружной поверхностью утеплителя):
Сопротивление теплопередаче слоев стены от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации определим по формуле (4.2):
где, - сопротивление теплообмену на внутренней поверхности, определяется по формуле (1.8)
Продолжительность сезонов и среднемесячные температуры:
зима (январь, февраль, март, декабрь) :
лето (май, июнь, июль, август, сентябрь) :
весна, осень (апрель, октябрь, ноябрь):
где, приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены, ;
расчётная температура в помещении, .
Находим соответствующее значение упругости водяного пара:
Среднее значение упругости водяного пара за год найдем по формуле (4.4):
где, Е 1 , Е 2 , Е 3 - значения упругости водяного пара по сезонам, Па;
продолжительность сезонов, мес.
Парциальное давление пара внутреннего воздуха определим по формуле (4.5):
где, парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре внутреннего воздуха помещения; для 21: 2488 Па;
относительная влажность внутреннего воздуха, %
Требуемое сопротивление паропроницанию находим по формуле (4.6):
где, среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период, Па; принимаем = 6,4 гПа
Из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации проверяем условие:
Находим упругость водяного пара наружного воздуха за период с отрицательными среднемесячными температурами:
Находим среднюю температуру наружного воздуха за период с отрицательными среднемесячными температурами:
Значение температуры в плоскости возможной конденсации определим по формуле (4.3):
Этой температуре соответствует
Требуемое сопротивление паропроницанию определим по формуле (4.7):
где, продолжительность периода влагонакопления, сут, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами; принимаем =176 сут;
плотность материала увлажняемого слоя, кг/м 3 ;
толщина увлажняемого слоя, м;
предельно допустимое приращение влажности в материале увлажняемого слоя, % по массе, за период влагонакопления, принимаемое по таблице 10 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»; принимаем для пенополистирола =25%;
коэффициент, определяемый по формуле (4.8):
где, среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за период с отрицательными среднемесячными температурами, Па;
то же, что и в формуле (4.7)
Отсюда считаем по формуле (4.7):
Из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха проверяем условие:
Вывод: в связи с выполнением условия ограничения количества влаги в ограждающей конструкции за период влагонакопления дополнительное устройство пароизоляции не требуется.
Заключение
От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависят: благоприятный микроклимат зданий, то есть обеспечение температуры и влажности воздуха в помещении не ниже нормативных требований; количество тепла, теряемого зданием в зимнее время; температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая от образования на ней конденсата; влажностный режим конструктивного решения ограждения, влияющий на его теплозащитные качества и долговечность.
Задача обеспечения необходимых теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций решается приданием им требуемых теплоустойчивости и сопротивления теплопередаче. Допустимая проницаемость конструкций ограничивается заданным сопротивлением воздухопроницанию. Нормальное влажностное состояние конструкций достигается уменьшением начального влагосодержания материала и устройством влагоизоляции, а в слоистых конструкциях, кроме того, - целесообразным расположением конструктивных слоев, выполненных из материалов с различными свойствами.
В ходе проведения курсового проекта были проведены расчеты, связанные с тепловой защитой зданий, которые были выполнены в соответствии со сводами правил.
Список использованных источников и литературы
1. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий (Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003) [Текст] /Минрегион России.- М.: 2012. - 96 с.
2. СП 131.13330.2012. Строительная климатология (Актуализированная версия СНиП 23-01-99*)[Текст] /Минрегион России.- М.: 2012. - 109 с.
3. Куприянов В.Н. Проектирование теплозащиты ограждающих конструкций: Учебное пособие[Текст]. - Казань: КГАСУ, 2011. - 161 с..
4. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий [Текст]. - М. : ФГУП ЦПП, 2004.
5. Т.И. Абашева. Альбом технических решений по повышению тепловой защиты зданий, утеплению конструктивных узлов при проведении капитального ремонта жилищного фонда [Текст]/ Т.И. Абашева, Л.В. Булгакова. Н.М. Вавуло и др. М.: 1996. - 46 стр.
Приложение А
Энергетический паспорт здания
Общая информация
Расчетные условия
Наименование расчетных параметров |
Обозначение параметра |
Единица измерения |
Расчетное значение |
||
Расчетная температура внутреннего воздуха |
|||||
Расчетная температура наружного воздуха |
|||||
Расчетная температура теплого чердака |
|||||
Расчетная температура техподполья |
|||||
Продолжительность отопительного периода |
|||||
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период |
|||||
Градусо-сутки отопительного периода |
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания
Геометрические и теплоэнергетические показатели
Показатель |
Расчетное (проектное) значение показателя |
|||||
Геометрические показатели |
||||||
Общая площадь наружных ограждающих конструкции здания |
||||||
В том числе: |
||||||
окон и балконных дверей |
||||||
витражей |
||||||
входных дверей и ворот |
||||||
покрытий (совмещенных) |
||||||
чердачных перекрытий (холодного чердака) |
||||||
перекрытий теплых чердаков |
||||||
перекрытий над техподпольями |
||||||
перекрытий над проездами и под эркерами |
||||||
пола по грунту |
||||||
Площадь квартир |
||||||
Полезная площадь (общественных зданий) |
||||||
Площадь жилых помещений |
||||||
Расчетная площадь (общественных зданий) |
||||||
Отапливаемый объем |
||||||
Коэффициент остекленности фасада здания |
||||||
Показатель компактности здания |
||||||
Теплоэнергетические показатели |
||||||
Теплотехнические показатели |
||||||
Приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений: |
М 2 ·°С/Вт |
|||||
окон и балконных дверей |
||||||
витражей |
||||||
входных дверей и ворот |
||||||
покрытий (совмещенных) |
||||||
чердачных перекрытий (холодных чердаков) |
||||||
перекрытий теплых чердаков (включая покрытие) |
||||||
перекрытий над техподпольями |
||||||
перекрытий над неотапливаемыми подвалами или подпольями |
||||||
перекрытий над проездами и под эркерами |
||||||
пола по грунту |
||||||
Приведенный коэффициент теплопередачи здания |
Вт/(м 2 ·°С) |
|||||
Кратность воздухообмена здания за отопительный период |
||||||
Кратность воздухообмена здания при испытании (при 50 Па) |
||||||
Условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции |
Вт/(м 2 ·°С) |
|||||
Общий коэффициент теплопередачи здания |
Вт/(м 2 ·°С) |
|||||
Энергетические показатели |
||||||
Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период |
||||||
Удельные бытовые тепловыделения в здании |
||||||
Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период |
||||||
Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период |
||||||
Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период |
Коэффициенты
Показатель |
Обозначение показателя и единицы измерения |
Нормативное значение показателя |
Фактическое значение показателя |
||
Расчетный коэффициент энергетической эффективности системы централизованного теплоснабжения здания от источника теплоты |
|||||
Расчетный коэффициент энергетической эффективности поквартирных и автономных систем теплоснабжения здания от источника теплоты |
|||||
Коэффициент учета встречного теплового потока |
|||||
Коэффициент учета дополнительного теплопотребления |
Комплексные показатели
Подобные документы
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, наружной стены, чердачного и подвального перекрытия, окон. Расчёт теплопотерь и системы отопления. Тепловой расчет нагревательных приборов. Индивидуальный тепловой пункт системы отопления и вентиляции.
курсовая работа , добавлен 12.07.2011
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания. Расчет влажностного режима (графоаналитический метод Фокина-Власова). Определение отапливаемых площадей здания.
методичка , добавлен 11.01.2011
Тепловая защита и теплоизоляция строительных конструкций зданий и сооружений, их значение в современном строительстве. Получение теплотехнические свойства многослойной ограждающей конструкции на физической и компьютерной моделях в программе "Ansys".
дипломная работа , добавлен 20.03.2017
Отопление жилого пятиэтажного здания с плоской кровлей и с не отапливаемом подвалом в городе Иркутске. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. Тепловой расчет нагревательных приборов.
курсовая работа , добавлен 06.02.2009
Тепловой режим здания. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. Определение градусо-суток отопительного периода и условий эксплуатации ограждающих конструкций. Расчет системы отопления.
курсовая работа , добавлен 15.10.2013
Теплотехнический расчет наружных стен, чердачного перекрытия, перекрытий над неотапливаемыми подвалами. Проверка конструкции наружной стены в части наружного угла. Воздушный режим эксплуатации наружных ограждений. Теплоусвоение поверхности полов.
курсовая работа , добавлен 14.11.2014
Подбор конструкции окон и наружных дверей. Расчет теплопотерь помещениями и зданием. Определение теплоизоляционных материалов, необходимых для обеспечения благоприятных условий, при климатических изменениях с помощью расчета ограждающих конструкций.
курсовая работа , добавлен 22.01.2010
Тепловой режим здания, параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, тепловой баланс помещений. Выбор систем отопления и вентиляции, типа нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления.
курсовая работа , добавлен 15.10.2013
Требования к строительным конструкциям внешних ограждений отапливаемых жилых и общественных зданий. Тепловые потери помещения. Выбор тепловой изоляции для стен. Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций. Расчет и выбор отопительных приборов.
курсовая работа , добавлен 06.03.2010
Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций, теплопотерь здания, нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления здания. Выполнение расчета тепловых нагрузок жилого дома. Требования к системам отопления и их эксплуатация.
Системы отопления и вентиляции должны обеспечивать допустимые условия микроклимата и воздушной среды помещений. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком. Условие теплового равновесия здания может быть выражено в виде равенства
$$Q=Q_т+Q_и=Q_0+Q_{тв},$$
где $Q$ –суммарные тепловые потери здания; $Q_т$ – теплопотери теплопередачей через наружные ограждения; $Q_и$ – теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха; $Q_0$ – подвод теплоты в здание через отопительную систему; $Q_{тв}$ – внутренние тепловыделения.
Тепловые потери здания в основном зависят от первого слагаемого $Q_т$. Поэтому для удобства расчета можно тепловые потери здания представить так:
$$Q=Q_т·(1+μ),$$
где $μ$ – коэффициент инфильтрации, представляющий собой отношение теплопотерь инфильтрацией к теплопотерям теплопередачей через наружные ограждения.
Источником внутренних тепловыделений $Q_{тв}$, в жилых зданиях являются обычно люди, приборы для приготовления пищи (газовые, электрические и другие плиты), осветительные приборы. Эти тепловыделения носят в значительной мере случайный характер и не поддаются никакому регулированию во времени.
Кроме того, тепловыделения не распределяются равномерно по зданию. В помещениях с большой плотностью населения внутренние тепловыделения относительно велики, а в помещениях с малой плотностью они незначительны.
Для обеспечения в жилых районах нормального температурного режима во всех отапливаемых помещениях обычно устанавливают гидравлический и температурный режим тепловой сети по наиболее невыгодным условиям, т.е. по режиму отопления помещений с нулевыми тепловыделениями.
Приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций (окон, витражей балконных дверей, фонарей) принимается по результатам испытаний в аккредитованной лаборатории; при отсутствии таких данных оно оценивается по методике из приложения К в .
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций с вентилируемыми воздушными прослойками следует рассчитывать в соответствии с приложением К в СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий (СНиП 23.02.2003) .
Расчет удельной теплозащитной характеристики здания оформляется в виде таблицы, которая должна содержать следующие сведения:
- Наименование каждого фрагмента, составляющего оболочку здания;
- Площадь каждого фрагмента;
- Приведенное сопротивление теплопередаче каждого фрагмента со ссылкой на расчет (согласно приложению Е в СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий (СНиП 23.02.2003));
- Коэффициент, учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у фрагмента конструкции от принятых в расчете ГСОП.
В следующей таблице показана форма таблицы для расчета удельной теплозащитной характеристики здания
Удельную вентиляционную характеристику здания, Вт / (м 3 ∙°С), следует определять по формуле
$$k_{вент}=0.28·c·n_в·β_v·ρ_в^{вент}·(1-k_{эф}),$$
где $c$ – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·°С); $β_v$ – коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций. При отсутствии данных принимать $β_v=0.85$; $ρ_в^{вент}$ – средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, расчитываемая по формуле, кг/м 3:
$$ρ_в^{вент}=\frac{353}{273+t_{от}};$$
$n_в$ – средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, ч –1 ; $k_{эф}$ – коэффициент эффективности рекуператора.
Коэффициент эффективности рекуператора, отличен от нуля в том случае, если средняя воздухопроницаемость квартир жилых и помещений общественных зданий (при закрытых приточно-вытяжных вентиляционных отверстиях) обеспечивает в период испытаний воздухообмен кратностью $n_{50}$, ч –1 , при разности давлений 50 Па наружного и внутреннего воздуха при вентиляции с механическим побуждением $n_{50} ≤ 2$ ч –1 .
Кратность воздухообмена зданий и помещений при разности давлений 50 Па и их среднюю воздухопроницаемость определяют по ГОСТ 31167.
Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, рассчитывается по суммарному воздухообмену за счет вентиляции и инфильтрации по формуле, ч –1:
$$n_в=\frac{\frac{L_{вент}·n_{вент}}{168} + \frac{G_{инф}·n_{инф}}{168·ρ_в^{вент}}}{β_v·V_{от}},$$
где $L_{вент}$ – количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м 3 / ч, равное для: а) жилых зданий с расчетной заселенностью квартир менее 20 м 2 общей площади на человека $3·A_ж$, б) других жилых зданий $0.35·h_{эт}(A_ж)$, но не менее $30·m$; где $m$ – расчетное число жителей в здании, в) общественных и административных зданий принимают условно: для административных зданий, офисов, складов и супермаркетов $4·A_р$, для магазинов шаговой доступности, учреждений здравоохранения, комбинатов бытового обслуживания, спортивных арен, музеев и выставок $5·A_р$, для детских дошкольных учреждений, школ, среднетехнических и высших учебных заведений $7·A_р$, для физкультурно-оздоровительных и культурно-досуговых комплексов, ресторанов, кафе, вокзалов $10·A_р$; $A_ж$, $A_р$ – для жилых зданий – площадь жилых помещений, к которым относятся спальни, детские, гостиные, кабинеты, библиотеки, столовые, кухни-столовые; для общественных и административных зданий – расчетная площадь, определяемая согласно СП 118.13330 как сумма площадей всех помещений, за исключением коридоров, тамбуров, переходов, лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц и пандусов, а также помещений, предназначенных для размещения инженерного оборудования и сетей, м 2 ; $h_{эт}$ – высота этажа от пола до потолка, м; $n_{вент}$ – число часов работы механической вентиляции в течение недели; 168 – число часов в неделе; $G_{инф}$ – количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции, кг/ч: для жилых зданий – воздуха, поступающего в лестничные клетки в течение суток отопительного периода, для общественных зданий – воздуха, поступающего через неплотности светопрозрачных конструкций и дверей, допускается принимать для общественных зданий в нерабочее время в зависимости от этажности здания: до трех этажей – равным $0.1·β_v·V_{общ}$, от четырех до девяти этажей $0.15·β_v·V_{общ}$, выше девяти этажей $0.2·β_v·V_{общ}$, где $V_{общ}$ – отапливаемый объем общественной части здания; $n_{инф}$ – число часов учета инфильтрации в течение недели, ч, равное 168 для зданий с сбалансированной приточно-вытяжной вентиляцией и (168 – $n_{вент}$) для зданий, в помещениях которых поддерживается подпор воздуха во время действия приточной механической вентиляции; $V_{от}$ – отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений зданий, м 3 ;
В случаях, когда здание состоит из нескольких зон с различным воздухообменом, средние кратности воздухообмена находятся для каждой зоны в отдельности (зоны, на которые разделено здание, должно составлять весь отапливаемый объем). Все полученные средние кратности воздухообмена суммируются и суммарный коэффициент подставляется в формулу для расчета удельной вентиляционной характеристики здания.
Количество инфильтрующегося воздуха, поступающего в лестничную клетку жилого здания или в помещения общественного здания через неплотности заполнений проемов, полагая, что все они находятся на наветренной стороне, следует определять по формуле:
$$G_{инф}=\left(\frac{А_{ок}}{R_{и,ок}^{тр}}\right)·\left(\frac{Δp_{ок}}{10}\right)^{\frac{2}{3}}+\left(\frac{А_{дв}}{R_{и,дв}^{тр}}\right)·\left(\frac{Δp_{дв}}{10}\right)^{\frac{1}{2}}$$
где $А_{ок}$ и $А_{дв}$ – соответственно суммарная площадь окон, балконных дверей и входных наружных дверей, м 2 ; $R_{и,ок}^{тр}$ и $R_{и,дв}^{тр}$ – соответственно требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и входных наружных дверей, (м 2 ·ч)/кг; $Δp_{ок}$ и $Δp_{дв}$ – соответственно расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха, Па, для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, определяют по формуле:
$$Δp=0.55·H·(γ_н-γ_в)+0.03·γ_н·v^2,$$
для окон и балконных дверей с заменой в ней величины 0.55 на 0.28 и с вычислением удельного веса по формуле:
$$γ=\frac{3463}{273+t},$$
где $γ_н$, $γ_в$ – удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н / м 3 ; t – температура воздуха: внутреннего (для определения $γ_в$) – принимается согласно оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.2645; наружного (для определения $γ_н$) – принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92 по СП 131.13330; $v$ – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по СП 131.13330.
Удельную характеристику бытовых тепловыделений здания, Вт/(м 3 ·°С), следует определять по формуле:
$$k_{быт}=\frac{q_{быт}·A_ж}{V_{быт}·(t_в-t_{от})},$$
где $q_{быт}$ – величина бытовых тепловыделений на 1 м 2 площади жилых помещений или расчетной площади общественного здания, Вт/м 2 , принимаемая для:
- жилых зданий с расчетной заселенностью квартир менее 20 м 2 общей площади на человека $q_{быт}=17$ Вт/м 2 ;
- жилых зданий с расчетной заселенностью квартир 45 м 2 общей площади и более на человека $q_{быт}=10$ Вт/м 2 ;
- других жилых зданий – в зависимости от расчетной заселенности квартир по интерполяции величины $q_{быт}$ между 17 и 10 Вт/м 2 ;
- для общественных и административных зданий бытовые тепловыделения учитываются по расчетному числу людей (90 Вт/чел.), находящихся в здании, освещения (по установочной мощности) и оргтехники (10 Вт/м 2) с учетом рабочих часов в неделю.
Удельную характеристику теплопоступлений в здание от солнечной радиации, Вт/(м ·°С), следует определять по формуле:
$$k_{рад}={11.6·Q_{рад}^{год}}{V_{от}·ГСОП},$$
где $Q_{рад}^{год}$ – теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж/год, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, определяемые по формуле:
$$Q_{рад}^{год}=τ_{1ок}·τ_{2ок}·(A_{ок1}·I_1+A_{ок2}·I_2+A_{ок3}·I_3+A_{ок4}·I_4)+τ_{1фон}·τ_{2фон}·A_{фон}·I_{гор},$$
где $τ_{1ок}$, $τ_{1фон}$ – коэффициенты относительного проникания солнечной радиации для светопропускающих заполнений соответственно окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий; при отсутствии данных следует принимать по своду правил; мансардные окна с углом наклона заполнений к горизонту 45° и более следует считать как вертикальные окна, с углом наклона менее 45° – как зенитные фонари; $τ_{2ок}$, $τ_{2фон}$ – коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по своду правил; $A_{ок1}$, $A_{ок2}$, $A_{ок3}$, $A_{ок4}$ – площадь светопроемов фасадов здания (глухая часть балконных дверей исключается), соответственно ориентированных по четырем направлениям, м 2 ; $A_{фон}$ - площадь светопроемов зенитных фонарей здания, м 2 ; $I_1$, $I_2$, $I_3$, $I_4$ – средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированная по четырем фасадам здания, МДж/(м 2 ·год), определяется по методике свода правил ТСН 23-304-99 и СП 23-101-2004; $I_{гор}$ – средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, МДж/(м 2 ·год), определяется по своду правил ТСН 23-304-99 и СП 23-101-2004.
Удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период, кВт·ч/(м 3 ·год) следует определять по формуле:
$$q=0.024·ГСОП·q_{от}^р.$$
Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период, кВт·ч/год, следует определять по формуле:
$$Q_{от}^{год}=0.024·ГСОП·V_{от}·q_{от}^р.$$
На основе данных показателей для каждого здания разрабатывается энергетический паспорт. Энергетический паспорт проекта здания: документ, содержащий энергетические, теплотехнические и геометрические характеристики как существующих зданий, так и проектов зданий и их ограждающих конструкций, и устанавливающий соответствие их требованиям нормативных документов и класс энергетической эффективности.
Энергетический паспорт проекта здания разрабатывается в целях обеспечения системы мониторинга расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданием, что подразумевает установление соответствия теплозащитных и энергетических характеристик здания нормируемым показателям, определенным в настоящих нормах и (или) требованиям энергетической эффективности объектов капитального строительства, определяемых федеральным законодательством.
Энергетический паспорт здания составляется согласно Приложению Д. Форма для заполнения энергетического паспорта проекта здания в СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий (СНиП 23.02.2003) .
Системы отопления должны обеспечивать равномерное нагревание воздуха в помещениях в течение всего отопительного периода, не создавать запахи, не загрязнять воздух помещений вредными веществами, выделяемыми в процессе эксплуатации, не создавать дополнительного шума, должны быть доступными для текущего ремонта и обслуживания.
Нагревательные приборы должны быть легко доступны для уборки. При водяном отоплении температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 90°С. Для приборов с температурой нагревательной поверхности более 75°С необходимо предусматривать защитные ограждения.
Естественная вентиляция жилых помещений должна осуществляться путем притока воздуха через форточки, фрамуги, либо через специальные отверстия в оконных створках и вентиляционные каналы. Вытяжные отверстия каналов должны предусматриваться на кухнях, в ванных комнатах, туалетах и сушильных шкафах.
Отопительная нагрузка имеет, как правило, круглосуточный характер. При неизменных наружной температуре, скорости ветра и облачности отопительная нагрузка жилых зданий практически постоянна. Отопительная нагрузка общественных зданий и промышленных предприятий имеет непостоянный суточный, а часто и непостоянный недельный график, когда в целях экономии теплоты искусственно снижают подачу теплоты на отопление в нерабочие часы (ночной период и выходные дни).
Значительно более резко изменяется как в течение суток, так и по дням недели вентиляционная нагрузка, так как в нерабочие часы промышленных предприятий и учреждений вентиляция, как правило, не работает.
(определение толщины утепляющего слоя чердачного
перекрытия и покрытия)
А. Исходные данные
Зона влажности – нормальная .
z ht = 229 сут .
Средняя расчетная температура отопительного периода t ht = –5,9 ºС .
Температура холодной пятидневки t ext = –35 °С .
t int = + 21 °С .
Относительная влажность воздуха: = 55 %.
Расчетная температура воздуха в чердаке t int g = +15 С .
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности чердачного перекрытия
= 8,7 Вт/м 2 ·С .
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности чердачного перекрытия
= 12 Вт/м 2 ·°С .
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности покрытия теплого чердака
= 9,9 Вт/м 2 ·°С .
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности покрытия тёплого чердака
= 23 Вт/м 2 ·°С .
Тип здания – 9-этажный жилой дом. Кухни в квартирах оборудованы газовыми плитами. Высота чердачного пространства – 2,0 м. Площади покрытия (кровли) А
g . c = 367,0 м 2 , перекрытия теплого чердака А
g . f = 367,0 м 2 , наружных стен чердака А
g . w = 108,2 м 2 .
В теплом чердаке размещена верхняя разводка труб систем отопления и водоснабжения. Расчетные температуры системы отопления – 95 °С, горячего водоснабжения – 60 °С.
Диаметр труб отопления 50 мм при длине 55 м, труб горячего водоснабжения 25 мм при длине 30 м.
Чердачное перекрытие:
Рис. 6 Расчётная схема
Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.
№ | Наименование материала (конструкции) | , кг/м 3 | δ, м | ,Вт/(м·°С) | R , м 2 ·°С/Вт |
1 | Плиты жесткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 4640) | 200 | Х | 0,08 | Х |
2 | Пароизоляция – рубитекс 1 слой (ГОСТ 30547) | 600 | 0,005 | 0,17 | 0,0294 |
3 | Железобетонные пустотные плиты ПК (ГОСТ 9561 - 91) | 0,22 | 0,142 |
Совмещённое покрытие:
Рис. 7 Расчётная схема
Совмещенное покрытие над теплым чердаком состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.
№ | Наименование материала (конструкции) | , кг/м 3 | δ, м | ,Вт/(м·°С) | R , м 2 ·°С/Вт |
1 | Техноэласт | 600 | 0,006 | 0,17 | 0,035 |
2 | Цементно-песчаный раствор | 1800 | 0,02 | 0,93 | 0,022 |
3 | Плиты из газобетона | 300 | Х | 0,13 | Х |
4 | Рубероид | 600 | 0,005 | 0,17 | 0,029 |
5 | Железобетонная плита | 2500 | 0,035 | 2,04 | 0,017 |
Б. Порядок расчета
Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 :
D
d = (t
int – t
ht)z
ht = (21 + 5,9)·229 = 6160,1.
Нормируемое значение сопротивления теплопередаче покрытия жилого дома по формуле (1) СНиП 23-02–2003 :
R
req = a
·D
d + b
=0,0005·6160,1 + 2,2 = 5,28 м 2 ·С/Вт;
По формуле (29) СП 23-101–2004 определяем требуемое сопротивление теплопередаче перекрытия теплого чердака
, м 2 ·°С /Вт:
,
где
– нормируемое сопротивление теплопередаче покрытия ;
n
– коэффициент определяемый по формуле (30) СП 230101–2004,
(21 – 15)/(21 + 35) = 0,107.
По найденным значениям
и n
определяем
:
= 5,28·0,107 = 0,56 м 2 ·С /Вт.
Требуемое сопротивление покрытия над теплым чердаком R
0 g . c устанавливаем по формуле (32) СП 23-101–2004:
R
0 g.c = (– t
ext)/(0,28 G
ven с
(t
ven – ) + (t
int – )/R
0 g.f +
+ (
)/А
g.f – (– t
ext) а
g.w / R
0 g.w ,
где G
ven – приведенный (отнесенный к 1 м 2 чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по табл. 6 СП 23-101–2004 и равный 19,5 кг/(м 2 ·ч);
c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг·°С);
t ven – температура воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемая равной t int + 1,5;
q pi – линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 м длины трубопровода, принимаемая для труб отопления равной 25, а для труб горячего водоснабжения – 12 Вт/м (табл. 12 СП 23-101–2004).
Приведенные теплопоступления от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения составляют:
()/А
g.f = (25·55 + 12·30)/367 = 4,71 Вт/м 2 ;
a
g . w – приведенная площадь наружных стен чердака м 2 /м 2 , определяемая по формуле (33) СП 23-101–2004,
= 108,2/367 = 0,295;
– нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, определяемое через градусо-сутки отопительного периода при температуре внутреннего воздуха в помещении чердака = +15 ºС.
– t
ht)·z
ht = (15 + 5,9)229 = 4786,1 °C·сут,
м 2 ·°С/Вт
Подставляем найденные значения в формулу и определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком:
(15 + 35)/(0,28·19,2(22,5 – 15) + (21 – 15)/0,56 + 4,71 –
– (15 + 35)·0,295/3,08 = 50/50,94 = 0,98 м 2 ·°С/Вт
Определяем толщину утеплителя в чердачном перекрытии при R
0 g . f = 0,56 м 2 ·°С/Вт:
= (R
0 g . f – 1/– R
ж.б – R
руб – 1/) ут =
= (0,56 – 1/8,7 – 0,142 –0,029 – 1/12)0,08 = 0,0153 м,
принимаем толщину утеплителя = 40 мм, так как минимальная толщина минераловатных плит 40 мм (ГОСТ 10140), тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит
R
0 g . f факт. = 1/8,7 + 0,04/0,08 + 0,029 + 0,142 + 1/12 = 0,869 м 2 ·°С/Вт.
Определяем величину утеплителя в покрытии при R
0 g . c = = 0,98 м 2 ·°С/Вт:
= (R
0 g . c – 1/ – R
ж.б – R
руб – R
ц.п.р – R
т – 1/) ут =
= (0,98 – 1/9,9 – 0,017 – 0,029 – 0,022 – 0,035 – 1/23) 0,13 = 0,0953 м,
принимаем толщину утеплителя (газобетонная плита) 100 мм, тогда фактическое значение сопротивления теплопередаче чердачного покрытия будет практически равно расчётному.
В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований
тепловой защиты здания
I. Проверяем выполнение условия
для чердачного перекрытия:
= (21 – 15)/(0,869·8,7) = 0,79 °С,
Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 ∆t
n = 3 °С, следовательно, условие ∆t
g = 0,79 °С t n =3 °С выполняется.
Проверяем наружные ограждающие конструкции чердака на условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия
:
– для покрытия над теплым чердаком, приняв
Вт /м 2 ·°С,
15 – [(15 + 35)/(0,98·9,9] =
= 15 – 4,12 = 10,85 °С;
– для наружных стен теплого чердака, приняв
Вт /м 2 ·°С,
15 – [(15 + 35)]/(3,08·8,7) =
= 15 – 1,49 = 13,5 °С.
II. Вычисляем температуру точки росы t
d , °С, на чердаке:
– рассчитываем влагосодержание наружного воздуха, г/м 3 , при расчетной температуре t
ext:
=
– то же, воздуха теплого чердака, приняв приращение влагосодержания ∆f
для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м 3:
г/м 3 ;
– определяем парциальное давление водяного пара воздуха в теплом чердаке:
По приложению 8 по значению Е
= е
g находим температуру точки росы t
d = 3,05 °С.
Полученные значения температуры точки росы сопоставляем с соответствующими значениями
и
:
=13,5 > t
d = 3,05 °С; = 10,88 > t
d = 3,05 °С.
Температура точки росы значительно меньше соответствующих температур на внутренних поверхностях наружных ограждений , следовательно, конденсат на внутренних поверхностях покрытия и на стенах чердака выпадать не будет.
Вывод . Горизонтальные и вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.
Пример5
Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление 9-этажного односекционного жилого дома (башенного типа)
Размеры типового этажа 9-этажного жилого дома даны на рисунке.
Рис.8 План типового этажа 9-этажного односекционного жилого дома
А. Исходные данные
Место строительства – г. Пермь.
Климатический район – IВ.
Зона влажности – нормальная .
Влажностный режим помещения – нормальный.
Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.
Продолжительность отопительного периода z ht = 229 сут .
Средняя температура отопительного периода t ht = –5,9 °С .
Температура внутреннего воздуха t int = +21 °С .
Температура холодной пятидневки наружного воздуха t ext = = –35 °С .
Здание оборудовано «теплым» чердаком и техническим подвалом.
Температура внутреннего воздуха технического подвала = = +2 °С
Высота здания от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты H = 29,7 м.
Высота этажа – 2,8 м.
Максимальная из средних скоростей ветра по румбу за январь v
= 5,2 м/с .
Б. Порядок расчета
1. Определение площадей ограждающих конструкций.
Определение площадей ограждающих конструкций базируется на основе плана типового этажа 9-этажного здания и исходных данных раздела А.
Общая площадь пола здания
А
h = (42,5 + 42,5 + 42,5 + 57,38)·9 = 1663,9 м 2 .
Жилая площадь квартир и кухонь
А
l
= (27,76 + 27,76 + 27,76 + 42,54 + 7,12 + 7,12 +
+ 7,12 + 7,12)9 = 1388,7 м 2 .
Площадь перекрытия над техническим подвалом А
b .с, чердачного перекрытия А
g . f и покрытия над чердаком А
g . c
А
b .с = А
g . f = А
g . c = 16·16,2 = 259,2 м 2 .
Общая площадь оконных заполнений и балконных дверей А
F при их количестве на этаже:
– оконных заполнений шириной 1,5 м – 6 шт.,
– оконных заполнений шириной 1,2 м – 8 шт.,
– балконных дверей шириной 0,75 м – 4 шт.
Высота окон – 1,2 м; высота балконы дверей – 2,2 м.
А
F = [(1,5·6+1,2·8)·1,2+(0,75·4·2,2)]·9 = 260,3 м 2 .
Площадь входных дверей в лестничную клетку при их ширине 1,0 и 1,5 м и высоте 2,05 м
А
ed = (1,5 + 1,0)·2,05 = 5,12 м 2 .
Площадь оконных заполнений лестничной клетки при ширине окна 1,2 м и высоте 0,9 м
= (1,2·0,9)·8 = 8,64 м 2 .
Общая площадь наружных дверей квартир при их ширине 0,9 м, высоте 2,05 м и количестве на этаже 4 шт.
А
ed = (0,9·2,05·4)·9 = 66,42 м 2 .
Общая площадь наружных стен здания с учетом оконных и дверных проемов
= (16 + 16 + 16,2 + 16,2)·2,8·9 = 1622,88 м 2 .
Общая площадь наружных стен здания без оконных и дверных проемов
А
W = 1622,88 – (260,28 + 8,64 + 5,12) = 1348,84 м 2 .
Общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, включая чердачное перекрытие и перекрытие над техническим подвалом,
= (16 + 16 + 16,2 + 16,2)·2,8·9 + 259,2 + 259,2 = 2141,3 м 2 .
Отапливаемый объем здания
V
n = 16·16,2·2,8·9 = 6531,84 м 3 .
2. Определение градусо-суток отопительного периода.
Градусо-сутки определяются по формуле (2) СНиП 23-02–2003 для следующих ограждающих конструкций:
– наружных стен и чердачного перекрытия:
D
d 1 = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 °С·сут,
– покрытия и наружных стен теплого «чердака»:
D
d 2 = (15 + 5,9)·229 = 4786,1 °С·сут,
– перекрытия над техническим подвалом:
D
d 3 = (2 + 5,9)·229 = 1809,1 °С·сут.
3. Определение требуемых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций.
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяем по табл. 4 СНиП 23-02–2003 в зависимости от значений градусо-суток отопительного периода:
– для наружных стен здания
= 0,00035·6160,1 + 1,4 = 3,56 м 2 ·°С/Вт;
– для чердачного перекрытия
= n
·
= 0,107(0,0005·6160,1 + 2,2) = 0,49 м 2 ,
n
=
=
= 0,107;
– для наружных стен чердака
= 0,00035·4786,1 + 1,4 = 3,07 м 2 ·°С/Вт,
– для покрытия над чердаком
=
=
= 0,87 м 2 ·°С/Вт;
– для перекрытия над техническим подвалом
= n
b . c ·R
reg = 0,34(0,00045·1809,1 + 1,9) = 0,92 м 2 ·°С/Вт,
n
b . c =
=
= 0,34;
– для оконных заполнений и балконных дверей с тройным остеклением в деревянных переплетах (приложение Л СП 23-101–2004)
= 0,55 м 2 ·°С/Вт.
4. Определение расхода тепловой энергии на отопление здания.
Для определения расхода тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода необходимо установить:
– общие теплопотери здания через наружные ограждения Q h , МДж;
– бытовые теплопоступления Q int , МДж;
– теплопоступления через окна и балконные двери от солнечной радиации, МДж.
При определении общих теплопотерь здания Q h , МДж, необходимо рассчитать два коэффициента:
– приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания
, Вт/(м 2 ·°С);
L
v = 3·A
l
= 3·1388,7 = 4166,1 м 3 /ч,
где A
l
– площадь жилых помещений и кухонь, м 2 ;
– определяемую среднюю кратность воздухообмена здания за отопительный период n
a , ч –1 , по формуле (Г.8) СНиП 23-02–2003:
n
a =
= 0,75 ч –1 .
Принимаем коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждений, B
v = 0,85; удельную теплоемкость воздуха c
= 1 кДж/кг·°С, и коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях k
= 0,7:
=
= 0,45 Вт/(м 2 ·°С).
Значение общего коэффициента теплопередачи здания K
m , Вт/(м 2 ·°С), определяем по формуле (Г.4) СНиП 23-02–2003:
K
m = 0,59 + 0,45 = 1,04 Вт/(м 2 ·°С).
Рассчитываем общие теплопотери здания за отопительный период Q
h , МДж, по формуле (Г.3) СНиП 23-02–2003:
Q
h = 0,0864·1,04·6160,1·2141,28 = 1185245,3 МДж.
Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода Q
int , МДж, определяем по формуле (Г.11) СНиП 23-02–2003, приняв величину удельных бытовых тепловыделений q
int , равной 17 Вт/м 2:
Q
int = 0,0864·17·229·1132,4 = 380888,62 МДж.
Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период Q
s , МДж, определяем по формуле (Г.11) СНиП 23-02–2003, приняв значения коэффициентов, учитывающих затенение световых проемов непрозрачными элементами заполнения τ F = 0,5 и относительного проникновения солнечной радиации для светопропускающих заполнений окон k
F = 0,46.
Среднюю за отопительный период величину солнечной радиации на вертикальные поверхности I ср, Вт/м 2 , принимаем по приложению (Г) СП 23-101–2004 для географической широты расположения г. Перми (56° с.ш.):
I
av = 201 Вт/м 2 ,
Q
s = 0,5·0,76(100,44·201 + 100,44·201 +
+ 29,7·201 + 29,7·201) = 19880,18 МДж.
Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода , МДж, определяем по формуле (Г.2) СНиП 23-02–2003, приняв численное значение следующих коэффициентов:
– коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций = 0,8;
– коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов для зданий башенного типа = 1,11.
= ·1,11 = 1024940,2 МДж.
Устанавливаем удельный расход тепловой энергии здания
, кДж/(м 2 ·°С·сут), по формуле (Г.1) СНиП 23-02–2003:
=
= 25,47 кДж/(м 2 ·°С·сут).
Согласно данным табл. 9 СНиП 23-02–2003 нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление 9-этажного жилого здания составляет 25 кДж/(м 2 ·°С·сут), что на 1,02 % ниже расчетного удельного расхода тепловой энергии = 25,47 кДж/(м 2 ·°С·сут), поэтому при теплотехническом проектировании ограждающих конструкций необходимо учесть эту разницу.
Описание:
В соответствии с последним СНиП «Тепловая защита зданий» для любого проекта обязательным является раздел «Энергоэффективность». Основная цель раздела – доказать, что удельное теплопотребление на отопление и вентиляцию здания ниже нормативной величины.
Расчет солнечной радиации в зимнее время
Поток суммарной солнечной радиации, приходящей за отопительный период на горизонтальную и вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, кВт ч/м 2 (МДж/м 2)
Поток суммарной солнечной радиации, приходящей за каждый месяц отопительного периода на горизонтальную и вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, кВт ч/м 2 (МДж/м 2)
В результате проделанной работы получены данные об интенсивности суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, падающей на различно ориентированные вертикальные поверхности для 18 городов России. Эти данные могут быть использованы в реальном проектировании.
Литература
1. СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий». – М. : Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.
2. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Ч. 1–6. Вып. 1–34. – СПб. : Гидрометеоиздат, 1989–1998.
3. СП 23–101–2004 «Проектирование тепловой защиты зданий». – М. : ФГУП ЦПП, 2004.
4. МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению». – М. : ГУП «НИАЦ», 1999.
5. СНиП 23–01–99* «Строительная климатология». – М. : Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.
6. Строительная климатология: Справочное пособие к СНиП. – М. : Стройиздат, 1990.