Теплотехнический расчет

 

Расчет производится согласно главы СНиП П-3-79* «Строительная теплотехника» и СНКК 23-302-2000 (ТСН 23-302-2000 Краснодарского края) Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормы по теплозащите зданий и методических указаний к курсовому и дипломному проектированию «Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий».

Расчетные условия (по данным СНКК 23-302-2000):

1 Расчетная температура внутреннего воздуха – t_int = +20⁰ С;

2 Расчетная температура наружного воздуха – t_ext = -20⁰ С ;

(температура наиболее холодной пятидневки)

3 Продолжительность отопительного периода Z _ext = 157сут.;

4 Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_ext^av ₌ 0,9С;

5 Градусосутки отопительного периода D_d = 2999 ⁰Ссут.;

6 Назначение – жилое;

7 Размещение в застройке – отдельностоящее;

8 Тип – десятиэтажное;

9-11 Конструктивное решение – кирпичное с продольными несущими стенами;

Объемно-планировочные параметры здания:

12 Общая площадь наружных стен, включая окна и двери

 

A_w+F+ed = P_st× H_h = (140,454 + 13, 8)*2*31=9563,75м²

 

Площадь наружных стен (за минусом площади окон и входных дверей):

 

A_w = 9563,75– 1462 – 645 –20 = 7436,75 м²

A_F = 1462 + 645 =2107 м² – площадь окон и балконных проёмов ;

A_ed = 2*1*10 = 20м² – площадь входных дверей.

 

Площадь покрытия и площадь пола 1-го этажа равны:

 

А_с = А_st = 140,454*13,8=1938,27 м² .

 

13 Площадь наружных ограждающих конструкций определяется как сумма площади стен (с окнами и входными дверьми) плюс площадь пола, плюс площадь совмещенного покрытия:

 

А_е^sum= A_w+F+ed+ А_с + А_st= 9563,75 + 1938,27 + 1938,27 = 13 440,29м²

 

14-15 Площадь отапливаемых помещений (общая площадь) А_h и жилая площадь А_r: А_h = 3108,7 + 10927,2 = 14035,9

 

А_r = 1826,4 + 6292,8 = 8119,2м²;

А_L- площадь жилых помещений и кухонь: 195,7*4*10 + 222,71*10 = 10 055,1м².

16 Отапливаемый объем здания: V_h = A_st × H_h = 1938,27*31= 60086,37 м³

17-18 Показатели объемно-планировочного решения:

- коэффициент остеклённости здания: Р =А_F / A_w+F+ed = 2107/9563,75 = 0,22;

- показатель компактности здания: К_е^des = А_е^sum/ V_h = 13 440,29/ 60086,37 = 0,224

Теплотехнические показатели

19 Согласно СниП П-3-79^* приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений R₀^r, м^{2 0}С/Вт должно приниматься не ниже требуемых значений R₀^red, которые устанавливаются по табл. 1б в зависимости от градусосуток отопительного периода.

Для D_d = 2999⁰С×сут требуемое сопротивление теплопередаче равно для:

- стен R_w^red= 2,45 м²×⁰С/Вт;

- окон и балконных дверей R_f^red= 0.38 м²×⁰С/Вт;

- входных дверей R_w^red= 1,2 м²×⁰С/Вт;

- совмещённое покрытие _Red^red = 3,7 м²×⁰С/Вт;

- пол первого этажа R_f = 3,25 м²×⁰С/Вт;

 - совмещенное покрытие R_ed^red= 3.6 м²×⁰С/Вт;

- пол первого этажа R_f = 3.3 м²×⁰С/Вт.

Определимся с конструкциями и рассчитаем толщины утеплителей наружных ограждений по принятым сопротивлениям теплопередачи. Схема конструкции стены приведена на рисунке 4.1.

Условия эксплуатации А.

Характеристики материалов :

1 Цементно-известковый раствор d₁ = 50 мм, l = 0,7 ВТ/м^оК;

2 Утеплитель- плиты минераловатные d₂ = х, l = 0, 06 ВТ/м^оК;

3 Кирпич глиняный обыкновенный d₃ = 510 мм, l = 0,7 ВТ/м^оК;

4 Известково-песчаный раствор d₄ = 20 мм, l = 0,81 ВТ/м^оК.

 

Рис. 4.1- Схема стены

 

Так как для градусосуток D_d = 2999 R₀^треб =2,45 м²×⁰С/Вт, тогда :

 

R₀ =

[2,45 – (0.115 + 0.071 + 0,729 + 0.025 + 0.043)]×0.06 = x

x = 0.088 d_ут =0,088 м или 9 см

 

толщина стены 0,05+0,09+0,51+0,02= 0,67 м.

Для обеспечения требуемого по градусосуткам сопротивления теплопередаче совмещенного покрытия R₀^тр = 3,7 м²×⁰С/Вт определяем толщину утеплителя в многослойной конструкции покрытия (термическое сопротивление пароизоляции и рулонного ковра отнесены в запас), схема которого приведена на рисунке 4.2.

Рис. 4.2 – Схема покрытия

 

Условия эксплуатации А.

1. Железобетонная плита пустотного настила : плотность Y=2500 кг/м³ , коэффициент теплопроводности l_А=1,92 Вт/(м⁰С).

2. Утеплитель – пенобетон: плотность Y=300 кг/м³, коэффициент теплопроводности l_А=0,11 Вт/(м⁰С).

3. Цементно – песчаный раствор: плотность Y=1800 кг/м³, коэффициент теплопроводности l_А=0,76 Вт/(м⁰С).

 

R₀= R_в + R_ж/б + R_утеп + R_раств + R_н = R₀^треб ,

1/8,7 + 0,163 + d_утеп/0,11 + 0,04/0,76 + 1/23 = 3,7 ,

 

откуда d_утеп = 0,37 (м).

Для обеспечения требуемого по градусосуткам сопротивления теплопередаче R₀^тр=3,25 м²×⁰С/Вт перекрытия над неотапливаемым техническим подпольем без световых проёмов встенах выше уровня земли , определимся конструкцией перекрытия (рис.4.3) и рассчитаем толщину утеплителя.

Рис. 4.3 – Схема перекрытия первого этажа.

 

Условия эксплуатации А.

1. Паркет дубовый ­­: плотность Y= 700 кг/м³ , коэффициент теплопроводности l_А=0,18 Вт/(м⁰С).

2. Цементно–песчаный раствор: плотность Y=1800 кг/м³, коэффициент теплопроводности l_А=0,76 Вт/(м⁰С).

3. Утеплитель – пенобетон : плотность Y= 300 кг/м³, коэффициент теплопроводности l_А=0,11 Вт/(м⁰С).

4. Железобетонная плита : плотность Y=2500 кг/м³ , коэффициент теплопроводности l_А=1,92 Вт/(м⁰С).

 

R₀= R_в + R_{паркета} + R_{раствор} + R_утеп +R_ж/б + R_н = R₀^треб ,

1/8,7 + 0,015/0,18 + 0,02/0,76 + d_утеп/0,11 + 0,163 + 1/23 = 3,25 ,

 

откуда d_утеп = 0,31 (м).

20. Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи:

 

K_m^tr = b(A_w/R_w^r+A_F/ R_F^r + A_ed/ R_td^r+n× A_c/ R_c^r+ n× A_f/ R_f^r)/ А_е^sum

K_m^tr = 1.13(7436,75/2,45 + 2107/0,38 + 20/1,2 + 1938,27/3.7 +1938,27/3.25)/ 13420,29 =

= 1.13(3035,41 + 5544,74 + 16,67 + 523,86 + 596,39)/13420,29 = 0,818 (Вт/м²×⁰С);

21 Воздухопроницаемость наружных ограждений принимается по таблице 12* СниП П-3-79*. Согласно этой таблице воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа G_m^w = G_m^c = G_m^f = 0.5 кг/(м²×ч), окон и деревянных переплетов и балконных дверей G_m^F = 6 кг/(м²×ч).

22 Требуемая кратность воздухообмена жилого здания n_а 1/ч, согласно СниП 2.08.01, устанавливается из расчета 3 м³/ч удаляемого воздуха на 1 м² жилых помещений и определяется по формуле: n_а = 3×А_r/(b×V_h)

 

n_а = 3×8119,2/0.85×60086,37 = 0,477 (1/ч);

 

23 Приведенный инфильтрационный (условный) коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле:

 

К_m^inf= 0.28×c×n_a×b_v ×V_h g_a^ht×k/A_c^sum, g_a^ht=353/(275+t_ext^av)=1,28 ;

К_m^inf = 0.28×1×0,477 ×0.85×60086,37×1.28×0.8/13 440,29 = 0.52 (Вт/м²×⁰С).

 

24 Общий коэффициент теплопередачи здания, (Вт/м²×⁰С) определяемый по формуле:

 

К_m = K_m^tr+ К_m^inf= 0.818+0.52 = 1,338 (Вт/м²×⁰С)

 

Теплоэнергетические показатели

25 Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период, МДж

 

Q_h = 0.0864×K_m×D_d× A_e^sum = 0.0864×1,338×2999×13440,29 = 4659667,86(МДж).

 

26 Удельные бытовые тепловыделения q_int, Вт/м³, следует устанавливать исходя из расчётного удельного электро- и газопотребления здания, но не менее 10 Вт/м³.

Принимаем 12 Вт/м³.

27 Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, МДж:

 

Q_int = 0.0864×q_int×Z_ht×A_L = 0.0864×12×157×10 055,1 = 1636745,1 МДж.

 

28 Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период, МДж:

 

Q_s = t_F×k_F×(A_F1l₁+A_F2l₂) = 0.75×0.9×(1053,5×357+1053,5×974) =

= 0.675×(376099,5+1026109)= 946490,74 МДж.

 

29 Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж, определяют по формуле: Q_h^y = [Q_h – (Q_int + Q_s)×Y]×b_h ;

 

Q_h^y = [4659667,86- (1636745,1+946490,74)×0.8]×1.13 =2930179,48 МДж.

 

30 Удельный расход тепловой энергии на отопление здания q_h^des, кДж/(м²×⁰Ссут): q_h^des = 10³ Q_h^y/A_h×D_d ; q_h^des= 10³× 2930179,48 /14035,9 ×2999 = 69,61 кДж/(м²×⁰Ссут),

что составляет 99,44% от требуемого (70 кДж/(м²×⁰Ссут )).

Следовательно, проект здания соответствует требованиям настоящих норм СНКК 23-302-2000.