Исходные данные для расчета теплоэнергетических параметров здания лечебного учреждения Общая характеристика здания

Пятиэтажное жилой дом расположен в г. Ростов-на-Дону. План здания приведен на рисунке 1. В техническом подполье размещены помещения ля прокладки инженерных коммуникаций. На первом этаже - две входных группы с тамбурами, две лестничные клетоки, восемь квартир. На втором этаже - две лестничные клетки, восемь квартир. На третьем этаже - две лестничные клетки, восемь квартир. На четвертом этаже - две лестничные клетки, восемь квартир. На пятом этаже - две лестничные клетки, восемь квартир. В техническом этаже под куполом - зал для текущих оперативных совещаний врачей и комната психологической разгрузки персонала.

Рис.1

Общая высота здания 18,4 м, высота подвала - 2 м. Отапливаемая площадь здания -1980 м², в том числе полезная площадь(площадь жилых помещений-спальня и общая комната) – 1980 м², отапливаемый объем здания – 5346 м³, общая площадь наружных ограждающих конструкций – 2480 м².

Проектные решения здания

Конструктивная схема здания – бескаркасная с несущими кирпичными стенами из силикатного кирпича с бескапительными монолитными перекрытиями и монолитной фундаментной плитой в основании подвала толщиной 0,7 м. Все стены имеют наружное утепление из минераловатных плит из каменного волокна, закрытое снаружи облицовочным силикатным кирпичом.

В здании предусмотрены водяное отопление, горячее водоснабжение, подключение к системе централизованного теплоснабжения. Система отопления двухтрубная с лучевой разводкой магистралей. Нагревательные приборы снабжены автоматическими терморегуляторами.

В жилом доме предусматривается общеобменная приточно-вытяжная вентиляция. Приточные установки располагаются на цокольном и техническом этажах, вытяжные - на техническом этаже.

Климатические и теплоэнергетические параметры

Согласно СНиП 23-02 и ГОСТ 30494 расчетная средняя температура внутреннего воздуха принимается t_int = 20 °С. Согласно СНиП 23-01 расчетная температура наружного воздуха в холодный период года для условий Ростова-на-Дону t_ext = -19 °С, продолжительность z_ht = 166 сут и средняя температура наружного воздуха t_ht = -0,1 °С за отопительный период. Градусо-сутки отопительного периода D_d определяются по формуле (1) D_d = 3336,6 °Ссут.

Согласно СНиП 23-02 для этих градусо-суток нормируемое сопротивление теплопередаче для наружных стен R_req^w = 2,6 м²°С/Вт, чердачных перекрытий R_req^w = 3,4 м²°С/Вт, ограждений над подвалами R_req^f = 1,54 м²°С/Вт, окон и балконных дверей R_req^F = 0,4 м²°С/Вт.

Согласно таблице 9 СНиП 23-02 нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление лечебного учреждения q_h^req = 31 кДж/(м³°Ссут).

Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций

1. Площади наружных ограждающих конструкций, отапливаемые площадь и объем здания, необходимые для расчета энергетического паспорта, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций здания определялись согласно проекту в соответствии с СНиП 23-02.

Сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций определялись в зависимости от количества и материалов слоев по формулам (6 - 8) СНиП 23-02. При этом коэффициенты теплопроводности _А, Вт/(м°С), используемых материалов для условий эксплуатации А: железобетон (плотностью _o = 2500 кг/м³), _А = 1,92 Вт/(м°С); кирпичная кладка из одинадцатипустотного силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе (₀ = 1500 кг/м³), _А = 0,7 Вт/(м°С); силикатного сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе (_o = 800 кг/м³), _А = 0,76 Вт/(м°С); цементно-песчаный раствор (_o = 1800 кг/м³), _А = 0,76 Вт/(м°С); минераловатные плиты из каменного волокна (_o = 180 кг/м³), _А = 0,045 Вт/(м°С).

Наружные стены в корпусе применены одного типа.

Все наружные стены- кирпичная кладка из одинадцатипустотного силикатного кирпича толщиной 380 мм, утепленная минераловатными плитами из каменного волокна толщиной 130 мм, с облицовочным слоем из силикатного сплошного кирпича толщиной 120 мм и шпаклеванная цементно-песчанным раствором толщиной 15 мм . Сопротивление теплопередаче этой стены равно

R_o = 1/8,7 + 0,12/0,76 + 0,13/0,045 + 0,38/0,7+0,015/0,76 +1/23 = 3,7 м²°С/Вт.

Поскольку стены здания имеют однородную многослойную структуру, то при наличии оконных проемов, образующих в стенах оконные откосы, коэффициент теплотехнической однородности наружных стен принят r = 0,69.

Тогда приведенное сопротивление теплопередаче стен здания, определяемое по формуле (11), равно

R_o^r = r* R_o^av = 0,69*3,7 = 2,55 м²°С/Вт.

Окна (A_F = 126 м²) выполнены из поливинилхлорида с заполнением из двухкамерных стеклопакетов с толщиной воздушных прослоек 8 мм. Приведенное сопротивление теплопередаче R_o^r = 0,5 м²°С/Вт.

Балконные двери (А_scy = 76 м²) выполнено из поливинилхлорида с заполнением из однокамерных стеклопакетов с наружным стеклом триплекс и внутренним стеклом с селективным покрытием. Приведенное сопротивление теплопередаче R_o^r = 0,6 м²°С/Вт.

2. Приведенный коэффициент теплопередачи К_m^tr через наружные ограждающие конструкции здания определяется по формуле (Г.5) приложения Г СНиП 23-02 по приведенным сопротивлениям теплопередаче отдельных ограждающих конструкций оболочки здания и их площадям

К_m^tr = (1416/2,6 + 122/0,46+ 76/0,6 + 420/1,54 + 446/3,47)/2480= 0,536 Вт/(м²°С).

3. Условный коэффициент теплопередачи здания K_m^inf, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, определяется по формуле (Г.6) приложения Г СНиП 23-02. При этом

удельная теплоемкость воздуха с = 1 кДж/(кг°С);

_v = 0,85;

отапливаемый объем здания V_h = 5346 м³;

общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций A_e^sum = 2480 м²;

средняя плотность приточного воздуха за отопительный период определяется по формуле (Г.7) приложения Г СНиП 23-02

_a^ht = 353/[273 + 0,5(t_int + t_ext)]=353/[273 + 0,5(20 - 19)] = 1,29  кг/м³;

средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период рассчитывается по суммарному воздухообмену за счет вентиляции и инфильтрации по формуле (Г.8) СНиП 23-02

п_а = [(L_v n_v)/168 + (G_infkn_inf/168]/(vV_h),                                (Я.2.1)

где L_v - количество приточного воздуха при вентиляции.

По проекту количество приточного воздуха, поступающего по этажам составляет:

- для первого этажа:

L_v =3A_l

L_v =3*396=1188  м³/ч

-для всего здания:

L_v =1188*5=5940 м³/ч

n_v - число часов работы механической вентиляции в течение недели; согласно технологическому режиму работы здания все этажи вентилируются с помощью механической вентиляции круглосуточно в течение недели 168 ч (n_v);

G_inf - количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции в нерабочее время - для общественных зданий определяется по формуле

G_inf = (A_F/R_a.F)*(ΔP_F/10)^2/3 + (A_ed/R_a.ed)*(ΔP_ed/10)^1/2,                              

где А_F и A_ed - соответственно для лестничной клетки суммарная площадь окон и балконных дверей и входных наружных дверей, м^2; А_F =22,5 м² , A_ed =0 м² ;

R_a.F и R_a.ed - соответственно для лестничной клетки требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и входных наружных дверей:

Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Ограждение	Воздухопроницаемость G н , кг/(м2·ч)
1. Наружная стена, перекрытие и покрытие жилого, общественного, административного и бытового здания или помещения	0,5
2. Наружная стена, перекрытие и покрытие производственного здания или помещения	1,0
3. Стык между панелями наружных стен здания: жилого производственного	0,5* 1,0*
4. Входная дверь в квартиру	1,5
5. Входная дверь в жилое, общественное, бытовое здание	7,0
6. Окно и балконная дверь жилого, общественного, бытового здания или помещения в деревянном переплете; окно, фонарь производственного здания с кондиционированием воздуха	6,0
7. Окно и балконная дверь жилого, общественного, бытового здания или помещения в пластмассовом или алюминиевом переплете	5,0
8. Окно, дверь, ворота производственного здания	8,0
9. Фонарь производственного здания	10,0

Δр = 0,55 Н ( g _н - g _в ) + 0,03 g _н v ²

g _н  = =13,6; g _в = =11,8

ΔP_F = 0,28*18,4*(13,6-11,8)+0,03*13,6*4,3²=11,7 Па

R_a.F = =0,185 м²·ч/кг,

ΔP_F и ΔP_ed - соответственно для лестничной клетки расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, определяют по формуле (13) для окон и балконных дверей с заменой в ней величины 0,55 на 0,28 и с вычислением удельного веса по формуле (14) при соответствующей температуре воздуха, Па.

G_inf = (22,5/0,185)(11,7/10)^2/3  =135 кг/ч

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, равный для конструкции с одинарными переплетами k = 1;

n_inf - число часов учета инфильтрации в течение недели, равное для рассматриваемого здания n_inf = 168 ч.

Тогда

п_а = { (5940· 168)/168 + (135·1·168)/(168· 1,29)}/0,85·5346 = 1,33 1/ч.

Подставляя приведенные выше значения в формулу (Г.6) СНиП 23-02, получим

K_m^inf = 0,28cn_a_vV_h_a^htk/A_e^sum = 0,2811,330,8553461,291/2480 = 0,88 Вт/(м²°С).

4. Общий коэффициент теплопередачи здания К_т, Вт/(м²°С), определяется по формуле (Г.4) приложения Г СНиП 23-02

K_m = K_m^tr + K_m^inf = 0,536 + 0,88 = 1,416 Вт/(м²°С).

5. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций согласно СНиП 23-02 устанавливаются в зависимости от градусо-суток отопительного периода D_d района строительства для каждого вида ограждения. В таблице Я.1 приведены значения нормируемых R_req и приведенныхR_o^r сопротивлений теплопередаче видов ограждений рассматриваемого здания.

Таблица Я.1 - Величины нормируемых R_reg и приведенных R_o^r сопротивлений теплопередаче видов ограждений здания

№ п.п.	Вид ограждения	Rreg, м2°С/Вт	Ror, м2°С/Вт
1	Стены	2,6	2,55
2	Окна и балконные двери	0,4	0,5
3	Перекрытия чердачные	3,4	3,47
4	Теплый подвал	1,564	1,54

Как следует из таблицы, значения приведенных сопротивлений теплопередаче для всех соответствуют нормируемым величинам по СНиП 23-02.

6. Температура внутренней поверхности для окон не ниже 3 °С при расчетных условиях.

Температуру внутренней поверхности наружных ограждений _int при расчетных условиях следует определять по формуле

_int = t_int - (t_int - t_ext)/(R_F^r_int).                                                (Я.2.3)

t_int = 20 - (20 + 19)/(0,58,7) = 11 °С> 3 °С..

Следовательно, температура внутренней поверхности светопрозрачных конструкций при расчетных условиях удовлетворяет требованиям СНиП 23-02.

7. Объемно-планировочные характеристики здания установлены по СНиП 23-02.

Отношение площади наружных ограждающих конструкций отапливаемой части здания к полезной площади k:

k = A_e^sum/A_h =  2480/1980 = 1,25.

Коэффициент остекленности фасадов здания f:

f = A_F/A_W+F = 202/1613 = 0,13 < 0,18 (по нормам СНиП 23-02).

Показатель компактности здания k_e^des, 1/м:

k_e^des = A_e^sum/V_h = 2480/5346 = 0,464.

 8. В здании применены следующие энергосберегающие мероприятия:

- в качестве утеплителя ограждающих конструкций здания используются эффективные теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности 0,5 Вт/(м°С);

- в здании устанавливаются эффективные двухкамерные стеклопакеты с высоким сопротивлением теплопередаче;

- в здании предусматривается приточно-вытяжная вентиляция;

- применена система отопления двухтрубная с лучевой разводкой магистралей.