2. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Общая информация о проекте:

1. Назначение – жилое здание.

2. Односекционное.

3. Тип - 9-этажный жилой дом на 78 квартир центрального теплоснабжения.

4. Конструктивное решение – монолитное, с наружными стенами из керамзитобетонных блоков.

Расчетные условия:

5. Расчетная температура внутреннего воздуха–(+20 ⁰C).

6. Расчетная температура наружного воздуха–(– 19 ⁰C).

7. Расчетная температура теплого чердака – (+14 ⁰С).

8. Расчетная температура теплого подвала – (+2 ⁰С).

9. Продолжительность отопительного периода – 158 сут.

10. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период для г. Славянска-на-Кубани – (+2 ⁰C).

11. Градусосутки отопительного периода – (2923 ⁰C^.сут).

12. Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания площадь стен, включающих окна, балконные и входные двери в здание:

, (4.1)

где:

P_st – длина периметра внутренней поверхности наружных стен этажа,

H_h – высота отапливаемого объема здания.

Площадь наружных стен A_w, м², определяется по формуле:

A_w= A_w+F+ed – AF – A_ed, (4.2)

где:

AF – площадь окон определяется как сумма площадей всех оконных проемов.

Для рассматриваемого здания:

Площадь остекленных поверхностей и дверей:

AF₁ +A_ed =1312,56 м²; (4.3)

Площадь глухой части стен:

A_W=4004,1-1312,56=2691,54 м² (4.4)

Площадь покрытия и перекрытия над подвалом равны:

A_c=A_f=A_st=888,7 м² (4.5)

Общая площадь наружных ограждающих конструкций:

A_e^sum=A_w+F+ed+A_c+A_r=4004,1+888,7+888,7=5781,5 м² (4.6)

13 – 15. Площадь отапливаемых помещений (общая площадь и жилая площадь) определяются по проекту:

A_h=5514,2 м²; A_r=3220,4 м² (4.7)

16. Отапливаемый объем здания, м³, вычисляется как произведение площади этажа на высоту (расстояние от пола первого этажа до потолка последнего этажа):

V_h=A_st^.H_h=838,54х27,14=22758,0 м³; (4.8)

17. Коэффициент остекленности фасадов здания:

P=A_F/A_w+F+ed=1312,56/4004,1=0,3; (4.9)

18. Показатель компактности здания:

K_e^des=A_e^sum/V_h=5781,5 /22758,0 =0,25 (4.10)

Теплотехнические показатели:

19. Приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений должно приниматься не ниже требуемых значений R₀^req, которые устанавливаются в зависимости от градусосуток отопительного периода. Для D_d=2923 ⁰С^. сут требуемые сопротивления теплопередаче равно для:

-стен R_w^req=2,44 м^{2 0}С/Вт

-окон и балконных дверей R_f^req=0,367 м^2.0С/Вт

-глухой части балконных дверей RF₁^req=0,81 м^2.0С/Вт

-входных дверей R_ed^req=1,2 м^2.0С/Вт

-покрытие R_c^req=3,54 м^2.0С/Вт

-перекрытия первого этажа R_f=3,11 м^2.0С/Вт

По принятым сопротивлениям теплопередаче определим удельный расход тепловой энергии на отопление здания q^des и сравним его с требуемым удельным расходом тепловой энергии q_h^req

Если удельный расход тепловой энергии на отопление здания окажется меньше 5% от требуемого, то по принятым сопротивлениям теплопередаче определимся с конструкциями ограждений, характеристиками материалов и толщиной утеплителя.

20. Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле:

K_m^tr=b(A_w/R_w^r+AF₁/RF₁+ AF₂/RF₂+A_ed/R_ed+n^.A_с/R_с^r+n^.A_f^.R_f^r)/A_e^sum (4.11)

K_m^tr=1,13*(2691,54/2,5+1312,56/0,367+888,7/3,54+0,5*888,7/3,11)/5781,5=

=1,0 (Вт/(м²С)).

21. Воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа G_m^w=G_m^c=G_m^f=0,5кг/(м^2.ч), окон в деревянных переплетах и балконных дверей G_m^F=5кг/(м^2.ч).

22. Требуемая краткость воздухообмена жилого дома n_a, устанавливается из расчета 3м³/ч удаляемого воздуха на 1 м² жилых помещений, определяется по формуле:

n_a=3^.A_r/(b_v^.V_h)=3^.3220,24/(0.85^.22758,0)=0,50 (1/ч), (4.12)

где:

A_r – жилая площадь, м²;

b_v – коэффициент, учитывающий долю внутренних ограждающих конструкций в отапливаемом объеме здания, принимаемый равным 0.85;

V_h – отапливаемый объем здания, м³.

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

K_m^inf=0.28^.c^.n_a^.b_V^.V_h^.g_a^ht.k/A_e^sum, (4.12)

K_m^inf=0,28^.0,5^.0,85^.22758^.1,283^.0,8/5781,5=0,48 (Вт/(м^2.0С)).

где:

с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг^.0С),

n_a – средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период (для жилых зданий 3м³/ч, для других зданий.

b_V – коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций, при отсутствии данных принимать равным 0,85;

V_h – отапливаемый объем здания;

g_a^ht – средняя плотность наружного воздуха за отопительный период, равный 353/(273+2)=1,283

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,8 – для окон и балконных дверей;

A_e^sum – общая площадь наружных ограждающих конструкций, включая покрытие и перекрытие пола первого этажа;

24. Общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.0С), определяемый по формуле:

K_m=K_m^tr+K_m^inf=1,0+0,48 = 1.48(Вт/(м^2.0С)). (4.13)

Теплоэнергетические показатели:

25. Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период Q_h, МДж, определяют по формуле:

Q_h=0,0864^.K_m^.D_d^.A_e^sum , (4.14)

Q_h=0,0864^.1,48^.5781,5^.2923=1982781,0 (МДж).

26. Удельные бытовые тепловыделения q_int, Вт/м², следует устанавливать исходя из расчетного удельного электро- и газопотребления здания, но не менее 10Вт/м². Принимаем 10Вт/м².

27. Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, МДж:

Q_int=0,0864^.q_int^.Z_ht^.A_l=0,086410^.158^.5017,8=645971,5(МДж) (4.15)

28.Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период определяется по формуле:

Q_s=t_F^.k_F^.(A_F1I₁+A_F2I₂+A_F3I₃+A_F4I₄) (4.16)

Q_s =0,8^.0,8(268,45^.539+522,0^.382+522,0^.816)=770050,0 (МДж).

29. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж, определяют при автоматическом регулировании теплопередачи нагревательных приборов в системе отопления:

Q_h^y=[Q_h– (Q_int+Q_s)^.V]^.b_h, (4.17)

Q_h^y=[1982781,0-(635971,5+700050,0)^.0,7]^.1,20=1256704,0 (МДж).

30. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания q_h^des, кДж/(м^2.0С^.сут) определяется по формуле:

q_h^des=10^3.Q_h^y/A_h^.D_d, (4.18)

q_h^des=1256704,0^.10³/(5514,2^.2923)= 77,99 кДж/(м^2.0С^.сут)).

31. Расчетный коэффициент энергетической эффективности системы отопления и централизованного теплоснабжения здания от источника теплоты принимаем h0des=0,5; так как здание подключено к существующей системе централизованного теплоснабжения.

32. Требуемый удельный расход тепловой энергии системой теплоснабжения на отопление здания принимается по таблице 3.7 – для 9-этажного здания равен 80кДж/(м^2.0С^.сут).

Следовательно, полученный нами результат меньше требуемого 77,99<80ю

По принятым сопротивлениям теплопередаче определимся конструкциями ограждений и толщиной утеплителя стен.

Стена:

1. Наружная штукатурка – цементно-песчаный раствор: плотность ;

коэффициент теплопроводности .

2. Утеплитель – плиты пенополистирольные: плотность ;

коэффициент теплопроводности .

3. Керамзитобетонный блок:

плотность ;

коэффициент теплопроводности

4. Внутренняя штукатурка –

цементно-песчаный раствор: плотность ;

Рисунок 3.1-

коэффициент теплопроводности

Схема наружной стены

Сопротивление теплопередачи _А:

R₀=R_в+R_ш+R_пб+R_утеп+ R_н=R₀^треб; (4.19)

1/8,7+0,19/0,58+d_утеп/0,041+0,02/0,7+1/23=2,44

откуда d_утеп=0,076 м. Принимаем толщину утеплителя d₁=80 мм. Принимаем 120мм