Введение.

Проектируемое здание предназначено для строительства в Могилёвской области со следующими природно-климатическими показателями, а именно: температурой наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 – минус 29⁰С, наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 – минус 25⁰С; средней температурой и продолжительностью отопительного периода соответственно минус -1,9⁰С и 204 суток. Город строительства –Бобруйск .

Проектом предусмотрена однотрубная система отопления с нижней разводкой, которая по сравнению с системой, выполненной с верхней разводкой, имеет следующие преимущества: меньший расход труб и большая вертикальная гидравлическая и тепловая устойчивость.

Кроме вышеперечисленных для проектирования используются следующие исходные данные:

материал наружных стен – блоки газосиликатные;

теплоизоляционный материал стен – плиты из пенопласта;

теплоизоляционный материал полов – плиты торфяные;

теплоизоляционный материал перекрытий – маты из стекловолокна;

марка отопительного прибора – М-90;

температура воды наружной сети – 150⁰С;

располагаемое давление – 170 кПа.

1 Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций.

Теплотехнический расчет основывается на выборе наибольшего из трех значений сопротивления теплопередаче: экономически целесообразного, требуемого и нормативного. Экономически целесообразное значение сопротивления теплопередаче определяем по формуле:

, (1)

где R_тр – требуемое сопротивление теплопередаче, (м ^оС)/Вт, определяемое по формуле:

, (2)

где t_в -расчетная температура внутреннего воздуха (таблица А3) [2], ^оС;

t_н -расчётная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций (для климатических условий Беларуси обычно 4<D<=7 т.е. за t_н принимаем температуру наиболее холодных трёх суток обеспеченностью 0,92 таблица А4) [2], Вт/(м^{2 о}С);

n -коэффициент учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (таблица А5) [2];

_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (таблица А5) [2];

∆t_в-расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающих конструкций (таблица А5) [2],^оС;

С_ТЭ –стоимость тепловой энергии принимаем равной 1,8 У.Е. за 1Гдж;

Z_ОТ –продолжительность отопительного периода (таблица А6) [2];

С_м –стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции (таблица А7) [2];

λ – коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции (таблица А7) [2], Вт/(м ^оС);

t_{н. от} –средняя за отопительный период температура наружного воздуха (таблица А6) [2], ^оС

Получив значение термического сопротивления Rо, равного наибольшему из значений сопротивлений, определяемых по формулам (1) и (2) и нормативам РБ, используя формулу:

, (3)

где λ_n – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м ^{2 о}С);

_n –толщина слоёв ограждающей конструкции, м;

_в, _н – коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждающей конструкции (таблица А7) [2], Вт/(м ^{2 о}С);

и задаваясь значениями толщин не теплоизоляционных слоев, находим толщину слоя теплоизоляционного материала, выражая ее из формулы (3):

, (4)

Получив значения толщины теплоизоляционного слоя конструкции, округляем его до величины, кратной модулю размеров строительной конструкции. Подставляя значения _{т испр} в формулу (3), уточняем сопротивление теплопередачи конструкции R _o. Далее находим значения коэффициента теплообмена по формуле:

, (5)

где Rо – фактическое сопротивление теплопередаче, (м ^{2 о}С)/ Вт.

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна быть не ниже температуры 'точки росы' внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха:

, (6)

где: t_вп – температура внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^оС, определяемая по формуле:

, (7)

где t_в – расчетная температура помещения, ^оС;

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ^оС;

n – коэффициент наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

Rо - фактическое сопротивление теплопередаче, (м ^{2 о}С)/ Вт;

_в – коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждающей конструкции , Вт/(м ^{2 о}С);

t_р – температура точки росы, ^оС, определяемая по i – d – диаграмме при относительной влажности воздуха φ=55%.

Если условие (6) не выполняется то необходимо заново осуществить проектирование наружной ограждающей конструкции.

При расчёте внутренних стен, перегородок, перекрытий между жилыми этажами начинаем расчёт с определения сопротивления теплопередаче этих конструкций.

1.1 Расчёт стен.

В качестве теплоизоляционного материла используем плиты из пенопласта плотностью 100 кг/м³, коэффициентом теплопроводности равным 0,076 Вт/м ^оС. Принятая конструкция стены изображена на рисунке 1.1.

Определим требуемое сопротивление теплопередаче по формуле(2):

(м^{2 О}С)/Вт

По формуле (1) находим экономически целесообразное сопротивление теплопередаче:

(м^{2 О}С)/Вт

Нормативное сопротивление теплопередаче наружной стены R_н=2(м²^оС)/Вт. Таким образом, за расчётное сопротивление теплопередаче принимаем наибольшее из трёх вышеперечисленных, т.е. 2 (м ^{2 о}С)/ Вт.

Рисунок 1.1 – Конструкция наружной стены

По формуле (4) находим толщину утеплителя:

м

Принимаем толщину утеплителя _т=0,06 м. Определим сопротивление теплопередаче, с учетом принятой толщины утеплителя, по формуле (3):

(м^{2 О}С)/Вт

По формуле (5) находим значение коэффициента теплообмена:

Вт/м ^оС

Проверяем значение тепловой инерции по формуле:

, (8)

где: D-тепловая инерция;

R_n – термическое сопротивление отдельных слоёв, (м^{2 О}С)/Вт;

S₁-коэффициенты теплоусвоения материала слоёв, (таблица А7) [2], Вт/м ^оС;

Подставляя значения, получим:

Из расчета видно, что тепловая инерция находится в пределах от 4 до 7, это значит, что взятая конструкция наружной стены выбрана верно для данного района строительства.

По i - d– диаграмме определяем точку росы: t_p = 6^оС [1], сравниваем ее с температурой внутренней поверхности наружной стены t_вп, определяемой по формуле (7):

^оС.

Сравнивая полученные результаты мы видим, что условие (6) выполняется. Делаем вывод, что влага на поверхности конденсироваться не будет.

1.2 Расчет пола первого этажа.

В качестве теплоизоляционного материала полов над подвалом принимаем плиты жесткие минераловатные Вт/(м ^{2 о}С). Принятая конструкция пола изображена на рисунке 1.2.

Определим требуемое сопротивление теплопередаче по формуле(2):

(м^{2 О}С)/Вт

Определим экономически целесообразное сопротивление теплопередачи по формуле (1):

(м ^{2 о}С)/ Вт

Нормативное сопротивление теплопередачи R_н=2.5 (м ^{2 о}С)/ Вт (таблица А8) [2]. Таким образом, за расчетное сопротивление теплопередачи конструкции пола принимаем R₀=2.5 (м^{2 о}С) /Вт

Рисунок 1.2 – Конструкция пола над подвалом

По формуле (4) определяем толщину слоя утеплителя:

м

Принимаем утеплитель толщиной 0,165 м.

Определим термическое сопротивление пола, с учетом принятой толщины утеплителя, по формуле (3):

(м ^{2 о}С)/ Вт

По формуле (5) определяем коэффициент теплообмена:

Вт/м ^оС

По формуле (7) определим температуру внутренней поверхности:

^оС

Таким образом, при сравнении t_вп и t_р по условию (6) делаем вывод, что влага на поверхности конденсироваться не будет.

1.3 Расчет чердачного покрытия.

Для утепления чердачного покрытия используем гравий керамзитовый Принятая конструкция чердачного покрытия изображена на рисунке 1.3.Рисунок 1,3 - Конструкция чердачного покрытия.

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (2):

(м^{2 0}С)/Вт;

Экономически целесообразное сопротивление находим по формуле (1):

(м^{2 0}С)/Вт.

Нормативное значение сопротивления R_н=3 (м^{2 0}С)/Вт; таким образом, принимаем R₀=3(м^{2 0}С)/Вт. По формуле (4) находим толщину утеплителя (ввиду незначительной толщины пароизоляционного слоя сопротивлением его теплопередаче пренебрегаем):

м.

Принимаем =600мм

По формуле (3);

(м ^{2 о}С)/ Вт

По формуле (5) определяем коэффициент теплообмена:

Вт/м ^оС

По формуле (7) определим температуру внутренней поверхности:

⁰С.

Таким образом, при сравнении t_вп и t_р по условию (6) делаем вывод, что влага на поверхности конденсироваться не будет.