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 – Осиповичи.

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 торфяные плотностью 300 кг/м³ с коэффициентом теплопроводности 0,08 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 маты из стекловолокна с плотностью 150 кг/м³ и с коэффициентом теплопроводности 0,07 Вт/м⁰С 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 =190мм

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.