Общая часть:

а) Область строительства – г. Новогрудок

Температура наиболее холодной пятидневки t_н = –21 ^оС

Относительная влажность внутреннего воздуха при t_в = 18 ^оС, φ = 50-60%

Наибольшая скорость ветра за январь V_ср = 5,6 м/с [6, табл. Е.1]

б) Здание - пятиэтажное. Ориентация главного фасада – СЗ

Температура внутреннего воздуха t_в=18^оС

Рисунок 1 – Конструкция наружной стены

Конструкция наружной стены:

1. цементно-песчаный раствор

ρ₁ = 1800 кг/м³, δ₁= 0,02м, λ₁= 0,93 Вт/м^оС

2. кирпич силикатный

ρ₂=1800кг/м³, δ₂ = 0,38 м, λ₂ = 1,16 Вт/м^оС

3) минеральная вата

ρ₃ = 125 кг/м³, δ₃= Х м, λ₃= 0,054 Вт/м^оС

4) воздушная прослойка

5) облицовка металлом

1. Теплотехнический расчёт наружной стены

Определяем по [1, табл.5.1] для наружной стены величину нормативного сопротивления теплопередаче:

R_норм = 3,2

Определяем сопротивление для трёхслойной конструкции наружной стены в соответствии с [1, п.5.9] по формуле:

где: α_в, α_н – коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, Вт/м^2оС [1, табл.5.4 и 5.7];

R_к – термическое сопротивление однородной конструкции, определяемое по формуле:

где: δ, λ – толщина и коэффициент теплопроводности слоя соответственно

Пусть , тогда:

Принимаю , тогда общая толщина наружной стены:

Тогда

2. Расчёт тепловых потерь отдельного помещения

Для определения тепловой мощности системы отопления определяют общие потери теплоты для расчетных зимних условий:

где Q - основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции помещения, Вт;

Q_инф - расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещения, Вт,

Q_быт ~ бытовые тепловыделения, регулярно поступающие в помеще­ния здания от электрических приборов, освещения, людей и других источни­ков, Вт (в комнатах и кухнях жилых домов в соответствии с изменением №4 к [2] - 9 Вт на 1 м² площади пола при обеспеченности жильем 20 м² общей площади квартир и 3 Вт на 1 м² площади пола при обеспеченности жильем 45 м² общей площади квартир);

- коэффициент, принимаемый по таблице М.З в соответствии с измене­нием №4 к [2] в зависимости от типа системы отопления и способа регулиро­вания (приложение 2 методических указаний).

Основные потери теплоты определяем в соответствии с [2, прил.9, п.1] с округлением до 10 Вт путем суммирования потерь тепла через отдельные ограждения для каждого отапливаемого помещения по формуле:

где F - расчетная площадь ограждения, м ;

R - сопротивление теплопередаче ограждения, (м² )/Вт;

t_B - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая для жи­лых зданий по [3, приложение В, табл. В.1], (приложение 3 методических указаний);

t_H - расчетная температура наружного воздуха, °С, для холодного периода года (в соответствии с п.5.14 [2] по параметрам воздуха Б) при расчете по­терь теплоты через наружные ограждающие конструкции, принимаемая по [2, приложение Е, табл. Е.1] (приложение 4 методических указаний) или температура воздуха более холодного помещения - при расчете потерь теп­лоты через внутренние ограждающие конструкции;

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограж­дающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по [1,табл.5.3];

для наружных стен и окон, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад β = 0,1; на юго-восток и запад - в размере β = 0,05; на юг и юго-запад β = 0;

в угловых помещениях - дополнительно по 0,05 на каждую стену, дверь и окно

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося (неорганизованный приток через неплотности и щели в окнах, дверях и т.д.) воздуха определяет­ся в соответствии с [2, приложение К, п. К. 1] по формуле:

где G_i - расход инфильтрующегося воздуха через неплотности ограж­дающих конструкций помещения, кг/ч;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙°С);

t_B, t_H - расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении и наружного воздуха в холодный период года;

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в огражда­ющих конструкциях, равный: для окон со стеклопакетами k=1,0.

Расход воздуха, инфильтрующегося в помещения G_u кг/ч, через неплот­ности наружных ограждающих конструкций следует определять в соответ­ствии с [2, приложение К, п. К.З]. В связи с тем, что в современных зданиях инфильтрационные потоки через стены и стыки стеновых панелей весьма не­значительны [4, п. 1.3.2] достаточно рассчитать только G, через неплотности световых проемов (окон, балконных дверей) по формуле:

где Fi - соответственно площадь окон, балконных дверей, м²;

G - воздухопроницаемость наружных ограждающих конструкций, кг/(м²∙ч);

- разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях соотвественно окон, балконных дверей и других ограждений, Па, определя­ется по формуле:

где Н - высота здания, м, от уровня земли до верха карниза или устья вы­тяжной шахты;

h - расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей;

р_н,р_в - плотность, кг/м³, соответственно наружного и воздуха помеще­ния, определяемый по формуле:

t- температура воздуха t_н, t_в;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

v - скорость ветра, м/с, принимаемая по [2, приложение Е, табл. Е.1] (при­ложение 4 методических указаний)

С_н, С_п - аэродинамические коэффициенты, соответственно для наветрен­ной и подветренной поверхностей ограждения здания, принимаемые по СНиП 2.01.07 (С_н = 0,8 и С_п = - 0,6);

К - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимо­сти от высоты здания , принимаемой по СНиП 2.01.07. При высоте здания 10м - К=0,65; при высоте здания 20м - К=0,85. Промежуточные значения определяются интерполяцией.

Р_уп - условно-постоянное давление воздуха в помещении, Па; для жилых и общественных зданий с естественной вентиляцией Р_уп можно принять рав­ным потере давления в вытяжной системе и рассчитывать по формуле [4, ф. 1.11]:

где h_B - расстояние по вертикали от центра вытяжного отверстия (0,2-0,5 м от потолка помещения) до устья вытяжной шахты, м;

- плотность наружного воздуха для температуры воздуха +5°С, кг/м³;

Рисунок 2 – План выбранной для расчёта квартиры

Расход теплоты на нагрев поступающего воздуха в жилые помещения в результате действия естественной вытяжной вентиляции (огранизованный приток):

где L_n - расход предварительно не подогреваемого приточного инфильтрующегося воздуха, м³/ч; для жилых зданий удельный нормативный расход - 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений, что соответствует примерно однократному воздухообмену; то есть:

F_n - площадь пола отапливаемого помещения, м²

За расчетный расход теплоты на нагревание воздуха, поступающего в жилые помещения, принимается большая из величин или, для кухни подсчитывается только значе­ние.

Решение. По таблицам приложений методических указаний определяем: температура воздуха в жилом угловом помещении 101 - t_B=20°C, жилом неугловом и коридоре 102 - t_B=18°C, в кухне и коридоре 103 - t_B=18°C, в санузле 103 - t_B=25°C, в жилом угловом помещении 104 - t_B=20°C, расчетная температура наружного воздуха t_H= -21°С, средняя скорость ветра w=5,6 м/c; по [1,табл.5.3] коэффициент n для стен и перекрытия n=1, для пола 1-го этажа n=0,75.

Высота здания Н=17,5-(-1,0)= 18,5 м; h₁=2,4-(-l,0)=3,4 м, h₂=5,4-(-l,0)=6,4 м,

h₃=8,4-(-l,0)=9,4 м, h₄=11,4-(-l,0)=12,4 м, h₅=14,4-(-l,0)=15,4 м

Плотности наружного и внутреннего воздуха по формуле (8):

Условно-постоянное давление воздуха в помещении по формуле (9):

5 этаж:

4 этаж:

3 этаж:

2 этаж:

1 этаж:

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окон и количество инфильтрующегося воздуха через окна по формуле (7):

1 этаж:

_ΔР¹⁰¹= _ΔР¹⁰⁴=(18,5-3,4) ∙ (1,4-1,205) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-8,39=44,41 Па

_ΔР¹⁰²= _ΔР¹⁰³= (18,5-3,4) ∙ (1,4-1,213) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-8,39=43,22 Па

2 этаж:

_ΔР²⁰¹= _ΔР²⁰⁴=(18,5-6,4) ∙ (1,4-1,205) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-6,71=40,35 Па

_ΔР²⁰²= _ΔР²⁰³= (18,5-6,4) ∙ (1,4-1,213) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-6,71=39,4 Па

3 этаж:

_ΔР³⁰¹= _ΔР³⁰⁴=(18,5-9,4) ∙ (1,4-1,205) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-5,03=36,29 Па

_ΔР³⁰²= _ΔР³⁰³= (18,5-9,4) ∙ (1,4-1,213) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-5,03=35,57 Па

4 этаж:

_ΔР⁴⁰¹= _ΔР⁴⁰⁴=(18,5-12,4) ∙ (1,4-1,205) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-3,36=32,22 Па

_ΔР⁴⁰²= _ΔР⁴⁰³= (18,5-12,4) ∙ (1,4-1,213) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-3,36=31,74 Па

5 этаж:

_ΔР⁵⁰¹= _ΔР⁵⁰⁴=(18,5-15,4) ∙ (1,4-1,205) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-1,68=28,16 Па

_ΔР⁵⁰²= _ΔР⁵⁰³= (18,5-15,4) ∙ (1,4-1,213) ∙ 9,81+0,5 ∙ 1,4∙(5,6)²∙(0,8+0,6) ∙ 0,778-1,68=27,92 Па

Расход воздуха, инфильтрующегося через окна по формуле (6):

1 этаж:

2 этаж:

3 этаж:

4 этаж:

5 этаж:

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося (неорганизованный при­ток через неплотности и щели в окнах) воздуха определяем по формуле (5):

1 этаж:

2 этаж:

3 этаж:

4 этаж:

5 этаж:

Необходимые воздухообмены по (3, прил. 3, табл 3) кухни L_к=90 м³/ч, санузла L_су=25 м³/ч, ванной L_в=25 м³/ч.

Воздухообмен по величине жилой площади квартиры:

L_жк=3·F_жк=3·(14,89+14,89+12,07)=125,6 м³/ч

Суммарное количество воздуха, уходящего и кухни L_к , ванной L_в , санузла L_су , должно быть не менее необходимого воздухообмена жилых комнат квартиры по формуле (13): L_к + L_в + L_су =140> L_жк

90+25+25=140 > 125,6

Принимаем воздухообмен квартиры равным 140 м³/ч, расход предварительно не подогреваемого приточного инфильтрующегося воздуха через окна принимаем равным пропорционально площадям помещений:

101 – 49,81 м³/ч, 102 – 40,38 м³/ч, 104 – 49,81 м³/ч. Для обеспечения необходимого воздухообмена требуется установка в жилые помещения 102-502, 102-502, 104-504 приточных стеновых клапанов (подбор клапанов не приводится) с расходом приточного воздуха через них:

G₁₀₁=49,81-13,17=36,64 кг/ч, G₁₀₂=40,38-9,69=30,69 кг/ч, G₁₀₄=49,81-13,17=36,64кг/ч,

G₂₀₁=49,81-12,35=37,46 кг/ч, G₂₀₂=40,38-9,12=31,26 кг/ч, G₂₀₄=49,81-12,35=37,46 кг/ч,

G₃₀₁=49,81-11,5=38,31 кг/ч, G₃₀₂=40,38-8,51=31,87 кг/ч, G₃₀₄=49,81-11,5=38,31 кг/ч,

G₄₀₁=49,81-10,62=39,19 кг/ч, G₄₀₂=40,38-7,89=32,49 кг/ч, G₄₀₄=49,81-10,62=39,19 кг/ч,

G₅₀₁=49,81-9,7=40,11 кг/ч, G₅₀₂=40,38-7,24=33,14 кг/ч, G₅₀₄=49,81-9,7=40,11 кг/ч.

Расход теплоты на нагрев поступающего воздуха в жилые помещения в результате действия ествественной вытяжной вентиляции (огранизованный приток) по формуле (10) с учетом принятого воздухообмена квартиры:

Бытовые тепловыделения в соответствии с формулой (3):

Расчет потерь теплоты сведён в таблицу 1.