Теплотехнический расчет наружных ограждений

Содержание работы

Задание: Запроектировать системы естественной вентиляции и водяного отопления жилого 3-этажного (с высотой этажа 3 м) односекционного здания, расположенного в городе N (см. прил. 1 ) с температурой теплоносителя tГ=95°С и tО=70°С. Исходные данные по вариантам приведены в таблице прил. 1, планы типовых этажей в прил. 2,

конструкции наружных стен, рекомендуемые к проектированию в прил. 3.

Требуется:

1. Выполнить теплотехнический расчет изображенной на рисунке прил. 3 наружной стены жилого дома и установить значения ее коэффициента теплопередачи, подобрать конструкцию оконного проема и его сопротивление теплопередаче.

2. Рассчитать теплопотери через наружные ограждающие конструкции для всех жилых комнат.

3. Определить тепловую нагрузку системы отопления для всех жилых комнат 2-го этажа.

Требуется графически изобразить :

1 . На плане типового этажа в масштабе 1 : 100 показать размещение жалюзийных решеток, вентиляционных каналов, отопительных приборов, стояков системы отопления с их условным обозначением и нумерацией.

2. На плане подвала здания в масштабе 1 : 100 показать ввод тепловой сети, индивидуальный тепловой пункт, магистральный трубопровод, размещение стояков системы отопления с их условным обозначением и нумерацией.

3. Для систем отопления с верхней разводкой магистралей на плане чердака здания в масштабе 1 : 100 показать магистральный трубопровод, размещение стояков системы отопления, проточные воздухосборники, вентили с их условным обозначением и нумерацией.

4. Вычертить в масштабе 1 : 100 аксонометрические схемы водяной системы отопления и системы вентиляции жилого здания.

Теплотехнический расчет наружных ограждений

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций жилых зданий должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче исходя из условий энергосбережения R0тр.

R0тр определяется по [СП 50.13330.2012 Таблица 3] или табл. 1 в зависимости от значения градусо-суток отопительного периода Dd, а приведенное сопротивление теплопередаче окон по ГОСТ 30674-99 (Таблица 2) или табл. 2 настоящего издания.

Градусо-сутки отопительного периода определяются по формуле:

Dd=(tв – t от. п. ) ∙Zот. п. , ( 1 )

где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС;

tот. п. и Zот.п. , –соответственно средняя температура, оС , за отопительный период и продолжительность, в сут. , периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 оС, определяются по прил. 1.

Значения требуемого сопротивления теплопередаче для величин Dd, отличающиеся от табличных, следует определять по зависимости

R0тр= a∙Dd + b (2)

где а, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным табл. 1 за исключением столбца 6. Для окон, балконных дверей, витрин и витражей в интервале до 6000 °С∙сут: а=0, 000075, b=0, 15; в интервале 6000 – 8000 °С∙ сут: а=0, 00005 , b=0, 3; для 8000 °С∙ сут и более: а=0, 000025, b=0, 5.

Величина фактического сопротивления теплопередачи Rо, (м2 С)/Вт, определяется в соответствии с принятой конструкцией ограждения по формуле

Rо = Rв + Rк + Rн, (3)

где Rв=1/αв – сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности, (м2оС)/Вт;

αв – коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимается по [СП 50.13330.2012 Таблица 4], для стен, полов и гладких потолков αв =8, 7 Вт/(м2оС)

Коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждения Коэффициент теплоотдачи αв, Вт/(м Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ·°С)
1 Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ребер к расстоянию Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru , между гранями соседних ребер Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,3 8,7
2 Потолков с выступающими ребрами при отношении Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,3 7,6
3 Окон 8,0
4 Зенитных фонарей 9,9
Примечание - Коэффициент теплоотдачи αв внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать в соответствии с СП 106.13330.

Rн=1/αн – сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждающей конструкции, (м2 ∙ °С)/Вт;

αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, определяемый по [СП 50.13330.2012 Таблица 6] для наружных стен и бесчердачных перекрытий αн =23 Вт/(м2∙°С); для чердачных перекрытий αн =12 Вт/(м2оС); для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, αн=6 Вт/(м2оС);

Rк – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, (м2∙°С)/Вт.

Коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции

Наружная поверхность ограждающих конструкций Коэффициент теплоотдачи для зимних условий, αн, Вт/(м Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ·°С)
1 Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне 23
2 Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом, перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне 17
3 Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом 12
4 Перекрытий над неотапливаемыми подвалами и техническими, подпольями, не вентилируемых наружным воздухом 6

Таблица 1 - Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

             
Здания и помещения, коэффициенты a и b Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче R0тр, (м Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ·°С)/Вт, ограждающих конструкций
    Стен Покрытий и перекрытий над проездами Перекрытий чердачных над неотапливаемыми подпольями и подвалами Окон и балконных дверей, витрин и витражей Фонарей
1 Жилые, лечебно- профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития 2,1 3,2 2,8 0,3 0,3
  2,8 4,2 3,7 0,45 0,35
  3,5 5,2 4,6 0,6 0,4
  4,2 6,2 5,5 0,7 0,45
  4,9 7,2 6,4 0,75 0,5
  5,6 8,2 7,3 0,8 0,55
a - 0,00035 0,0005 0,00045 - 0,000025
b - 1,4 2,2 1,9 - 0,25
2 Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом 1,8 2,4 2,0 0,3 0,3
  2,4 3,2 2,7 0,4 0,35
  3,0 4,0 3,4 0,5 0,4
  3,6 4,8 4,1 0,6 0,45
  4,2 5,6 4,8 0,7 0,5
  4,8 6,4 5,5 0,8 0,55
a - 0,0003 0,0004 0,00035 0,00005 0,000025
b - 1,2 1,6 1,3 0,2 0,25
3 Производственные с сухим и нормальным режимами* 1,4 2,0 1,4 0,25 0,2
  1,8 2,5 1,8 0,3 0,25
  2,2 3,0 2,2 0,35 0,3
  2,6 3,5 2,6 0,4 0,35
  3,0 4,0 3,0 0,45 0,4
  3,4 4,5 3,4 0,5 0,45
a - 0,0002 0,00025 0,0002 0,000025 0,000025
b - 1,0 1,5 1,0 0,2 0,15

Величина Rк определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев:

Rк = R1 + R2+…+ R n (4)

где R1 , R2, … , Rn – термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, (м2оС)/Вт.

Сопротивление каждого слоя однородной ограждающей конструкции R1 , R2, … , Rn определяется по формуле

Rn= δnn , (5)

где δn – толщина слоя, м;

λn – коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м∙ °С), принимать по прил. 1 и по [СП 50.13330.2012 Приложение Т] .

При этом должно быть соблюдено условие: фактическое сопротивление теплопередаче наружных ограждений RО должно быть больше или равно требуемому R0тр.

Таблица 2. - Основные эксплуатационные характеристики изделий с трехкамерными профилями коробок и створок.

   
Наименование показателей Значение показателя
Приведенное сопротивление теплопередаче, м Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ·°С/Вт, не менее:  
с однокамерным стеклопакетом  
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,35
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,37
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16-К4 0,54
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16-И4 0,58
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16Ar-К4 0,59
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16Ar-И4 0,63
с двухкамерным стеклопакетом  
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,49
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -10-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -10-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,51
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -10Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -10Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,54
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,53
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru 0,56
с двухкамерным стеклопакетом  
с теплоотражающим покрытием  
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8-К4 0,57
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8-И4 0,61
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8Ar-К4 0,63
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -8Ar-И4 0,65
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12-К4 0,61
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12-И4 0,66
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12Ar-К4 0,67
Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -12Ar-И4 0,72

По величине RО определяется коэффициент теплопередачи ограждения в Вт/(м2 ∙ °С):

K = 1/RО. (6)

Пример 1.1. Требуется выполнить технический расчет конструкций жилого дома и установить значения их коэффициента теплопередачи.

Район строительства г. Ставрополь. Температура наиболее холодной пятидневки tн = -23 °С; средняя температура за отопительный период tот. п. = 0, 3 °С, продолжительность отопительного периода Zот. п. =169 суток; расчетная скорость ветра 3,1 м/с; зона влажности – сухая.

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru

Решение. Определяем величину градусо-суток отопительного периода для г. Ставрополь по формуле ( 1 ):

Dd =( 1 8 – 0, 3) ∙ 169 = 2991 °С∙ сут.

а) Наружная стена

По выражению (2) и с учетом данных табл. 1 , а также полученного значения градусо-суток, определяем для стены:

R0тр = 0, 00035 ∙ 2991 +1 ,4 = 2,45 (м20С)/Вт.

Из формулы (3), замещая Rо полученным значением R0тр, определяем требуемую толщину утеплителя

R0тр = 1/αв + δ11 + δ22 + δ33 + δ44 + 1/αн.

Толщина конструктивных слоев указана справа от рис. 1 . Соответствующие коэффициенты теплопроводности приняты по СП 50.13330.2012 Приложение Т при условии эксплуатации «А», т. к. зона влажности «сухая», а влажностный режим жилого дома «нормальный» (СП 50.13330.2012 табл. 2).

δ3 = 0, 041∙(2,45 – 1/8, 7 – 0, 02/0, 7 – 0, 38/0, 7 – 0, 1 2/0, 7 – 1/23) = 0, 06 м.

Так как по расчету δ3 = 0, 06 м, то толщину утепляющего слоя для наружной стены принимаем ближайшую большую к этому значению по сортаменту выпускаемых плоских листов пенополистирола. Толщина используемого утеплителя в данном случае составит 0, 08 м.

По формуле (3) определяем фактическое сопротивление наружного ограждения с учетом принятой толщины пенополистирола:

RО =1/8,7 +0,02/0,7 +0,38/0,7 +0,08/0,041 +0,12/0,7 + 1/23 =2, 85 (м2оС)/Вт

и коэффициент теплопередачи по формуле (6)

К = 1/2,85 = 0, 35 Вт/(м2 ∙ °С).

б) Окна

По табл. 1, зная градусо-сутки отопительного периода, находят требуемое сопротивление теплопередаче окон, по которому, используя табл. 2, выбирают равное или ближайшее большее приведенное сопротивление теплопередаче и соответствующую конструкцию окна.

Для примера 1. 1 R0тр = 0, 375 (м2 ∙ °С)/Вт, Rок = 0, 37 (м2 ∙ °С)/Вт (расхождение с R0тр составляет 1,3%, что допустимо), что соответствует Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru -16Ar-4М Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru - однокамерному стеклопакету с толщиной стекла 4 мм, межстекольным расстоянием 16 мм и наполнением межстекольного расстояния аргоном. При этом коэффициент теплопередачи составит

К = 1/0, 37 = 2, 7 Вт/(м2 ∙ °С).

в) покрытие (без чердака)

(n = 1; aв = 8,7 Вт/ м2 °С; aн = 23 Вт/ м2 °С)

R0тр = 3,7 м2 °С/ Вт.

Схема покрытия

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru

1-Плита перекрытия пустотная из железобетона; 2-Утеплитель (пенополистерол); 3-Стяжка из цементно-песчаного раствора; 4-гидроизоляция (2 слоя стекломаста).

lж.б. = 2,04 Вт/ м °С; lиз = 0,052 Вт/м °С; lстяж = 0,76 Вт/м °С

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ,

где Rпр – термическое сопротивление пустотной плиты.

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru

Принимаем dиз = 0,20 м.

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru

К = 1/4,15 = 0, 24 Вт/(м2 ∙ °С).

г) перекрытие над «теплым» подвалом.

Под «теплыми» подвалами понимают подвалы при наличии в них нижней разводки труб систем отопления, горячего водоснабжения. При этом в качестве расчетной температуры внутреннего воздуха принимают расчетную температуру воздуха в подвале t, °С, равную не менее плюс 2 °С при расчетных условиях.

Требуемое сопротивление теплопередаче перекрытия над «теплым» подвалом определяют исходя из требуемого сопротивления перекрытия над «холодным» подвалом (по условиям энергосбережения ) по формуле.

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ,

где Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru .

Схема перекрытия над подвалом

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru

1-Плита перекрытия пустотная из железобетона; 2-Утеплитель (пенополистерол); 3-Стяжка из цементно-песчаного раствора.

lиз = 0,052 Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ;

lж.б.=2,04 Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ;

lстяж=0,76 Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru .

Отсюда:

Rхол.подтр. = 3,25 Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ;

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru

Rтёпл.подтр. = 0,42·3,25=1,36 Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru ;

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru =0,053 м;

Принимаем dиз = 0,1м.

Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru =2,27 Теплотехнический расчет наружных ограждений - student2.ru .

К = 1/2,27 = 0, 44 Вт/(м2 ∙ °С).


Наши рекомендации