Теплотехнический расчет покрытия

Исходные данные:

§ Место строительства - г. Томск;

§ Климатический район – I В ([6] табл.1);

§ Зона влажности – нормальная - [II]

§ Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б ([5] табл.2);

§ Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –8,4 ºС ([6] табл.1);

§ Продолжительность отопительного периода z_ht = 236 суток ([6] табл.1);

§ Температура холодной пятидневки t_ext = –40ºС ([6] табл.1);

§ Влажностный режим помещения – нормальный ([5] табл.1);

§ Относительная влажность – 55%;

§ Расчетная средняя температура внутреннего воздуха t_int = + 18ºС

§ Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²·°С.

§ Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м²·°С.

Рис.5.2.1. Расчётная схема.

Таблица 5.2.1

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
	Железобетонная ребристая плита		0,030	2,04	0,015
	Пароизоляционный слой Техноэласт		0,004	0,17	0,024
	Утеплитель Роквул Руф Баттс		х	0,046	х/λ
	Цементно-песчаная стяжка		0,03	0,93	0,032
	Гидроизоляционный слой Техноэласт, 2 слоя		0,008	0,17	0,047

Расчёт

1). D_d = (t_int – t_ht)·z_ht, где D_d - градусо-сутки отопительного периода.

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (18-(-8,4)) · 236 = 6230,4ºС·сут.

2). R_req= a·D_d+b , где R_req - нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен.

а=0,00025

b=1,5

R_req = a·D_d+b = 6230,4 · 0,00025 + 1,5 = 3,0576 м²·°С/Вт.

3). R₀= R_req

R₀ = R_si + R_k + R_se , R₀ – общее сопротивление теплопередачи многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями.

R_k= R₀– (R_si + R_se)

R_si = 1/ а_int

R_se= 1/ a_ext

R_k= R₀ – (1/ а_int + 1/ a_ext) = 3,0576 – (1/8,7 + 1/23) = 2,90 м²·°С /Вт

4). R_k=R₁+ R₂+R_ут+ R₄+R₅, где R_k - термическое сопротивление ограждающей конструкции.

R_ут - термическое сопротивление утеплителя

R₁, R₂, R₄, R₅ - термические сопротивления слоёв 1, 2, 4, 5 соответственно.

R_ут =R_k – (R₁+R₂+ R₄+R₅)

R_ут =R_k – (R₁+R₂+ R₄+R₅) = 2,9– (0,015+0,024+0,032+0,047) = 2,78м²·°С /Вт

5). δ_ут = · R_{ут ,} где δ_ут - толщина утеплителя

δ_ут = · R_ут = 0,046 · 2,78 = 0,128 м

Принимаем толщину утеплителя δ_ут =130 мм.

R_ут =δ_ут / =0,13/0,046=2,83 м²·°С /Вт

Проверка

1). Проверка с учетом принятой толщины утеплителя.

R₀ = R_si + R₁+ R₂+R_ут +R₄+ R₅+ R_se

R₀ = R_si + R₁+ R₂+R_ут +R₄+ R₅+ R_se = 1/8,7 + 0,015+0,024 + 2, 83 + 0,032+ 0,047+ 1/23 =3,11 м²·°С/Вт.

Условие R₀ = 3,11 м²·°С/Вт > R_req = 3,0576 м²·°С/Вт выполняется.

2).Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

Условие :

∆t = (t_int – t_ext)/ R₀ · a_int = (18 – (-40))/3,11 · 8,7 = 2,14 ºС.

∆t_n =0,8(t_int – t_d), но не более 6

Для температуры внутреннего воздуха t_int = 18 ºС и относительной влажности =55% температура точки росы t_d = 8,2 ºС.

∆t_n =0,8(t_int – t_d)=0,8(18-8,2)=7,84 ºС

Принимаем ∆t_n =6 ºС

Условие ∆t = 2,14 < ∆t_n = 6ºС выполняется.

Условие τ_si > t_d:

τ_si = t_int – [n · (t_int – t_ext)/(R₀ · a_int)] = 18 – [1·(18 – (-40))/3,11 · 8,7] = 15,86ºС.

Для температуры внутреннего воздуха t_int = 18 ºС и относительной влажности =55% температура точки росы t_d = 8,2 ºС. Условие τ_si =15,86 ºС > t_d = 8,2 выполняется.

Вывод. Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

5.3. Теплотехнический расчёт окон

Теплотехнический расчёт окон ведётся при средней расчётной температуре внутреннего воздуха t_int = +16 ºС.

1). D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (16-(-8,4)) · 236 = 5758,4ºС·сут.

2). R_req= a·D_d+b , где R_req - нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен.

а=0,000025

b=0,2

R_req = a·D_d+b = 5758,4 · 0,000025 +0,2 = 0,344 м²·°С/Вт.

Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по величине нормируемого сопротивления теплопередачи R_req.

Принимаем однокамерный стеклопакет в одинарном алюминиевом переплете из стекла с твёрдым селективным покрытием.

Приведенное сопротивление теплопередачи R₀^r =0,43 м²·°С/Вт;

τ₁ = 0,8; τ₂ = 0,8

τ_о = τ₁ · τ₂ = 0,8 · 0,8 = 0,64 .

Вывод. Приведенное сопротивление теплопередачи R₀^r =0,43 м²·°С/Вт >R_req =0,344 м²·°С/Вт.

Выбранная светопрозрачная конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

5.4. Светотехнический расчет. Предварительный расчёт площади световых проёмов при боковом освещении помещения.

Расчёт производится по формуле:

S_о^б - площадь светопроёмов при боковом освещении;

S_п - площадь пола, принимаемая как площадь пола достаточно освещенная естественным светом при боковом освещении, определяемая по формуле в зависимости от разряда выполняемой зрительной работы и типа освещения, определяется для IV разряда зрительной работы по формуле S_п=L_п^.1,5Н, где L_п - длина помещения, Н - высоты цеха от уровня пола до низа стропильной конструкции;

К_з – коэффициент запаса, зависящий от состояния воздушной среды производственных помещений, а также от количества чисток остекления световых проемов в год и угла наклона светопропускающего материала к горизонту(по прил. 4);

e_N –нормарованное значение КЕО, определяется по формуле e_N =е_n ^. m, где m – коэффициент светового климата (по прил. 2), е_n – нормированное значение КЕО при боковом освещении в зависимости от разряда зрительной работы;

η₀ – световая характеристика окон при боковом освещении (по прил.5)

К_зд – коэффициент, учитывающий изменения внутренней отражённой составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий (по прил.6)

τ₀ – общий коэффициент светопропускания окон, определяется по формуле τ₀ = τ₁^. τ₂, где τ₁ – коэффициент светопропускания материала, τ₂- коэффициент, учитывающий потери света в переплёте;

r₁ – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отражённому от внутренних поверхностей помещения (по прил.9)

Исходные данные:

· Место строительства - г. Томск;

· Длина помещения L_п= 60 м;

· Разряд зрительной работы – IV;

· Группа административного района – 2

· Нормированное значение КЕО при боковом освещении е_n=1,5%

· Коэффициент запаса К_з1=1,3;

· Коэффициент запаса К_з2=1,4;

· Высоты цеха от уровня пола до низа стропильной конструкции Н₁=9,6м, Н₂=13,2м;

· Глубины помещений В₁=42м, В₂=24м;

· Тип остекления – однокамерный стеклопакет в одинарном алюминиевом переплете из обычного стекла;

· τ_о = τ₁ · τ₂ = 0,8 · 0,8 = 0,64.

Рис.5.4.1. Расчётная схема.

В здании предусмотрена перегородка, для разделения отделений с разными категориями взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности, поэтому светотехнический расчёт ведётся отдельно для частей здания справа и слева от перегородки.

1) Предварительный расчёт площади световых проёмов при боковом освещении помещения слева от перегородки при Н₁=9,6м.

Н₁=9,6м; В₁=42м;

Ориентация по сторонам света – Ю-З;

Коэффициент светового климата m₁=0,85;

e_N1 =е_n ^. m₁=1,5^.0,85=1,275%

S_п1= L_п^.1,5Н₁=60 ^. 1,5 ^. 9,6=864м²

h₁=Н₁-0,6м=9,6-0,6=9м

l_т1=1,5 h₁=1,5 ^. 9=13,5м

L_п/B₁=60/42=1,429

B₁/ h₁=42/9=4,667

B1/ h1		4,667
Lп/B1
		22,334
1,429		21,766
1,5		18,334

η₀₁=21,766

ρ_ср=0,4

l_т1/В₁=13,5/42=0,321

L_п/B₁=60/42=1,429

B₁/ h₁=42/9=4,667

B1/ h1	lт1/В1	Lп/B
	0,3		1,429
1,28	1,240	1,21
0,321	1,279
0,4		1,429
1,49	1,427	1,38
	0,3		1,429
1,46	1,403	1,36
0,321	1,469
0,4		1,429
1,82	1,717	1,64
B/ h1	Lп/B
	1,279
4,667	1,437
	1,469

r₁=1,437

S_о^б= 864 ^. 1,3 ^. 1,275 ^. 21,766/(100 ^. 0,64 ^. 1,437)=338,93м²

Принимаем точечное остекление, т.к t_ext= -40ºС < - 31 ºС.

Ʃl_окна=4,8 ^. 8= 38,4м

h_окна= S_о^б/ Ʃl_окна=338,93/38,4=8, 83м

При высоте колонны Н₁=9,6м не удаётся устроить остеколение, удовлетворяющее требуемой высоте.

Принимаем остекление в два яруса h_окна1=5,4 м, h_окна2=1,2м.

Требуемый уровень освещённости будет достигаться при помощи светоаэрационого фонаря в среднем пролёте.

2) Предварительный расчёт площади световых проёмов при боковом освещении помещения справа от перегородки при Н₂=13,2м.

Н₂=13,2м; В₂=24м;

Ориентация по сторонам света – С-В;

Коэффициент светового климата m₂=0,9;

e_N2 =е_n ^. m₂=1,5^.0,9=1,35%

S_п2= L_п^.1,5Н₂=60 ^. 1,5 ^. 13,2=1188м²

h₂=Н₂-0,6м=13,2-0,6=12,6м

l_т2=1,5 h₂=1,5 ^. 12,6=18,9м

L_п/B₂=60/24=2,5

B₂/ h₂=24/12,6=1,905

B/ h1	1,5	1,905
Lп/B
			9,5
2,5	8,5	8,905
			8,5

η₀₂=8,905

ρ_ср=0,4

l_т2/В₂=18,9/24=0,788

L_п/B₂=60/24=2,5

B₂/ h₂=24/12,6=1,905

B2/ h2	lт2/В2	Lп/B2
	0,5	1,2
0,788	1,471
1,0	1,67
1,905	1,858
	0,7	2,08
0,788	2,326
0,8	2,36

r₂=1,858

S_о^б= 1188 ^. 1,4 ^. 1,35 ^. 8,905/(100 ^. 0,64 ^. 1,858)=168,15 м²

Принимаем точечное остекление, т.к t_ext= -40ºС < - 31 ºС.

Ʃl_окна=3 ^. 8= 24м

h_окна= S_о^б/ Ʃl_окна=168,15/24=7,01м

Принимаем остекление в два яруса h_окна1=6м, h_окна2=1,2м.