Теплотехнический расчет наружных ограждений

Контрольная работа №1

По дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные данные

Номер зачетной книжки  0763

Номер варианта  9

Город                   Пермь

Средняя температура  наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью  0,92 t_хс=  -39 °С;

средняя температура  наиболее холодной пятидневки обеспеченностью  0,92 t_хп=  -35 °С;

условия эксплуатации ограждающих конструкций – параметр А.

Расчетная температура  внутреннего воздуха t_р= +20 °С.

Расчетный перепад  температур теплоносителя t_r- t₀= 105-70 °С.

Воздухообмен помещений:

жилых комнат L_в = 3 м³/(ч×м²) ;

ванных L_в = 25 м³/ч;

туалетов L_т = 25 м³/ч;

кухни L_кух  = 90 м³/ч;

1. Теплотехнический расчет наружных ограждений.

Условие R_o≥R_o^тр, R_o≥R_o^{тр пр}

    Определяем  требуемое сопротивление теплопередаче  ограждающих конструкций (за исключением  светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим  и комфортным условиям по формуле (1)

       ,    

где п — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл. 1;

t_в — расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», °С;

t_н — расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99:

Dt^н — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по табл. 2;

a_в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по табл. 3.

    Определяем  градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) по формуле

  ГСОП = (t_в — t_от.пер.) z_от.пер. = (20 - (-5,9))×229 = 5931

где t_в — то же, что в формуле (1);

t_от.пер., z_от.пер. — средняя температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99 или по прил. 2.

    По  табл. 4 определяем приведённое сопротивление  теплопередаче, для жилых помещений  оно составит:

по интерполяции R_o^{тр пр}=0,00035∙1931+2,8 =3 ,475 м²°С/Вт

Так как  оно больше, чем посчитанное по формуле 1 – принимаем его за расчётное.

    Задаемся  конструкцией и материалами стены: 

Теплотехнические  показатели материалов

(по прил.3, параметры А, табл. 6)

        Определяем толщину утеплителя:

α_н = 23 Вт/(м²×К); α_в = 8,7 Вт/(м²×К);    (табл. 3, 5) 

    Требуемая толщина утеплителя не должна быть меньше 0,088 м. Так как величина для данного утеплителя должна быть кратна 5 мм - принимаем 0,09 м.

    Фактическое сопротивление теплопередаче составит:

Условие R_o≥R_o^тр, R_o≥R_o^{тр пр} соблюдено.

3,528 м²°С/Вт ≥ 1,580 м²°С/Вт;

3,528 м²°С/Вт ≥3,475 м²°С/Вт. 
 
 

2. Теплотехнический  расчет чердачного перекрытия (покрытия)

Условие R_o≥R_o^тр, R_o≥R_o^{тр пр}.

    Принимаем чердачное перекрытие, совмещённое  с кровлей из рулонных материалов. Выбираем значение коэффициента n = 0,9 (табл. 1) и нормируемого температурного перепада (табл. 2) Dt_н = 3. Затем определяем требуемое сопротивление теплопередаче R_o^тр.

       ,    

    По  табл. 4 определяем приведённое сопротивление  теплопередаче, для жилых помещений  оно составит:

    по  интерполяции R_o^{тр пр}=0,0005∙1931+4,2 =5,166 м²°С/Вт

    R_o^{тр пр} составит 5,166 м²°С/Вт и поскольку оно больше, определённого по формуле – принимаем его за расчётное.

    Принимаем конструкцию перекрытия (покрытия): 
 

Теплотехнические  показатели материалов

(по прил.3, параметры А)

    Требуемая толщина утеплителя не должна быть меньше 0,156 м.

    Принимаем 0,16 м.

    Фактическое сопротивление теплопередаче составит:

Условие R_o≥R_o^тр, R_o≥R_o^{тр пр} соблюдено.

5,264 м²°С/Вт ≥ 1,897 м²°С/Вт;

5,264 м²°С/Вт ≥5,166 м²°С/Вт. 

3. Теплотехнический расчет полов первого этажа.

Условие R_o≥R_o^тр, R_o≥R_o^{тр пр}.

    Для расчёта R_o^тр по табл. 1 определяем коэффициент n = 0,75, принимаем перекрытие над неотапливаемыми подвалами со световыми проёмами в стенах. Нормируемый температурный перепад (табл. 2) Dt_н = 2.

    Определяем  требуемое сопротивление теплопередаче  R_o^тр.

    По  табл. 4 определяем приведённое сопротивление  теплопередаче, для жилых помещений  оно составит:

    по  интерполяции R_o^{тр пр}=0,00045∙1931+3,7 =4,569 м²°С/Вт

    R_o^{тр пр} составит 4,569 м²°С/Вт и поскольку оно больше, определённого по формуле – принимаем его за расчётное.

    Принимаем конструкцию пола согласно серии 2.144-1/88 «Узлы полов жилых зданий» (узлы 63-66): 
 
 
 
 
 

      Лаги 40х80 мм через 500 мм. 

Теплотехнические  показатели материалов

(по прил.3, параметры А, табл. 6)

α_н = 23 Вт/(м²×К); α_в = 8,7 Вт/(м²×К);    (табл. 3, 5) 

Лага 40х80 мм через 500 мм g=600 кг/м³; l=0,14 Вт/м°С; d=0,08 м. 

    Требуемая толщина утеплителя не должна быть меньше 0,129 м.

    Принимаем 0,13 м.

    Фактическое сопротивление теплопередаче составит:

Условие R_o≥R_o^тр, R_o≥R_o^{тр пр} соблюдено.

4,594 м²°С/Вт ≥ 2,371 м²°С/Вт;

4,594 м²°С/Вт ≥ 4,569 м²°С/Вт.

    Проверяем показатель теплоусвоения поверхности  полов Y_n, Вт/(м²×°С), по СНиП II-3-79 (см. п. 4.2*) . Для первого, по отношению к внутреннему воздуху, слоя конструкции тепловая инерция составит:

,      где

       - термическое сопротивление,  м²°С/Вт, 1-го слоя конструкции пола, и определяется по формуле

        где

   - расчетный коэффициент теплоусвоения материала 1-го слоя конструкции пола, Вт/(м²·°С), принимаемые по прил. 3^* СНиП II-3-79, Вт/(м²·°С).

D₁ = R₁s₁ = d₁/l₁×S₁ = 0,028/0,14×3,87 = 0,774

поскольку D₁ ³ 0,5, то (п. 4.2* СНиП II-3-79) показатель теплоусвоения пола определяем по формуле 27[2]:

Y_n = 2 s₁ = 2×3,87 = 7,74 Вт/(м²°С),

что меньше 12 (см. п. 4.1. [2]), т.е. условие выполнено. 
 
 

    4. Теплотехнический  расчет заполнений  световых проемов. 

    При расчёте  значение R_o^{тр пр} подбирается сразу по табл. 4 в соответствии с ГСОП=5931, для жилых помещений оно составит:

    по  интерполяции R_o^{тр пр}=0,000075∙1931+0,45 =0,595 м²°С/Вт.

    Согласно  п. 2.13* [СНиП II-3-79] приведённое сопротивление теплопередаче заполнений световых проёмов (окон, балконных дверей и фонарей) необходимо принимать по табл. 8.

    Следует обратить внимание, что в отдельных  обоснованных случаях, связанных с  конкретными конструктивными решениями  заполнения оконных и других проемов, допускается применять конструкции  окон, балконных дверей и фонарей  с приведенным сопротивлением теплопередаче  на 5 % ниже устанавливаемого в таблице 4.

    Для нашего случая, руководствуясь этим замечанием, вполне подходит двухкамерный стеклопакет из стекла с твердым селективным покрытием с приведённым сопротивлением теплопередаче R_o = 0,58 м²×°С/Вт. 

    Расчет  теплопотерь помещениями заданных квартир выполняем в соответствии с методикой, описанной в п. 2.2. методических указаний.

    Предварительно  задаем высоту этажа (разность отметок  поверхности полов предыдущего  и следующего этажей) Н_эт = 2,8 и высоту окон Н_о = 1,5 м. Горизонтальные размеры определяем по плану квартиры.

    Рассмотрим  расчет теплопотерь на примере помещения  № 105, т.е. кухни первого этажа.

    Площадь оконного проема :

A_до = 1,5×1,5 = 2,25 м².

    Площадь наружной стены за вычетом площади  окна

А_нс =(2,8+0,44)×3,0 – 2,25 = 7,47 м².

    При этом вертикальный размер стены принимается  с учётом толщины перекрытия над  подвалом (из теплотехнического расчёта Sd=0,44 м).

    Площадь поверхности пола вычисляем с  учетом площадей ванной, туалета и  прихожей, считая, что указанные  помещения отапливаются прибором, установленном  в помещении кухни:

A_п = 3×5,8 = 17,4 м².

    Потери  теплоты через ограждающие конструкции  с округлением до 10 Вт определяем по формуле (13), учитывая ориентацию наружных стен и окон (åb = 0,1) и принимая значения сопротивления теплопередаче R_о и коэффициента n из теплотехнического расчета соответствующих конструкций

Q = A/R×( t_р- t_ext)×(1+åb)n   

    Суммарные теплопотери через ограждающие  конструкции помещения № 105

Q = 127 + 235 + 172 = 534 Вт

    Расход  теплоты Q_i на нагревание инфильтрующегося воздуха определяем по формуле Q_i = 0,5SQ, Вт

Q_i = 0,5 × 534 = 267 Вт.

    Регулярный  тепловой поток Q_r вычисляем по формуле Q_r = 21A_n, Вт                                       

Q_r =  21×17,4 = 365,4 = 370 Вт.

    Теплопотери помещений определяем по формуле  Q_n = Q+ Q_i - Q_r ,   Вт;                 

Q_пом = 534 + 267 – 370 = 431 Вт.

    Аналогично  выполняется расчет для всех остальных  помещений. Для помещений, расположенных  на промежуточных этажах, наружными  ограждениями являются стены и световые проемы, для помещений четвертого этажа — стены, световые проемы и потолок.

Расчет теплопотерь  представляем в табличной форме.   

Расчет теплопотерь  помещений

     6. Расчёт теплопотерь лестничной клетки.

     Площадь оконного проёма

А_ДО = 1,5×1,5 = 2,25 м²

таких окон в подъезде три.

      Площадь наружной стены за вычетом площадей окон и площади наружной двери

А_НС = 3,2×(1+2,8×4+0,42)-2,25×3-1,6×2,2 = 30,11 м²,

где: 1- разность высот между отметкой чистого  пола и полом подъезда (-1,00 м).

      Площадь поверхности пола

А_П = 5,8×3,2 = 18,56 м²

      Площадь двенадцати внутренних дверей

А_ВД = 1,6×2,2×12 = 42,24 м²

      Площадь внутренних стен за вычетом площадей всех внутренних дверей

А_ВС = 2(5,6×2,8×4) + (2,8×2,8×4) - 12×1,6×2,2  = 114,6 м²

     Потери  теплоты через ограждающие конструкции  с округлением до 10 Вт определяем по (13), учитывая ориентацию наружных стен, окон и дверей (Sb = 0,1) и принимая значение n и R_o из теплотехнического расчёта соответствующей конструкции.

     Значение  R_o для наружных дверей принято равным 0,429, а для внутренних 0,483 м²×°С/Вт; для внутренних стен из силикатного кирпича с двухсторонней штукатуркой R_o = 0,663; для пола подъезда R_o принять 0,352 м²×°С/Вт.

     0,34×Н = 0,34×12,7 = 4,32 – добавка на врывание холодного через наружные двери (не оборудованные воздушными завесами) при их кратковременном открывании при высоте здания Н, м. Для двойных дверей без тамбура – 0,34Н. Добавку учитываем при расчёте потери теплоты через наружную дверь.