Определение теплопотерь здания в соответствии с действующими СНиП и ГОСТ

      Цель  работы — расчет теплопотерь  здания  в соответствии с действующими СНиП и  ГОСТ.

Необходимыми  исходными данными для проектирования являются:

• архитектурно-строительные чертежи (планы, разрезы)
• данные о конструкции и материалах ограждений (стены, перекрытия), заполнении оконных и дверных проемов.
• назначение помещений здания
• район строительства
• ориентация здания по сторонам света

Исходные  данные для расчета.

    Район строительства — Иркутск.

    Назначение здания — кинотеатр на 600 мест.

    Ориентация здания согласно заданию - широтная. Фасады здания направлены на север и юг, торцы — восток и запад.

    Размещение здания в застройке — отдельно стоящее.

    Здание кинотеатра трехэтажное. Пол первого этажа расположен над неотапливаемым подпольем, пол лестничной клетки  расположен на грунте, неутеплен.

    Конструкция наружной стены: трехслойная панель: 1 слой – керамзитобетон (ρ=1200 кг/м ), 2 слой – утеплитель, 3 слой – керамзитобетон (ρ=800 кг/м ).

   Конструкция кровли: плита железобетонная толщиной 0,22/(0,07) м, слой утеплителя, слой пароизоляции, цементно-песчаная стяжка толщиной 0,05 м,  рубероид - 0,003 м

   Конструкция покрытия над неотапливаемым подвалом: плита железобетонная толщиной 0,22 м, цементно-песчаная стяжка толщиной 0,05 м, слой утеплителя, линолеум на теплоизолирующей основе толщиной 0,005 м.

1. Параметры наружной  среды для теплотехнического  расчета

По СНиП 23-01-99* определяем:

1.1 Средняя  температура воздуха наиболее  холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92)

t _н = -36 ⁰С (табл. 1, графа 5)

1.2  Продолжительность  отопительного периода со среднесуточной  температурой < 8 ⁰С 

z _о.п. = 240 суток (табл. 1, графа 11)

1.3 Средняя  температура отопительного периода  t _о.п. = -8,5  ⁰С (табл. 1, графа 12)

1.4 По  приложению В СНиП  23-02-2003 определяем  зону влажности  3 — сухая.

2. Расчетные параметры  микроклимата помещений

2.1. Расчетную  температуру внутреннего воздуха  определяем согласно 

ГОСТ 30494-96 (табл. 2).

      -помещение  кинозала (категория 3б) t_{в =} +14  ⁰С

      -помещения  с временным пребыванием людей  (категория 6) t_{в =} +16  ⁰С

      -административные  помещения (категория 2) t_{в =} +19  ⁰С

2.2 Относительная  влажность внутреннего воздуха  φ_в=50%

2.3. Влажностный  режим помещения — нормальный. (СНиП 23-02-2003, табл. 1) 

3. Требуемое сопротивление  теплопередаче элементов  ограждающей конструкции.

3.1. Сопротивление  теплопередаче наружных ограждений  следует принимать не ниже  нормируемых значений, определяемых по СНиП 23-02-2003, табл. 4. По таблице величины требуемых сопротивлении определяются исходя из назначения здания и числа градусо-суток отопительного периода. Градусо-сутки отопительного периода определяются по формуле:

D_d=( t_в-t _о.п. )·z _о.п.=(16+8,5)·240=5880

Значения R_req, отличающиеся от табличных находим по формуле:

R_req=a ·D_d+b,

значения a,b принимаются по табл. 4, СНиП 23-02-2003.

Назначение  здания	Стены	Покрытия	Чердачное перекрытие, перекрытие над неотапливаемым подвалом	Окно балконной  двери, витрины, витража
Общественное	2,96	3,95	3,34	0,49

 

3.2. Требуемое сопротивление теплопередаче наружных ограждений, отвечающее санитарно-гигиеническим нормам определяется по формуле:

R_req=n ·(t_int — t_exe)/∆t_n ·a_int

Для наружных стен:

R_req=1(16-(-36))/4,5 ·8,7=1,328 м²·⁰С/Вт

Для покрытия:

R_req=1(16-(-36))/4,0 ·8,7=1,494 м²·⁰С/Вт

Для перекрытия над подвалами и подпольями:

R_req=0,6(16-(-36))/2,5 ·8,7=1,434 м²·⁰С/Вт

   Наружные стены и покрытия (в  том числе вентилируемые наружным  воздухом), зенитные

фонари, перекрытия чердачные (с кровлей  из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно- климатической зоне n=1 (СНиП 23-02-2003).

   Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли n = 0,6 (СНиП 23-02-2003).

   Согласно требованиям п. 5.7. СНиП 23-02-2003  приведенное сопротивление теплопередаче входных дверей должно быть не менее произведения 0,6xR req,

R _{нд req} = 0,6 ·1,328=0,797 м²·⁰С/Вт

4. Приведенное сопротивление  теплопередаче.

1. Условия эксплуатации ограждающих конструкций при нормальном влажностном режиме и       сухой зоне влажности строительства соответствуют типу А (СНиП 23-02-2003,  табл. 2)

2. По  СНиП 23-101-2004, табл. Д 1 находим теплотехнические значения для строительных материалов ограждающих конструкций:

Стена наружная:

Номер слоя	Наименование	Плотность кг/м	Толщина м	Коэффициент теплопроводности λ A, Вт/(м · 0С)	№ графы
1	Керамзитобетон	1200	0,12	0,44	149
2	Плиты из стеклянного штапельного волокна "URSA"	75	?	0,042	65
3	Керамзитобетон	800	0,10	0,24	151

Подбор  толщины утеплителя, вычисление приведенного сопротивления теплопередаче  наружной стены:

1. Расчетное  требуемое сопротивление теплопередаче  наружной стены: 

      R_req.нс=2,96 м²·⁰С/Вт

2. Требуемое условное сопротивление теплопередаче:

      R_{о усл. тр.} =  R_req.нс/r = 2,96/0,60=4,93 м²·⁰С/Вт

    Из трехслойных железобетонных  панелей с эффективным утеплителем  и железобетонными шпонками или  ребрами из керамзитобетона  r = 0,60 (СП 23-101-2003) 

3. Требуемое значение сопротивления теплопередаче слоя утеплителя

      R_тр.ут=R_{о усл. тр.} - (R_в  +  ΣR_{ст..изв.}+R_н)=4,93-(1/8,7+0,12/0,44+0,10/0,24+1/23)=4,08 м²·⁰С/Вт

4. Расчетная  толщина утеплителя

      δ_ут= λ*R_тр.ут.=0,042*4,08=0,171 м

Фактическая толщина утеплителя  δут=0,171 м

        Поскольку минимальная толщина  панели 400 мм, тогда примем толщины слоев:

     - слой 1 – керамзитобетон d₁=0,12 м,

           - слой 2 – Теплоизоляция Плиты из стеклянного штапельного волокна"URSA"d₂ = 0,18 м., 

          - слой 3 – керамзитобетон d₃=0,10 м, 

5. Приведенное  сопротивление теплопередаче наружной  стены:

R_o=R_{о усл}· r = (R_в  +  ΣR_1-4+R_н) · r = (1/8,7+0,12/0,44+0,18/0,042+0,10/0,24+1/23 )· 0,60 = =3,083м²·⁰С/Вт

Ro> Rreq, что соответствует требованию  СНиП 23-02-2003

Коэффициент теплопередачи наружных стен:

k=1/R_o=1/3,083=0,324 Вт/(м²· ⁰С) 

Кровля :

1. Покрытие над залом  кинотеатра

Номер слоя	Наименование	Плотность кг/м .	Толщина м.	Коэффициент теплопроводности λ A, Вт/(м · 0С)	№ графы
1	Плита железобетонная	2500	0,07	1,92	225
2	Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные  на синтетическом и битумном  связующих (ГОСТ 9573, ГОСТ 10140, ГОСТ 22950)	250	?	0,082	43
3	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,05	0,76	227
4	Битум	1200	0,02	0,22	245
5	Рубероид	600	0,003	0,17	248

Подбор  толщины утеплителя, приведенное сопротивление  теплопередаче кровли:

1. Толщина  утеплителя:

δ_ут=(R_req -(R_в  + ΣR_{ст..изв.}+R_н))· λ _ут = (3,95-(1/8,7+0,07/1,92+0,05/0,76+0,02/0,22+0,003/0,17+1/23))· 0,082=0,226 м

2. Фактическое  сопротивление теплопередаче стены:

R_о=(R_в+ΣR_1-4.+R_н)=1/8,7+0,07/1,92+0,23/0,082+0,05/0,76+0,02/0,22+0,003/0,17+1/23=3,99 м²·⁰С/Вт

R_o> R_req, что соответствует требованию СНиП 23-02-2003

Коэффициент теплопередачи кровли:

k=1/3,99=0,251 Вт/(м²· ⁰С) 
 

2. Покрытие над административными помещениями

Номер слоя	Наименование	Плотность кг/м .	Толщина м.	Коэффициент теплопроводности λ A, Вт/(м · 0С)	№ графы
1	Плита железобетонная	2500	0,22	1,92	225
3	Битум	1200	0,02	0,22	245
4	Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные  на синтетическом и битумном  связующих (ГОСТ 9573, ГОСТ 10140, ГОСТ 22950)	250	?	0,082	43
2	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,05	0,76	227
5	Рубероид	600	0,003	0,17	248

Подбор  толщины утеплителя, приведенное сопротивление  теплопередаче кровли:

1. Толщина  утеплителя:

δ_ут=(R_req - (R_в  +  ΣR_{ст..изв.}+R_н))· λ _ут = (3,95-(1/8,7+0,295+1/23))· 0,082=0,226 м

2. Фактическое  сопротивление теплопередаче стены:

R_о=(R_в+ΣR_1-4.+R_н)=1/8,7+0,22/1,92+0,02/0,22+0,23/0,082+0,05/0,76+0,003/0,17+1/23=3,99м²·⁰С/Вт

R_o> R_req, что соответствует требованию СНиП 23-02-2003

Коэффициент теплопередачи кровли:

k=1/3,99=0,251 Вт/(м²· ⁰С)

Перекрытие  над неотапливаемым подвалом:

Номер слоя	Наименование	Плотность кг/м .	Толщина м.	Коэффициент теплопроводности λ A, Вт/(м · 0С)	№ графы
1	Плита железобетонная	2500	0,20	1,92	225
2	Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные  на синтетическом и битумном  связующих (ГОСТ 9573, ГОСТ 10140, ГОСТ 22950)	250	?	0,082	43
3	Раствор цементно-песчаный	1800	0,02	0,76	227
4	Линолеум на теплоизолирующей подоснове	1800	0,005	0,38	249

Приведенное сопротивление теплопередаче  перекрытия и подбор утеплителя:

δ_ут=(R_req - (R_в  +  ΣR_{ст..изв.}+R_н))· λ _ут = (3,34-(1/8,7+0,147+1/23))· 0,082=0,249 м

Ro=1/23+ΣR_1-4+1/8,7=3,36 м²·⁰С/Вт

Ro> Rreq, что соответствует требованию  СНиП 23-02-2003

Коэффициент теплопередачи перекрытия:

k=1/3,36=0,298 Вт/(м²· ⁰С)

Заполнение  дверных и световых проемов:

Окно — Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла: обычного (с межстекольным расстоянием 8 мм). Значение  приведенного сопротивления теплопередаче принимаем  по  СП 23-101-2004 прил. Л:

Rо = 0,50  м²·⁰С/Вт

Ro> Rreq, что соответствует требованию  СНиП 23-02-2003

Коэффициент теплопередачи окна:

k=1/0,50=2 Вт/(м²· ⁰С)

Дверь входная

Приведенное сопротивление теплопередаче  входной двери  в здание:

Ro=0,6x Rreq. ст. = 0,6x1,328=0,797 м²·⁰С/Вт

Коэффициент теплопередачи:

k=1/0,797=1,25 Вт/(м²· ⁰С) 

Стена внутренняя: 

Номер слоя	Наименование	Плотность	Толщина	Коэффициент теплопроводности λ A, Вт/(м · 0С) (парам. А)	№ графы
1	Штукатурка(цементно-песчаный раствор)	1800	0,005	0,76	227
2	Кладка из керамического  керпича	1600	0,12	0,58	208
3	Штукатурка (цементно-песчаный раствор)	1800	0,005	0,76	227

 

Приведенное сопротивление теплопередаче:

R₁=R₃= δ₁/λ₁=0,005/0,76=0,0065 м²·⁰С/Вт

R₂= δ₂/λ₂=0,12/0,58=0,206 м²·⁰С/Вт

R_o=1/8,7+0,219+1/23=0,38 м²·⁰С/Вт

К=1/0,38=2,63 Вт/(м²· ⁰С) 
 
 

Приведенное сопротивление теплопередаче  неутепленных полов  на грунте:

Зона I — Rн.п.I=2,1 м²·⁰С/Вт

Зона II — Rн.п.II=4,3  м²·⁰С/Вт

Зона III — Rн.п.III=8,6  м²·⁰С/Вт

Зона IV— Rн.п.IV=14,2  м²·⁰С/Вт

Коэффициенты  теплопередачи:

Kн.п.I=1/2,1=0,48  Вт/(м²· ⁰С)

Kн.п.II=1/4,3=0,23   Вт/(м²· ⁰С)

Kн.п.III=1/8,6=0,12  Вт/(м²· ⁰С)

Kн.п.IV=1/14,2=0,07   Вт/(м²· ⁰С) 

5. Расчет теплопотерь здания

5.1 Основные теплопотери

Теплопотери через ограждающие конструкции, Вт, определяются по следующей формуле:

Qосн=к*F*(tв-tн)*n, кВт

где  к — коэффициент теплопередачи для наружного ограждения, Вт/(м2· 0С)

  F — площадь ограждения, м2

      tв – расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

      tн – температура наружного воздуха, °С; 

      n – коэффициент учитывающий положение наружной ограждающей конструкции по  отношению к наружному воздуху; 

5.2. Добавочные теплопотери

Добавочные  теплопотери подразделяются на несколько видов:

а) Добавочные теплопотери  на ориентацию ограждения по сторонам света.

   Для  северной, восточной, северо-западной и северо-восточной ориентации  ß =0,1

для юго-восточной  и западной ориентации ß =0,05

для южной  и юго-западной ß =0

б)Добавка  на угловое помещение, имеющее 2 или  более наружные стены. Для такого помещения в жилом здании принимают  внутреннюю температуру на 2 больше расчетной, в остальных случаях  ß =0,05 к основным теплопотерям вертикальных наружных ограждений.

в)добавка  на врывание холодного воздуха через  наружные двери в здание, не обогреваемые воздушно-тепловыми завесами в здание. Принимается к основным теплопотерям дверей. Так, например для здания высотой H, добавка  для двойных дверей с одним тамбуром составляет 0,27H.

г) Ранее  нормами предусматривалось введение добавки на высоту помещения.

ß =0,02 на каждый метр для помещений высотой  более 4 метров. Современными нормами  данная добавка не регламентируется.

5.3 Потери на нагрев  инфильтрационного  воздуха

      Количество  воздуха, поступающего в здание путем  инфильтрации зависит от объемно-планировочных  решений, а также от плотности  окон, балконных дверей, витражей. Инфильтрация через стены не велика, поэтому ей обычно пренебрегают, и рассчитывают через заполнения световых проемов. Установлено, что через окна многоэтажных зданий инфильтрация составляет до 20 % от основных  теплопотерь. Эта величина должна  быть учтена при расчете нагрузки на отопление.

Методика  расчета инфильтрации приведена  в прил. 10 СНиП 2.04.05-91*

      В некоторых производственных помещениях  рассчитывают теплопотери на нагревание ввозимых материалов, транспортных средств, изделий, ввозимых в помещение с улицы. учитываются теплопотери, идущие на испарение воды. Также, в некоторых случаях, возможны теплопотери, связанные с технологическим процессом. При составлении теплового баланса помещения учитываются также тепловыделения от оборудования. При расчете теплопотерь для жилых помещений учитываются бытовые тепловыделения.

6. Удельная тепловая  характеристика здания.

Удельная  тепловая характеристика здания —  теплотехническая оценка строительной части здания показывающей тепловой поток необходимый для повышения  температуры 1 м³ на 1 ⁰С. На стадии технико-экономического обоснования строительства удельная тепловая характеристика может является одним из контрольных ориентиров. Рассчитывается по формуле: 

qm=Qзд/(tв-tн)*Vзд=66445/52*10221=0,125 

Удельная  тепловая характеристика здания более  точно может быть определена  по формуле, предложенной Н. С. Ермолаевым: 

Q=1,08 (P/S(kн.с. + d (к ок-к н.с.))+1/h(0,9 k пт.+0,6 k пл.))= 1.08 
 
 
 

7. Принципиальное решение  по системе отопления  здания

В качестве теплоносителя  для системы радиаторного отопления  принята вода с параметрами 95-70 оС.

Источник теплоснабжения – наружные тепловые сети.

Cистема отопления  состоит из 3-х независимых систем, заведенных на общий коллектор:

СО№1 – отопление  адм. помещений по оси «1»;

СО№2 – отопление  помещений фойе 1-го и 2-го этажей;

СО№2 – отопление  кинозала;

Системы отопления  выполнены двухтрубными, горизонтальными с нижней разводкой,

Магистральные трубопроводы и стояки систем выполняются  из стальных водогазопроводных труб (ГОСТ 3262-75*).

Стояки и магистрали систем прокладываются открыто. В подвале  подающие и обратные магистрали прокладываются под потолком в теплоизоляции.

Все магистральные  трубопроводы оборудуются арматурой  для гидравлической увязки системы по зонам и в целом.

В качестве нагревательных приборов приняты стальные панельные  радиаторы «Конрад-РСВ» производства фирмы ОАО «Механический завод» (Россия, г. Санкт-Петербург).

Нагревательные  приборы устанавливаются открыто.

Регулирование теплоотдачи приборов отопления  осуществляется термостатами типа RTD-G фирмы производителя «Данфосс» (Дания).

Регулирование расхода теплоносителя в ветвях и увязка гидравлического давления систем предлагается осуществлять с помощью ручных балансировочных клапанов типа ШТРЕМАКС-M совместно с запорными клапанами ШТРЕМАКС-AG фирмы «Герц».

     Для  опорожнения систем выбраны:

- дренажные краны,  смонтированные на корпусах балансировочного и запорного клапанов;

- сливные краны,  установленные в нижних точках  систем.

     Удаление  воздуха из системы осуществляется  через ручные воздухоотводчики на радиаторах «Конрад-РСВ» и в верхних точках систем.

    Уклон трубопроводов принят 0,002 в сторону нижних точек.

Для присоединения  системы отопления к тепловой сети предусматриваем индивидуальный тепловой пункт, располагаем  его  в подвале здания в осях А-Д  и 5-6. Поскольку длина помещения теплового пункта составляет 12 м и расположен он на расстоянии более 12 м от выхода из здания, предусматриваем самостоятельный выход наружу. 
 

8. Гидравлический расчет  системы отопления.

Для выполнения гидравлического расчета выбираем самое загруженное и удалённое  циркуляционное кольцо. Расчетное циркуляционное кольцо проходит через последний  замыкающий стояк, т.е. от теплового  пункта  на самый удаленный стояк, через отопительный прибор третьего этажа и обратно в тепловой пункт (система отопления №1). Выбранное кольцо разбиваем на расчетные участки по принципу постоянного расхода теплоносителя в пределах них. Нумерация участков начинается от теплового пункта по ходу движения теплоносителя и заканчивается у теплового пункта. Расчет ведем по методу удельных линейных потерь давления.