Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания

1. Исходные  данные.

1. Назначение здания – жилой дом с подвалом;

2. Район строительства – г. Архангельск;

3. Число этажей – 3;

4. Бесчердачное покрытие;

5. Ориентация главного фасада – юго-восточная;

6. Расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях:

t_в^ср.ж.= 20ºС;

                                                      t_в^уг.ж.=22ºС;

                                                      t_в^кух.=18ºС;

                                                      t_в^в.к.=25ºС;

                                                      t_в^л.к.=16ºС;

                                                      t_в^т.=18ºС;

7. Средняя температура наиболее холодной пятидневки:

   t=-31ºС;

8.Средняя температура отопительного периода:

   t_от.пер.=-4,4ºС;

9. Продолжительность отопительного периода:

   Z_от.пер.=253 дня;

10. Зона влажности – (1) влажная;

11. Условия эксплуатации – нормальные;

12. Система отопления – прямоточная с нижней разводкой;

13. Температурный график СО 105-75ºС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Теплотехнический  расчет наружных ограждающих конструкций здания.

2.1. Теплотехнический расчет наружной стены  
 

 

1. Кирпич  керамический, плотностью γ=1000 кг/м³;
2. Утепляющий слой – пенополистирол, плотностью γ=40 кг/м³;
3. Кирпич керамический, плотностью γ=1000 кг/м³;
4. Сухая гипсовая штукатурка.

 

1. Требуемое термическое сопротивление теплопередаче R_o^тр ограждающей конструкции

    

n=1 - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

t_в=20ºС – расчетная температура внутреннего воздуха;

t_н=-31ºС – расчетная зимняя температура наружного воздуха;

Δ t_н=4ºС – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;

α_в=8,7 Вт/(м² ºС) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций;

ГСОП=(t_в-t_от.пер.)Z_от.пер.=(20+4,4)*253=6173

t_в=20ºС, t_от.пер.=-4,4ºС, Z_от.пер.=253 дня

R_o^тр=(((4,2-3,5)/(8000-6000))*(6173-6000))+3,5=3,561м²ºС/Вт.

2. Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя

       

α_н=23 Вт/(м²ºС) – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности;

α_в=8,7 Вт/(м² ºС) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности. 

δ_кирп=0,120 м             λ=0,52 Вт/(м² ºС);

δ_кирп=0,250 м             λ=0,52 Вт/(м² ºС);

δ_шт=0,01 м                λ=0,93 Вт/(м² ºС);

δ_ут=Х м                      λ=0,05 Вт/(м² ºС); 

R_ут=3,561-1/23-1/8,7-0,12/0,52-0,25/0,52-0,01/0,93=2,68 м²ºС/Вт;

3. Расчетная толщина теплоизоляционного слоя

δ_ут=R_ут* λ_ут=0,05*2,68=0,135 м;

4. Фактическая толщина теплоизоляционного слоя

δ_ут=0,14;

5. Определяем фактическое термическое сопротивление ограждающей 

конструкции

         

         R₀^ф=1/8,7+1/23+0,12/0,52+0,25/0,52+0,01/0,93+0,14/0,05=3,681 м²ºС/Вт;

            R₀^ф> R₀^тр         3,681>3,561

6. Коэффициент теплопередаче ограждающей конструкции

 

2.2. Теплотехнический  расчет пустотной плиты перекрытия.          

         Над верхним этажом 

1. 1. Водоизоляционный  ковер, рубероид 3 слоя;

2. Утепляющий  слой – газобетон, γ=300 кг/м³;

3         3. Рубероид;

           4. Ж/б плита пустотная;

           5. Цементно – песчаная затирка. 
                                         5  

 - сторона эквивалентного квадрата;

L=B-an=0,12-0,141*6=0,726 м;

В=0,12 м,   n=6; 

F_I=0,726*1=0,726 м² 

,        λ_Ж/б=2,04 Вт/(м² ºС);

R_ВП=0,15 м²ºС/Вт – термическое сопротивление воздушных прослоек;

- термическое сопротивление стенок плиты;

R_II= R_ВП+2R_СТ=0,15+2*0,019=0,188 м²ºС/Вт – общее термическое сопротвление;

F_II=0,141*6*1=0,846 м²;

 

- термическое сопротивление;

 R_б=2R_I+R₃=2*0,019+0,094=0,132 м²ºС/Вт – термическое сопротивление 3-х слоев;

- термическое сопротивление  ж/б пустотной плиты. 

ГСОП=(t_в+t_от)Z_от=(20+4,4)*254=6173;

R₀^тр=(((5,5-4,6)/(8000-6000))*(6173-6000)+4,6=4,678 м²ºС/Вт; 

δ_вк=0,0045 м                         λ=0,51 Вт/(м² ºС);

δ_ут=Х м                                 λ=0,13 Вт/(м² ºС);

δ_руб=0,0015 м                        λ=0,17 Вт/(м² ºС);

δ_{ц/п затирка}=0,005м                   λ=0,93 Вт/(м² ºС);

R_Ж/б=0,135 м²ºС/Вт;

α_в=8,7 Вт/(м² ºС), α_н=6 Вт/(м²ºС); 

R_ут=4,678-1/8,7-1/6-0,0045/0,51-0,0015/0,17-0,005/0,93-0,135=4,238 м²ºС/Вт;

δ_ут=4,238*0,13=0,5 м;

Такая толщина  не выгодна, поэтому применим другой теплоизоляционный материал, например пенополистирол λ=0,05 Вт/(м² ºС), тогда δ_ут=4,238*0,05=0,21 м;

R₀^ф=1/8,7+1/6+0,0045/0,51+0,0015/0,17+0,005/0,93+0,135+0,21/0,05=

=4,64 м²ºС/Вт;

R₀^ф> R₀^тр  4,6≥4,6;

Над подвалом: 

1                                                 1. Сосна;

3          2. Воздушная прослойка;

            3. Утеплитель – гравий керамзитовый,

                γ=600 кг/м³; 
4                                                  4. Ж/б плита;

ГСОП=(t_в+t_от)Z_от=(20+4,4)*254=6173;

R₀^тр=(((5,5-4,6)/(8000-6000))*(6173-6000)+4,6=4,678 м²ºС/Вт;

δ_сосна=0,029 м                         λ=0,35 Вт/(м² ºС);

δ_вп=0,03 м                               λ=0,16 Вт/(м² ºС);

δ_ут=Х м                                   λ=0,2 Вт/(м² ºС);

δ_Ж/б=0,005м                            λ=2,04 Вт/(м² ºС); 

R_ут=4,678-1/8,7-1/6-0,029/0,35-0,03/0,16-0,1/2,04=4,039 м²ºС/Вт;

δ_ут=0,2*4,039=0,8 м;

Такая толщина  не выгодна, поэтому применим другой теплоизоляционный материал, например щебень из перлита вспученный γ=400 кг/м³; тогда

δ_ут=0,09*4,039=0,36 м;

R₀^ф=1/8,7+1/6+0,02/0,35+0,03/0,16+0,1/2,04+0,36/0,09=4,599 м²ºС/Вт;

R₀^ф> R₀^тр  4,599≥4,678;

 

2.3 Теплотехнический  расчет и выбор конструкции оконного проема. 

ГСОП=(t_в+t_от)Z_от=(20+4,4)*254=6173;

R₀^тр=(((0,7-0,6)/(8000-6000))*(6173-6000)+0,6=0,609 м²ºС/Вт;

Выбираю обычное  стекло и однокамерный стеклопакет  в раздельных переплетах из стекла, с твердым селективным покрытием в деревянных или ПВХ переплетах.

R₀^ф=0,65 м²ºС/Вт;

R₀^ф> R₀^тр  0,65≥0,609;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчет мощности  отопительной установки помещения  и здания.

3.1 Определение  теплопотерь в помещениях.

 

Расчет  теплопотерь через ограждающие  конструкции типового этажа

 

Расчет  теплопотерь через ограждающие  конструкции 3-го этажа

 

Расчет  теплопотерь через ограждающие  конструкции лестничной клетки(1)

 

Расчет теплопотерь  через ограждающие конструкции  лестничной клетки(2)

 

Расчет  теплопотерь через ограждающие  конструкции. 

k- коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²⁰С);

t_в- температура внутри помещения, ⁰С;

t_н- расчетная температура наружного воздуха, ⁰С;

n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения

    наружной  поверхности;

β- коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери через

    ограждение; 

3.2 Расчет теплопотерь на нагревание инфильтрующегося воздуха вследствие естественной вытяжки и бытовых тепловыделений в помещениях.