Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Общая информация о проекте.

• 1. Назначение — гостиничный комплекс.
• 2. Размещение в застройке — отдельно стоящее.
• 3. Тип — 4_этажный гостиничный комплекс по ул. Мачуги, 2 центрального теплоснабжения.
• 4. Конструктивное решение — кирпично-монолитное.

Расчетные условия.

• 5. Расчетная температура внутреннего воздуха — (+20 0C).
• 6. Расчетная температура наружного воздуха — (- 19 0C).
• 7. Расчетная температура теплого чердака — (+14 0С).
• 8. Расчетная температура теплого подвала — (+2 0С).
• 9. Продолжительность отопительного периода — 149 сут.
• 10. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период для г. Краснодара — (+2 0C).
• 11. Градусосутки отопительного периода — (2682 0C. сут).

Объемно-планировочные параметры здания.

12. Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания площадь стен, включающих окна, балконные и входные двери в здание:

Aw+F+ed=Pst.Hh,.

где Pst — длина периметра внутренней поверхности наружных стен этажа, Hh — высота отапливаемого объема здания.

Aw+F+ed=(18,9+33,3) х14,15=738,63 м²;

Площадь наружных стен Aw, м2, определяется по формуле:

Aw= Aw+F+ed — AF1 — AF2 — Aed,.

где AF — площадь окон определяется как сумма площадей всей оконных проемов.

Для рассматриваемого здания:

• — площадь остекленных поверхностей AF1= 1,9×1,25×27+5,29×2,38×4 = 114,5 м²;
• — площадь глухой части балконной двери AF2=0,8×0,8×7= 4,48 м²;
• — площадь входных дверей Aed= 1,5×2,5×3=11,25 м².

Площадь глухой части стен:

AW= 738,63−114,5−4,48−11,25 = 608,40 м².

Площадь покрытия и перекрытия над подвалом равны:

Ac=Af=Ast=18,9×33,3 = 629,37 м².

Общая площадь наружных ограждающих конструкций:

Aesum=Aw+F+ed+Ac+Ar = 738,63+629,37Ч2 = 1997,37 м².

13 — 15. Площадь отапливаемых помещений (общая площадь и жилая площадь) определяются по проекту:

Ah=18,9×33,3×4 = 2517,48 м²; Ar=738,26 м².

16. Отапливаемый объем здания, м3, вычисляется как произведение площади этажа на высоту (расстояние от пола первого этажа до потолка последнего этажа):

Vh=Ast.Hh=18,9×33,3×14,15=8905,59 м²;

17. Коэффициент остекленности фасадов здания:

P=AF1/Aw+F+ed=114,15/738,63=0,155;

18. Показатель компактности здания:

Kedes=Aesum/Vh=1997,37/8905,59 = 0,224.

Теплотехнические показатели.

• 19. Согласно СНиП II₃−79* приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений должно приниматься не ниже требуемых значений R0req, которые устанавливаются по таблице 1 «б» СНиП II₃−79* в зависимости от градусосуток отопительного периода. Для Dd=26 820С.сут требуемые сопротивления теплопередаче равно для:
  • — стен Rwreq=2.34 м2.0С / Вт
  • — окон и балконных дверей Rfreq=0.367 м2.0С / Вт
  • — глухой части балконных дверей RF1req=0.81 м2.0С / Вт
  • — входных дверей Redreq=1.2 м2.0С / Вт
  • — покрытие Rcreq=3.54 м2.0С / Вт
  • — перекрытия первого этажа Rf=3.11 м2.0С / Вт

По принятым сопротивлениям теплопередаче определим удельный расход тепловой энергии на отопление здания qdes и сравним его с требуемым удельным расходом тепловой энергии qhreq, определенным по таблице 3.7 СНКК₂₃−302−2000. Если удельный расход тепловой энергии на отопление здания окажется меньше 5% от требуемого, то по принятым сопротивлениям теплопередаче определимся с конструкциями ограждений, характеристиками материалов и толщиной утеплителя.

20. Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле:

Kmtr=(Aw / Rwr+ AF1 /RF1 + AF2/RF2 +Aed/Red +n.Aс/Rсr +n.Af.Rfr)/Aesum,.

Kmtr=1.13 (608,4 /2,34 + 114,5 /0,367 +4,48/0,81 +11,25/1,2 +0,6Ч629,37/3,54 +0,6Ч х629,37/3,11)/1997,37 = 0,461 (Вт/(м2.0С)).

• 21. Воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа Gmw=Gmc=Gmf=0.5 кг/(м2.ч), окон в деревянных переплетах и балконных дверей GmF=6 кг/(м2.ч). (Таблица 12 СНиП II₃−79*).
• 22. Требуемая краткость воздухообмена жилого дома na, 1/ч, согласно СНиП 2.08.01, устанавливается из расчета 3 м3/ч удаляемого воздуха на 1 м² жилых помещений, определяется по формуле:

na=3.Ar/(v.Vh)=3.738,26/(0.85.8905,59) = 0,293 (1/ч),.

где Ar — жилая площадь, м2;

v — коэффициент, учитывающий долю внутренних ограждающих конструкций в отапливаемом объеме здания, принимаемый равным 0.85;

Vh — отапливаемый объем здания, м3.

23. Приведенный инфильтрационный (условный) коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле:

Kminf=0.28.c.na.V.Vh.aht.k/Aesum,.

Kminf=0,28 Ч1Ч 0,293 Ч0,85×8905,59Ч 1,283Ч0,8/1997,37 = 0,319 (Вт/(м2.0С)).

где с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг.0С),.

na — средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период (для жилых зданий 3м3/ч, для других зданий согласно СНиП 2.08.01 и СНиП 2.08.02);

V — коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций, при отсутствии данных принимать равным 0.85;

Vh — отапливаемый объем здания;

aht — средняя плотность наружного воздуха за отопительный период, равный 353/(273+2)=1.283.

k — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0.7 — для стыков панельных стен, 0.8 — для окон и балконных дверей;

Aesum — общая площадь наружных ограждающих конструкций, включая покрытие и перекрытие пола первого этажа;

24. Общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.0С), определяемый по формуле:

Km=Kmtr+Kminf=0,461+0,319=0,78 (Вт/(м2.0С)).

Теплоэнергетические показатели.

25. Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период Qh, МДж, определяют по формуле:

Qh=0.0864.Km.Dd.Aesum,.

Qh=0.0864. 0,78Ч2682Ч1997,37=361 015,33 (МДж).

• 26. Удельные бытовые тепловыделения qint, Вт/м2, следует устанавливать исходя из расчетного удельного электрои газопотребления здания, но не менее 10Вт/м2. Принимаем 10Вт/м2.
• 27. Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, МДж:

Qint=0.0864.qint.Zht.Al=0.0864.10.149. 1393,18 = 179 352,69 (МДж).

28. Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период определяется по формуле (3.14).

Определим теплопоступления:

Qs=F.kF.(AF1I1 + AF2I2 + AF3I3 + AF4I4) = 0.65.0.9 (57,25×974 + 57,25×357) = 44 576,85 (МДж).

29. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж, определяют по формуле (3.6а) при автоматическом регулировании теплопередачи нагревательных приборов в системе отопления:

Qhy=[Qh — (Qint+Qs).У]. h,.

Qhy=[361 015,33 — (179 352,69+44 576,85).0.8]. 1,11=401 877,58 (МДж).

30. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания qhdes, кДж/(м2.0С.сут) определяется по формуле (3.5):

qhdes=103.Qhy/Ah.Dd,.

qhdes=401 877,58 Ч103/(2517,48.2682)=79,9 (кДж/(м2.0С.сут)).

• 31. Расчетный коэффициент энергетической эффективности системы отопления и централизованного теплоснабжения здания от источника теплоты принимаем 0des=0.5, так как здание подключено к существующей системе централизованного теплоснабжения.
• 32. Требуемый удельный расход тепловой энергии системой теплоснабжения на отопление здания принимается по таблице 3.7 — для здания 4−5 этажей равен 95 кДж/(м2.0С.сут). Следовательно, полученный нами результат значительно (более 5%) меньше требуемого 79,9<95, поэтому мы имеем возможность уменьшать приведенные сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций, определенные по таблице 1 «б» СНиП II₃−79*, исходя из условий энергосбережения. (Изменения вносим в пункт 19).
• 19. Для второго этапа расчета примем следующие сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций:
  • — стен Rwreq=1,91 м².0С / Вт
  • — окон и балконных дверей Rfreq=0.367 м2.0С / Вт — (Без изменения)
  • — глухой части балконных дверей RF1req=0.81 м2.0С / Вт — (Без измен.)
  • — наружных входных дверей Redreq=0.688 м2.0С / Вт — т. е. 0.6 от R0тр по санитарно-гигиеническим условиям;
  • — совмещенное покрытие Rcreq=1,63 м².0С / Вт
  • — перекрытия первого этажа Rf=2 м2.0С / Вт
• 20. Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи здания:

Kmtr= 1.13 (608,4/1,91 + 114,5/0,367 +4,48/0,81 +11,25/0,688 + 0,6Ч629,37/1,63 + 0,6Ч629,37/2)/1997,37 = 0,929 (Вт/(м2.0С)).

• 21. (Без изменения). Воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа Gmw=Gmc=Gmf=0.5 кг/(м2.ч), окон в деревянных переплетах и балконных дверей GmF=6 кг/(м2.ч). (Таблица 12 СНиП II₃−79*).
• 22. (Без изменения). Требуемая краткость воздухообмена жилого дома na, 1/ч, согласно СНиП 2.08.01, устанавливается из расчета 3м3/ч удаляемого воздуха на 1 м² жилых помещений, определяется по формуле:

na=0,293 (1/ч).

23. (Без изменения). Приведенный инфильтрационный (условный) коэффициент теплопередачи здания:

Kminf=0,319 (Вт/(м2.0С)).

24. Общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.0С), определяемый по формуле:

Km=Kmtr+Kminf=0,929+0,319=1,25 (Вт/(м2.0С)).

Теплоэнергетические показатели.

25. Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период Qh, МДж:

Qh=0.0864. 1,25.2682.1997,37=577 624,52 (МДж).

• 26. (Без изменения). Удельные бытовые тепловыделения qint=10Вт/м2.
• 27. (Без изменения). Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, МДж:

Qint=179 352,69 (МДж).

28. (Без изменения). Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период:

Qs=44 576,85 (МДж).

29. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж:

Qhy=[Qh — (Qint+Qs).У]. h,.

Qhy=[577 624,52 — (179 352,69 +44 576,85).0.8]. 1.11= 542 313,79 (МДж).

30. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания qhdes, кДж/(м2.0С.сут):

qhdes=103.Qhy/Ah.Dd,.

qhdes=542 313,79 Ч103/(2517,48Ч2682)=91,28 (кДж/(м2.0С.сут)).

При требуемом qhreq=95 кДж/(м2.0С.сут).

По принятым сопротивлениям теплопередаче определимся конструкциями ограждений и толщиной утеплителя стен, совмещенного покрытия и перекрытия 1_го этажа.

Стены: принимаем следующую конструкцию стены, теплотехнические характеристики материалов и толщину утеплителя:

1) Цементно-песчаный раствор л = 0,76 Вт/мС; с = 1600 кг/м3.

2) Кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе л = 0,70 Вт/мС; с=1800 кг/м3.

3) Эффективный утеплитель «ISOVER».

л = 0,06 Вт/мС; с=125 кг/м3.

4) Пенобетонный блок л = 0,41 Вт/мС; с = 1000 кг/м3.

Рисунок 4.1. Конструкция наружной стены

R0 = Rв + Rштук + Rкирп + Rутепл + Rблок + Rштук + Rн R.

отсюда дут = 0,052 м.

Совмещенное покрытие. Теплотехнические показатели материалов компоновки покрытия:

1. Цементно-песчаная стяжка:

плотность =1800 кг/м3,.

коэффициент теплопроводности А=0,76Вт/(м.0С).

2. Утеплитель — жесткие минераловатные плиты:

плотность =200 кг/м3,.

коэффициент теплопроводности.

А=0,076Вт/(м.0С).

3. Железобетонная монолитная плита:

плотность =2500 кг/м3, коэффициент теплопроводности А=1,92Вт/(м.0С).

Сопротивление теплопередаче:

R0=Rв+Rж/б+Rутеп+Rст+Rн=R0треб;

1/8,7+0,2/1,92+утеп/0,076+0,04/0,76+1/23=2,.

откуда утеп=0,1 м = 100 мм.

Перекрытие первого этажа. Теплотехнические характеристики материалов:

1. Дубовый паркет:

плотность =700 кг/м3,.

коэффициент теплопроводности А=0,35Вт/(м.0С).

2. Цементно-песчаная стяжка:

плотность =1800 кг/м3,.

коэффициент теплопроводности А=0.76Вт/(м.0С).

3. Утеплитель — пенополистирол:

плотность =40 кг/м3,.

коэффициент теплопроводности А=0,041Вт/(м.0С). первого этажа.

4. Железобетонная плита:

плотность =2500 кг/м3, коэффициент теплопроводности А=1.92Вт/(м. 0С).

Сопротивление теплопередаче:

R0=Rв+Rпар.+Rст+Rутеп+Rж/б+Rн=R0треб;

1/8,7+0,04/0,76+0,015/0,35+утеп/0,041+0,2/1,92+1/23=2,197,.

откуда утеп=0,067 м = 70 мм.