Теплотехнический расчет строительных конструкций здания, анализ полученных результатов

Требования комфорта, предъявляемые к зданию, направлены на обеспечение во внутренних помещениях определенного температурно-влажностного режима. Оптимальное сочетание этих показателей обеспечивает нормальное физиологическое состояние людей.

Применение теплоизоляции из эффективных материалов позволяет значительно сократить расходы условного топлива, направленного на обогрев здания, тем самым, уменьшая выбросы вредных веществ в атмосферу. По этой причине во всем мире наблюдается тенденция по увеличению объемов теплоизоляционных работ.

Величина термического сопротивления ограждений, кроме остекления, должна быть такой, чтобы у людей, находящихся вблизи наружных ограждений, не увеличивался лучистый теплообмен между телом и одеждой и наружными ограждениями.

Но так как здание уже построено, то моей задачей является не обеспечение необходимой величины сопротивления теплопередаче, а проверка соответствия этих значений нормативным и получение исходных данных для расчета теплопотерь.

Расчетное термическое сопротивление должно быть не меньше требуемого термического сопротивления, которое по новым нормам составляет для стены R0тр=2,2 м² °С/Вт, для перекрытия R0тр=2,7 м² °С/Вт.

Расчетное термическое сопротивление ограждений определяется по формуле:

где RВсопротивление тепловосприятию внутренней поверхности, м2 °С/Вт;

RT — суммарное термическое сопротивление всех материальных слоев ограждения, м2 °С/Вт;

RH — сопротивление теплоотдаче наружной поверхности, м2 С/Вт.

где В — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, который равен 8,6.

Н — коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности, который равен 23.

Термическое сопротивление отдельных слоев ограждения находим по формуле:

где — толщина слоя, м;

— коэффициент теплопроводности материала, Вт/м °С.

Как уже упоминалось в разделе 1−1 наружная стена имеет следующую конструкцию.

Рис 2.1.

• 1- штукатурка
• 2- утеплитель «URSA» ;
• 3- ракушечник;
• 4- кирпичная стена;
• 1) Термическое сопротивление наружной стены R0:

Определим коэффициент теплопередачи для стены:

В таблице 2−1 приведен расчет коэффициента теплопередачи для наружных стен и чердачного перекрытия. Для остальных ограждений процедура аналогична. Как видим значение термического сопротивления для стен и перекрытия немного ниже нормативных 2.0<2.2 для стены и 2.5<2.7 для перекрытия. То есть здание построено с отклонениями от нормативных предписаний.

2) Термическое сопротивление окон здания принимается в зависимости от назначения здания и разности температур.

4) Термическое сопротивление дверей должно быть не менее 0,6R0тр стены. Коэффициент теплопередачи балконных дверей принимаем равным коэффициенту теплопередачи окна КОКН .

Расчет потерь тепла в помещениях Для того чтобы правильно подобрать отопительные приборы в помещении, необходимо знать его теплопотери. Поэтому расчет теплопотерь является одним из главных этапов проектирования системы отопления.

Для расчета используются следующие данные: планы этажей, ориентация здания на стороны света, назначение каждого помещения, место постройки здания, теплотехнический расчет наружных ограждений. Все отапливаемые помещения на плане обозначены порядковыми номерами.

Потери тепла помещениями через ограждающие конструкции определяются путем суммирования основных и добавочных потерь.

QПОМ = QОСН+ Qв+ QБЫТ где QОСН — теплопотери ограждающих конструкций, Вт:

QОСН = k F (tВ — tН)(1+—Sb—) n,.

где k — коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции, Вт/(м2К);

F — расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

tВ — расчетная температура воздуха в помещении, оС;

tН — расчетная температура наружного воздуха для холодного времени года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения, оС;

b — добавочные потери теплоты в зависимости от ориентации ограждений по отношению к странам света (рис 2.2);

Рис. 2.2 Добавочный коэффициент по сторонам света

Добавка на ориентацию ограждений по сторонам света принимают для всех наружных вертикальных и наклонных (в проекции на вертикаль) ограждений.

n — коэффициент, учитывающий положение поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху принимается по таблице 3[17]; по сути, данный коэффициент показывает отношение действительной температуры, устанавливающейся в не отапливаемом помещении, к наружной температуре.

n = 1 для наружных стен, окон, дверей.

Площадь наружных и внутренних ограждений при расчете теплопотерь помещений вычисляем (с точностью до 0,1 м2), соблюдая правила обмера ограждений по планам и разрезам здания. Эти правила учитывают сложность теплопередачи на границах ограждений, предусматривая условное увеличение или уменьшение площадей для соответствия фактическим теплопотерям.

Для определения площади наружных стен (сокращенное обозначение — н. с.) измеряют (с точностью до 0,1 м):

по планам — длину стен угловых помещений по внешней поверхности от наружных углов до осей внутренних стен, не угловых помещений — между осями внутренних стен;

по разрезам — высоту стен на цокольном этаже от уровня земли до уровня чистого пола первого этажа; на средних этажах — от поверхности пола одного этажа до поверхности пола вышележащего; на последнем этаже — от поверхности пола до верха конструкции перекрытия.

Для вычисления площади внутренних стен измеряют:

по планам — длину стен от внутренней поверхности наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен;

по разрезам — высоту стен от поверхности пола до поверхности потолка.

Площадь окон (сокращенное обозначение двойного окна ДО) и дверей (д) определяют по наименьшим размерам строительных проемов.

Кроме вертикальных ограждающих конструкций потери тепла осуществляются и через полы на цокольном этаже. Потери теплоты через полы, расположенные на грунте, из-за сложности точного решения задачи определяем на практике упрощенным методом — по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Схема к определению потерь теплоты через полы и стены, заглубленные ниже уровня земли:

• 1 — первая зона;
• 2 —вторая зона;
• 3 — третья зона;
• 4 — четвертая зона (последняя)

Приведенное сопротивление теплопередаче R, м2 оС/Вт, отдельных зон шириной 2 м, не утепленных полов на грунте и стен ниже уровня земли, принимается равным: для 1-й зоны R1 = 2,1; для 2-й зоны R2 = 4,3; для 3-й зоны R3 = 8,6; для 4-й зоны (для оставшейся площади пола) R4 = 14,2. Основная расчетная формула при подсчете потерь теплоты QПЛ, Вт, через пол, расположенный на грунте, принимает следующий вид:

где F1, F2, F3, F4 — площади, соответственно 1, 2, 3, 4 зон-полос, м2;

R1, R2, R3, R4 — сопротивление теплопередаче отдельных зон пола, м2•?С/Вт;

К добавочным теплопотерям относятся: наличие двух и более наружных стен.

Фактор наличия двух и более наружных стен учитывается путем повышения в угловых помещениях здания расчетной температуры внутреннего воздуха на 2 оС Инфильтрацию в помещение наружного воздуха можно не учитывать ввиду крайне маленького ее значения.

Для всех помещений имеющих одно или больше наружных окон или дверей, учитываются затраты тепла на нагревание воздуха, врывающегося в результате открывания окон и дверей, в объеме однократного воздухообмена:

Qв = 0,337Аh (tВtH),.

где h — высота помещения, м;

А — площадь помещения.

В нашем же случае данная величина не учитывалась в кухне, т.к. эта нагрузка возложена на систему вентиляции (см. раздел 4−1). В санузлах данная величина рассчитывалась исходя из необходимости нагревать по 80 м3/ч воздуха от температуры 18 °C (эту температуру будет иметь воздух на выходе из рекуператора) до 25 °C.

При определении расчетных потерь в кухне также учитывались бытовые тепловыделения QБЫТ, Вт, которые вычитаются из суммы основных и дополнительных потерь и вычисляются по формуле:

Вт Результаты расчета приведены в таблице 2−2.