Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ.

 

1. Расчетные условия.

 

1. Расчетная температура внутреннего воздуха tint=20 0C.
2. Расчетная температура наружного воздуха text= -19 0С.
3. Продолжительность отопительного периода Zht=149 сут.
4. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период textav=2 0С.
5. Градусосутки отопительного периода Dd=2682 0С.

 

2. Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания.

 

1. Назначение – административное здание.
2. Решение в застройке – отдельностоящее.
3. Тип – восьмиэтажное.
4. Конструктивное решение –каркасное монолитное.

 

3. Объемно-планировочные решения здания.

 

1.   Общая площадь наружных стен, включая окна и двери, равна (периметр по внутреннему обмеру, умноженному на высоту):

       Aw+F+ed=Pst·Hh=121,83·30,9=3764,55 (м2)

2. Площадь наружных стен (за минусом площади окон и входных дверей):

       Aw=3764,55-758-7,2=2999,35 м2 ,

       где  A F =758 м2 – площадь окон;

       A ed= 7,2 м2 – площадь входной двери в здание.

3. Площадь покрытия и площади пола равны:

       Ас=Аst= 596,49м2 ;

4.   Площадь наружных ограждающих конструкций, определяется как сумма площади стен (с окнами и входными дверьми) плюс площадь пола, плюс площадь совмещенного покрытия:
5.   Aesum=Aw+F+ed+Ac+Ar=2999,35+596,49+596,49=4192,37м2 . 
   
6. Площадь отапливаемых помещений (общая площадь) Ah и полезная площадь Al

       Ah=4256 м2 

       Al=3564м2 ,

7. Отапливаемый объем здания:

       Vh=Ast·Hh=596,49·30,9=18431,54 (м3).

8. Показатели объемно-планировочного решения:

    - коэффициент остеклённости здания:                

       P=AF/ Aw+F+ed=758/2999,35=0,25

9. - показатели компактности здания:

       Kdes= Aesum/ Vh=4192,37/18431,54 =0,23

 

4. Энергетические показатели.
5. Теплотехнические показатели.

 

Согласно СНиП II – 3 – 79* приведенное сопротивление теплопередачи наружных ограждений R0r, м2 · 0С/Вт должно приниматься не ниже требуемых значений R0req, которые устанавливаются 1.б СНиП II – 3 – 79* в зависимости от градусосуток отопительного периода. Для Dd=26820C·cут требуемое сопротивление теплопередачи равно для:

• стен  Rwred= 2,01 м2×0С/Вт;
• окон и балконных дверей Rfred= 0,34 м2×0С/Вт;
• входных дверей Rwred= 1,35 м2×0С/Вт;
• совмещенное покрытие Redred= 3,6 м2×0С/Вт; 
• пол первого этажа Rf = 3,25 м2×0С/Вт;

Определимся конструкциями и рассчитаем толщины утеплителей наружных ограждений по принятым сопротивлениям теплопередачи. Схемы конструкции стены приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. -Схема наружной стены.

 

Условия эксплуатации А.

Характеристика материалов:

1.Плитка из керамогранита:

плотность γ=2800 кг\м3,

коэффициент теплопроводности λА=3,49 Вт/(м·0С).

2. Пенобетонный блок:

плотность       600кг/м3

коэффициент теплопроводности     0,22 Вт/(м*0С)

3.Пенополистирол:

плотность γ=150 кг\м3,

коэффициент теплопроводности λА=0,052 Вт/(м*0С).

4.     3 -  Гипсокартон:

 плотностью 800 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности  =0,19 Вт/(м*С)    

 

По таблице 1.б СНиП II – 3 – 79* для градусосуток Dd=2682 0С имеем

R0треб= 2,34 (м2·0С) / Вт,   откуда получаем :

R0= Rв.+ Rгр.+ Rблок + Rутепл.+ Rгипс+ Rн.= R0треб ;

1/8,7+0,03/3,49+0,2/0,22+δутепл/0,052+0,012/0,19+1/23=2,34

откуда δутепл=0,05 (м).

 

Для обеспечения требуемого по градусосуткам сопротивления теплопередаче совмещенного покрытия R0треб=2,67 (м2·0С) / Вт  определим толщину утеплителя в многослойной конструкции покрытия , термическое сопротивление пароизоляции и рулонного ковра отнесены в запас . Схема покрытия показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема совмещенного покрытия.

Условия эксплуатации А.

 Характеристика материалов :

1. Монолитная железобетонная плита  настила :

 плотность γ=2500 кг\м3,

коэффициент теплопроводности λА=1,92  Вт/(м·0С).

2. Утеплитель-пенополистирол:

  плотностью 150 кг/м3 d2=Х мм

 коэффициентом теплопроводности  А =0,052 Вт/(моС)

3.Цементно-песчаный раствор :

плотность γ=1800 кг\м3,

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

R0= Rв+ Rж/б+ Rутепл+ Rраств+ Rн= R0треб

1/8,7+0,25/1,92+ δутепл/0,052+0,04/0,76+1/23=2,67

откуда δутепл=0,12 (м).

 Для обеспечения требуемого по градусосуткам сопротивления теплопередаче  R0треб=2,24 (м2·0С) / Вт перекрытия над неотапливаемым подпольем , определимся конструкцией перекрытия ( рисунок 3 ) и рассчитаем толщину утеплителя.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3-Схема перекрытия первого этажа.

 

Условия эксплуатации А.

 Характеристика материалов :

1.Железобетонная монолитная плита  настила :

 плотность γ=2500 кг\м3,

коэффициент теплопроводности λА=1,92  Вт/(м·0С).

2.Утеплитель – керамзит :

плотность γ=400 кг\м3,

коэффициент теплопроводности λА=0,13  Вт/(м·0С).

3.Цементно-песчаный раствор :

плотность γ=1800 кг\м3,

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

4.Линолеум на теплоизолирующей  подоснове :

плотность γ=1600 кг\м3,

коэффициент теплопроводности λА=0,29  Вт/(м·0С).

R0= Rв+ Rж/б+ Rутепл+ Rраств+ Rлин +Rн= R0треб ;

1/8,7+0,24/1,92+ δутепл/0,13+0,04/0,76+0,04/0,29+1/23=2,24 ,

откуда δутепл=0,22( м).

1. Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи:

     Kmtr = b(Aw/Rwr+AF/ RFr + Aed/ Rtdr+n× Ac/ Rcr+ n× Af/ Rfr)/ Аеsum

     Kmtr = 1,1(2999,35 /2,01 +758 /0,34 + 7,2 /1,35 + 1×596,49/3,6 +0,6×596,49/3,25)/4192,37 = 1.1(1492,21 + 2229,41 + 5,3 + 165,69+110,12)/4192,37 = =0,851 (Вт/м2×0С),

2. Воздухопроницаемость наружных ограждений принимается по таблице 12* СНиП    II-3-79*. Согласно этой таблице воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа Gmw = Gmc = Gmf = 0,5 кг/(м2×0С), окон пластмассовых или алюминиевых переплетах и балконных дверей GmF = 5 кг/(м2×0С).

 

3. Требуемая среднесуточная кратность воздухообмена в общественных зданиях, функционирующих не круглосуточно, определяется по формуле:

 где  — продолжительность рабочего времени в учреждении, ч;

     — кратность воздухообмена в рабочее время, ч-1, согласно СНиП 2.08.02    для учебных заведений, административных учреждений, функционирующих в рабочем режиме неполные сутки, 0,5 ч-1 в нерабочее время;

                                          na=[8·1+(24-8)0,5 ] / 24 =0,66 (1/ч)

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

Кminf= 0.28×c×na×bv ×Vh gaht×k/Acsum,              gaht=353/(275+textav)

    Кminf = 0,28×1×0,66×0,85×18431,54 ×1,27×0,8/4192,37 = 0,7 (Вт/м2×0С).

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

Кm = Kmtr+ Кminf= 0,851 +0,7 = 1,55 (Вт/м2×0С)

 

6. Теплоэнергетические показатели

 

1. Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период, МДж

     Qh = 0.0864×Km×Dd× Aesum = 0,0864×1,55×2682×4192,37 = 1505787(МДж)

2. Удельные бытовые тепловыделения qint, Вт/м3, следует устанавливать исходя                        из расчетного удельного электра - и газопотребления здания, но не менее  10 Вт/м3 

    Принимаем 12 Вт/м3.

3. Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, МДж:

     Qint = 0,0864×qint×Zht×AL = 0,0864×12×149×3564= 550578 МДж

4. Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период, МДж:

 

   Qs =tF×kF×(AF1l1+AF2l2+ AF3l3+AF4l4)=0,9×0,9×(356×382+302×816+75,52×382+27,96×816)=

=0,81×(135992+246432+28848+228115)=351610 МДж

 

5. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж, определяют по формуле:

                 Qhy = [Qh – (Qint + Qs)×Y]×bh

  Qhy = [1505787- (550578+351610)×0,8]×1,13 = 885961 МДж

 

6. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания  qhdes, кДж/(м3×0Ссут):                        qhdes = 103 Qhy/Ah×Dd

    qhdes= 103×885961 /18431,54 ×2682 = 17,9 кДж/(м3×0Ссут)

7. При требуемом qhred = 29 кДж/(м3×0Ссут)
8. Следовательно, полученный нами результат меньше требуемого 17,9<29 , поэтому мы оставляем принятые конструкции.