Теплотехнический расчет наружных ограждений

Исходные данные

Двухэтажное жилое здание с неотапливаемым подвалом и чердаком.

2) Характеристики микроклимата внутри здания:

-температура воздуха внутри помещений t_В = 22 °С (Табл.1.3.[2])Принимаем по оптимальным параметрам микроклимата жилых зданий [ГОСТ 30494-96];

-подвижность воздуха υ_В =0,2 м/с (Табл.1.3.[2]).Принимаем по допустимым параметрам микроклимата жилых зданий [ГОСТ 30494-96];

- относительная влажность φ = 60% (Табл.1.1.[2]);

- влажностный режим помещений: нормальный (Табл.1.1.[2]);

Здание находится в городе Волгоград.

4) Характеристики наружного воздуха:

-температура самой холодной пятидневки t_н5 = t^Б = -25°С (Приложение В[2]);

-расчетная скорость воздуха υ_Н =8,0 м/с (Приложение В [2]);

-зона влажности: сухая (Приложение А(Карта зон влажности России[СНиП 23-02-2003][2]);

5) Ориентация здания: севера на юг.

6)Продолжительность отопительного периода Z_оп=178 сут.(Приложение В [2]

7) Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_ср^ОП=-2,2 ˚C

6) Конструкция наружных стен (Табл.П.3.4 Вариант №4 [1]):

Условия эксплуатации ограждающий конструкций А (Таблица 1.2 [2](СНиП 23-02-2003)

Конструкция наружной стены выбирается из климатических условий строительства, для теплого климата(-25 и выше) –рекомендуется однослойная конструкция. Для г. Волгоград, имеющего t_н5 = t^Б = -25°Свыбираем однослойную конструкцию наружной стены.

- облицовочный слой: однослойная кладка из вибропрессованного бетонного кирпича

БП 2.1 по ТУ 67.18.78-96 λ = 1,20 Вт/(м ·°С);

δ = 90 мм;

- теплоизолирующий слой: плиты пенополистирольные по ГОСТ 15588-86 λ = 0,041 Вт/(м ·°С);

δ = 130 мм;

- штукатурка: цементно-песчаная λ = 0,76 Вт/(м ·°С);

δ = 15 мм;

- несущий слой: кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного по ГОСТ 379-79 (глиняного обыкновенного) на цементно-песчаном растворе λ = 0,76 Вт/(м ·˚C)

δ = 510 мм;

7) Конструкция чердачного перекрытия (Табл.П.1.2[2]):

- железобетонная плита δ = 0,22 м;

λ = 1,92 Вт/(м ·°С);

- засыпка из вермикулита вспученного λ = 0,09 Вт/(м ·°С).

8) Конструкция пола на первом этаже над подвалом – деревянный на лагах:

- железобетонная плита: δ = 0,22 м; λ = 1,92 Вт/(м ·°С);

- воздушная прослойка: δ = 0,10 м; λ = 0,024 Вт/(м ·°С);

- деревянное покрытие: δ = 0,04 м; λ = 0,14 Вт/(м ·°С).

Расчет теплопотерь отапливаемых помещений и здания в целом

Теплотехнический расчет наружных ограждений

2.1.1. Теплотехнический расчет наружной стены

Требуемое сопротивление теплопередаче:

где n = 1 - поправочный температурный коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (Табл.2.1.[1]);

t_В = 22 °С - расчетная температура внутреннего воздуха (Табл.1.2.[1]);

t_Н = -25 °С - расчетная зимняя температура наружного воздуха (Табл.П.1.1.[1]);

α_В = 8,7 Вт/(м²·°С) - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения (Табл.2.2.[2]);

Δt^Н = 4,0 °С – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (Табл.2.4.[2]);

Приведенное сопротивление теплопередаче:

ГСОП = (t_В– t_оп)·z_оп = (22-(-2,2))·178 = 4307,6 ºС·сут,

где t_оп = -2,2 °С –средняя температура отопительного периода (Табл.П.1.1[1]);

z_оп = 178 сут. –продолжительность отопительного периода (Табл.П.1.1[1]);

По табл.2.6. [1]:

По варианту выбираем железобетон, но так как в г. Волгограде самая холодная пятидневка составляет -25 ºС его не применяют по технико-экономическим требованиям. И тогда в качестве утеплителя выбирают уже готовую конструкцию у которого приведенное сопротивление несущей конструкции должно удовлетворять условиям R^пр_0НС ≤ и ≤ , Однослойная кладка из вибропрессованного бетонного кирпича, плиты пенополистирольные, кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного на цементно –песчаном растворе:

Тогда 2,908 ≤ 3,63 и 1,35 ≤ 3,63, то условие выполняется.

= =3,6497(м²·°С)/ Вт;

Общая толщина наружной стены:

δ_НС = δ_обл.с+ δ_утепл+ δ_{Несущ.с}+ δ_штук= 90+130+510+15=745мм=0,745 м;

Коэффициент теплопередачи наружной стены:

К_НС = 1/R₀^НС = 1/3,6497 = 0,274 Вт/(м²·ºС).

Рис.2.1. Эскиз конструкции наружной стены

1 2 3 4

15 510 130 90

1-штукатурка

2-силикатный кирпич

3-пенополистирол

4-облицовочный слой

0,36

2,65

0,22

2,65

0,314 0,22

2.1.2. Проверка конструкции наружной стены на инфильтрацию

Сопротивление воздухопроницанию наружной стены:

R_И^НС = ΣR_Иi,

где R_Иi - сопротивление воздухопроницанию i-го слоя ограждающей конструкции, принимается по табл.П.1.5.[2].

R_И^НС = 2+79+18+373 = 472 м²·ч·Па/кг.

Требуемое сопротивление воздухопроницанию:

R_И^тр = ΔP/G^Н,

где ΔP – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций,

G^Н = 0,5 кг/(м²ч)– нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций (табл.П.1.7.[2]).

ΔP = 0,55H(γ_H – γ_B) + 0,03 γ_H υ²_H,

где Н = (0,22+0,10+0,04+2,65)+(0,22+2,65)+(0,22+0,5)=6,6м – высота здания;

γ_H = 3463/(273 + t) = 3463/(273-25) = 13,96 н/м³ – удельный вес наружного воздуха;

γ_В = 3463/(273 + t) = 3463/(273+22) = 11,74 н/м³ – удельный вес внутреннего воздуха;

υ_H = 8 м/с – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более (табл.П.1.1.[1]).

ΔP = 0,55·6,6(13,96– 11,74) + 0,03· 13,96· 8² = 34,86 Па;

R_И^тр = 34,86/0,5 = 69,72 м²·ч·Па/кг.

R_И^НС > R_И^тр - условие выполняется.

2.1.3. Расчет на конденсацию водяных паров на внутренней поверхности наружной стены

В зданиях, где не допускается конденсация водяных паров на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, должно выполняться условие:

τ_В > t_Р,

где τ_В = t_В – (t_В – t_Н)/(R₀·α_В) = 22 – (22-(-25))/(3,6497·8,7) = 20,52 ºС;

t_Р = 14 ºС – температура точки росы, определяется по h-d – диаграмме (рис.2.4 [1]).

20,52 ºС > 14ºС, следовательно, условие выполняется.

2.1.4. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

Требуемое сопротивление теплопередаче:

где n = 1 - поправочный температурный коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. Принимаем для чердачного перекрытия с кровлей из штучных материалов ( Табл.2.1.[2]);

t_В = 22 °С - расчетная температура внутреннего воздуха (Табл.1.2.[2]);

t_Н = -25°С- расчетная температура наружного воздуха (Табл.П.1.1.[1]);

α_В = 8,7 Вт/(м²·°С) - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения (Табл.2.2.[1]);

Δt^Н = 3,0 °С – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (Табл.2.4.[2]);

Приведенное сопротивление теплопередаче:

ГСОП = (t_В– t_оп)·z_оп = (22-(-2,2))·178 = 4307,6ºС·сут,

где t_оп = -2,2 °С –средняя температура отопительного периода (Табл.П.1.1[1]);

z_оп = 178 сут. –продолжительность отопительного периода (Табл.П.1.1[1]);

По табл.2.6. [1]:

3,838>1,8

R^пр_0КП > R^тр_0КП,

Условие выполняется.

Толщина засыпки вермикулита вспученного:

где α_Н = 12 Вт/(м²·°С) - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения (Табл.2.7.[2]).

Общая толщина крышного покрытия: δ_КП = 0,22+ 0,314= 0,534 м.

Коэффициент теплопередачи крышного покрытия:

К_КП = 1/R₀^КП = 1/3,838 = 0,261 Вт/(м²·ºС).

Рисунок 2.1.4.1-Эскиз разреза чердачного перекрытия

1 -Бетонная плита

2 -Засыпка (Вермикулит вспученный)

2.1.5. Проверка чердачного перекрытия на инфильтрацию

Сопротивление воздухопроницанию наружной стены:

R_И^ЧП = ΣR_Иi,

где R_Иi - сопротивление воздухопроницанию i-го слоя ограждающей конструкции, принимается по табл.П.1.5.[2].

R_И^НС = 0+19620·2 = 39240 м²·ч·Па/кг.

Требуемое сопротивление воздухопроницанию:

R_И^тр = ΔP/G^Н,

где ΔP – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций,

G^Н = 0,5 кг/(м²ч)– нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций (табл.П.1.7.[2]).

ΔP = 0,55H(γ_H – γ_B) + 0,03 γ_H υ²_H,

где Н = (0,22+0,10+0,04+2,65)+(0,22+2,65)+(0,22+0,5)=6,6м – высота здания;

γ_H = 3463/(273 + t) = 3463/(273-25) = 13,96 н/м³ – удельный вес наружного воздуха;

γ_В = 3463/(273 + t) = 3463/(273+22) = 11,74 н/м³ – удельный вес внутреннего воздуха;

υ_H = 8 м/с – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более (табл.П.1.1.[1]).

ΔP = 0,55·6,6(13,96– 11,74) + 0,03· 13,96· 8² = 34,86 Па;

R_И^тр = 34,86/0,5 = 69,72 м²·ч·Па/кг.

39240>69,72

R_И^НС > R_И^тр - условие выполняется.

2.1.6. Теплотехнический расчет полов над неотапливаемым подвалом

Требуемое сопротивление теплопередаче:

где n = 0,6 - поправочный температурный коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. Принимаем для перекрытия над неотапливаемым подвалом без световых проемов в стенах, расположенного выше уровня земли. ( Табл.2.1.[2 ]);

t_В = 22 °С - расчетная температура внутреннего воздуха (Табл.1.2.[2]);

t_Н = -25 °С - расчетная зимняя температура наружного воздуха (Табл.П.1.1.[1]);

α_В = 8,7 Вт/(м²·°С) - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения (Табл.2.2.[2]);

Δt^Н = 2,0 °С – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции. Принимаем для перекрытий над подвалами для жилых зданий (Табл.2.4.[2]);

Приведенное сопротивление теплопередаче:

ГСОП = (t_В– t_оп)·z_оп = (22-(-2,2))·178 = 4307,6 ºС·сут,

где t_оп = -2,2 °С –средняя температура отопительного периода (Табл.П.1.1[1]);

z_оп = 178 сут. –продолжительность отопительного периода (Табл.П.1.1[1]);

По табл.2.6. [1]:

Так как R^пр_0П > R^тр_0П, то должно выполняться условие

R^П₀ ≥ R^пр_0П = 3,838 (м²·ºС)/Вт.

α_Н = 6Вт/(м²·°С) - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения (Табл.2.7.[1]).

Следовательно, условие выполняется.

Коэффициент теплопередачи пола:

К_П = 1/R₀^П = 1/4,85 = 0,206 Вт/(м²·ºС).

2.1.7. Теплотехнический расчет световых проемов (окон и балконных дверей)

Требуемое сопротивление теплопередаче через световые проемы определяется по табл.П.1.3 .[ 2 ] при разности температур внутри помещения (t_В – t_Н) = 22 – (-25) = 47 ºС

для жилых зданий:

По табл.П.1.4 .[ 2], исходя из условия (2.4)R^тр_0СвП ≤ R^пр_0СвП,

где R₀^пр _св.п –приведенное сопротивление теплопередаче,

подбираем конструкцию окон: Тройное остекление в деревянных или пластмассовых раздельно-спаренных переплетах, у которых приведенное сопротивление теплопередаче:

R^тр_0СвП ≤ R^пр_0СвП,

0,55>0,42, условие выполняется.

Коэффициент теплопередачи световых проемов:

К_СП = 1/R₀^СП = 1/0,55 = 1,82 Вт/(м²·ºС).

2.1.8. Проверка конструкции светового проема на инфильтрацию

Требуемое сопротивление воздухопроницанию:

R_И^тр = (ΔP/ ΔP₀)^⅔ /G^Н,

где ΔP = 34,86 Па – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций(определяется в п.2.1.2 расчета);

G^Н = 6,0 кг/(м²ч)– нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций (табл.П.1.7.[2]).

ΔP₀ = 10 Па - разность давлений воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию R_И.

R_И^тр = (34,86/ 10)^⅔ /6,0 = 0,38 м²·ч·Па/кг.

По табл.П.1.6.[1] (2 притвора заполнения) и условию R_И^СВ ≥ R_И^тр:

R_И^СВ = 0,44 м²·ч·Па/кг (уплотнение с пенополиуретановыми прокладками).

2.1.9. Теплотехнический расчет дверей (кроме балконных)

Исходя из условия 2.6:

R₀^тр_ДВ > 0,6·R₀^тр_НС

R₀^тр_ДВ = 0,6·R₀^тр_НС = 0,6·1,35= 0,81 (м²·ºС)/Вт.

По табл.2.5.[1], исходя из условия R₀^ДВ ≥ R₀^тр_ДВ, подберем конструкцию дверей:

Наружные деревянные двойные двери R₀^ДВ = 0,43 (м²·ºС)/Вт (принимаем максимально возможное значение сопротивления, наиболее близкое к требуемому);

Коэффициент теплопередачи дверей:

К_ДВ = 1/R₀^ДВ = 1/0,43 = 2,33 Вт/(м²·ºС).

Дата добавления: 2015-07-08