2.3.1 Определение градусо-суток отопительного периода и условий эксплуатации ограждающих конструкций
2.3.2 Стены
2.3.3 Перекрытия над подвалом и чердачные
2.3.4 Окна
2.3.5 Двери
2.4 Тепловой баланс помещений
2.4.1 Теплотехнические характеристики наружных ограждений
2.4.2 Потери теплоты через ограждающие конструкции
2.4.3 Расход теплоты на нагревание инфильтрирующегося и вентиляционного воздуха
2.4.4 Бытовые тепловыделения
2.5 Теплопотери здания по укрупненным измерителям
3. Система отопления
3.1 Тепловой расчет нагревательных приборов
3.2 Гидравлический расчет системы отопления
3.3 Подбор элеватора
Список литературы
1. Исходные данные
Здание пятиэтажное с плоской кровлей и с не отапливаемом подвалом в городе Иркутске.
Конструктивно состоит из кирпича с толщиной несущей части 640 мм, с внешней стороны утеплитель пенополистирол и облицовочный керамический кирпич толщиной 20 мм. Перекрытия состоят из ж/б пустотных плит и утеплителя полистирола.
Система отопления принята с нижней разводкой и «П» -образными стояками. Параметры теплоносителя t1
= 1050
C, t2
= 700
C. Подключена к центральной системе отопления с параметрами T1
= 1500
C, T2
= 700
C.
2. Тепловой режим зданий
2.1. Расчетные параметры наружного воздуха
Расчетные параметры наружного воздуха принимаются по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» [1] холодный период года:
температура воздуха (температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92) tн
= -360
C;
продолжительность отопительного периода z = 240;
температура отопительного периода tот
= -8.50
C;
скорость ветра V = 5 м/с.
Зона влажности принимается по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (приложение B) [2] – сухая.
2.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха
Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [3] (таблица 1):
температура воздуха tв
= 210
C;
влажность помещения = 60%.
Режим помещения принимается по [2, таблица 1] – нормальный.
4 слой – кирпич керамический пустотный =1400кг/м3
на цементно-песчаном растворе толщиной = 120 мм.
Требуемое значение сопротивления теплопередаче определяем по формуле:
[1] R0тр
= n*(tв – tн)/ tн* в, м2
*0
C/Вт,
где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [2, таблица 6];
tн – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tн и температурой внутренней поверхности в ограждающей конструкции, 0
C, [2, таблица 5];
в – коэффициент теплоотдачи внутренней ограждающей конструкции, Вт/(м2
*0
C), [2, таблица 7].
R0
= 1*(21+36)/4*8.7 = 1.64 м2
*0
C/Вт
Значения R0энерг
следует определять по формуле
[2] R0энерг
= a*Dd
+ b,
где a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, [2, таблица 4].
R0энерг
= 0.00035*7080 + 1,4 = 3.88 м2
*0
C/Вт
R0тр
< R0энерг
По СНиП 11 - 3 -79* «Строительная теплотехника» [4], п2.6, сопротивление теплопередаче R0
, м2
*0
С/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле
где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций; = 8.7 Вт/(м2
*0
C);
- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года; = 23 Вт/(м2
*0
C);
Определим требуемое значение сопротивления теплопередаче по формуле [1]
R0тр
= 0.9*(21 + 36)/2*8.7 = 2.95 м2
*0
C/Вт
Найдем R0энерг
по формуле [2], где a = 0.00045, b = 1.9
R0энерг
= 0.00045*7080 + 1.9 = 5.086 м2
*0
C/Вт
R0тр
< R0энерг
Фактическое сопротивление теплопередаче найдем по формуле [3].
Определим термическое сопротивление теплопередаче ж/б конструкции многопустотной плиты. Ж/б пустотная плита – неоднородная ограждающая конструкция. Поэтому ее термическое сопротивление находим по [4, п2.8]. Для упрощения расчета круглые отверстия – пустоты плиты диаметром 150 мм – заменим равновеликими квадратными со стороной a = 132.9 мм.
А. Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, условно разрежем конструкцию на участки. В сечении А-А (два слоя железобетона толщиной = 0.058 + 0.028 = 0.086 м с коэффициентом теплопроводности = 1.92 Вт/(м*0
C) и воздушная прослойка = 0.133 м с термическим сопротивлением Rвп = 0.15 (м2
*0
C)/Вт) термическое сопротивление составит
RА-А
= + Rвп
;
RА-А
= 0.086/1.92 + 0.13 = 0.17 (5.м2
*0
C)/Вт.
В сечении Б-Б (слой ж/б = 0.22м с = 1.92 Вт/(м2
*0
C)):
RБ-Б
= 0.22/1.92 = 0.42 (м2
*0
C)/Вт.
Общее термическое сопротивление находим по формуле
где FA-A
= (0.133*1)*5 = 0,665 м2
, FБ-Б
= (0.076*1)*4 = 0.304 м2
– площади слоев в сечениях А-А и Б-Б; RА-А
, RБ-Б
– термическое сопротивление сечений;
RA
= 0.969/(3.91 + 0.72) = 0.21 (м2
*0
C)/Вт.
Б. Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, конструкцию условно разрежем на слои, из которых одни могут быть однородными, другие – неоднородными (из однослойных участков разных материалов).
Для сечений В-В и Д-Д (два слоя ж/б с = 0.086 м и = 1.92 Вт/(м*0
C)) RВ-В и Д-Д
= 0.086/1.92 = 0.044 (м2
*0
C)/Вт. Для сечения Г-Г RГ-Г
= (FГ-Г
+ Fвп
)/((FГ-Г
/RГ-Г
) + (Fвп
/ Rвп
)), где FГ-Г
= FБ-Б
= 0.304 м2
, Fвп
= FA-A
= 0.665 м2
– площади сечений сечения Г-Г (ж/б и вп); RГ-Г
= 0.969/(0.225 + 6.4) = 0.146 (м2
*0
C)/Вт.
Затем определяем RБ
= RГ-Г
+ RВ-В и Д-Д
= 0.146 + 0.044 = 0,19 (м2
*0
C)/Вт.
Разница между величинами RA
и RБ
составляет
(0.21-0.19)/0.21*100 = 9.5% < 25%
Отсюда полное термическое сопротивление ж/б конструкции плиты найдем из формулы
Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче принимается по [4, приложение 6]
R0ф
= 0.68 м2
*0
C/Вт – принимаем окно из двухкамерного стеклопакета в раздельных переплетах из обычного стекла.
Коэффициент теплопередачи равен k = 1/0.68 = 1.47 Вт/(м2
*0
C) (по формуле [4]).
2.3.5. Двери
Требуемое и фактическое сопротивление теплоотдаче наружных дверей должно быть не менее 0.6* R0тр
стен здания по [2, п5.7]. Конструкция устанавливаемой двери должна удовлетворять этому требованию:
Rтр
= 0.6*1.64 = 0.98 м2
*0
C/Вт,
k = 1/0.98 =1.02 Вт/(м2
*0
C).
2.4. Тепловой баланс помещений
2.4.1. Теплотехнические характеристики наружных ограждений
Наименование ограждений
R0ф,
м2
*0
C/Вт
k, Вт/(м2
*0
C)
Стена
886
3.895
0.257
Перекрытие подвальное
438
5.108
0.196
Перекрытие чердачное
438
5.108
0.196
Окно
-
0.68
1.47
Дверь
-
0.98
1.02
2.4.2. Потери теплоты через ограждающие конструкции
Теплопотери через отдельные ограждения рассчитываем по формуле (СНиП 2.04.05 – 91*
«Отопление, вентиляция и кондиционирование» [5], (приложение 9, п1):
Q0
= A*k*(tв
- tн
)*n*(1 + ) [6].
Например, для стены, обращенной на север (жилая комната 101):
Q0
= 9*0.26*56*1*1.1 = 142.5 Вт.
Результаты расчетов по всем наружным ограждениям и по всем этажам сведены в таблицу 1.
Добавки на ориентацию и на дверь рассчитываются по [5, приложение 9, п2]:
= 0.2*19.53 = 3.91.
Тройная дверь с двойным тамбуром принимается по СНиП 31 – 01 –2003 «Здания жилые многоквартирные» [6] (таблица 9.2).
2.4.3. Расход теплоты на нагревание инфильтрирующегося и вентиляционного воздуха
Выполним расчет жилой комнаты 101 по (5, приложение 10).
Расход теплоты Qi
, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле
Qi
= 0,28 S G c(t - t)k [7],
G —
расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения, определяемый в соответствии с п. 3 настоящего приложения;
коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 0,8 — для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и 1,0 — для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.
G = 0,216 S A1
Dpi0,67
/Ru
+ S A2
GH
(Dpi
/Dp1
)0,67
+
+ 3456 S A3
Dpi0,5
+0,5 S l Dpi
/Dp1
[8], [8],
A1
, A2
—
площади наружных ограждающих конструкций, м2
, соответственно световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей) и других ограждений;
A3
—
площадь щелей, не плотностей и проемов в наружных ограждающих конструкциях;
Dpi
, Dp1
—
расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчетном этаже при Dp1
= 10 Па;
Ru
—
сопротивление воздухопроницанию, м2
×ч×Па/кг, принимаемое по СНиП II-3-79**;
Расчетная разность давлений Dpi
, определяется по формуле
Dpi
= (H - hi
) (gi
- gp
) + 0,5 pi
v2
(ce,n
- ce,p
) kl
- pint
[9],
где H —
высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты;
hi
—
расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей;
gi
, gp
—
удельный вес, Н/м, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемый по формуле
g =
pi
—
плотность наружного воздуха, кг/м3
;
v —
скорость ветра, м/с, принимаемая по обязательному приложению 8 и в соответствии с п.3.2;
ce,n
, ce,p
‑
аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.07-85;
Расход теплоты на нагревание инфильтрирующегося воздуха, компенсирующего расход вытяжного воздуха при естественной вентиляции, следует определять по формуле
Выполним тепловой расчет приборов однотрубной П – образной системы отопления с нижней разводкой.
Требуемый номинальный тепловой поток Qн.т
для выбора типоразмера отопительного прибора определим по формулам справочника [7].
Необходимая теплоотдача прибора Qпр
определяется по формуле (9.12):
Qпр
= Q0
– 0.9* Qтр
,
Qтр
= qв
*lв
+ qг
*lг
(9.13) – теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор:
Qпр
= 869.7 – 0.9*(120*0.8 + 96*3) = 485.7 Вт.
Температура теплоносителя на входе в 1 прибор: tвх1
= 105 0
C.
При выходе из 1 прибора: tвых1
= 105 – (35/8109.3)*869.7 = 101.2 0
C.
Коэффициент приведения к расчетным условиям определяется по формуле (9.3):
= ( tср
/70)1 +n
*(Gпр/
/360)p
*b* *c,
tср
– разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха;
- коэффициенты, принимаемые по таблице (9.1).
= (83.1/70)1.35
*(209/360)0.07
*0.983*1*1 = 1.19.
По формуле (9.11)
Qн.т
= Qпр
/ ;
Qн.т
=485.7/1.19 = 408 Вт.
Тип прибора подбирается по [6, таблица X.1].
Расчеты по остальным приборам сводятся в таблицу 2.
3.2. Гидравлический расчет системы отопления
Основное циркуляционное кольцо выбираем через стояк 1.
Гидравлический расчет стояка 1 выполним по характеристикам гидравлического сопротивления. Для последовательно соединенных участков стояка находим сумму Sст1
, Па/(кг/ч)2
, по [7, таблица 10.19]:
S1
= 8*23*10-4
Па/(кг/ч)2
–для восьми этажестояков;
Диаметр горловины D =8.5*(0.9672
*(1 + 1.28)2
/0.32)1/4
= 13.6 мм
Принимаем элеватор с ближайшим меньшим диметром горловины D =15 мм.
Диаметр сопла:
Dc
= 9.6*((0.967)2
/2.33)1/4
= 7.6 мм.
Список литературы
1. СНиП 23 – 01- 99: Строительная климатология: взамен СНиП 2.01.01 – 82: введен в действие 1.01.2000/ Госстрой России. – М.: ГУПЦПП, 2000.-57с.
2. СНиП 23 – 02- 2003: Тепловая защита зданий: взамен СНиП 11 -3 -79: введен в действие 1.10.2003/ Госстрой России. – М.: ГУПЦПП, 2004.-25с.
3. ГОСТ 30494 – 96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – Введен 01.03.99/Госстрой России. – М.: ГУПЦПП, 1999. – 25с. – Группа Ж 24
4. СНиП 11 – 3 – 79: Строительная теплотехника
5. СНиП 2.04.05 – 91: Отопление, вентиляция и кондиционирование
6. СНиП 31 – 01 – 2003: Здания жилые многоквартирные: взамен СНиП 2.08.01 – 88: введен в действие 01.10.03/Госстрой России. – М.: ФГУПЦПП, 2004. – 20с.
7. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно – технические устройства: в 3 ч. – Ч 1 Отопление; под ред. И. Г. Староверова, Ю. И. Шиллера. – М: Стойиздат, 1990 – 344с.
8. Лаврентьева В. М., Бочарникова О. В. Отопление и вентиляция жилого здания: МУ. – Новосибирск: НГАСУ, 2005. – 40с.
9. Еремкин А. И., Королева Т. И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2000. – 369с.