Город и влажностные условия эксплуатации ограждений зданий. Материалы наружных ограждающих конструкций

Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет

Кафедра отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

Санкт-Петербург

2006

Исходные данные:

1.  Город и влажностные условия эксплуатации ограждений зданий:

г. Братск            условия эксплуатации А

2.  Расчетная температура наружного воздуха:

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки     

t_н5= -43°C

3.  Внутренний микроклимат помещения: t_в= +18°C

4.  Продолжительность и средняя температура воздуха отопительного периода:

Z_оп= 249 сут.                         t_ср.оп.= -8,6°C

5.  Материалы наружных ограждающих конструкций:

Материал наружных стен:

Бетон ячеистый                    r= 1000 кг/м³; l= 0,41 Вт/(м*°C);  d= 0,30 м.

Теплоизоляционный слой

Пенополиуретан                   r=80 кг/м³;  l= 0,05 Вт/(м*°C).

Штукатурка (ц.-п. раствор) r= 1800 кг/м³; l= 0,76 Вт/(м*°C); d=0,02 м.

Облицовка (кирпичная кладка из силикатного кирпича одиннадцати пустотного на ц.-п. растворе)                             r= 1500 кг/м³; l= 0,76 Вт/(м*°C); d= 0,12 м.

Материал перекрытия над подвалом:

Настил пола (Древесина хвойной породы) r= 500 кг/м³;  l= 0,14 Вт/(м*°C);   d= 0,02 м.

Цементная стяжка (ц.-п. раствор)                r= 1800 кг/м³;l= 0,76 Вт/(м*°C);   d=0,02 м.

Слой теплоизоляции (перлитопластбетон) r=100 кг/м³;   l= 0,041 Вт/(м*°C).

Железобетонная плита                                  r= 2500 кг/м³;l= 1,92 Вт/(м*°C);    d=0,22 м.

Материал чердачного перекрытия:

Железобетонная плита                                   r= 2500 кг/м³;l= 1,92 Вт/(м*°C);   d=0,22 м.

Гидроизоляция (рубероид/пергамин)           r= 600 кг/м³;  l= 0,17 Вт/(м*°C);   d=0,002 м.

Слой теплоизоляции (перлитопластбетон)  r=100 кг/м³;   l= 0,041 Вт/(м*°C).

Цементная стяжка (ц.-п. раствор)                 r= 1800 кг/м³;l= 0,76 Вт/(м*°C);   d=0,01 м.

6.  Выбор квартир для проектирования вентиляции:

Номера помещений кухонь по этажам: 102, 202, 302, 402.

Теплотехнический расчет наружных ограждений:

Теплотехнический расчет наружной стены:

Эскиз конструкции:

1)  Штукатурка

2)  Бетон ячеистый

3)  Теплоизоляция

4)  Облицовка

1.  Требуемое термическое сопротивление:

R_о^тр= (t_в- t_н)*n/(a_в*D t_н)

a_в= 8,7 Вт/(м²*°C)                D t_н= 4°C                                n= 1

R_о^тр=(18-(-43))*1/(8,7*4)= 1.75 (м²*°C)/Вт

2.  Приведенное термическое сопротивление:

R_о^пр= a+ b*ГСОП

ГСОП= (t_в- t_{ср. оп})*Z_оп          

ГСОП=(18- (-8,6))*249 = 6623,4

a= 1,4                         b= 0,00035

R_о^пр= 1,4+ 0,00035*6623,4= 3,72 (м²*°C)/Вт

3.  Основное требование теплотехнического расчета:

R_о^факт³ R_о^тр(пр)                        R_о^факт= R_о^пр= 3,72 (м²*°C)/Вт

4.  Определение минимальной толщины слоя утеплителя:

d_{тепл.из.}^min= l _{тепл.из}*( R_о^факт-(1/a_в+ d₁/l₁+ d₂/l₂+ d₄/l₄+ 1/a_н ))

a_н=23 Вт/(м²*°C)

d_{тепл.из.}^min= 0,05*(3,72 –( 1/8,7+ 0.3/0.41+ 0,02/0,76+ 0,12/0,76+1/23))= 0,132м

Принимаем толщину утеплителя, равной 0,13 м.

5.  Определение R_о^факт

R_о^факт= 1/a_в+ d₁/l₁+ d₂/l₂+ d₃/l₃+ d₄/l₄+ 1/a_н

R_о^факт= 1/8,7+ 0,02/0,76+ 0,3/0,41+ 0,12/0,76+ 0,13/0,05+ 1/23=    3,67(м²*°C)/Вт ³ 2,56 (м²*°C)/Вт

6.  Определение величины коэффициента теплопередачи наружной стены:

k_нс= 1/ R_о^факт              k_нс= 1/3,67 = 0,27 Вт/(м²*°C)

7.         Ширина наружной стены равна 4,53 м

Теплотехнический расчет наружных дверей:

R_нд= 0,6* R_{о нс}^тр                     R_нд= 0,6*1,75= 0,34 (м²*°C)/Вт

k_нд= 1/R_нд                               k_нд= 1/0,34= 2,94 Вт/(м²*°C)

Теплотехнический расчет окон:

R_о^пр= a+ b*ГСОП

a= 0,5                         b= 0,000025               ГСОП=6623,4

R_о^пр=0,5+ 0,000025*6623,4= 0,66 (м²*°C)/Вт

Подбор подходящей конфигурации окна по приложению 6* СНиПа II-3-79*

По СНиПу нахожу, что моим требованиям удовлетворяет двухкамерный  стеклопакет из стекла с мягким селективным покрытием в ПХВ переплетах, обладающий приведенным термическим сопротивлением

R_о^пр= 0,68 (м²*°C)/Вт

k_до= 1/ R_о^пр                                        k_до= 1/0,68= 1,47 Вт/(м²*°C)

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия:

Эскиз конструкции:

1)  Железобетонная плита

2)  Гидроизоляция

3)  Теплоизоляция

4)  Цементная стяжка

1.  Требуемое термическое сопротивление:

R_о^тр= (t_в- t_н)*n/(a_в*D t_н)

a_в= 8,7 Вт/(м²*°C)                D t_н= 3°C                                n= 0,9

R_о^тр=(18-(-43))*0,9/(8,7*3)= 2,1 (м²*°C)/Вт

2.  Приведенное термическое сопротивление:

R_о^пр= a+ b*ГСОП

ГСОП= (t_в- t_{ср. оп})*Z_оп=(18- (-8,6))*249= 6623,4

  a= 1,9            b= 0,00045

R_о^пр= 1,9+ 0,00045*6623,4= 4,88 (м²*°C)/Вт

3.  Основное требование теплотехнического расчета:

R_о^факт³ R_о^тр(пр)                        R_о^факт= R_о^пр= 4,88 (м²*°C)/Вт

4.  Определение минимальной толщины слоя утеплителя:

d_{тепл.из.}^min= l _{тепл.из}*( R_о^факт- 1/a_в- d₁/l₁- d₂/l₂- d₄/l₄- 1/a_н)

a_н=12 Вт/(м²*°C)

d_{тепл.из.}^min= 0,041*(4,88 - 1/8,7- 0,22/1,92- 0,002/0,17- 0,01/0,76- 1/12)= 0,186 м

Принимаем толщину утеплителя, равной 0,2 м.

5.  Определение R_о^факт

R_о^факт= 1/a_в+ d₁/l₁+ d₂/l₂+ d₃/l₃+ d₄/l₄+ 1/a_н

R_о^факт= 1/8,7+ 0,22/1,92+ 0,002/0,17+ 0,01/0,76+ 0,2/0,041+ 1/12= 6,01(м²*°C)/Вт ³ 3,39 (м²*°C)/Вт

6.  Определение величины коэффициента теплопередачи чердачного перекрытия:

k_пт= 1/ R_о^факт              k_пт= 1/ 6,01= 0,17 Вт/(м²*°C)

7.         Толщина чердачного перекрытия равна 2,52 м

Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом:

Эскиз конструкции:

1)  Настил пола

2)  Цементная стяжка

3)  Теплоизоляция

4)  Железобетонная плита

1.  Требуемое термическое сопротивление:

R_о^тр= (t_в- t_н)*n/(a_в*D t_н)

a_в= 8,7 Вт/(м²*°C)                D t_н= 2°C                                n= 0,75

R_о^тр=(18-(-43))*0,75/(8,7*2)= 2,63 (м²*°C)/Вт

2.  Приведенное термическое сопротивление:

R_о^пр= a+ b*ГСОП

ГСОП= (t_в- t_ср.оп)*Z_оп=(18- (-8,6))*249 = 6623,4  

a= 1,9                         b= 0,00045

R_о^пр= 1,9+ 0,00045*6623,4= 4,88 (м²*°C)/Вт

3.  Основное требование теплотехнического расчета:

R_о^факт³ R_о^тр(пр)                        R_о^факт= R_о^пр= 4,88 (м²*°C)/Вт

4.  Определение минимальной толщины слоя утеплителя:

d_{тепл.из.}^min= l _{тепл.из}*( R_о^факт- 1/a_в- d₁/l₁- d₂/l₂- d₄/l₄- 1/a_н)

a_н=12 Вт/(м²*°C)

d_{тепл.из.}^min= 0,041* (3,39- 1/8,7- 0,02/0,14- 0,02/0,76- 0,22/1,92- 1/12)= 0,126 м

Принимаем толщину утеплителя, равной 0,13 м.

5.  Определение R_о^факт

R_о^факт= 1/a_в+ d₁/l₁+ d₂/l₂+ d₃/l₃+ d₄/l₄+ 1/a_н

R_о^факт= 1/8,7+ 0,02/0,14+ 0,02/0,76+ 0,13/0,041+ 0,22/1,92+ 1/12= 6,01 (м²*°C)/Вт ³ 3,39 (м²*°C)/Вт

6.  Определение величины коэффициента теплопередачи перекрытия над подвалом:

K_пл= 1/ R_о^факт             k_пл= 1/ 6,01= 0,17 Вт/(м²*°C)

7.         Толщина перекрытия над подвалом  равна 2,73 м

Значения коэффициентов теплопроводности k_огр для ограждающих конструкций здания

Наименование ограждения	Условное обозначение	Kогр, Вт/(м2*°C)
Наружная стена Наружные двойные двери Двойное остекление Чердачное перекрытие Перекрытие над подвалом	НС ДД ДО Пт Пл	0,27 2,94 1,47 0,17 0,17

Расчет теплопотерь и определение удельной тепловой характеристики здания

Основные расчетные формулы:

Q_пом= Q_огр + Q_инф

Q_огр= K_огр*( t_в- t_н)*n*F_огр*(1+Sb)

Q_инф= Q_вент - Q_быт

Q_{вент. жил. п.}= j* ( t_в- t_н) *F_ж.к.

Q_{вент. кух.}= 0,34* (V_min– 3* SF_ж.к.)* ( t_в- t_н)

Q_быт.= 21* F_пом.

Q_о.п.=3,6* b_пот* Q_зд.* ГСОП* 24/ ( ( t_в- t_н)* 10^-6)

Q_о= Q_зд/ (V_зд* ( t_в- t_н)* a);    a= 0,54+ 22/ ( t_в- t_н)

Расход теплоты за отопительный период:

Q_оп= (3,6* β_пот* Q_зд* ГСОП* 24)/ ((t_в- t_нро)* 10⁶)=

(3,6* 1,1* 103400* 6623,4* 24)/ (61* 10⁶)= 1067ГДж.

Удельная отопительная характеристика здания:

q_о= Q_зд/ (V_зд* ( t_в- t_н)* a)= 103400/ (5000* 61* 0,9)= 0,29 Вт/ (м³*°C)

a= 0,54+ 22/ ( t_в- t_н)= 0,54+ 22/ 61= 0,9

8Справочные значения: q_o^спр= 0,2 .

Δ q_о=│q_o^спр- q_о│/ q_o^спр* 100= │0,2- 0,29│/ 0,2* 100= 45 %.

Такое сильное расхождение со справочным значением объясняется тем, что при подсчете теплопотерь всего здания мы умножали теплопотери одной половины здания в два раза.

Кроме того, q_o^спр  принимается по старым нормам, в то время как удельная отопительная характеристика принимается по новым.

Расчет отопительных приборов.

Тепловая нагрузка стояка:

Q_ст= Σ Q_пр= 3539,69Вт;

Массовый расход воды в стояке:

G_ст= 3,6* Q_ст/ (C_p*(t_г- t_о)), где

C_p= 4,19 кДж / (кг* °C) – удельная теплоемкость воды;

t_г(о) – температура воды в начале (конце) стояка, принимаемая соответственно 105 и 70 °C.

G_ст= 3,6* 3539,69/ (4,19* (105- 70))= 86,9 кг/ ч.

Средняя температура воды в каждом приборе стояка:

t_пр= t_г- 3,6*β₁* β₂/ (G_ст* C_p)* (Σ Q+ Q_пр/ (2*α)), где

Σ Q – суммарная тепловая мощность приборов, расположенных выше рассчитываемого прибора, Вт;

Q_пр – тепловая мощность рассчитываемого прибора, Вт;

α - коэффициент затекания воды в прибор, равен 0,5

β₁ и β₂ – коэффициенты, равные здесь 1,0.

t_{пр 412}= 105- 3,6* 1* 1/ (86,9 * 4,19)* (2581,2+ 958,49/ (2* 0,5) = 69,92°C;

t_{пр 312}= 105- 3,6* 1* 1/ (86,9 * 4,19)* (1760