Отопление и вентиляция жилого дома (район строительства - г. Барнаул)

Введение.

Вследствие особенностей климата на большей части территории страны человек проводит в закрытых помещениях до 85% времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

Тепловой режим в помещении, обеспечиваемый системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защищающих помещения от сложных климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания и оттаивания, паро– и воздухопроницания.

При принятии научно обоснованного решения по теплотехнической оценке ограждения и выбору средств поддержания требуемого теплового режима необходимо базироваться на положениях теории тепло- и массообмена и теплопередачи, теории подобия, термодинамики воздуха, климатологии и других наук, которые лежат и в основе современных методик расчета, регламентируемых, в частности, действующими СНиП П-3-79^**, СНиП 2.04.05-91^*, СНиП 2.01.01-82 и другими нормативными документами.

Ограждающие конструкции с высокоэффективными теплоизоляционными свойствами обеспечивают выбор экономически обоснованных систем отопления зданий на основе определения оптимальных теплопотерь, а следовательно, и тепловой нагрузки отопительных установок. Такой подход позволяет оптимизировать выбор оборудования и конструктивное исполнение систем отопления и, в частности, выбор обоснованных диаметров труб и площадей поверхностей нагрева отопительных приборов.

Изложенные в работе подходы позволяют при минимальных энерго- и материальных затратах обеспечить тепловой режим помещений, который важен не только для создания среды обитания человека и сохранения зданий и сооружений, а также расположенных в них материальных ценностей, но в ряде случаев и для поддержания технологического процесса, высокой производительности труда и высокого качества продукции.

1.  Тепловой режим здания.

1.1  Выбор параметров наружного воздуха.

Район строительства - г. Барнаул, (Алтайский край).

По СНиП 2.01.01 – 82 «Строительная климатология и геофизика» выбираем характеристики микроклимата для г. Барнаула:

-  температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 ;

-  продолжительность отопительного периода ;

-  средняя температура отопительного периода ;

-  температура наружного воздуха наиболее холодного месяца ;

-  относительная влажность наружного воздуха ;

-  скорость ветра для холодного периода года ;

1.2  Выбор параметров внутреннего воздуха.

В соответствии с пунктом 2.1 СНиП 2.04.05 – 91^* различают три периода:

- холодный     ,

- переходный   ,

- теплый       .

Согласно [СНиП II-3-79^*, прил. 1^*], г. Барнаул находится в сухой зоне влажности, влажностный режим воздуха в помещении - нормальный, следовательно, рассчитываемые ограждающие конструкции будут эксплуатироваться в условиях «А»,

Расчетная температура внутреннего воздуха жилых комнат  (при расчете угловых жилых комнат ), , .

При расчете офисов .

1.3  Теплотехнический расчет наружных ограждающих

1.3.1  Теплотехнический расчет наружных стен.

Исходные данные.

1.  Конструкция наружной стены:

 - цементно – шлаковая штукатурка , , ;

 - кирпичная кладка , , ;

 - утеплитель: плиты мягкие минераловатовые на синтетическом или битумном

   связующем , , ;

 - цементно – шлаковая штукатурка , , .

2.  Коэффициенты теплоотдачи: ; ; ; ;

Порядок расчета.

1.  Первоначально определяем требуемое сопротивление теплопередаче по зависимости:

,

.

2.  Находим градусо-сутки отопительного периода по зависимости:

,

.

3.  Определяем приведенное термическое сопротивление  из усл. энергосбережения:

.

4.  Т.к. , найденного из санитарно – гигиенических и комфортных условий, то за расчетное значение принимаем .

5.  Определяем предварительную толщину утеплителя  :

,

отсюда находим :

,

.

6.  Уточняем фактическое сопротивление теплопередаче :

,

.

Т.о., условие теплотехнического расчета выполнено, т.к. , .

7.  Определяем коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции:

.

1.3.2  Теплотехнический расчет чердачного перекрытия.

Исходные данные.

Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное перекрытие:

–  железобетонная плита шириной 1м с пятью пустотами диаметром 140мм, толщиной  и объемным весом ;

-  цементно-песчаная затирка:   ;

-  утеплитель – плиты мягкие минераловатовые на синтетическом и битумном связующем .

Коэффициенты теплоотдачи: , , , .

			a=15 мм; b=40 мм; c=140 мм; d=45 мм; e=39,5 мм; f=40,5 мм; кол-во отверстий = 5 шт; l=990 мм.

Порядок расчета.

1.  Рассчитываем требуемое термическое сопротивление:

,

.

2.  Находим градусо-сутки отопительного периода по зависимости:

,

.

3.  Определяем приведенное термическое сопротивление  из усл. энергосбережения:

4.  Для дальнейших расчетов принимаем большее , т.е. .

5.  Найдем термическое сопротивление теплопередаче железобетонной многопустотной плиты. Круглые отверстия - пустоты плиты ⌀ 140мм — заменяем равновеликими по площади квадратами со стороной квадрата:

,

6.  Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем отдельно для слоев, параллельных А-А и Б-Б и перпендикулярных 1-1; 2-2; 3-3 движению теплового потока.

В сечении А-А: два слоя железобетона толщиной  с коэффициентом теплопроводности  и воздушная прослойка  с термическим сопротивлением , термическое сопротивление составит:

,

.

В сечении Б-Б: слой железобетона  с коэффициентом теплопроводности , термическое сопротивление составит:

,

.

Следовательно, термическое сопротивление плиты II тепловому потоку будет равно:

,

.

 - площадь слоев в сечении А – А, равная:

 - площадь слоев в сечении Б – Б, равная:

Термическое сопротивление плиты RБ, (м2°С)/Вт, в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений (1–1; 2–2; 3–3). Для сечений 1–1 и 3–3 (два слоя железобетона):  с ,

,

.

Для сечения 2 – 2 термическое сопротивление составит:

,

.

 – площадь воздушных прослоек в сечении 2 – 2, равная ;

 – площадь слоев из железобетона в сечении 2 – 2, равная ;

 – термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении 2 – 2 с , равное

 – термическое сопротивление слоя железобетона в сечении 2 – 2 с  и , равное:

,

.

Затем определяем :

Разница между величинами  и  составляет:

Отсюда полное термическое сопротивление железобетонной плиты