3. Отопление многоквартирного жилого дома Выбор варианта для проектирования

Объект строительства – многоэтажное жилое здание. На плане здания указывается ориентация фасада по сторонам света. Высоту этажа при проектировании следует принимать 3 м.

Вариант планировки проектируемого здания выбирается из прил. 1. Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера зачетной книжки или выдается преподавателем индивидуально. (Пример: Если две последние цифры номера зачетной книжки составляют число 19, то выбирают вариант 19. Если отсутствует необходимый номер варианта, то его следует определять путем сложения двух последних цифр номера зачетной книжки, например для номера 46 принимаем вариант № 10 (4+6=10)). Этажность выбирается согласно последней цифре зачетной книжки: четная цифра – 3 этажа; нечетная цифра – 4 этажа. Коэффициенты теплопередачи наружных ограждающих конструкций выбираются в соответствии с прил. 6.

3.1. Содержание и объем раздела

3.1.1. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха

Расчетные параметры наружного воздуха следует принимать по прил. 5. Расчетные параметры внутреннего воздуха в помещениях жилых зданий следует принимать по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Расчетные параметры воздуха в помещениях жилых зданий

Наименование помещения	Температура воздуха, оС	Относительная влажность, %
Жилая комната	18	60
То же, в районах с температурой наиболее холодной пятидневки –31 оС и ниже	20	60
Кухня	18	60
Ванная индивидуальная	25	нн
Уборная индивидуальная	18	нн
Совмещенное помещение уборной и ванной	25	НН
Межквартирный коридор	18	60
Кладовая	16	НН
Лестничная клетка	16	НН

Примечание: в угловых помещениях расчетную температуру воздуха следует принимать на 2 ºС выше указанной в табл.3.1; НН – не нормируется.

3.1.2. Расчетная часть проекта

Расчетная часть включает следующие разделы:

1. Расчет тепловой мощности системы отопления.

2. Определение удельной тепловой характеристики здания.

Все расчеты следует оформить в пояснительной записке к курсовому проекту.

3.1.3. Графическая часть проекта

Графическая часть проекта состоит из 1 листа формата А1 и включает: планы первого этажа и чердака с нанесением на них отопительных приборов, стояков и магистралей системы отопления в масштабе 1:100; аксонометрическую схему системы отопления в масштабе 1:100.

3.2. Расчет тепловой мощности системы отопления

3.2.1. Уравнение теплового баланса

Расчет тепловой мощности системы отопления следует проводить по методике [10], согласно которой расчетная тепловая нагрузка системы отопления Q_ОТ, Вт, определяется по формулам:

а) для комнат жилых зданий:

при

, (3.1)

при

; (3.2)

б) для помещений лестничных клеток и кухонь жилых зданий:

; (3.3)

где Q_ОГР – основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции, Вт; Q_БЫТ – бытовые тепловыделения, Вт; Q_И – расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха в результате инфильтрации через неплотности наружных ограждений, Вт; Q_В – расход теплоты на нагрев поступающего в помещение наружного воздуха, исходя из санитарной нормы вентиляционного воздуха, Вт.

Основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции Q_ОГР, Вт, вычисляются по формуле с округлением до 10 Вт:

, (3.4)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м²; K– коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м^{2 .о}С); t_В – расчетная температура воздуха помещения, ^оС; t_Н – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года, ^оС; n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, определяемый в соответствии с табл. 3.2; β - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с рис. 3.1.

Таблица 3.2

Значения коэффициента n

Характеристика ограждающих конструкций	n
Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	1
Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	0,9
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли	0,6
Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4

Рис. 3.1. Добавочные потери теплоты на ориентацию ограждающей конструкции по сторонам горизонта

Потери теплоты через внутренние ограждения конструкции помещений допускается не учитывать, если разность температур в этих помещениях равна 3 оС и менее. При расчете потерь теплоты в угловых помещениях температуру внутреннего воздуха tВ следует принимать на 2 ºС выше нормируемой. Расчетную площадь ограждающих конструкций определяют по [10, рис. 5.1, 5.2].

При определении площади наружных стен площадь окон не вычитают, а вместо коэффициента теплопередачи окон берут разность между коэффициентами теплопередачи окон и стен. Сумма теплопотерь через наружные стены и окна при этом не изменяется.

При определении потерь теплоты через наружные двери их площадь следует вычитать из площади стен и коэффициент теплопередачи принимать полностью для наружной двери, так как добавки на основные теплопотери у наружной стены и двери разные.

Ограждающие конструкции обозначают сокращенно:

НС – наружная стена,

ДО – окно с двойным остеклением,

Пл – пол,

Пт – потолок,

ДД – двойная дверь,

ОД – одинарная дверь.

Все помещения нумеруют поэтапно по ходу часовой стрелки. Помещения подвального этажа нумеруют с № 01, помещения первого этажа – с № 101, помещение второго этажа – с № 201 и т.д. Номера проставляются на планах в центре рассматриваемых помещений. Внутренние вспомогательные помещения: коридоры, санузлы, кладовые, ванные комнаты и другие, не имеющие наружных стен, отдельно не нумеруются. Теплопотери этих помещений через полы и потолки относят к смежным с ними комнатам.

Теплопотери через отдельные ограждения каждого помещения суммируют. Теплопотери лестничной клетки определяют как для одного помещения. Каждую лестничную клетку обозначают буквами А, Б и т.д.

Бытовые теплопоступления Q_БЫТ, Вт, для жилых комнат определяют по формуле

, (3.5)

где А_П – площадь пола помещения, м².

Расход теплоты Q_И, Вт, (см. (3.1), (3.3)) на нагревание инфильтрующегося воздуха определяют по формуле

, (3.6)

где G_ИН – расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч; при выполнении курсового проекта G_ИН допускается определять только через окна и балконные двери по формуле (3.10); С_Р – удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг^.оС); t_В и t_Н – то же, что в формуле (3.4); k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока: для окон с тройными переплетами k=0,7, для окон и балконных дверей с двойными раздельными переплетами k=0,8 и со спаренными переплетами k=1.

Расход теплоты Q_В, Вт, (см. (3.1)) на нагревание вентиляционного воздуха для жилых зданий определяют по выражению

, (3.7)

где L_Н – расход удаляемого воздуха, м³, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий удельный нормативный расход составляет 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений, следовательно, L_Н=3·А_П; С_Р, t_В, t_Н и k – то же, что в формуле (3.7); – плотность воздуха в помещении, кг/м³.

Расход инфильтрующегося воздуха G_ИН, кг/ч, через неплотности в оконных проемах и балконных дверей находят по зависимости

, (3.8)

где А_ОК – площадь световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) м²; R_И – сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов (окон, балконных дверей), (м^{2 .}ч^.Па)/кг, принимается по табл. 3.3; ΔР – расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции, Па, которую можно вычислить по формуле

, (3.9)

где H – высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза; h – расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон; g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с²; – плотность, кг/м³, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемая по зависимости

, (3.10)

где t – температура воздуха, ^оС; – расчетная скорость ветра, м/с; С_Н, С_З – аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаются по СНиП 2.01.07–85*. При выполнении курсового проекта можно принимать С_Н=0,8, С_З= -0,6; к – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимается по СНиП 2.01.07-85*; при высоте здания H=10 м к=0,65; при H = 20 м к=0,85; для промежуточных высот здания значение к определяют путем линейной интерполяции.

Таблица 3.3

Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов

(окон, балконных дверей)

Заполнение светового проема		Число уплотненных притворов заполнения	Сопротивление воздухопроницанию RИ, (м2 .ч)/кг (при ΔР=10 Па), заполнений световых проемов с деревянными переплетами с уплотнением прокладками из:
			пенополиуретана	губчатой резины		полушерстяного шнура
Одинарное остекление или двойное остекление в спаренных переплетах	1		0,26		0,16	0,12
Двойное остекление в раздельных переплетах	1 2		0,29 0,38		0,18 0,26	0,13 0,18
Тройное остекление в раздельно – спаренных переплетах	1 2 3		0,30 0,44 0,56		0,18 0,26 0,37	0,14 0,20 0,27
Примечание: Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов с металлическими переплетами, а также балконных дверей следует принимать с коэффициентом 0,8.

Пример: Определить потери теплоты для жилой угловой комнаты № 101 (рис. 3.2). План комнаты № 101 показан на рис. 3.2; разрез здания – на рис. 3.3. Расчетная скорость ветра = 3,1 м/с. Окна были приняты с двойным остеклением в деревянных спаренных переплетах, при уплотненном пенополиуретаном притворе сопротивление воздухопроницанию светового проема составит 0,26 (м^2.ч^.Па)/кг (см. табл. 3.3). К_нс = 0,35 Вт/(м²^оС), К_пл = 0,31 Вт/(м²^оС), К_до = 2,56 Вт/(м²^оС).

Расчет сводим в табл. 3.4.

Определяем расход теплоты на нагревание воздуха, инфильтрующегося через окна трехэтажного здания.

По формуле (3.9) определим расчетную разность давлений воздуха снаружи и внутри здания на уровне верха окна для первого этажа ΔР₁, второго ΔР₂ и третьего этажа ΔР₃; но вначале по формуле (3.10) вычислим плотности наружного и внутреннего воздуха:

кг/м³; кг/м³;

Па;

Па;

Па.

Рис. 3.2. План помещений к примеру

Рис. 3.3. Разрез помещений к примеру

По формуле (3.8) определяем расход инфильтрующегося воздуха через неплотности в оконных проемах для первого G_ИН1, второго G_ИН2 и третьего G_ИН3 этажей:

кг/ч;

кг/ч;

кг/ч.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха вычисляем по формуле (3.6):

Вт;

Вт;

Вт.

По формуле (3.5) определяем бытовые теплопоступления:

Вт.

Вычисляем по формуле (3.7) затраты теплоты на нагревание вентиляционного воздуха исходя из санитарно-гигиенических требований:

Вт.

Учитывая, что Q_В оказалось больше, чем Q_И, в расчет принимаем Q_В.

Расчетная тепловая нагрузка на систему отопления жилой комнаты 101, определенная по формуле (3.2), составляет:

Вт.

Суммируя тепловую нагрузку на систему отопления всех помещений здания, получим расчетную тепловую мощность системы отопления здания.