746
.pdf
|
|
|
При вычислении общих теплопотерь здания Qh, МДж, сле- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
дует рассчитать два коэффициента: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
– приведенный коэффициент теплопередачи через наруж- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ные ограждающие конструкции здания Kmtr , Вт/(м2·°С); |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
– условный коэффициент теплопередачи здания, учитыва- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ющий |
теплопотери |
|
за |
|
счет |
|
инфильтрации и |
вентиляции |
Kminf , |
||||||||||||||||||||||||||||||
Вт/(м2°С). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Величину коэффициента Kmtr определяем по формуле (Г.5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
СНиП 23-02-03): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
A |
|
|
A |
|
|
|
|
A |
|
|
nA |
|
nAf |
|
Af 1 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
w |
|
F |
|
|
|
ed |
|
|
c |
|
c1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Rr |
Rr |
|
Rr |
|
|
|
Rr |
|
Rr |
Rr |
|
Rr |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
K tr |
|
|
w |
|
|
F |
|
|
|
|
ed |
|
|
|
|
c |
|
|
|
c1 |
|
|
f |
|
|
f 1 |
|
|
|
||||||||||
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Asum |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1348,84 |
|
260,28 |
|
|
5,12 |
|
|
259,2 |
|
|
0,107 259,2 |
|
0,34 259,2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
3,56 |
|
|
0,55 |
|
|
|
0,61 |
|
|
0,87 |
|
|
|
0,48 |
|
|
|
0,92 |
|
|
|
= = |
0,59 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2141,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вт/(м2·°С). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Для определения коэффициента Kminf необходимо установить: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
– среднюю плотность приточного воздуха за отопительный |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
период Раht , кг/м3, по формуле (Г.7 СНиП 23-02-03): |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
353 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
353 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Раht |
273 0,5 (t |
|
|
|
) |
|
= 1,19 кг/м3; |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
t |
ext |
273 0,5(20 35) |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
int |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке Lv, м3/ч, по формуле
Lv = 3·Al = 3·1388,7 = 4166,1 м3/ч,
где A l – площадь жилых помещений и кухонь, м2;
– среднюю кратность воздухообмена здания за отопительный период na, ч–1, по формуле (Г.8 СНиП 23-02-03):
|
( |
LV nV |
|
Ginf k ninf |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
168 |
|
168 aht |
4166,1 |
|
|||
na |
|
|
|
|
|
|
|
= 0,75 ч–1. |
|
|
|
|
|
(0,85·6531,84) |
|||
|
|
|
V Vh |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
Рассчитываем величину коэффициента по формуле (Г.6
СНиП 23-02-03),
приняв коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждений, Bv = 0,85; удельную теплоемкость воздуха c = 1 кДж/кг·°С, и коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструк-
циях k = 0,7:
inf |
|
0,28cna vVh |
ahtk |
|
0,28 1 0,75 0,85 6531,84 1,19 0,7 |
|
|
Km |
|
|
|
|
= 0,45 |
||
A |
sum |
|
|
||||
|
2142,28 |
||||||
e
Вт/(м2·°С).
Вычисляем значение общего коэффициента теплопередачи здания Km, Вт/(м2·°С):
Km Kmtr Kminf = 0,59 + 0,45 = 1,04 Вт/(м2·°С).
Рассчитываем общие тепловые потери здания за отопительный период Qh, МДж, по формуле (Г.3 СНиП 23-02-03):
Q 0,0864K |
D Asum |
= 0,0864 · 1,04 · 6160,1 · 2141,28 = |
h |
m d e |
1185245,3 МДж.
Определяем бытовые теплопоступления в течение отопи-
тельного периода Qint, МДж, по формуле (Г.10 СНиП 23-02-03), приняв величину удельных бытовых тепловыделений qint, равной
17 Вт/м2:
Qint 0,0864qint zht Al = 0,0864 · 17 · 229 · 1132,4 = 380888,62
МДж.
Устанавливаем по приложению (Г) СП 23-101–04 для географической широты расположения г. Перми (56° с.ш.) среднюю за отопительный период величину солнечной радиации на вертикальные поверхности Iav, Вт/м2:
Iav = 201 Вт/м2.
Рассчитываем теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период Qs, МДж, по формуле (Г.11 СНиП 23-02-03), приняв значения коэффициентов, учитывающих
32
затенение световых проемов непрозрачными элементами заполнения τF = 0,5 и относительного проникновения солнечной радиации для светопропускающих заполнений окон kF = 0,70:
Qs F kF (AF1I1 AF 2 I2 AF 3 I3 AF 4 I4 ) scy kscy Ihor =0,5 |
0,70∙(100,44 |
·201 + 100,44 · 201 + 29,7 · 201 + 29,7 · 201) = 19880,18 МДж.
Определяем расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода Qhy , МДж, приняв численное значение следующих коэффициентов:
–коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций = 0,8;
–коэффициент эффективности авторегулирования в системах отопления без термостатов и без авторегулирования на вводе
ζ= 0,5;
–коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номи-
нального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов для зданий башенного типа h = 1,11.
Qhy Qh (Qint Qs ) v h =
= [1185245,3 – (380882,6 + 19880,2)· 0,8 ·0,5] ·1,11 = 1024940,2
МДж.
Устанавливаем удельный расход тепловой энергии здания qhdes , кДж/(м2·°С·сут):
qhdes |
103 Q y |
103 1024940,2 |
= 25,47 кДж/(м2·°С·сут). |
|||
|
h |
= |
|
|
||
Ah |
|
6531,84 6160,1 |
||||
|
Dd |
|
||||
Вывод: Согласно данным табл. 9 СНиП 23-02–03 нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление 9-этажного жилого здания qhdes составляет 25 кДж/(м2·°С·сут), что на 1,02 %
qdes
ниже расчетного удельного расхода тепловой энергии h =
33
25,47 кДж/(м2·°С·сут), поэтому при теплотехническом проектировании ограждающих конструкций корректировку нормируемых сопротивлений теплопередаче производить не рекомендуется.
2.4. Определение теплоустойчивости ограждающих конструкций
Пример 9. Определить, удовлетворяет ли требованиям теплоустойчивости трѐхслойная железобетонная панель с утеплителем из пенополистирола.
А. Исходные данные
Место строительства – г. Ростов – на – Дону Зона влажности по карте – сухая Влажностный режим помещения – нормальный.
Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А Температура внутреннего воздуха tint = +20 °С.
Температура холодной пятидневки наружного воздуха text = - 22°С
Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца
(июля) - text = 23 0С
Относительная влажность внутреннего воздуха - φint=55 % Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения
int = 8,7 Вт/м2 · С
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения ext = 2 Вт/м2·°С
Б. Порядок расчета
Расчет сводится к определению расчетной амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждения наружной стены Ades и сравнения ее с нормируемой амплитудой коле-
Areq
бания этой же поверхности ограждающей конструкции . При
34
этом расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждения наружной стены должна быть не выше нормируемой амплитудой колебания этой же поверхности ограждающей конструкции т.е.:
. Ades ≤ Areq
Сначала устанавливаем нормируемые величины, необходимые для расчѐта:
- среднемесячную температуру наиболее жаркого месяца
(июля), text = 23 0С (табл.2 СНиП 23-01-99*);
- максимальную амплитуду суточных колебаний температуры наружного воздуха, Аτ,ext = 19 0С (табл.2 СНиП 23-01-99);
-коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 24 – ρ = 0,7.
-максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации согласно табл.25 для географической широ-
ты места строительства (48 градусов с. ш.); Jmax = 764 Вт/м2 и Jav
=184 Вт/м2 (приложение(Г) СП 23-101-04);
-расчѐтную скорость ветра по румбам за июль месяц, v = 3,6
м/с (табл.2 СНиП 23-01-99*);
-теплотехнические характеристики материала стенового ограждения по условиям эксплуатации А, согласно приложения (21) сводим в таблицу:
|
|
|
Плотность |
Коэффициенты при |
Термическое |
||
|
|
Толщина δ,слоям |
материала |
условиях эксплуа- |
сопротивление |
||
|
Материал |
в сухом |
тации |
|
R, м2∙С/Вт |
||
слоя№ |
|
|
-теплопро водности ∙м/(Втλ, |
-теплоусво s,ения м/(Вт |
|
||
|
|
|
состоянии |
) |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
С |
) |
|
|
|
|
γо, кг/м |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Внутренний слой |
0,1 |
2500 |
1,92 |
17,98 |
0,052 |
|
|
из железобетона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
2 |
Пенополистирол |
0,135 |
40 |
0,041 |
0,41 |
3,293 |
3 |
Наружный слой |
0,065 |
2500 |
1,92 |
17,98 |
0,034 |
|
из железобетона |
|
|
|
|
|
Вычисляем требуемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности Areq,int ограждающей конструкции по фор-
муле (46) СП 23-101-04:
Areq = 2,5 0,1(text 21) = 2,5 – 0,1 (23 – 21) = 2,3 0C
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи наружной поверхности αext ограждающей конструкции по летним условиям по
формуле (48) |
СП 23-101-04: |
|
|
|
|
|
||||
ext =1,16(5 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
v |
) = 1,16 |
(5 + 10 |
3,6 ) = 27,8 Вт/(м2·0С) |
|||||||
Определяем амплитуду колебаний температуры наружного |
||||||||||
воздуха Atdes,ext |
по формуле (49) |
СП 23-101-04: |
||||||||
Atdes,ext 0,5 At ,ext |
+ |
p(Jmax Jav ) |
ff |
0,5 19 |
|
0,7 (764 184) |
24,1 0С |
|||
|
||||||||||
|
|
|
27,8 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для определения величины затухания расчетной амплитуды колебаний наружного воздуха в ограждающей конструкции v предварительно вычисляем тепловую инерцию D слоев ограждающей конструкции и самого ограждения по формуле (53) СП 23- 101-04, а также коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции.
Тепловая инерция каждого слоя и самой панели составляют: - наружного железобетонного слоя
D1 = R1s1 = 0,052 · 17,98 = 0,935 < 1;
- среднего слоя из пенополистирола
D2 = R2s2 = 3,293 · 0,41 = 1,35;
- внутреннего железобетонного слоя
D3 = R3s3 = 0,034 · 17,98 = 0,611;
- всей панели
∑Dі = D1 + D2+ D3 = 0,935 + 1,35 + 0,611 = 2,896.
36
Так как тепловая инерция первого слоя D1< 1, то коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности следует определить последовательно, начиная с первого слоя по формуле (51) СП 23- 101-04:
Y1 |
R s2 |
|
int |
|
0,052 17,982 8,7 |
17,6 |
|
1 1 |
|
|
Вт/(м2∙0С) |
||||
|
|
|
1 0,52 8,7 |
||||
|
1 R1 int |
|
|
||||
Для слоя из пенополистирола, имеющего D > 1, коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя принимается
равным коэффициенту теплоусвоения материала Y2 = s2 = 0,41
Вт/(м2 • 0С);
Для наружного железобетонного слоя коэффициент теплоусвоения наружной поверхности рассчитываем по формуле (52)
СП 23-101-04:
Y3 |
(R s2 |
Y ) |
|
(0,034 |
17,98 |
2 0,41) |
11,24 |
|
|
3 3 |
2 |
|
|
|
Вт/(м2∙0С) |
||||
(1 R3Y2 ) |
(1 |
0,034 0,41) |
|||||||
|
|
|
|
||||||
Далее вычисляем величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции по формуле (47) СП 23-101-04:
|
|
D |
(s a )(s Y ) (s Y |
)(a |
Y ) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0,9 2,718 2 |
|
|
||||||||||||||
|
1 |
int 2 |
1 |
n |
n 1 |
ext |
n |
|
||||||||
|
|
(s1 Y1)(s2 |
Y2 ) (sn |
Yn )aext |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0,9 2,718 |
2,896 |
|
|
(17,98 8,7) (0,41 17,6) (17,98 0,41) (27,8 11,24) |
101,56 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
(17,98 17,6) (0,41 0,41) (17,98 11,24) 27,8 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 |
|
|
|
|
||||||||||||
Определяем расчетную амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности стеновой панели по формуле (50) СП 23-101- 04:
|
Ades |
|
25 |
0,25 |
|
||
Ades = |
t ,ext |
|
|
0С |
|||
v |
101,56 |
||||||
|
|
|
|
||||
Вывод: В связи с тем, что расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструк-
ции |
Ades |
меньше нормируемой амплитуды колебаний температу- |
|
|
|
|
|
ры |
Areq |
т. е. Ades 0,25 0С < |
Areq 2,3 0С, что отвечает требованиям |
|
|
|
|
норм СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий» по теплоустойчивости трѐхслойной железобетонной панели с утеплителем из пенополистирола.
Пример 10. Определить, удовлетворяет ли в отношении теплоусвоения требованиям СНиП конструкция пола жилого здания из поливинилхлоридного линолеума на теплозвукоизолирующей подоснове из стеклянного волокна, наклеенного холодной битумной мастикой на железобетонную плиту перекрытия.
А. Исходные данные
Место строительства – г. Ростов-на-Дону Зона влажности по карте – сухая
Влажностный режим помещения – нормальный. Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А Температура внутреннего воздуха tint = +20 °С.
Температура холодной пятидневки наружного воздуха text = -
22°С
Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца
(июля) - text = 23 0С
Относительная влажность внутреннего воздуха - φint=55 % Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения
int = 8,7 Вт/м2 · С
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения ext = 23 Вт/м2·°С.
Б. Порядок расчѐта
Расчѐт сводится к определению показателя теплоусвоения поверхности пола Y fdes , Вт/(м2∙0С) и сравнения его с нормируе-
Y req Y des Y req
мой величиной f из условия, чтобы f > f .
38
Предварительно определяем по приложению (21) теплотехнические характеристики конструкции пола и рассчитываем их сопротивления теплопередачи, которые сводим в таблицу.
№ |
|
|
Плотность |
Коэффициенты при |
Термическое |
|
слоя |
Материал |
Толщина |
материала |
условиях эксплуатации |
сопротивление |
|
|
|
слоя δ, м |
в сухом |
теплопро- |
теплоусво- |
R, м2∙С/Вт |
|
|
|
состоянии |
водности |
ения s, |
|
|
|
|
γо, кг/м3 |
λ, Вт/(м∙0С) |
Вт/(м2∙0С) |
|
1 |
Лицевой слой |
0,0015 |
1600 |
0,33 |
7,52 |
0,0045 |
|
из линолеума |
|
|
|
|
|
2 |
Подоснова |
0,002 |
150 |
0,047 |
0,92 |
0,043 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Битумная |
0,001 |
1000 |
0,17 |
4,56 |
0,0059 |
|
мастика |
|
|
|
|
|
4 |
Плита пере- |
0,14 |
2400 |
1,74 |
16,77 |
0,08 |
|
крытия |
|
|
|
|
|
Затем рассчитываем тепловую инерцию слоев пола по фор-
муле (53) СП 23-101-04:
D1 R1s1 |
0,0045 7,52 0,034; |
|
|
D2 |
R2 s2 |
0,043 0,92 0,04; |
|
D3 |
R3s3 |
0,0059 4,56 0,027; |
|
D4 |
R4 s4 |
0,08 16,77 1,34. |
|
Так как суммарная тепловая |
инерция первых трех слоев |
||
D1 D2 |
D3 0,034 0,04 0,027 0,101 0,5, |
но суммарная тепловая |
|
инерция четырех слоев 0,101+1,34=1,441> 0,5, то показатель теплоусвоения поверхности пола определяем последовательно с учетом четырех слоев конструкции пола с помощью формул (82) и (83) СП 23-101-04, начиная с третьего слоя:
|
|
|
|
(2R s2 |
s |
4 |
) |
|
(2 0,0059 4,56 |
2 16,77) |
28,4 |
Вт/(м2∙0С); |
||||
|
Yf 3 |
|
3 3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
(0,5 R3 s4 ) |
(0,5 0,0059 |
16,77) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
(4R |
s2 |
Y ) |
|
|
(4 0,043 0,922 28,4) |
12,9 Вт/(м2∙0С); |
||||||||
Yf 2 |
|
2 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(1 R2Y3 ) |
|
|
|
|
(1 0,043 28,4) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
39
Yfdes1 |
|
(4R s2 |
Y ) |
|
(4 0,0045 7,52 |
2 12,9) |
13,2 |
|
||
|
1 1 |
2 |
|
|
Вт/(м2∙0С). |
|||||
(1 |
R1Y2 ) |
(1 0,0045 12,9) |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
Вывод:Значение показателя теплоусвоения поверхности пола для жилых зданий согласно табл. 13 СНиП 23-02-03 составляет
Yfreq 12 Вт/(м2∙0С), а расчетная величина теплоусвоения поверх-
ности пола равняется Yfdes 13,2 Вт/(м2∙0С), следовательно, рассматриваемая конструкция пола в отношении теплоусвоения не удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-03.
2.5. Расчет ограждающих конструкций на паропроницаемость
Пример 7. Определить достаточность сопротивления паропроницанию слоистой кирпичной стены, состоящей из конструктивных слоев:
-1 слой – кирпичная кладка δ = 380 мм, γ0 = 1800 кг/м3;
-2 слой – утеплитель – пенополистирол δ = 100 мм, γ0 = 100
кг/м3;
-3 слой – кирпичная кладка δ =250 мм, γ0 = 1800 кг/м3.
А. Исходные данные
Место строительства – г. Воронеж Зона влажности – сухая
Влажностный режим помещения – нормальный. Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А Продолжительность отопительного периода zht = 229 сут. Средняя температура отопительного периода tht = –5,9 °С. Температура внутреннего воздуха tint = +20 °С.
Температура холодной пятидневки наружного воздуха text = - 26°С.
Относительная влажность внутреннего воздуха - φint=55 % Относительная влажность наружного воздуха наиболее хо-
лодного месяца - φext=83 %
40