Теплотехнический расчёт плиты покрытия теплого чердака

Описание функционального процесса

Функциональное назначение здания

Проектируемое гражданское здание по назначению является жилым домом квартирного типа для постоянного или временного места проживания людей. Проект должен обеспечивать оптимальную среду для человека в процессе осуществления им функций, для которых здание предназначено.

1.2 Класс сооружения

Класс ответственности здания

I — крупные промышленные и общественные здания, жилые дома от 9-ти этажей с повышенными эксплуатационными требованиями;

II — большинство небольших общественных и промышленных зданий, жилые дома до 9-ти этажей;

III — здания со средними эксплуатационными требованиями, жилые дома до 5-ти этажей;

IV — временные здания с минимальными требованиями.

Класс функциональной пожарной опасности - Ф1.3

Степень огнестойкости (СНиП 21-01 - 97) - (кирпичные и монолитные - I, панельные II)

Характеристики района строительства

https://www.srogen.ru/upload/files/doc/MSN_22-01.pdf

Проектируемое здание предназначено для строительства в городе Ашхабад, который находится в III климатическом районе. Климатические характеристики города:

· Температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98: минус °С.

· Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98: минус °С.

· Абсолютная минимальная температура воздуха: минус °С.

· Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца: %.

· Количество осадков за ноябрь-март: мм

· Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль: восточное.

· Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь: 2,3 м/с.

· Температура воздуха теплого периода года обеспеченностью 0,98 35°С.

· Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца: 38°С.

· Абсолютная максимальная температура воздуха: 48°С.

· Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца: 35%.

· Количество осадков за апрель-октябрь: 104 мм.

· Преобладающее направление ветра за июнь-август: северо-западное.

· Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль: 1,2.

· Глубина промерзания грунта:

Город	М	√М	Глубина промерзания грунта по СНиП, м
	суглинки и глины	песок мелкий, супесь	песок крупный, гравелистый
Архангельск	46,1	6,79	1,56	1,90	2,04
Вологда	38,5	6,20	1,43	1,74	1,86
Екатеринбург	46,3	6,80	1,57	1,91	2,04
Казань	38,9	6,24	1,43	1,75	1,87
Курск	21,3	4,62	1,06	1,29	1,38
Москва	22,9	4,79	1,10	1,34	1,44
Нижний Новгород	39,6	6,29	1,45	1,76	1,89
Новосибирск	63,3	7,96	1,83	2,23	2,39
Орел	23,0	4,80	1,10	1,34	1,44
Пермь	47,6	6,90	1,59	1,93	2,07
Псков	17,9	4,23	0,97	1,18	1,27
Ростов-на-Дону	8,2	2,86	0,66	0,80	0,86
Рязань	34,9	5,91	1,36	1,65	1,77
Самара	44,9	6,70	1,54	1,88	2,01
Санкт-Петербург	18,3	4,28	0,98	1,20	1,28
Саратов	26,6	5,16	1,19	1,44	1,55
Сургут	93,3	9,66	2,22	2,70	2,90
Тюмень	56,5	7,52	1,73	2,10	2,25
Челябинск	56,6	7,52	1,73	2,11	2,26
Ярославль	38,5	6,20	1,43	1,74	1,86

· Инженерно-геологические условия обычные.

· Район строительства не является лавиноопасным, подверженным оползням и селеопасным.

3 Описание генерального плана

Таблица 2 – Экспликация

Поз.	Наименование	Координаты
1	Проектируемое здание	ОА+32; ОБ+15
2	Существующее здание	ОА+77; ОБ+42
3	Мусоросборная площадка	ОА+40; ОБ+5
4	Площадка для отдыха	ОА+42; ОБ+32
5	Автостоянка	ОА+32; ОБ+30

Таблица 3 – Технико-экономические показатели

П/п	Наименование	Ед. изм	Значение
	Площадь генерального плана	м2	5625
1	Площадь застройки	м2	1002,2
2	Площадь озеленения	м2	2152,05
3	Длина дорог	м	420
4	Площадь дорог	м2	3136
5	Коэффициент плотности застройки		0,213
6	Коэффициент дорог		0,324
7	Коэффициент озеленения		0,432

Все здания на генеральном плане расположены относительно друг друга в зависимости от их функциональной и технологической связи и в соответствии с пожарными и санитарными нормами (расстояние между жилыми, проектируемым и существующим, зданиями 38 м, что соответствует противопожарным и санитарным нормам по СНиП 21-01-97, СНиП РК 3.01-01-2002* других).

Так как в данной природно-климатической зоне преобладают восточное (в холодный период года) и северо-западное (в теплое время года) направления года, то проектируемое здание располагаем относительно стран света меридианально (то есть боковыми фасадами к этим направлениям).

При проектировании предусмотрена единая система транспортной и улично-дорожной сети в увязке с планировочной структурой поселения и прилежащей к ней территории, обеспечивающей удобные и безопасные транспортные связи со всеми функциональными зонами, объектами и автомобильными дорогами.

Для благоустройства территории предусмотрены: лиственные деревья, кустарники групповой посадки, газоны и клумбы.

Теплотехнический расчёт наружной стены

Рисунок 12- Однослойная наружная плита

Таблица 3 - Теплотехнические характеристики материалов

№ п/п	Наименование слоя	Плотность ρ кг/м3	#G0 Теплопроводность λ* Вт/м2 Со	Толщ. слоя δ, мм
1	Керамзитобетон	1000	0,33	х
2	Цементно-песчаный раствор	1800	0,93	0,03	0,016

Определим требуемое сопротивление теплопередачи R_req, отвечающее санитарно-гигиеническим нормам и комфортным условиям:

R_req = n(t_int - t_ext)/ ∆t_n α_int м^{2 0}С/Вт

- коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (СНиП 23-02-2003, табл.6);

- для наружных стен;

t_int = 20 ⁰С - расчетная температура внутреннего воздуха;

t_ext = - 16 ⁰С - расчетная температура наружного воздуха (СНиП 23-01-99*, табл.1);

∆t_n = 4 ⁰С - нормативный перепад температур между расчетной температурой

внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (СНиП 23-02-2003, табл.5);

α_int = 8,7 Вт/(м^{2 0}С) - коэффициент теплоотдачи (СНиП 23-02-2003, табл.7).

R_req = 1*(20-(-16))/4*8,7 = 1,03 м^{2 0}С/Вт.

Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле:

D_d = (t_int - t_ht ) z_ht,

t_int = 20 ⁰С;

t_ht = 5,3 ⁰С -средняя температура наружного воздуха и продолжительность отопительного периода, для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 ⁰С (СНиП 223-01-99*, табл.1);

z_ht = 102 суток - продолжительность отопительного периода (СНиП 23-01-99*, табл.1).

D_d = (20-5,3) ּ 102 = 1499,4⁰С суток

Значения R_req для величин D_d, отличающихся от табличных, следует определять по формуле:

R_req = a ּ D_d+b м^{2 0}С/Вт,

где a,b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий: а=0,00035, b=1,4 (СНиП 23-02-2003, табл.4).

R_req=0,00035 ּ 1499,4+1,4=1,92м^{2 0}С/Вт.

Затем, сравнивая получившиеся величины требуемого сопротивления 1,03 и 1,92, для расчётов примем R_req =1,03, м^{2 0}С/Вт.

Общее сопротивление теплопередаче определим по формуле:

R_req = 1/ α_int + 1/α_ext + R_к, из этого уравнения следует, что

R_к = R_req -1/ α_int - 1/α_ext, где

α_int = 8,7 Вт/(м^{2 0}С);

α_ext = 23 Вт/(м^{2 0}С) –коэффициент теплоотдачи, наружной поверхности ограждающих конструкций (СНиП 23-02-2003, табл.6);

R_к =1,03– 1/8,7 – 1/23 = 0,872м^{2 0}С/Вт

Определим термическое сопротивление керамзитобетонного слоя:

Rк.б. = R_к – ΣR, где

ΣR - термическое сопротивление каждого слоя ограждающей конструкции;

Rк.б. =0,872-0,016 = 0,856м^{2 0}С/Вт

Определяем толщину слоя:

δ к.б.= λ Rк.б.=0,856*0,33 = 0,276м

Суммарная толщина стеновой панели:

δ пан =0,276+0,03=0,306м

Определяем фактическое сопротивление:

R^ф = 1/ α_int + Σδ/ λ +1/ α_ext = 1/8,7+1/23+0,3/0,33+0,03/0,93= 1,082м^{2 0}С/Вт

Сравниваем:

R^ф = 1,082м^{2 0}С/Вт > R_req = 1,03м^{2 0}С/Вт.

Вывод: условие соблюдается.

Теплотехнический расчёт плиты покрытия теплого чердака

Рисунок 13 – Плита покрытия

1 –Морозостойкий бетон, 2 –Керамзитобетон

α_int = 8,7 Вт/(м^{2 0}С); α_ext = 12 Вт/(м^{2 0}С); t_ext = - 16 ⁰С; t_ht = 5,3 ⁰С; t_int = 20 ⁰С;

n = 0,9; ∆t_n = 3,0 ⁰С

Определим требуемое сопротивление теплопередачи R_req, отвечающее санитарно-гигиеническим нормам и комфортным условиям:

R_req = (20-(-16)) ּ 0,9/3,0 ּ 8,7 = 1,62 м^{2 0}С/Вт.

Определяем требуемое термическое сопротивление из условий энергосбережения:

D_d = (20-5,3) ּ 102 = 1499,4⁰С суток

Требуемое термическое сопротивление определяем по формуле:

R_req = a ּ D_d+b м^{2 0}С/Вт,

где а=0,00045, b=1,9

Получаем, что требуемое термическое сопротивление равно:

R_req = 0,00045 ּ 1499,4+1,9=2,5м^{2 0}С/Вт.

Таблица 4 - Теплотехнические характеристики материалов

Поз.	Наименование слоя	Плотность, ρ кг/м3	Толщина, δ м	Коэф. теп лопров., λ Вт/(м2 0С)	Терм. сопр., R м2 0С/Вт
1	2	3	4	5	6
1	Морозостойкий бетон	2500	0,05	0,17	0,48
2	Керамзитобетон	1000	Х	0,33

Найдём термическое сопротивление конструкции:

R_к = R_req -1/ α_int - 1/α_ext = 2,5- 1/12 - 1/8,7 = 1,1м^{2 0}С/Вт

Определим термическое сопротивление керамзитобетона:

Rк.б.= 1,1-0,48=0,62м^{2 0}С/Вт.

Определим толщину слоя:

δк.б.= λ ּ Rк.б. =0,33*0,62 = 0,2 м.

Получили, что общая толщина перекрытия равна 0,25 м.

Определяем фактическое сопротивление:

R^ф = 1/ α_int + Σδ/ λ +1/ α_ext = 1/8,7+1/12+0,05/0,17+0,2/0,33=1,4м^{2 0}С/Вт.

Сравниваем:

R^ф = 1,4м^{2 0}С/Вт > R_req = 1,38м^{2 0}С/Вт.

Вывод: условие соблюдается.