Теплотехнический расчет трехэтажного административного здания в городе Самаре.

Общая информация о проекте

1. Назначение – административное здание.
2. Размещение в застройке – отдельностоящее.
3. Тип – двухэтажное.
4. Конструктивное решение – крупноблочное с поперечными несущими стенами.

Расчётные условия

1. Расчётная температура внутреннего воздуха – (+20 ºС).
2. Расчётная температура наружного воздуха – (- 19 ºС).
3. Продолжительность отопительного периода – 149 сут.
4. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период для г. Тихорецка – (+2º С).
5. Градусосутки отопительного периода – (2682 ºС сут.)

 

Объёмно-планировочные параметры здания

1. Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания, площадь стен, включающих окна, балконные и входные двери в здание:

A_w+F+ed=P_st*H_h,

где P_st – длина периметра внутренней поверхности наружных стен этажа, H_h – высота отапливаемого здания.

A_w+F+ed = 72*5.4 = 388.8 м².

Площадь наружных стен A_w, м² определяется по формуле:

A_w = A_w+F+ed-A_F1-A_ed,

Где A_F – площадь окон определяется как сумма площадей всех оконных проемов.

Для рассматриваемого здания:

- площадь остекленных поверхностей A_F1 = 66 м²;

- площадь входных дверей A_{ed =} 5.04 м².

Площадь глухой части стен:

A_w = 388.8 – 66 – 5.04 = 317.76 м².

11 Площадь покрытия и перекрытия над подвалом равны:

A_c = A_f =A_st = 324 м ².

12 Общая площадь наружных ограждающих конструкций:

A_e^sum = A_w+F+ed+A_c+A_r = 317.76+324+324 = 965.76 м².

13 – 15. площадь отапливаемых помещений (общая площадь) определяются по проекту:

A_h = 280*2 = 560 м²;

16. Отапливаемый объём здания, м³, вычисляется как произведение площади этажа на высоту (расстояние от пола первого этажа до потолка последнего этажа):

V_h = A_st*H_h = 280*5.4 = 1512 м³.

17. Коэффициент остекленности фасадов здания:

P = A_F/A_w+F+ed = 66/388.8 = 0.17.

18. Показатель компактности здания:

K_e^des = A_e ^sum/V_h = 965.76/1512 = 0.64

Теплотехнические показатели

19. Согласно СНиП ll-3-79^*приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений должно приниматься не ниже требуемых значений R₀^req, которые устанавливаются по таблице 1 б СНиП ll-3-79^* в зависимости от градусосуток отопительного периода. Для D_d = 2682ºC сут требуемые сопротивления теплопередаче равно для:

- стен R_w^red = 2.34 м²*⁰С/Вт,

- окон и балконных дверей R_f^red = 0.367 м²*⁰С/Вт,

- входных дверей R_ed^red = 1.2 м²*⁰С/Вт,

- совмещенное покрытие R_c^red = 3.54 м²*⁰С/Вт,

- пол первого этажа R_f = 3.11 м²*⁰С/Вт.

Определимся конструкциями и рассчитаем толщины утеплителей наружных ограждений по принятым сопротивлениям теплопередачи.

 

Характеристики материалов:

1. Штукатурка – цементно-песчаный раствор:

плотность γ =1600 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.7 Вт/(м ⁰С).

 

2. Керамзитобетон:

плотность γ =1200 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.44 Вт/(м ⁰С).

 

3. Пенополистирол:

плотность γ =100 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.052 Вт/(м ⁰С).

 

По таблице 1б СНиП II-3-79* для градусосуток D_d =2682 имеем R₀^треб=2.34(м²*⁰С)/Вт, откуда получаем:

R₀=R_s+R_шт+R_бл+R_утеп+R_бл+R_H=R₀^треб;

1/8.7+0.04/0.7+0.1/0.44+δ_утеп/0.052+0.1/0.44+1/23= 0.7,

откуда δ_утеп=0.037 (м).

 

Для обеспечения требуемого по градусосуткам сопротивления теплопередаче совмещенного покрытия R₀^тр=3.54 (м²*⁰С)/Вт определим толщину утеплителя в многослойной конструкции покрытия, термическое сопротивление пароизоляции и рулонного ковра отнесены в запас.

 

 

1. Ж/Б плита пустотного настила:

плотность γ =2500 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =1.92 Вт/(м ⁰С).

 

. 2. Утеплитель- пенобетон:

плотность γ =300 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.15 Вт/(м ⁰С).

 

3. Цементно-песчаный раствор:

плотность γ =1800 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.76 Вт/(м ⁰С).

 

R₀=R_s+R_ж/б +R_утеп+R_раст+R_H=R₀^треб;

1/8.7+0.63+δ_утеп/0.11+0.04/0.76+1/23= 3.54,

откуда δ_утеп=0.348 (м).

 

Для обеспечения требуемого по градусосуткам сопротивления теплопередаче

R₀^тр=3.11 (м²*⁰С)/Вт перекрытия над неотапливаемым техническим подпольем без световых проемов в стенах выше уровня земли, определимся конструкцией перекрытия и рассчитаем толщину утеплителя.

1.Доска пола - хвоя:

плотность γ =500 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.14 Вт/(м ⁰С).

 

. 2. Цементно-песчаный раствор:

плотность γ =1800 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.76 Вт/(м ⁰С).

 

3. Утеплитель - керамзит:

плотность γ =400 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =0.13 Вт/(м ⁰С).

 

4. Ж/Б плита пустотного настила:

плотность γ =2500 кг/м³,

коэффициент теплопроводности

λ_А =1.92 Вт/(м ⁰С).

 

R₀=R_s+R_доски +R_утеп+R_раст+R _ж/б+ R_H=R₀^треб;

1/8.7+0.04/0.14+0.04/0.76+δ_утеп/0.13+0.163+1/23= 3.11,

откуда δ_утеп=0.318 (м).

 

20. Приведённый трансмиссионный коэффициент теплопередачи:

К_m^tr = β (A_w/R_w^r+A_F/R_F ^r+A_ed/R_ed ^r+n^.A_c/R_c^r+n^.A_f /R_f ^r)/A_c^sum,

K_m^tr=1.1(317.76/2.34+66/0.367+5.04/1.2+1*324/3.54+0.6*324/3.11)/966=0.54(Вт/(м^2.0С)).

21. Воздухопроницаемость наружных ограждений принимается по табл. 12^* СНиП II-3-79*. Согласно этой таблице воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа G_m^w=G_m^c=G_m^f=0.5 кг/(м^2.ч), окон в деревянных переплетах и балконных дверей G_m^F= 6 кг/(м^2.ч).

22. Требуемая краткость воздухообмена жилого здания n_a, 1/ч, согласно СНиП 2.08.01, устанавливается из расчета 3м³/ч удаляемого воздуха на 1м² жилых помещений; определяется по формуле:

n_a=3*A_r/(β_v*V_h) = 3*560/0.85*1512 = 1.31(1/ч).

23. Приведенный инфильтрационный (условный) коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле:

K_m^inf = 0.28*c*n_a*β_v*V_h*γ_a^ht*k/A_e^sum,

K_m^inf = 0.28*1*0.834*0.85*1512*1.284*0.8/966=0.32(Вт/(м^{2 0}С)).

24. Общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м^2.0С), определяемый по формуле:

K_m = K_m^tr+K_m^inf = 1.31+0.32 = 1.63 (Вт/(м^2.0С)).

Теплоэнергетические показатели

25.Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период, МДж:

Q_h=0.0864*K_m*D_d*A_e^sum,

Q_h = 0.0864*1.63*2682*966 = 363180(МДж).

26.Удельные бытовые тепловыделения q_int, Вт/м², следует устанавливать исходя из расчетного удельного электро- и газопотребления здания, но не менее 10 Вт/м².

Принимаем 14 Вт/м².

27.Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, МДж:

Qint = 0.0864*q_int*Z_ht*A_L = 0.0864*14*149*93.59 = 16867.77 (МДж).

28. Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период, МДж:

Q_s = τ_F*k_F*(A_F1I₁+A_F2I₂) = 0.65*0.9(17.13*357+12.54*974) = 0.585(6115.41+12213.96) = 10722.68(МДж).

29. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж, определяют по формуле:

Q_h^y = [Q_h-(Q_int+Q_a)*У]*β_h,

Q_h^y = [363180-(16867.77+10722.68)*0.8]*1.11 = [363180-22072]*1.11 = 341100(МДж).

30. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания q_h^des, кДж/(м^2.0С*сут):

q_h^des = 10³*Q_h^y/A_h*D_d,

q_h^des = 10³*45532.7/(129.92*2682) = 45532000/348445 = 130.67(кДж/(м^2.0С*сут))

Разница между удельным расходом энергии на отопление здания и требуемым(130.67 против105) составляет 19.4%, что превышает допустимую разницу (5%), поэтому необходим пересмотр вариантов до достижения условия:

q_h^reg ≥ q_h^des

При этом используют следующие возможности:

а) ввиду того, что здание двухэтажное (небольшие нагрузки) уменьшаем в наружных стенах плотность кирпича с 1800 до 1200 кг/м³ , толщину пенополистирола увеличиваем с 0.084 до 0.11 м.

б) увеличиваем термическое сопротивление остекленных поверхностей с 0.367 до 0.42 м^2.0С/Вт (двойное остекление в деревянных раздельных переплетах);

в) увеличиваем термическое сопротивление покрытия. Заменяем утеплитель из пенобетона (δ =0.348 м) на пенополистирол (δ =0.2 м);

г) увеличиваем термическое сопротивление перекрытия над холодным подпольем. Заменяем керамзит (δ =0.32 м) на пенобетон (δ =0.35 м);

Изменения вносим в пункт 19

19. В результате замены получаем следующие сопротивления теплопередаче указанных частей здания:

а) стены:R₀ = 0.1149+0.02/0.7+0.25/0.47+0.11/0.052+0.12/0.47+0.043 = 0.1149+0.0285+0.532+2.115+0.255+0.043 = 3.088 (м^2.0 С/Вт);

б) окна, остекленная часть балконной двери: R₀ = 0.42(м^2.0С/Вт) (приложение 6. СНиП II-3-79*);

в) покрытия:

R₀ = 0.1149+0.163+0.2/0.052+0.04/0.76+0.043 = 4.22 (м^{2 0}С/Вт);

г) перекрытия над холодным подпольем (пол):

R₀ = 0.1149+0.04/0.14+0.35/0.11+0.04/0.76+163+0.043 = 3.83 (м^2.0С/Вт).

20. Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи здания:

K_m^tr=1.1(318/3.088+66/0.37+5.04/1.2+1*324/4.22+0.6*324/3.83)/966 = =0.536(Bт/(м^2.0С)).

21.Без изменения. Воздухопроницаемость наружных ограждений принимается по таблице 12* СНиП II-3-79*. Согласно этой таблице воздухопроницаемость стен, покрытия, перекрытия первого этажа G_m^w = G_m^c = G_m^f = 0.5 кг/(м²*ч), окон в деревянных переплетах и балконных дверей G_m^F = 6 кг/(м²*ч).

22. Без изменения. Требуемая краткость воздухообмена жилого здания n_a, 1/ч, согласно СНиП 2.08.01, устанавливается из расчета 3м³/ч удаляемого воздуха на 1м² жилых помещений, определяется формулой:

n_a = 3*A_r/(β_v*V_h) = 3*81.39/0.85*344.28 = 244.17/292.63 = 0.834 (1/ч).

23. Без изменения. Приведенный инфильтрационный (условный) коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле:

К_m^inf = 0.28*c*n_a*β_v*V_h*γ_а^ht *k/A_e^sum,

К_m^inf=0.28*1*0.834*0.85*1512*1.284*0.8/312.24=0.46 (Вт/(м^{2 0}С)).

24. Общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м^{2 0}С), определяемый по формуле:

K_m=K_m^tr+K_m^inf=0.536+0.46=0.996 (Вт/(м^{2 0}С)).

Теплоэнергетические показатели

25. Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период, МДж:

Q_h=0.0864*K_m*D_d*A_e^sum,

Q_h=0.0864*760*2682*966 = 54988 (МДж).

26. Без изменения. Удельные бытовые тепловыделения q_int, Вт/м², следует устанавливать исходя из расчетного удельного электро- и газопотребления здания, но не менее 10 Вт/м².

Принимаем 14 Вт/м².

27. Без изменения. Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период, МДж:

Q_s=τ_F*k_F*(A_FiI₁+A_F2I₂)=0.65*0.9(17.13*357+12.54*974)=0.585(6115.41+12213.96)= =10722.68 (МДж).

29. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, МДж, определяется по формуле:

Q_h^y=[Q_h-(Q_int+Q_s)*V]*β_h,

Q_h^y = [54988-(16867.77+10722.68)*0.8]*1.11 = [54988-22072]*1.11 = 36537 (МДж).

30. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания q_h^des, кДж/(м^{2 0}С*сут.):

q_h^des = 10³*Q_h^y/A_h*D_d,

q_h^des = 10³*36537/(129.92*2682) = 36537000/348445 = 104.85 (кДж/(м^{2 0}С*сут.)),

что составляет 99.85% от требуемого (105 кДж/(м^{2 0}С*сут))

Следовательно, проект здания соответствует требованиям настоящих норм СНКК 23-302-2000.

Окончательно имеем:

δ 1=60мм.

δ 2=200мм.

δ 3=250мм.