Тема домашнего задания: «Расчет теплового баланса помещений и воздухообмена квартиры жилого здания».
Исходные данные:
Высотность здания – 2 этажа.
Габариты окон: в кухнях 1,5 м × 1,5 м; в комнатах 2 м × 1,5 м. Подвал и чердак неотапливаемые.
| Вариант № | Вариант жилого здания | № квартиры/ вариант размеров | Ориентация главного фасада | Район строительства | Тип отопительных приборов | Система отопления в здании | Нормативный воздухообмен кухни L кух, м3/ч |
| 2/8 | В | Смоленск | МС-140-500 | двухтрубная с нижн.разв.маг. |
Вариант жилого здания 3
Строительные размеры здания:
| № варианта размеров | Размер a, м | Размер b, м | Высота первого этажа, h 1э, м | Высота второго этажа, h 2э, м | Высота вентиляционной шахты H вш, м |
| 2,9 | 2,8 | 2,9 | 3,0 | 3,2 |
Толщина наружной стены δ = 0,35 м (по результатам выполненного домашнего задания №1).
Решение:
1. Рассчитаем сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций жилого здания (НС, ОК, ПЛ, ПТ).
1) По СП 131.13330.2018 «Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01-99*» или таблице 2 и рис.2 методических указаний к практическим занятиям определяем климатические параметры холодного периода года г. Смоленск:
· средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92: t50,92 = tн = - 25°С;
· средняя температура наружного воздуха, °С, отопительного периода, принимаемая для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С: tоп = - 2,0°С;
· средняя продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемая для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С: zоп = 209 сут/год;
· скорость ветра, максимальная из средних скоростей по румбам за январь: vхп = 3,9 м/с.
2) По ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» и СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» или таблице 3 методических указаний к практическим занятиям определяем расчетные условия и характеристики внутреннего микроклимата жилого здания:
· расчетная температура внутреннего воздуха: в соответствии с Приложением 1:
в 207 помещении (жилая комната) tв = 20°С;
в 208 помещении (жилая комната) tв = 20°С;
в 209 помещении (угловая комната, кухня) tв = 19°С;
в 210 помещении (совмещенный санузел) tв = 19°С;
в 211 помещении (ванна) tв = 24°С;
в 212 помещении (угловая жилая комната) tв = 22°С;
в 213 помещении (жилая комната) tв = 20°С;
в 215 помещении (коридор) tв = 20°С;
· относительная влажность внутреннего воздуха: φв = 55%.
3) Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год:
ГСОП = (tв - tоп) × zоп = (20 - (-2)) ×209 = 4598 °С × сут/год.
4) По СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» или таблице 6 методических указаний к практическим занятиям определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче:
· перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами (ПЛ, ПТ):
R тр =
(Rб - Rм)
× (ГСОП - ГСОП
) + R =
о (ГСОП
б - ГСОПм)
|
|
6000 - 4000
5) Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче:
· перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами (ПЛ, ПТ):
|
О О
= 3, 0093 × 0,8 = 2,40744 (м2 °С)/Вт,
где mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства.
6) Сопротивления теплопередаче наружной стены и окна принимаем на основе выполненного домашнего задания «Тепловлагопередача через наружное ограждение»:
· наружной стены (НС): Rофакт = 1,915 м2°С/Вт;
· окна (ОК): Rо = 0,65 м2°С/Вт.
7) Тогда коэффициенты теплопередачи ограждающих конструкций:
· НС:
k = 1
1,915
= 0,522 Вт / (м2 °С)
· ПЛ, ПТ:
· ОК:
k = 1
2,407
= 0,415 Вт / (м2 °С)
k = 1
0,65
= 1,538 Вт / (м2 °С)
2. Рассчитаем теплопотери через ограждающие конструкции в помещениях заданной квартиры.
Расчет сводим в таблицу 1.
3. Рассчитаем теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха в помещениях заданной квартиры.
Определим плотность внутреннего и наружного воздуха:
ρв =
|
= 353
273 + 20
= 1, 2 кг/м3; ρ
= 353
273 + t
= 353 273 + (-25)
= 1, 42 кг/м3
в н
Определим расчетную разность давлений с двух сторон окон первого этажа (т.к. рассматриваемая квартира находится на 1 этаже):
D p = 5, 4 × H × (r - r) + 0, 29 × r
× n 2 =
1э н в н
= 5, 4 × 4,7 × (1,4 -1,2) + 0, 29 ×1,4 × 3,92 = 11, 3 Па,
где высота от середины окна первого этажа до устья вентиляционной шахты:
H=h 2эт + Hвш– 0,75 - 
= 3+3,2-0,75-0,75=4,7 м
где 0,75 м – принятая высота от пола этажа до низа окна.
v = vхп = 3,9 м/с.
Определим удельный расход инфильтрующегося воздуха второго этажа (т.к. рассматриваемая квартира находится на 2 этаже):
2,65 кг/(м2*ч)
где Rиф – фактическое сопротивление воздухопроницанию окна, принимаемое на основе выполненного домашнего задания
«Тепловлагопередача через наружное ограждение» равным 0,4 (м2 ч)/кг.
Определим удельный тепловой поток на нагрев инфильтрующегося воздуха на втором этаже (т.к. рассматриваемая квартира находится на 2 этаже):
q инф1э = 0, 278 × св × bэ × (tв - tн) × Gо =
= 0, 278 ×1, 005 ×1×(20 - (-25)) × 2,65 = 33, 3 Вт/м2,
где св – массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг°С); bэ = 1,0 (на основе выполненного домашнего задания «Тепловлагопередача через наружное ограждение» для окон в спаренных переплетах); tв – расчетная температура внутреннего воздуха в здании, °С; tн – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года (tн50,92), °С.
Определим тепловые потери на нагрев инфильтрующегося воздуха: в 207 помещении (жилая комната):
Qинф = qинфi э ×å Аок
= 33, 3× 1,5× 1, 5 = 75 Вт
в 208 помещении (жилая комната):
Qинф = qинфi э ×å Аок
в 209 помещении (угловая комната, кухня):
Qинф = qинфi э ×å Аок
в 212 помещении (угловая жилая комната):
Qинф = qинфi э ×å Аок
в 213 помещении (жилая комната):
Qинф = qинфi э ×å Аок
= 33, 3× 1,5× 1, 5 = 75 Вт
= 33, 3× 1,5× 1, 5 = 75 Вт
= 33, 3× 1,5× 1, 5 = 75 Вт
= 33, 3× 1,5× 1, 5 = 75 Вт
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
Таблица 1.
| N пом. | Наименов. пом. | t в, °С | Характеристика ограждения | к, Вт/м2оС | n | t н, °С | Δt, °С | Δt*n, °С | Q осн, Вт | Добавки,β | |||||||
| Наим. огр. | Ориентация | Ширина а, м | Высота b, м | Площ. А, м2 | На ориент. | Пр. | 1+Σβ | Q mn, Вт | |||||||||
| жилая комната (рядовая) | нс | 2,8 | 8,4 | 0,522 | -25 | 197,32 | 0,05 | 1,05 | 207,18 | ||||||||
| ок | 1,5 | 1,5 | 2,25 | 1,016 | -25 | 102,87 | 0,05 | 1,05 | 108,01 | ||||||||
| пл | 2,525 | 4,875 | 12,309375 | 0,415 | 0,6 | -25 | 137,93 | 137,93 | |||||||||
| 453,12 | |||||||||||||||||
| жилая комната (рядовая) | нс | 2,8 | 8,4 | 0,522 | -25 | 197,32 | 0,05 | 1,05 | 207,18 | ||||||||
| ок | 1,5 | 1,5 | 2,25 | 1,016 | -25 | 102,87 | 0,05 | 1,05 | 108,01 | ||||||||
| пл | 2,6 | 2,625 | 6,825 | 0,415 | 0,6 | -25 | 76,47 | 76,47 | |||||||||
| 391,67 | |||||||||||||||||
| кухня (жилая комната угловая) | нс | 2,9 | 8,7 | 0,522 | -25 | 199,82 | 0,1 | 1,1 | 219,80 | ||||||||
| ок | 1,5 | 1,5 | 2,25 | 1,016 | -25 | 100,58 | 0,1 | 1,1 | 110,64 | ||||||||
| нс | Ю | 2,9 | 8,7 | 0,522 | -25 | 199,82 | 199,82 | ||||||||||
| пл | 2,625 | 2,625 | 6,890625 | 0,415 | 0,6 | -25 | 26,4 | 75,49 | 75,49 | ||||||||
| 605,7614 | |||||||||||||||||
| Туалет | нс | Ю | 2,5 | 7,5 | 0,522 | -25 | 172,26 | 172,26 | |||||||||
| пл | 2,3 | 1,25 | 2,875 | 0,415 | 0,6 | -25 | 26,4 | 31,50 | 31,50 | ||||||||
| 203,7585 | |||||||||||||||||
| Ванная | нс | Ю | 2,6 | 7,8 | 0,522 | -25 | 199,51 | 199,51 | |||||||||
| пл | 1,25 | 2,4 | 0,415 | 0,6 | -25 | 29,4 | 36,60 | 36,60 | |||||||||
| 236,11 | |||||||||||||||||
| Жилая комната (угловая) | нс | Ю | 3,4 | 10,2 | 0,522 | -25 | 250,25 | 250,25 | |||||||||
| нс | В | 2,9 | 8,7 | 0,522 | -25 | 213,45 | 0,1 | 1,1 | 234,79 | ||||||||
| ок | В | 1,5 | 1,5 | 2,25 | 1,016 | -25 | 107,44 | 0,1 | 1,1 | 118,19 | |||||||
| пл | 3,125 | 1,25 | 3,90625 | 0,415 | 0,6 | -25 | 28,2 | 45,71 | 45,71 | ||||||||
| пл | 2,6 | 1,375 | 3,575 | 0,415 | 0,6 | -25 | 28,2 | 41,84 | 41,84 | ||||||||
| 690,78 | |||||||||||||||||
| Жилая комната (рядовая) | нс | В | 2,8 | 8,4 | 0,522 | -25 | 197,32 | 0,1 | 1,1 | 217,05 | |||||||
| ок | В | 1,5 | 1,5 | 2,25 | 1,016 | -25 | 102,87 | 0,1 | 1,1 | 113,16 | |||||||
| пл | 2,525 | 2,6 | 6,565 | 0,415 | 0,6 | -25 | 73,56 | 73,56 | |||||||||
| 403,77 | |||||||||||||||||
| Коридор | пл | 2,6 | 2,6 | 6,76 | 0,415 | 0,6 | -25 | 75,75 | 75,75 | ||||||||
| 75,75 |
4. Рассчитаем теплозатраты на подогрев воздуха, необходимого для компенсации естественной вытяжки из помещений заданной квартиры.
Плотность внутреннего воздуха:
r = 1, 2 кг/м3.
|
Qв = 0, 278 × св × rв × Aж × lж × (tв - tн) =
= 0, 278 ×1, 005 ×1, 2 × 33,18 × 3×(20 - (-25)) = 1502 Вт
где площадь пола жилой комнаты 207, 208, 212, 213 в сумме определяем по плану этажа (рис. 1) между поверхностями стен Aж = 33,18 м2; lж – удельный расход приточного воздуха, равный 3 м3/ч на один м2 жилых помещений.
5. Рассчитаем бытовые выделения теплоты в помещения заданной квартиры.
Бытовые выделения теплоты в помещение определяют только для жилых комнат и кухонь. Тогда:
в 207,208,212,213 помещении (жилая комната):
Qб = 17 × Aж
= 17 × 29,27 = 498 Вт
в 209 помещении (кухня):
Qб = 17 × Aж
= 17 × 6, 9 = 117 Вт
где площадь пола помещение 209 (кухня) определяем по плану этажа между поверхностями стен Aж = 6,9 м2.
6. Составим уравнения теплового баланса помещений заданной квартиры (в рамках решения задач по определению тепловой мощности системы отопления).
Определение тепловой мощности системы отопления производится после составления уравнения теплового баланса по каждому из помещений здания:
Qрасч = Qтп + Qинф (в) – Qб,
где Qинф(в) – большее из значений: теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха Qинф, Вт, или теплозатраты на нагревание наружного воздуха, проникающего в помещения за счет организованного притока через оконные клапаны, форточки, фрамуги и другие устройства для вентиляции помещений, т.е. теплозатраты на подогрев воздуха, необходимого для компенсации естественной вытяжки из помещений, Qв, Вт.
Сведем составляющие уравнения теплового баланса по каждому помещению заданной квартиры в таблицу 2.
К определению тепловой мощности системы отопления
Таблица 2.
| № пом. | Наименов. пом. | Qтп, Вт | Qинф, Вт | Qв, Вт | Qб, Вт | Qпом, Вт |
| жилая комната (рядовая) | ||||||
| жилая комната (рядовая) | ||||||
| кухня (жилая комната угловая) | ||||||
| Туалет | ||||||
| Ванная | ||||||
| Жилая комната (угловая) | ||||||
| Жилая комната (рядовая) | ||||||
| Коридор | ||||||
| жилая комната (рядовая) | ||||||
| Примечание: Qпом, Вт, округляем в большую сторону с шагом 10 Вт. |
7. На плане заданной квартиры жилого многоквартирного здания расставляем отопительные приборы, показываем их подключение к стоякам заданной системы отопления. Оформляем чертеж на листе формата А4 в соответствии с требованиями нормативно-технических документов (рис.1).
8. Подбираем отопительные приборы для заданной квартиры.
По рисунку 1 видно, что в заданной квартире установлено пять отопительных приборов (один в 207 помещении, один в 208, один в 209, один в 212, один в 213).
По исходным данным в здании предусмотрена двухтрубная система отопления с нижней разводкой магистралей с установкой отопительных приборов марки МС-140-500 (чугунные секционные радиаторы). По таблице 15 методических указаний к практическим занятиям номинальный тепловой поток одной секции прибора q ном1 = 170 Вт.
Т.к. по исходным данным в здании предусмотрена двухтрубная система отопления с нижней разводкой магистралей, тогда схема подводки теплоносителя к прибору: «снизу - вверх».
Тепловую нагрузку на отопительные приборы принимаем по уравнению теплового баланса помещений заданной квартиры:
· помещение 207 (жилая комната рядовая): Q ОП = 810 Вт;
· помещение 208 (жилая комната рядовая): Q ОП = 590 Вт;
· помещение 209 (кухня): Q ОП = 570 Вт;
· помещение 212 (жилая комната угловая): Q ОП = 910 Вт;
· помещение 213 (жилая комната рядовая): Q ОП = 590 Вт;
Определяем относительный расход теплоносителя:
· помещение 207:
G = 0,86 ×
Q ОП
= 0,86 ×
= 27,86 кг/ч
отн
· помещение 208:
(t г - t о
) (95 - 70)
· помещение 209:
G отн = 0,86 ×
G отн = 0,86 ×
(95 - 70)
(95 - 70)
= 20, 3 кг/ч
= 19,61 кг/ч
· помещение 212:
G отн = 0,86 × 
=31, 30 кг/ч
· помещение 213:
G отн = 0,86 × 
=20, 30 кг/ч
Температурный напор:
· помещение 207:
D t = t вх + t вых
- t в
= 95 +70 - 20 = 62 °С
2
· помещение 208:
D t = 95 +70 -20 = 62 °С
2
· помещение 209:
D t = 95 +70 -19 = 63 °С
2
· помещение 212:
D t = 95 +70 -22 = 60 °С
2
· помещение 213:
D t = 95 +70 -20 = 62 °С
2
Коэффициент приведения:
· помещение 207:
0,86
· помещение 208:
0,84
· помещение 209:
0,85
· помещение 212:
0,83
помещение 213:
0,84
где b 1 =0,79; n = 0,24; Р = 0,07 (по таблице 13 методических указаний к практическим занятиям).
Требуемый номинальный тепловой поток отопительных приборов:
· помещение 207:
· помещение 208:
Q ном
= Q ОП
Q
= 810 = 942 Вт
0, 86
· помещение 209:
· помещение 212:
· помещение 213:
Q ном =
Q ном =
590
0, 84
0, 85
= 702 Вт
= 671 Вт
Тогда расчетное число секций чугунных секционных радиаторов марки МС-140-500:
· помещение 207:
· помещение 208:
N = Q ном
|
= 972 = 5,72 шт
170
N = 702 = 4, 13 шт
р 170
· помещение 209:
N = 671 = 3,94 шт
р 170
· 
помещение 212:
· 
помещение 213:
Полученное число секций, N р, шт, округляем до целых значений с границей округления 0,28, принимая установочное количество секций N уст, шт:
· помещение 207: N уст = 6 шт;
· помещение 208: N уст = 4 шт;
· помещение 209: N уст = 4 шт;
· помещение 212: N уст = 7 шт;
· помещение 213: N уст = 4 шт;
9. Рассчитываем воздухообмена заданной квартиры. Расчет воздухообмена сводим в таблицу 2.
Таблица 2.
Расчетный воздухообмен в помещениях заданной квартиры
| № помещений и квартиры | SА п, м2 | SL жк, м3/час | L кух, м3/час | L ван, м3/час | L с/у, м3/час | L расч, м3/час |
| Квартира 2: 207 (жилая комната рядовая); 208 (жилая комната рядовая); 209 (кухня, угловая комната); 210 (туалет); 211 (ванная); 212 (жилая комната угловая); 213 (жилая комната рядовая) | 52,7 | 99,54 | ||||
Примечание: За расчетный воздухообмен квартиры принимается большая из двух величин: суммарного воздухообмена для жилых комнат и суммарного воздухообмена для помещений общего пользования.
Рис.1. План заданной квартиры с расстановкой ОП марки МС-140-500