Тепловой баланс. 1. Тепловой баланс здания
 Скачать 1.66 Mb.
|
|
Содержание
1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ЗДАНИЯ В течение отопительного периода вследствие разницы между температурой внутреннего воздуха здания и наружного воздуха происходят потери тепла: трансмиссионные через наружные ограждающие конструкции; связанные с воздухообменом за счет подогрева до температуры внутреннего воздуха поступающего через неплотности или открытые окна и двери холодного наружного воздуха. Часть этих потерь восполняется за счет: теплопоступления от внутренних источников (электрические, осветительные приборы, потребление горячей воды, люди и т.д.) воздействия солнечной радиации на здание, особенно через окна.  Рис. 1. Схема распределения тепловых потоков в объеме здания Остальные теплопотери должна восполнить система отопления Тепловой баланс здания можно записать в следующем виде: Qhу = Qtr + Qinf – (Qint + Qs) ν, где Qhу – потребность в тепловой энергии в здании; Qtr – общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции; Qinf – теплопотери, связанные с воздухообменом; Qint – теплопоступления от внутренних источников в здании; Qs – теплопоступления через окна от солнечной радиации; ν – коэффициент учитывающий способность ограждающих конструкций здания аккумулировать или отдавать тепло. Определение теплового баланса при проектировании тепловой защиты здания по СН РК 2.04-21 необходимо, чтобы рассчитать, какое количество тепловой энергии требуется подать в здание при заданных сопротивлениях теплопередаче ограждающих конструкций для обеспечения требуемых параметров микроклимата. При этом расчетный расход тепловой энергии на отопление здания, отнесенный к единице площади или объема не должен превышать установленной в СН РК 2.04-21 нормативной величины. 2. РАСЧЕТ УРОВНЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ 2.1. Расчет уровня тепловой защиты по нормируемой потребности в полезной тепловой энергии на отопление Требуется определить уровень теплозащиты 10-этажного жилого двухсекционного здания, намеченного к строительству в г. Атырау. Предполагается ориентация протяженных фасадов здания по генеральному плану на З/В. Уровень теплозащиты определяется по комплексному показателю нормируемой удельной потребности в полезной тепловой энергии на отопление здания. Порядок выбора тепловой защиты определен в СН РК 2.04-21. Исходные данные Десятиэтажное двухсекционное жилое здание состоит из двух торцевых секций. Наружные стены – самонесущие кирпичные с эффективным утеплителем, окна с двухкамерным стеклопакетом в одинарном переплете из стекла с твердым селективным покрытием. Чердак холодный. Перекрытие над техподпольем, где размещены коммуникации. Здание подключено к централизованной системе теплоснабжения. Климатические параметры г. Атырау следующие: расчетная температура наружного воздуха text, определяемая по температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, равна минус 26°С; продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха ≤ 8°С равна zht = 177 сут; средняя температура наружного воздуха за отопительный период равна tht = минус 3,5°С. Оптимальная расчетная температура внутреннего воздуха жилого здания tint = 20°C, расчетная относительная влажность внутреннего воздуха из условия невыпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений равна φint = 55 %, температура в «теплом» подвале (техподполье) плюс 2°C. Градусо-сутки отопительного периода равны 4160°С·сут. Порядок расчета Расчет площадей и объемов объемно-планировочного решения здания выполняют по рабочим чертежам архитектурно-строительной части проекта (Рисунки 2 и 3).  Рисунок 2  Рисунок 3 В результате получены следующие основные объемы и площади: отапливаемый объем Vh = 16884 м3 ; отапливаемая площадь Ah = 6062 м2 ; площадь жилых помещений и кухонь Al = 3637 м2; общая площадь наружных ограждающих конструкций здания Aesum = 5238 м2, в том числе: стен AW = 3443 м2; окон и балконных дверей AF = 583 м2; чердачных перекрытий холодного чердака Aс = 606 м2; перекрытий над "теплыми" подвалами (техподпольями) Af = 606 м2. Рассчитывают отношение площади окон и балконных дверей к площади стен включая окна и балконные двери p = AF/(AW + AF) = 583/(3443 + 583) = 0,14, что ниже требуемого отношения, которое должно быть не более 0,18. Рассчитывают показатель компактности здания kedes = Aesum / Vh = 5238/ 16884 = 0,31, что выше нормируемого значения, которое для 10-этажных зданий составляет 0,29. Этот показатель является рекомендуемым, поэтому превышение 0,31 по сравнению 0,29 является допустимым. Нормируемые теплозащитные характеристики наружных ограждений предварительно определяются в зависимости от градусо-суток района строительства. Для г. Атырау (Dd = 4160°С·сут) нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен Rwreq = 2,86; окон и балконных дверей RFreq = 0,462; перекрытий холодных чердаков Rсreq = 3,77; перекрытий над теплым подвалом, где располагаются коммуникации отопления и водоснабжения, назначены с учетом примечания 3 к таблице 4 СН РК 2.04-21 при условии температуры в подвале плюс 2°С Rfreq = 1,47 м2·°С/Вт (n = (20-2)/(20+26) = 0,39; 3,77·0,39 = 1,47). Требуемый воздухообмен определяется для жилых зданий исходя из нормы 3 м3/ч удаляемого воздуха на 1 м2 жилых помещений и кухонь. Поскольку в здании применены окна с двойным остеклением с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах, то в расчет принято RFr = 0,55 м2·°С/Вт. Нормируемое значение удельного расхода тепловой энергии на отопление здания определяют по таблице 6 СН РК 2.04-21. Для 10-ти этажных жилых зданий эта величина равна qhreq = 75 кДж/(м2·°С·сут). Выполняют расчет удельной потребности в полезной тепловой энергии на отопление здания qhdes, кДж/(м2·°С·сут), согласно СН РК 2.04-21. 2.2. Методика расчета теплотехнических и энергетических параметров здания 2.2.1. Приводится краткое описание проекта здания. При этом указывается этажность здания, количество и типы секций, количество квартир и место строительства, характеристика наружных ограждающих конструкций: стен, окон, покрытия или чердака, подвала, подполья, а при отсутствии пространства (техподполий) под первым этажом – полов по грунту. Указывается источник теплоснабжения здания и характер разводки трубопроводов отопления и горячего водоснабжения. Здания следует различать по функциональному назначению - на жилые и общественные (отдельно стоящие или пристраиваемые к другим зданиям), по типу - малоэтажные (одноквартирные) до трех этажей включительно и многоэтажные (многоквартирные), по конструктивным решениям - крупнопанельные железобетонные, монолитные, кирпичные, деревянные и др. В данном случае – деcятиэтажное многоквартирное двух секционное жилое здание предназначено для строительства в г. Атырау. Здание состоит из двух торцевых секций. Число квартир – 80. Стены здания кирпичные с утеплителем из минераловатной плиты, окна – двойное остекление с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах. Чердачное пространство – холодное вентилируемое. Подвал – «теплый», в нем размещены коммуникации отопления и водоснабжения. Здание подключено к централизованной системе теплоснабжения. 2.2.2. В разделе «Общая информация» о проекте приводится следующая информация: Адрес здания – город или населенный пункт, название улицы и номер здания; Разработчик проекта – название головной проектной организации; Адрес и телефон разработчика – почтовый адрес, номер телефона и факса дирекции; Шифр проекта – номер проекта повторного применения или индивидуального проекта, присвоенный проектной организацией. 2.2.3. В разделе «Расчетные условия» приводятся принятые температуры помещений и климатические данные для города или пункта строительства здания (здесь и далее нумерация приведена согласно СН РК 2.04-21): 1. Расчетная температура внутреннего воздуха tint принимается по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 и СН РК 2.04-21. Для жилого здания в г. Атырау tint = 20°C 2. Расчетная температура наружного воздуха text. Принимается значение температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Для г. Атырау text = -26°C. 3. Расчетная температура теплого чердака tcint. Принимается равной 15°C, исходя из расчета теплового баланса системы, включающей теплый чердак и ниже расположенные жилые помещения. В данной задаче теплый чердак отсутствует. 4. Расчетная температура техподполья («теплого» подвала) tfint. При наличии в подвале труб систем отопления и горячего водоснабжения эта температура принимается равной не менее плюс 2°C, исходя из расчета теплопоступлений от инженерных систем и вышерасположенных жилых помещений. В данной задаче принято плюс 2°C. 5. Продолжительность отопительного периода zht для г.Атырау zht = 177 сут. 6. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tht для г. Атырау tht = - 3,5°C. 7. Градусо-сутки отопительного периода Dd вычисляются по формуле Dd = (tint – tht) ∙ zht. Для г. Атырау Dd = 4160°C·сут. 2.2.4. В разделе «Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания» приводятся данные, характеризующие здание. 8. Назначение здания. В данной задаче – жилое. 9. Размещение в застройке. В данной задаче – отдельно стоящее. 10. Тип здания. В данной задаче – 10 этажное двухсекционное многоквартирное. 11. Конструктивное решение. В данной задаче – самонесущие кирпичные стены с эффективным утеплителем. 2.2.5. Раздел «Геометрические показатели» здания должен содержать данные о геометрических параметрах здания, о площадях помещений общественных зданий, площадях жилых помещений и кухонь жилых зданий, о площадях наружных ограждающих конструкций (стен, окон, балконных и входных дверей, покрытий, чердачных перекрытий и перекрытий над неотапливаемыми подвалами и подпольями, проездами, над и под эркерами, полов по грунту), о коэффициентах остекленности фасада здания и компактности здания, сведения о компоновочных решениях: 12. Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания Aesum, устанавливается по внутренним размерам «в свету» (расстояния между внутренними поверхностями наружных ограждающих конструкций, противостоящих друг другу). Площадь стен, включающих окна, балконные и входные двери в здание, витражи, Aw+F+ed, м2, определяется по формуле Aw+F+ed = pst ∙ Hh + As, (21) где рst - длина периметра внутренней поверхности наружных стен этажа, м; Hh - высота отапливаемого объема здания, м; As – дополнительная площадь наружных стен (лестничных клеток, лифтных шахт), выходящих за пределы основного фасада (выше уровня потолка последнего этажа и ниже уровня пола первого этажа), м2. В данной задаче As = 0. Aw+F+ed = 144,5 ∙ 27,86 = 4026 м2 Площадь наружных стен Aw, м2, определяется по формуле Aw = Aw+F+ed - AF , (2.2) где AF - площадь окон, определяется как сумма площадей всех оконных проемов. Для рассматриваемого здания AF = 583 м2. Тогда Aw = 4026 - 583 = 3443 м2. Площадь чердачного перекрытия Ac, м2, и площадь перекрытия над «теплым» подвалом (техподпольем) Af, м2, равны площади этажа Ast Ac = Af = Ast = 606 м2 Общая площадь наружных ограждающих конструкций Aesum определяется по формуле Aesum = Aw+F+ed + Ac + Af = 4026 + 606 + 606 = 5238 м2 , (2.3) 13-15. Площадь отапливаемых помещений Ah и площадь жилых помещений и кухонь Alопределяются по проекту Ah = 6062 м2; Al = 3637 м2. 16. Отапливаемый объем здания Vh, м3, вычисляется как произведение площади этажа, Ast, м2, (площади, ограниченной внутренними поверхностями наружных стен) на высоту Hh, м, этого объема, представляющую собой расстояние от пола первого этажа до потолка последнего этажа. Vh = Ast ∙ Hh = 606 ∙ 27,86 = 16884 м3, (2.4) 17-18. Показатели объемно-планировочного решения здания определяются по формулам: - коэффициент остекленности фасадов здания p p = AF / Aw+F+ed = 583 / 4026 = 0,145 ≤ f req = 0,18, (2.5) - показатель компактности здания kedes kedes = Aesum / Vh = 5238 / 16884 = 0,31 > kereq = 0,29 м-1. (2.6) |