Теплотехнический расчет. Учебное пособие по теплотехническому расчету ограждающих конструкций зданий и сооружений для самостоятельной работы

• Название: Учебное пособие по теплотехническому расчету ограждающих конструкций зданий и сооружений для самостоятельной работы
• Анкор: Теплотехнический расчет.docx
• Дата: 16.01.2018
• Размер: 3.42 Mb.
• Имя файла: Теплотехнический расчет.docx
• Тип: Учебное пособие; #14281
• страница: 8 из 13

Б. Порядок расчета
Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:
D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (18 + 5,9)·229 = 5471,1.
Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стеновой панели по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

R_req = a·D_d + b =0,0002·5471,1 + 1,0 =2,094 м²·С/Вт.
Для стеновых панелей индустриального изготовления следует определить приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r (м²·°С/Вт) с учетом коэффициента теплотехнической однородности r.

Согласно табл. 6 СП 23-101–2004 [3] величина коэффициента теплотехнической однородности r для железобетонных стеновых панелей с утеплителем и гибкими связями составляет 0,7. таким образом, приведенное сопротивление теплопередаче
R₀^r = R₀^усл r,
Теплотехнический расчет ведется из условия равенства приведенного сопротивления теплопередаче R₀^r (м²·°С/Вт) и требуемого
R₀^r = R_req
Отсюда

R₀^усл = 2,094/0,7 = 2,991 м²·°С/Вт.
По формуле (8) СП 23-101–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к:
= 2,991 – (1/8,7 + 1/23) =
= 2,991 – 0,157 = 2,883 м²·°С/Вт.
Термическое сопротивление ограждающей стеновой панели может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

,
где R_1ж.б и R_2ж.б – термические сопротивления соответственно внутреннего и наружного слоев из железобетона;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя.

Находим термическое сопротивление утепляющего слоя R_ут:
=
= 2,883 – (0,1/2,04 + 0,05/2,04) = 2,883 – 0,073 = 2,76 м²·°С/Вт.
Используя формулу (6) СП 23-101–2004, определяем толщину утепляющего слоя:
= 2,76·0,05 = 0,138м.
принимаем толщину утепляющего слоя равной 150мм.

Общая толщина стеновой панели составляет
= 100 + 150 + 50 = 300мм, что
соответствует стандартной толщине стеновой панели.

Определяем приведённое сопротивление теплопередаче стеновой панели с учётом принятой толщины утеплителя

R₀^r = 0,7( 1/8,7 + 0,1/2,04 + 0,15/0,05 + 0,05/2,04 + 1/23 ) = 2,262 м²·°С/Вт
УсловиеR₀^r =2,262 м²·°С/Вт >R_req =2,094 м²·°С/Вт выполняется.


В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

Проверяем выполнение условия .

Определяем по формуле (4) СНиП 23-02–2003 [2] , ºС:
∆t₀ = (t_int – t_ext)/R^r₀ a_int = (18+35)/2,262·8,7 = 2,69 °С.
Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 [2] ∆t_n = 7 ºС, следовательно, условие ∆t = 2,69 ºС < ∆t_n = 7 ºС выполняется.

Проверяем выполнение условия :
= 18 – [1(18 + 35) / 2,262·8,7] =
= 18 – 2,69 = 15,31 °С.
Согласно приложению (Р) СП 23-101–2004 [3] для температуры внутреннего воздуха t_int = +18 ºС и относительной влажности = 50 % температура точки росы t_d = 7,44 ºС, следовательно, условие =  выполняется.

Вывод. Стеновая 3-слойная железобетонная панель с утеплителем толщиной 150 мм удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.
Пример 4
Теплотехнический расчет теплого чердака

(определение толщины утепляющего слоя чердачного

перекрытия и покрытия)
А. Исходные данные

Место строительства – г. Пермь.

Зона влажности – нормальная [1].

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 сут [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –5,9 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext = –35 °С [1].

Температура внутреннего воздуха t_int = + 21 °С [2].

Относительная влажность воздуха: = 55 %.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Расчетная температура воздуха в чердаке t_int^g = +15 С [3].

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности чердачного перекрытия  = 8,7 Вт/м²·С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности чердачного перекрытия  = 12 Вт/м²·°С [2].

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности покрытия теплого чердака = 9,9 Вт/м² ·°С [3].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности покрытия тёплого чердака = 23 Вт/м²·°С [2].
Тип здания – 9-этажный жилой дом. Кухни в квартирах оборудованы газовыми плитами. Высота чердачного пространства – 2,0 м. Площади покрытия (кровли) А_g.c = 367,0 м², перекрытия теплого чердака А_g.f = 367,0 м², наружных стен чердака А_g.w = 108,2 м².

В теплом чердаке размещена верхняя разводка труб систем отопления и водоснабжения. Расчетные температуры системы отопления – 95 °С, горячего водоснабжения – 60 °С.

Диаметр труб отопления 50 мм при длине 55 м, труб горячего водоснабжения 25 мм при длине 30 м.
Чердачное перекрытие:


Рис. 6 Расчётная схема

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала (конструкции)	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Плиты жесткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 4640)	200	Х	0,08	Х
2	Пароизоляция – рубитекс 1 слой (ГОСТ 30547)	600	0,005	0,17	0,0294
3	Железобетонные пустотные плиты ПК ( ГОСТ 9561 - 91)		0,22		0,142

Совмещённое покрытие:


Рис. 7 Расчётная схема

Совмещенное покрытие над теплым чердаком состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала (конструкции)	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Железобетонная плита (ГОСТ 26633-91)	2500	0,035	2,04	0,017
2	Пароизоляция – 1 слой руберойда( ГОСТ 30547-97)	600	0,005	0,17	0,029
3	Плиты из газобетона ( ГОСТ 25485-89)	300	Х	0,13	Х
4	Цементно-песчаный раствор	1800	0,02	0,93	0,022
5	Техноэласт (ГОСТ 30547-97)	600	0,006	0,17	0,035

Б. Порядок расчета
Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:
D_d = (t_int – t_ht)z_ht = (21 + 5,9)·229 = 6160,1.
Нормируемое значение сопротивления теплопередаче покрытия жилого дома по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

R_req = a·D_d + b =0,0005·6160,1 + 2,2 = 5,28 м²·С/Вт;
По формуле (29) СП 23-101–2004 определяем требуемое сопротивление теплопередаче перекрытия теплого чердака , м²·°С /Вт:
,
где – нормируемое сопротивление теплопередаче покрытия;

n – коэффициент определяемый по формуле (30) СП 230101–2004,
(21 – 15)/(21 + 35) = 0,107.
По найденным значениям и n определяем :
= 5,28·0,107 = 0,56 м²·С /Вт.

Требуемое сопротивление покрытия над теплым чердаком R₀^g.c устанавливаем по формуле (32) СП 23-101–2004:
R₀^g.c = (– t_ext)/(0,28 G_venс(t_ven – ) + (t_int – )/R₀^g.f +
+ ()/А_g.f – (– t_ext) а_g.w / R₀^g.w,
где G_ven – приведенный (отнесенный к 1 м² чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по табл. 6 СП 23-101–2004 и равный 19,5 кг/(м²·ч);

c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг·°С);

t_ven – температура воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемая равной t_int + 1,5;

q_pi – линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 м длины трубопровода, принимаемая для труб отопления равной 25, а для труб горячего водоснабжения – 12 Вт/м (табл. 12 СП 23-101–2004).

Приведенные теплопоступления от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения составляют:
()/А_g.f = (25·55 + 12·30)/367 = 4,71 Вт/м²;
a_g.w – приведенная площадь наружных стен чердака м²/м², определяемая по формуле (33) СП 23-101–2004,
= 108,2/367 = 0,295;
– нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, определяемое через градусо-сутки отопительного периода при температуре внутреннего воздуха в помещении чердака = +15 ºС.
– t_ht)·z_ht = (15 + 5,9)229 = 4786,1 °C·сут,
м² ·°С/Вт
Подставляем найденные значения в формулу и определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком:
(15 + 35)/(0,28·19,2(22,5 – 15) + (21 – 15)/0,56 + 4,71 –
– (15 + 35)·0,295/3,08 = 50/50,94 = 0,98 м² ·°С/Вт

Определяем толщину утеплителя в чердачном перекрытии при R₀^g.f = 0,56 м² ·°С/Вт:
= (R₀^g.f – 1/– R_ж.б – R_руб – 1/)_ут =
= (0,56 – 1/8,7 – 0,142 –0,029 – 1/12)0,08 = 0,0153 м,
принимаем толщину утеплителя = 40 мм, так как минимальная толщина минераловатных плит 40 мм (ГОСТ 10140), тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит

R₀^{g.f факт.}= 1/8,7 + 0,04/0,08 + 0,029 + 0,142 + 1/12 = 0,869 м²·°С/Вт.
Определяем величину утеплителя в покрытии при R₀^g.c = = 0,98 м²·°С/Вт:
= (R₀^g.c – 1/ – R_ж.б – R_руб – R_ц.п.р – R_т – 1/)_ут =
= (0,98 – 1/9,9 – 0,017 – 0,029 – 0,022 – 0,035 – 1/23 ) 0,13 = 0,0953 м ,
принимаем толщину утеплителя (газобетонная плита) 100 мм, тогда фактическое значение сопротивления теплопередаче чердачного покрытия будет практически равно расчётному.
В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания
I. Проверяем выполнение условия для чердачного перекрытия:

= (21 – 15)/(0,869·8,7) = 0,79 °С,
Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 ∆t_n = 3 °С, следовательно, условие ∆t^g = 0,79 °С < ∆t_n =3 °С выполняется.
Проверяем наружные ограждающие конструкции чердака на условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия :

– для покрытия над теплым чердаком, приняв Вт /м²·°С,
15 – [(15 + 35)/(0,98·9,9] =
= 15 – 4,12 = 10,85 °С;
– для наружных стен теплого чердака, приняв Вт /м² ·°С,
15 – [(15 + 35)]/(3,08·8,7) =
= 15 – 1,49 = 13,5 °С.
II. Вычисляем температуру точки росы t_d, °С, на чердаке:

– рассчитываем влагосодержание наружного воздуха, г/м³, при расчетной температуре t_ext:

=
– то же, воздуха теплого чердака, приняв приращение влагосодержания ∆f для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м³:
г/м³;
– определяем парциальное давление водяного пара воздуха в теплом чердаке:


По приложению 8 по значению Е = е_g находим температуру точки росы t_d = 3,05 °С.

Полученные значения температуры точки росы сопоставляем с соответствующими значениями и :
=13,5 > t_d = 3,05 °С; = 10,88 > t_d = 3,05 °С.
Температура точки росы значительно меньше соответствующих температур на внутренних поверхностях наружных ограждений, следовательно, конденсат на внутренних поверхностях покрытия и на стенах чердака выпадать не будет.

Вывод. Горизонтальные и вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Пример5