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: 9 из 13

Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление 9-этажного односекционного жилого дома (башенного типа)
Размеры типового этажа 9-этажного жилого дома даны на рисунке.


Рис.8 План типового этажа 9-этажного односекционного жилого дома


А. Исходные данные
Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – IВ.

Зона влажности – нормальная [1].

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 сут [1].

Средняя температура отопительного периода t_ht = –5,9 °С [1].

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

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

Здание оборудовано «теплым» чердаком и техническим подвалом.

Температура внутреннего воздуха технического подвала = = +2 °С [3]

Высота здания от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты H = 29,7 м.

Высота этажа – 2,8 м.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбу за январь v = 5,2 м/с [1].
Б. Порядок расчета
1. Определение площадей ограждающих конструкций.

Определение площадей ограждающих конструкций базируется на основе плана типового этажа 9-этажного здания и исходных данных раздела А.

Общая площадь пола здания
А_h = (42,5 + 42,5 + 42,5 + 57,38)·9 = 1663,9 м².
Жилая площадь квартир и кухонь
А_l = (27,76 + 27,76 + 27,76 + 42,54 + 7,12 + 7,12 +
+ 7,12 + 7,12)9 = 1388,7 м².
Площадь перекрытия над техническим подвалом А_b.с, чердачного перекрытия А_g.f и покрытия над чердаком А_g.c
А_b.с = А_g.f = А_g.c = 16·16,2 = 259,2 м².
Общая площадь оконных заполнений и балконных дверей А_F при их количестве на этаже:

– оконных заполнений шириной 1,5 м – 6 шт.,

– оконных заполнений шириной 1,2 м – 8 шт.,

– балконных дверей шириной 0,75 м – 4 шт.

Высота окон – 1,2 м; высота балконы дверей – 2,2 м.
А_F = [(1,5·6+1,2·8)·1,2+(0,75·4·2,2)]·9 = 260,3 м².
Площадь входных дверей в лестничную клетку при их ширине 1,0 и 1,5 м и высоте 2,05 м
А_ed = (1,5 + 1,0)·2,05 = 5,12 м².
Площадь оконных заполнений лестничной клетки при ширине окна 1,2 м и высоте 0,9 м

= (1,2·0,9)·8 = 8,64 м².
Общая площадь наружных дверей квартир при их ширине 0,9 м, высоте 2,05 м и количестве на этаже 4 шт.
А_ed = (0,9·2,05·4)·9 = 66,42 м².
Общая площадь наружных стен здания с учетом оконных и дверных проемов

= (16 + 16 + 16,2 + 16,2)·2,8·9 = 1622,88 м².
Общая площадь наружных стен здания без оконных и дверных проемов

А_W = 1622,88 – (260,28 + 8,64 + 5,12) = 1348,84 м².
Общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, включая чердачное перекрытие и перекрытие над техническим подвалом,
= (16 + 16 + 16,2 + 16,2)·2,8·9 + 259,2 + 259,2 = 2141,3 м².
Отапливаемый объем здания

V_n = 16·16,2·2,8·9 = 6531,84 м³.
2. Определение градусо-суток отопительного периода.

Градусо-сутки определяются по формуле (2) СНиП 23-02–2003 для следующих ограждающих конструкций:

– наружных стен и чердачного перекрытия:

D_d1 = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 °С·сут,
– покрытия и наружных стен теплого «чердака»:
D_d2 = (15 + 5,9)·229 = 4786,1 °С·сут,
– перекрытия над техническим подвалом:
D_d3 = (2 + 5,9)·229 = 1809,1 °С·сут.
3. Определение требуемых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций.

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяем по табл. 4 СНиП 23-02–2003 в зависимости от значений градусо-суток отопительного периода:

– для наружных стен здания
= 0,00035·6160,1 + 1,4 = 3,56 м²·°С/Вт;
– для чердачного перекрытия
= n· = 0,107(0,0005·6160,1 + 2,2) = 0,49 м² ,
n = = = 0,107;
– для наружных стен чердака
= 0,00035·4786,1 + 1,4 = 3,07 м²·°С/Вт,
– для покрытия над чердаком
= =
= 0,87 м²·°С/Вт;
– для перекрытия над техническим подвалом
= n^b.c·R_reg = 0,34(0,00045·1809,1 + 1,9) = 0,92 м²·°С/Вт,

n^b.c = = = 0,34;
– для оконных заполнений и балконных дверей с тройным остеклением в деревянных переплетах (приложение Л СП 23-101–2004)

= 0,55 м²·°С/Вт.
4. Определение расхода тепловой энергии на отопление здания.

Для определения расхода тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода необходимо установить:

– общие теплопотери здания через наружные ограждения Q_h, МДж;

– бытовые теплопоступления Q_int, МДж;

– теплопоступления через окна и балконные двери от солнечной радиации, МДж.

При определении общих теплопотерь здания Q_h, МДж, необходимо рассчитать два коэффициента:

– приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания , Вт/(м²·°С);

– условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции , Вт/(м²°С).

Величину коэффициента определяем по формуле (Г.5) СНиП 23-02–2003:
= =
= 0,59 Вт/(м²·°С).
Для определения коэффициента необходимо установить:

– среднюю плотность приточного воздуха за отопительный период , кг/м³, по формуле (Г.7) СНиП 23-02–2003:
= = 1,19 кг/м³;
– количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке L_v, м³/ч, по формуле

L_v = 3·A_l = 3·1388,7 = 4166,1 м³/ч,
где A_l – площадь жилых помещений и кухонь, м²;

– определяемую среднюю кратность воздухообмена здания за отопительный период n_a, ч^–1, по формуле (Г.8) СНиП 23-02–2003:
n_a = = 0,75 ч^–1.
Принимаем коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждений, B_v = 0,85; удельную теплоемкость воздуха c = 1 кДж/кг·°С, и коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях k = 0,7:
= = 0,45 Вт/(м²·°С).
Значение общего коэффициента теплопередачи здания K_m, Вт/(м²·°С), определяем по формуле (Г.4) СНиП 23-02–2003:
K_m = 0,59 + 0,45 = 1,04 Вт/(м²·°С).
Рассчитываем общие теплопотери здания за отопительный период Q_h, МДж, по формуле (Г.3) СНиП 23-02–2003:
Q_h = 0,0864·1,04·6160,1·2141,28 = 1185245,3 МДж.
Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода Q_int, МДж, определяем по формуле (Г.11) СНиП 23-02–2003, приняв величину удельных бытовых тепловыделений q_int, равной 17 Вт/м²:
Q_int = 0,0864·17·229·1132,4 = 380888,62 МДж.
Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период Q_s, МДж, определяем по формуле (Г.11) СНиП 23-02–2003, приняв значения коэффициентов, учитывающих затенение световых проемов непрозрачными элементами заполнения τ_F = 0,5 и относительного проникновения солнечной радиации для светопропускающих заполнений окон k_F = 0,46.

Среднюю за отопительный период величину солнечной радиации на вертикальные поверхности I_ср, Вт/м², принимаем по приложению (Г) СП 23-101–2004 для географической широты расположения г. Перми (56° с.ш.):

I_av = 201 Вт/м²,
Q_s = 0,5·0,76(100,44·201 + 100,44·201 +
+ 29,7·201 + 29,7·201) = 19880,18 МДж.
Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода , МДж, определяем по формуле (Г.2) СНиП 23-02–2003, приняв численное значение следующих коэффициентов:

– коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций = 0,8;

– коэффициент эффективности авторегулирования в системах отопления без термостатов и без авторегулирования на вводе ζ = 0,5;

– коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов для зданий башенного типа = 1,11.
= [1185245,3 – (380882,6 + 19880,2)·0,8·0,5]·1,11 = 1024940,2 МДж.
Устанавливаем удельный расход тепловой энергии здания , кДж/(м²·°С·сут), по формуле (Г.1) СНиП 23-02–2003:
= = 25,47 кДж/(м²·°С·сут).
Согласно данным табл. 9 СНиП 23-02–2003 нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление 9-этажного жилого здания составляет 25 кДж/(м²·°С·сут), что на 1,02 % ниже расчетного удельного расхода тепловой энергии = 25,47 кДж/(м²·°С·сут), поэтому при теплотехническом проектировании ограждающих конструкций необходимо учесть эту разницу.


Приложение 1
Расчетные параметры наружного воздуха, продолжительность

и средняя температура отопительного периода

№ п/п	Место строительства	Zht, сут	tht среднесут., °С	text (0,92), °С	text за январь, °С	Относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца	Годовое парциальное давление водяного пара, гПа
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Архангельск	253	–4,4	–31	–31	86	8,4
2	Астрахань	167	–1,2	–23	–23	84	9,3
3	Белгород	191	–1,9	–23	–23	84	8,2
3	Брянск	205	–2,3	–26	–26	85	8,1
5	Владимир	213	–3,5	–28	–28	84	7,5
6	Волгоград	118	–2,2	–25	–25	85	8,0
7	Вологда	231	–4,1	–32	–32	85	7,2
8	Воронеж	196	–3,1	–26	–26	83	7,9
9	Глазов	231	–6,0	–35	–35	85	6,9
10	Екатеринбург	230	–6,0	–35	–35	79	6,3
11	Иваново	219	–3,9	–30	–30	85	7,5
12	Иркутск	240	–8,5	–36	–30	80	6,0
13	Казань	215	–5,2	–32	–32	83	7,3
14	Калининград	193	–1,1	–19	–19	85	9,0
15	Калуга	210	–2,9	–27	–27	83	7,8
16	Кемерово	231	–8,3	–39	–39	82	6,4
17	Вятка	231	–5,4	–33	–33	86	6,8
18	Кострома	222	–3,9	–31	–31	85	7,4
19	Краснодар	149	+2,0	–19	–19	83	10,6
20	Красноярск	234	–7,1	–40	–40	71	5,1
21	Курск	198	–2,4	–26	–26	78	8,1
22	Курган	216	–7,7	–37	–37	86	6,7
23	Липецк	202	–3,4	–27	–27	85	8,0
24	Москва	214	–3,1	–28	–28	84	7,7
25	Мурманск	215	–3,2	–27	–27	84	5,6
26	Нижний Новгород	215	–4,1	–31	–31	84	7,3
27	Новгород	221	–2,3	–27	–27	85	7,9

1	2	3	4	5	6	7	8
28	Новосибирск	230	–8,7	–39	–39	80	6,6
29	Орел	205	–2,7	–26	–26	86	8,0
30	Оренбург	202	–6,3	–31	–31	80	6,9
31	Омск	221	–6,4	–37	–37	80	6,3
32	Пенза	207	–4,5	–29	–29	84	7,4
33	Пермь	229	–5,9	–35	–35	81	7,6
34	Петрозаводск	240	–3,1	–29	–29	86	6,6
35	Псков	212	–1,6	–26	–26	86	8,0
36	Ростов-на-Дону	171	–0,6	–22	–22	85	9,2
37	Рязань	210	–3,5	–27	–27	83	7,7
38	Санкт-Петербург	220	–1,8	–26	–26	86	7,8
39	Смоленск	215	–2,4	–26	–26	86	8,0
40	Ставрополь	168	–0,9	–19	–19	82	8,9
41	Тамбов	201	–3,7	–28	–28	84	7,7
42	Томск	236	–8,4	–40	–40	80	6,3
43	Тула	207	–3,0	–27	–27	83	7,8
44	Тюмень	225	–7,2	–38	–38	81	6,5
45	Ульяновск	212	–5,4	–31	–31	82	7,4
46	Уфа	214	–6,6	–35	–35	81	7,2
47	Челябинск	218	–6,5	–34	–34	78	6,5
48	Ярославль	221	–4,0	–31	–31	83	7,4
49	Ижевск	222	–5,6	–34	–34	85	6,9
50	Чита	242	–11,4	–38	–38	75	5,0
51	Чебоксары	217	–8,3	–32	–32	84	7,2
52	Самара	203	–5,2	–30	–30	84	7,2
53	Саратов	196	–4,3	–27	–27	82	7,4
54	Саранск	209	–4,5	–30	–30	83	7,6
55	Владивосток	196	–3,9	–24	–24	61	8,8
56	Хабаровск	211	–9,3	–31	–31	75	7,6

Приложение 2




Приложение 3