1.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.
В данном разделе ставится задача произвести теплотехнический расчет наружной стены и пола, а для перекрытия верхнего этажа (кровли), оконных и дверных проемов заданного здания значения термических сопротивлений выбрать из нормативной литературы. Расчет стены производится в следующей последовательности:
1.Вычерчивается конструкция рассчитываемой стены (рис.1) с нанесением на ней выбранных по таблице3 наименований материалов и их толщин (мм).
2.По таблице 1 определяется количество градусо – суток отопительного периода для города выбранного по заданию.
Таблица 1
№ задания | Условия эксплуа- тации ограждения | Температура наиболее | Температура холодных | Температура наиболее | Колличество градусо-суток | |||
(2 послед ние цифры зачетной книжки) | Город | холодной пятидневки обеспече ностью 0,92 | суток обеспече ностью 0.92 | холодного периода (для расчета вентиляции) | отопит., периода N, скорость ветра V, м/с | |||
N | V | |||||||
Бердянск | А | -19 | -22 | -7 | 1,0 | |||
Винница | Б | -21 | -25 | -10 | 5,2 | |||
Джанкой | А | -17 | -19 | -5 | 1,0 | |||
Донецк | А | -23 | -28 | -10 | 6,2 | |||
Днепропетровск | А | -23 | -26 | -9 | 5,7 | |||
Евпатория | А | -16 | -18 | -3 | 7,1 | |||
Житомир | А | -22 | -28 | -9 | 5,4 | |||
Запорожье | А | -22 | -26 | -8 | 7,1 | |||
Измаил | А | -14 | -16 | -5 | 7,0 | |||
Ивано-Франковск | Б | -20 | -23 | -9 | 5,8 | |||
Керчь | А | -15 | -17 | -4 | 9,0 | |||
Киев | Б | -22 | -25 | -10 | 4.2 | |||
Кировоград | А | -22 | -26 | -5,4 | 5,7 | |||
Конотоп | А | -24 | -27 | -11 | 4,3 | |||
Луганск | А | -25 | -28 | -10 | 5,2 | |||
Луцк | Б | -20 | -23 | -8 | 6,3 | |||
Львов | Б | -19 | -21 | -9 | 5,1 | |||
Любашовка | А | -20 | -22 | -9 | 1,0 | |||
Мариуполь | А | -23 | -25 | -9 | 8,0 | |||
Николаев | А | -20 | -23 | -7 | ||||
Одесса | А | -18 | -21 | -6 | ||||
Полтава | А | -23 | -25 | -11 | 6.2 | |||
Ровно | Б | -21 | -23 | -9 | 5.1 | |||
Севастополь | А | -11 | -13 | 9,0 | ||||
Симферополь | А | -15 | -17 | -4 | 8,0 | |||
Славянск | А | -23 | -26 | -10 | 5,2 | |||
Сумы | Б | -24 | -28 | -12 | 5,9 | |||
Тернополь | Б | -21 | -23 | -9 | 5,1 | |||
Ужгород | Б | -18 | -22 | -6 | 4,3 | |||
Умань | Б | -22 | -25 | -9 | 5,7 | |||
Феодосия | А | -15 | -17 | -2 | 6,0 |
Харьков | А | -23 | -25 | -11 | 6,1 | |||
Херсон | А | -19 | -21 | -7 | 8,0 | |||
Хмельницкий | Б | -21 | -25 | -9 | 5,7 | |||
Черкассы | Б | -22 | -25 | -9 | 1,0 | |||
Чернигов | Б | -23 | -27 | -10 | 3,8 | |||
Черновцы | Б | -20 | -24 | -9 | 5,4 | |||
Ялта | А | -6 | -11 | -1 | 8,7 | |||
Трускавец * | Б | -20 | -23 | -10 | 6,0 | |||
Вилково * | А | -13 | -17 | -6 | 7,2 | |||
Миргород * | Б | -24 | -29 | -12 | 7,0 | |||
Жмеринка * | Б | -21 | -26 | -10 | 5,3 | |||
Никополь * | А | -21 | -27 | -7 | 7,3 | |||
Алушта * | А | -5 | -9 | -1 | 8,9 | |||
Лисичанск * | А | -26 | -29 | -11 | 5,5 | |||
Очаков * | А | -19 | -24 | -7 | 8,0 | |||
Свалява * | А | -17 | -21 | -21 | 4,4 | |||
Гуляй-Поле* | Б | -22 | -26 | -8 | 7,2 | |||
Путивль * | Б | -24 | -28 | -12 | 6,0 | |||
Коломия * | Б | -20 | -23 | -10 | 5,5 |
* данные приведены в учебных целях
Таблица 2
№№ п/п | Минимально допустимое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, м2°К/Вт | ||||
1 зона >3501 г.-с. | 2 зона 3001-3500 г.-с. | 3 зона 2501-3000 г.-с. | 4 зона <2500 г.-с. | ||
НАРУЖНЫЕ СТЕНЫ | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 2,0 | |
2а* | Покрытия и перекрытия неотапливаемых чердаков | 4,95 | 4,5 | 3,9 | 3,3 |
3,3 | 3,0 | 2,6 | 2,2 | ||
Перекрытия над проездами и холодными подвалами сообщающимися с наружным воздухом | 3,5 | 3.3 | 3,0 | 2.5 | |
Покрытия над неотапливаемыми подвалами, расположенными выше уровня земли | 2,8 | 2,6 | 2,2 | 2,0 | |
5а* | Окна, балконные двери, витрины, витражи | 0,6 | 0,56 | 0,5 | 0,45 |
0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,45 | ||
Входные двери в малоэтажные здания | 0,6 | 0,56 | 0,54 | 0,45 | |
* | Для зданий до четырех этажей включительно |
3.По таблице 2 для наружной стены в зависимости от количества градусо-суток определяется минимально допустимое значение сопротивление теплопередаче
4.По формуле (1.1) определяется расчетная толщина основного материала рассчитываемой стены.
(1.1)
Где коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены (принимаем 8,7 Вт/м2С)
коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены (принимаем 23 Вт/м2С).
- толщины внутренней и наружной поверхности штукатурок (таблица 3, в метрах)
- коэффициенты теплопроводности материалов рассчитываемой стены (принимаются по приложению 5 по наименованию материала и группе эксплуатации ограждения А и Б, выбираемой из табл. 1 по городу).
Определив расчетную толщину основного слоя, необходимо выбрать ее фактическую толщину . Для этого полученное значение округляется в большую сторону до следующих размеров: для кирпичных стен 395; 525; 650 (мм) и т.д., для всех типов бетоов 400; 450; 500; 550 (мм) и т.д.
После проведения корректировки подсчитывается фактическое термическое сопротивление стены:
(1.2)
Для проверки правильности расчетов должно выполниться условие:
Таблица 3
№ п/п | Материал стены | Плотность (кг/м3) | Материал наружной штукатурки стены | Толщина слоя (мм) | Материал внутренней штукатурки стены | Толщина слоя (мм) |
Бетон ячеистый | Известково-песч. раствор γ=1600 кг/м3 | Цементно-песчаный раст. γ=1800кг/м3 | ||||
Пенозолобетон | - | - | ||||
Керамзитобетон на кварцевом песке | - | - | ||||
Керамзитобетон на керамзитном песке | - | - | ||||
Керамзитошлакобетон | - | - | ||||
Перлитобетон | Цементно-шлаковый раств. γ=1400кг/м3 | Известково-песчаный раст. γ=1600кг/м3 | ||||
Шлакопемзобетон | - | |||||
Блок кремнезитоцементный | - | |||||
Бетон ячеистый | - | |||||
Перлитобетон | - |
Для пола определяется расчетом. В рамках данной работы предложены две конструкции пола: над неотаплеваемым подвалом (рис.2) и на грунте (рис.3)
Доски хвойных пород Доски хвойных пород
γ=500кг/м δ=25мм γ=500кг/м δ=25мм
λ=0,18 Вт / м² К λ=0,18 Вт / м² К
Цементно-песчанный раствор Известково песчаный
γ=1800кг/м δ=30мм раствор γ=1600кг/м
λ=0,81 Вт / м² К δ=30мм λ=0,93 Вт/м²К
Железобетонная пустотелая Гравий керамзитный
плита δ=220мм γ=800кг/м δ=30мм
(R=0.162м3ºК/Вт) λ=0,23 Вт / м² К
Известково песчаный раствор Песок для строитель-
γ=500кг/м δ=5мм ных работ γ=1600кг/м
λ=0,93 Вт / м² К δ=150мм λ=0,58Вт/м²К
Рис. 2 Пол над неотаплеваемым Рис. 3 Пол на грунте
подвалом
Для пола над неотапливаемым подвалом расчет выполняется в следующей последовательности:
1. Определяем требуемое термическое сопротивление рассчитываемой конструкции.
(1.3.).
tB – температура воздуха внутри помещения (приложение 3)
tH = 5 °С – температура неотапливаемого подвала
∆ tH – нормативный температурный перепад (приложение 2)
αВ – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (для стен, полов и гладких потолков принимается 8,7 Вт / м² ºК).
2. Определяется величина фактического термического сопротивления пола Rфакт.
(1.4)
RB; RH – термические сопротивления на внутренней и наружной поверхностях рассматриваемой конструкции пола. Принять:
RB = 0,115 Вт / м² ºК; RH = 0,08 Вт / м² ºК.
Rж/б – термическое сопротивление пустотелой железобетонной плиты. Принять Rж/б =0,162 Вт / м² ºК
Значение “δ” принять по рисунку.
3.Сравниваются полученные значения. Если то расчет окончен, если то в рассчитываемый пол вводится слой утеплителя и выбирается такая его толщина, чтобы выполнилось условие
Для пола на грунте расчет выполняется в следующей последовательности:
1. Определяем тип пола. Для этого по приложению 5 выбираем значение коэффициентов теплопроводности, материалов заложенных в конструкцию пола.
(1.5)
Если значение суммы λi больше 1,2 Вт/(м² ºК), то данная конструкция пола является неутепленной на грунте.
Согласно действующим нормам значение фактических термических сопротивлений отдельных зон неутепленного пола численно равна:
R1 =2,1 (м² ºК) / Вт; R2 =4,3 (м² ºК) / Вт; R3 =8,6 (м² ºК) / Вт; R4 =14,2 (м² ºК) / Вт
2. Если значение Вт/(м² ºК),то конструкция пола является утепленной и значение «R» рассчитывается по формуле:
(1.6)
Расчет кровли сводиться к принятию в качестве расчетных значений, нормируемых ДБН.В.2.6.-31:2006, значений минимально допустимых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций (м2К/Вт). Для этого необходимо:
1. По таблице №1 определить количество градусо-суток N отопительного периода для города выбранного по заданию
2. По количеству градусо-суток и наименованию ограждающей конструкции из табл. №2 выписать значение:
Для окон по приложению 4 выбирается конструкция окна с . Это значение принимается в качестве расчетного при расчете теплопотерь.
1.2 Расчет теплопотерь помещений
Расчетные теплопотери помещений зданий любого типа целевого значения Q1 определяется по формуле:
Q1 =(Qа+ Qb) (1.7)
Где Qа – тепловой поток через ограждающие конструкции (Вт)
Qb – потери тепла на инфильтрацию воздуха (Вт)
(проникновение воздуха в помещение через неплотности в оконных и дверных проемах).
Величина Qа рассчитывается для каждого помещения имеющего наружные стены; Qb для помещений имеющих наружные окна и двери.
Тепловой поток Qа, рассчитывается для каждой наружной ограждающей конструкции по формуле:
(1.8)
где А – расчетная площадь ограждающей конструкции (м2).
R – сопротивление теплопередаче рассчитываемой ограждающей конструкции, Вт/(м² ºК) (принимается из теплотехнического расчета).
tB–температура внутреннего воздуха в помещении °С, принимается согласно требований норм проектирования зданий различного назнач. (приложение 3)
n – коэффициент, зависящий от положения ограждающей поверхности по отношению к наружному воздуху (приложение 1)
tH – температура наиболее холодной пятидневки для города, в котором находится здание (см. таблицу 1).
∑β – добавочные потери тепла в долях от основных теплопотерь, принимаемые:
а). Для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда согласно СНиП 2.01.01-82 в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4,5 м/с с повторяемостью не менее 15%, в размере 0,05 и в размере 0,10 при скорости 5 м/с и более.
б). Для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0,2 для первого и второго этажей; 0,15 - для третьего; 0,1 - для четвертого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10 - 15 этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0,1 для первого и второго этажей и 0,05 - для третьего этажа.
Тепловой поток QB рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости подогрева наружного воздуха в объёме однократного воздухообмена в час по формуле:
QB = 0,337 Anh(tB-tH) (1.9)
где An - площадь пола помещения, (м²).
h - высота помещения от пола до потолка, (м), но не более 3,5.
tв и tн- аналогично формуле (1.8).
1.3 Методика определения расчетных теплопотерь.
а). Поэтажно пронумеровать помещения, имеющие наружное ограждения (на первом этаже 101; 102; 103 и т. д. На втором и третьем 201 (301); 202 (302)
и т. д. Лестничные клетки ЛК1; ЛК2 и т. д.
б). На каждом этаже выбрать по одной угловой (имеющей две и более наружные стены) и одной средней комнате для расчета, а так же одну лестничную клетку
в). Определяются наименования этих помещений (по планам).
г). По каждой комнате определить наружные ограждения, через которые происходят потери тепла и внести их обозначения в расчетную таблицу (наружная стена - НС; окно - О; кровля - ПТ; двери - Д; перекрытие над подвалом или пол на грунте - ПЛ).
д). Определить ориентацию по сторонам света расчетных ограждений (см. планы здания по заданию) Север - С, юго-запад - ЮЗ; восток – В и т.д.)
ж). Подсчитывается площадь рассчитываемых ограждений,
з). Из теплотехнического расчета выписать значения величин термических сопротивлении ограждении «»
и). Определить расчетную разность температур tB - tH. (см. формулу 1.8)
к). Определить величины надбавок к основным теплопотерям по каждому ограждению рассчитываемого помещения «Σβ» и определить величину суммарной надбавки «1+Σβ»
л). По формуле 1.8 определить величину основных теплопотерь по каждому ограждению.
м). Для оконных и дверных проёмов по формуле 1.9 определяется дополнительное количество тепла на нагрев инфильтрующего воздуха.
н).Определить величину суммарных теплопотерь ограждений в рассчитываемых комнатах.
Результаты расчета теплопотерь для выбранных помещений заносятся в таблицу следующего вида:
Таблица 4
№ № пом | Наименование помещения и tв,°c | Ограждения | Rфакт, м² ºК / Вт | Надбавки | (tB-tH) °С | 1+ Σβ | Теплопотери, кВт | ||||||
Наи мен ован | Ори ента ция | Раз мер, м | А, м2 | на ветер | на этаж | Qа | QВ | Q1 | |||||
Теплопотери остальных комнат на этажах определить по укрупнённым показателям. Для этого необходимо рассчитать величины переводных коэффициентов для угловых и средних помещений каждого этажа:
Используя рассчитанные коэффициенты и длину наружных ограждений поэтажно определяются теплопотери не попавших в подробный расчет помещений. Расчеты сводятся в таблицу 5
Таблица 5
|
Сумма теплопотерь помещений (таблица 5) дает значение расчетных теплопотерь здания Qздания.
1.4 Общие положения
В расчётно-графической работе принимаются следующие исходные данные:
- система отопления индивидуальная с использованием топочной;
- параметры теплоносителя: температура воды, которая подаётся в здание из
топочной tг =90оC. Температура воды, уходящей из здания tо =70оC;
- если сумма двух последних цифр зачетной книжки цифра четная, то систему отопления следует проектировать с нижней разводкой подающей магистрали(в подвале), если нечетная – с верхней(по чердаку и первому этажу).
1.5 Указания по конструированию систем отопления здания
а) Отопительные приборы следует размещать, как правило, под световыми
проёмами. Если их нет, возле стен(как правило у наружных).
б) Отопительные приборы лестничных клеток следует размещать на первом
этаже. Их не следует устанавливать в отсеках тамбуров с внешней дверью.
Стояки в лестничных клетках должны быть проточные однотрубные.
в) Вместе с отопительными приборами следует устанавливать
терморегуляторы, за исключением приборов гардеробных, душевых,
санитарных узлов, кладовых, лестничных клеток и всех помещений, где
есть опасность замерзания теплоносителя. При размещении в помещении
нескольких отопительных приборов, регулирующую арматуру следует
установить так, чтобы тепловой поток регулируемой части составлял не
меньше 50% общего теплового потока всех приборов.
г) Замыкающую арматуру следует предусматривать:
• для отключения и спуска воды из отдельных стояков и колец;
• для отключения части или всех отопительных приборов в помещениях
периодического или частичного пользования отоплением;
• замыкающую арматуру разрешается не устанавливать на стояках в домах
из трёх и меньше этажей.
д) В системах отопления следует предусматривать мероприятия для удаления
теплоносителя. В зданиях с четырьмя и более этажами, на каждом стояке
следует предусматривать кран с штуцером для присоединения гибких
шлангов. Арматуру и дренажное оснащение, как правило, не следует
располагать в подпольных каналах;
ж) Уклоны трубопроводов воды следует принимать не меньше 0,003;
з) Трубопроводы систем отопления прокладываются открыто, закрытая
прокладка должна быть обоснована;
и) Вывод воздуха из систем отопления при теплоносителе – воде
предполагается в верхних точках систем. Проектируются, как правило,
автоматические воздухоотводчики;
к) Систему отопления следует проектировать, однотрубной из
унифицированных узлов. В домах их трёх и менее этажей возможно
проектировать двухтрубные системы отопления.
Руководствуясь перечисленными указаниями, целесообразно сформулировать основные правила и последовательность выполнения задачи:
1. Под световыми проемами каждого этажа установить отопительные приборы(выполняется на планах первого и типового этажей строения). На лестничных клетках отопительные приборы устанавливают лишь на первом этаже. В тамбурах возле внешней двери отопительные приборы не ставят;
2. Определяют вид системы;
3. Размешают стояки и нумеруют их по ходу движения теплоносителя;
4. Прокладывают магистрали систем отопления:
а) при верхней разводке – на плане чердака магистраль проходит на расстоянии не менее 0,7 м от внешних стен. Главный стояк размешают у внутренней стены одного из помещений. Показывают присоединение стояков к магистрали, уклоны, воздухосборники, номера стояков;
б) при нижней разводке – на планах подвалов магистраль проходит возле внешних стен. Показывают присоединение стояков к магистралям, уклоны, номера стояков.
1.6 Общие положения по проектированию помещения топочной.
Топочная – это источник теплоснабжения зданий и сооружений мощностью до 200 кВт, представляющий из себя отдельно стоящее помещение, в котором установлены водогрейные котлы, либо помещение, встроенное в здание. При этом максимальное количество установленных в топочной котлов согласно ДБН В.2.5-20-2001 не должно превышать двух штук вне зависимости от конструктивного исполнения (навесные, напольные). В зависимости от количества котлов в топочной существуют следующие варианты их установки:
а) если в топочной один котел, то возможно установить либо навесной, либо напольный котел;б) если в топочной два котла, то возможно установить либо два напольных, либо два навесных, либо один напольный и один навесной.
Габаритные размеры топочной рассчитываются в зависимости от количества оборудования, которое необходимо в ней установить (котлы, циркулирующие насосы, расширительный бак, объемные подогреватели и т.д.). При этом должны выполняться следующие требования ДБН В.2.5-20-2001:
1. Минимальный объем топочной должен составлять 7,5 м³ при мощности до 30 кВт, 13,5 м³ при мощности от 30 до 60 кВт и 15 м³ при мощности от 61 до 200 кВт.
2. Высота топочной мощностью более 30 кВт должна быть не менее 2,5 м в свету.
3. Минимальное расстояние от фронта котла до стены топочной равно 1,0 м, расстояние между котлами 0,7 м.
4. В топочной обязательно должен быть первый свет, т.е. световой проем (окно, фонарь) непосредственно сообщающийся с наружным воздухом. Размеры оконного проема определятся расчетом (см. далее в примере расчета).
5. В топочной необходимо предусмотреть приточно-вытяжную вентиляцию с естественным побуждением. Размеры проема для подачи приточного воздуха и размер канала или каналов для удаления дымовых газов в случае установки двух котлов определяется расчетом (см. далее). При этом отметка верха дымовой трубы должна быть на 1,5 м выше отметки кровли топочной или отметки кровли здания, которое обслуживает топочная.
Мощность топочной определяется после расчета количества тепла на отопление(теплопотери) здания. Расчет количества тепла на горячее водоснабжение и вентиляцию в данной работе не производится.Котлы в топочной обвязываются трубопроводами и оборудованием по двум контурам. Первый контур – газовый, подающий газ на горелки котла (котлов). Он включает в себя подающий трубопровод к котлам, газовый счетчик, клапан - отсекатель газа, связанный с сигнализатором аварийной загазованности и запорными вентилями. Второй контур –тепломеханический, включающий в себя автоматику на подающем трубопроводе котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и взрывной клапан), расширительный сосуд, объемный подогреватель (для горячего водоснабжения) и циркулирующий насос.