Расчет наружных ограждающих конструкций, систем отопления и вентиляции трехэтажного жилого дома

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций

Расчет выполняется с учетом новых, повышенных нормативов сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, согласно ДБН В.2.6-31: 2006 «Конструкции зданий и сооружений. Тепловая изоляция зданий», устанавливающие требования к теплотехническим показателям ограждающих конструкций (теплоизоляционной оболочки) зданий и сооружений и порядка их расчета с целью обеспечения рационального использования энергетических ресурсов на обогрев, обеспечение нормативных санитарно-гигиенических параметров микроклимата помещений, долговечности ограждающих конструкций при эксплуатации зданий и сооружений.

Теплотехнические свойства ограждений должны обеспечивать нормированный температурно-влажностный режим в помещении, допустимую величину колебаний температуры на внутренней поверхности при температурных изменениях наружного воздуха.

Выполнение теплотехнического расчета энергоэффективных ограждающих конструкций зданий имеет целью обеспечить повышенную теплозащиту жилищно-гражданских зданий и сооружений для нового строительства, реконструкции и капитального ремонта.

Целью теплотехнического расчета является определение толщины утепляющих слоев ограждающих конструкций и определение сопротивление теплопередачи.

Для внешних ограждающих конструкций отапливаемых зданий и сооружений и внутренних конструкций, которые разделяют помещения, температура воздуха в которых отличается на 3 °С и большее, обязательно выполнение условий

R_Упр ? R _{q min} ,

Дt_пр ? Дt_cг ,

ф _{в min} > t_min ,

где, R_Упр - приведенное сопротивление теплопередачи непрозрачной ограждающей конструкции или непрозрачной части ограждающей конструкции (для термически однородных ограждающих конструкций определяется сопротивление теплопередачи), приведенное сопротивление теплопередачи светопрозрачной ограждающей конструкции, м²·К/Вт;

R _{q min} - минимально допустимое значение сопротивления теплопередачи непрозрачной ограждающей конструкции или непрозрачной части ограждающей конструкции, минимальное значение сопротивления теплопередачи светопрозрачной ограждающей конструкции, м²·К/Вт;

Дt_пр - температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С;

Дt_cг - допустимая за санитарно-гигиеническими требованиями разница между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С;

ф _{в min} - минимальное значение температуры внутренней поверхности в зонах теплопроводных включений в ограждающей конструкции, °С;

t_min - минимально допустимое значение температуры внутренней поверхности при расчетных значениях температур внутреннего и внешнего воздуха, °С.

Минимально допустимое значение R_{q min} сопротивления теплопередачи непрозрачных ограждающих конструкций, светопрозрачных ограждающих конструкций и дверей жилых и общественных зданий устанавливается согласно исходных данных.

ограждающий теплоизоляционный отопление вентиляция



Исходные данные:

Район строительства - г. Донецк

№	Тип здания	ориентация	Температура наружного воздуха	Средняя температура отопительного периода	Продолжительность отопительного периода, сутки	Средняя зимняя скорость ветра м/с2
	Строительные размеры
	а, м	б, м	в, м	h,м
						t5, 0С	t1, 0С	, 0С
19	4,9	2,5	2,7	2,9	З	-23	-27	-10	-1,8	183	6,2

Растет наружной стены.

По карте-схеме температурных зон Украины определяем, что г. Донецк расположен в I температурной зоне.

Минимально допустимое значение сопротивления наружных стен жилых домов для I температурной зоны соответствует:

По расчетным значениям температуры и влажности воздуха жилого дома (t_в = 20⁰ С и ц_в = 55%) определяем режим влажности помещений в отопительный период - нормальный.

Условия эксплуатации материала в ограждающих конструкциях при нормальном режиме влажности - «Б».

Расчетное определение приведенного сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций

Сопротивление теплопередачи термически однородной непрозрачной ограждающей конструкции рассчитывается по формуле:

где б_в, б_н - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, Вт/(м²·К);

R_і - термическое сопротивление і-го слоя конструкции, м²·К/Вт;

л_ip - теплопроводность материала і-го слоя конструкции в расчетных условиях эксплуатации, Вт/(м·К);

При условии эксплуатации «Б» - определяем расчетные характеристики материалов наружной ограждающей конструкции по приложению (Таблица 1).

Таблица 1

Конструкция двухслойной стеновой панели.	Конструкция двухслойной стеновой панели. 1. Наружный отделочный слой (штукатурка). ?1= 1800 кг/м3 2. Кирпичная кладка. ?1= 1900 кг/м3 3. Утеплитель (легкие бетоны) ?1= 600 кг/м3 4. Внутренний отделочный слой (штукатурка). ?1= 1800 кг/м3

Расчетные значения коэффициентов теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающих конструкций принимаем: б_в = 8,7 Вт/(м²·К), б_н = 23.0 Вт/(м²·К).

Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя наружной стены



где: n-1 - число слоёв ограждения (кроме утеплителя);

- соответственно толщина и теплопроводность і-го слоя (таблица 1) - коэффициент теплопередачи наружной и внутренней поверхности ограждения.

По значению R_ут определяют толщину теплоизоляционного слоя и округляют до конструктивных размеров

(м)

Принимаем толщину утеплителя д_ут = 0,360 м = 360 мм

Термическое сопротивление наружной стены с учётом принятой толщины утеплителя д_ут

Согласно обязательного условия проектирования ограждающих конструкций по теплотехническим требованиям



Обязательное условие выполняется.

Расчетная толщина наружной стены составляет:

д = д₁ + д₂ + д_{3 +} д_у = 0,02 + 0,12 + 0,01 + 0,37 = 0,51 м = 510 мм

Коэффициент теплопередачи наружной стены.

Растет чердачного перекрытия.

По карте-схеме температурных зон Украины определяем, что г. Донецк расположен в I температурной зоне.

Минимально допустимое значение сопротивления чердачного перекрытия домов для I температурной зоны соответствует:

По расчетным значениям температуры и влажности воздуха жилого дома (t_в = 20⁰ С и ц_в = 55%) определяем режим влажности помещений в отопительный период - нормальный.

Условия эксплуатации материала в ограждающих конструкциях при нормальном режиме влажности - «Б».

При условии эксплуатации «Б» - определяем расчетные характеристики материалов чердачного перекрытия по приложению (Таблица 2).

Таблица 2

Конструкция чердачного перекрытия.	Конструкция чердачного перекрытия. 1. Трехслойный рулонный ковер. ?1= 600 кг/м3 2. Цементно-песчаная стяжка ?2= 1800 кг/м3 3. Утеплитель (толщина по расчету). ?ут= 200 кг/м3 4. Пароизоляция (в расчет не включается). 5. Железобетонная панель. ?5= 2500 кг/м3 6. Затирка цементно-песчаная (в расчет не включается).

Расчетные значения коэффициентов теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающих конструкций принимаем: б_в = 8,7 Вт/(м²·К), б_н = 12,0 Вт/(м²·К).

Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя чердачного перекрытия

где: n-1 - число слоёв ограждения (кроме утеплителя);

- соответственно толщина и теплопроводность і-го слоя (таблица 2) - коэффициент теплопередачи наружной и внутренней поверхности ограждения.

1По значению R_ут определяют толщину теплоизоляционного слоя и округляют до конструктивных размеров

м

Принимаем толщину утеплителя д_ут = 0,425 м = 425 мм

Термическое сопротивление чердачного перекрытия с учётом принятой толщины утеплителя д_ут

Согласно обязательного условия проектирования ограждающих конструкций по теплотехническим требованиям

Обязательное условие выполняется.

Расчетная толщина чердачного перекрытия составляет:

д = д₁ + д₂ + д₃ + д_{4 +} д_{5 +} д_у = 0,02 + 0,02 + 0,003 + 0,14 + 0,003 + 0,425 = 0,610 м = 610 мм

Коэффициент теплопередачи чердачного перекрытия



Растет перекрытия над подвалом.

По карте-схеме температурных зон Украины определяем, что г. Донецк расположен в I температурной зоне.

Минимально допустимое значение сопротивления перекрытия над подвалом домов для I температурной зоны соответствует:

По расчетным значениям температуры и влажности воздуха жилого дома (t_в = 20⁰ С и ц_в = 55%) определяем режим влажности помещений в отопительный период - нормальный.

Условия эксплуатации материала в ограждающих конструкциях при нормальном режиме влажности - «Б».

При условии эксплуатации «Б» - определяем расчетные характеристики материалов чердачного перекрытия по приложению (Таблица 3)

Таблица 3

Конструкция подвального перекрытия	Конструкция подвального перекрытия 1. Паркет ?1= 700 кг/м3 2. Мастика (в расчет не включается) 3. Цементная стяжка ?3= 1800 кг/м3 4. Пароизоляция (в расчет не включается) 5. Утеплитель (толщина по расчету) ?ут= 200 кг/м3 6. Железобетонная панель ?6= 2500 кг/м3

Расчетные значения коэффициентов теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающих конструкций принимаем: б_в = 8,7 Вт/(м²·К), б_н = 12,0 Вт/(м²·К).

Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя подвального перекрытия

где: n-1 - число слоёв ограждения (кроме утеплителя);

- соответственно толщина и теплопроводность і-го слоя (таблица 3) - коэффициент теплопередачи наружной и внутренней поверхности ограждения.

По значению R_ут определяют толщину теплоизоляционного слоя и округляют до конструктивных размеров

Принимаем толщину утеплителя д_ут = 0,281 м = 290 мм

Термическое сопротивление подвального перекрытия с учётом принятой толщины утеплителя д_ут

Согласно обязательного условия проектирования ограждающих конструкций по теплотехническим требованиям

Обязательное условие выполняется.

Расчетная толщина подвального перекрытия составляет:

д = д₁ + д₂ + д₃ + д_{4 +} д_{5 +} д_у = 0,02 + 0,002 + 0,02 + 0,14 + 0,003 + 0,29 = 0,475 м = 475 мм

Коэффициент теплопередачи подвального перекрытия.

Коэффициент теплопередачи окна.



Коэффициент теплопередачи входной двери



2. Определение тепловой мощности системы отопления

Теплопотери , для каждой ограждающей конструкции помещения рассчитываются по формуле:

,

где - площадь ограждающей конструкции,

- коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, ;

- расчетная температура внутреннего воздуха, ;

- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года по параметру Б, ;

- коэффициент, который зависит от положения внешней поверхности ограждающей конструкции по отношению к внешнему воздуху и определяется по исходным данным;

- дополнительные потери теплоты в частях от основных теплопотерь, которые учитываются для наружных вертикальных и наклонных ограждающих конструкций здания по исходным данным.

Расчет поверхности отопительных устройств

При выборе вида и типа отопительного прибора принимаются во внимание назначение архитектурно-технологическое решение помещения, место и длительность пребывания в нем людей, вид системы отопления, технико-экономические и санитарно-гигиенические показания прибора.

В курсовой работе в помещениях устанавливают чугунные радиаторы типа М-140, М-140-АО.

Отопление лестничных клеток осуществляется нагревательными приборами типа конвектор “Аккорд” или же рециркулирующими воздухонагревателями.

Расчет поверхности нагрева радиаторов типа М-140 и М-140-АО

Исходные данные:

№ вар.	Температура воды в тепловой сети. 0С	Давление воды в падающей и обратной линиях тепловой сети у ввода в здание. МПа	Место ввода теплосети в здание (в осях)	Тип разводки
9	115 70	0,60 0,25	6 -7	Н

Определяем тепловую нагрузку на стояк, Вт:

где, - тепловая нагрузка на I-й, II-й и i-ый прибор соответственно, Вт.

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Расход воды в стояке, кг/ч



где, =4,19 - удельная теплоемкость воды, кДЖ/кг·єС;

- температура теплоносителя в подающей магистрали,·єС;

- температура теплоносителя в обратной магистрали,·єС.

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Температура на входе (выходе) приборов, єС

где, =4,19 - удельная теплоемкость воды, кДЖ/кг·єС;

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Температура теплоносителя в приборе,·єС

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Температурный напор, єС.

где, - расчетная температура внутреннего воздуха, єС.

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Теплоотдача 1 экм нагревательного прибора, Вт/экм

Для данного типа приборов разрешается пользоваться упрощенной зависимостью в случае открытой установки прибора у наружной стены при одностороннем присоединении к стояку. Теплоотдача 1 экм чугунных радиаторов рассчитывается по формуле:

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Площадь требуемой теплоотдающей поверхности нагревательного прибора, екм:

где, - поправочный коэффициент, учитывающий понижение температуры воды в следствии ее остывания в трубопроводах системы, принять равным =1;

- поправочный коэффициент, учитывающий способ подводки теплоносителя к нагревательному прибору и изменение теплоотдачи в зависимости от относительного расхода воды через прибор принять равным

- поправочный коэффициент для радиаторов, принимаемый при числе секций: до 5 - 0,95

от 5 до 10 - 1,0

- поправочный коэффициент, учитывающий способ установки нагревательного прибора и всякого рода укрытия, принять ровным =1

- поверхность нагрева труб, проложенных в помещении. Упрощенно при движении теплоносителя снизу-вверх принимается при: d=20 мм - 0,4 экм

1 стояк

2 стояк

3 стояк

Число секций в каждом нагревательном приборе:

где, - поверхность одной секции, экм, равная:

=0,31 экм - для радиаторов М-140

Число секций в приборе округляют до целых в большую сторону.

1 стояк

В угловых комнатах размещается два стояка

2 стояк



3 стояк



3. Естественная канальная вытяжная вентиляция

Жилые здания оборудуются системой естественной канальной вентиляции с устройством каналов преимущественно во внутренних капитальных стенах. В квартирах со сквозным или угловым проветриванием, а также в одно-, двух- и трехкомнатных квартирах вытяжка осуществляется из ванных комнат, санузлов и кухонь.

В квартирах с четырьмя и более комнатами без сквозного или углового проветривания должна быть предусмотрена вытяжная вентиляция непосредственно из жилых комнат, не смежных с кухней и санузлом, а также из кухонь, санузлов и ванных комнат.

Лестничные клетки вентилируются через форточки или фрамуги окон. Для зданий малой и средней этажности удовлетворительным решением являются раздельные комнаты; для зданий повышенной этажности такая система часто неприемлема из-за невозможности разместить большое число каналов в стенах здания. В этом случае используют схемы вентиляции каналов со спутниками.

В одну систему могут объединяться вытяжные каналы одноименных или близких по назначению помещений. Вытяжные каналы из санузлов должны, как правило, объединяться в самостоятельные системы. В жилых домах квартирного типа допускается объединение вентиляционных каналов:

· из жилых комнат одной квартиры в один вентиляционный капал, обособленный от вытяжных каналов из кухни и санузла той же квартиры;

· из санузла без унитаза с вентиляционными каналами из кухни той же квартиры;

· из санузла и ванной или душевой той же квартиры.

Радиус действия вентиляции с естественным побуждением -8м.

Приток воздуха для компенсации естественной вытяжки поступает через не плотности окон и других ограждений.

Расчет естественной канальной вытяжной вентиляции.

Цель расчета: определить необходимый воздухообмен в помещении и геометрические размеры вентиляционных каналов.

Исходные данные:

№	Строительные размеры	Высота этажа в чистоте, м	Высота устья вентиляционной шахты, м
	а, м	б, м	в, м
19	4,9	2,5	2,7	2,9	1,4

Воздухообмен в помещении.

Общее количество воздуха, которое должно быть удалено из жилых комнат через вентиляционные каналы кухни, м³/год;

где, - суммарная площадь жилых комнат квартиры, м²;

При этом количество воздуха не должно быть меньше требуемого для вентиляции кухни и санузла.

Определить расчетное гравитационное давление, Па

где, - расстояние между устьем вентиляционной шахты и центром вентиляционного отверстия (решетки) расчетного этажа, м;

- ускорение свободного падения, =9,8 м/с²;

- плотность соответственно наружного (при температуре ) и внутреннего воздуха, кг/м³ (при температуре для кухни).

Плотность определяется по формуле, кг/м³

1 канал

2 канал

Скорость воздуха в канале прямоугольного сечения, м/с

где, - площадь вентиляционного канала, м² (таблица 4)

Размеры вентиляционных каналов из кирпича



Таблица 4

Размер	Площадь поперечного сечения канала.
в кирпичах	мм	м3
1/2 * 1/2	140 *140	0,02
1/2 * 1	140 * 270	0,038
1 * 1	270 * 270	0,073
1 * 11/2	270 * 400	0,111

Диаметр канала круглого сечения, эквивалентный прямоугольному по потерям на трение, мм

где, - размеры прямоугольного канала, мм/см

В соответствии с таблицей 4 задаем ориентировочно размеры канала из кирпича 140Х140 с площадью поперечного сечения = 0,02 м².

По номограмме находим динамическое давление , Па и удельные потери на трение , Па/м ,

В связи с тем, что номограмма составлена для круглых стальных воздуховодов, необходимо ввести поправку на шероховатость ().

1 канал

2 канал

Местные сопротивления вытяжного канала принимаются следующими:

· входная жалюзийная решетка ;

· поворот (колена) при переходе воздуха в вертикальный канал

· зонт над шахтой .

о = 1,4 + 1,1 + 1,3 = 3,8

Потери давления, связанные с местными сопротивлениями, Па

Z = 3,8 • 1,1 = 4,18 Па

Суммарные потери давления на участке, Па

1 канал

2 канал

Сравнить гравитационное давление с суммарными потерями давления. При сравнении должно выполняться условие:

1 канал

0,9 • 4,4 ? 9,43

3,96 ? 9,43

2 канал

0,9 • 1,64 ? 9,43

1,48 ? 6,18

В соответствии с таблицей 4 задаемся размерами каналов:

1 канал м².

2 канал м².

Скорость воздуха в канале:

1 канал

2 канал

Эквивалентный диаметр:

1 канал

мм

2 канал

мм

По номограмме определяем:

1 канал,

2 канал,

Фактическое значение потерь давления на трение, Па:

1 канал

Па;

2 канал Па;

Потери давления, связанные с местными сопротивлениями, Па:

1 канал

Па;

2 канал

Па;

Суммарные потери давления, Па:

1 канал

Па;

2 канал

Па;



Проверим выполнение условия:

1 канал

- условие выполнилось

2 канал

- условие выполнилось

Результаты заносим в таблицу 5.

Таблица 5

Результаты расчета естественной канальной вытяжной вентиляции

№ кан.	Vк, м3/ч	L, м	a b, мм	fк,м2	d , мм	W, м/с	R , Па/м	в	вRL, Па		Pдин, Па	Z, Па	вRL+ Z, Па	Pгр, Па
1	79	10,5	140х140	0,02	140	1,1	0,25	2	5,25	3,8	1,1	4,18	9,43	4,4
1	79	10,5	140х270	0,038	185	0,58	0,07	2	1,47	3,8	0,4	1,52	2,99	4,4
2	79	4,0	140х140	0,02	140	1,1	0,25	2	2,0	3,8	1,1	4,18	6,18	1,64
2	79	4,0	270х270	0,073	270	0,30	0,015	2	0,12	3,8	0,09	0,34	0,46	1,64

1-й канал: 140х 270; f_к=0,038 м²

2-й канал: 270 х270; f_к=0,073 м

Размещено на Allbest.r