Расчетная часть работы

1. Теплотехнический расчет наружных ограждений

Теплотехнические свойства ограждающих конструкций характеризуются сопротивлением теплопередаче, теплоустойчивостью, воздухо- и паропроницаемостью.

Основные физические свойства строительных материалов в ограждающих конструкциях: плотность – ρ , удельная теплоемкость – С, коэффициент теплопроводности – λ, коэффициент теплоусвоения – S.

Расчетные величины коэффициентов теплопроводности материалов λ определяются с учетом условий эксплуатации.

Термическое сопротивление отдельных слоев ограждающих конструкций определяется по формуле:

,

где δ-толщина отдельного слоя многослойного ограждения, м;

λ-коэффициент теплопроводности отдельных слоев материал,

;

, где

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций к воздуху внутри помещений, (α_в=8,7 Вт/м²·k);

α_Н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций к наружному воздуху для зимних условий (α_н=23 Вт/м²·k);

R₀ – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями;

К – коэффициент теплопередачи.

Теплотехнический расчет наружной стены

Вычисляем величину тепловой инерции ограждающих конструкций:

Д=R ₁s₁ +R₂ s₂ +R₃ s₃+……+R_n s_n ,

где: R₁, R₂, R₃, R_п, s₁, s₂ ,s₃ …, s_т - термические сопротивления и коэффициенты теплоусвоения материалов отдельных слоев ограждения.

Вт/( ×°С) Вт/( ×°С)

Вт/( ×°С) Вт/( ×°С)

Вт/( ×°С)

Д=0,17×9,2+0,15×0+2,2×0,89+0,06×3,53+0,54×9,2+0,02×9,96=8,90 7-конструкция считается массивной.

Поскольку Д 7 – большой инерционности, за температуру наружного воздуха берем температуру наиболее холодной пятидневки, которая составляет для города Архангельск .

По СНиП для города Архангельска принимаем:

t_{оп пер}= 4,7^оС; z_{от пер} =251 сут; t_н = 32^оС.

Требуемое сопротивление теплопередаче определяем исходя из требований СНиП и двух условий:

1) санитарно-гигиенические и комфортные требования:

R_о^тр=

при n=1, ^н =4^о С, _в =8,7 Вт/м^{2 о} С

R_о^тр = 1,43 м^{2 о} С/ Вт

2) из условий энергосбережения:

ГСОП = (t_в – t_{от пер}) z_{от .пер,}

где: t_{от пер} , z _{от пер} - средняя температура, ^о С, и продолжительность ,сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8^оС, принимается по СНиП.

ГСОП= (18 – ( 4,7)) 251= 5697,7

По таблице 1б СНиП II-3-86 находим методом интерполяции

R^о_тр = 3,39 м^{2 о} С/Вт.

Сравниваем данное сопротивление теплопередачи с нормируемым сопротивлением теплопередачи:

=3,41 3,39 м^{2 о} С/Вт.

Условие выполняется, значит, толщина утеплителя запроектирована верно.

Расчет термического сопротивления ограждающей конструкции с пустотами

Расчет I

Условно разрезаем плиту плоскостями, параллельными направлению теплового потока, на различные в теплотехническом отношении участки I и II.

Пол состоит из ж/б пустотной плиты перекрытия (λ₁= 1,92; δ₁=0,22), стяжки из цементно-песчаного раствора марки М-100 (λ₂= 0,76; δ₃=0,05), мастики (λ₃= 0,3;

δ₃=0,0015) и плит древесноволокнистых (λ₄= 0,23; δ₄=0,005).

м·k/Вт

Потолок состоит из пустотной плиты перекрытия (λ₁= 1,92; δ₁=0,22), керамзитобетонной стяжки (λ₂= 0,56; δ₂=0,3) и цементно-песчаной стяжки (λ₃ = 0,76; δ₃=0,015).

Расчет определения коэффициента теплопередачи:

– коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций

Вт/м²·ч·К

Вт/м²·ч·К

Вт/м²·ч·К

Определение потерь тепла

Для определения потерь тепла отдельными помещениями и здани­ем в целом необходимо иметь следующие исходные данные:

- планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными параметрами;

- выкопировка из генерального плана с обозначением стран света и розы ветров;

- назначение каждого помещения;

- конструкции всех наружных ограждений обоснованные теп­лотехническим расчетом.

Все помещения здания нумеруются порядковыми номерами слева направо.

Потери тепла помещениями через ограждающие конструкции разделяются на основные и добавочные:

1) Основные теплопотери помещений слагаются из теплопотерь отдельных ограждающих конструкций, определяемые по формуле: Q=K·(t_В–t_Н)·n·S, где

S – площадь ограждающей конструкции, через которую проходит потеря тепла

К=1/R – коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций

t_В – расчетная температура внутреннего воздуха

t_Н – расчетная температура наружного воздуха

n –поправочный коэффициент к расчетной разности температур

2) Основная формула для расчета потерь тепла помещением через ограждающие конструкции не учитывают ряд факторов, влияющих на величину потерь. К ним относятся ориентация помещения по отношению к сторонам света; наличие двух и более наружных стен: поступление наружного воздуха через наружные двери и ворота; высота помещений; инфильтрация в помещения наружного воздуха через те плотности строительных конструкций (щели в притворах окон, дверей и т.д.).

3) Для подсчета потерь тепла через стены поверхности ограждения измеряют без вычета площади окон, таким образом, фактически площадь окон учитывается дважды, поэтому коэффициент К принимают как разность значений для окон и стен:

К=К_ОК-К_СТ.

Для полов над неотапливаемым подвалом, расположенным ниже уровня земли, при отсутствии окон в наружных стенах подвала разность температур принята с коэффициентом 0,4 т.е. 52 0,4=20,8ºС. Для чердачного перекрытия разность температур принята с коэффициентом 0,8, т.е. 47 0,8=37,6 и 52 0,8=41,6 ºС.

Ограждающие конструкции обозначаются сокращенно начальными буквами:

НС — наружная стена;

ДО — окно с двойным остеклением;

ПЛ — пол;

ПТ — потолок;

Д — одинарная дверь.

В бланке должны быть подведены итоги потерь тепла по отдельным помещениям и в целом по зданию.

Расчетная температура в помещении, ºС:

Кухня: +15°С

Спальня: +20°С

Жилая комната: +18°С

5) Полученные теплопотери мы можем сравнить с теплопотерями, определенными по укрупненным измерителям. Для этого определяют расход тепла на отопление по формуле:

Q=q₀·V_H·( t_В -t_H)·α, где

q₀ – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м³·k), показывающая расход тепла на отопление 1м³ здания при 1°С расчетной разности температур, равная 0,49 для жилых зданий (данные берутся в зависимости от объёма здания);

α – коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий, α =0,96 (методом интерполяции для температуры );

V_H – строительная кубатура отапливаемого здания = 458,68 м³;

t_В – средняя температура воздуха в помещениях;

Где Σt_Н – сумма температур отдельных помещений здания, 95 °С;

N – число помещений в здании, 5;

Определим расход тепла по укрупненным измерителям:

Фактические теплопотери отличаются от расхода тепла на отопление по укрупненным измерителям не более чем на 5 10%, значит, подсчет тепла выполнен правильно.

№ помещенийний	Наименование помещений	Наименований ограждений	Страны света	Размер ограждений в м	Поверхность ограждений в м 2	Разность температур в ºС	Коэффициент теплопередачи в Вт/м2К	Потеря тепла в Вт/ч	Добавки к теплопотерям в %	Коэффициент добавок	Общие потери тепла в Вт
на страны света	на ветер	Др.
	гостиная-столовая   tВ=20ºС	НС НС ДО ПЛ ДО Д	ЮЗ ЮВ ЮЗ - СЗ СЗ	7,14 3,0 4,9 3,0 3,0 2,1 6,34 4,11 2,1 1,6 0,9 2,1	21,42 14,7 6,3 26,05 3,36 1,89	20,8	0,29 0,29 3,8-0,29 2,94 3,8-0,29 2,3	323,01 221,67 1149,87 1593,00 613,26 226,04	- - -	- - -	- - -	1,15 1,15 1,15 - 1,05 1,05	371,46 254,92 1322,35 1593,00 643,92 237,34 Σ=4422,99
	спальная   tВ=20ºС	НС НС ДО ПЛ	ЮВ СВ СВ -	4,9 3,0 3,35 3,0 1,5 1,6 4,11 4,0	14,7 10,05 2,4 16,44	20,8	0,29 0,29 3,15-0,29 2,94	221,67 151,55 356,92 1005,33	-	-	-	1,15 1,20 1,20 -	254,92 181,86 428,30 1005,33 Σ=1870,41
А	лестничная клетка   tВ=15ºС	НС НС ПТ	ЮЗ СЗ -	3,51 3,0 2,71 3,0 2,25 2,09	10,54 8,14 4,70	37,6	0,29 0,29 1,26	143,66 110,94 222,66	- -	- -	- -	1,15 - -	165,20 110,94 222,66 Σ=498,8
	родительская спальная   tВ=20ºС	НС НС ДО ПТ ДО Д	ЮЗ ЮВ ЮЗ - СЗ СЗ	7,14 3,0 4,9 3,0 2,11 1,6 6,34 4,11 0,9 1,6 1 2,1	21,42 14,7 3,37 26,05 1,44 2,1	41,6	0,29 0,29 3,15-0,29 1,26 3,15-0,29 2,3	323,01 221,67 501,18 1365,43 214,15 251,16	- - -	- - -	-	1,15 1,15 1,15 - 1,05 1,05	371,46 254,92 576,35 1365,43 224,85 263,71 Σ=3056,72
	спальная   tВ=20ºС	НС НС ДО Д ПТ	ЮВ СВ СВ СВ -	4,9 3,0 4,6 3,0 1,5 1,6 0,9 2,1 4,0 4,11	14,7 13,8 2,4 1,89 16,44	41,6	0,29 0,29 3,15-0,29 4,6 1,26	221,67 208,10 356,92 452,08 861,71	-	-	-	1,15 1,20 1,20 1,20 -	254,92 249,72 428,30 542,49 Σ=1475,43
Σ=11324,35

Выбор и расчет нагревательных приборов

Нагревательные приборы являются основным элементом системы отопления, выбираются в соответствии с характером и назначением отапливаемых зданий, а также при этом учитывают тип системы отопления, вид и параметры теплоносителя.

Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, установленными в помещении, соответствовало расчетным теплопотерям помещения.

1) Количество тепла Q, Вт отдаваемое прибором, определяется по формуле:

Q_РАСЧ=F_ПР·к(t_СР-t_В),где:

F_ПР – площадь поверхности нагрева, м²;

к – коэффициент теплопередачи прибора, ;

t_СР – средняя температура теплоносителя, °С;

t_В – температура омывающего воздуха; температура воздуха в помещении, °С;

2) Откуда м²;

t_СР–t_В=81-18=63 °С

к – коэффициент теплопередачи для секций алюминиевых радиаторов «RIFAR Alum 500» при нормальных условиях равен 5,98

t_СР ,°С - средняя температура теплоносителя при водяном отоплении;

t_r– температура теплоносителя при входе в прибор, °С;

t_o- температура теплоносителя на выходе из прибора, °С;

3) При учете дополнительных факторов, влияющих на теплопередачу прибора, площадь поверхности нагрева определяется по формуле:

где β₁ – коэффициент, учитывающий охлаждение воды в трубопроводах систем водяного отопления с искусственной циркуляцией 1,05;

β₂ – коэффициент, учитывающий способ установки прибора 1,05; 1,02.

β₃ – коэффициент, учитывающий способ подвода теплоносителя к прибору: 1,07

для нахождения β₃ необходимо вычислить расход относительной воды, g, кг/(4·экм), по формуле:

где — разность средних температур теплоносителя в нагревательном приборе и окружающего воздуха, °С;

— перепад температур теплоносителя в нагре­вательных приборах, °С;

β₄ – коэффициент, учитывающий число секций в приборе. При числе секций:

Значение при количестве секций в радиаторе
				7-8	9-12	13 и более
1,04	1,02		0,99	0,98	0,97	0,96

4) Теплопередача 1экм q_ЭКМ определяют по формуле:

где Z – поправочный коэффициент, зависящий от схемы подачи воды в прибор (для схемы "сверху – вниз" Z=1);

5) Количество тепла, поступавшего в помещение от неизолированных открытопроложенных трубопроводов, определяют по формуле:

Q_ТР.=π·d_H·l· к ·в·(t_r-t_B),

где d_H – наружный диаметр, м;

l – длина трубы , м;

К – коэффициент теплопередачи гладких труб, Вт/(м²·k);

t_r – расчетная температура теплоносителя в трубопроводе, ºС;

t_B – расчетная температура воздуха в помещении, °С;

в – поправочный коэффициент, учитывающий месторасположе­ние труб, равный 0,5 для вертикальных труб и стояков;

6) Величина F_ТР экм определяется по формулам:

для труб d 32мм, F_ТР=1,78·π·d_H·l·в;

для труб d >32мм, F_ТР=1,56·π·d_H·l·в;

7) Площадь поверхности нагрева F_ПР экм, определяет­ся по формуле:

8) Число секций в приборах определяется по формуле:

,

где f экм – площадь поверхности нагрева одной секции радиатора, принятого к установке; которая равна для алюминиевого секционного радиатора «RIFAR Alum 500» 0,435. При округлении числа секций в радиаторе до целого числа расчетную площадь поверхности нагрева можно уменьшить не более чем 0,1 экм.

Применяем алюминиевые секционные радиаторы повышенной прочности марки «RIFAR Alum 500».

Расчет расширительного сосуда

Расширительный сосуд предназначен для вмещения прироста объема воды при увеличении ее температуры и отвода воздуха из системы отопления.

1. Полезная вместимость расширительного сосуда определяет­ся по формуле:

V_P.C.=α·Δt·V_C

где α – коэффициент объемного расширения воды, равный 0,0006

Δt – изменение температуры в системе отопления;

V_C – объем воды, заполняющий систему, л;

При параметрах теплоносителя tr=92°С; t₀=70 °С и температуре водопроводной воды при пуске системы в эксплуатацию t₀=8 °С

2. Объём воды в системе V_C следует считать по её расчетной мощности, равной расчетной теплопотере здания, по формуле:

V_C= ·M+V_P ·M·∑n

В среднем на каждые 1000 Вт тепловой мощности системы на отдельные элементы её приходится следующий объём воды:

V_P – на радиаторы –10 12 л;

V_ТРи – на трубопровод при искусственной циркуляции – 8 л;

М=Q –число тысяч Ватт в суммарной тепловой мощности системы;

∑n – суммарное количество нагревательных приборов в помещениях.

Таким образом, наиболее подходящий расширительный сосуд марки

4ЕО10: