--PAGE_BREAK--2 Теплотехнический расчет ограждающих
конструкций по нормативным показателям
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций по нормативным показателям заключается в определении коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций (по минимальному Rreg.), при котором температура на внутренней поверхности ограждения будет выше температуры точки росы внутреннего воздуха и будет удовлетворять теплотехническим требованиям:
Ro³
Rreg
.
Расчет выполняется в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Теплотехническому расчету подлежат: наружные стены, чердачные перекрытия и бесчердачные покрытия, перекрытия над неотапливаемыми подвалами, окна.
2.1 Определение теплотехнических параметров
2.1.1 Градусо-сутки отопительного периода Dd,°С∙сут. [2, формула 2]
Dd = (tint – tht) ∙ zht ,
Dd = (21 – (–7.7)) 221=6342.7 °С∙сут,
(2.1)
где Dd – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;
tint– расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по табл. 1 [4] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20…22 °С).
tht, zht – средняя температура наружного воздуха, °С и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С – в остальных случаях.
2.1.2 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreg, (м2∙°С)/Вт, ограждающей конструкции [2, п. 5.3, табл.4, формула 1]
Rreg= a∙Dd+ b
где a, b– коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий и соответствующих видов конструкций за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала 6000-8000 °С·сут: a= 0,00005; b= 0,3.
(2.2)
2.1.3 Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)
k = 1/Rreg
(2.3)
2.2 Наружная стена
Dd=6342.7 °С∙сут
a=0,00035
b=1,4
Rreg = 0,00035∙6342,7 +1,4=3,62(м2·°С)/Bт
2.2 Перекрытие над неотапливаемым подвалом
Dd=6342.7 °С∙сут
a=0,00045
b=1,9
Rreg = 0,00045∙6342,7 +1,9=4,75(м2·°С)/Bт
2.3 Чердачное перекрытие
Dd =6342.7 °С∙сут
a=0,0005
b=2,2
Rreg =0,0005∙6342,7 +2,2=5,37(м2·°С)/Bт
2.4 Оконный блок
2.4.1 К заполнениям световых проемов относят окна, балконные двери, фонари, витрины и витражи.
2.4.2 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче заполнений световых проемов Rreg, (м2∙°С)/Вт [2, табл.4]
Rreg= a∙Dd+ b
Dd=6342.7 °С∙сут
a=0,00005
b=0,3
Rreg = 0,00005∙6342,7 + 0,3=0,617(м2·°С)/Bт
(2.4)
2.2.3 Приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (м2∙°С/Вт) принимается по сертификатным данным производителя, либо экспериментально по ГОСТ 26602.1
Примечание: в курсовой работе приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (м2∙°С/Вт) принять в соответствии [4, табл. 5]
2.2.4 Заполнение светового проема:: оконный блок из двух однокамерных стеклопакетов в спаренных переплетах с приведенным сопротивлением теплопередачи
= 0,617(м2×°С)/Вт; Rreg= .
где – сопротивление теплопередаче заполнения светового проема (м2∙°С)/Вт.
2.2.5 Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)
k= 1/
k=1/0,617=1.62Вт/(м2∙°С)
(9)
2.5. Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций по нормативным показателям
Таблица 2.1
продолжение
--PAGE_BREAK--3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ОТОПЛЕНИЕ
3.1 Расход тепловой энергии отопление жилых, общественных и производственных зданий следует принимать в соответствии с индивидуальным проектом здания или сооружения.
При отсутствии проектов в практике энергетиков часто возникает необходимость выявить ориентировочную тепловую мощность системы отопления проектируемых зданий и сооружений, чтобы определить тепловую мощность и источника теплоты при централизованном теплоснабжении, заказать основное оборудование и материалы, определить годовой расход топлива, рассчитать стоимость системы теплоснабжения, генератора теплоты и для решения других народно хозяйственных задач.
Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет потерь теплоты ограждения здания сводится к определению удельной тепловой характеристики здания, qуд, Вт/(м3∙° С), численно равной теплопотерям 1 м3 здания в Вт при разности температур внутреннего и наружного воздуха (tint– text), °C.
3.2 Ориентировочное значение теплопотерь через ограждающие конструкции здания определяют при оценке нагрузок тепловых сетей и станций по формуле (3.1)
Q0=a ∙q
уд
∙V
н
∙ (tint –t ext), (3.1)
где Q– ориентировочное значение теплопотерь через ограждающие конструкции здания, Вт;
а – коэффициент учета района строительства здания определенный по формуле (3.2):
(3.2)
где qуд– удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3∙°С), соответствующая расчетной разности температур для основных помещений;
(tint– text) – расчетная разность температур внутреннего воздуха для основных помещений и наружного воздуха соответственно;
tint– text=21–(–39)=60 °С; может быть найдена по формулам или принимается по приложениям
Vн – объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3,(высоту отсчитывают от уровня земли).
Если принять, что теплопотери на инфильтрацию приблизительно компенсируются тепловыми и технологическими теплопоступлениями, а также исходить из предельно допустимых дополнительных потерь в системе отопления, то установочная мощность системы отопления по укрупненным показателям может быть принята равной:
Q0=1,07∙ a∙ q
уд
∙V
н
(tint – text), (3.3)
3.2.1 определение потребного количества теплоты на отопление зданий по укрупненным показателям.
a=0,54+22/60=0,907
3.2.2 Вычисление Vн
S=292,98 м2
где S– площадь здания в плане, м2 (вычисляется по данным приложения А).
Определение высоты зданий
H5=16,25 м,
H9=28,25 м,
H12=37,25 м,
где H5, H9, H12 – высоты пяти-, девяти-, двенадцатиэтажного зданий соответственно, м ( вычисляются по данным приложения Б).
Определение Vнжилых зданий
Vн=Нi∙S∙n (3.4)
Vн5=14282 м3,
Vн9=24830 м3,
Vн12=11030 м3,
где n– количество подъездов, штук;
V5, V9, V12 – объемы пяти-, девяти-, двенадцатиэтажного зданий соответственно, м3 .
Примечание: Объем, площадь и высота здания определяются по приложениям Aи Б
Таблица 3.1 – Результаты расчетов по первому методу
3.3 Потребное количество тепла на отопление за рассматриваемый
период
При укрупненных расчетах потребное количество теплоты определяют по формуле:
(3.5)
Qот9=3,6∙630518,1∙28,7∙24∙221/(60∙1000000)=5758,83 ГДж
где tht– средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период для данной местности, °С;
Zот– продолжительность работы систем отопления за рассматриваемый период в сутках;
tint– усредненная расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений, °С;
text– расчетная температура наружного воздуха для отопления конкретного здания, °С;
Q– потребное количество тепла на отопление здания с учетом всех потерь теплоты, Вт;
3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ч.
Таблица 3.2 – Необходимое количество теплоты на одно здание данного типа
Тип здания
tint – text,
°С
tint – tht,
°С
Zht,
Сут.
Qo, Вт,
[3, табл 3.1]
Qот, ГДж,
на одно здание
жилое 9эт
60
28,7
221
630518
5678,43
жилое 5эт
60
28,7
221
366426
3266,35
жилое 12эт
60
28,7
221
283903
2565,48
Административные здания
57
25,7
221
337716
2907,47
Кинотеатры
53
21,7
221
107758
842,444
Театры
54
22,7
221
82278
660,424
Детские сады
59
27,7
221
126542
1134,41
Школы
55
23,7
221
121165
996,945
Поликлиники
59
27,7
221
319504
2864,25
Больницы
59
27,7
221
319504
2864,25
Гостиницы
57
25,7
221
308674
2657,45
Предприятия общественного питания
55
23,7
221
108622
893,737
Тип здания
Qот ГДж,
на одно здание
Количество зданий
Qотполное
ГДж,
На все здания
жилое 9эт
5678,43
17
97900,11
жилое 5эт
3266,35
14
46854,56
жилое 12эт
2565,48
7
18151,19
Административные здания
2907,47
3
8722,42
Кинотеатры
842,444
2
1684,88
Театры
660,424
1
708,79
Детские сады
1134,41
4
4537,63
Школы
996,945
5
4984,72
Поликлиники
2864,25
2
5728,50
Больницы
2864,25
1
2864,25
Гостиницы
2657,45
1
2657,44
Предприятия общественного питания
893,737
4
3574,94
Таблица 3.3 – Общая нагрузка на отопление
Полное количество теплоты необходимое для отопления района находится как сумма требуемого количества теплоты для каждой группы зданий:
Qот полное=∑Qотполное i (3.6)
Qот полное=195635,8 ГДж
3.4 Определение qуд ,Вт/(м3 °С) для жилых зданий вторым методом
Удельная тепловая характеристика здания, qуд ,Вт/(м3 °С), может быть ориентировочно найдена по формуле:
, (3.7)
где d– доля остекления стен здания;
А – площадь наружных стен здания, м2;
S– площадь здания в плане, м2
Vн – объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3
Кол-во этажей
Кол-во подъездов,
штук
Кол-во окон,
штук
Площадь окон,
м2
Площадь здания в плане,
м2
Площадь наружных стен здания,
м2
Доля остекления
Объем здания,
м3
5
3
177
531
879
2711,8
0,20427
14282,87
9
3
321
963
879
4714,36
0,19581
24830,22
12
1
143
429
293
2744,58
0,15631
10913,57
Таблица 3.2 – Результаты расчетов по второму методу
qуд5= 1,16∙ ((1+2∙0,2) ∙2711+879)/14282,9=0,378Вт/(м3 °С),
qуд9=1,16∙ ((1+2∙0,195) ∙4714+879)/24830=0,35 Вт/(м3 °С),
qуд12=1,16∙ ((1+2∙0,15) ∙2744+293)/10913,6=0,414 Вт/(м3 °С),
Примечание: периметр и высота здания находятся по приложениям А и Б
P5=166.88 м;
P9=166,88 м;
P12=73,68 м;
H5=16,25 м;
H9=28.25 м;
H12=37.25 м.
Площадь наружных стен (м2) здания находится по формуле:
Sстен=P∙H, (3.8)
S5=166.88∙16,25=2711,8 м2
3.5 Определение методом Ермолаева qуд , Вт/(м3 °С)
Удельная тепловая характеристика здания любого назначения, более точно может быть определена по формуле, предложенной Н.С. Ермолаевым:
(3.9)
где P, S, H– соответственно периметр, площадь, высота здания
kнс, kок, kпт, kпл– коэффициенты теплопередачи наружных стен, окон, перекрытий, [2, табл 2.1]
Таблица 3.3 – Результаты расчетов по методу Ермолаева для жилых зданий
qуд5=1,08∙ (181/879∙ (0,276 + 0,2(1,62 – 0,276))+(0,9∙0,21 + 0,6∙0,186)/16,25)= =0,139 Вт/(м3 °С),
qуд9=1,08∙ (181/879∙ (0,276 + 0,2(1,62 – 0,276))+(0,9∙0,21 + 0,6∙0,186)/26,25)=
=0,133 Вт/(м3 °С),
qуд12=1,08∙ (78/293∙ (0,276 + 0,2(1,62 – 0,276))+(0,9∙0,21 + ,6∙0,186)/37,25=
=0,166 Вт/(м3 °С).
3.4 Сравнение удельных характеристик для жилых зданий. Вт/(м3 °С)
Вывод: наиболее точное значение удельной характеристики для жилых зданий, Вт/(м3 °С), получено по методу Ермолаева так, как при вычисление qудпо формуле 3.9 учитываются не только геометрические характеристики здания но и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций.
продолжение
--PAGE_BREAK--
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ВЕНТИЛЯЦИЮ
При отсутствии проектов вентилируемых зданий расчетный расход тепловой энергии допускается определять по формуле для укрупненных расчетов, Вт
(4.1)
где qуд– удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3∙°С), соответствующая расчетной разности температур для основных помещений;
Vн – объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3 (высоту отсчитывают от уровня земли);
tint– усредненная расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений;
tht– средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период
для данной местности, °С.
Таблица 4.1 Рассчитанное значение тепловой энергии необходимой для вентиляции, Вт
Тип здания
Объем, м3
tint,
°С
tint – tht,
°С
q уд,
Вт/(м3∙°С)
Qв,
Вт
Административные здания
15000
18
25,7
0,08
30840
Кинотеатры
5000
14
21,7
0,5
54250
Театры
15000
15
22,7
0,47
160035
Детские сады
5000
20
27,7
0,13
18005
Школы
5000
16
23,7
0,15
17775
Поликлиники
15000
20
27,7
0,27
112185
Больницы
15000
20
27,7
0,3
124650
Гостиницы
15000
18
25,7
0,08
30840
Предприятия общественного питания
5000
16
23,7
0,81
95985
При укрупненных расчетах потребное количество тепла на вентиляцию определяют по формуле:
ГДж,
(4.2)
где qуд– удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3∙°С), соответствующая расчетной разности температур для основных помещений;
Vн – объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3 (высоту отсчитывают от уровня земли).
tint– усредненная расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений
tht– средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период для данной местности, С
n– количество часов работы системы вентиляции в сутки
Zв– количество дней работы системы вентиляции в году
Таблица 4.2 – Потребное количество теплоты на вентиляцию на одно здание за отапливаемый период
Тип здания
tint
°С
tint – tht
°С
q уд
Вт/(м3∙°С)
Vn
м3
n
ч
Zв
сут.
Qв,
ГДж
Административные здания
18
25,7
0,08
15000
12
365
486,29
Кинотеатры
14
21,7
0,5
5000
16
365
1140,55
Театры
15
22,7
0,47
15000
5
303
872,83
Детские сады
20
27,7
0,13
5000
16
365
378,53
Школы
16
23,7
0,15
5000
12
303
232,66
Поликлиники
20
27,7
0,27
15000
16
365
2358,57
Больницы
20
27,7
0,3
15000
24
365
3930,96
Гостиницы
18
25,7
0,08
15000
24
365
972,57
Предприятия общественного питания
16
23,7
0,81
5000
16
365
2017,98864
Таблица 4.3 – Потребное количество теплоты на вентиляцию на район теплоснабжения
Тип здания
Qв, ГДж,
На одно здание
количество зданий,
штук
Qвполное
ГДж,
на все здания
Административные здания
486,29
3
1458,85
Кинотеатры
1140,55
2
2281,10
Театры
872,83
1
872,83
Детские сады
378,53
4
1514,14
Школы
232,66
5
1163,33
Поликлиники
2358,57
2
4717,15
Больницы
3930,96
1
3930,96
Гостиницы
972,57
1
972,57
Предприятия общественного питания
2017,98
4
8071,95
Полное количество теплоты необходимого на вентиляции района находится как сумма необходимого количества теплоты для каждой группы зданий:
Qв полное=∑Qв полное (4.3)
Qв полное=24982,92 ГДж
продолжение
--PAGE_BREAK-- 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА горячее
водоснабжение
Расход тепловой энергии на горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий следует принимать в соответствии с индивидуальным проектом здания или сооружения.
При отсутствии проектов расход тепловой энергии на горячее водоснабжение зданий может быть определён следующим образом.
5.1. Средний расход тепловой энергии на горячее водоснабжение потребителя, Вт определяют по формулам 5.1.и 5.2:
(5.1)
( 5.2)
где , – средний расход тепла на непосредственно горячее водоснабжение потребителя без учёта тепловых потерь, соответственно в зимний и летний периоды, Вт;
а– норма расхода воды на горячее водоснабжение, л/сут∙чел, утвержденная местными органами власти или управления. При отсутствии утвержденных норм принимается по приложению 10 в соответствии со СНиП 2.04.01-85;
т– количество единиц измерения, отнесённое к суткам (число жителей, учащихся в учебных заведениях, мест в больницах;
t
хл
,
t
хз
–усреднённая температура холодной (водопроводной) воды соответственно зимой и летом, °С. При отсутствии данных принимают в отопительный период t
хз
=5°С, в летний период t
хл
=15°С;
с– удельная теплоёмкость воды, принимается в расчётах равной 4,187 кДж/(кг∙°С);
0,28 – коэффициент перевода размерностей физических величин в Вт.
Примечание: количество жителей жилых домов находим по приложению А исходя из расчета n+1 человек на n— комнатную квартиру
Qсргвз 9=0,28∙120∙297∙4,197∙55–5)/24=87047,7 Вт
Qсргвлл 9=0,28∙120∙297∙4,197∙55–15)/24=69638,2 Вт
Рассчитанные величины для остальных зданий заносим в таблицы 5.1, 5.2
Таблица 5.1 Qсргвз,Вт для различных типов зданий в холодные период с , tхз=5°С
Таблица 5.2 1 значения Qсргвл,Вт для различных типов зданий в летний период с tхл=15°С
5.2. Потребное количество теплоты на нужды горячего водоснабжения за определенный период ГДж, определяют по формуле:
, (5.3)
где n
з
,
n
л– количество часов работы системы горячего водоснабжения в сутки соответственно в зимний и летний периоды, ч;
z
з
,
z
л– продолжительность работы системы горячего водоснабжения, соответственно в зимний и летний периоды, сут.
Примечание. Количество суток горячего водоснабжения летом для жилых зданий, административных зданий, кинотеатров, детских садов, поликлиник, больниц, гостиниц и предприятий общественного питания определяются по формуле:
Zл=365–Zht–30
где Zht– продолжительность отопительного периода в сутках;
30 – количество суток отведенных на ремонт теплотрассы.
Для школ и театров количество суток горячего водоснабжения летом определяется по формуле
Zл=365–Zht–30 – 60
где Zht– продолжительность отопительного периода в сутках;
30 – количество суток отведенных на ремонт теплотрассы;
60 – летние каникулы ( гастроли ).
Рассчитанные величины для зданий заносим в таблицу 5.3
Таблица 5.3 – Рассчитанные Qгв, ГДж для различных типов зданий
Тип здания
Qсргвз,Вт
nз, ч
Zз, с
Qсргвл,Вт
nл, ч
Zл, сут
Qгв, ГДж
жилое 9эт
87047,73
24
221
69638,18
24
114
2348,032
жилое 5эт
48359,85
24
221
38687,88
24
114
1304,462
жилое 12эт
38687,88
24
221
30950,3
24
114
1043,57
Административные здания
1709,692
12
221
1367,753
12
114
23,05868
Кинотеатры
9769,667
16
221
7815,733
16
114
175,6852
Театры
9769,667
5
221
7815,733
5
52
46,17926
Детские сады
8792,7
16
221
7034,16
16
114
158,1167
Школы
9769,667
12
221
7815,733
12
52
110,8302
Поликлиники
5129,075
16
221
4103,26
16
114
92,23472
Больницы
87927
24
221
70341,6
24
114
2371,75
Гостиницы
73272,5
24
221
58618
24
114
1976,458
Предприятия общественного питания
2442,417
16
221
1953,933
16
114
43,9213
5.3 Определение нагрузки на источник ГВС
Таблица5.3 – Рассчитанные значения тепловой нагрузки на источник ГВС
Qгв полное=∑ Qгв полное i (5.4)
Qгв полное=71845.7 ГДж
продолжение
--PAGE_BREAK--