Тепловой баланс индивидуального жилого дома в г. Псков

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"

Теплотехнический факультет Кафедра: ТОВиК Курсовая работа

" Тепловой баланс индивидуального жилого дома в г. Псков"

по дисциплине: «Строительная теплофизика-2»

Выполнила: студентка гр.: Б05−03−1з Загребина М.А.

Приняла: Булдакова И.Н.

Ижевск 2013

• 1. Тип здания — индивидуальный 2-х этажный жилой дом с чердаком и подвалом
• 2. Характеристика объекта проектирования
• 3. Параметры наружного воздуха
• 4. Параметры внутреннего воздуха
• 5. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
• 6. Определение фактической температуры в подвале
• 7. Определение нагрузки на систему отопления
• 8. Определение фактического удельного расхода тепловой энергии здания
• 9. Определение класса проектируемого здания. Выводы
• Список литературы

1. Тип здания — индивидуальный 2-х этажный жилой дом с чердаком и подвалом

Район строительства — город Псков;

2. Характеристика объекта проектирования

Ориентация главного фасада — СВ;

Планировка дома / высота этажа — Plans.ru: 54−68/ 3,0 м;

Источник теплоснабжения — наружные тепловые сети.

Высота чердака — 2,0 м;

Высота подвала — 1,0 м;

Высота типового перекрытия — 300 мм.

3. Параметры наружного воздуха

4. Параметры внутреннего воздуха

Таблица

жилой дом тепловой баланс НН* - не нормируется согласно ГОСТ 30 494–96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»

В летний период (при выключенной системе отопления) в помещении с некондиционируемым микроклиматом формируется температуро-влажностный режим, близкий по своим параметрам к наружной среде, а его параметры (с точки зрения предотвращения перегрева, вызванного воздействием солнечной радиации) определяются теплозащитными качествами наружных ограждающих конструкций и естественным воздухообменом в помещении.

5. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Наружная стена:

Сопротивление теплопередачи наружной стены ;

Коэффициент теплопередачи

Вт/мс

Перекрытие над подвалом

Термическое сопротивление перекрытия над подвалом

Коэффициент теплопередачи

Перекрытие над 2 этажом (чердачное)

Термическое сопротивление чердачного перекрытия

Коэффициент теплопередачи

Окно:

Сопротивление теплопередаче

Коэффициент теплопередачи

Входная дверь:

Сопротивление теплопередачи входной двери

где б_b — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/ (м2· °С), принимаемыйб_b=8,7 Вт/м²*⁰С;

- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_ви температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции — ,°С, принимаемый°С;

;

;

Коэффициент теплопередачи

Внутренние стены:

Сопротивление теплопередаче

Материал кирпич силикатный толщина 120 мм, штукатурка (раствор цементно-песчаный) толщина 10 мм.

Коэффициент теплопередачи

6. Определение фактической температуры в подвале

Длина подвала — 11,8 м

Ширина подвала — 6,9 м

Высота подвала — 2,5 м.

Высота наружной стены техподполья, над уровнем земли — 1,0 м;

Высота наружной стены техподполья, заглубленной в грунт — 1,5 м.

Толщина наружной стены техподполья: 0,6 мм т.к. из бетонных блоков.

Длина трубопроводов системы отопления с нижней разводкой составила:

Длина трубопроводов горячего водоснабжения составила:

Площадь цокольного перекрытия (над техподпольем) А_b=81,42; площадь пола техподполья — 81,42 м. Площадь наружных стен техподполья, заглубленных в грунт — 48,9 м.

Суммарная длина поперечного сечения ограждений техподполья, заглубленных в грунт,=6,9+21,5=9,9 м.

Площадь наружных стен над уровнем земли Объем техподполья V_b= м³ — площадь пола и стен техподполья, контактирующих с грунтом, м²:

Расчетные температуры системы отопления нижней разводки 70 °C, горячего водоснабжения 60 °C.

Газораспределительных труб в техподполье нет, поэтому кратность воздухообмена в техподполье.

Приведенное сопротивление теплопередаче определяют интерполяцией в зависимости от суммарной длины, м, включающей ширину техподполья и две высоты части наружных стен, заглубленных в грунт:

Температура воздуха в помещениях первого этажа

Сопротивление теплопередаче наружных стен техподполья над уровнем земли принимают согласно СНиП23−02 для стен в зависимости от градусо-суток отопительного периода климатического района строительства равным сопротивлению теплопередаче наружных стен Согласно СНиП 23−02 нормируемое сопротивление теплопередаче перекрытия над техподпольем жилого здания для равно Определим значение требуемого сопротивления теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем по формуле

где — коэффициент, определяемый при принятой минимальной температуре воздуха в подполье .

Тогда Сопротивление теплопередаче наружных стен техподполья над уровнем земли принимают равным сопротивлению теплопередаче наружных стен

Определим температуру воздуха в техподполье поформуле:

Предварительно определим значение членов формулы касающихся тепловыделений от труб систем отопления и горячего водоснабжения, используя данные таблицы 12 (согласно СП 23−01−2004).

При температуре воздуха в техподполье 2 °C плотность теплового потока от трубопроводов возрастет по сравнению с значениями, приведенными в таблице 12, на величину коэффициента: для трубопроводов системы отопления — на коэффициент; для трубопроводов горячего водоснабжения — .

Рассчитаем значение температуры из уравнения теплового баланса при назначенной температуре подполья 2 °C.

Тепловой поток через цокольное перекрытие составил:

плотность воздуха в техподполье, кг/м³, принимаемая равной 1,2.

Рассчитаем значение температуры из уравнения теплового баланса при назначенной температуре подполья 2°С

=18,26/152,709=0,12

Тепловой поток через цокольное перекрытие составил Проверим, удовлетворяет ли теплозащита перекрытия над техподпольем требованию нормативного перепада для пола первого этажа.

По формуле (3) СНиП 23−02 определим минимально допустимое сопротивление теплопередаче Требуемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем составляет. При нормируемом согласно СНиП 23−02 сопротивлении теплопередаче перекрытий над подвалами. Таким образом, в техподполье эквивалентная нормам СНиП 23−02 тепловая защита обеспечивается не только ограждениями (стенами и полом) техподполья, но и за счет теплоты от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения.

3. Расчет уровня тепловой защиты здания по нормируемому удельному расходу тепловой энергии на отопление здания.

Расчет площадей и объемов объемно-планировочного решения здания выполняют в соответствии с пунктом 5.4 СП 23−101−2004 по рабочим чертежам архитектурно-строительной части проекта. В результате получены следующие основные объемы и площади:

отапливаемый объем;

отапливаемая площадь (для жилых зданий — общая площадь квартир); ;

площадь жилых помещений;

общая площадь наружных ограждающих конструкций здания

в том числе:

Стен;

окон и балконных дверей;

совмещенного покрытия;

перекрытий под эркерами;

полов по грунту.

Рассчитывают отношение площади окон и балконных дверей к площади стен, включая окна и балконные двери, что ниже требуемого отношения, которое согласно СНиП 23−02 должно быть не более 0,18.

Рассчитывают показатель компактности здания, что согласно СНиП 23−02−2003 для двух — и одноэтажных домов составляет 0,9, следовательно, удовлетворяет требованиям норм.

Нормируемые теплозащитные характеристики наружных ограждений предварительно определяются согласно разделу 5 СНиП 23−02 в зависимости от градусо-суток района строительства. Для Пскова () нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен; окон и балконных дверей; совмещенного покрытия=4,6; перекрытий под эркерами; полов по грунту (в отапливаемом подвале)

Требуемый воздухообмен определяется для жилых зданий исходя из нормы, установленной согласно СНиП 23−02, 3 м/ч удаляемого воздуха на 1 м жилых помещений.

Нормируемое значение удельного расхода тепловой энергии на отопление здания определяют по таблице 9 СНиП 23−02. Для 2-этажных жилых домов эта величина равна Выполняют расчет удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания, кДж/ (м°С· сут), согласно приложению Г СНиП 23−02 и методике приложения И.2

где — расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, МДж;

где — общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции, МДж,

— бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, МДж,

— теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж;

— коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемое значение ;

— коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления

=0,85 — в однотрубной системе отопления с термостатами и без авторегулирования на вводе;

— коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения. Для зданий с отапливаемыми подвалами =1,07.

МДж Где — общий коэффициент теплопередачи здания, Bт/ (м· °C), определяемый по формуле:

— приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Bт/ (м· °C), определяемый по формуле:

— условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/ (м· °С), определяемый по формуле:

где — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/ (кг· °С);

k — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, равный для окон и балконных дверей с тройными раздельно-спаренными переплетами — 0,7;

— коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций. При отсутствии данных принимать =0,85;

— средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м³

— средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, ч^-1

где

— количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м³/ч, равное для жилых зданий, предназначенных гражданам с учетом социальной нормы (с расчетной заселенностью квартиры 20 м² общей площади и менее на человека) — .

— для жилых зданий — площадь жилых помещений,

— число часов работы механической вентиляции в течение неделив данном случае механической вентиляции нет;

168 — число часов в неделе;

k — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, равный для окон и балконных дверей с тройными раздельными переплетами — 0,7;

— число часов учета инфильтрации в течение недели, ч, равное 168 для зданий со сбалансированной приточно-вытяжной вентиляцией;

— количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции, кг/ч: для жилых зданий — воздуха, поступающего в лестничные клетки в течение суток отопительного периода где и — соответственно для лестничной клетки суммарная площадь окон и балконных дверей и входных наружных дверей, м;

и — соответственно для лестничной клетки требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и входных наружных дверей;

и — соответственно для лестничной клетки расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, определяют по формуле 13 (СНиП 23−02−2003). Для окон и балконных дверей с заменой в ней величины 0,55 на 0,28 и с вычислением удельного веса по формуле 14 (СНиП 23−02−2003) при соответствующей температуре воздуха, Па.

где H — высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты), H=8,3 м;

— удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определяемый по формуле

t — температура воздуха: внутреннего для определения, наружного для определения

v — максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь 4,8 м/с

Па кг/ч

0,389+0,026=0,415 Вт/ (м· °С) МДж где — величина бытовых тепловыделений на 1 м² площади жилых помещений или расчетной площади общественного здания, Вт/м², принимаемая для: жилых зданий, предназначенных гражданам с учетом социальной нормы (с расчетной заселенностью квартиры 20 м общей площади и менее на человека) =17 Вт/м²;

Где — коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по своду правил;

— коэффициенты относительного проникания солнечной радиации для светопропускающих заполнений соответственно окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий; при отсутствии данных следует принимать по своду правил; мансардные окна с углом наклона заполнений к горизонту 45° и более следует считать как вертикальные окна, с углом наклона менее 45° - как зенитные фонари;

 — площадь светопроемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям, м²;

— площадь светопроемов зенитных фонарей здания, зенитных фонарей в нашем здании нет следовательно м²;

— средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированная по четырем фасадам здания, МДж/м², определяется по методике свода правил;

Примечание — Для промежуточных направлений величину солнечной радиации следует определять по интерполяции;

— средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, МДж/м, определяется по своду правил.

МДж

МДж

*

7. Определение нагрузки на систему отопления

Определение теплопотерь через ограждающие конструкции помещения.

Расчет производится в табличной форме. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции производится для помещений, расположенных на 1 и 2 этажах. Теплопотери через ограждающие конструкции помещений, складываются из потерь через отдельные ограждения или их части площадью F, м².

_огр=), где

k — коэффициенттеплопередачи ограждения, Вт/ (м²*⁰С);

— температура внутреннего воздуха, ⁰С;

температура наружного воздуха, ⁰С;

n — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

— коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери через ограждения;

А — площадь наружных и внутренних ограждений, при расчете теплопотерь следует определять с точностью до 0,1 м² с соблюдением правил обмера по планам и разрезам здания.

Определение теплопотерь на нагревание наружного воздуха, поступающего через окна, двери, стены и т. п. путем инфильтрации в помещения.

Расчет производится в табличной форме.

Вт

Где, — поправочный коэффициент, учитывающий нагрев воздуха в межстекольном пространстве:

0,7 — для окон с тройным остеклением в раздельных переплетах;

0,8 — при двойном остеклении в раздельных переплетах;

0,9 — для двойного остекления со спаренными переплетами;

1 — для окон в спаренных переплетах, для одинарного остекления, для дверей и ворот.

А_F, A — расчётные площади соответственно окон (и балконной дверей) и других наружных ограждений, м²;

G_F, G — количество воздуха, поступающего путём инфильтрации через 1 м² площади соответственно окон (и балконных дверей) и других наружных ограждений, кг/ (ч· м²);

Количество воздуха, поступающего за 1 час, вычисляют при известной воздухопроницаемости наружных ограждений по формулам:

для заполнения световых проёмов

^2/3

— сопротивление воздухопроницанию заполнения световых проёмов;

- разность давлений между наружной и внутренней поверхностью ограждения, Па;

— нормируемый перепад давлений, принимается равным 10Па.

Разность давлений между наружной и внутренней поверхностью ограждения определяется:

Н — высота здания от уровня земли до устья вытяжной шахты, м;

— удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³;

v — максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с (СНиП 23−01−99^*, Табл.1)

Для других наружных ограждающих конструкций стен, покрытий ворот, дверей и открытых проёмов в здание:

Где, к — показатель степени. Для наружных стен, покрытий (к=1), для ворот, дверей и открытых проёмов в здании (к =½);

R_inf — сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, (м²чПа/кг).

Расчет теплопотерь на нагревание воздуха, поступающего вследствие естественной вытяжки не компенсируемой притоком и бытовых тепловыделений в помещениях.

В жилых помещениях и кухнях теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, поступающего вследствие естественной вытяжки, не компенсируемой подогретым приточным воздухом, определяют по формуле:

Вт

L — санитарная норма расхода воздуха отнесенная к 1 м² площади пола. Составляет 3 м³/ (ч*м²);

— плотность внутреннего воздуха, кг/м³;

с — теплоемкость воздуха, 1,005 кДж/ (кг*⁰С);

— температура внутреннего воздуха, ⁰С;

температура наружного воздуха, ⁰С;

А_l — площадь пола, м².

^Вт

Тепловой поток, поступающий в комнаты и кухни жилых помещениях от бытовых источников определяется по формуле:

А_l, Вт

— удельные бытовые теплопоступления, Вт/м². Для жилых зданий с заселенностью квартир 20 м² общей площади и менее на 1 человека ;

Определение мощностей отопительных установок. Сводная таблица нагрузок.

Тепловую мощность отопительных приборов, размещенных в каждом отапливаемом помещении, определяют с учетом общих потерь теплоты через ограждающие конструкции, теплоты поступающей от бытовых источников и теплоты расходуемой на инфильтрацию воздуха.

В общем случае нагрузка системы отопления определяется как баланс между тепловыми потерями и тепловыми поступлениями:

Вт

— мощность отопительной установки, Вт;

- теплопотери помещения, Вт;

— тепловыделения внутри помещения, Вт.

Для жилых помещений и кухонь:

Вт

— отопительная нагрузка системы отопления помещения здания, Вт

теплопотери через ограждающие конструкции помещения, Вт;

бытовые тепловыделения внутри помещения, Вт;

— теплопотери на нагревание инфильтрирующегося или вентиляционного воздуха (берется большая из теплопотерь), Вт.

8. Определение фактического удельного расхода тепловой энергии здания

Согласно СНиП 23−02−2003 пункт 5.12 таблица 8 нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных, кДж/ (м²· °С·сут).

135*5003,2=675 432 кДж/м²

6,75 ГДж/м² = 1,613 Гкал/м²

что является меньше нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление здания.

9. Определение класса проектируемого здания. Выводы

Класс энергетической эффективности здания определяется по таблице 3 СНиП 23−02−2003 для новых и реконструированных зданий:

Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормативного, 22%.

Исходя, из этого зданию присвоен высокий класс энергоэффективности.

1. ТСН 23−348−2003 Псковской области «Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий «

2. СНиП 23−02−2003″ Тепловая защита зданий"

3. СП 23−101−2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

4. СНиП 23−01−99 Строительная климатология

5. ГОСТ 30 494–96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»