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

Содержание

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/ 3,0м;

Источник теплоснабжения - наружные тепловые сети.

Высота чердака - 2,0 м;

Высота подвала - 1,0 м;

Высота типового перекрытия - 300 мм.

. Параметры наружного воздуха

4. Параметры внутреннего воздуха

Таблица

жилой дом тепловой баланс

НН* - не нормируется согласно гост 30494-96 "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.

. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Наружная стена:

Сопротивление теплопередачи наружной стены -

Коэффициент теплопередачи

 Вт/мс

Перекрытие 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 α_b - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/ (м2·°С), принимаемыйα_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°С, горячего водоснабжения 60°С.

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 <#"800227.files/image037.gif">

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°С 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°С.

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);

 - 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;

- 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=8,3м;

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

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

 - 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 0,1м² 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:

,7 - для окон с тройным остеклением в раздельных переплетах;

,8 - при двойном остеклении в раздельных переплетах;

,9 - для двойного остекления со спаренными переплетами;

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 =1/2);

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 1м² площади пола. Составляет 3м³/ (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 20м² общей площади и менее на 1 человека -

²

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).

*5003,2=675432 кДж/м²

,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.

Список литературы

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"

.        СНиП 23-01-99 Строительная климатология

.        Гост 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях"