Определение теплопотерь жилого здания

ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЯЕМОЙ РАБОТЫ

По исходным дланным определить максимальную мощность системы отопления жилого здания, исходя из величины суммарных теплопотерь в помещениях.

Исходные данные

• Архитектурные характеристики здания – дом жилой двухэтажный, высота каждого этажа – 3 метра (замер от пола одного этажа до пола другого), расстояние от уровня грунта до пола 1 этажа – 1 метр, имеются подвал и чердак.

• Параметры строительных конструкций: входные двери здания – двойные с тамбуром, 1,22,0 м; окна – с двойным остеклением, 1,21,5 м, толщина межэтажных перекрытий и утепляющего слоя на чердаке – 200 мм.

• Средняя расчётная температура наружного воздуха t_нар , °С – температура наиболее холодной пятидневки в районе строительства согласно таблице 6* СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» (принимается по последней цифре учебного шифра):

Исходные данные	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Средняя температура нар. воздуха наиболее холодной пятидневки, tнар, °С	Киров	Архангельск	Рядань	Волгоград	Владимир	Самара	Владивосток	Петрозаводск	Казань	Орёл
	–33	–31	–27	–25	–28	–30	–24	–29	–32	–26

• Температура внутреннего воздуха t_внут, °С зависит от характеристики помещения и принимается согласно таблице 1 ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»:

Помещение	Расчётная температура внутреннего воздуха tвнут, °С
Угловая комната	20
Неугловая комната	18
Лестничная клетка	16

• Теплотехнические качества ограждающих конструкций

Наружное ограждение	Коэффициент теплопередачи k= ,
	Последняя цифра шифра
	чётная	нечётная
Наружная стена (НС)	0,7	0,5
Окно с двойным остеклением (ДО)	2,3	2,4
Перекрытие чердачное (ПЧ)	0,5	0,6
Пол над подвалом (ПП)	0,5	0,6
Двойная наружная дверь с тамбуром (ДД)	2,1	2,2

Методика расчёта

Основная доля потери тепла в окружающую среду в помещениях происходит через ограждающие конструкции (конструкции, отделяющие помещение от улицы или других помещений) за счёт явления теплопроводности в этих конструкциях (трансмиссионные потери). Поскольку величина теплопотерь зависит от свойств материала ограждающих конструкций, их площади и окружающих условий, то величина потерь определяется для каждого ограждения отдельно.

Трансмиссионные теплопотери Q_тр= kF(t_вн – t_нар)n, Вт, где

• k – коэффициент теплопередачи наружного ограждения, ;

k = , где R – термическое сопротивление ограждающей конструкции

Вт (ватт): это единица мощности, равная работе в 1 джоуль (Дж) выполняемой за 1 секунду. Это универсальная единица во всей физике, может относиться к различным процессам и явлениям (электрическим, тепловым, механическим и т.д.), Джоуль – единица измерения работы и энергии, равеная работе, совершаемой силой в 1 Ньютон при перемещении ею тела на расстояние 1 м. Ньютон равен силе, сообщающей телу массой 1 кг ускорение 1

• F – расчётная площадь ограждающей конструкции, м²; наличие оконного или дверного проёма не учитывается при определении площади наружной стены при том условии, что значение k для окна и двери соответственно будет уменьшено на величину k стены: k’_ДО = k _ДО – k_НС и k’_ДД = k _ДД – k_НС,

• (t_вн – t_нар) – расчетная разность температур воздуха в помещении и наружного, ºС;

• n – коэффициент уменьшения разности температур [зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху], для чердачных и подвальных перекрытий n = 0,7, для прочих ограждений n = 1,0.

• Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещений учитываются, если разность температур воздуха между помещениями больше 3 °С.

Обмер наружных ограждений для определения площади F, через которую происходят трансмиссионные теплопотери, проводится согласно особым правилам, оторажённых на схемах:

Теплопотери одного ограждения Q_огр = Q_тр·(1+ α + β), Вт, где

• α – коэффициент добавочных потерь на ориентацию по сторонам света (значения α принимаются по схеме):

Зависимость величины коэффициента α от ориентации ограждений по сторонам света

• β – коэффициент добавочных потерь на нагрев наружного воздуха, проникающего через входную дверь. Для двойных дверей с тамбуром β = 0,27H, где H – высота здания (определяется по высоте наружной стены лестничной клетки), м.

Теплопотери помещения через ограждения Q^пом_огр – сумма теплопотерь всех его ограждающих конструкций

Q^пом_огр = Σ Q_огр, Вт.

Потери тепла на нагрев приточного (наружного) воздуха Q_возд определятся, исходя из объёма его поступления в помещение за единицу времени (из расхода). Величина расхода зависит как от сторонних факторов, так и от требований к его значению различными нормами. В случае отсутствия явных требований к расходу, его величина принимается по санитарным нормам.

Q_возд = 0,28L_вент·ρ_вент·c_в(t_вн – t_нар)m, Вт, где

• L_вент = 3 F_ПП, – минимальный нормативный расход приточного воздуха в расчёте на 1 м² пола (Приложение М к СНиП 41-01-2003) ;

• ρ_вент = 1,2 – средняя плотность нагреваемого воздуха,

• c_в = 1 – теплоёмковсть воздуха;

• m = 0,8 – коэффициент учёта влияния встречного теплового потока (нагрев наружного воздуха от ограждающих конструкций).

Вид формулы после подстановки известных данных: Q_возд = 0,8F_ПП(t_вн – t_нар), Вт.

Бытовые теплопоступления Q_быт – теплота, поступающая в помещение от различных работающих электрических приборов, ламп, газовых плит, людей и прочих источников тепла, расположенных в данном помещении: Q_быт = 10F_ПП, Вт, где

• 10 – средний тепловой поток, Вт, поступающий с 1 м² пола помещения (§ 6.3.4 СНиП 41-01-2003).

Бытовые теплопоступления возмещают часть потерь тепла в помещении, поэтому в итгоге теплопотеря помещения определяется как сумма теплопотерь через ограждающие конструкции Q^пом_огр и на нагрев приточного воздуха Q_возд за вычетом величины бытовых теплопоступлений: Q_пом = Q^пом_огр + Q_возд – Q_быт, Вт.

Теплопотеря здания Q_зд. складывается из суммы теплопотерь всех помещений здания: Q_зд. = Σ Q_пом, Вт.

Тепловая мощность системы отопления Q_{сист отоп} принимается, исходя из суммарной потери тепла во всех отапливаемых помещениях, которую она соответственно должна компенсировать. Следовательно по величине мощность системы отопления равна теплопотере здания: Q_{сист отоп} = Q_зд, Вт

Для контроля правильности порядка вычислений можно определить величину удельной тепловой (отопительной) характеристики здания q_зд = _, , где

• V_зд – объём здания, м³, по внешнему обмеру,

• t_в = 18 ºС – средняя температура в здании

Значение q_зд должно соответствовать нормам (в данном случае q_зд = 0,3…0,6 )

Удельная отопительная характеристика здания определяет величину потери тепла, приходящуюся на 1 м³ отапливаемого объёма здания при расчётной разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1°С (справочная величина, зависящая от климатических условий и типа здания).

Расчёт ведётся в табличной форме.