Пример 1

Исходные данные

Рассчитать сопротивление теплопередаче наружной стены жилого здания, предназначенного для строительства в г. Новочеркасске Ростовской области.

Влажностный режим жилых помещений – нормальный; зона влажности для г. Новочеркасска – сухая. Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.

Наружная многослойная стена общей площадью A_W =2000 м² состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности:

– штукатурка известково-песчаным раствором толщиной 10 мм, плотностью r ₀ =1600 кг/м³; теплопроводностью λ = 0,7 Вт/(м² · ºС).

– кирпичная кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной 380 мм, плотностью r₀=1800 кг/м³, λ = 0,7 Вт/(м² · ºС);

– утеплитель из плит минераловатных на синтетическом связующем толщиной 60 мм, плотностью r ₀ =225 кг/м³, λ = 0,72 Вт/(м² · ºС);

– штукатурка из поризованного гипсо-перлитового раствора толщиной 8 мм, плотностью r₀ =500 кг/м³, λ = 0,7 Вт/(м² · ºС).

Расчётная температура внутреннего воздуха жилых помещений

t (табл.3).

Расчётная зимняя температура, средняя температура и продолжительность отопительного периода для г. Новочеркасска –

t_ext = 22°С, t_ht = - 0,6°С, z_ht = 171 сут.[2].

Градусо-сутки отопительного периода по формуле (2)

D_d = (20 + 0,6)^.171 = 3523 °С сут.

Порядок расчёта

1. Вычисляем нормируемое сопротивление теплопередаче наружной стены по формуле (1):

R_req =0,00035^{. ·}3523 + 1,4 = 2,63 м^2.°С/Вт.

2. Приведённое сопротивление теплопередаче наружной стены по глади в зависимости от количества и материалов слоев по формуле (6) составит:

R_о =1/8,7 + 0,010/0,7 + 0,380/0,7 + 0,060/0,072 + 0,008/0,15 + 1/23 = 1,6 м²·°С/Вт.

3. Проверяем условие: R_o R_req.

Так как R_o = 1,6 м^2.°С/Вт оказалось меньше R_req = 2,63 м² ·°С/Вт, то данное конструкционное решение стены не удовлетворяет требованиям теплозащиты [1].

4. Необходимую толщину слоя утеплителя для соблюдения условия R_o R_req находим из формулы (7), приняв R_o=R_req, тогда

Полученное значение округляем в большую сторону до 0,140 м и определяем фактическое сопротивление теплопередаче

R₀=1/8,7+0,010/0,7+0,350/0,7+0,140/0,072+0,008/0,15+1/2,3=2,71 м²·°С/Вт,

получаем R_o R_req, т.к. 2,71>2,63.

5. Вычислим трансмиссионные теплопотоки через наружные сте-

ны , Вт, для обоих вариантов по формуле

,

для первого варианта

,

для второго варианта

.

Увеличение толщины теплоизоляционного слоя обусловило сокращение трансмиссионных теплопотерь на величину

(52500-30996)^.100/52500=41 %.

6. Проверяем рассчитанное значение R_о на ограничение по температурному перепаду, подставляя его в формулу (5) 1,8°С. оказалось меньше нормируемо-

го температурного перепада (см. табл. 3.6 4°С).

Следовательно, по этому показателю принятая конструкция стены удовлетворяет требованиям СНиП [19].

3. Расчёт тепловой мощности системы отопления

Потребность в тепловой энергии на отопление здания определяется из условия полной компенсации теплопотерь через ограждающие конструкции, теплозатрат, связанных с подогревом инфильтрующегося воздуха, за вычетом теплопоступлений от бытовых приборов и солнечной радиации.

Сведением всех составляющих поступлений и расходов теплоты в тепловом балансе здания определяется тепловая мощность системы отопления в виде

,

где Q_{С.О .} – тепловая мощность системы отопления, Вт; Q_огр – потери теплоты через наружные ограждения, Вт; Q_инф – расход теплоты на нагрев воздуха, поступающего через открываемые двери, проёмы и щели в ограждениях, Вт; Q_Т.б – технологические и бытовые выделения или расходы теплоты, теплопоступления от солнечной радиации и др.

Теплопотери через ограждающие конструкции здания рассчитывают согласно методике, изложенной в [6]. Определение общих теплопотерь здания является трудоёмким процессом. Он заключается в вычислении тепловых нагрузок для каждого помещения здания. Полученные тепловые нагрузки по помещениям суммируют, и они являются исходными для выявления тепловой мощности системы отопления, расчёта отопительных приборов и трубопроводов.

С целью сокращения повторяющихся однотипных вычислений допускается производить расчёт теплопотерь по упрощённой методике, обеспечивающей достаточную точностью получаемых результатов. Теплопотери рассчитывают по укрупнённому измерителю – , который представляет собой удельный расход энергии 1 м² полезной площади помещения (или 1 м³ отапливаемого объёма), приходящийся на одни градусо-сутки.

Расчётное значение удельного расхода энергии системой отопления зданий за отопительный период , кДж / (м² · ºС · сут) или

кДж/(м³·ºС·сут) вычисляют по формуле

; , (10)

где – потребность в тепловой энергии на отопление зданий в течение отопительного периода, МДж; A_h – сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, м²;V_h – отапливаемый объём здания, м³; D_d – то же, что в формуле (2).

Полученные расчётные значения проверяют на соответствие

нормируемой величине , кДж/(м² · ºС·сут) или [ кДж/(м³ · ºС·сут)]:

, которую устанавливают по табл. 11 или 12 [1].

Таблица 11

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных, кДж/(м²·°С·сут)

Отапливаемая площадь домов, м2	С числом этажей
60 и менее 1000 и более	- - -	-	- -	- - -
Примечание: При промежуточных значениях отапливаемой площади дома в интервале 60-1000 м3 значения должны определяться по линейной интерполяции

Таблица 12

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление зданий , кДж/(м²·^оС·сут) или [кДж/(м³·^оС·сут)]

Типы зданий	Этажность зданий
1-3	4,5	6,7	8,9	10,11	12 и выше
1. Жилые, гостиницы, общежития	По табл. 11	85 [31], для 4-этажных одноквартирных и блокированных домов- по табл.11	[29]	[27,5]	[26]	70 [25]
2. Общественные, кроме поз.3 таблицы	[42]; [38]; [36] соответственно нарастанию этажности	[32]	[31]	[29,5]	[28]	-
3. Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты	[34]; [33]; [32] соответственно нарастанию этажности	[31]	[30]	[29]	[28]	-
4.Административ- ного назначения (офисы)	[36]; [34]; [33] соответственно нарастанию этажности	[27]	[24]	[22]	[20]	[20]
Примечание. Для регионов, имеющих значение Dd=8000 сС·сут и более, нормируемые следует снизить на 5%.

Можно также, воспользовавшись (без расчёта ) нормируемыми значениями , приведёнными в табл. 11 и 12, определить тепловую мощность системы отопления за отопительный период , МДж, из формулы (10): , а затем, разделив полученные значения на градусо-сутки отопительного периода (D_d), найти суточную потребность в тепловой энергии, и, зная отапливаемые площади отдельных помещений, определить их теплопотери. Расчёты свести в табл.2 приложения 1.