Удельная отопительная характеристика здания формула

Удельная отопительная характеристика здания формула

Учреждение образования «Полоцкий государственный университет»

Кафедра строительного производства

Контрольная работа

«Разработка энергетического паспорта здания»

Многоквартирный жилой дом

По дисциплине «Основы энергосбережения»

Специальность 1-70 02 71 «Промышленное и гражданское строительство»

Разработал

слушатель группы ____________ Черноок Е.Н.

Подпись, дата фамилия, И.О.

Проверил Парфенова Л.М.

Подпись, дата фамилия, И.О.

Новополоцк, 2017

Исходные данные для контрольной работы

По дисциплине «Основы энергосбережения»

Место строительства Квартал жилой застройки пр.Дзержинского-ул.Алибегова-пр.Газеты «Правда» г.Минск
Назначение Жилой дом
Этажность
Размеры в осях 92,25мх39,60м
Конструктивнаясхема Каркасный

План и разрез здания прилагаются.

Расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции совместно с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должны обеспечивать нормируемые параметры микроклимата помещений при оптимальном энергопотреблении.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкцийRт, м 2 ×°С/Вт, определяютпо ТКП 45-2.04-43-2006 «Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования» [1]по формуле:

(1.1)

где aв — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ×°С);

Rк — термическое сопротивление ограждающей конструкции, м 2 ×°С/Вт, определяемое по фор­муле (1.2), — для однородной однослойной конструкции, по формуле (1.3) — для многослойной конструкции с последовательно расположенными однородными слоями;

aн — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м 2 ×°С).

Термическое сопротивление однородной ограждающей конструкции, а также слоя многослойной конструкции R, м 2 ×°С/Вт, определяют по формуле

(1.2)

где d — толщина слоя, м;

l — коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в соответствующих условиях эксплуатации, Вт/(м×°С).

Термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями Rк, м 2 ×°С/Вт, определяют по формуле

(1.3)

где R1, R2, . Rn — термическое сопротивление отдельных слоев конструкции, м 2 ×°С/Вт.

Расчет сопротивления теплопередаче наружных ограждающих

Конструкций

Теплотехнический расчет выполняем с целью определения толщины теплоизоляционного слоя наружной стены.

Расчетные параметры воздуха в помещениях для расчета наружных ограждающих конструкций проектируемого здания принимаем по таблице 4.1 [1].

Расчетнаятемпература воздуха tв = 18°C.

Относительнаявлажность воздухаjв =55%.

Влажностный режим помещений и условия эксплуатации ограждающих конструкций здания в зимний период принимаем по таблице 4.2 [1] в зависимости от температуры и относительной влажности внутреннего воздуха- условия эксплуатации ограждающих конструкций — Б.

Определяем коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, по таблице 5.4 [1]aв= 8,7Вт/(м 2 ×°С).

Определяем коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, по таблице 5.7 [1]aн = 23 Вт/(м 2 ×°С).

Определяем по приложению А ТКП 45-2.04-43-2006 [1] коэффициент теплопроводности и коэффициент теплоусвоения для каждого слоя наружной стены, рассчитываем термическое сопротивление. Результаты представляем в форме таблицы1.1.

Таблица 1.1 – Теплотехнические характеристики наружной стены

Номер слоя Материал Толщина слоя d, м Плотность материала в сухом состоянии r, кг/м 3 Термическое сопротивление м 2 ×°С/Вт
Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м×°С)
Газосиликатный блок 0,5 0,16 3,12

Определяем сопротивление теплопередаче наружной стены Rт по формуле 1.1:

м 2 ×°С/Вт

Нормативное сопротивление теплопередаче наружных стен:

Сопротивление теплопередаче наружной стены Rт, больше нормативного значения Rт.норм, конструкция стены из газосиликатных блоков толщиной 0.5м соответствует нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче.

Таблица 1.2 – Теплотехнические характеристики плиты покрытия

Номер слоя Материал Толщина слоя d, м Плотность материала в сухом состоянии r, кг/м 3 Термическое сопротивление м 2 ×°С/Вт
Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м×°С)
Железобетонная плита 0,2 1,69 0,118
Разуклонка из керамзитного гравия 0,02 0,099 0,202
Цементно-песчаная стяжка 0,02 0,58 0,34
Пароизоляция
Плиты пенополистирольные 0,25 0,041 6,09
Стяжка цементно-песчаная армированая 0,04 0,58 0,069
Огрунтовка битумной мастикой 0,004 0,17 0,024
Гидроизоляционный ковер в два слоя 0,009 0,27 0,033

Определяемтермическое сопротивление плиты покрытия по формуле 1.3:

Определяем сопротивление теплопередаче плиты покрытияRт по формуле 1.1:

м 2 ×°С/Вт

Нормативное сопротивление теплопередаче плиты покрытия

Сопротивление теплопередаче плиты покрытия Rт, больше нормативного значения Rт.норм, конструкция плиты покрытия соответствует требованиям ТКП 45-2.04-43-2006.

Таблица 1.3 – Теплотехнические характеристики пола первого этажа

Номер слоя Материал Толщина слоя d, м Плотность материала в сухом состоянии r, кг/м 3 Термическое сопротивление м 2 ×°С/Вт
Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м×°С)
Железобетонная плита 0,2 1,69 0,118
Плиты пенополистирольные 0,08 0,041 1,95
Легкий керамзитовый раствор 0,03 0,099 0,30
Стяжка цементно-песчаная 0,03 0,58 0,05

Определяем сопротивление теплопередаче пола 1-го этажаRт по формуле 1.1:

м 2 ×°С/Вт

Нормативное сопротивление теплопередаче пола первого этажа

Сопротивление теплопередаче пола первого этажа Rт, больше нормативного значения Rт.норм, конструкция пола соответствует требованиям ТКП 45-2.04-43-2006.

Таблица 1.3 – Теплотехнические характеристики пола над проездом

Читайте также:  Ремонт в трешке хрущевке фото
Номер слоя Материал Толщина слоя d, м Плотность материала в сухом состоянии r, кг/м 3 Термическое сопротивление м 2 ×°С/Вт
Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м×°С)
Маты минераловатные 0,15 0,042 3,57
Железобетонная плита 0,20 1,69 0,118
Плиты пенополистирольные 0,08 0,041 1,95
Легкий керамзитовый раствор 0,03 0,099 0,30
Стяжка цементно-песчаная 0,03 0,58 0,05

Определяемтермическое сопротивление пола над проездом по формуле 1.3:

Определяем сопротивление теплопередаче пола над проездомRт по формуле 1.1:

м 2 ×°С/Вт

Нормативное сопротивление теплопередаче пола над проездом

Сопротивление теплопередаче пола над проездом Rт, больше нормативного значения Rт.норм, конструкция пола соответствует требованиям ТКП 45-2.04-43-2006.

Расчет удельной тепловой характеристики здания

Удельную тепловую характеристику здания qзд, Вт/(м2°С), определяем по приложению В ТКП 45-2.04-43-2006 «Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования» по формуле

(1.4)

где Fот — отапливаемая площадь здания (суммарная площадь пола этажей здания), м 2 ;

Fст, Fок, Fпок, F1пол, F2пол — площадь наружных ограждающих конструкций отапливаемых помещений здания, соответственно, стен, заполнений световых проемов, покрытия (чердачного перекрытия), пола первого этажа, пола над проездами, м 2 ;

Rт.ст, Rт.ок, Rт.пок, Rт.1пол, Rт.2пол — сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций отапливаемых помещений здания, соответственно, стен, заполнений световых проемов, покрытия (чердачногоперекрытия),полапервого этажа, поланад проездами, м 2 ×°С/Вт;

n1, n2 — коэффициенты, учитывающие положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, соответственно, покрытия (чердачного перекрытия), пола первого этажа.

Вт/(м 2 °С)

Рекомендуемое значение удельной тепловой характеристики здания, согласно таблице В.1 ТКП 45-2.04-43-2006 [1], для многоэтажного здания со стенами из мелкоштучных материалов составляет 0,55 Вт/(м 2 °С).

Расчетное значение удельной тепловой характеристики здания меньше рекомендуемого, значит наружные ограждающие конструкции обеспечивают необходимую защиту здания от тепловых потерь.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Тепловую мощность отопительных приборов Qnp, Вт, размещаемых в каждом отапливаемом помещении, определяют с учетом общих потерь теплоты через ограждающие конструкции Qoбщ, теплоты, расходуемой на нагревание подаваемого принудительной вентиляцией или инфильтрующегося воздуха Qвоз, поступающих в цех холодных материалов и въезжающих в помещения цехов средств транспорта Qмт, а также теплоты от бытовых источников в жилых помещениях Qбыт (газовые или электрические плиты, стиральные машины, кухонные комбайны), оборудования и теплоизлучающих материалов в производственных цехах Qоб (печи, ванны, металлопрокат и др.), электроосвещения и электрооборудования Qэл.

Для производственных помещений

Для промышленных предприятий затраты теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха определяют по формуле

где ? Qвоз — масса инфильтрующегося в единицу времени воздуха через все ограждающие конструкции помещения, кг/ч; с — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°С); tB, tH — расчетные температуры, °С, воздуха в помещении и наружного воздуха в холодный период года (параметры Б); К — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и для окон с тройными переплетами, 0,8 для окон с раздельными переплетами и 1 для одинарных окон и открытых проемов.

Затраты теплоты на нагревание воздуха, удаляемого из помещений жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемые подогретым приточным воздухом,

где Ln — объемный расход удаляемого воздуха, м 3 /ч; ? — плотность наружного воздуха, кг/м 3 .

Количество воздуха, инфильтрующегося в помещение через неплотности наружных ограждающих конструкций, определяют по формуле

где F1, Rи1 — соответственно площадь окон и фонарей и их сопротивление воздухопроницанию (табл. 1); F2, Rи2 — соответственно площадь наружных и внутренних дверей, ворот и открытых проемов и их сопротивление воздухопроницанию (для дверей помещения следует принимать равным 0,3, (м 2 ·ч·Па)/кг, для дверей при выходе из коридоров на открытые пожарные лестницы — 0,47, (м 2 ·ч·Па)/кг, для наружных дверей при входе в здание через тамбур — 0,14, (м 2 ·ч·Па)/кг, для ворот и проемов — по расчету); ?p1 — разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окон и фонарей; ?р2 — то же, наружных дверей, ворот и открытых проемов; ?р3 — то же, стыков стеновых панелей; l — длина стыков стеновых панелей, м.

Таблица 1. Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов
Заполнение светового проема
Число уплотненных притворов заполнения
Rиl, (м 2 ·ч·Па)/кг
пенополиуритана
губчатой резины
полушерстяного шнура

Одинарное остекление или двойное остекление в спаренных переплетах

Двойное остекление в раздельных переплетах

Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях i-й ограждающей конструкции определяют по формуле

где Н — высота здания от уровня земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или шахты; hi — расчетная высота от уровня земли до верха окон, дверей, ворот проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей; ?н, ?в — удельный вес, Н/м 3 , соответственно наружного воздуха и воздуха помещения, определяемый по формуле 3463/(273 + t); ? — плотность наружного воздуха кг/м 3 ; v — скорость ветра, м/с, принимаемая по табл. 3.1 ; Снав и Спод — аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.070-85; kн — коэффициент учета изменения скоростного давления в зависимости от высоты здания (табл. 2); рвн — условно постоянное давление воздуха в помещении (здании), определяемое расчетом из условия соблюдения равенства масс воздуха, поступающего в помещение (здание) и удаляемого из него в результате инфильтрации и эксфильтрации через ограждающие конструкции [в помещениях (зданиях), имеющих системы с искусственным побуждением, при расчете рвн следует учитывать дисбаланс масс воздуха, подаваемых и удаляемых этими системами из помещения (здания)].

Читайте также:  Кукла из капроновых чулок мастер класс
Таблица 2. Коэффициент изменения скоростного давления ветра
Высота здания, м
Значения kн при типе местности

А — открытые побережья морей, озер, водохранилищ, лесостепи и тундры;

В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С — городские районы с высотой застройки более 25 м.

Затраты теплоты на нагревание холодных материалов QM и транспортных средств, въезжающих в производственные помещения, Qтp определяют по формулам

где Gм — масса поступающего в цех (в единицу времени) холодного однородного материала кг/ч; с — удельная массовая теплоемкость материала, кДж/(кг·°С); tв — температура воздуха внутри помещения, °С; tм — температура поступающего материала, °С; q — затраты теплоты на нагревание транспортных средств (берутся по справочнику, например [11]); ? — коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты материалом или транспортным средством (берется по СНиП 2.04.05-91*).

Общие затраты на нагревание материалов и транспорта QM.T = QM + Qтр.

Тепловыделения в помещениях имеют весьма разнообразное происхождение — это тепловые потоки от технологического оборудования, людей, электроосвещения, нагретых изделий, материалов и др.

Тепловой поток Qбыт, поступающий в комнаты и кухни жилых зданий от бытовых источников, принимают равным 10 Вт на 1 м 2 пола.

Тепловой поток от работающего электротехнического оборудования и освещения определяют по формуле

где Nэл — мощность электротехнического и осветительного оборудования, Вт; kо — коэффициент, учитывающий одновременность работы оборудования и долю перехода электроэнергии в теплоту, поступающую в помещения (для электроосвещения ko= 0,95, для электродвигателей технологического оборудования и технологических электрифицированных процессов ko = 0,15. 0,95).

Полный тепловой поток (явная теплота плюс скрытая), выделяемый мужчинами, зависит от интенсивности выполняемой работы: в состоянии покоя он равен 93. 140 Вт; при легкой работе — 140. 175 Вт; при работе средней тяжести — 175. 290 Вт; при тяжелой работе — более 290 Вт.

Тепловой поток, исходящий от занятых физическим трудом женщин и детей, принимают равным соответственно 85 и 75 % теплового потока, исходящего от мужчин.

Определив тепловую мощность отопительных устройств, можно вычислить тепловую мощность всей системы отопления

где Qnp — тепловая мощность отопительных приборов в каждом помещении; ? — коэффициент, учитывающий дополнительные потери через участки наружных ограждений, расположенные за отопительными приборами, а также в результате остывания теплоносителя в трубопроводах, проложенных в неотапливаемых помещениях (принимают равным не более 1,07).

Определения тепловых потоков и потерь теплоты через ограждающие поверхности по приведенным формулам весьма сложны в связи с тем, что необходимо производить расчеты для отдельных ограждающих поверхностей здания с различными термическими сопротивлениями и различными разностями температур внутреннего и наружного воздуха. Ориентировочно тепловые потери можно подсчитать, используя укрупненный измеритель — удельную тепловую характеристику здания, представляющую собой тепловой поток, Вт, приходящийся на 1 м 3 здания (по наружному обмеру) при разности температур внутреннего и наружного воздуха 1 °С.

Удельная тепловая характеристика здания q зависит от его назначения, объема и формы (в плане и профиле, табл. 3).

В последние годы значительно повысился интерес населения к расчёту удельной тепловой характеристики зданий. Этот технический показатель указывается в энергетическом паспорте многоквартирного дома. Он необходим при осуществлении проектно-строительных работ. Потребителей же интересует другая сторона этих расчётов — расходы за теплоснабжение.

Термины, применяемые в расчётах

Удельная отопительная характеристика здания — показатель максимального теплового потока, который нужен для обогрева конкретного здания. При этом перепад между температурой внутри здания и снаружи определяют в 1 градус.

Читайте также:  Как ловить мышей на клей

Можно сказать, что эта характеристика наглядно показывает энергоэффективность здания.

Существует различная нормативная документация, где указываются средние значения. Степень отклонения от них и даёт представление о том, насколько эффективна удельная отопительная характеристика сооружения. Принципы расчёта берутся по СНиП «Тепловая защита зданий».

Какими бывают расчёты

Удельную отопительную характеристику определяют разными методами:

  • исходя из расчётно-нормативных параметров (с помощью формул и таблиц);
  • по фактическим данным;
  • индивидуально разработанные методики саморегулирующихся организаций, где во внимание принимаются так же и год возведения здания, и проектные особенности.

Вычисляя фактические показатели, обращают внимание на тепловую потерю в трубопроводах, которые проходят по неотапливаемым площадям, потери на вентиляцию (кондиционирование).

При этом, при определении удельной отопительной характеристики здания, СНиП «Вентиляция отопление и кондиционирование станет настольной книгой. Тепловизионное обследование поможет наиболее правильно выяснить показатели энергоэффективности.

Формулы расчёта

Количество теплоты, теряемой 1 м. куб. здания, с учётом температурной разницы в 1 градус (Q) можно получить по следующей формуле:

Этот расчёт не является идеальным, несмотря на то, что в нём учитывается площадь здания и размеры наружных стен, оконных проёмов и пола.

Есть другая формула, по которой можно выполнить расчёт фактической характеристики, где за основу вычислений берут годовой расход топлива (Q), среднюю температурный режим внутри здания(tint) и на улице (text) и отопительный период (z):

Несовершенство этого вычисления в том, что не в нём не отражена разница температур в помещениях здания. Наиболее удобной считается система расчёта, предложенная профессором Н. С. Ермолаевым:

Преимущество использования этой системы расчёта в том, что в ней учитываются проектировочные характеристики здания. Используется коэффициент, который показывает соотношение размера остекленных окон по отношению к площади стен. В формуле Ермолаева применяются коэффициенты таких показателей, как теплопередача окон, стен, потолков и полов.

Что означает класс энергоэффективности?

Цифры, полученные по удельной тепло характеристике, используются для того, чтобы определить энергоэффективность здания. По законодательству, начиная с 2011 года, все многоквартирные дома должны иметь класс энергоэффективности.

Для того, чтобы определить энергетическую эффективность, отталкиваются от следующих данных:

  • Разница между расчётно-нормативными и фактическими показателями. Фактические иногда определяют способом тепловизионного обследования. В нормативных показателях отражаются расходы на отопление, вентиляцию и климатические параметры региона.
  • Учитывают тип здания и стройматериалы, из которого оно возведено.

Класс энергоэффективности записывают в энергетический паспорт. У разных классов имеются свои показатели расхода энергоресурсов в течение года.

Как можно улучшить энергоэффективность сооружения

Если в процессе расчётов выясняется низкая энергоэффективность сооружения, то есть несколько путей для того, чтобы исправить ситуацию:

  1. Улучшения показателей теплосопротивления конструкций добиваются с помощью облицовки наружных стен, утепления тех этажей и перекрытий над подвальными помещениями теплоизолирующими материалами. Это могут быть сэндвич панели, полипропиленовые щиты, обычное оштукатуривание поверхностей. Эти меры повышают энергосбережение на 30-40 процентов.
  2. Иногда приходится прибегать к крайним мерам и приводить в соответствие с нормативами площади остеклённых конструктивных элементов здания. То есть закладывать лишние окна.
  3. Дополнительный эффект даёт установка окон с теплосберегающими стеклопакетами.
  4. Остекление террас, балконов и лоджий даёт прирост энергосбережения на 10-12 процентов.
  5. Производят регулировку подачи тепла в здание с помощью современных систем контроля. Так, установка одного терморегулятора обеспечит экономию топлива на 25 процентов.
  6. Если здание старое, меняют полностью морально устаревшую отопительную систему на современную (установка алюминиевых радиаторов с высоким КПД, пластиковых труб, в которых теплоноситель циркулирует свободно.)
  7. Иногда достаточно произвести тщательную промывку «закоксованных» трубопроводов и отопительного оборудования, чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя.
  8. Есть резервы и в системах вентиляции, которые можно заменить на современные с микро проветриванием, устанавливаемым в окнах. Сокращение теплопотерь на некачественном вентилировании значительно улучшает энергоэффективность дома.
  9. Во многих случаях большой эффект дает монтаж теплоотражающих экранов.

В многоквартирных домах добиться повышения энергоэффективности гораздо сложнее, чем в частных. Требуются дополнительные затраты и не всегда они дают ожидаемый эффект.

Заключение

Результат может дать только комплексный подход с участием самих жильцов дома, которые более всех заинтересованы в тепло сбережении. Стимулирует к экономии энергоресурсов установка тепловых счётчиков.

В настоящее время рынок насыщен оборудованием, которое позволяет сэкономить энергоресурсы. Главное — иметь желание и произвести правильные расчёты, удельной отопительной характеристики здания, по таблицам, формулам или тепловизионного обследования. Если это не получается сделать самостоятельно, можно обратиться к специалистам.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector