Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Осуществить раcчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Определить удельный расход теплоты на отопление здания

Тепловая мощность системы отопления определяется из уравнения теплового баланса

Ф со = Σ Ф пот - Σ Ф пост

Определим величины теплопотерь через ограждающие конструкции здания.

Тепловые потери через материал в здании характеризуются величиной коэффициента теплопередачи ограждения, которая характеризует тепловой поток проходящий через 1 м² поверхности ограждения при разности Δ t_в ◦ С внутри и вне помещения в 1◦ С. Указанная разность меняется в течении отопительного сезона, поэтому рассчитать мощность можно только для определенного момента времени. Строительными нормами для каждого географического пояса определяется расчетная температура наружного воздуха, которую используют для вычисления максимального часового расхода тепла в самое холодное время зимы.

Для определения потребления энергии за весь отопительный сезон необходимо знать среднюю за этот сезон температуру воздуха и количество дней в течении которых необходимо отапливать помещение, если их перемножим, то получим характеристику климата местности именуемой количеством градусо-дней (DD).

Исходными данными для расчета теплопотерь отдельными помещениями и зданием в целом являются

- планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными размерами.

- Назначение помещений

- Ориентация здания по сторонам света

- Место постройки здания

Отметим, что поток теплоты (Вт) теряемой помещением, складывается из основных потерь теплоты через все его наружные ограждения Ф₀ и добавочных теплопотерь Ф доб

Ф = Σ Ф ₀ + Σ Ф доб

При этом потери теплоты определяем суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 100 Вт.

Ф =F/R ₀ (t _в - t _н)(1+ Σ β)n=kF(t _в - t _н )(1- Σ β)n

где F- расчетная площадь ограждения,

k - коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции;

R ₀ - сопротивление теплопередачи данной ограждающей конструкции;

t _в - t _н - температуры внутреннего и наружнего воздуха;

(1- Σ β) - добавочные теплопотери;

n- коэффициент учитывающий положение ограждающего покрытия по отношению к наружнему воздуху;

Определим основные теплопотери проектируемого здания по соотношению

Ф =F(t _в - t _н)n /R ₀ (2, 1)

Наружные стены выполнены толщиной в два кирпича, оштукатуренные изнутри с использованием цементно-песчаной штукатурки.

Исходные данные для кирпичных стен:

λ к = 0, 81 Вт/(м× ⁰С); δ к = 0, 51 м

Исходные данные для цементно-песчаной штукатурки стен:

λ шт = 0, 93 Вт/(м× ⁰С); δ шт = 0, 015 м.

Геометрические размеры здания (рассмотрим первый этаж):

а =122м; b= 14м; h= 3, 25 м.

Помещение имеет оконные блоки с двойным остеклением, общая площадь которых составляет:

F cт = 224× 1, 8=403, 2 м²

Площадь поверхности наружных стен

F= 2ah-F с

F =2× 122× 3, 25-403.2=793-403.2=390 м².

Сопротивление теплопередаче наружных стен получим по формуле (2, 1) учитывая что R в =0, 115 (м^{2 0}С/Вт) и R н =0, 043 (м^{2 0}С/Вт), площадь пола S=1708м².

R о = R в + R н + Σ Ri

где Ri = δ к / λ к + δ шт / λ шт =0, 51/0, 81+0, 015/0, 81

Rо = 0, 115+0, 043 +0, 015/0, 81+0, 51/0, 81=0, 806 м^{2 0}С/Вт

Сопротивление теплопередаче двойных окон R о =0, 345 м^{2 0}С/Вт.

Следовательно, теплопотери через наружные стены определяются

Ф=F(t в -t н)n /R 0= (1/0, 806)× 390(18+6)+(1/0, 345)403, 2(18+6)

Ф=11613+28049=39662 Вт

Одна стена обращена на север, вторая на восток, третья стена на запад и последняя на юг поэтому дополнительные потери теплоты через эти стены Ф доб ст составляют: для первой 10%, второй 10%, третьей 5% и четвертая 0% от основных теплопотерь, которые необходимо добавить к последним.

Ф доб ст =39662× 0, 25=9915Вт. Таким образом, с учетом дополнительных теплопотерь через наружние стены получим

Ф _О =39662+9915=49577Вт

Так как здание четырехэтажное, то полученное значение теплопотерь увеличиваем в четыре раза.

Ф_О=49577× 4=198308 Вт.

Перекрытие имеет площадь S=1708м² и состоит из железобетонных плит толщиной δ пл =0, 035м, для которых по таблице λ _к = 2, 04 Вт/(м× ⁰С); Железобетонные плиты покрыты теплоизоляцией выполненной из минеральной ваты толщиной δ ваты =0, 14м, слоя гравия керамзитового δ кер =0, 1м, и двух слоев рубероида толщиной δ руб =0, 003м, для которых выбираем по таблице значения теплопроводности и значения сопротивления тепловосприятию для внутренней и внешней поверхностей:

λ ваты = 0, 06 Вт/(м× ⁰С), λ грн.= 0, 17 Вт/(м× ⁰С), λ кер = 0, 23 Вт/(м× ⁰С)

R _в = 0, 132 (м²× ⁰ С)/Вт, R н = 0, 043 (м² × ⁰С)/Вт,

Исходя из этих данных получим значение для сопротивления теплопередаче перекрытия:

R о пер = 0, 132+0, 043+0, 035/2, 04 + 0, 14/0, 06 + 0, 1/0, 23 + 0, 003/0, 17=

0, 132+0, 043+0, 017+2, 33+0, 435+0, 018=2, 975 (м 2 0 С)/Вт,

Теплопотери через перекрытия находим по соотношению:

Ф =F(t в - t н)n /R 0

Принимаем поправочный коэффициент n =0, 9 как для чердачных перекрытий с кровлей из рулонных материалов

Ф пер = (1/2, 975)× 1708× (18+6)× 0, 9=12400 Вт

Полы выполнены из керамзитобетона (ρ =1800кг/м³) толщиной δ кер =0, 1м, теплопроводность которого находим по справочным данным таблицы 7 [1] λ кер = 0, 92 Вт/(м× ⁰С). Ширина пола равна b= 14м, до осевой линии соответственно 7 м. Потери теплоты через неутепленные полы определяем по зонам, паралельным наружним стенам. Сопротивление теплопередаче для первой зоны составляет R н. пол –2, 15, для второй –4, 3 и для третьей 8, 6. Для остальной части пола –14, 2 (м²× ⁰С)/Вт. Площадь участков пола, примыкающего к углам в первой двухметровой зоне вводится в расчет дважды, т.е. по направлению обеих наружних стен, образующих угол. Разделим площадь пола на двухметровые зоны и получим две зоны шириной по 2м и одну зону шириной 3 м. Площади данных зон равны: F ₁ = F ₂ = 122× 2=244м²; F ₃ = 122× 3=366м²

Сопротивление теплопередаче R о пол (м²× ⁰С)/Вт, для каждой из зон определяем по формуле

R у. пол= R н. пол + δ / λ

Зона 1 R у. пол= 2, 15+ 0, 1/0, 92=2, 15+0, 11=2, 26

Зона 2 R у. пол= 4, 3+ 0, 1/0, 92=2, 15+0, 11=4, 44

Зона 3 R у. пол= 8, 6+ 0, 1/0, 92=2, 15+0, 11=8, 71

Суммарные теплопотери по всем зонам пола

Ф п = 2× [(1/2, 26)× 244+(1/4, 44)× 244 + (1/8, 71)× 366]× (18+6)× 0, 9=

2× (108+55+42)× 24× 0.9=8856 Вт

Общие потери через все ограждения составят:

Ф= Σ Ф=8856× 4+12400× 4+198308=283332Вт

Добавочные теплопотери

Добавочные теплопотери определяются суммой теплопотерь расходуемой на:

· вентиляцию помещения,

· испарение влаги,

· нагрев инфильтрующего воздуха