Расчетная часть

4. Расчетная часть

Теплотехнический расчет наружной стены

Определить достаточность сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки с внутренним утепляющем слоем из жестких МВП γ=100кг/м³.

Место строительства	Параметры кладки
	Х1	Х2	Х3
Курган	380	180	120

1. Исходные данные

Стена из кирпича слоистой конструкции: внутренний слой – утепляющий слой из жестких МВП Rockwool ПЛАСТЕР БАТТС (ТУ 5762-011-45757203-02)  = 100 кг/м³, затем – кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича, толщиной 380 мм.,  = 1000 кг/м³; с наружной стороны – кирпичная кладка из керамического кирпича толщиной 120 мм,  = 1400 кг/м³.

Место строительства – г. Курган.

Зона влажности – сухая [3].

Продолжительность отопительного периода z_ht= 216 суток [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht= –7,7 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext= –37 ºС [1].

Расчет произведен для девятиэтажного жилого дома:

температура внутреннего воздуха t_int= + 21ºС [2];

влажность воздуха:  = 55 %;

влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б (приложение 2 [2].

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_int= 8,7 Вт/м² °С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext= 23 Вт/м²·°С [2].

2. Порядок расчета

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:

D_d= (t_int– t_ht)·z_ht= (21–(–7,7))·216 = 6199,2.

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

 

R_req = aD_d + b =0,00035·6199,2 + 1,4 =3,57 м²·°С/Вт.

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 510 мм равен 0,74, т.е.

где R₀ – общее сопротивление теплопередаче, м²·°С/Вт. Расчет ведется из условия равенства

,

следовательно,

 = 3,57/0,74 = 4,82 м²·°С /Вт.

Определяем нормируемые теплотехнические показатели материалов стены и сводим их в таблицу.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Известково-песчаный раствор	1600	0,015	0,81	0,019
2	Кирпичная кладка из керамического кирпича	1700	0,120	0,76	0,16
3	Жесткие минерально-ватные плиты	100	X	0,045	X
4	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича	1200	0,380	0,52	0,73

Общее термическое сопротивление стены

R₀¹ =  м²·°С/Вт.

Определяем термическое сопротивление утеплителя:

4,82 – 1,024 = 3.79 м²·°С/Вт.

Находим толщину утеплителя:

Ри

 =  · R_ут = 0,045·3,79 = 0,17 м.

Принимаем толщину утеплителя 180 мм.

Окончательная толщина стены будет равна (380+180+120) = 680 мм.

Производим проверку с учетом принятой толщины утеплителя:

1,024+= 5,024 м²·°С/Вт.

Условие = 5,024 > = 4,82 м²·°С/Вт выполняется.

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

Проверяем выполнение условия :

∆t = (t_int – t_ext)/R₀^фa_int) = (21+37)/5,024·8,7 = 1,33 ºС.

Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 ∆t_n = 4 °С, следовательно, условие ∆t = 1,33 < ∆t_n = 4 ºС выполняется.

Проверяем выполнение условия :

 = 21 – [1(21+37)] / (5,024·8,7) =

= 21 – 1,33 = 19,67 ºС.

Согласно приложению (Р) Сп 23-101–2004 для температуры внутреннего воздуха t_int = 21 ºС и относительной влажности  = 55 % температура точки росы t_d = 11,62 ºС, следовательно, условие =  выполняется.

Вывод. Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания. Окончательная толщина стены будет 680 мм.

Теплотехнический расчет теплого чердака

(определение толщины утепляющего слоя чердачного

перекрытия и покрытия)

А. Исходные данные

Место строительства – г. Курган.

Зона влажности – сухая [1].

Продолжительность отопительного периода z_ht= 216 сут [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht= –7,7 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext= –37 °С [1].

Температура внутреннего воздуха t_int= + 21 °С [2].

Относительная влажность воздуха:  = 55 %.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.

Расчетная температура воздуха в чердаке t_int^g= +15 °С [3].

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности чердачного перекрытия

 = 8,7 Вт/м²·°С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности чердачного перекрытия  = 12 Вт/м²·°С [2].

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности покрытия теплого чердака = 9,9 Вт/м² ·°С [3].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности покрытия тёплого чердака  = 23 Вт/м²·°С [2].

Тип здания – 9-этажный жилой дом. Кухни в квартирах оборудованы газовыми плитами. Высота чердачного пространства – 2,0 м. Площади покрытия (кровли) А_g.c= 322,84м², перекрытия теплого чердака А_g.f= 322,84 м², наружных стен чердака А_g.w= 159,32 м².

В теплом чердаке размещена верхняя разводка труб систем отопления и водоснабжения. Расчетные температуры системы отопления – 95 °С, горячего водоснабжения – 60 °С.

Диаметр труб отопления 50 мм при длине 55 м, труб горячего водоснабжения 25 мм при длине 30 м.

Чердачное перекрытие:

 

Рис. 6 Расчётная схема

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала  (конструкции)	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Минераловатные плиты повышю жесткости (ГОСТ 4640)	200	Х	0,07	Х
2	Пароизоляция – рубитекс 1 слой (ГОСТ 30547)	600	0,005	0,17	0,0294
3	Железобетонные пустотные плиты ПК ( ГОСТ 9561 - 91)		0,22		0,142

Совмещённое покрытие:

 

Рис. 7 Расчётная схема

Совмещенное покрытие над теплым чердаком состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала  (конструкции)	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Изопласт	600	0,006	0,17	0,035
2	Цементно-песчаный раствор	1800	0,02	0,93	0,022
3	Минераловатные плиты повышю жесткости	200	Х	0,07	Х
4	Рубероид	600	0,005	0,17	0,029
5	Железобетонная плита	2500	0,035	2,04	0,017

Б. Порядок расчета

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:

D_d= (t_int– t_ht)z_ht= (21 + 7,7)·216 = 6199,2.

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче покрытия жилого дома по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

R_req = a·D_d + b =0,0005·6199,2 + 2,2 = 5,30 м²·°С/Вт;

По формуле (29) СП 23-101–2004 определяем требуемое сопротивление теплопередаче перекрытия теплого чердака , м²·°С /Вт:

,

где  – нормируемое сопротивление теплопередаче покрытия;

n – коэффициент определяемый по формуле (30) СП 230101–2004,

(21 – 15)/(21 + 37) = 0,103.

По найденным значениям  и n определяем :

= 5,30·0,103 = 0,55 м²·°С /Вт.

Требуемое сопротивление покрытия над теплым чердаком R₀^g.c устанавливаем по формуле (32) СП 23-101–2004:

R₀^g.c = (– t_ext)/[(0,28 G_venс(t_ven – ) + (t_int – )/R₀^g.f +

+ ()/А_g.f – (– t_ext) а_g.w / R₀^g.w],

где G_ven – приведенный (отнесенный к 1 м² чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по табл. 6 СП 23-101–2004 и равный 19,5 кг/(м²·ч);

c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1кДж/(кг·°С);

t_ven – температура воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемая равной t_int+ 1,5;

q_pi – линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 м длины трубопровода, принимаемая для труб отопления равной 25, а для труб горячего водоснабжения – 12 Вт/м (табл. 12 СП 23-101–2004).

Приведенные теплопоступления от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения составляют:

()/А_g.f = (25·55 + 12·30)/367 = 4,71 Вт/м²;

a_g.w – приведенная площадь наружных стен чердака м²/м², определяемая по формуле (33) СП 23-101–2004,

= 159,32/322,84 = 0,493;

 – нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, определяемое через градусо-сутки отопительного периода при температуре внутреннего воздуха в помещении чердака = +15 ºС.

– t_ht)·z_ht = (15 + 7,7)216 = 4903,2 °C·сут,

 м² ·°С/Вт

Подставляем найденные значения в формулу и определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком:

(15 + 37)/(0,28·19,5(22,5 – 15) + (21 – 15)/0,55 + 4,71 –

– (15 + 37)·0,493/3,12 = 52/48,34 = 1,08 м² ·°С/Вт

Определяем толщину утеплителя в чердачном перекрытии при R₀^g.f= 0,55 м² ·°С/Вт:

 = (R₀^g.f – 1/– R_ж.б – R_руб – 1/)l_ут =

= (0,55 – 1/8,7 – 0,142 –0,029 – 1/12)0,07 = 0,0127 м,

принимаем толщину утеплителя  = 40 мм, так как минимальная толщина минераловатных плит 40 мм (ГОСТ 10140), тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит

 

R₀^{g.f факт.}= 1/8,7 + 0,04/0,07 + 0,029 + 0,142 + 1/12 = 0,869 м²·°С/Вт.

Определяем величину утеплителя в покрытии при R₀^g.c= 1,08 м²·°С/Вт:

 = (R₀^g.c – 1/ – R_ж.б – R_руб – R_ц.п.р – R_т – 1/)l_ут =

= (1,08 – 1/9,9 – 0,017 – 0,029 – 0,022 – 0,035 – 1/23 ) 0,07 = 0,0513 м,

принимаем толщину утеплителя (газобетонная плита) 80 мм, тогда фактическое значение сопротивления теплопередаче чердачного покрытия будет практически равно расчётному.

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

I. Проверяем выполнение условия  для чердачного перекрытия:

 = (21 – 15)/(0,869·8,7) = 0,79 °С,

Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 ∆t_n = 3 °С, следовательно, условие ∆t^g = 0,79 °С < ∆t_n=3 °С выполняется.

Проверяем наружные ограждающие конструкции чердака на условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия :

– для покрытия над теплым чердаком, приняв  Вт /м²·°С,

15 – [(15 + 37)/(1,08·9,9] = 15 – 4,86= 10,14°С;

– для наружных стен теплого чердака, приняв  Вт /м² ·°С,

15 – [(15 + 37)]/(3,12·8,7) =

= 15 – 1,49 = 13,5 °С.

II. Вычисляем температуру точки росы t_d, °С, на чердаке:

– рассчитываем влагосодержание наружного воздуха, г/м³, при расчетной температуре t_ext:

 

– то же, воздуха теплого чердака, приняв приращение влагосодержания ∆f для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м³:

 г/м³;

– определяем парциальное давление водяного пара воздуха в теплом чердаке:

По приложению 8 по значению Е = е_g находим температуру точки росы t_d = 3,05 °С.

Полученные значения температуры точки росы сопоставляем с соответствующими значениями и :

=13,5 > t_d = 3,05°С; = 10,14 > t_d= 3,05°С.

Температура точки росы значительно меньше соответствующих температур на внутренних поверхностях наружных ограждений, следовательно, конденсат на внутренних поверхностях покрытия и на стенах чердака выпадать не будет.

Вывод. Горизонтальные и вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Теплотехнический расчет остекления.

Исходные данные:

Место строительства – г.Курган

Зона влажности – сухая.

Продолжительность отопительного периода z_ht = 216 сут. ( табл.1, СНиП 23-01–99)

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = -7,7⁰C. ( табл.1, СНиП 23-01–99)

Температура холодной пятидневки t_ext = -37 ⁰C. ( табл.1, СП 23-101–2004)

Расчет произведен для 9-и этажного дома:

- температура внутреннего воздуха t_int = +21 ⁰C; ( табл.1, СП 23-101–2004)

- влажность воздуха: φ = 55 %;( табл.1, СП 23-101–2004)

- влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуэтации огрождающих конструкций – А. ( табл.2, СП 23-101–2004)

Расчет

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-2003:

Dd = (t_int - t_ht)* z_ht

Dd = (21-(-7,7))* 216 = 6199,2

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02-2003:

R_req = a* Dd + b

R_req = 0,00005*6199,2 +0,2 = 0,31 + 0,2 = 0,51 м²* ⁰С/Вт

R_req = R₀^r

Светопрозрачность конструкций в алюминиевых переплетах определяем из методического пособия «Тепловая защита зданий и сооружений» приложение 5, пункт 12 принимаем R₀^r ₌ 0,58 м²* ⁰С/Вт - Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла с твердым селективным покрытием.

5. Инженерное и санитарно-техническое оборудование.

Отопление.

В здании предусмотрено центральное отопление (водяное).

Вентиляция.

Вентиляция - естественная, вытяжка осуществляется через вентканалы стен здания. Приток воздуха- неорганизованный через окна и двери.

Вентиляционные короба располагаются на кухне и ванной комнате. Толщина кирпичной стены, в которой предусмотрены короба: ванна – 380 см, кухня – 380 см. размеры канала 270 х 140 мм.

Предусмотрены вентиляционные проемы в стенах подвалов.

Водоснабжение и канализация.

Кухни располагаются над кухнями, ванные комнаты над ванными комнатами и санузлы над санузлами. При этом облегчается организация системы водоснабжения и системы водоотведения.

В здании предусмотрено центральное водоснабжение и канализация.

Санузлы.

В квартирах – раздельный санузел.

Лифтовое хозяйство.

Здание оборудовано лифтом по ГОСТ -5746-83 грузоподъёмностью 630кг, скорость лифта 1 м/с. Шахта лифта возведена из кирпичной кладки толщиной 250 мм. Внутренние размеры шахты 1950х2810 мм, ствол шахты 30,28 м.

Мусороудаление.

Мусоросборная камера размещена в цокольной части здания (см. разрез 1-1) Высота камеры составляет 2,8м внутренний размер 1,7х2,5 м. Ствол мусоропровода выполнен из асбестоцементных труб с внутренним диаметром 400 мм. Под стволом мусоропровода на первом этаже здания устроена мусоросборная камера уклон 2% с самостоятельным выходом, изолированная от дверей и окон здания. Камера имеет удобный подъезд с пандусом уклон 8%. для выкатывания тележек с мусоросборными контейнерами. Дверной проем размерами 1150х2100 мм.

Технико-экономические показания здания.

Площадь застройки П_з=396,30 м².

Строительный объём V_стр=11468,92 м³.

Площадь квартир (на один этаж) S_кв=276,96 м².

Общая площадь квартир S_об=2492,64 м².

Жилая площадь на типовой этаж S_тип.эт.=128,76 м².

Показатели рассчитываются в соответствии с указаниями Приложения «В» СНиП 31-01-2003

Список литературы

 

1. Шерешевский И.А. Конструирование гражданских зданий – М., Л.: Стройиздат, 2005. – 176с.

2. Буга П.Г. «Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания», М. «Высшая школа», 1987г.

3. Неелов В.А. «Гражданские здания», М. Стройиздат, 1988г.

4. Маклакова Т.Г.«Конструкции гражданских зданий», издательство АСВ 2000г.

5. ГОСТ 9561—91. Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. – М.: Госстрой СССР, 1991. – 18с.

6. ГОСТ 25697-83. Плиты балконов и лоджий железобетонные. – М.: Госстрой СССР, 1983. – 12с.

7. ГОСТ 6629-88. Двери деревянные внутренние для жилых и общественных зданий. – М.: Госстрой СССР, 1988. – 19с.

8. ГОСТ 24700-81. Окна и балконные двери деревянные со стеклопакетами для жилых и общественных зданий. – М.: Госстрой СССР, 1981. – 22с.

9. ГОСТ 948-84. Перемычки железобетонные для зданий с кирпичными стенами. – М.: Госстрой СССР, 1984. – 24с.

10. СНиП II-3-79**, Строительная теплотехника. / Госстрой СССР. – М.: ЦИГП Госстроя СССР, 1986. – 32с.

11. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. / Государственный комитет по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству. – М. 2004. – 20с.

12. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – М.: Госстрой России, 2000. – 58 с.

13. СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений/ Министерства

строительства Российской Федерации от 13 февраля 1997 г. №18-7

14. СНиП 2.02.01-83* Основания здании и сооружений/ Госстрой СССР

15. СП 31-107-2004. Архитектурно-планировочные решения многоквартирных жилых зданий. - М.: Госстрой России. – 2005. – 105с.

16. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. - М.: Госстрой России. – 2004. – 186с.

17. Тепловая защита зданий и сооружений : метод. указания / сост. А.Н. Шихов, Т.С.

18. Шептуха; - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. – 67с.

19. Методические указания к самостоятельной работе над курсовым проектом жилого здания для студентов дневного отделения специальности ПГС – 290301 / Сост. Л.В.

20. Сосновских; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2005. – 32с.