1.2 Выбор автономного источника теплоснабжения

Для отопления малоэтажных домов в настоящее время применяют

водяное отопление с источниками теплоснабжения на жидком, твердом и газообразном топливе, а также электрические котлы.

Наиболее совершенно отопление от электрических котлов, так как оно более экологичное, безопасное и комфортное. Капитальные затраты на установку электрического котла значительно ниже, чем других источников тепла. Кроме того, электрический котел не требует оборудования дымохода, специального помещения, топливопроводов. Но, несмотря на все достоинства у электрических котлов есть недостатки, которые становятся решающими и заставляют отказаться от их использования. Первый недостаток - это высокая стоимость электроэнергии, второй – сложность с получением на объект дополнительной электрической мощности. Несмотря на то, что капитальные затраты на установку газового котла значительно превышают капитальные затраты на установку электрического, разница в стоимости газа и электроэнергии окупает газовые котлы в очень короткие сроки. Твердотопливные котлы работают на угле и дровах, жидкотопливные – на солярке. Для твердотопливных и жидкотопливных котлов запасы топлива необходимо постоянно пополнять, и где-то их хранить. Поэтому, лучше выбрать установку газового котла, несмотря на то, что подводка газовых трубопроводов обойдется несколько дороже, чем стартовые затраты на варианты с жидким и твердым топливами. Таким образом, выбор газового котла становится самым экономичным и самым доступным вариантом.

2 Исходные данные для проектирования

Проектируемый индивидуальный жилой дом расположен в поселке Увильды Челябинской области. Сообщение с городом осуществляется по автомобильному шоссе. По климатическим показателям землепользование поселка относится к четвертому агроклиматическому району, который характеризуется, как умерено теплый, незначительно засушливый. Продолжительность периода с температурой выше 10 °C составляет 130 - 135 дней, средняя продолжительность безморозного периода 110 - 120 дней. Средняя высота снежного покрова 30 сантиметров. За год выпадает около 300 - 400 миллиметров осадков.

Рельеф земель представляет собой слабоволнистую равнину с развитым микрорельефом. Равнинные и слегка возвышенные участки заняты почвами черноземного типа.

Землепользование приусадебного участка проектируемого жилого дома представлено единым земельным массивом общей площадью 1200 м², в том числе площадь под зданием 136,08 м² . Также на территории земельной площади расположены: хозпостройка, гараж, выгульная площадка, навозохранилище, компостная площадка, также предусмотрено расширение хозпостройки. Электроснабжение осуществляется по воздушной линии 0,38 кВ от комплектной трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ, расположенной в двухстах метрах от участка. Отопление и горячее водоснабжение всех потребителей поселка производится от собственных автономных котельных установок, расположенных в каждом доме. Водоснабжение осуществляется из автономной системы. Водоотведение производится в автономную систему канализации со сбором сточных вод в накопитель. Газоснабжение производится централизованно от газораспределительной станции.

Планировка проектируемого дома показана на рисунке 2.1. Главный фасад здания ориентирован на юг.

Проектируемый жилой дом представляет собой одноэтажное строение. На первом этаже расположена кухня, столовая, две спальни, общая комната, хозяйственная комната, передняя, шлюз, ванная, уборная, хозяйственный шкаф, тамбур, веранда и крыльцо.

А - общая комната; Б - спальня; В - спальня; Г - столовая; Д - кухня; Е - хозяйственная комната; Ж - передняя; И - шлюз; К - ванная; Л - уборная; М - хозяйственный шкаф;

Н - тамбур; П - веранда; Р - крыльцо

Рисунок 2.1 – Планировка дома

Главный вход в дом расположен с западной стороны здания. С восточной стороны дома предусмотрен запасный выход. Пол первого этажа дома расположен на отметке +0,000.

Расчетная температура наружного воздуха для Челябинской области –34 ⁰С.

Для отопления проектируемого объекта применяется местная система отопления с установкой газового котла. Теплоперенос в данной системе отопления осуществляется теплоносителем – водой. Циркуляция теплоносителя – принудительная. Тепловой режим здания – постоянный.

3 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

3.1 Теплотехнический расчет наружных стен

Первоначально в проектируемом доме планировалась конструкция стен, представленная на рисунке 3.1. В результате последующих расчетов были получены большие значения теплопотерь через ограждающие конструкции. Для уменьшения этих значений, а, следовательно, и стоимости устанавливаемого для отопления оборудования разработана новая конструкция наружных стен. Она представлена на рисунке 3.2. Параметры слоев стены занесены в таблицы 3.1 и 3.2.

Рисунок 3.1 – Изначально планируемая конструкция наружной стены

Таблица 3.1 – первоначальная конструкция наружной стены

наименование слоя	Толщина слоя δ, м	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(мºС)
1	2	3
1наружная штукатурка (цементно-песчанный раствор)	0,03	0,76
2 железобетон	0,25	1,92
3 пенополистирол	0,2	0,038
4 внутренняя штукатурка	0,02	0,7

Рисунок 3.2 – Предлагаемая конструкция наружной стены

Таблица 3.2 – Предлагаемая конструкция наружной стены

наименование слоя	Толщина слоя δ,м	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м^2С)
1	2	3
1 железобетон	0,25	1,92
2 пенополистирол	0,25	0,038
3 Кирпичная кладка	0,12	0,7

Расчет производим для холодного периода года, с учетом района строительства, условий эксплуатации, назначения здания и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению, согласно СНиП ІІ-3-79. Рассмотрим расчет предлагаемой конструкции стены.

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче R_о^тр, (м² ⁰С)/Вт, по формуле

, (3.1)

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая по нормам

проектирования соответствующих зданий, из [1] t_в = 20 ⁰С;

t_н – расчетная наружная температура холодного периода, равная средней

температуре наиболее холодной пятидневки, из [2] t_н = -34 ⁰С;

n – коэффициент, учитывающий положение наружного ограждения по

отношению к наружному воздуху, из [3] n = 1;

Δt_н –нормативный температурный перепад между температурой

внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности

наружной ограждающей конструкции, из [3] Δt_н = 4 ⁰С;

α_в - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения,

из [3] α_в = 8,7 Вт/(м²^оС).

(м² ⁰С)/Вт

Градусо-сутки отопительного периода ГСОП, ^оС_сут, определяем по формуле

, (3.2)

где t_оп – средняя температура отопительного периода, из [2] t_оп=-7,5 ^оС;

Z_оп – продолжительность отопительного периода, из [2] Z_оп =218 суток.

предварительная толщина слоя утеплителя δ_ут , м, определяется по формуле

, (3.3)

где δ_i – толщина отдельных слоев конструкции, δ₁ =0,25 м, δ₂ =0,12 м;

λ_i – коэффициент теплопроводности отдельных слоев конструкции, из

[3] λ₁ = 1,92 Вт/(м^оС), λ₂ =0,7 Вт/(м^оС);

λ_ут – коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, из [3]

λ_ут = 0,038 Вт/(м*^оС);

α_н – коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждения, из

[3] α_н =23 Вт/(м²^оС);

r – коэффициент теплотехнической однородности, из [3] r =0,7.

Округляем толщину утеплителя до стандартного значения, равного 0,25 метра. Тогда общая толщина панели составит 0,62 метра. приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R_о^пр, Вт/(м²^оС), определяется в зависимости от полученного значения ГСОП и типа здания или помещения, соответствующее высоким теплозащитным свойствам по [1] Rо^пр = 3,5 (м²∙⁰С)/Вт. Сравниваем R_о^тр =1,55 (м²∙⁰С)/Вт и Rо^пр = 3,5 (м²∙⁰С)/Вт и принимаем для дальнейших расчетов большее, то есть Rо^пр.

Уточняем фактическое общее сопротивление теплопередаче R_о^ф, (м²^оС)/Вт, для всех слоев ограждения по формуле

(м²^оС)/Вт

Проверяем условие

, (3.4)

7,08 (м²^оС)/Вт > 3,5 (м²^оС)/Вт

Коэффициент теплопередачи принятого ограждения стены k, Вт/(м²^оС) будет равен

3.2 Теплотехнический расчет пола первого этажа

Выполняется аналогично изложенному выше расчету, с помощью программы Microsoft Excel и результаты расчета сведены в приложение А. Выбранная конструкция пола показана на рисунке 3.3, а параметры материалов конструкции пола занесены в таблицу 3.3.

Рисунок 3.3 – Конструкция пола первого этажа

Таблица 3.3 – слои ограждающих конструкций пола на первом этаже

Наименование слоя	Толщина слоя δ,м	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м^2С)
1	2	3
1 железобетонная плита без пустот	0,25	1,92
2 пароизолляция (битумная мастика)	0,003	0,27
3 утеплитель (маты минерало- ватные)	0,3	0,064
4 стяжка (цементно - песчанный раствор)	0,05	0,76
5 паркет	0,025	0,35