2. Специальная часть

2.1 Расчет характеристик газообразного топлива

1. Определение теплоты сгорания газа по формуле:

(1)

где – низшая теплота сгорания газа, в пересчете на рабочую массу топлива, кДж/м³;

- низшая теплота сгорания газа на сухую массу топлива, кДж/м³;

K – коэффициент, учитывающий влагосодержание газа и определяемый по формуле;

(2)

где d_r - влагосодержание газа, зависящее от температуры.

Низшая теплота сгорания газообразного топлива на сухую массу определяется по формуле:

(3)

где – низшая теплота сгоранияi – го компонента газа [кДж/м³];

r_i – объемная доля i – го компонента газа, %. /приложение 1/

=0.01(35840*2,62+93370*55,94+123770*41,3)=105965,4 кДж/м³.

=105965,4*0.993=105223,64 кДж/м³.

2.1.2 Плотность газообразного топлива определяется по формуле:

(4)

где - плотность газа на сухую массу, кг/м³ и которая определяется по формуле:

(5)

где - плотностьi – го компонента газообразного топлива. /приложение 1/

_{pc=0,01*(0,7168*2,62+2,0190*55,94+2,7030*41,3)=2,2645 кг/м3}

_{pг = (2,2645+0,005)*0,993=2,2536 кг/м3}

2.1.3 Относительная плотность газа по воздуху определяется по формуле:

(6)

где ρ_в –плотность воздуха при нормальных условиях./р_в=1,293 [кг/м³]/

[кг/м³]

2.2 Теплотехнический расчет здания

Для определения теплопотерь необходимо определить сопротивление теплопередачи наружных стен, окон, дверей, перекрытий и пола.

Сопротивление теплопередачи наружных ограждений

Сопротивление теплопередачи наружной стены определяется по формуле:

(7)

где R – сопротивление теплопередаче ограждения;

α_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции 8,7 ⁰С;

α_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции 23 ⁰С;

λ_n - теплопроводность соответствующего слоя;

δ_n –толщина соответствующего слоя:

Теплотехнические показатели строительных материалов и изделий:

1-й слой раствор сложный (цемент, песок, известь):

λ₁ = 0,7, Вт / (м* ⁰С)

2 –й слой кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе:

λ₂= 0,7 Вт/ (м* ⁰С)

3 –й слой пенополистирол фирмы БАСФ Стиропор PS30:

λ₃ = 0,036 Вт/ (м* ⁰С)

4–й слой раствор сложный:

λ ₄ = 0,7, Вт / (м* ⁰С)

Характеристики наружной стены:

1-й слой раствор сложный (цемент, песок, известь):

δ₁=0,02 м; ₁=1600 кг/м³;

2–ой слой кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе:

δ ₂=0,38 м; ₁=1800 кг/м³;

3–й слой пенополистирол фирмы БАСФ Стиропор PS30:

δ ₃=0,12 м; ₁=30 кг/м³;

4–й слой раствор сложный:

δ ₄=0,03 м; ₁=1600 кг/м³;

Величина градусо-суток, Dd, ºC*сут, в течение отопительного периода:

Dd = (t_int – t_ext)*Z_ht (8)

где, Dd – величина градусо-суток

t_int – расчетная температура воздуха

t_ext – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года

Z_ht – количество суток отопительного периода

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_reg, :

, (9)

где R_reg – нормируемое сопротивление теплопередаче ограждения,

a,b – числовые коэффициенты, значение которых следует принимать по данным таблицы 4 [прил.] для соответствующей группы зданий.

Термическое сопротивление каждого слоя наружного ограждения R_i, :

Термическое сопротивление теплопередачи на внутренней (R_int) и наружной (R_ext) поверхностях наружного ограждения, :

(10)

(11)

Требуемое значение термического сопротивления теплопередаче теплоизоляционного слоя R , :

Предварительная толщина теплоизоляционного слоя δ , м:

Полученный результат δ округляем в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины теплоизоляционного слоя:

- δ = 0,02м – для слоев из пенополистерола и т.п.

Окончательное значение термического сопротивления теплоизоляционного слоя R^ти,:

Расчетная толщина наружного ограждения δ_но, м:

.

Общее сопротивление теплопередаче R₀, :

м²*⁰С/ Вт

Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀ должно быть не менее требуемого значения R_reg:

условие выполняется, значит подобранная толщина теплоизоляционного слоя позволит всей конструкции наружной стены здания отвечать требованиям тепло- энергосбережения.

Вывод: Результаты расчета:

толщина утепляющего слоя δ_нс^ти =0,12 м;

толщина наружного ограждения δ_нс =0,55 м;

сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀ =4,1 м²*⁰с/Вт.

Сопротивление теплопередачи окон

R = 0,66 м²*⁰С/Вт

По найденному значению сопротивления теплопередаче подбираем по таблице 8 окна, при условии .

Выбираем -Стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах, из обычного стекла. Далее необходимо проверить выполнение требования оп обеспечению минимальной температуры на внутренней поверхности светопрозрачных ограждений.

Температура внутренней поверхностисветопрозрачных ограждений следует определять по формуле:

, (12)

где, τ_F^{int 0}c – температура внутренней поверности светопрозрачных ограждений

α_F ^int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окон, , принимаемый по//////////

=10,83

Вывод: так как , значит выбранная конструкция окон - стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах, с твердым селективным покрытием позволит обеспечить не выпадение конденсата на внутренней поверхности окна.

Сопротивление теплопередачи чердачного перекрытия

Конструкция пола чердачного перекрытия:

1–й слой цементно-песчаный раствор δ₁=0,02 м, ₁=1800 кг/м³;

2-й слой железобетонная круглопустотная плита δ₂=0,18м; ₂=2500 кг/м³;

3-й слой плиты минераловатные, жесткие, на синтетическом связующем ₃=50 кг/м³.

Расчет:

Определим нормируемое значение сопротивления теплопередаче, отвечающее условиям энергосбережения R_reg, :

Определим теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, из которых состоит чердачное перекрытие:

λ₁=0,76 Вт/(м∙ºС);

λ₂=1,92 Вт/(м∙ºС);

λ₃=0,064 Вт/(м∙ºС).

Определим термическое сопротивление каждого слоя наружного ограждения R_i, :

–сопротивление теплопередаче первого слоя чердачного перекрытия, ;

Входящая в состав чердачного перекрытия многопустотная плита является неоднородной по конструкции. Для нее в соответствии с [прил.] определяется приведенное сопротивление R_пр=R₂ изложенным ниже способом. Для упрощения расчета заменяем круглое поперечное сечение пустот в плите равновеликим квадратным с площадью:

, (13)

где d – диаметр пустот, м.

Сторона квадрата будет равна

, м, (14)

.

В соответствии с нормативным методом расчета при R_аТ/R_Т<1,25 приведенное термическое сопротивление R_k^r =R_пр=R₂ ограждающей конструкции следует определять по формуле:

, (15)

где R_аТ – термическое сопротивление теплопередаче. Между условными плоскостями, параллельными направлению теплового потока (снизу-вверх), получаем две конструкции: трехслойную с однородными слоями и однослойную. Площадь, которую воспринимает тепловой поток трехслойной конструкции, обозначим через , м². Площадь, которая воспринимает тепловой поток в однослойной конструкции, обозначим через , м²,

где 1 – длина 1м конструкции плиты.

А) I II III

0,15

I II III 0,20

Б)

IV R₃ V R₂

R₁

0,132 0,068

Рис.1 - Схемы расчета термического сопротивления многопустотной железобетонной плиты пола чердачного перекрытия:

а) расчетная схема для определения сопротивления R_aT;

б) расчетная схема для определения сопротивления R_T.

Термическое сопротивление трехслойной конструкции R_k1^r, , определяется по формуле:

,(16)

где R_вп=0,15– термическое сопротивление воздушной прослойки, определяемое по /приложению / в зависимости от толщины воздушной прослойки δ_вп=а, м, направления теплового потока и температуры в прослойке.

–толщина однородных железо-бетоных слоев, м.

Термическое сопротивление однослойной конструкции R_k2^r, , определяется по формуле:

Приведенное сопротивление теплопередаче R_a, , всей ограждающей конструкции определяется по формуле:

, (17)

где А_i, R_ki^r – соответственно площадь i-го участка характерной части ограждающей конструкции, м², и его термическое сопротивление теплопередаче, ;

А_i – общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, м²:

Вычислим величину R_Т. Условно разделяем конструкцию на однородные и неоднородные слои. Тогда искомое термическое сопротивление определяется как сумма термических сопротивлений однородных слоев R₁, R₃ и неоднородного R₂:

.

Термическое сопротивление однородных слоев определяется:

Термическое сопротивление неоднородного слоя:

где ;

Тогда

Необходимо проверить выполнение условия R_aT/R_T<1,25, а затем определять R\s\up 7(r :

Необходимое условие выполнилось. Определяем R_k^r=R₂:

Толщина утепляющего слоя равна:

Полученный результат округляем в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины теплоизоляционного слоя:

- δ = 0,05м – для слоев из минеральной, стеклянной ваты, пенопласта и т.п.

,

где n –число слоев.

Окончательное значение термического сопротивления теплоизоляционного слоя R^ти, :

.

Расчетная толщина наружного ограждения δ_пт, м:

.

Общее сопротивление теплопередаче R₀, :

Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀ должно быть не менее требуемого значения R_reg:

,

.

Вывод: Результаты расчета:

толщина утепляющего слоя δ^ти =0,35 м;

толщина наружного ограждения δ_пт =0,55 м;

сопротивление теплопередаче R₀ = 5,779

Сопротивление теплопередачи пола

Пол или стена, не содержащие в своем составе утепляющих слоев из материалов с коэффициентом теплопроводности λ<1,2 Вт/(м*°С), называются неутепленными. Сопротивление теплопередаче такого пола принято обозначать R_нп, м² *С/Вт. Для каждой зоны неутепленного пола предусмотрены нормативные значения сопротив­ления теплопередаче:

зона I – = 2,1м² *С/Вт;

зона II - = 4,3 м² * °С/Вт;

зона III – = 8,6 м² * °С/Вт;

зона IV – = 14,2 м² * °С/Вт.

Для пола на лагах сопротивление теплопередаче R_л, [м²°С/Вт], рассчитывается по формуле:

R_пл = 1,18*R (18)

1 зона – 1,18*2,1=2,478 м²*⁰С/Bm

2 зона – 1,18*4,3=5,074 м²*⁰С/Bm

3 зона –1,188,6=10,148 м²*⁰С/Bm

4 зона – 1.18*14.2=16,756 м²*⁰С/Bm

Сопротивление теплопередачи входных дверей

₍₁₉₎

(20)

_{где n - 1}

t_н - нормативный перепад температур между температурой внутренней поверхности наружного ограждения и температурой внутреннего воздуха в центре помещения

_вн - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности наружного ограждения внутреннему воздуху

_{tв- температура воздуха внутри помещения, 0С}

_{tн - температура наружного воздуха, 0С}

м²*⁰С/Bm

м²*⁰С/Bm

Определение теплопотерь через ограждения помещений

Тепловая мощность системы отопления определяется суммой тепловых потерь через наружные ограждения всех отапливаемых помещений здания. При расчете теплопотерь через наружные ограждения пользуются значениями сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, определенных ранее.

Суммарные потери теплоты помещений Q, учитываемые при проектировании систем отопления, условно подразделяются на основные и добавочные.

Теплотеряющими ограждениями считаются такие, которые граничат:

- с наружным воздухом (стены, окна, входные и балконные окна, бесчердачные покрытия);

- с неотапливаемыми помещениями (чердачные перекрытия, а также перекрытия над подвалом и подпольями);

- с помещениями, имеющими температуру внутреннего воздуха на 3°С и ниже, чем в рассчитываемом помещении.

Линейные размеры ограждающих конструкций следует определять с точностью до 0,1 м следующим образом:

а) окна и двери - по наименьшим строительным размерам проема в свету;

б) потолки и полы - между осями внутренних стен от внутренней поверхности наружных стен до осей внутренних стен;

в) высота стен первого этажа - от уровня нижней поверхности конструкции перекрытия (при неотапливаемом подвале и холодном подполье)-, от отметки чистого пола (при отапливаемом подвале и устройстве пола непосредственно на грунте)-, от отметки уровня подготовки или основания (при устройстве полов на лагах) - до уровня чистого пола вышележащего этажа; высота соответствующих стен для одноэтажного здания - от указанных выше отметок до отметки смазки чердачного перекрытия или до отметки верхнего слоя гидроизоляции наружного перекрытия;

г) длину наружных стен - неугловых помещений: между осями внутренних стен, угловых помещений: от внешней поверхности наружной стены до оси внутренней.

Площади наружных ограждающих конструкций необходимо определить с точностью до 0,1 м². При вычислении площади наружных стен, необходимо учитывать наличие в них наружных входных дверей - из общей площади стены следует вычесть площадь входных дверей (F_нс. – F_вх.дв.).

Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад, в размере 0,1, на юго-восток и запад - в размере 0,05;

б) в угловых помещениях дополнительно - по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,1- в других случаях;

в) в помещениях, через стены, двери и окна, обращенные на любую из сторон света, в размере 0,13 для угловых помещений;

Основные потери теплоты следует определять через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, для помещений по формуле:

Q = F(t_int -t_ext⁵)∑β*n Вт, (21)

R_о.пр.,

где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

t_int - расчетная температура воздуха, °С;

t _ext - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года

β - добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции;

R_о.пр. – общее термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м²°С)/Вт.

При вычисление расчетных потерь тепла помещениями жилых домов из суммы основных и добавочных потерь тепла этими помещения вычитывают бытовые тепловыделения:

q_быт = 30 * Fn¹(∑F_ж /F_кв) ; (22)

Где, q_быт – бытовые тепловыделения;

Fn – площадь пола отапливаемого помещения, м²;

∑F_ж – суммарная площадь пола жилых комнат квартиры, м²;

F_Кв – суммарная площадь пола отапливаемых помещений квартиры, м².

Пример бытовых тепловыделений кабинета.

q_быт = 30*9,6=204,17, Вт

_{Все расчеты сводятся в таблицу №1}

_{Пример расчета строки №1:}

_{Наименование помещения: Кабинет}

_{Наименование ограждения: Наружная стена}

_{Ориентация: Север}

_{Размеры помещения, мм: 2700*2800}

_{Площадь помещения, м2: 5,64}

_{Разность температур, 0С: 57}

_{n =1}

_{Сопротивление ограждения: Ro =4,1}

_{Основные теплопотери теплоты, Вт:}

_{Добавочные теплопотери теплоты β, в долях учитывающие:}

_{Ориентация ограждения = 0,1;}

_{Высоту помещения - нет;}

_{Наличие 2-х и более наружных стен - 0,13;}

_{Наличие входных наружных ворот - нет;}

_{Прочие - нет;}

_{∑β = 0,23}

_{Суммарные теплопотери, Q,Вт;}

_{Q=78,4*0,23=96,43 Вт}

_{Последующие расчеты проведены аналогично.}

_{Сумма теплопотерь ограждений составляет теплопотери помещения.}

_{Qпомещения= 669,83 Вт}

_{От теплопотерь помещения отнимаем бытовые тепловыделения:}

_{Q=669,83-204,17=645,66 Вт}

_{Теплопотери помещения составляют 645,66 Вт.}