1.Введение

Для теплообеспечения зданий и сооружений потребление энергии в нашей стране, как и во всем мире, неуклонно возрастает. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого органического топлива. Между тем, добыча и транспортировка топлива обходится все дороже в связи с освоением глубоких месторождений в новых отдаленных районах. Поэтому при дальнейшем развитии страны необходима экономия топлива.

Основными среди теплозатрат на коммунально- бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение) являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодное время года на большей части территории страны, когда теплопотери зданий через ограждающие конструкции значительно превышают внутренние тепловыделения.

Таким образом отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с целью возмещения теплопотерь и для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в здании людей и требованиями протекающего технологического процесса.

Отопление очень важно для нашей страны, где почти каждое здание должно иметь систему отопления. В настоящее время большинство городов имеет разветвленную систему теплоснабжения. Создаются системы дальнего прямоточного теплоснабжения. В практике строительства используются самые различные виды отопительных систем. В крупносборных зданиях наряду с радиаторными нашли применение панельно-лучистые, воздушные и конвекторные системы отопления. Начинают применяться системы электрического и газового отопления (газовые инфракрасные излучатели).

Ведутся работы по выявлению и использованию дешевых источников тепла. Если во многих странах за рубежом в отопительных установках используется преимущественно один вид топлива (в Западной Европе - мазут, в странах Восточной Европы - бурый уголь), то в нашей стране применяют различные виды местного топлива - газ, мазут, уголь, торф, сланцы - дрова и т.д. Таковы тенденции развития отдельных направлений техники теплоснабжения.

В условиях рыночной экономики и всевозрастающих потребностей, как промышленности, так и жилищного уровня людей, большое значение имеет увеличение термического сопротивления ограждения в 2-3 раза, что позволяет уменьшить бесполезные потери тепла и тем самым уменьшить расход топлива. Также огромное значение для данной отрасли представляет введение и использование автоматических систем и установка счетчиков. Это позволяет экономичнее расходовать энергию и топливо.

2. Исходные данные

Объект строительства: трех этажный жилой дом;

Место строительства: г. Новосибирск.

3. Тепловой режим здания

3.1 Расчетные параметры наружного воздуха

По СНиП 23-01-99*:

• Расчётная температура наружного воздуха, t_н= -42⁰C;

• Температура отопительного периода, t_{от пер}= -8,7⁰C;

• Продолжительность отопительного периода, z_оп=230 суток;

• Скорость ветра 5 м/с;

• Зона влажности – сухая (прил. В СНиП 23-02-2003);

3.2 Расчётные параметры внутреннего воздуха

• Расчетная температура внутреннего воздуха t_в=21 ⁰С

• Влажность внутреннего воздуха 60%;

• Влажностный режим помещений зданий – нормальный

(табл.1 СНиП 23-02-2003);

3.3 Теплотехнический расчет наружных

ограждающих конструкций

3.3.1 Определение градусо - суток отопительного периода и условие эксплуатации ограждающих конструкций

Определяем гра­дусо -сутки ото­пительного периода:

ГСОП = (t_в – t_оп)z_оп = (21 +8,7)*230= 6831 °С сут,

где: t_в- расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_оп - температура отопительного периода, ⁰С;

z_оп - продолжительность отопительного периода, сутки.

По табл.2, СНиП 23-02-2003 находим условие эксплуатации ограждающих конструкций – «А».

3.3.2 Стены

Наружная стена состоит из следующих слоёв (от наружной поверхности к внутренней):

1 слой – штукатурка из цементно – песчаного раствора: ₁ = 1800 кг/м³, λ₁=0,76 Вт/(м°С), ₁=30 мм;

2 слой – плиты минераловатные (ГОСТ 15588-70*):

₂=90 кг/м³, λ ₂=0,042Вт/(м°С), ₂ =Х, мм (определяется расчетом);

3 слой –кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного: ₁ = 1800 кг/м³, λ₁=0,7 Вт/(м°С), ₃=380 мм;

4 слой – штукатурка цементно – песчаным раствором:

₄ = 1800 кг/м³, λ₄=0,76 Вт/(м°С), ₄=20 мм;

α_в = 8,7 Вт/(м²°С) - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м ·°С), (табл. 7, СНиП 23-02-2003);

α_н= 23 Вт/(м2°С) - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м ·°С), (табл. 6*, СНиП II-3-79*);

Первоначально определяем требуемое сопротивление теплопередаче по зависимости (формула 3, СНиП 23-02-2003):

,

R₀^тр = 1*(21+42)/4*8,7 = 1,8 (м^{2 0}С/Вт)

где: t_в- расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_н- расчетная температура наружного воздуха, ⁰С;

п - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 (СНиП 23-02-2003);

t^н - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_int и температурой внутренней поверхности _int ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5 (СНиП 23-02-2003);

_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 7 (СНиП 23-02-2003);

Определяем приведенное термическое сопротивление R₀^пр из усл. энергосбережения (формула 1, СНиП 23-02-2003):

R₀^пр = a·D_d + b, (м²°С)/Вт,

где D_d - градусо- сутки отопительного периода, Ссут, для конкретного пункта;

а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным табл. 4, СНиП 23-02-2003, для соответствующих групп зданий.

R₀^пр =0,00035· 6831 +1,4 = 3,79 (м²°С)/Вт.

Т.к. R₀^пр> R₀^тр, найденного из санитарно – гигиенических и комфортных условий, то за расчетное значение принимаем R₀^пр =3,79 (м²°С)/Вт.

Уточняем фактическое сопротивление теплопередаче .

Фактическое сопротивление теплопередаче для стен равно

=1/α_в + δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂+ δ₃/λ₃+ δ₄/λ₄ + 1/α_н= R₀^пр,

отсюда находим толщину утеплителя:

δ₂ = (R₀^пр –(1/α_в + δ₁/λ₁ + δ₃/λ₃ + δ₄/λ₄ + 1/α_н ))λ₂ =

= (3,79-(1/8,7+0,03/0,76+0,38/0,7+0,02/0,76+1/23))*0,042= 0,13 м.

Принимаем стандартную толщину утеплителя, δ₂=0,13м.

Таким образом, толщина стены составит: δ_стены=30+130+380+20=560мм.

При пересчете, фактическое сопротивление теплопередаче для стен будет равно: =1/8,7+0,03/0,76+0,13/0,042+0,38/0,7+0,02/0,76+1/23=3,86 (м²°С)/Вт.

Определяем коэффициент теплопередачи для данной ограждающей

кон­струкции: К = 1/ =1/3,86=0,26 Вт/(м°С).