Пример5

Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление 9-этажного односекционного жилого дома (башенного типа)

Размеры типового этажа 9-этажного жилого дома даны на рисунке.

 

Рис.8 План типового этажа 9-этажного односекционного жилого дома

 

А. Исходные данные

Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – IВ.

Зона влажности – нормальная [1].

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Продолжительность отопительного периода z _ht = 229 сут [1].

Средняя температура отопительного периода t _ht = –5,9 °С [1].

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

Температура холодной пятидневки наружного воздуха t _ext = = –35 °С [1].

Здание оборудовано «теплым» чердаком и техническим подвалом.

Температура внутреннего воздуха технического подвала = = +2 °С [3]

Высота здания от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты H = 29,7 м.

Высота этажа – 2,8 м.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбу за январь v = 5,2 м/с [1].

 

Б. Порядок расчета

1. Определение площадей ограждающих конструкций.

Определение площадей ограждающих конструкций базируется на основе плана типового этажа 9-этажного здания и исходных данных раздела А.

Общая площадь пола здания

 

А _h = (42,5 + 42,5 + 42,5 + 57,38)·9 = 1663,9 м².

 

Жилая площадь квартир и кухонь

 

А_l = (27,76 + 27,76 + 27,76 + 42,54 + 7,12 + 7,12 +

 

+ 7,12 + 7,12) 9 = 1388,7 м².

 

Площадь перекрытия над техническим подвалом А _b.с, чердачного перекрытия А _g.f и покрытия над чердаком А _g.c

 

А _b.с = А _g.f = А _g.c = 16·16,2 = 259,2 м².

 

Общая площадь оконных заполнений и балконных дверей А _F при их количестве на этаже:

– оконных заполнений шириной 1,5 м – 6 шт.,

– оконных заполнений шириной 1,2 м – 8 шт.,

– балконных дверей шириной 0,75 м – 4 шт.

Высота окон – 1,2 м; высота балконы дверей – 2,2 м.

 

А _F = [(1,5·6+1,2·8)·1,2+(0,75·4·2,2)]·9 = 260,3 м².

 

Площадь входных дверей в лестничную клетку при их ширине 1,0 и 1,5 м и высоте 2,05 м

 

А _ed = (1,5 + 1,0)·2,05 = 5,12 м².

 

Площадь оконных заполнений лестничной клетки при ширине окна 1,2 м и высоте 0,9 м

= (1,2·0,9)·8 = 8,64 м².

 

Общая площадь наружных дверей квартир при их ширине 0,9 м, высоте 2,05 м и количестве на этаже 4 шт.

 

А _ed = (0,9·2,05·4)·9 = 66,42 м².

 

Общая площадь наружных стен здания с учетом оконных и дверных проемов

= (16 + 16 + 16,2 + 16,2)·2,8·9 = 1622,88 м².

 

Общая площадь наружных стен здания без оконных и дверных проемов

А _W = 1622,88 – (260,28 + 8,64 + 5,12) = 1348,84 м².

 

Общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, включая чердачное перекрытие и перекрытие над техническим подвалом,

 

= (16 + 16 + 16,2 + 16,2)·2,8·9 + 259,2 + 259,2 = 2141,3 м².

 

Отапливаемый объем здания

 

V _n = 16·16,2·2,8·9 = 6531,84 м³.

 

2. Определение градусо-суток отопительного периода.

Градусо-сутки определяются по формуле (2) СНиП 23-02–2003 для следующих ограждающих конструкций:

– наружных стен и чердачного перекрытия:

D _d1 = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 °С·сут,

 

– покрытия и наружных стен теплого «чердака»:

 

D _d2 = (15 + 5,9)·229 = 4786,1 °С·сут,

 

– перекрытия над техническим подвалом:

 

D _d3 = (2 + 5,9)·229 = 1809,1 °С·сут.

 

3. Определение требуемых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций.

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяем по табл. 4 СНиП 23-02–2003 в зависимости от значений градусо-суток отопительного периода:

– для наружных стен здания

 

= 0,00035·6160,1 + 1,4 = 3,56 м²·°С/Вт;

 

– для чердачного перекрытия

 

= n · = 0,107(0,0005·6160,1 + 2,2) = 0,49 м²,

 

n = = = 0,107;

 

– для наружных стен чердака

 

= 0,00035·4786,1 + 1,4 = 3,07 м²·°С/Вт,

 

– для покрытия над чердаком

 

= =

 

= 0,87 м²·°С/Вт;

 

– для перекрытия над техническим подвалом

 

= n ^b.c· R _reg = 0,34(0,00045·1809,1 + 1,9) = 0,92 м²·°С/Вт,

n ^b.c = = = 0,34;

 

– для оконных заполнений и балконных дверей с тройным остеклением в деревянных переплетах (приложение Л СП 23-101–2004)

= 0,55 м²·°С/Вт.

 

4. Определение расхода тепловой энергии на отопление здания.

Для определения расхода тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода необходимо установить:

– общие теплопотери здания через наружные ограждения Q _h, МДж;

– бытовые теплопоступления Q _int, МДж;

– теплопоступления через окна и балконные двери от солнечной радиации, МДж.

При определении общих теплопотерь здания Q _h, МДж, необходимо рассчитать два коэффициента:

– приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания , Вт/(м²·°С);

– условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции , Вт/(м²°С).

Величину коэффициента определяем по формуле (Г.5) СНиП 23-02–2003:

 

= =

 

= 0,59 Вт/(м²·°С).

 

Для определения коэффициента необходимо установить:

– среднюю плотность приточного воздуха за отопительный период , кг/м³, по формуле (Г.7) СНиП 23-02–2003:

 

= = 1,19 кг/м³;

 

– количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке L _v, м³/ч, по формуле

L _v = 3· A_l = 3·1388,7 = 4166,1 м³/ч,

 

где A _l – площадь жилых помещений и кухонь, м²;

– определяемую среднюю кратность воздухообмена здания за отопительный период n _a, ч^–1, по формуле (Г.8) СНиП 23-02–2003:

 

n _a = = 0,75 ч^–1.

 

Принимаем коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждений, B _v = 0,85; удельную теплоемкость воздуха c = 1 кДж/кг·°С, и коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях k = 0,7:

 

= = 0,45 Вт/(м²·°С).

 

Значение общего коэффициента теплопередачи здания K _m, Вт/(м²·°С), определяем по формуле (Г.4) СНиП 23-02–2003:

 

K _m = 0,59 + 0,45 = 1,04 Вт/(м²·°С).

 

Рассчитываем общие теплопотери здания за отопительный период Q _h, МДж, по формуле (Г.3) СНиП 23-02–2003:

 

Q _h = 0,0864·1,04·6160,1·2141,28 = 1185245,3 МДж.

 

Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода Q _int, МДж, определяем по формуле (Г.11) СНиП 23-02–2003, приняв величину удельных бытовых тепловыделений q _int, равной 17 Вт/м²:

 

Q _int = 0,0864·17·229·1132,4 = 380888,62 МДж.

 

Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период Q _s, МДж, определяем по формуле (Г.11) СНиП 23-02–2003, приняв значения коэффициентов, учитывающих затенение световых проемов непрозрачными элементами заполнения τ_F = 0,5 и относительного проникновения солнечной радиации для светопропускающих заполнений окон k _F = 0,46.

Среднюю за отопительный период величину солнечной радиации на вертикальные поверхности I _ср, Вт/м², принимаем по приложению (Г) СП 23-101–2004 для географической широты расположения г. Перми (56° с.ш.):

I _av = 201 Вт/м²,

 

Q _s = 0,5·0,76(100,44·201 + 100,44·201 +

 

+ 29,7·201 + 29,7·201) = 19880,18 МДж.

 

Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода , МДж, определяем по формуле (Г.2) СНиП 23-02–2003, приняв численное значение следующих коэффициентов:

– коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций = 0,8;

– коэффициент эффективности авторегулирования в системах отопления без термостатов и без авторегулирования на вводе ζ = 0,5;

– коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов для зданий башенного типа = 1,11.

 

= [1185245,3 – (380882,6 + 19880,2)·0,8·0,5]·1,11 = 1024940,2 МДж.

 

Устанавливаем удельный расход тепловой энергии здания , кДж/(м²·°С·сут), по формуле (Г.1) СНиП 23-02–2003:

 

= = 25,47 кДж/(м²·°С·сут).

 

Согласно данным табл. 9 СНиП 23-02–2003 нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление 9-этажного жилого здания составляет 25 кДж/(м²·°С·сут), что на 1,02 % ниже расчетного удельного расхода тепловой энергии = 25,47 кДж/(м²·°С·сут), поэтому при теплотехническом проектировании ограждающих конструкций необходимо учесть эту разницу.