Пример расчета. Проектные решения здания

Конструктивная схема здания цеха выполнена из шлакобетонных блоков толщиной 400 мм и полом, расположенном на грунте. Покрытие здания (крыша), представляет собой монолитную железобетонную плиту толщиной 200 мм. Светопрозрачные заполнения (окна), площадью 420 м,² выполнены в переплетах из алюминиевых сплавов с однокамерными стеклопакетами. Размеры здания 100х20 м, высота 10 м. Строительство цеха относится к застройке до 2000 г.

. Рассчитать теплопотери через ограждающие поверхности цеха, предложить рекомендации по их реконструкции в соответствии со СНиП 23-02.

1. Расчетная температура внутреннего воздуха принимается по таблице 1. Для промышленного здания в г. Магнитогорска =14 °С, для тяжелого труда категория III.

2. Расчетная температура наружного воздуха . Принимается значение температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 согласно #M12291 1200004395СНиП 23-01#S. Для г. Магнитогорска =-34 °С.

3. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период . Принимается согласно #M12291 1200004395СНиП 23-01#S. Для г. Магнитогорска =-7,9 °С

4. Продолжительность отопительного периода . Принимается согласно #M12291 1200004395СНиП 23-01#S. Для г. Магнитогорска =218 сут.

5. Градусо-сутки отопительного периода , °С·сут, определяют по формуле (3.1 ) ,

Для г. Магнитогорска =4774°С·сут.

6. Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания .Устанавливается по внутренним размерам "в свету" (расстояния между внутренними поверхностями наружных ограждающих конструкций, противостоящих друг другу).

Площадь стен, включающих окна и входные двери в здание, , м , определяется по формуле СНиП 23-02 2003

(4.14)

где - длина периметра внутренней поверхности наружных стен этажа, равная 240 м. - высота производственного здания, равная 10 м;

(4.15.)

Площадь наружных стен , м , определяется по формуле

,

где - площадь окон, определяется как сумма площадей всех оконных проемов, равная 420 м .

Тогда (в том числе продольных стен - 2000 м , торцевых стен - 400 м ).

Площадь покрытия крыши , м , и площадь пола , м , равны площади этажа

(4.16)

Общая площадь наружных ограждающих конструкций определяется по формуле

7. Расчет теплопотерь промышленного цеха производится через наружные ограждения: ( наружные стены, покрытие кровли, окна) и полы.

Наружные стены в цехе выполнены из бетона на доменных и гранулированных шлаках , ), толщиной 400 мм, паропроницанием = 0,083 мг/ (м·ч·Па) Сопротивление теплопередаче этой стены равно

Где _{; и} — сопротивления теп­лопередаче при переходе те­плоты от воздуха помеще­ния к внутренней поверхно­сти ограждения, через воз­душные прослойки и от на­ружной поверхности ограж­дений к наружному воздуху;

- коэффициенты теплоотдачи на внутренней принимается ограждения равный 8,7 Вт/ ( м² °С), принимаемый по таблице 4.2; — коэффициенты теплоотдачи на наружной поверхностях ограждений принимается по таблице 4.1 и равен 23 Вт/ ( м² °С),

,— толщины слоев ограждения; м

Вт/(м·°С)- коэффициенты теплопро­водности слоев ограждения; принимаются по СНиП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

- сопротивление теплопередаче отдельных слоев.

Величины нормируемых сопротивлений теплопередаче различных видов ограждений здания принимаем по СНиП 23-02 2003 в соответствии с градусо - сутками .

Таблица4.3

#G0N п.п	Вид ограждения
	Стены -	2,00
	Покрытие -	4,88
	Окна -	0,552
	Пол по грунту -	-

(рис.4.2) Толщина слоев наружной стенки

Так, как приведенное сопротивление =0,62 для стен меньше нормируемого =2, то следует провести реконструкцию с применениеv утепляющих слоев. Выберем плиты из перлитопластбетона с толщиной 120 мм, ; ( ), с паропроницание = 0,06 мг/ (м·ч·Па) ,(позиция 2, рис.1)

Плиты оштукатурены ивестковопесчанной штукатуркой ,толщиной 20 мм, , ), паропроницание = 0,12 мг/ (м·ч·Па) ,(позиция 3, рис.1)

Характеристики материалов приняты по СНиП 23-101 –2004.

Рассчитаем приведенное сопротивление, с учетом теплозащитных слоев

=

Данное расчетное значение приведенного сопротивления больше, чем нормируемое, но этого не достаточно, чтобы принимать его к расчету. В соответствии со СНиП 23-02-2003 наружная стена будет удовлетворяла требованиям теплозащиты, если расчетное сопротивление паропроницанию выбранной конструкции наружного ограждения будет соответствовать требуемым значениям. Рассчитаем сопротивление паропроницанию наружной стены

Для г. Магнитогорска средняя температура наружного воздуха за отопительный период = -7,9 °С, средняя влажность воздуха за отопительный период 55 %.

Парциальные давление водяного пара для температуры внутреннего воздуха составляет :

,

Где %, - относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая для производственного цеха для оптимальных условий по таблице 1.4 равная 50%.

- парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре , = 14 °С и равна 1651 Па, принимается по приложению С СНиП 23-101

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха , Па, определяют по #M12291 1200004395формуле:

по приложению С ,для = -7,9 °С равна 315 Па, для зимнего периода составит 51 %

Определим температуру в плоскости возможной конденсации при расчетных температурах внутреннего и наружного воздуха по формуле:

( )

где , - расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха (средняя за период влагонакопления), °С;

= 2,67 - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м ·°С/Вт;

,

где - - 8,7 Вт/ ( м² °С)

- термическое сопротивление слоя ограждающей конструкции от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, м ·°C/Bт,

,

- сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации, м ·°С/Вт.

=14 -(14 +7,9)(0,115+2,14)/2,67=-3,55 °С.

Парциальное давление водяного пара , Па, в плоскости возможной конденсации определяют по приложению С (значения парциального давления насыщенного водяного пара) свода правил по проектированию и строительству СП 23-101- 2004, при = -3,55 °С равным =452 Па.

Сопротивление паропроницанию , м ·ч·Па/мг, однослойной или отдельного слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

где - толщина слоя ограждающей конструкции, м;

- расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/(м·ч·Па), принимаемый по приложению Д ( расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий) СП 23-101- 2004

Сопротивление паропроницанию от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности стены из шлакобетона составит:

=0,4/0,083 =4,82 м ·ч·Па/мг

Сопротивление паропроницанию рассчитываемой конструкции стены в пределах от ее внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации будет:

=0,12/0,06 =2 м ·ч·Па/мг для перлитопластбетона

=0,02/0,12= 0,17 м ·ч·Па/мг для штукатурки

Сопротивление паропроницанию для утеплителя

=2+0,17=2,17 м ·ч·Па/мг

Определим требуемое сопротивление паропроницанию стены от ее внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

Данная конструкция стены не отвечает требованию паропроницания, поскольку 4,81<6,1

Требуется изменить конструктивное решение, устроив между слоем шлакоблока и плитами перлитобетона вентилируемый воздушный зазор толщиной 50 мм. При этом необходимо уточнить сопротивление теплопередачи, так, как в соответствии с СНиП, слой конструкции, расположенный между воздушной прослойкой, вентилируемой воздухом и наружной поверхностью ограждения конструкции, при расчете не учитывается, на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи равным 10,8 Вт/(м ·°С).

Рассчитаем приведенное сопротивление наружной стены, с учетом вышеизложенного составит:

Данное приведенное сопротивление больше нормируемого, что соответствует требованием тепловой защиты здания.

Поскольку стены здания имеют однородную многослойную структуру, то при наличии оконных проемов, образующих в стенах оконные откосы, коэффициент теплотехнической однородности наружных стен принят =0,9.

Тогда приведенное сопротивление теплопередаче стен здания, определяемое по формуле равно

Сопротивление теплопередачи через покрытие ( ) цеха, выполненное в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 220 мм, плотностью , теплопроводностью ;

Сопротивление теплопередачи покрытия рассчитывается по методике, рассмотренной выше и составит:

,

Этот показатель не удовлетворяет требованию нормируемого сопротивления, после реконструкции покрытие крыши цеха утепляется

керамзитным гравием с параметрами :

( ),

и цементно-песчаным раствором толщиной 30 мм, с параметрами

( ),

Сопротивление теплопередаче покрытия составило

Данное сопротивление теплопередаче покрытия больше нормируемого, что удовлетворяет условию тепловой зашиты здания.

Окна в цехе, площадью 420 м ,выполнены блочно, переплеты из алюминиевых сплавов с заполнением из однокамерных стеклопакетов, толщина воздушных прослоек 12 мм. Согласно сертификату, воздухопроницаемость окна при =10 Па равна показатель режима фильтрации =2/3.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь =5 м/с, принимается по СНиП 23-01

Требуемое сопротивление теплопередачи 0,552 - Rreq

Сопротивление воздухопроницанию выбранного типа светопрозрачной конструкции , м ·ч/кг определяют по формуле

,

где - воздухопроницаемость светопрозрачной конструкции, кг/(м ·ч), при =10 Па, полученная в результате сертификационных испытаний, но не менее

В случае выбранная светопрозрачная конструкция удовлетворяет требованиям #M12291 1200035109СНиП 23-02#S по сопротивлению воздухопроницанию.

В случае необходимо заменить светопрозрачную конструкцию и проводить расчеты до удовлетворения требований #M12291 1200035109СНиП 23-02#S.

#S

Вычисляем удельный вес наружного и внутреннего воздуха

Определяем расчетную разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окна на уровне пола первого этажа здания по формуле, где Н – высота здания цеха.

, ( )

Находим нормируемое сопротивление воздухопроницанию окон в рассматриваемом цехе определим по формуле ()

Сопротивление воздухопроницанию окна определим по формуле ( )

0,23>0,181,

Окна удовлетворяют воздухопроницаемости.

Таким образом, выбранное окно удовлетворяет требованиям #M12291 1200035109СНиП 23-02#S.

Определение приведенного сопротивления теплопередаче ограждений, контактирующих с грунтом, осуществляется по следующей методике.

Для этого ограждения, контактирующие с грунтом ( ), разбиваются на зоны шириной 2 м, начиная от верха наружных стен, контактирующих с грунтом.Площади зон и их сопротивления теплопередаче

#G0
Зона I		2,1
Зона II		4,3
Зона III		8,6
Зона IV		14,2

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждений по грунту, определяемое по формуле ( ), равно

Величины нормируемых и приведенных сопротивлений теплопередаче видов ограждений здания

#G0N п.п	Вид ограждения
	Стены -	2,00	2,48
	Покрытие -	4,88	4,99
	Окна -	0,552	-
	Стены и пол по грунту -	-	4,7

Потери тепла за счет теплопередачи через наружные ограждающие конструкции всего здания при , с учетом добавок на высоту здания составят:

Потери тепла через ограждающие конструкции при температуре , составят:

2782,8 (14-5) 1,2=36,73 КВт