Курсовая работа по теплотехнике на тему Расчет наружных ограждающих конструкций и теплового помещения

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Назначение здания – жилой дом.
2. Район расположения – г. Новосибирск.
3. Характеристика наружных ограждающих конструкций:
стена: основной слой-глиняный кирпич; утеплитель – минеральная вата;
покрытие (чердачное перекрытие): утеплитель – минеральная вата жесткая;
перекрытие над неотапливаемым подвалом: утеплитель – минеральная вата жесткая;
окна: по расчету.
4. Наименование расчетного помещения здания – жилая комната.
5. Расположение греющей поверхности системы отопления – потолок.
6. tн = –37 °С – расчетная температура наружного воздуха, равна средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 [1, таблица 3.1].
7. tв = 22 °С расчетная температура внутреннего воздуха помещения для жилой угловой комнаты с температурой наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) [4, таблица 1].
8.Температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0.92-41°С
9. Абсолютная минимальная температура воздуха-50 °С
10. Продолжительность, сут, периода со среднесуточной температурой воздуха ≤8, °С222 сут
11. Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца 77 %
12. Количество осадков за ноябрь-март120 мм
13. Преобладающее направлением ветра за декабрь – февральЮ
14. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь4,2 м/с
15. Средняя скорость ветра за период со средней суточной температурой воздуха ≤8, °С3,6 м/с





Вариант 3


Этажность по заданию 7 этажей

 
1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1. Теплотехнический расчет наружной стены
1.1.1. Определение требуемого сопротивления теплопередаче
Сопротивление ограждающих конструкций теплопередаче Rотр , м2 · ° С/Вт, не должно быть менее сопротивления теплопередаче Ro , м2 · °С/Вт, требуемого из санитарно-технических условий и сравнивается с величиной Rопз, определяемой техническо-экономическим расчётом.
Выполним теплотехнический расчёт наружной системы жилого здания, расположенного в г. Новосибирск


Рисунок 1 – Наружная стена в разрезе


R_0^тр=(n ∙(t_Н-t_В))/(Δt^Н ∙ ∝_в ) ,〖(м〗^2∙℃/Вт)
(1)
где: n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [5, страница 4], n =1; tв – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, [4, таблица 1], tв = 22 °С; tн – расчетная температура наружного воздуха, равна средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 , tн = –37 °С; ????tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции [2, таблица 5], ????tн = 4,0 °С; αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции [2, таблица 4], αв = 8,7 Вт/(м2 · °С)
R_0^тр=(1 ∙(22-(-37)))/(8,7 ∙ 4)=1,70〖 м〗^2∙℃/Вт


1.1.2. Определение фактического сопротивления теплопередачи
Фактическое сопротивление теплопередаче R_0^Ф ограждающих конструкций определяется по формуле:
R_0^Ф=1/α_в +∑_(i=1)^n▒〖R_i+1/α_н 〗
(2)
где: αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции [2, таблица 4], αв = 8,7 Вт/(м2 ·°С) ; αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (для зимних условий) [2, таблица 6], αн = 23 Вт/( м2 ·°С) ; Ʃ Ri сумма термических сопротивлений отдельных слоёв ограждающей конструкции.
Ʃ Ri = Rшт + Rут + Rкк1 + Rкк2 ,
(3)
где R – термическое сопротивление слоя;
R=δ_./λ_. , м2 · °С/Вт , (4)
где: δ – толщина слоя в, м [рисунок1]; λ – коэффициент теплопроводности
слоя, Вт/(м ·°С) [2, приложение Т].
ГСОП – градус–сутки отопительного периода, определяется по
формуле:
ГСОП = (tв − tоп ) · Zоп., (5)
где: tв – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно
нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, [4, таблица 1], tв = 22°С ;
tоп , Zоп – средняя температура и продолжительность, периода со
средней суточной температурой воздуха ≤ 8°С. tоп = −7,9°С , Zоп = 222 сут.
ГСОП = (22 − (−12)) · 222сут = 7326 °С· сут/год ,
Значения Rотр для величин ГСОП, отличающихся от табличных, следует определять по формуле
Rотр = a·ГСОП + b,
(4)
где ГСОП - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год, для конкретного пункта;
a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий
Для наружных стен:
Rотр = 0,00035·7326+ 1,4=3,9 м^2·°С /Вт
Для пола:
Rотр = 0,00045·7326+1,9=5,2 м^2·°С /Вт
Для потолка с чердачным перекрытием :
Rотр = 0,00045·7326+1,9=5,2 м^2·°С /Вт
Согласно ГОСТ Р 56926-2016 Конструкции оконные и балконные различного функционального назначения для жилых зданий:
Для окон: ограждающая конструкция тепловой отопительный
Rотр = 0,7м^2·°С /Вт
Для дверей :
Rотр = Rнс∙0,6=2,4м^2·°С /Вт

Коэффициенты теплопроводности приняты из условий эксплуатации ограждения. Климатическая зона для города Новосибирска – сухая
[5, приложение 1*]. Таким образом, принимаем условия эксплуатации ограждения – Б.

Выбираем утеплитель «ТЕХНОНИКОЛЬ» - ТехноБлок[8]
( λут = 0,04 ,Вт/(м2 ·°С) ).
Толщина утеплителя рассчитывается по формуле:

δ_ут=〖[ R〗_ГСОП-(1/α_н + δ_шт/λ_шт + δ_кк1/λ_кк1 +δ_кк2/λ_кк2 +1/α_в )]· λ_ут ,м
δ_ут=[3,9-(1/23+ 0,02/0,93+ 0,25/0,81+0,38/0,81+1/8,7)]· 0,04 =0,1177 м

Принимаем δ ут = 0,12 м .
Находим фактическое термическое сопротивление теплопередаче
наружной стены по формуле (2):
R_0^Ф=1/α_в + δ_шт/λ_шт + δ_кк1/λ_кк1 +δ_кк2/λ_кк2 +1/α_н
R_0^Ф=1/8,7+ 0,02/0,93+ 0,25/0,81+0,38/0,81+0,12/0,04+1/23=4,40 , м2 · °С/Вт

Определяем основную теплотехническую характеристику ограждающей конструкции:

(7)
где Кст – коэффициент теплопередачи наружной ограждающей конструкции.
Кст = 1 / 4,40 = 0,227 Вт/м2 ·°С


 
1.1.3. Определение значения температур в характерных сечениях
наружной стены

Определение значений температур, °С в характерных сечениях ограждения
tx проводят при температуре наружного воздуха tн = −37 °С по
формуле:
t_х=t_в- R^(в-х)/(R_0^Ф ) (t_В-t_Н),℃
(8)
где Rв-х – сопротивление теплопередаче от воздуха помещений до характерного сечения «x» в ограждении.
Сечение I–I:
R^(в-х)= 1/α_в = 1/8,7 = 0,115

t_(I-I)=22- 0,115/4,40 59=20,45 ℃

Сечение II–II:
R^(в-х)= δ_шт/λ_шт +1/α_в = 0,02/0,93+ 1/8,7 = 0,136

t_(II-II)=22- 0,136/4,40 59=20,17 ℃


Сечение III–III:
R^(в-х)= δ_шт/λ_шт + δ_кк1/λ_кк1 +1/α_в = 0,02/0,93+ 0,25/0,81+1/8,7 = 0,4

t_(III-III)=22- 0,4/4,40 59=16,53 ℃

Сечение IV–IV:
R^(в-х)= δ_шт/λ_шт + δ_кк1/λ_кк1 +δ_кк2/λ_кк2 +1/α_в = 1/8,7+0,02/0,93+ 0,25/0,81+0,38/0,81 = 2,95