Приложение В. Примеры расчета ограждающих конструкций теплых чердаков и подвалов

Приложение В

Примеры
расчета ограждающих конструкций теплых чердаков и подвалов

Пример 1
Теплотехнический расчет теплого чердака

А. Исходные данные.

Место строительства - Москва, t_ext = -26°С; D_d = 5027°С x сут.

Тип здания - рядовая секция 17-этажного жилого дома.

Кухни в квартирах с электроплитами.

Площади покрытия (кровли) над теплым чердаком A_g.c = 252,8 м2, перекрытия теплого чердака A_g.f = 252,8 м2, наружных стен теплого чердака A_g.w = 109,6 м2. Приведенную площадь определяем по формуле (2.23) a_g.w = 109,6/252,8 = 0,4335.

Сопротивление теплопередаче R(g.w)_0 =1,8 м2 х°С/Вт.

В теплом чердаке размещена верхняя разводка труб систем отопления и горячего водоснабжения. Расчетные температуры системы: отопления с верхним розливом 95°С. горячего водоснабжения 60°С. Длина трубопроводов верхнего розлива системы отопление составила:

d_рi, мм	80	50	32	25	20
l_pi	15	17	19,3	27,4	6,3

Длина трубопроводов горячего водоснабжения составила:

d_pi, мм	80	50	32	25
l_pi, м	3,5	16	12,4	6

Температура воздуха в помещениях верхнего этажа t_int = 20°С.

Температура воздуха, поступающего в теплый чердак из вентиляционных каналов t_ven = 21,5°С.

Б. Порядок расчета

1. Согласно табл. 1б СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) требуемое сопротивление теплопередаче покрытия жилого здания R(req) _0 для D_d = 5027°С x сут равно 4,71 м2 x°С/Вт.

Определим согласно п. 2.2.1 величину требуемого сопротивления теплопередаче перекрытия теплого чердака R(g.f)_0 по формуле

                          g.f

                         R   = n x R

                          0         0

предварительно вычислив коэффициент n по формуле (2.19), приняв температуру воздуха в теплом чердаке t(g)_int = 14°С.

                      g

          n = (t   - t   )/(t    - t   ) = (20 -14)/(20 + 26) = 0,13

                int   int    int    int

Тогда R(g.f)_0= 0,13 x 4,71 = 0,61 м2 х°С/Вт.

Проверим согласно п. 2.2.2 выполнение условия Дельта t <= Дельта t(n) для потолков помещений последнего этажа при Дельта t(n) = 3°С

                        g      g.f

     Дельта t = (t   - t   )/(R   x альфа ) = (20 - 14)/(0,61 х 8,7) =

                  int   int    0         i

                                n

              = 1,1°C < Дельта t

2. Вычислим согласно п. 2.2.3 величину сопротивления теплопередаче перекрытия чердака R(g.c)_0, предварительно определив следующие величины:

Требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен чердака по данным табл. 1а СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) и градусосуткам D_d = 5027°С x сут, равное 1,8 м2 x°С/Вт.

Приведенный расход воздуха в системе вентиляции определяют по табл. 2.1 G_ven = 26,4 кг/(м2 x ч) - для 17-этажного дома с электроплитами.

Приведенные теплопоступления от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения определяют на основе исходных данных для труб и соответствующих значений q_pi по табл. 2.2:

       n

    (Сумма q  l  )/A   = (31,8 x 15 + 25 x 17 + 22,2 x 19,3 + 20,4 x 27,4 +

      i=1   pi pi   g.f

                       + 18,1 x 6,3 +19,2 x 3,5 + 14,9 x 16 + 13,3 x

                        x 12,4 + 12 x 6) / 252,8 = 10,07 Вт/м2

Тогда сопротивление теплопередаче перекрытия чердака R(g.c)_0 равно

      g.c

     R   = (14 + 26)/[0,28 x 26,4(21,5 - 14) + (20 - 14)/0,61 + 10,07 -

      0

         - (14 + 26) - 0,4335/1,8] = 40/65,71 = 0,61 м2 x°С/Вт

3. Проверим наружные ограждающие конструкции чердака на условие невыпадения конденсата на их внутренней поверхности. С этой целью рассчитывают согласно п. 2.2.4 температуры на внутренней поверхности покрытия тау(g.c)_si и стен тау(g.w)_si чердака по формуле (2.24)

              g.c

           тау   = 14 - [(14 + 26)/(12 x 0,61)] = 8,54°С

              si

              g.w

           тау   = 14 - [(14 + 26)/(8,7 x 1,8)] = 11,45°С

              si

Определим температуру точки росы t_d воздуха в чердаке:

Средняя упругость водяного пара за январь для Москвы согласно СНиП 2.01.01-82 равна е_н = 2,8 гПа. Влагосодержание наружного воздуха f_ext определяют по формуле (2.26)

         f   = 0,794 x 2,8/(1 - 26/273) = 2,455 г/м3

          ext

Влагосодержание воздуха теплого чердака f_g определяют по формуле (2.25) для домов с электроплитами

                 f = 2,455 + 3,6 = 6,055 г/м3

                  g

Упругость водяного пара воздуха в чердаке e_g определяют по формуле (2.27

               e = 6,055(1 + 14/273)/0,794 = 8,017 гПа

                g

По прил. 8 [2] находим температуру точки росы t_d = 3,8°С, что значительно меньше минимальной температуры поверхности (в данном случае покрытия) 8,54°С. Следовательно конденсат на покрытии и стенах чердака выпадать не будет.

Суммарное сопротивление теплопередаче горизонтальных ограждений теплого чердака составляет R(g.c)_0 + R(g.f)_0 = 0,61 + 0,61 = 1,22 м2 x°C/Вт при требуемом согласно СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) сопротивлении теплопередаче обычного покрытия здания R(req)_0 = 4,71 м2 x°С/Вт. Таким образом, в теплом чердаке эквивалентная требованию теплозащита СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) обеспечивается не только ограждениями (стенами, перекрытиями и покрытиями), а и за счет утилизации тепла внутреннего воздуха, выбрасываемого в чердак, и теплопотерь трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения.

Пример 2
Теплотехнический расчет "теплого" подвала

А. Исходные данные

Тип здания - рядовая секция 17-этажного жилого дома при наличии нижней разводки труб систем отопления и горячего водоснабжения.

Место строительства - Москва, t_ext = -26°С; D_d = 5027°С x сут.

Площадь цокольного перекрытия (над подвалом) A_b = 281 м2.

Ширина подвала - 13,8 м; площадь пола подвала - 281 м2.

Высота наружной стены подвала, заглубленной в грунт - 1,04 м. Площадь наружных стен подвала, заглубленных в грунт - 48,9 м2.

Суммарная длина l поперечного сечения ограждений подвала, заглубленных в грунт

                  l = 13,8 + 2 x 1,04 = 15,88 м

Высота наружной стены подвала над уровнем земли - 1,2 м.

Площадь наружных стен над уровнем земли A_b.w = 53,3 м2.

Объем подвала V_b = 646 м3.

Расчетные температуры системы отопления нижней разводки 70°С, горячего водоснабжения 60°С.

Длина трубопроводов нижнего розлива l_pi системы отопления составила

d_pi, мм	80	70	50	40	32	25	20
l_pi, М	3,5	10,5	11,5	4,0	17,0	14,5	6,3

Длина трубопроводов горячего водоснабжения составляет:

d_pi, мм	40	25
p_pi, м	47	22

Труб для транспортировки газа в подвале нет, поэтому кратность воздухообмена в подвале I = 0,5 1/ч.

Температура воздуха в помещениях первого этажа t_int = 20°С.

Б. Порядок расчета

1. Сопротивление теплопередаче наружных стен подвала над уровнем земли принимают согласно п. 2.3.2 равным сопротивлению теплопередаче наружных стен R(b.w)_0 = 3,16 м2 х°С/Вт.

2. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части подвала определим согласно п. 2.3.3 как для утепленных полов на грунте, состоящей термических сопротивлений стены, равного 3 м2 х°С/Вт, и участков пола подвала. Сопротивление теплопередаче участков пола подвала (начиная от стены до середины подвала): шириной 1 м - 2,1 м2 х°С/Вт; 2 м - 4,3 м2 х°С/Вт; 2 м - 8,6 м2 х°С/Вт; 1,9 м - 14,2 м2 х°С/Вт; Соответственно площадь этих участков для части подвала длиной 1 м будет равна 1,04 м2, 1 м2, 2 м2, 2 м2, 1,9 м2.

Таким образом сопротивление теплопередаче заглубленной части стен подвала равно

                   s

                  R  = 2,1 +3 = 5,1 м2 х°С/Вт;

                   0

Вычислим приведенное сопротивление теплопередаче ограждений заглубленной части подвала

       s

      R  = 7,94/[(1,04/5,1 + 1/2,1 + 2/4,3 + 2/8,6 + 1,9/14,2] =

       0

         = 5,25 м2 х°С/Вт

3. Согласно табл. 1б СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) требуемое сопротивление теплопередаче перекрытия над подвалом жилого здания R(req)_0 для D_d = 5027°С x сут равно 4,16 м2 х°С/Вт.

Согласно п. 2.3.4 определим значение требуемого сопротивления теплопередаче цокольного перекрытия над "теплым" подвалом R(b.c)_0 по формуле

                       b.c      req

                      R    = n R

                       0        0

где n - коэффициент, определяемый при принятой минимальной температуре

        воздуха в подвале t(b)_int = 2°С

                       b

           n = (t   - t   )/(t   - t   ) = (20 - 2)/(20 + 26) = 0,391

                 int   int    int   ext

Тогда

                 b.c

                R   = 0,391 x 4,16 = 1,63 м2 х°С/Вт

                 0

4. Определим температуру воздуха в подвале t(b)_int согласно п. 2.3.5. Предварительно определим значение членов формулы (2.30), касающихся тепловыделений от труб систем отопления и горячего водоснабжения, используя данные табл. 2.2

        n

      Сумма(q  l  ) = 22,8 x 3,5 + 2,03 x 10,5 + 17,7 x 11,5 + 17,3 x 4 +

       i=1   pi pi

                    + 15,8 x 17 + 14,4 x 14,5 + 12,7 x 6,3 + 14,6 x 47 +

                    + 12 x 22 = 2073 Вт

Рассчитаем значение температуры t(b)_int из уравнения теплового баланса при назначенной температуре подвала 2°С

       b

      t   = [(20 х 281/1,63 + 2073 - 0,28 x 646 x 0,5 x 1,2 x 26 -

       int

          - 26 х 329,9/5,25 - 26 x 53,3/3,16)]/[(281/1,63 +

          + 0,28 x 646 x 0,5 x 1,2 + + 329,9/5,25 + 53,3/3,16)] =

          = 626,8/360,6 = 1,74°С

Тепловой поток через цокольное перекрытие составил

              b.c

             q   = (20 - 1,74)/1,63 = 11,2 Вт/м2

5. Проверим удовлетворяет ли теплозащита перекрытия над подвалом требованию нормативного перепада Дельта t(n) = 2°С для пола первого этажа.

По формуле (1) СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) определим требуемое сопротивление теплопередаче

       req                                         b.c

      R   = (20 - 2)/(2 x 8,7) = 1,03 м2 x°С/Вт < R    = 1,63 м2 х°С/Вт

       0                                           0

Требуемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над "теплым" подвалом составляет 1,63 м2 x°С/Вт при требуемом согласно СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) сопротивлении теплопередаче перекрытий над подвалами 4,16 м x°С/Вт. Таким образом в "теплом" подвале эквивалентная требованиям СНИП II-3-79* (изд. 1998 г.) теплозащита обеспечивается не только цокольным перекрытием, но и контактирующими с грунтом ограждениями (стенами и полом) подвала, и за счет утилизации тепла от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения.