Теплотехнический расчёт жилого дома

E₁, Е₂, Е₃ - парциальные давления водяного пара, Па, принимаемые по температуре t_i, в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃, - продолжительность, мес, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся  месяцы со средними температурами наружного  воздуха ниже минус 5 °С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся  месяцы со средними температурами наружного  воздуха от минус 5 до плюс 5 °С;

в) к летнему периоду относятся  месяцы со средними температурами наружного  воздуха выше плюс 5 °С.

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по таблице 3 СНиП 23.01-99, а значения температур в плоскости возможной конденсации t_i, соответствующие этим периодам, по формуле:

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха °С, принимаемая равной 20 °С;

t_i - расчетная температура наружного воздуха i-го периода, °С, принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;

R_si - сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения, равное R_si = 1/a_int = 1/8,7 = 0,115 м²×°С×Вт;

åR - термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;

R_o - сопротивление теплопередаче ограждения, определенное ранее равным

R_o = 4,7944 м²×°С×Вт.

Определим термическое сопротивление  слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации

 м²×°С/Вт

Установим для периодов их продолжительность  z_i, сут, среднюю температуру t_i, °С, согласно СНиП 23- 01 и рассчитаем соответствующую температуру в плоскости возможной конденсации t_i, °С, по формуле для климатических условий Хабаровска:

Таблица 3 – Значения температуры  воздуха в г.Хабаровске

Показатель	Янв	Фев	Мар	Апр	Май	Июн	Июл	Авг	Сен	Окт	Ноя	Дек	Год
Абсолютный максимум, °C	0,6	6,3	17,0	28,9	31,5	35,4	35,7	35,6	29,8	25,8	15,5	6,6	35,7
Средний максимум, °C	−15,8	−10,8	−1,6	10,3	18,6	23,9	26,6	24,7	19,0	9,9	−3,2	−13,6	7,3
Средняя температура, °C	−19,9	−15,4	−6,4	4,7	12,4	18,1	21,3	19,9	13,6	5,0	−7,2	−17,4	2,4
Средняя температура по данным таблицы 3 СНиП 23.01-99, °C	-22,3	-17,2	-8,5	3,1	11,1	17,4	21,1	20,0	13,9	4,7	-8,1	-18,5	1,4
Средний минимум, °C	−23,7	−19,9	−11,1	0,0	7,0	12,9	16,7	15,9	9,1	0,8	−10,7	−20,7	−2
Абсолютный  минимум, °C	−41,4	−35,1	−28,9	−16,1	−3,1	2,2	6,8	4,9	−3,3	−15,6	−27,4	−36,7	−41,4

 

• зима (ноябрь, декабрь, январь, февраль, март – где средняя температура ниже минус 5°С)

z₁ = 5 мес;

t₁ = (-22,3 -17,2 -8,5 -8,1 -18,5)/5 = - 14,92°С;

t₁ = 20 – ((20 +14,92) × (0,115 + 4,636))/ 4,7944 = - 14,6°С

• весна - осень (апрель, октябрь – где значения средней температуры от минус 5°С до плюс 5°С):

z₂ = 2 мес;

t₂ = [ 3,1 + 4,7]/2 = + 3,9 °С;

t₂ = 20 – ((20 – 3,9) × (0,115 + 4,636))/ 4,7944 = + 4,05°С

• лето (май, июнь, июль, август, сентябрь):

z₃ = 5 мес;

t₃ = (11,1 + 17,4 + 21,1 + 20,0 + 13,9)/5 = +16,7°С;

t₂ = 20 – ((20 – 16,7) × (0,115 + 4,636))/ 4,7944 = + 16,73°С

По температурам (t₁, t_2, t₃) для соответствующих периодов определяем (по приложению С СП 23-101-2004): парциальные давления (E₁, Е₂, E₃) водяного пара: Е₁ = 172 Па, Е₂ = 843 Па, Е₃ = 1904,6 Па и по формуле определим парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для соответствующих продолжительностей периодов z₁, z₂, z₃.

Е = (172×5+843×2 + 1904,6×5)/12 = 1005,75 Па.

Сопротивление паропроницанию R_vp^e, м²×ч×Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, определяется по формуле (79) СП 23-101-2004.

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха е_ехt, Па, за годовой период определяют по (СНиП 23-01-99 таблица 5а)

е_ext = (90+120+240+470+810+1440+

+1960+1860+1190+570+250 +120)/12 = 760 Па.

Сопротивление паропроницанию части  стены, расположенной между наружной поверхностью и ПВК,  равно

По  формуле (16) СНиП 23-02-2003 определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации согласно (СНиП 23-02-2003 (п. 9.1a))

R_vp1req = (e_int - E) × R_vpe / (E - e_ext) =

= ((1402,8 – 1005,75) × 0,07)/(1005,75 -760) =  0,113 м²×ч×Па/мг

Для расчета нормируемого сопротивления  паропроницанию R_vp2^req из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берут определенную ранее продолжительность этого периода z₀, сут, среднюю температуру этого периода t₀, °C: z₀ = 211 сут, t₀ = -9,3 °С.

Температуру t₀, °С, в плоскости возможной конденсации для этого периода определяют по формуле (80) СП 23-101-2004

t₀ = 20 – ((20 + 9,3) × (0,115 + 4,636))/ 4,7944 = - 9,03°С

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной конденсации определяют по приложению С СП 23-101-2004 при t₀ = -9,03 °С равным Е₀ = 283,25 Па.

Согласно (СНиП 23-02-2003) в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель с плотностью r_w = r₀ = 18 кг/м³ при толщине g_w = 0,12 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале согласно (СНиП 23-02-2003)  Dw_аv = 25%.

Средняя упругость водяного пара наружного  воздуха периода месяцев с  отрицательными средними месячными температурами, определенная ранее, равна e₀^ext = 164 Па.

Коэффициент h определяется по формуле (20) СНиП 23-02.

h = (0,0024 × (283,25 – 164) × 211)/0,113 = 534,4

Определим R_vp2^req по формуле (17) СНиП 23-02

R_vp2^req = (0,0024 × 211 × (1402,8 -283,25)/(18 × 0,12 × 25 + 534,4) = 0,96 м²×ч×Па/мг

Нормируемое значение R_vp определяется как:

R_vp = å(δ/μ) = 0,4/0,075 + 0,12/0,02 + 0,02/1 = 11,35 м²×ч×Па/мг

При сравнении полученного значения R_vp с нормируемым устанавливаем, что R_vp > R_vp2^req > R_vp1^req.

11,35 > 0,96 > 0,113

Следовательно, ограждающая конструкция  удовлетворяет требованиям СНиП 23-02 в отношении сопротивления паропроницанию.

1.5. Расчёт распределения парциального давления

водяного пара и температуры по толще стены

Расчёт распределения парциального давления водяного пара по толще стены

Перепад между принятым ранее значением  парциального давления водяного пара (E_int = 1402,8 Па) и средним значением парциального давления водяного пара за период месяцев с отрицательными средними месячными температурами (t_ext = 164 Па) равен 1238,8 Па. Расчётные сопротивления паропроницанию имеют следующие значения:

R₁ = d/μ = 0,4/0,075 = 5,33 м²×ч×Па/мг

R₂ = d/μ = 0,12/0,02 = 6 м²×ч×Па/мг

R₃ = d/μ = 0,02/1 = 0,02 м²×ч×Па/мг

åR = 11,35 м²×ч×Па/мг

Отсюда:

∆Е₁ = (5,33/11,35) × 1238,8 = 581,74 Па

Е₁ = 1402,8 – 581,74 = 821,6 Па

∆Е₂ = (6/11,35) × 1238,8 = 654,87 Па

Е₂ = 821,6 – 654,87 = 166,73 Па

∆Е₃ = (0,02/11,35) × 1238,8 = 2,18 Па

Е₃ = 166,73 – 2,18 = 164,55 Па

Е₄ = 164 Па

Рисунок 2 – График распределения  парциального давления по толще стены

 

Расчёт распределения температуры  по толще стены

Перепад между принятой ранее температурой внутреннего воздуха (t_int = 20°С) и средней температурой самого холодного месяца (t_{ext - январь} = -22,3°С) равен 42,3°С. Расчётные термические сопротивления имеют следующие значения:

R₁ = d/l = 0,4/0,41 = 0,9756 м²×°С/Вт

R₂ = d/l= 0,12/0,043 = 2,7907 м²×°С/Вт

R₃ = d/l= 0,02/0,023 = 0,8696 м²×°С/Вт

R₄ = d/l=0,02/221 = 0,0000904977 м²×°С/Вт

åR = 4,636 м²×°С/Вт

Отсюда:

∆t₁ = (0,9756/4,636) × 44,3 = 9,32°С

t₁ = 20 – 9,32 = 10,68°С

∆t₂ = (2,7907/4,636) × 44,3 = 26,67°С

t₂ = 10,68 – 26,67 = - 13,99°С

∆t₃ = (0,8696/4,636) × 44,3 = 8,31°С

t₃ = -13,99 – 8,31 = - 22,299°С

∆t₄ = (0,0000904977/4,636) × 44,3 = 0,001°С

t₄ = -22,299 – 0,001 = - 22,3°С

 

Рисунок 3 – График распределения  температуры по толще стены

 

Вывод: график изменения температуры в конструктивном разрезе ограждения административно-бытового корпуса показывает, что наиболее интенсивное падение температуры происходит в слое пенополистирольного утеплителя. Плоскость с нулевой температурой находится также в слое утеплителя. При данной разности температур внутреннего и наружного воздуха температура внутренней поверхности будет зависеть от величины сопротивления теплопередаче ограждения R_о и от величины сопротивления тепловосприятию R_в у внутренней поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Светотехнический расчёт

2.1. Общие исходные  данные для светотехнического  расчёта

1. Объект – дом отдыха локомотивных бригад.

2. Характеристика зрительных работ  – малой точности (наименьший  размер объекта различения  св. 1,0 до 5 мм). Разряд зрительных работ – V.

3. Нормируемое значение КЕО (е_H) для естественного освещения:

- при верхнем или комбинированном освещении – 3%;

- при боковом освещении –  1%.

4. Группа административных районов по ресурсам светового климата (для Хабаровского края южнее 55⁰ с.ш.) – II. Коэффициент светового климата m=0,9

5. Средневзвешенный коэффициент отражения потолка, стен и пола – 0,5.

6. Противостоящие здания отсутствуют. Ориентация световых проёмов по сторонам горизонта – З, В.

7. Габариты помещений здания приведены на рисунке 2.1

 

Планировочные решения 2-го этажа выполнены следующим образом:

6 четырёхместных комнат отдыха (16) размерами 5500x3045 и 6 двуместных комнат размерами 2500x3045 разделены вдоль коридором и поперёк симметрично пространством холла (17) и пространством лестничной площадки.

Для данных условий окна по концам коридора не требуются, а естественный свет будет поступать через окна холла и лестничной площадки.

Все помещения 2-го этажа имеют функциональное назначение - для отдыха.

Планировочные решения 1-го этажа выполнены  следующим образом:

Пространство лестничного марша  и устроенного напротив тамбура (11) разделяет планировочные решения на левую часть (А-В, 1-2) и правую (А-В, 3-4). Помещения левой части в осях Б-В представлены мужским душевым отделением (2), мужской (1) и женской (4) раздевалками, поэтому не требуют высоких стандартов световых решений естественного освещения. Эти же условия принимаются для женской душевой (5) и туалетной комнаты (14), где естественное освещение отсутствует полностью.

По осям А-Б предусмотрены хозяйственные  и бытовые помещения в виде сушильной (8), прачечной (10), бельевой (15). Здесь окна должны быть обязательно предусмотрены с повышением необходимости зрительного напряжения при осуществлении операций по стирке, сушке, утюжке белья.

Предусмотрены комната вахтёра (12) и камера хранения (13).

В правой части в осях Б-В имеется  большая резервная комната отдыха (7) на 4-6 мест. Проход к ней организован  коридором (9), не требующим специальных  условий естественного освещения.

Все помещения 1-го этажа (за исключением  комнаты отдыха) имеют хозяйственно-бытовое функциональное назначение.

8. Пожелания заказчика:

1) Общий выход из здания должен быть расположен на мало-освещаемой в течение дня восточной стороне;

2) Окна 1-го и 2-го этажа должны  быть расположены симметрично  и иметь одинаковые размеры  (за исключением световых проёмов на лестничном марше).

Учитывая вышеследующее, светотехнический расчёт будем производить для помещения, расположенного с мало-освещаемой стороны, с наибольшими размерами удаления стен от светового проёма.

 

2.2. Расчет бокового освещения

Расчет нормируемого значения КЕО

Расчет нормируемого значения КЕО е_N осуществляют по формуле:

,

где N – номер группы обеспеченности естественным светом административных районов. Для данного района строительства N = 2. Коэффициент светового климата m₂=0,9

     е_Н – нормируемое значение КЕО для V разряда зрительных работ при боковом освещении е_Н = 1 % [СНиП 23-05-95, таблица 1 и 2].

%.

 

Расчет КЕО в нормируемой  точке Т:

Точка Т, в которой нормируется  освещенность, в соответствии с СНиП 23-05-95 размещена на линии пересечения условной рабочей поверхности (УРП) или пола и характерного разреза помещения на удалении от линии окна l_T = 2 × H (для работ V—VII  разрядов). В данном примере l_T = 2 × 3,0 = 6,0 м.

Принимаем высоту окна условно 1/4Н. В данном примере

h_у = 1/4 × 6,0 = 1,5 м

Принимаем h_у = 1,45 м.

Форму окна принимаем в виде сплошной ленты высотой h_у и длиной l₁, равной типовой длине окна с высотой 1,45 м. l₁ = 1,45м.

Тогда площадь окна S_у будет равна

S_у = h_у × l₁ = 1,45 × 1,45 = 2,1 м²

Рассчитаем КЕО при боковом  освещении (е_р^б) для случая, когда отсутствует противостоящее здание, по формуле (6)

,

где – геометрический КЕО;