5.1 Расчет теплоэнергетических параметров

Общая информация о проекте.

Проектируемое здание -жилое, малоэтажное (двухэтажный жилой дом с использованием конструкций недостроенного детского сада на 140 мест). Ориентация главного фасада - юго-запад. Подвал «теплый» (температура подвала +2 оС). Чердак «холодный» (температура чердака -40,0 оС). Район строительства - р.п. Муромцево.

Расчетные условия.

1. Расчетная температура наружного воздуха text = -40оС;

2. Расчетная температура внутреннего воздуха здания tint = 20оС;

3. Расчетная температура «теплого» подвала tс =+2 оС;

4. Расчетная температура «холодного» чердака tf =-40 оС;

5. Средняя температура отопительного периода textav = - 8,8оС;

6. Продолжительность отопительного периода zht = 234 сут;

7. Градусо-сутки отопительного периода Dd = 6739 оСсут.

Краткая характеристика объемно-планировочного решения здания.

8. Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания составляет: Aesum = 2149,2 м2 в том числе:

-наружных стен выше уровня земли: Aw (СВ) = 271,2 м2; Aw (СЗ) = 74,01 м2; Aw (ЮВ) = 74,01 м2; Aw(ЮЗ) = 283,0 м2;

- окон, выходящих непосредственно на улицу: AF (СВ) =49,92 м2; AF (СЗ) = 0 м2; AF (ЮВ) = 0 м2; AF(ЮЗ) = 42,88 м2;

- окон, выходящих на остекленную лоджию: AF (СВ) = 31,56 м2; AF (СЗ) = 3,44 м2; AF (ЮВ) = 3,44 м2; AF(ЮЗ) = 28,88 м2;

- входных дверей - Aed = 5,76 м2;

- чердачного перекрытия «холодного» чердака - Aс = 640,56 м2;

- перекрытие над подвалом - Af = 640,56 м2.

9. Площадь отапливаемых помещений - Ah 1258,02 м2.

10. Площадь жилых помещений и кухонь - Al = 738,4 м2.

11. Площадь жилых помещений - Ar = 553,6 м2.

12. Отапливаемый объем здания - Vh = 3689,05 м3.

13. Коэффициент остекления фасада - p = 160,12/868,1 = 0,18.

14. Показатель компактности здания kedes = 2149,2/3689,05 = 0,58.

Сопоставляем полученное значение с рекомендуемым:

kereq =0,61 > kedes = 0,58.

Энергетические показатели

15. Приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений Ror, (м2С)/Вт, должно приниматься не ниже требуемых значений Rоreq , рассчитанных в соответствии с СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям:

- стен Rwreq = 1,72 м2С / Вт;

- окон и балконных дверей RFreq = 0,61 м2С / Вт;

- чердачное перекрытие Rсreq = 2,07 м2С / Вт;

- перекрытие подвала «теплый» подвал Rfreq = 1,03 м2С / Вт;

- входных дверей Redreq =1,2 м2С / Вт.

В рассматриваемом здании приняты проектные показатели:

- для стен здания выше уровня земли - Rwr = 3,99 м2С / Вт;

- для окон - RFr = 0,61 м2С / Вт;

- для окон, выходящих на остекленную лоджию - RFr = 0,76 м2С / Вт;

- для перекрытий «холодного» чердака - Rcr = 5,46 м2С/Вт;

- для перекрытий «теплого» подвала Rfreq = 1,79 м2С / Вт;

- для входных дверей Redr = 1,2 м2С / Вт;

16. Рассчитываем требуемый воздухообмен здания - из расчета обеспечения 3 м3/ч на 1 м2 площади пола жилых комнат (СНиП 2.08.01-89*), принимая продолжительность работы естественной вентиляции 24 часа в сутки:

Lides= 3·553,6 = 1660,8 м3/ч.

Теплоэнергетические показатели

17. Общие теплопотери через ограждающие конструкции здания за отопительный период Qh , в частности:

- через наружные стены здания выше уровня земли (с учетом добавок на ориентацию)

Qh,wdes = 0,00361·(271,2·1,1+74,01·1,1+74,01·1,05+283,0·1,0)(20+40)/3,99 = 40,08 МДж/ч;

- через окна (с учетом добавок на ориентацию)

Qh,Fdes=0,00361·(49,92·1,1+0·1,1+0·1,05+42,88·1,0)(20+37)/0,61+0,00361·(31,56·1,1+3,44·1,1+3,44·1,05+28,88·1,0)(20+40)/0,76= 54,80 МДж/ч;

- через чердачное перекрытие «холодного» чердака (с учетом коэффициента соприкосновения с наружным воздухом n = 0,9)

Qh,сdes = 0,0036 640,56 (20+40)0,9 /5,46 = 22,81 МДж/ч;

- через входные двери (с учетом добавки =0,27H)

Qh,eqdes = 0,00361·5,76·2,98·(20+40)/1,2 = 3,09 МДж/ч;

- через перекрытие над подвалом, с учетом коэффициента n= (20-2)/(20-(-40))=0,3.

Qh,fdes = 0,0036 640,56(20+40)0,3/1,79 = 23,19 МДж/ч;

Общие теплопотери через ограждающие конструкции здания за отопительный период Qh,I определяем:

- через наружные стены здания выше уровня земли

Qh,w = 40,08·6739·24/(20+40) = 108054 МДж/год;

- через окна (с учетом добавок на ориентацию)

Qh,F = 54,80·6739·24/(20+40) = 147736 МДж/год;

- через чердачное перекрытие «холодного» чердака

Qh,с = 22,81·6739·24/(20+40) = 61480 МДж/год;

- через входные двери

Qh,eq = 3,09·6739·24/(20+40) = 8334 МДж/год;

- через перекрытие над подвалом

Qh,f = 23,19·6739·24/(20+40) = 62510 МДж/год;

Общие теплопотери через ограждающие конструкции здания за отопительный период составят:

Qh = 108054+147736+61480+8334+62510 = 388113 МДж/год.

18. Расчетные затраты теплоты на подогрев приточного вентиляционного воздуха:

Qides=1·3·553,6·(20+40)·(353/(273+8,8))·0,001 = 124,8 МДж/ч.

Затраты теплоты на подогрев приточного вентиляционного воздуха за отопительный период:

Qi= 124,8·6739·24/(20+40) = 336489 МДж/год.

19. Расчетные бытовые теплопоступления в здание (из расчета 10 Вт на 1 м2 площади пола жилых комнат и кухонь):

Qintdes = 0,0036·10·738,4 = 26,58 МДж/ч.

Общие бытовые теплопоступления в здание за отопительный период:

Qint = 26,58·234·24 = 149287 МДж/год.

20. Теплопоступления в здание через окна от солнечной радиации за отопительный период Qs, МДж, определяются по формуле, принимая для окон, выходящих на север-восток I= 965 МДж/(м2·год), на северо-запад I= 965 МДж/(м2·год), на юго-восток I= 1901 МДж/(м2·год), на юго-запад I= 1901 МДж/(м2·год); фF=0,5; kF = 0,76.

Qs = 0,5 0,76 (81,48·965+3,44·965+3,44·1901+71,76·1901) = 85463 МДж/год.

21. Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период Qhy определяем с учетом н= 0,8 и ж= 0,85 (в однотрубной системе отопления с термостатами и без авторегулирования на вводе в здание).

Qhy = 388113 +336489-(149287+85463)·0,8·0,85 = 564972 МДж/год.

22. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период qhdes определяется:

qhdes = 564972/1258,02 = 449,1 МДж/(м2· год).

Сопоставление с нормативными требованиями.

23. Нормативный удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период qhreq = 680 МДж/(м2· год).

24. Сопоставляем значения расчетного qhdes и нормативного qhreq удельных расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания. Так как qhdes = 449,1 МДж/(м2· год)< qhreq = 680,0 МДж/(м2· год), считаем, что уровень теплозащитных качеств ограждающих конструкций достаточен.

5.2 Анализ структуры теплопотерь проектируемого здания и оценка эффективности реализации отдельных энергосберегающих мероприятий

Стуктура теплопотерь через ограждающие конструкции проектируемого здания представлена на рис.4.1.1 и рис.4.1.2.

Анализ величины теплопотерь показывает, что основную долю в теплопотерях здания составляют наружные стены и окна.

В табл.4.1.1 и на рис.4.1.3 представлены результаты расчета удельного теплопотребления проектируемого здания в зависимости от величины приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен при различной эффективности авторегулирования системы отопления.

Анализ результатов расчетов позволил сделать следующие выводы:

1. Повышение приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен позволяет снизить расчетное удельное теплопотребление проектируемого здания, однако эффективность такого повышения относительно невелика. Так, при увеличении приведенного сопротивления теплопередаче стены с 1,72 до 2,40 м2С/Вт, удельный годовой расход тепла qhdes (при ж=0,5) уменьшается с 614,7 МДж/(м2год) до 558,2 МДж/(м2год), то есть на 9,2%. Дальнейшее повышение сопротивления теплопередаче стен - с 2,40 до 3,99 м2С/Вт обеспечивает сокращение qhdes - с 558,2 МДж/(м2год) до 501,3 МДж/(м2год), то есть на 10,1%, дальнейшее повышение Rо,wr до 4,2 м2С/Вт - обеспечивает сокращение qhdes - с 501,3 МДж/(м2год) до 497,1 МДж/(м2год), то есть на 0,9%. Снижение влияния теплозащитных качеств наружных стен на удельное теплопотребление проектируемого здания обусловлено сокращением доли потерь тепла через наружные стены в общем тепловом балансе здания.

2. Гораздо больший эффект может быть достигнут за счет регулирования подачи тепла от системы отопления - при устройстве систем отопления с термостатирующими кранами, с вертикальной однотрубной разводкой трубопровода системы отопления и авторегулированием на вводе в здание. Так при сохранении теплозащитных качеств наружных стен проектируемого здания на уровне 3,99 м2С/Вт, но при устройстве однотрубной системы отопления с поквартирным учетом тепловой энергии и без центрального авторегулирования (ж=0,85) удельный расход тепловой энергии составит qhdes = 449,1 МДж/(м2год). То есть при использовании более эффективной системы отопления могут быть достигнуты практически те же показатели, что и при повышении теплозащитных качеств наружных стен.

Данные результаты обусловлены тем, что повышение эффективности управления системой отопления здания позволяет более полно учесть теплопоступления от солнечной радиации и бытовые теплопоступления (снизить вероятность перетопа здания).

Таблица 4.1.1

Результаты расчета удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию 20-ти квартирного жилого дома в р.п. Муромцево при различных значениях приведенного сопротивления теплопередаче стен и эффективности авторегулирования системы отопления

Рис.4.1.1 Структура распределения потерь тепла через отдельные ограждающие конструкции проектируемого здания

Рис.4.1.2. Структура распределения потерь тепла здания

Рис.4.1.3. Зависимость удельного годового расхода тепла на отопление и вентиляцию здания от сопротивления теплопередаче наружных стен при различной эффективности системы отопления