ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Теплотехнический расчет

Системы отопления призваны компенсировать потери тепла через ограждающие строительные конструкции: наружные стены, полы, потолки. При проведении теплотехнического расчета учитываются следующие факторы:

1. среднегодовая температура и влажность наружного воздуха в соответствии с климатической зоной;
2. направления и сила ветров;
3. толщина наружных строительных конструкций и коэффициент теплопроводности материала;
4. наличие оконных и дверных проемов, характеристики остекления;
5. наличие чердачных и подвальных помещений для первых и верхних этажей.

Правильно подобрать конечные теплотехнические приборы можно только при условии полного учета всех перечисленных параметров. При проведении расчетов лучше несколько завысить показатели, в противном случае недостаток тепловой мощности может привести к необходимости переделки всей системы в целом.

При расчете теплотехнических расчетов показатели лучше зависеть.

Выбрать потребные для данной схемы отопления приборы, в частности, радиаторы можно по результатам теплотехнического расчета. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление и вентиляция» рекомендуемая удельная мощность для жилых помещений составляет от 100 Вт на 1 м.кв. общей площади при высоте перекрытия не более 3000 мм. Эта величина корректируется специальными коэффициентами.

Как лучше учесть все факторы для точного расчета необходимой мощности приборов отопления? Следует учесть, что наличие в комнате одного или двух окон увеличивает теплопотери на 20-30%.

Если же они находятся на северной или на ветреной стороне, то поправку можно смело увеличивать еще на 10%.

Важно! Радиаторы призваны компенсировать потери тепла и их параметры должны быть рассчитаны с некоторым запасом

1 Общая последовательность выполнения теплотехнического расчета

1. В
   соответствии с п. 4 настоящего пособия
   определить вид здания и условия, по
   которым следует рассчитывать R_отр.

2. Определить
   R_отр:

• по
  формуле (5), если здание рассчитывается
  по санитарно-гигиеническим и комфортным
  условиям;

• по
  формуле (5а) и табл. 2, если расчет должен
  вестись исходя из условий энергосбережения.

1. Составить
   уравнение общего сопротивления
   ограждающей конструкции с одним
   неизвестным по формуле (4) и приравнять
   его R_отр.

2. Вычислить
   неизвестную толщину слоя утеплителя
   и определить общую толщину конструкции.
   При этом необходимо учесть типовые
   толщины наружных стен:

• толщина
  кирпичных стен должна быть кратна
  размеру кирпича (380, 510, 640, 770 мм);

• толщина
  наружных стеновых панелей принимается
  250, 300 или 350 мм;

• толщина
  панелей типа «сэндвич» принимается
  равной 50, 80 или 100 мм.

Расчет теплообменников и различные методы составления теплового баланса

При расчете теплообменников могут использоваться внутренний и внешний методы составления теплового баланса. При внутреннем методе используются величины теплоемкостей. При внешнем методе используются величины удельных энтальпий.

При применении внутреннего метода тепловая нагрузка рассчитывается по разным формулам, в зависимости от характера протекания теплообменных процессов.

Если теплообмен происходит без каких-либо химических и фазовых превращений, а соответственно и без выделений или поглощений тепла.

Соответственно тепловая нагрузка рассчитывается по формуле

Если в процессе теплообмена происходит конденсация пара или испарение жидкости, протекают какие-либо химические реакции, то используется другая форму для вычисления теплового баланса.

При использовании внешнего метода расчет теплового баланса ведется на основании того, что в теплообменный аппарат за какую-то единицу времени поступает и выходит равное количество тепла.
Если при внутреннем методе используются данные о теплообменных процессах в самом агрегате, то при внешнем методе используются данные внешних показателей.

Для расчета теплового баланса по внешнему методу используется формула
.

Под Q1 подразумевается то количество тепла, которое поступает в агрегат и ходит из него за единицу времени.
Под  подразумевается энтальпия веществ, которые входит в агрегат и выходят из него.

Можно также вычислить разность энтальпий для того, чтобы установить то количество тепла, которое было передано между разными средами. Для этого используется формула .

Если же в процессе теплообмена происходили какие-либо химические или фазовые превращения, используется формула.

Технические требования к теплотехническим приборам

Как выбрать стальные или алюминиевые радиаторы наиболее подходящие для данных конкретных условий. Общие технические требования к приборам отопления устанавливаются ГОСТ 31311-2005. Этим документом устанавливаются основные понятия и их номинальные показатели. Максимальная температура теплоносителя для водяных приборов — 70°C при расходе не менее 60 кг в минуту и давлении в 1 атм.

При покупке радиатора важно изучить его техническую документацию. Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации

На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя

Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации. На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя.

Рекомендации, какие лучше приборы для конкретных систем отопления могут дать сотрудники эксплуатационных предприятий. Наличие теплостойкого наружного покрытия не только имеет декоративное значение, но и защищает металлические детали от коррозии. Требования к качеству таких покрытий определяется в соответствии с нормативами органов санитарного надзора и должны отвечать требованиям ГОСТ 9.032-74 (класс не ниже IV).

Важно! Оборудование систем обогрева зданий не должно иметь острых углов и кромок, способных травмировать человека при неосторожном обращении. Особенно внимательно к этому вопросу следует подходить при выборе оборудования для школ, детских садов и больниц

Определение толщины утеплителя стены

Определение толщены ограждающей конструкции. Исходные данные:

1. Район строительства – г.Средний
2. Назначение здания – Жилое.
3. Тип конструкции – трёхслойная.
4. Нормативная влажность помещения – 60%.
5. Температура внутреннего воздуха — 18°С.

№ слоя	Наименование слоя	толщина
1	Штукатурка	0,02
2	Каменная кладка (котелец)	Х
3	Утеплитель (пенопласт)	0,03
4	Штукатурка	0,02

 2 Порядок расчёта.

 Выполняю расчёт в соответствии со СНиПом II-3-79* “Нормы проектирования. Строительная  теплотехника”

 А) Определяю требуемое термическое сопротивление R_{о(тр) по формуле:}

R_{о(тр)=n(tв-tн)/(Δtн*αв )  , где n ­­– коэффициент, который выбирают, учитывая расположение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.}

n=1

tн – расчётная зимняя tвоздуха снаружи принимаемая в соответствии с пунктом п.2.3 СНиПа“Строительная теплотехника”.

Принимаю условно 4

 Определяю что tн для данного условия принимается как расчётная температура наиболее холодных первых суток: tн=t_{х(3) ; tх(1)=-20°С; tх(5)=-15°С.}

t_{х(3)=(tх(1)+ tх(5))/2=(-20+(-15))/2=-18°С; tн=-18°С.}

Δtн – нормативный перепад между tв воздуха и tв поверхности ограждающей конструкции, Δtн=6°С по табл. 2

 αв – к-нт теплоотдачи внутренней поверхности конструкции ограждения

 αв=8,7 Вт/м2°С (по табл. 4)

 R_{о(тр)=n(tв-tн)/(Δtн*αв )=1*(18-(-18)/(6*8,7)=0,689(м2°С/Вт)}

Б) Определяю R_о=1/αв+R₁+R₂+R₃+1/αн , где αн – к-нт теплоотдачи,  для зимних условий наружной ограждающей поверхности. αн=23 Вт/м2°С по табл. 6№слоя

	Наименование материала	№позиции	ρ, кг/м3	σ, м	λ	S
1	Известково-песчаный раствор	73	1600	0,02	0,7	8,69
2	Котелец	98	1600	0,39	1,16	12,77
3	Пенопласт	144	40	Х	0,06	0,86
4	Сложный раствор	72	1700	0,02	0,70	8,95

 Для заполнения таблицы определяю условия эксплуатации ограждающей конструкции в зависимости от зон влажности и  влажного режима в помещениях.

 1 Влажностный режим помещений – нормальный по табл. 1

 2 Зона влажности – сухая

 Определяю условия эксплуатации → А

 R₁₌σ₁/λ₁=0,02/0,7=0,0286 (м2°С/Вт) 

 R₂=σ₂/λ₂=0,39/1,16= 0,3362

 R₃=σ₃/λ₃ =Х/0,06 (м2°С/Вт) 

 R₄=σ₄/λ₄ =0,02/0,7=0,0286 (м2°С/Вт) 

 R_о=1/αв+R₁+R₂+1/αн = 1/8,7+0,0286 + 0,3362+Х/0,06 +0,0286+1/23 = 0,518+Х/0,06

Принимаю R_о= R_{о(тр)=0,689м2°С/Вт}

0,689=0,518+Х/0,06

Х_тр=(0,689-0,518)*0,06=0,010(м)

Принимаю конструктивно σ_{1(ф)=0,050 м}

R_{1(ф)= σ1(ф)/ λ1=0,050/0,060=0,833 (м2°С/Вт)} 

3 Определяю инерционность ограждающей конструкции (массивность).

Д=R₁* S₁+ R₂* S₂+ R₃* S₃=0,029*8,69+0,3362*12,77+0,833*0,86+0,0286*8,95 = 5,52

Вывод: ограждающая конструкция стены выполняется из известняка ρ=2000кг/м3, толщиной 0,390 м, утепляется пенопластом толщиной 0,050м, что обеспечивает нормальный температурно-влажностный режим помещений и отвечает санитарно- гигиеническим требованиям, предъявляемым к ним.

Классификация оборудования для систем обогрева

Стальные радиаторы наиболее распространение и у них доступная цена.

Для того чтобы правильно выбрать качественные приборы отопления необходимо получить представление в этом вопросе. Строительная индустрия предлагает большой выбор теплотехнического оборудования. Теплопередача от приборов в окружающую среду происходит за счет излучения и конвекции.

Существует несколько видов оборудования, применяемых в разных системах отопления. Как выбрать качественные радиаторы? Классификация оборудования производится по разным признакам и в том числе, по использованным в производстве материалам, по конструктивному исполнению, по способу монтажа и иным признакам.

Ответить на вопрос, какие приборы отопления лучше, помогут профессиональные продавцы консультанты из строительных супермаркетов. Наибольшее распространение получили стальные теплотехнические устройства, которые отличаются относительно невысокой стоимостью и приемлемыми прочностными характеристиками.

Они изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 19904-90 .

Хорошо зарекомендовали себя батареи из прессованного алюминиевого профиля или литые. Технология их производства определяется ГОСТ 8617-81. минимальная толщина стенки должна быть не менее полутора миллиметров. Это необходимо учитывать при подборе оборудования для обогрева помещений.

На досуге

Теплотехнический расчет систем отопления

Необходимость теплотехнического расчета систем отопления (а также других элементов и конструкций) возникает в случае проведения капитального ремонта и модернизации зданий.

Актуальность проведения таких работ на объектах повысилась последние годы в связи с большим износом зданий, построенных ещё в советские годы. Системы отопления, которыми здания оснащались еще десять лет назад, и оснащаются до сих пор, устроены таким образом, что не позволяют эффективно распределять объем тепла между этажами и отдельными элементами систем внутри здания.

Простыми словами, на некоторых участках системы отопления может отдаваться чрезмерно много тепла, а на других недостаточно. В итоге часть квартир получает переизбыток, который позволяет жильцам жить с открытыми форточками даже зимой. И наоборот — некоторые квартиры замерзают, потому что им приходит недостаточно тепла.

Устранить эти недостатки позволит теплотехническая и тепловизионная съемка конструкций зданий и сооружений http://www.disso.spb.ru/?item=9 .

На первом этапе производятся замеры — выполняется съемка и специалисты-инженеры получают примерно вот такую карту. Она показывает участки с разным тепловым режимом зданий по позволяет зафиксировать имеющиеся дефекты.

Следующий шаг проведение теплотехнического расчета, позволяющего решить вопрос с равномерными распределением тепла в доме. На каждом объекте эта задача решается по-разному. В ряде случаев необходимо утеплять дом — проводить обшивку с изоляцией. В других случаях необходима балансировка систем отопления, модернизация действующих инженерных систем от ИТП.

Теплотехническая съемка позволит выявить дефекты отопления и указать инженерам и проектировщикам, какие именно конструктивные элементы требуют перерасчета. В дальнейшем производится модернизация с использованием современных технологий и современного отопительного оборудования.

Просмотров: 787

Дата: Февраль 25th, 2014

При выборе радиаторов стоит учесть все факторы воздействия на них.

Поддержание комфортного температурно-влажностного режима в помещениях жилого или иного назначения в климатических условиях нашей страны невозможно без систем обогрева. Наибольшее распространение получили схемы с промежуточным теплоносителем, которые могут быть как централизованными, так и автономными.

Конечными устройствами в таких системах являются отопительные приборы, осуществляющие теплообменные процессы в помещениях.

Вопрос: как подобрать радиаторы отопления с учетом всех факторов – достаточно сложен и требует подробного рассмотрения.

2 Пример 1

Рассчитать
толщину наружной стены жилого здания,
расположенного в городе Топки Кемеровской
области.

А.
Исходные данные

1. Расчетная
   температура наиболее холодных пяти
   суток

t_н=
-39 оС
(табл.1 или прил. 1 настоящего пособия);

1. Средняя
   температура отопительного периода
   t_от.пер.=
   -8,2 оС
   (см. там же);

2. Продолжительность
   отопительного периода z_от.пер.=
   235 сут (там же);

3. Расчетная
   температура внутреннего воздуха t_в=
   +20 оС,

относительная
влажность внутреннего воздуха φ=
55%

(см.
прил.2 настоящего пособия);

1. Влажностный
   режим помещения — нормальный (табл. 1
   );

2. Зона
   влажности — сухая (прил. 1*);

3. Условия
   эксплуатации — А (прил. 2 ).

Рис.
2. Эскиз конструкции стены

Таблица
7. Теплотехнические
характеристики материалов (по
прил. 3* , при условии эксплуатации А)

Наименование
материала γ,
кг/м3
прил.3*
δ,
м λ,
Вт/(м·оС),
прил.3* ,

м2· оС/Вт
1.	Цементно-песчаный раствор	1800	0,02	0,76	0,026
2.	Кирпич керамический пустотный на цементно-песчаном растворе	1400	0,12	0,52	0,23

Наименование
материала γ,
кг/м3
прил.3* δ,
м λ,
Вт/(м·оС),
прил.3* ,

м2· оС/Вт
3.	Плиты минераловатные на синтетическом связующем	50	δ3	0,052	δ3/0,052
4.	Кирпич керамический пустотный на цементно-песчаном растворе	1400	0,38	0,52	0,73
5.	Известково-песчаный раствор	1600	0,015	0,7	0,021

Б.
Порядок расчета

1.
В соответствии с п. 4.1. и 4.2, требуемое
сопротивление теплопередаче данного
здания следует определять из условий
энергосбережения в зависимости от
градусо-суток отопительного периода
по формуле (5а):

ГСОП
= (t_в—
t_от.пер.)z_от.пер.

ГСОП
= (20-(-8,2))·235 = 6627.

.
Требуемое (приведенное) сопротивление
теплопередаче из условий энергосбережения
определяем интерполяцией по табл. 2 (или
табл. 1б )

R_отр=
3,72 (м2·
оС/Вт).

.
Общее термическое сопротивление
ограждающей конструкции определяем по
формуле (3):

;

где
α_в=
8,7 Вт/(м2·оС)
(табл. 4*, см. также табл. 4 пособия);

α_н=
23 Вт/(м2·оС)
(табл. 6* , см. также табл. 5 пособия).

R_oR_отр

R_о
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + δ₃/0,052
+ 0,73 + 0,021 + 1/23 = 3,72

δ₃=
0,13 (м)

.
С учетом модульной толщины кирпичной
кладки принимаем
толщину утеплителя из минераловатных
плит равной 0,14 м.
Тогда общая толщина наружных стен без
учета отделочных слоев составит 0,64 м
(2,5 кирпича).

Проведем
проверочный расчет общего термического
сопротивления конструкции:

R_о
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + 0,14/0,052 + 0,73 + 0,021 + 1/23 =3,85

R_о
=
3,85 > R_отр
=
3,72

Вывод:
принятая конструкция наружных стен
отвечает теплотехническим требованиям.