Теплотехнический расчет наружных стен

Филиал Санкт-Петербургского государственного

               инженерно-экономического университета в г. Выборге

Кафедра: экономика и управление на предприятии по отраслям

Курсовая работа

 

 

На тему: расчет наружных стен и фундамента жилого дома

 

Дисциплина: здания и сооружения

 

 

Студент: Базанов А. А.

Форма обучения: очная

Срок обучения: 5лет

Специальность: ЭиУП »гор. хоз.»

Группа: 2107

Номер зачетной книжки: вб2273/07

Проверил: Власова Э. А.

 

 

г .Выборг

2009

 

 

Содержание

 

1.Характеристика проектируемого здания………………………3

2.Теплотехнический расчет наружных стен………………..……5

3.Расчет фундамента здания…………………………………….11

4. Заключение……………………………………………………..18

5. Рекомендуемая литература…………………………………….19

 

Цель курсовой работы: закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении курса "Здания и сооружения", приобретение навыков осуществления теплотехнического расчета стен и расчета фундамента жилого дома.

 

 

Исходные данные к курсовой работе

Город – Белорецк

2. Температура внутреннего воздуха t_в = 18⁰С

3. Материал стен – керамзитобетонная однослойная с фактурными слоями

4. Высота этажа – 2800 см

5. Междуэтажные и чердачные перекрытия – из крупноразмерного железобетонного настила

6. Кровля – плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком

7. Грунт – супеси

8. Глубина пола в подвале – 2,5 м

9. Толщина пола в подвале – 0,1 м

10. Расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента – 0,4 м

11. Фундамент ленточный

12. Расчетная среднесуточная t⁰ воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, = 15⁰С

Характеристика проектируемого здания

 

                                                                           

Оценивая планировочное решение здания необходимо указать: количество квартир, выходящих непосредственно на лестничную клетку типового этажа; количество комнат в квартирах; наличие проходных и темных комнат. Характеристика квартир представляется по форме табл.1.

 

Таблица 1

Экспликация квартир

 

Тип квартиры	Количество квартир		Площадь, м2
			жилая		общая
	в секции	в доме	в квартире	в доме	в квартире	в доме
Двухкомнатная	2	20	28,31	566,2	50,15	1003
Четырехкомнатная	2	20	39,1	782	69,02	1380,4
Всего	4	40	67,41	1348,2	119,17	2380,7
Средняя квартира			33,71	674,1	59,59	1190,35

 

 

Для оценки объемно-планировочных решений зданий применяются коэффициенты, характеризующие рациональность планировочных решений квартир – К₁ и объемно-планировочных решений здания – К₂.

Коэффициент К₁ – плоскостной архитектурно-планировочный показатель. Он рассчитывается по формуле (1):

 

    К₁= А_ж : А_о          (1)

                                                                             

где A_ж – жилая площадь в доме, м²;

A_о – общая площадь в доме, м².

 

К₁=1348,2:2380,7=0,57

 

Коэффициент К₂ – объемный показатель, определяющий объем здания, приходящийся на единицу его функциональной площади, рассчитывается по формуле (2). Для жилых зданий в качестве функциональной используется жилая площадь.

 

,                                                   (2)

 

где V_з – строительный объем надземной части здания, м³.

 

Строительный объем жилого дома определяется как сумма строительного объема выше нулевой отметки-0,00(надземная часть) и ниже этой отметки (подземная часть).

За нулевую отметку принимается уровень чистого пола первого надземного этажа жилого дома.

 

В жилых зданиях коэффициенты К₁ и К₂ должны находиться в следующих пределах: К₁ = 0,54 ¸ 0,64; К₂ = 4,5¸10. Произведя расчеты коэффициентов, студент сравнивает их величину с рекомендуемыми значениями и делает соответствующие выводы.

 

Теплотехнический расчет наружных стен

 

При проектировании наружных стен необходимо не только подобрать ограждение, отвечающее теплотехническим требованиям, но и учесть его экономичность.

При расчете наружных стен определяют их сопротивление теплопередаче.

Сопротивление теплопередаче R_o ограждающих конструкций принимают равным экономически оптимальному сопротивлению, но не менее требуемого R  по санитарно-гигиеническим условиям.

Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по формуле (3).

 

,                                (3)

 

            где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С; принимается 18⁰С;

   t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ⁰С; принимается по СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика[3];

    (t_в – t_в) = Dt^н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰С; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5] (для стен жилых домов Dt^н £ 6⁰С);

    R_в – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения (зависит от рельефа его внутренней поверхности); для гладких поверхностей стен R_в = 0,133;

    n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]).

 

Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха t_н принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций по СНиП 2.01.01-82*. Строительная климатология и геофизика [3].

За расчетную температуру принимают: при Д £ 1,5 (безинерционная конструкция) абсолютно минимальную температуру; при 1,5<Д£4 (малая инерционность) – среднюю температуру наиболее холодных суток; при 4<Д£7 (средняя инерционность) – среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки (округляя до целого градуса); при Д>7 (массивные конструкции) – среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

При расчете ограждений сначала задаются величиной тепловой инерции Д. В соответствии с принятым студентом значением Д выбирают расчетную температуру наружного воздуха t_н и рассчитывают требуемое сопротивление теплопередаче (формула 3).

Затем определяют экономичное сопротивление теплопередаче по формуле (4).

,                             (4)

 

где Ц_о – стоимость тепла 1 Гкал в руб.;

W_o – теплопотери за отопительный период, Гкал;

    Е – коэффициент эффективности капитальных вложений (в данной курсовой работе принимается Е=0,15);

    λ - коэффициент теплопроводности материала стен, ккал/(м.ч.град) (см. СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]);

Ц_м – стоимость материала стен, руб/м³.

 

Стоимость материала стен определяется студентом самостоятельно по Стройпрайсу.

Для упрощения расчетов в учебных целях теплопотери за отопительный период W_o предлагается определять по формуле (5) на основании данных СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика [3].

 

               (5)

 

где t_в – температура внутреннего воздуха, ⁰С;

  t_н.ср. – средняя температура отопительного периода, ⁰С; (отопительным считается период с температурой наружного воздуха t_н <8⁰С);

N – отопительный период в течение года, дни;              

z – отопительный период в течение суток, час.;              

r - коэффициент неучтенных теплопотерь за счет инфильтрации воздуха через неплотности оконных переплетов, стыков, утоненных стен за отопительными приборами и др., принимается равным 1,4;

  d – коэффициент, учитывающий единовременные и текущие затраты при устройстве и эксплуатации головных сооружений средств отопления, теплосетей и др., принимается равным 1,5.

Для выбора сопротивления теплопередаче R_o соблюдается условие: если > , то = ; если < , то = .

Толщину стены определяем по формуле (6).

 

,            (6)

 

где  - сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения, м².ч.град/ккал; зависит от местоположения ограждения, для стен и покрытий северных районов R_н = 0,05 (табл. 6 [5]);

d _i – толщина слоя, м;

l _i – коэффициент теплопроводности материала слоя, СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5] .

Полученную толщину стен округляют до стандартного размера штучных изделий. После этого рассчитывают действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение d, по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора t_н.

 

,                                       (7)

 

         где S_i – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5];

  R_i –сопротивление теплопередаче отдельного слоя ограждения определяется по формуле (8).

 

,                                              (8)

 

Если выбранное значение t_н не соответствует полученной тепловой инерции Д, то расчет повторяют, задаваясь соответствующей величиной t_н. Если t_н выбрана правильно, то принимают полученное при расчете значение толщины стены и рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по формуле (9).

 

                      (9)

 

При этом должно быть выполнено условие: .

В курсовой работе студентам предлагается рассчитать два варианта стен разной конструкции (см. приложение 2) и выбрать наиболее эффективный вариант.

Выбор варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат П_i (руб./м² стены), определяемых для каждого варианта по формуле (10).

 

,                                 (10)

 

          где С_oi – текущие затраты на отопление, руб./м² стены в год (см. формулу 11);

    К_i – единовременные затраты (стоимость стены по вариантам), руб./м³ (см. формулу (12));

i – номер варианта ограждающей конструкции (i=1,2)

 

При определении текущих затрат предполагается, что по долговечности и эксплуатационным качествам рассматриваемые конструкции сопоставимы.

Величина расходов на отопление для упрощения расчетов в учебных целях может определяться по формуле (11).

 

                                      (11)

 

Величину К_i в расчетах можно вычислять по формуле (12).

 

                                        (12)

 

Выбрав вариант по минимальным приведенным затратам, рассчитывают коэффициент теплопередачи К (Вт/м³ град. С) ограждающей конструкции по формуле (13).

 

                                               (13)

Решение

Данные: λ₂=0,5 м-СНИП, λ₁=0,7 м-СНИП, R_н=0,005 м².ч.град/ккал , R_в=0,13, R₀=1, δ₁=0,002 м.

    Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

1. R^тр₀=18-(26)/6*0,13*1=0,95~1

Определяем экономическое сопротивление теплопередач:

2.

-w₀=(18-(-6,95)*24*240*1,4*1,5/10⁶=0,30 Гкал

  -t_nср=(-16,2)+(-14,4)+(-7,8)+2,7+0,7+(-7,4)+(-13,8)+0,6=-6,95 С⁰

3. > , то =  , принимаем R₀=1

Определяем толщину кирпичной стены:

4. δ₂=1-(0,13+0,05+0,02/0,7)*0,5=0,39,

Вывод: принимаю толщину стены 0,51м

5. d₁ = d₃ = 0,03 м

Толщена керамзитобетонной стены(d₂):

d₂=1-(0,13+0,05+0,025*2/0,7)*0,65=0,48 м

6. Затраты на отопление кирпичной стены:

 С_ок=0,3*4000/1-=1200 р.

6.1 Затраты на отопление керамзитобетонной стены:

 С_ок=0,3*3000/1=900 р.

  7.1 Стоимость кирпичной стены:

К_к=0,02*4000=80 руб/м²

  7.2 Стоимость керамзитобетонной стены:

   К_кер=0,025*3000=75 руб/м²

Вывод: по приведенным затратам выбираю

Керамзитобетон.

 

8. Коэффициент теплопередачи(К):

К=1/1=1 Вт/м³

 

 

                                                                        

  Керамзитобе тонная однослойная стена (d₂) с фактур ными слоями (d₁ и d₃).