1 Определение тепловой нагрузки
1.1 Краткая характеристика объекта строительства
Здание – гостиница в горнолыжном кластере в Домбае.
В состав помещений входит:
- холл;
- бар;
- двухместные номера;
- помещения кухни;
- комната охраны;
- комната персонала.
Основные данный проекта гостиницы:
- площадь застройки – 675 м2;
- этажность – 3 этажа;
- высота здания – 6,75 м;
- количество номеров – 30;
- площадь номеров – 939 м2;
- площадь нежилых помещений – 339 м2;
- площадь бара – 132 м2;
- строительный объем – 7500 м2.
Гостиница располагается недалеко от реки Аманауз, что позволит мне использовать геотермальный тепловой насос по типу «вода-вода».
1.2 Исходные данные для проектирования
- схема теплоснабжения – закрытая, теплоноситель – вода с температурным графиком 80-60оС;
- источник водоснабжения – водопровод горнолыжного кластера.
- источник электроснабжения – электрокабель от горнолыжного кластера.
- топливо – природный газ (основное).
- категория надежности по теплоснабжения – II
- котельная должна работать в автоматическом режиме, без постоянного присутствия обслуживающего персонала.
Климатические условия, в соответствии с СП 131.13330.2020 “Строительная климатология” принимаются по показателям СП:
Температура наружного воздуха:
- среднегодовая +8,8 °С
- абсолютная минимальная –29 °С
- абсолютная максимальная +39 °С
- средняя максимальная наиболее теплого месяца +27,2 °С
Средняя наиболее холодного периода:
Наиболее холодных суток:
- обеспеченностью 0,98 tH = -25 °С
- обеспеченностью 0,92 tH = -23 °С
Наиболее холодной пятидневки:
- обеспеченностью 0,98 tH = -23°С
- обеспеченностью 0,92 tH = -18 °С
Среднемесячная температура наружного воздуха за июль +21,1 °С
Период со среднесуточной температурой воздуха < 8 °С.
- продолжительность 169 суток
- средняя температура 0,6 °С
Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха < 0 °С 85 суток.
Тепловая нагрузка на котельную складывается из нагрузок:
- Нагрузка на отопление.
- Нагрузка на горячее водоснабжение.
- Нагрузка на вентиляцию.
1.3 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Обеспечение тепловой энергией зданий производится для поддержания в них заданного температурного режима. В этом случае предполагается, что тепловая энергия полностью компенсирует теплопотери.
-( Q_от^ = ?-?S_пом q•k?,Вт)
Где:
S_пом – площадь помещения, м2
q – показатель удельной тепловой характеристики, Вт/м2
k. – коэффициент учитывающий климат
k = 0,7
Сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций считаются по таблице, основываясь на ГСОП – градусы-сутки отопительного периода.
-(ГСОП = (t_в -t_( срн.о.) )· Z,°С.сут )
ГСОП = (20 ? 0,6) 169 = 3279 °С.сут
Rcт – допустимое удельное термическое сопротивление наружных стен, чердака, пола, окон, (м^2 "·" ?)/Вт
K – коэффициент окна, стены, пола, чердака.
Интерполируем показатели сопротивлений в рамках ГСОП по СП 50.13330.2012 от 2000 до 4000 °С·сут
Rcт (2000) =2,1 (м^2 "·" ?)/Вт Rcт (4000) = 2,8 (м^2 "·" ?)/Вт
Rcт (3279) = 2,5 (м^2 "·" ?)/Вт
Rч (2000) = 2,8 (м^2 "·" ?)/Вт Rч (4000) = 3,7 (м^2 "·" ?)/Вт
Rч (3279) = 3,4 (м^2 "·" ?)/Вт
Rок (2000) = 0,49 (м^2 "·" ?)/Вт Rок (4000) = 0,63 ( м^2 "·" ?)/Вт
Rок (3279) = 0,58 (м^2 "·" ?)/Вт
Rпол (2000) =2,8 (м^2 "·" ?)/Вт Rпол (4000) = 3,7 (м^2 "·" ?)/Вт
Rпол (3279) = 3,4 (м^2 "·" ?)/Вт
Рисунок 1.1. Конструкция вертикального наружного ограждения
Таблица 1. Теплотехнические показатели материалов слоев
Материал слоя
Плотность материала
?о, кг/м3 Толщи на
слоя
, ?
м Теплопроводность
?,
Вт/(м?оС) Теплоусвоение
S,
Вт/(м2?оС) Паропроницаемость
?,
мг/(м?ч?Па)
Штукатурка
наружная сложный раствор 1700 0,02 0,87 10,42 0,098
Минераловатные
плиты 180 0,16 0,048 0,81 0,3
Кладка из ячеистобетонных блоков 800 0,3 0,37 5,63 0,14
Штукатурка
внутренняя цементно-песчаный раствор 1800 0,02 0,93 11,09 0,09
Приведенное сопротивления теплопередаче, ограждающей конструкции, определяется по формуле:
R_0^ПР=1/?_в +?_1/?_1 +?_2/?_2 +?_3/?_3 +?_4/?_4 +1/?_н ,
где, ?н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·°С), по табл.6 СП 50.
?н = 23 Вт/(м2·°С)
?в = 8,7 Вт/(м2·°С)
С учетом поэлементного требования к теплозащитной оболочке здания R_0^пр?R_0^тр, определяем толщину теплоизоляционного материала по формуле:
?_2=?_2 [R_0^ТР-(1/?_в +?_1/?_1 +?_3/?_3 +?_4/?_4 +1/?_н )],
Толщина теплоизоляционного материала:
?ут? 0,048 ? (2,5-(1/8,7+0,02/0,87+0,3/0,37+0,02/0,93+1/23))= 0,07м;
С учетом номенклатурного ряда теплоизоляционных изделий принимаем толщину теплоизоляционного слоя: 0,08 м.
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:
R_0^ПР=1/8,7+0,02/0,87+0,3/0,37+0,02/0,93+0,08/0,048+1/23=2,68 (м^2•оС)/Вт
Для наружной стены здания Rопр = 2,68 (м2 оС)/Вт > Rотр = 2,5 (м2 оС)/Вт - условие выполняется.
Выбор заполнения светопроема.
Расчетное требуемое сопротивление теплопередаче для окна равно:
R_о^тр=0,58 (м^2•оС)/Вт.
Для установки в здании принимаем по СП 23-101 2004 прил. Л конструкцию окна с равным требуемому (или ближайшим большим) сопротивлением теплопередаче. Таким является окно из двухкамерного стеклопакета в одинарном переплете из стекла обычного (с межстекольным расстоянием 12 мм) в ПВХ переплетах. Приведенное сопротивление выбранного окна R_о^пр=0,58 (м^2•оС)/Вт .
Коэффициент теплопередачи окна К=1/0,58=1,72 Вт/м2 °С
Определение общего коэффициента теплопередачи.
Общий коэффициент теплопередачи здания: Kобщ =1/(A_н^сум )??(n_(i,j)?A_(ф,i)/(R_(о,i)^Пр )),Вт/(м^2•оС)
nt,i – коэффициент показывающий отличие температуры внутреннего и наружного воздуха от значений принятых при расчете ГСОП;
Аф,i – площадь i-го фрагмента отдельных ограждений конструкций.
НС - nt,i = 1
ОК - nt,i = 1
ВД - nt,i = 1
ЧП - nt,i = 0,9
ПП - nt,i = 0,6 (над подвалом)
Наименование фрагмента n_(i,j) A_(ф,i) R_(о,i)^Пр n_(i,j)?A_(ф,i)/(R_(о,i)^Пр )
Стена 1 499,5 2,68 186,5
Окна 1 168 0,58 289,7
Бесчердачные перекрытия 0,9 731 3,4 193,5
Перекрытие над отапливаемым подвалом
0,6 731 3,4 129
Сумма 2129,5 798,7
Кобщ = (1/2129,5)•798,7=0,375,Вт/(м^2•оС) – общий коэффициент тепопередачи.
1.4 Расчет тепловых нагрузок на отопление и вентиляцию
Нагрузка на отопление.
Теплопотери через строительные конструкции ?QТП складываются из основных QO и добавочных теплопотерь и рассчитываются как сумма теплопотерь через все ограждения помещения по формуле, Вт:
Где:
КO.i – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м2· оС);
АО.i – расчетная площадь поверхности ограждения, вычисленная по правилам его обмера, м2;
tВ и tН – соответственно расчетная температура внутри и снаружи помещения, оС.
Qо = 0,375 . 2129,5 . (20+18) = 30345 Вт = 30,3 кВт.
Нагрузка на вентиляцию.
В системах вентиляции тепло затрачивается на подогрев свежего приточного воздуха до заданной температуры.
-( Q_в= c • G •(t_вн –t_(н.о)^ )/3,6,Вт )
C – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг • К)
G – массовый расход воздуха, кг/ч
G = L • 1,2
L = объемный расход воздуха, м3/ч
L = k • Vпом, м3/ч
K – кратность воздухообмена
Объем приточного воздуха соответствует объему удаляемого. Это равенство является основным правилом при решении воздушного баланса помещения.
