3.1.1 Стен

Строим новое здание с самонесущими стенами и с принятием стандартной сетки колонн (расстояние между колоннами равно 6 метрам). Материалом для стен служит глиняный кирпич (кладка 2,5 кирпича: внутренний слой 1,5 кирпича, а наружный слой один кирпич, между ними проложена изоляция), с наружной стороны на стены наносится 2 сантиметра штукатурки. В качестве штукатурки принимается песчано-цементный раствор.

Определяем фактическое термическое сопротивление стены. Формула для определения термического сопротивления стены:

Rст = , (3.1)

где - коэффициент теплоотдачи воздуха внутренней поверхности ограждающей конструкции (к штукатурке), по [5], таблица 7: = 8,7 Вт/(м2·К);

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции воздуху, по [3], таблица 7: = 23 Вт/(м2·К);

- толщина кирпичной кладки в 2,5 кирпича, согласно [4] =0,64м;

- толщина штукатурки, принимаем = 0,02 м;

- коэффициент теплопроводности кирпичной кладки. Для его определения необходимо знать условия эксплуатации здания. По [5], приложение В зона влажности для Астрахани - сухая, по таблице 1 влажностный режим помещения здания - влажный, значит по таблице 2 условия эксплуатации - Б: = 0,81 Вт/(м·К);

- коэффициент теплопроводности цементно-песчаного раствора, по [5] при тех же условиях эксплуатации: = 0,93 Вт/(м·К);

Rст= = 0,97 м2·К/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче должно быть не менее сопротивлений теплопередаче, соответствующих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, а также условиям энергосбережения . Эти сопротивления рассчитываются согласно требованиям [5]. Формула для расчёта :

, (3.2)

где - расчётная температура внутреннего воздуха в холодный период года, = 20 єС;

- расчётная температура наружного воздуха в холодный период года, = -21 єС;

- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, по [5], таблица 5: = - tр, где tр - температура точки росы, определяется по и с использованием Н-d диаграммы равная 13єС. Тогда = 20 -13= 7 єС.

- принималось ранее, = 8,7 Вт/(м2·К);

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [5]: n = 1

= = 0,673 (м2·К)/Вт.

Допустимое термическое сопротивление по условиям энергосбережения принимается по [5]. Для этого необходимо определить градусо-сутки периода (ГСОП):

ГСОП = (tint - tht.)·Zht, (3.3)

где tint = 20 єС;

tht - средняя температура в период, когда среднесуточная температура воздуха была ниже или равна 10 єС, по [3], tht = -0,3 єС;

Zht - продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 10 єС, также по [3]: Zht = 179сут;

ГСОП = (20 - 0,1)·179 = 3562 єС· сут.

По [5], для производственных зданий с влажным режимом для стен находим значение термического сопротивления, т.к. значение градусо-суток ГСОП отличается от табличного, то принимаем а=1,2, b=0,0003

= a·10-3· ГСОП+b=0,0003·3562+1,2=2,2686 (м2·К)/Вт.

Результаты расчёта сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Термические сопротивления стен цеха

Имеющееся термическое сопротивление не удовлетворяет условиям энергосбережения. Следовательно, необходимо наложить слой изоляции, который целесообразно расположить между слоями кирпичной кладки для предотвращения износа слоя изоляции. Материал изоляции -экструдированный пенополистирол «Руфмат» (ГОСТ 15588-70*). Толщина слоя изоляции рассчитывается по следующему уравнению:

= = , (3.4)

где неизвестным является . = 0,031 Вт/(м·К). Тогда принимаем = 0,04м. Сечение стены с обозначением составляющих материалов приведено на рисунке 3.1.

1 - утеплитель; 2 - кирпичная кладка; 3 - известково-цементная штукатурка.

Рисунок 3.1 - Сечение стены

3.1.2 Перекрытие

Заданная высота потолков Н = 5,4 м превышает оптимальную для помещений текстильной промышленности Нопт = 4,8 м, поэтому помещение дополняется подвесным потолком на уровне Нопт, в который будут встроены источники искусственного освещения (люминесцентные лампы). Пространство между перекрытием и навесным потолком можно будет использовать для прокладки различных коммуникаций. Чтобы в этой «прослойке» не создавались неблагоприятные для материалов условия (влажность, пыльность, наличие микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности), этого пространство соединяется с основным объёмом цеха (отверстия, вытяжки, люки).

3.1.3 Окна

Требуемое термическое сопротивление по условиям энергосбережения по [5], таблица 4 для производственных зданий с влажным режимом для окон принимаем b=0,2, a=0,00005

Rreq = = a·ГСОП + b = 0,0005·3562 + 0,2 = 0,3781 м2·К/Вт.

Фактическое термическое сопротивление окон зависит от того материала, из которого выполнены переплеты и количества стёкол в переплете. Выбираем тройное остекление в деревянном спаренном переплете. Тогда Rок=0,55м2·єС/Вт большеRreq. Условие энергосбережения выполнено.

Площадь окон принимается по санитарно-гигиеническим нормам.

Ориентировочная площадь окон определяется по формуле:

Аокна=, (3.5)

где Апола - площадь пола.

Апола = 30·36 = 1080 м2.

Тогда Аокна = 1080/12=90м2.

С точки зрения экономии теплоты, затрачиваемой системой кондиционирования воздуха на поддержание принятого микроклимата, площадь, занимаемая окнами, по отношению к суммарной площади светопрозрачных и непрозрачных ограждающих конструкций стен должна быть не более 25 % по [5].

Необходимость в выборе глухих окон в том, что в помещение, где создается оптимальный микроклимат с помощью СКВ, должно исключать прямое попадание наружного воздуха. Примем оконные проёмы размерами 2450Ч2420мм.

Между колоннами устанавливаеи\м по два окна с простенком между ними размером 510 мм (2 кирпича).

На каждой наружней стене расположено по 12 окон. Общая площадь проёмов для окон в нашем случае равна:

Аокна =2·2,5·2,5·12= 150м2.

Для уменьшения притока солнечной радиации окна оборудуются светлоокрашенными жалюзи с внутренней стороны.

Утрированный фрагмент стены с окнами такого формата приводим на рисунке 3.2.

1 - пол; 2 - оконный болк; 3 - перекрытие; 4 - наружная стена; 5 - ось колонн

Рисунок 3.2- Фрагмент стены с оконными проемами

3.1.4 Покрытие

Поскольку рассчитываемый цех находится на втором этаже, а здание двухэтажное, то для учёта потерь через крышу следует принять конструкцию покрытия, то есть материалы, их расположение и толщину. Воспользуемся [4], страница 15-18. Покрытие примем тёплое (поскольку микроклимат обеспечивать будет только СКВ) и плоскостное (размеры помещении невелики и напряжения на прогиб будут в пределах допустимого). Кровлю соорудим скатную с уклоном 10% (чтобы не возникло необходимости создавать систему внутренних водостоков). Параметры материалов возьмём из [5], приложение 3*.Слои, сверху вниз:

1 - Гидроизоляция. 4 Слоя рубероида (ГОСТ 10923-82) с межслоевыми прослойками битумной мастики. = 0,17 Вт/(м·єС), др= 0,003 м;

2 - Стяжка. Цементно-песчаный раствор. = 0,93 Вт/(м·єС), = 0,02 м;

3 -Теплоизоляция.Жёсткие минераловатные плиты на синтетическом и битумном связующих (ГОСТ 9573-82). = 0,09 Вт/(м·єС), толщину изоляции примем стандартной

= 0,15 м. Если не удовлетворит условиям энергосбережения или санитарно-гигиеническим, то придётся слой утеплителя нарастить;

4 - Железо-бетонная плита. = 2,04 Вт/(м·єС), = 0,3 м;

Термическое сопротивление покрытия:

Теперь необходимо определить , отвечающее санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, а также условиям энергосбережения, согласно с требованиями [5]. Формула для расчёта

, (3.2)

где - расчётная температура внутреннего воздуха в холодный период года, = 20 єС;

- расчётная температура наружного воздуха в холодный период года, = -21 єС;

- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, по [5], таблица 5

=0,8·( -),

где tр - температура точки росы, определяется по и цintс использованием Н-d диаграммы 13єС. Тогда = 20 - 13 = 7 єС.

- принималось ранее, = 8,7 Вт/(м2·К);

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [5], таблица 6: n = 1;

= = 0,673 (м2·К)/Вт.

Допустимое термическое сопротивление по условиям энергосбережения принимается по [5], таблица 4. Для этого необходимо определить градусо-сутки холодного периода (ГСОП):

ГСОП = (tint - tht.)·Zht,(3.3)

где tint = 20 єС;

tht - средняя температура в период, когда среднесуточная температура воздуха была ниже или равна 10 єС, по [3], таблица 1, tht = 0,1 єС;

Zht - продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 10 єС, также по [3], таблица 1: Zht = 179сут;

ГСОП = (20 - 0,1)·179 = 3562єС·сут.

По [5], таблица 4 для производственных зданий с влажным режимом для покрытий находим значение термического сопротивления , т.к. значение градусо-суток ГСОПне отличается от табличного, то принимаем b=1,2, a=0,0003;

= a·ГСОП + b= 1,2+0,0003·3562 = 2,2689м2·К/Вт.

Имеющееся термическое сопротивление не удовлетворяет условиям энергосбережения. Следовательно, необходимо наложить слой изоляции. Примем Rпок = = 2,2689 м2·К/Вт и найдём требуемую толщину изоляции: = 0,17 м. Примем = 0,2 м, тогда расчётное значение Rпок = 2,61м2·єС/Вт.

Схему принятого покрытия приведём на рисунке 3.3.

1 - железобетонная плита; 2 - пароизоляция; 3 - утеплитель; 4 - стяжка; 5 - слои гидроизоляции .

Рисунок 3.3 - Фрагмент покрытия

Толщина покрытия hпокр = 0,709 м.

3.1.5.Пол

Так как на втором этаже поддерживаются технологические параметры, то потери через пол не учитываем.

3.1.6 Станки

Qт.в.2 = n·q·ш, (3.8)

где n - количество работников. На каждые 15 станков необходимо присутствие одногоработника.Станков 180/15 = 12 работников, n = 12 чел;q - количество теплоты выделяемое взрослым мужчиной при расчётных условиях, по [6], таблица 9: qт = 200 Вт (тёплый период) и qх=205 Вт (холодный период);

ш - коэффициент, учитывающий возрастной и половой состав персонала. Текстильная промышленность «женская отрасль», поэтому мы можем с очень большой вероятностью предположить, что среди работников преобладают женщины, т.е. ш = 0,85;

т = 12·200·0,85·10-3 = 2,04 кВт; х = 12·205·0,85·10-3 = 2,09 кВт.

Таблица 3.2 - Тепловыделения от обслуживающего персонала

3.2.3 Искусственное освещение

Так как нам неизвестно количество люминесцентных ламп (а именно они используются в нашем цеху для освещения), то воспользуемся нормами освещённости по [2] и найдёмтребуемую суммарную мощность ламп. Расчётная формула такова

Qламп = nосв·Апол, (3.9)

где nосв - та самая норма освещённости, то есть мощность ламп, приходящаяся на 1 м2площади пола, Вт/м2, nосв = 50 Вт/м2;

Апола - площадь пола, подсчитана ранее, Апола = 1080 м2;

Nосв = 50·1080 = 54кВт.

Тепловыделения от лампбудет одинаково для обоих периодов:

Qт.в.3 = Nосв·ш,

где ш - коэффициент тепловыделений, зависит от способа крепления ламп к потолку, у нас они вмонтированы, поэтому ш = 0,8;

Qт.в.3= 54· 0,8 = 43,2 кВт.

Таблица 3.3 - Тепловыделения от искусственного освещения

3.2.4 Солнечная радиация

Учёт будем вести и по тёплому, и по холодному периоду года.

Теплый период. Теплопоступления от солнечной радиации можно определить в соответствии с [3] по следующей формуле:

, (3.10)

где - площадь оконных проемов, м2, = 150 м2;

- термическое сопротивление оконного проема, м2К/Вт, = 0,55 м2К/Вт;

- средняя за июль температура наружного воздуха, оС, = 25,4оС (приложение Б);

- нормируемая температура воздуха в рабочей зоне, оС, = 25 оС (таблица 2.4);

- удельные потоки прямого и рассеянного излучения соответственно, Вт/м2;

- коэффициент, учитывающий затенение светового проема;

- коэффициент, относительного проникания солнечной радиации.

Поскольку ориентация помещения относительно сторон света не задана, то необходимо её выбрать. Это делается на основании данных таблицы 5 по [4]. Теплопоступления от солнца по часам приведены во вспомогательной таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Суммарный тепловой поток солнечной радиации

По данным вспомогательной таблицы видно, что если сориентировать здание по оси Север - Юг, то поток радиации будет минимальным. В качестве расчетного принимаем час с максимальным приходом солнечной радиации по выбранным направлениям в рабочее время - 11 - 12 ч, в нерабочее время - 5-6 ч. Отобразим решение на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Ориентация здания

Найдем в расчетный час теплопоступления в рабочее время от солнечной радиации на севере и юге qсевп = 0; qсевр = 59 Вт/м2; qюгп = 317 Вт/м2; qюгр = 88 Вт/м2.

Для тройного остекления в раздельных деревянных переплетах следует принять kF = 0,41; коэффициент солнцезащитных свойств, для жалюзи с внутренней стороны, принимаем по [5], приложению 8: фF = 0,6.

Теплопоступления от солнечной радиации с двух направлений в рабочее время:

Qттв4= (150/(2•0,55)•(25,4 - 25)+150/2•0,41•0,6•59+150/2•0,41•0,6•(88+317)) •10-3 = 8,6 кВт.

Найдем в расчетный час теплопоступления в нерабочее время от солнечной радиации на севере и юге qсевп = 93; qсевр = 45 Вт/м2; qюгп = 0 Вт/м2; qюгр = 27 Вт/м2.

Холодный период. Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода , согласно [6], для двух фасадов зданий следует определять по формуле:

= F•kF•в•(АF1I1 + AF2I2), (3.11)

где F- коэффициент, учитывающий затенение светового проема;

kF - коэффициенты относительного проникания солнечной радиации;

- коэффициент солнцезащитных свойств оконного проема;

АF1, АF2 - площадь световых проемов фасадов здания, ориентированных по двум направлениям, м2;

I1, I2 - средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности.

Для тройного остекления в раздельных деревянных переплетах следует принять kF = 0,41; коэффициент солнцезащитных свойств для жалюзи с внутренней стороны принимаем по [5], приложению 8: фF = 0,6.

Для определения средней за отопительный период величины солнечной радиации на вертикальные поверхности необходимо определить продолжительность холодного периода, и на какие месяцы он приходится. Согласно [3] продолжительность холодного периода составляет 179 суток. Согласно приложению Б.1, продолжительность холодного периода составляет 179 суток. По средней месячной температуре по таблице В.2 находятся месяцы, которые следует включать в холодный период года.Продолжительность холодного периода определяется меньшей или равной температурой наружного воздуха.

По таблице 3 [3] определим эти месяцы.

Таблица 3.5 - Средняя температура воздуха

Из таблицы 3.5 можно сделать вывод, что в отопительный период входят следующие месяцы: январь, февраль, март, октябрь, ноябрь, декабрь. Определим количество дней в этих месяцах

Z = ZI+ZII+ZIII+ZX+ZXI+ZXII (3.12)

Z=31+28+31+31+30+31 = 182 сут.

Так как продолжительность холодного периода составляет 182 суток, т.е. на 3 суток больше.

Среднюю за холодный период величину солнечной радиации на вертикальные поверхности примем по [2].

Таблица 3.6 - Суммарная солнечная радиация на вертикальную поверхность, МДж/м2

Определим суммарный поток солнечной радиации на южный фасад здания за холодный период:

Iюсум=I1+I2+I3+I10+I11+I12; (3.13)

Iюсум=560+595+692+625+597+536= 3605МДж/м2;

Qхтв4= Iюсум/Zотоп.пер.=3605•106/182•24•3600=229,26Вт.

Определим суммарный поток солнечной радиации на северный фасад здания за холодный период:

Iссум=I1+I2+I3+I10+I11+I12; (3.14)

Iссум=0МДж/м2;

Qхтв4 = 0.

Определим теплопоступления с солнечной радиацией за холодный период года в рабочее время:

Qхтв4 = (150/2•229,26+150/2•0)•0,41•0,6•10-3 = 4,23 Вт.

Таблица 3.7 - Теплопоступления от солнечной радиации

3.3 Теплопотери