Расчет наружных стен и фундамента жилого дома

      - толщина слоя, м = 0,02;

      - коэффициент теплопроводности  материала слоя = 0,76;

     λ - коэффициент теплопроводности материал стен, ккал/(м.ч.град)

     (СНиП [5]) = 0,70 

     После этого рассчитывают действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение , по формуле (7). По этой величине проверяют правильность выбора .

_{=0,03*9,60+1,79*9,20=0,288+16,468=16,756}   (7)

     где - коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по [СНиП 5];

      - термическое сопротивление  отдельного слоя ограждения определяется  по формуле (8).

R_{штук-ки}=0,02/0,76=0,03

S_штукки=9,60

R_{кирпича}=1,25/0,70=1,79

S_{кирпича}=9,20

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

        (9)

     =0,133+0,02/0,76+1,05/0,70+0,05=0,133+0,03+1,5+0,05=1,713

     При этом должно быть выполнено условие:

     Вариант 2

     Трехслойная стена из железобетонных панелей  с утеплителем из минераловатных плит.

δ1 = δ3 = 0,03м

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_о^тр  по санитарно - гигиеническим условиям. Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют по формуле (3).

= 18-(-5)/4*0,133*1= 0,76                         (3)

где:

-  tв - расчетная температура внутреннего воздуха, оС; принимается 18оС;

-  tн- расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн = - 5оС; принимается по СНиП  (3);

- (tв – tв) = Dtн – нормативный температурный перепад между    температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, (tв – tв) = 4оС; нормируется в зависимости от функционального назначения помещений СНиП (5) (для стен жилых домов ∆tн ≤ 6оС);

- Rв- сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности ограждения зависит от рельефа его внутренней поверхности; для гладких поверхностей стен Rв = 0,133;

- n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; n=1 (см. СНиП (5)).

Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха  t_н принимают с учетом тепловой инерции Д ограждающих конструкций по СНиП (3).

При Д > 7 (массивные конструкции) – за расчетную принимаем среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

Затем определяем экономичное сопротивление теплопередаче  по формуле (4).

     

  = (503,7*0,11)/(0,15*1,92*6400)=0,03                    (4)

     где :

     Ц_о – стоимость тепла 1 Гкал в руб.; 503,7 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]);  1,92.

Ц_м – стоимость материала стен, руб/м^{3 ;} 6400 руб/м3.

Рассчитываем  теплопотери за отопительный период W_о по формуле (5).

 =(18 – (-6,4)) *90*24*1,4*1,5/ 10⁶= 0,11

                                       (5)

где :  

  t_в – температура внутреннего воздуха, 18^оС;

 t_н.ср. – средняя температура отопительного периода, - 6,4 ^оС;

N- отопительный период в течении года, 90 дней;

     z – отопительный период в течение суток, 24 ч;

      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_о соблюдается условие:

 ^{если > , то = ; если < , то =}

^{Т.к. R}_о^{тр.> R}_о^{эк, то R}_o ^{= R}_о^{тр =0,76}

Далее определяем толщину  стены по формуле:

,                                           (6)

d _{железобетона}= [ 0,76- ( 0,133 + 0,05 +  0,03/0,64+0,03/0,64 )] *1,92 = 0,88

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));

  - толщина слоя, м = 0,03;

λ1 – коэффициент  теплопроводности материала слоя 0,64

λ - коэффициент  теплопроводности материал стен, ккал/(м.ч.град)

(СНиП [5]) = 1,92

После этого  рассчитываем действительную величину тепловой инерции Д ограждающей конструкции, подставляя значение d, по формуле (7). По этой величине проверяем правильность выбора t_н.

,     (7)

где S_i – коэффициент теплоусвоения слоя материала, принимается по СНиП I-3-79** Строительная теплотехника [5]; 17,98

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

                     ,

R_{мин-ват}=0,03/0,64= 0,04

R_{железобетона}=0,88/1,92=0,46

Д=(0,04*9,60)*2+0,46*17,98=9,0388

Таким образом  делаем вывод, что изначальная величина Д>7 была выбрана верно, следовательно и значение t_н выбрано правильно.

Принимаем полученное при расчете значение толщины  стены и рассчитываем фактическое  сопротивление теплопередаче наружного  ограждения по формуле (9).

R_o=0,133+0,04+0,04+0,46+0,05=0,763

При этом должно быть выполнено условие: .

Далее рассчитываем приведенные затраты по каждой ограждающей  конструкции для того, чтобы выявить  наиболее эффективный вариант. Выбор  варианта осуществляется по минимуму приведенных затрат (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)

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).

          

С_о(кирпич)=0,11*503,7/1,713=32,34 руб./м²

С_о(желез.)= 0,11*503,7/0,763=72,61 руб./м²

 

К_{1(кирпич)}=1,05*2800=2940 руб./м³

К_{2(желез)}=0,88*6400=5632 руб./м³

П_{1(кирпич)}=32,34+0,15*2940= 473,34 руб.

П_{2(желез)}=72,61+0,15*5632=917,41  руб

Т.к  П_{железобет} >П_кирп., в качестве ограждающей конструкции для дома мы выбираем стену из кирпича, т.к. приведенные затраты по этому варианту являются наименьшими.

Рассчитываем  коэффициент теплопередачи К (Вт/м³ град. С) ограждающей конструкции по формуле (13).

      (13)

К=1/1,713=0,58 Вт/м³ град. С

 

                                    3. Расчет фундамента

     При  определении  глубины  заложения  фундамента в соответствии со СНиП 2.02.01-83 учитывают следующие основные факторы:  влияние климата (глубину промерзания грунтов), инженерно-геологические и гидрологические особенности, конструктивные особенности.

   Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

         

                ,      (14)

где k_n – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для

              наружных фундаментов отапливаемых  сооружений, k_n= 0,5

             ( СНиП 2.02.01 – 83).

      d_fn – нормативная глубина промерзания определяется по карте глубины  

              промерзания, d_fn = 0,8 м.  

                 d_f = 0,5 * 0,8 = 0,4м      d_f= d₁= 0,4м

     Влияние геологии и гидрогеологии строительной площадки на глубину заложения фундамента определяем по СНиП 2.02.01-83. Определяем величину +2 и сравниваем с (уровнем подземных вод)= 3,15 м (СНиП 2.02.01-83, стр.6, табл. №2).    

+2= 2,4 м;  > +2;    

       Определяем влияние конструктивного  фактора на глубину заложения  фундамента  . Эта величина определяется как сумма значений глубины и толщины пола в подвале и толщины слоя грунта от подошвы фундамента до низа конструкции в подвале.

                                         ,

          где d_b – глубина пола в подвале,

             h_cf – толщина пола в подвале,

             h_s – толщина слоя грунта от подошвы фундамента до низа

                  конструкции пола в подвале.

                      d₃ = 2,5 + 0,1 + 0,4 =3 м.

     При окончательном назначении глубины  заложения фундамента d принимаем равным максимальному значению из величин -:- .  

     d = 3 м.

Определяем  площадь подошвы фундамента по формуле:

     

,                                       (15)

       где  F_v – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента кН/м;

               R_o – расчетное сопротивление грунта основания, кПа ( см. СНиП (4);

           γ_ср -  средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах.

               Обычно принимается при наличии  подвала равным 16 – 19 Кн/м³.