Отопление и вентиляция гражданского здания

 

Введение

В данном курсовом проекте рассчитаны системы отопления и вентиляции жилого дома. Рассматриваемый дом расположен в городе Волгограде. В доме есть жилые комнаты, кухни, ванные и туалетные комнаты. В кухнях, ванных и туалетных комнатах запроектирована система вентиляции воздуха. Данная постройка - двухэтажная, с чердачным помещением.

Исходные данные

теплотехнический плита перекрытие нагревательный конструкция

Город Саратов

Принимаются по [2]. Расчетные температуры внутреннего воздуха tв, оС:

-жилая комната: tв=18оС (в угловых: 20 С);

-кухня: tв=18оС;

ванная: tв=25оС;

уборная: tв=16оС;

коридор: tв=16оС;

лестничная клетка: tв=16оС.

В качестве расчетной принимается, что температура внутреннего воздуха равна tв=18оС, т.е. температуре воздуха в жилой комнате.

Расчетная температура наружного воздуха принимается по [1] в зависимости от географического положения здания или по [4].Для г. Волгоград расчетные параметры температуры наружного воздуха tн оС:

Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью КОБ=0,92:

tн= -27 0С

Продолжительность отопительного периода:

Принимается по [1] для периода со среднесуточной температурой воздуха меньше 8 0С:

ZОП=196 сут.

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

.1 Теплотехнический расчет наружной стены

Конструкция наружной стены принимается следующая: комбинированная кладка из кирпича с заполненным слоем утеплителя, внутренняя поверхность оштукатурена.

-слой штукатурки толщиной 0,02 м

-кладка кирпичная толщиной 0,38 м

-слой утеплителя

- кладка кирпичная толщиной 0,25 м

Материал комбинированной кладки - силикатный кирпич. Утеплитель - минеральная вата. Место строительства - г. Саратов.

По СНиП I I-3-79*(приложение 3) определяем расчетные коэффициенты теплопроводности:

?кл(кладки)=0,58 Вт/м?С

?ут(утеплителя)=0,056 Вт/м?С

?шт(штукатурки)=0,7 Вт/м?С

Толщина изоляции определяется расчетом. Сопротивление теплопередачи наружной стены Ro должно быть не менее сопротивление теплопередачи Ro тр

Сопротивление теплопередачи Ro определяется по формуле:

R0тр=,; [м² ºС / Вт] (1)

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [3] таб. 3* n=1;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха,°C, tв=20°C;

tн - расчетная температура наружного воздуха равная средней температуре наиболее холод ной пятидневки,°C, по[1] tн= -25°C;

?tн -нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружного ограждения,°C, по[3] таб. 2* ?tн=4°C;

? в-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкций, Вт/м²°C, по[3] таб. 4*? в=8.7 Вт/м²°C;

R0= [м² ºС / Вт]

Требуемое сопротивление теплоотдачи ограждающих конструкций Ro определяется по приложению 2 методических указаний, предварительно определив градусо-сутки отопительного периода по формуле:

ГСОП=,°C?сут; (2)

Tоп=-2,2 ºС средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ?8 ºС (по СНиП 2.01.01-82);

Zоп = 178 сут. - продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ?8 ºС (по СНиП 2.01.01-82);

ГСОП=(20+2.2)178=3951,6

По величине ГСОП из [3] таб. 1б определяется приведенное термическое сопротивление теплопередаче наружной стены R0пр=1,59 м²°C/Вт

Из величин R0тр и R0пр выбирается наибольшая в качестве расчетной R0=1,59 м²°C/Вт.

Толщина изоляции наружной стены определяется из формулы:

, м²°C/Вт (3)

?н=23 Вт/м²?С - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции (по табл. 6* СНиП I I-3-79*);

Толщина утеплителя наружной стены: ?ут= 0,1 м

R0ф=0.115+0.029+0.5+0.329+1.563=2.4

Коэффициент теплопередачи наружной стены определяется по формуле:

Кст=, Вт/м2?С (4)

Кст=

Толщина стены определяется по формуле:

?ст=?1+?2+?3+?4, м (5)

?ст=0,02+0,38+0,25+0,1=0,75 м

1.2 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

В качестве чердачного перекрытия принимаем следующую конструкцию, состоящую из нескольких слоев

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия:

Roтр =n (tв-tн)/?tн??в=0.9 (20+25)/4?8.7=1.16 м² ºС / Вт

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [3] таб. 3* n=0,9;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха,°C, tв=20°C;

tн - расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, C, по[2] tн= -25°C;

?tн - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, C, по[1] таб. 2* ?tн=4°C;

? в-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/м²°C по[1] таб. 4*? в=8.7Вт/м²°C;

Ro=2,19 м² ºС / Вт

Из величин R0тр и R0пр выбирается наибольшая, в качестве расчетной, R0=2,19 м²°C/Вт

Величина термического сопротивления теплопередаче покрытия определяется по формуле:

2,83=

?ут=0,22 м

R0Ф=2,196

Кчер=0,46

Толщина перекрытия определяется по формуле:

?п=?1+?2+?3+?4+ ?5+?6, м;

?чер=0,002+0,015+0,002+0,015+0,22+0,3=0,554 м

1.3 Теплотехнический расчет пола

Требуемое по санитарно-техническим нормам термическое сопротивление пола вычисляется по формуле:

R0тр=, м²°C/Вт

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [3] таб. 3* n=0,9;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха,°C, tв=20°C;

tн - расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки,°C, по[2] tн= -25°C;

?tн - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции,°C, по[1] таб. 2* ?tн=4°C;

? в-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/м²°C

по[1] таб. 4*? в=8.7Вт/м²°C;

R0тр= = 1.16 м²°C/Вт

Из величин R0тр и R0пр выбирается наибольшая, в качестве расчетной, R0=3,69 м²°C/Вт

Величина термического сопротивления теплопередаче наружной стены определяется по формуле:

3,69=

?ут=0,34 м

R0ф=3,67 м²°C/Вт

Коэффициент теплопередачи наружной стены определяется по формуле:

Кпл=, Вт/м²°C;

Кпл=0,27 Вт/м²°C

Толщина пола определяется по формуле:

?ст=?1+?2+?3+?4,м

?пл=0,22+0,002+0,025+0,25=0,497 м

1.4 Теплотехнический расчет наружных дверей

Требуемое сопротивление теплопередаче R0тр дверей должно быть не менее 0.6 R0тр стен зданий и сооружений.

R0трдв=0,61,16=0,696, м²°C/Вт

Коэффициент теплопередачи пола определяется по формуле:

Кд=, Вт/м²°C;

Кд=1,44

1.5 Теплотехнический расчет окон

Конструкция остекления выбирается по[3] прил 6*.Принимается двойное деревянное остекление с приведенным сопротивлением теплопередаче

R0=0,44 м²°C/Вт

Коэффициент теплопередачи оконного переплета определяется по формуле:

Ко =, Вт/м²°C;

Ко =2,27 Вт/м²°C

1.6 Определение коэффициента теплопередачи железобетонной пустой плиты перекрытия

Площадь одного отверстия:

По площади все отверстия равны d=0,16 м

Сторона эквивалентного по площади квадрата:

А==0,142 м

Плита перекрытия неоднородна, поэтому расчет ведется двумя пунктами:

1.Параллельно тепловому потоку

.Перпендикулярно тепловому потоку

Расчет параллельно тепловому потоку

Разрезаем панель плоскостями параллельно направлению теплового потока на два участка: I и II.

Участок I: железобетонная стенка с бетонными включениями.

Длина участка по ширине панели равна (рассматриваем панель длиной 1 м):

F1=l=Z-ab=0,388 м2

Толщина панели: ?=0,22 м

Коэффициент теплопроводности ж/б: ?ж/б=1,92

Коэффициент теплопроводности бетона: ?б=1,74

b=6 м

Термическое сопротивление панели перекрытия при расчете параллельно тепловому потоку:

Участок I:

R1=м²°C/Вт

Участок II: железобетонная стенка с пустотами (воздушными прослойками).

Термическое сопротивление воздушных прослоек:

Rвп=0,15 м²°C/Вт

Термическое сопротивление ж/б плиты:

Rж/б= м²°C/Вт

Общее сопротивление стенок и пустот:

R2=Rвп+Rж/б=0,191 м²°C/Вт

Общая площадь участковII:

Fп= lab=0,852 м2

Общее термическое сопротивление всей панели при расчете параллельно тепловому потоку:

RII=, м²°C/Вт

где R1, R2 - термическое сопротивление отдельных характерных участков поверхности ограждения, м²°C/Вт

FI, FII-площади отдельных участков поверхности ограждения, м2

RII=0,165 м²°C/Вт

Расчет перпендикулярно тепловому потоку

Разрезаем панель плоскостью, перпендикулярной тепловому потоку по трем слоям, причем 1и 3 слои одинаковы по толщине и материалу

Общая условная толщина 1и 3 слоев:

?=?-а=0,22-0,142=0,02=R3

Термическое сопротивление:

слой: R1=0,02 м²°C/Вт

слой: R3= 0,02 м²°C/Вт

слой: представляет собой воздушные прослойки с бетонными перемычками. Необходимо определить средний коэффициент теплопроводности ?ср для этого слоя. Так как материалы различные, то эквивалентный коэффициент теплопроводности воздуха в пустотах:

?э=а/Rвп=0,947 Вт/м2?С

Средний коэффициент теплопроводности определится по формуле:

?ср=, Вт /м2?С

где лI, л2 - коэффициенты теплопроводности материалов, входящих в состав рассматриваемого слоя, Вт/ м2?С

lI, l2 - длины участков, входящих в рассматриваемый слой, м

лср=1,172 Вт/м2?С

Среднее термическое сопротивление 2 слоя:

R2=a/лср=0,121 м²°C/Вт

Термическое сопротивление всех слоев при расчете перпендикулярно направлению теплового потока определяется по формуле (12):

R1=R1+R2+R3=0,161 м²°C/Вт

Таким образом имеем: RI=0,161 м²°C/Вт

RII=0,121 м²°C/Вт

Термическое сопротивление панели перекрытия определяется по формуле:

2. Теплопотери через ограждающие конструкции

Для расчета нагревательных приборов и диаметров трубопроводов системы отопления определяются потери тепла в каждом помещении в отдельности и во всём здании в целом.

Основные теплопотери определяются по формуле:

Q=, Вт; (6)

где К - коэффициент теплопередачи;

Fn - расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

n - поправочный коэффициент к расчётной разности температур.

Для определения наружных стен измеряется:

по плану:

длина стен угловых помещений по внешней поверхности от наружных углов до осей внутренних стен;

длина стен не угловых помещений между осями внутренних стен;

по разрезу:

высота стен на первом этаже от нижней поверхности перекрытия над подвалом до уровня чистого пола второго этажа;

на втором этаже от поверхности пола до верха конструкции чердачного перекрытия.

Поверхности окон, дверей определяют по наименьшим размерам строительных проемов.

Поверхности потолков и полов измеряют:

у угловых помещений - от внешней поверхности стены до оси внутренней стены;

у не угловых помещений - между осями внутренних стен.

При составлении таблицы расчета теплопотерь приняты обозначения:

НС - наружная стена;

ОД - двойное остекление;

ПЛ - пол;

ПТ - потолок.

ДД - дверь двойная

Добавочные потери теплоты ? принимаются в долях от основных потерь через наружные ограждения:

для помещений в зданиях любого назначения для наружных стен и окон обращенных на север, восток - в размере 0.1; на запад - в размере 0.05;

в угловых помещениях дополнительно - по 0.05 на каждую стены и окно если одно из ограждений обращено на север, восток; и 0.1 на запад.

для наружных дверей, не оборудованных воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания H, м в размере 0.27Н - для двойных дверей с тамбуром между ними.

Потери теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха определятся по формуле:

Qинф= , Вт; (7)

где lуд - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом;

м³/ч, lуд=3 м³/ч;

Fп - площадь пола, м²;

?н - плотность наружного воздуха, кг/м³;

?н= (8)

св - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг°C), св=1 кДж/(кг°C)

Тепловой поток регулярно поступающий от электрических приборов, освещения и других источников в количестве 10Вт на 1 м² площади пола вычисляется по формуле.

, Вт; (9)

Расчеты сведены в таб. 1.

Для проверки правильности подсчётов определяем установочную тепловую мощность систем отопления здания с учётом допустимой величины дополнительных потерь теплоты по формуле:

, Вт, где Qo - тепловая мощность системы отопления здания, Вт.

Qзд=1,0745409,03=48587,66

Определяем удельную тепловую характеристику здания по формуле:

Qo=, Вт/м3?0С; (10)

где Vн - объём отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3.

? - коэффициент учитывающий местные климатические условия.

Vн=33,417,38=4622,56 м3, ?=1,035

qo= =0,252 Вт/м3?0С

По таблице подбираем:

Вт/м3?0С

Невязка:

3. Расчет нагревательных приборов

Площадь поверхности нагревательных приборов определяется по формуле:

Fпр=, м²; (11)

где Q0 - тепловая нагрузка помещения, Вт;

?1 - коэффициент, учитывающий остывание воды в трубах, ?1=1;пр - коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, Вт/м²°C,пр=10.92 Вт/м²°C;

tт - средняя температура теплоносителя в приборе,°C

tт = (12)

tг - температура горячей воды,°C, tг =95°C;

tо - температура обратной воды,°C, tо=70°C;

tв - температура окружающей среды,°C;

Число секций в приборе определяется по формуле:

N= (13)

где ?с - площадь поверхности нагрева одной секции радиатора, ?с = 0,244;

?2 - коэффициент, учитывающий способ установки прибора, ?2=1,02;

?3 - коэффициент, учитывающий число секций в приборе, для начала принимается ?3 =1,

в дальнейшем, если: N < 15, то b3=1;

< N < 20, то b3=0,98;

N ³ 20, то b3=0,96.

В угловой комнате устанавливается 2 нагревательных прибора.

Расчёты сведены в таблицу 2.

№№ помещенийТепловая нагрузка прибора Qпр, ВтРасчетная температура носителя tт, ?СТемпература помещения tв, ?СРазница темперетур ДtКоэф-т теплопере-дачи КпрКоэф-т остыванияКоэф-т установки приборовКоэф-т кол-ва секцийПлощадь поверхности теплообменных приборов, FпрПлщадь поверхности теплообмена одной секции гc, мЧисло секций в приборе N, шт. N уточнен-ноев1в2в31013030,682,52062,510,9211,020,984,4400,2441911*1+9*11022224,4682,51864,510,9211,0213,1580,2441313*11032039,8682,51864,510,9211,0212,8960,2441212*11042289,582,51864,510,9211,0213,2510,2441414*11052831,682,52062,510,9211,020,984,1490,244189*21063489,9782,52062,510,9211,020,965,1140,2442211*21072011,5982,51864,510,9211,0212,8560,2441212*1Л.К.1226,3782,51666,510,9211,0211,6890,24477*11082041,2282,51864,510,9211,0212,8980,2441212*11092634,4782,52062,510,9211,020,983,8600,244168*22012678,5682,52062,510,9211,020,983,9250,2441710*1+7*12022174,3182,51864,510,9211,0213,0870,2441313*12031858,9782,51864,510,9211,0212,6390,2441111*12042434,5282,51864,510,9211,0213,4560,2441414*12052631,5182,52062,510,9211,020,983,8560,244168*22063018,782,52062,510,9211,020,984,4230,2441910*1+9*12072153,3282,51864,510,9211,0213,0570,2441313*12081960,4782,51864,510,9211,0212,7830,2441212*12092679,0382,52062,510,9211,020,963,9250,2441710*1+7*1

4. Гидравлический расчет трубопровода системы водяного отопления

Система отопления принимается двухтрубная, с верхней разводкой магистрального трубопровода горячей воды. На верхней отводке к нагревательным приборам устанавливаются краны двойного регулирования, за исключением приборов, расположенных на магистральных линиях.

Для удаления воздуха из системы отопления предусматриваются воздушные краны в верхней пробке нагревательных приборов. В качестве нагревательных приборов приняты чугунные радиаторы типа М140-180, которые устанавливаются под окнами.

Гидравлический расчёт магистральных трубопроводов ведётся по методу удельных потерь давления на трение. В этом случае потери давления на трение и на местные сопротивления на участках магистрального трубопровода определяется по формуле:

, Па; (14)

где R - удельные потери давления на трение на 1 м длины трубы, Па/м;

l - длина участка, м;

Z - потери давления в местных сопротивлениях на рассчитываемом участке, Па;

(15)

где Рд - динамическое давление, Па;

Рд= (16)

V-скорость движения воды, м/с

x - коэффициент местного сопротивления.

Диаметр трубопровода подбирается в зависимости от расхода воды на участке, который определяется по формуле:

G=, кг/ч; (17)

где Qуч - тепловая нагрузка на данном участке с учётом того, что на рассматриваемом участке проходит тепловая нагрузка с предыдущего, Вт;

с - удельная массовая теплоёмкость воды, Дж/кг?0С, с =4,19 Дж/кг?0С;

tг - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления,°C, tг =95°C;

tо - температура воды в обратном трубопроводе системы отопления,°C, tо=70°C;

.1 Определение расчётного циркуляционного давления для главного циркуляционного кольца

Расчётное циркуляционное давление в главном кольце определяется по формуле:

Рсист.=Рнас.+В?[h1?(r0 - rг)?g], Па (18)

где Рнас - давление создаваемое насосами, Па;

Рнас.=80?åL (19)

Рнас.=80?65,8=5264 Па

В-коэффициент гравитации, В=0,5

h1 - расстояние от середины элеватора до середины рассматриваемого прибора по вертикали, м, h1=5,4 м;

rо - плотность охлаждённой воды, кг/м3,rо=977,7 кг/м3;

rг - плотность горячей воды, кг/м3, rг=961,9 кг/м3;

Рсист.= 5264+0,5?(5,4?(977,7-961,9) ?9,81)=5484,31 Па

Все показатели принимаются по таблицам приложения [3].

Все расчёты сведены в таблицу 3

Таблица 3. Гидравлический расчет системы водяного отопления

№№ уч-каQ, ВтGl, мR, Паv, м/сd, ммRlвиды местных сопротивленийУоZRl+Z12867,3098,610,5027,000,1341513,503,0026,5040,0025734,60197,235,0098,500,26715492,503,00105,00597,50311455,58393,986,0083,000,29920498,001,5066,00564,00425614,46880,944,5026,800,23532120,601,0027,00147,60529922,521029,103,5035,500,27532124,251,5055,50179,75647046,971618,057,7084,600,43232651,423,50320,00971,42787722,423016,962,2038,700,3735085,142,00135,00220,14887722,423016,969,5038,700,37350367,654,00135,00502,65947046,971618,057,0084,600,43232592,203,50228,50820,701029922,521029,103,9035,500,27532138,453,50129,00267,451125614,46880,944,5026,80,23532120,603,0027147,601211455,58393,9810,50830,26715871,505,50105976,50132867,3098,610,50270,1341513,504,0035,549,0065,305484,31

5. Подбор элеватора

Расчетной характеристикой элеватора служит коэффициент смешения (эжекции), который определяется по формуле:

(20)

где: t1=150°C - температура воды, поступающей из тепловой сети;

t2=95°C - температура воды, поступающей в систему отопления;

t3=70°C - температура воды, поступающей из системы отопления;

Далее определяем количество воды циркулирующей в системе отопления по формуле:

т3/час (21)

где:?Q - суммарный расход тепла на отопление;

с - удельная массовая теплоёмкость воды, Дж/кг?0С,

с =4,187 Дж/кг?0С;

т3/час

Затем определяем приведенный расход смешанной воды по формуле:

(22)

По коэффициенту эжекции и по приведенному расходу смешанной воды Gпр=0,26 подбираем номер элеватора, диаметр сопла и горловины.

Принимаем элеватор №1:

dсопла=3 мм

dгорл.=9 мм

6. Вентиляция

Загрязненный воздух из помещения выходит через жалюзийные решетки, расположенные в несущих конструкцию стенах, поднимается вверх, достигает воздуховодов и выходит через шахту в атмосферу.

Вытяжка регулируется вытяжными решетками, а также задвижками, установленными в сборных воздуховодах и шахте.

Вентиляционные каналы, через которые происходит удаление воздуха, оснащаются вентиляционными решетками.

Количество требуемых решеток определяется по формуле:

, шт. (23)

где: z-количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения, м3/ч.

для кухни с 4-х конфорочной плитой - z = 90 м3/ч.

для индивидуальной ванной комнаты и уборной - z = 25 м3/ч.

fж.с. -площадь живого сечения решетки, м2.

V-скорость движения воздуха в жалюзийной решетке, принимается равной 0,5-1 м/с.

Расчет сводится в таблицу 4:

Наименование помещенияНомер помещенияz, м3/ч.fж.с, мм2.V, м/с.Количество решетокКухня102,109,11690150×1500,552Ванная103,108,11325100×1000,71Туалет104,108,11425100×1000,71

Литература

1.СНиП 23 - 01 - 99 Строительная климатология.

2.СНиП 2.08.01 - 89* Жилые дома.

.СНиП II - 3 - 79* Строительная теплотехника.

.СНиП 2.04.05 - 91* Отопление, вентиляция и кондиционирование.

.В.И. Бодров и др. Определение тепловой мощности систем отопления гражданских зданий / Методические указания. - 1990.

Введение В данном курсовом проекте рассчитаны системы отопления и вентиляции жилого дома. Рассматриваемый дом расположен в городе Волгограде. В доме есть

Больше работ по теме: