Расчет отопления жилого помещения

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет отопления жилого помещения

Томск 2008

Введение

В связи с введением изменений № 3 и № 4 в СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» значительно изменены требования к теплотехническим свойствам наружных ограждений. В результате принятия региональных и городских программ энергосбережения предусматривается проектирование зданий с сопротивлением теплопередаче наружных ограждений по условиям энергосбережения, что особенно актуально для климатических условий Сибири. Поэтому, в настоящее время предъявляются повышенные требования к конструкции и теплоизоляции наружных стен и перекрытий при строительстве новых и реконструкции существующих зданий.

Исходные данные

Планировка здания показана на рис. 1 и 2, а=5.5м, б=6м, в=5.5м, h=3.5 м.

Конструкция наружных ограждений показана на рис.3.

Климатическая характеристика района застройки: г. Иркутск

Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки tн, 0С-36Средняя температура отопительного периода tоп со среднесуточной температурой ?8 0С-8.5Продолжительность отопительного пери-ода Zоп, сут.240Расчетная скорость ветра ? для зимнего периода, м/с2.9

Характеристика помещения:

Две жилых комнаты одна из которых угловая.

Размеры окон: ширина s=1.2м, высота d=1.4м.

Толщина внутренних стен b1 =0.30м.

Расчетные температуры в помещениях "101" (угловом по СНиП) tв1=+22оС, в помещении "102" tв2=+200С, теплопередачей между этими помещениями пренебрегаем ввиду малого градиента температур (2оС).

Характеристика системы отопления.

Отопление водяное, отопительные приборы-радиаторы, разводка верхняя с подачей воды "сверху-вниз".

Температура воды на входе в приборы tг=+950С, температура охлажденной воды на выходе tо=+700С.

Диаметр подводящих трубопроводов dн=30 мм.

Расчет коэффициентов теплопередачи и теплопотерь через наружные ограждающие конструкции

Рис.1. План помещений "101" и "102".

-отопительные приборы (радиаторы).

-стояки горячей воды.

Рис.2. Помещение "101".

-нагревательные приборы.

-стояк подачи горячей воды.

-стояк отвода охлажденной воды.

-окна.

Рис.3. Варианты конструкции наружных стен

1 - цементно-песчаный раствор (1800 кг/м3);

- кладка из силикатного кирпича (1800 кг/м3);

- плита минераловатная (200 кг/м3).

Теплопотери через наружные ограждающие конструкции

Определим общее термическое сопротивление многослойной стены:

Коэффициенты теплоотдачи принимаются в соответствии с СНиП для внутренней и наружной стены составят: ?в=8.7 и ?н =23.0 Вт/ м2·К.

Отсюда можно определить толщину утепляющего слоя стены:

Где: ?ут- коэффициент теплопроводности

СНиП предусматривают два значения величины Rотр:

По санитарно-гигиеническим и комфортным условиям:

Rотр (I)=n·(tв-tн)/?tн·?в=1·(22-(-36))/(4·8.7)=1.66 м2·К/Вт.

где:

n-коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции относительно наружного воздуха, n=1.

?tн-нормируемый перепад температуры между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждения, для наружных стен составляет 4 К.

tв-расчетная температура внутреннего воздуха.

tн-расчетная зимняя температура наружного воздуха.

По условиям энергосбережения.

Rотр(II)=f(ГСОП).

ГСОП=(tв-tоп)·Zоп=(22-(-8.5))·240=7320

тогда Rотр(II)=3.73 м2·К/Вт

Где:

tоп- среднесуточная температура (? 8оС).

Zоп-продолжительность отопительного периода.

Для расчета толщины утепляющего слоя xут из двух величин Rотр выбирают наибольшее.

Определим значение толщины утепляющего слоя:

Общая толщина наружной стены будет равна:

?нс=0.02+0.38+0.21+0.03=0.640м.

Уточнением значение термического сопротивления наружной стены:

м2·К/Вт.

Определяем коэффициент теплопередачи:

kнс=1/Rнс=1/3.72=0.269 Вт/м2.К

Определяем теплопотери:

Вт (для "101").

Вт (для "102").

Расчет сопротивления теплопотерь через световые проемы

Приведенное требуемое сопротивление теплопередаче Rотр заполнений световых проемов определяется по методическим указаниям. Rосп=0.62 м2·К/Вт.

kсп=1/Rсп=1/0.62=1.62 Вт/м2.К

Вт (для "101").

Вт (для "102").

Тип заполнения световых проемов: двухслойные стеклопакеты в деревянных переплетах с заполнением межстекольного пространства аргоном.

Расчет теплопотерь через пол первого этажа

Конструкция пола первого этажа приведена на рис.4 и включает сосновые доски на лагах, опирающихся через кирпичные столбики на железобетонную панель с утепляющим слоем.

Толщина утепляющего слоя xут=0.20м, ?ут = 0,07 Вт/ (м.К), термическое сопротивление воздушной прослойки Rвп = 0,165 (м2 . К)/Вт.

Рис. 4. Конструкции пола первого этажа:

1-доска сосновая (?=500 кг/м3)

-воздушная прослойка (?вп=0.04м)

-плиты минераловатные жесткие на синтетическом связующем (?=200 кг/м3)

-панель перекрытия железобетонная (?=2500 кг/м3)

Для полов на лагах применяется упрощенный метод расчета, основанный на различиях теплопередачи через различные участки пола. При этом, поверхность пола помещения делится параллельно наружным стенам на три зоны по 2 метра, как показано на рис.5. Каждая из зон имеет условное сопротивление теплопередачи.

Rп1=2.15 Rп2=4.3. Rп3=8.6 Rп4=14.2

Термическое сопротивление воздушной прослойки принимается равным:

Rвп=?вп/?вп =0.165м2К/Вт.

Таким образом, общее сопротивление каждой отдельно взятой зоны составит:

Rоi=1.18(Rп+xут /?ут +Rвп), а Кп=1/Rо

Rо1=1.18·(2.15+0.20/0.04+0.165)=8.63 м2К/Вт,

Кп1=1/8.63=0.12 Вт/м2.К

Rо2=1.18·(4.3+0.20/0.04+0.165)=11.17 м2К/Вт,

Кп2=1/11.17=0.09Вт/м2.К

Rо3=1.18·(8.6+0.20/0.04+0.165)=16.24 м2К/Вт,

Кп2=1/16.24=0.06 Вт/м2.К

Rо4=1.18·(14.2+0.20/0.04+0.165)=20.49 м2К/Вт,

Кп2=1/20.49 =0.05 Вт/м2.К

Qоп = ( tв - tн) ? (kпi . Fi)

Qоп=(22-(-36)) · (0.12·19+0.09 ·11)=189.66 (для "101").

Qоп=(20-(-36)) · (0.12· 8.8+0.09 ·8.8+0.06· 8.8+0.05· 8.8)=157.70 (для "102").

Fп,101=23.80м2

Fп,102=25.40м2

Рис. 5. Распределение площади пола по зонам с различным термич. сопротивлением.

Площадь пола первой зоны, примыкающей к углу, учитывается дважды из-за дополнительного переохлаждения.

Общая высота пола hп отсчитывается от верхнего уровня подготовки пола (плиты) до верхнего уровня покрытия доской.

Расчет теплопотерь через пол чердачного перекрытия

Конструкция чердачного перекрытия в виде оштукатуренной снизу монолитной железобетонной плиты с утепляющим слоем приведена на рис.6.

Для расчета чердачного перекрытия принимается величина ?н =12 Вт/(м2К), а величина ?tн =3 К.

Рис.6. Конструкция пола чердачного перекрытия.

-цементно-песчаный раствор (1800 кг/м3).

-железобетонная плита (2500 кг/м3).

-утепляющий слой.

Толщина железобетонной плиты ?ж/б=0.08м.

Толщина раствора=0.03м.

СНиП предусматривают два значения величины Rотр:

По санитарно-гигиеническим и комфортным условиям:

Rотр (I)=n·(tв-tн)/?tн·?в=1·(22-(-36))/(3·12)=1.61 м2·К/Вт.

По условиям энергосбережения.

Rотр(II)=f(ГСОП).

ГСОП=(tв-tоп)·Zоп=(22-(-8.5))·240=7320

тогда Rотр(II)=5.80 м2·К/Вт

Для расчета толщины утепляющего слоя xут из двух величин Rотр выбирают наибольшее

Определим значение толщины утепляющего слоя:

м

Общая толщина наружной стены будет равна: ?чп=0.03+0.08+0.39=0.51м.

Уточнением значение термического сопротивления наружной стены:

м2·К/Вт.

Определяем коэффициент теплопередачи:

Kчп=1/Rчп=1/5.85=0.17 Вт/м2.К

Определяем теплопотери:

Вт (для "101").

Вт (для "102").

Таблица А. Результаты расчета теплопотерь через наружные ограждения.

ПомещениеРасчетный параметрНаружные стеныСветовые проемыПолПотолок101Площадь, м250.905.0423.823.8ko, Вт/м2.К0.2691.620.210.17Qi, Вт794.14473.56189.66234.67Общие теплопотери Qтп =?Qi=1692,03 Вт102Площадь, м233.301.6825.425.4ko, Вт/м2.К0.2691.620.320.17Qi, Вт501.63152.41157.70241.81Общие теплопотери Qтп =?Qi=1053.55Вт

Расчет воздухопроницаемости и теплопотерь на нагревание воздуха при его инфильтрации

Расчет разности давлений

Инфильтрация воздуха в жилых помещениях происходит за счет разности давлений ?p наружного воздуха и воздуха в помещении, связанного с различием температур и плотностей воздуха.

Gн-нормативная воздухопроницаемость наружной стены. Gн=0.5 кг/(м2.ч).

Gн -для световых проемов жилых зданий Gн=6 кг/(м2.ч).

Определим удельный вес наружного и внутреннего воздуха:

Н/м3,

Н/м3

Тогда разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях стен здания определяется по формуле:

?p=0.55·Hр·(gн-gв)+0.03gн?2=0.55·3·(14.61-11.82)+0.03·14.61·2.9=8.29Па

Где: Нр-расчетная высота здания (от поверхности земли до верха карниза, 3 м).

?-максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.

м2 чПа/кг-для стен

м2 чПа/кг-для окон

?ро =10 Па-стандартная разность давления воздуха.

Расчет сопротивления воздухопроницанию наружных ограждений

Сопротивление воздухопроницанию стены равно сумме сопротивлений воздухопроницанию каждого слоя:

Rи=Rи1+Rи2+Rи3+Rи4=497.3+8.4+18+746=1269.7м2 чПа/кг-для стен.

Rи=Rитр=0.15 м2 чПа/кг- для окон.

Расчет расхода тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха

Найдем расход воздуха через единицу поверхности наружного ограждения:

кг/ м2. ч

Общие затраты тепла на подогрев инфильтрующегося воздуха:

Qи=0.278·Gио··с(tв-tн)=0.278·31.96·1·(22-(-36))=515.32 Вт.

Сделаем расчет для помещения "102".

Н/м3

?p=0.55·Hр·(gн-gв)+0.03gн?2=0.55·3·(14.61-11.82)+0.03·14.61·2.92=8.29Па

м2 чПа/кг-для стен

кг/ м2. ч

Qи=0.278·Gио··с(tв-tн)=0.278·10.7·1·(20-(-36))=166.58 Вт.

Расчет отопления помещений

Определение суммарных теплопотерь из отдельных помещений

Для компенсации теплопотерь и поддержания требуемой температуры в жилых помещениях при их проектировании необходим расчет системы отопления.

В каждом помещения теплопотери через наружные ограждения:

Qтп =Qнс+Qсп+Qп+Qчп+Qи=794.14+473.56+189.66+234.67+515.32= =2207.35Вт ("101")

Qтп =Qнс+Qсп+Qп+Qчп+Qи=501.63+152.41+157.70+241.81+166.58=

=1220.13Вт ("102")

На основе определения общих теплопотерь рассчитывается необходимая тепловая нагрузка на отопление Qот=Qтп .

Найдем среднесезонный расход тепла для двух помещений вцелом:

Найдем годовой расход тепла:

кДж

Общий расчета систем отопления

Для сравнения и расчета приборов вводится понятие эквивалентного квадратного метра ( экм ), за который принимается площадь внешней поверхности прибора, отдающая 505 Вт теплоты при стандартных условиях, отвечающих наиболее общим условиям отопления.

В качестве стандартных приняты следующие условия:

·температура горячей воды на входе в прибор tг =950С.

·температура охлажденной воды на выходе из прибора tо=70оС.

·перепад температур в приборе ?tпр=tг-tо=250С.

·средняя температура теплоносителя в приборе tср=(tг+tо)/2=82.50С.

·разность tср воды в приборе и воздуха в помещении ( принимается + 180С)

?tт=tср -tв=(tг+tо)/2-tв=(95+70)/2-18=64,5 К.

при этих показателях расход воды в приборе gп=17.4 кг/(ч.м2. экм).

?1 -коэффициент, учитывающий зависимость теплоотдачи прибора от ?tп определяется из уравнения ?1=1.

?2-коэффициент, учитывающий расход и способ подачи греющей воды. ?2=1

?3-коэффициент, учитывающий схему циркуляции воды в приборе.

?4-коэффициент, учитывающий способ установки прибора и число секции в приборе. ?3=1.

Привязка нагревательных приборов к осям помещения

Нагревательные приборы (радиаторы, конвекторы) обычно размещают под окнами. Привязка приборов необходима для расчета длины (li ) отдельных участков неизолированных подводящих трубопроводов с целью учета их вклада в общий теплопроводности отопительной системы при следующих условиях:

. Нагревательные приборы установлены по осям окон.

Расстояние от нижнего монтажного размера прибора ( между трубами монтажный размер 0,5 м.) до пола равно 0,2 м (h1 =0,7 м) и расстояние от горизонтальной подводящей линии горячей воды (рис.2) до потолка помещения равно 0,2 м. Таким образом, высоту стояка горячей воды можно определить:

Hстоякаh0-0.2-0.2-0.5=h0 -0.9=1.65м.

. высота помещения h0=h-?g-?xg=3.5-0.319-0.46=2.55 м.

. Расстояние от оси окон до стояка отопления 1,2 м.

. Высота помещения (чистая) h0=h-hg-?xg=3.5-0.31-0.46=2.8

. Координаты осей окон и трубопроводов:

а) ось одиночного окна а1 для помещения "101" а1=а/2=6/2=3, соответственно длина горизонтального подводящего (950С) трубы с1=а/2-1.2=6/2-1.2=1.8 м.

б) расстояние между осями двух окон в помещении "101":

b1=(b-?нс/2)/2=(5-0.65/2)/2=2.34м, расстояние от внутренней стены до стояка также c2=(b-?нс/2)/2=(5-0.65/2)/2=2.34м и равно верхнему горизонтальному участку.

в) ось окна в помещении "102". Расстояние стояка от внутренней стены:

с3 =(в-0.3)/2-1.2=(5-0.3)/2-1.2=1.15м.

отопление помещение нагрев теплопередача

Расчет площади поверхности нагрева системы отопления жилых помещений

qо=9.28(?tт-10)?1?3=9.28·(64.5-10)·1·1=505.76 Вт/ экм

При расчете теплоты, необходимой для отопления помещения кроме теплоотдачи самих нагревательных приборов необходимо учитывать и теплоотдачу от неизолированных подводящих трубопроводов. В этом случае, снижается тепловая нагрузка на приборы и их поверхность: Qпр=Qтп-Qтр.

Площадь теплоотдающей поверхности нагревательных приборов определяется по формуле :

Fпр =Qтп?1?2/qо-Fтр. экм

Fтр=1.78?dтр.?lini.

Где: dтр-наружный диаметр трубы.

li-длина участка трубы.

ni-поправочный коэффициент, учитывающий месторасположение и ориентацию труб:

n=1.0 для подводок к приборам и их «сцепки».

n=0.5 для вертикальных труб (стояков).

n=0.75 для обратных горизонтальных труб у пола помещения.

n=0.25 для подающих труб под потолком.

Тепловой вклад трубопроводов рассчитывается по формуле

Qтр = 505 Fтр, Вт.

Fтр=1.78·3.14·0.03·(1.8·0.25+1.65·0.5+0.917·1+3.3·0.25+1.65·0.5)=0.64 экм ("101")

Fтр=1.78·3.14·0.03·(0.65·0.25+1.65·0.5)=0.17 экм (для "102")

Qтр=505Fтр=505·0.64=323.2 Вт

Qтр=505Fтр=505·0.17=85.85 Вт

экм -для "101"

экм -для "102"

Для чугунных радиаторов типа М - 140 - АО, кроме того, определяется число секций n2=?3Fпр/fс ( округляется до целого числа в большую сторону.

n2=1·3.72/0.35=10.62?11 шт для "101",

n2=1·2.24/0.35=6.4?6 шт для "102",

Теплоотдача отдельного прибора рассчитывается как:

Qпрi=505 n2fс=505·11·0.35=1944.25(Вт / экм).- для "101" для одного прибора.

Qпрi=505 n2fс=505·6·0.35=1060.5 (Вт / экм).- для "102"

Оценим экономичность прибора:

?=Qпрi /М?tт=1944.25/(10·64.5)=3.01 Вт/ (кг. К).- для "101"

?=Qпрi /М?tт=1060.5/(10·64.5)=1.64 Вт/ (кг. К).- для "102"

где M - масса прибора.

Общая фактическая нагрузка на отопление в каждом помещении (101 и 102)

Qот(ф) = Qпр + Qтр=3·1944.25+323.2=6155.95 Вт. - для "101"

Qот(ф) = Qпр + Qтр=1060.5+85.85=1146.35 Вт. - для "102"

Таблица Б Расчет систем отопления

ПомещениеТип прибораЧисло секцийQпр, ВтКол.прибор.Qпр,ВтQтр,ВтQот(ф), Вт«101»М-140-АО111944.231944.2323.26155.95«102»М-140-АО61060.511060.585.851146.35Общая нагрузка отопления, Вт?Qот=Qот (101)+Qот (102)=6155.95 +1146.35=7302.3Среднесезонный расход тепла Qср , Вт1781.72Годовой расход тепла Qг =86,4Qср,Zоп, кДж36945745.92

Список литературы

1.Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа. 1980. 470 с.

2.Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат здания).-М.: Высшая школа, 1974.-320 с.

.СНиП 23-01-99. Строительная климатология. Приняты и введены в действие с 01.01.2000 г. 67 с.

.СНиП II-3-79 (с изменением №4). Строительная теплотехника Минстрой России, 1998. 42 с.

5.Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М.: Стройиздат. 1981. 272 с.

6.Строительная теплофизика. Методические указания к курсовой работе. Кафедра «Теплогазоснабжение» ТГАСУ. Томск.-2005. 43 с.

КУРСОВАЯ РАБОТА Расчет отопления жилого помещения

Больше работ по теме: