Отопление и вентиляция малоэтажного жилого дома

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

 

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования 

«Комсомольский –  на – амуре государственный технический университет»

 

Факультет кадастра и строительства

Кафедра КиГ.

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту  «Отопление и вентиляция

малоэтажного жилого дома».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шифр                                                                                                           10-07

Студент группы 0ГС5ка1               Ю.И.Ващук

Преподаватель        М.Т.Никифоров                   

 

 

 

 

 

 

 

2013 г.

 

 

Содержание.

1. Введение

2.Отопление

3.Вентиляция

4.Список используемой  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью курсовой работы является закрепление теоретического материала путем самостоятельного проектирования. Объектом проектирования является жилой дом, принимаемый по строительному каталогу, в размере одной секции, трехэтажный (оставляются все элементы здания независимо от этажности по каталогу).

Здание панельного типа, с неэксплуатируемым подвалом, чердаком и скатной кровлей. Район строительства – город Бикин. На каждом этаже имеется по две двухкомнатные и две однокомнатные квартиры. В доме имеется мусоропровод и лифт.

В курсовой работе разрабатывается проект отопления и вентиляции жилого дома.

Исходные данные приняты  согласно задания. Высота этажа 2,8 м, подвала  – 2,0 м. Ориентация главного фасада здания - северо-восток. Теплоснабжение предусматривается централизованное. Здание подключается к тепловой сети, проходящей по улице. Расчетная температура первичного теплоносителя 145 ^оС.

Климатические параметры  района строительства /1/. Расчетная зимняя температура наружного воздуха, средняя за наиболее холодные пять суток, обеспеченностью 0,92, t_н = –46 ^оС, продолжительность периода с среднесуточной температурой  +8 ^оС и ниже  Z _ht.. = 189 сут., средняя температура за этот же период  t _ht.. = - 10,3^оС.

В графической части  на листе формата А1 разрабатываются  планы типового этажа подвала и чердака с сетями системы отопления и вентиляционными каналами, расчетные схемы отопления и вентиляции,  схемы теплового пункта и гидроэлеватора. В пояснительной записке обосновываются и рассчитываются  разрабатываемые проектные решения.

Ход выполнения работы можно  условно разделить на следующие  этапы.

1) Изучение задания. 

2) Определение коэффициентов  теплопередачи основных ограждающих конструкций и заполнений световых проемов.

3) Определение теплопотерь  здания и мощности системы  отопления.

4) Выбор системы и  схемы отопления и разработка  планов типового этажа, подвала  и чердака. 

5) Разработка расчетной  аксонометрической схемы системы  отопления.

6) Гидравлический расчет  системы отопления. 

7) Расчет отопительных  приборов.

8) Подбор гидроэлеватора и разработка схемы теплового пункта.

9) Определение воздухообмена и выбор мест размещения вентиляционных каналов.

10) Аэродинамический расчет  каналов. 

 

Отопление

 

 Определение коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций

 

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀ /2/ должно быть не менее нормируемого приведенного сопротивления теплопередаче R_req .

По результатам теплотехнических расчетов ограждающих конструкций определяется фактическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций.

Требуемое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций, отвечающее санитарно гигиеническим и комфортным условиям

   

 

 

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху n = 1 для наружной стены, 0,75 – для подвального перекрытия и 0,9 – для чердачного перекрытия; Δt_н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по табл. 2*/2/ Δt_n= 4 ^оС для наружной стены, 3 для потолка, 2 –пола.; ά_int - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаем ά_int=8,7 Вт/(м^{2 о}С) для всех поверхностей /2/; t_ext=-46 ⁰С - расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 /1/; t_int=20 ⁰C расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно /5/.

Для наружной стены

 ^оС м²/Вт,

подвального перекрытия

 ^оС·м²/Вт,

чердачного перекрытия

 ^оС м²/Вт,

и наружной входной двери

R_req=0,6·R_{req н.с.}=0,6·1,9 = 1,14 ^оС м²/Вт

Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче принимается по величине градусо-суток отопительного периода. Находим градусо-сутки отопительного периода D_d:

где Z _ht.=189 сут. - продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 ⁰С /1/; t _ht.= -10,3 ⁰С - температура отопительного периода со средней суточной температурой воздуха +8 ⁰С.

 ^оС сут.

Значения нормируемого приведенного сопротивления теплопередаче принимаем по формуле

R_req = aD_d +b,

где a и b – коэффициенты.

Для наружной стены оно равно

R_req=0,00035∙5727 +1,4 = 3,404 ^оС м²/Вт.

для чердачного и подвального  перекрытий

R_req= 0,00045∙5727 + 1,9 =4,477 ^оС м²/Вт

0кон и балконных  дверей

R_req= 0,00005∙5727 + 0,3 = 0,586 ^оС м²/Вт

Условия работы ограждающих  конструкций здания: зона влажности – нормальная; влажностный режим помещения – сухой; условия эксплуатации ограждающих конструкций относятся к группе А (сухие).

Для наружных стен конструктивно принимаем толщину внутреннего бетонного слоя 100 мм, наружного защитно-декоративного – 80 мм. Плиты перекрытий принимаем: подвального 160 и чердачного 120 мм соответственно; деревянного пола 32 мм; стяжки на чердаке 20 мм; паро и гидроизоляционного слоев из рубероида – 1 мм.

Толщину слоя утеплителей  во всех конструкциях определяем расчетом, принимая предварительно R_o=R_req.

Толщину утеплителя определяем по формуле

где δ_ут и δ_i – толщины слоев ограждающей конструкции, м; λ_ут. и λ_i - коэффициент теплопроводности материала соответствующего слоя, Вт/м ⁰С; α_ext=23 Вт/м^{2 о}С - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций.

 

 

Для наружной стены

,

где; δ₁=0,08 м - наружный фактурный слой керамзитобетона; λ₁=0,8 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности керамзитобетона; δ₂ - слой утеплителя - пенополистерол; λ₂=0,041 Вт/м ⁰С - коэффициент теплопроводности пенополистирола; δ₃= 0,100 м – внутренний несущий слой из керамзитобетона; λ₃=0,041 Вт/м ⁰С - коэффициент теплопроводности керамзитобетона.

Общая толщина панели:

 м

Принимаем толщину стеновой панели равную δ_н.с.=300 мм,

Толщина утеплителя составляет:  

δ₂=0,120 м или 120 мм.

Расчетное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции вычисляется по формуле:

Для наружной стены

 (⁰С·м²)/Вт

Для подвального перекрытия:

где λ₁ =2,04 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности железобетонной плиты; λ₂ =0,05 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности пенополиуретана; λ₃ =0,17 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности рубероида; λ₄ =0,14 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности древесины, сосна поперек волокон; α_ext =12 Вт/(м^{2 о}С) - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности подвального перекрытия;

 м

за утеплитель принимаем  пенополиуретановую плиту из четырех слоев толщиной по 0,05 м.

Найдем общую толщину  панели:

 м

Расчетное сопротивление теплопередаче всей ограждающей конструкции:

 ^оС·м²/Вт

Расчет чердачного перекрытия. Толщина утеплителя:

где λ₃ =0,041 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности пенополистирола λ₂ =0,17 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности рубероида; λ₁ =2,04 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности железобетонной плиты; λ₄ =0,76 Вт/(м ^оС) - коэффициент теплопроводности цементно-песчаного раствора.

 м.

Принимаем пенополистирольные плиты из четырех слоев с толщиной по 0,05 м каждая.

Найдем общую толщину перекрытия

 м

Расчетное сопротивление теплопередаче

   ⁰С·м²)/Вт

Для наружных входных дверей требуемое сопротивление теплопередаче должно быть не менее  0.88 ^оС м²/Вт. Принимаем наружные двери тройные с двумя тамбурами с сопротивлением теплопередаче

R₀= 0,86  ^оС м²/Вт.

Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов должно быть 0,603 ^оС м²/Вт. Принимаем четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах. Фактическое сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов составит

R_0. = 0,8 ^оС м²/Вт.

Определяем коэффициенты теплопередачи каждой конструкции  по формуле: и сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчетные  коэффициенты теплопередачи ограждающих  конструкций

Вид ограждающей конструкции	R0 , оС м2/Вт	К, Вт/(оС м2)
Наружная стена	3,310	0,302
Чердачное перекрытие	5,167	0,194
Перекрытия над подвалом	4,413	0,227
Окна и балконные  двери	0,800	1,250
Наружная входная дверь	0,860	1,163

 

 Определение  требуемой мощности отопительных приборов.

 

Требуемая мощность отопительных приборов складываются из потерь тепла через ограждающие конструкции, добавочных теплопотерь на нагревание инфильтрующегося холодного воздуха, с уменьшением на величину бытовых теплопоступлений.

Все отапливаемые помещения здания (рис. 2) (имеющие окна в наружных стенах) на планах обозначаются порядковым номером, а коридоры, ванные и туалетные комнаты относим к смежным помещениям, если они не имеют окна в наружной стене. Лестничные клетки принимаем как одно помещение по всей высоте здания, и обозначается отдельно (ЛК).

Потери теплоты помещениями  через ограждающие конструкции  определяют, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции, по формуле:

Q_огр = K F(t_int -t_н) (1+∑β) n,

где К - коэффициент теплопередачи расчетной ограждающей конструкции (таблица 1), Вт/(м^{2 о}С); F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²; t_int - температура внутреннего воздуха в помещении, принимаемая /5/: для жилой комнаты 20 ^оС; для коридора 18 ^оС; для ванной комнаты 25 ^оС; для туалетной комнаты  18 ^оС; для кухонь 18 ^оС; для лестничной клетки 16 ^оС; для угловых комнат квартир прибавляется 2 ^оС; t_ext= -46 ⁰С; β - добавочные потери теплоты, в долях от основных потерь: для жилых зданий учитываются добавочные потери на ориентацию вертикальных ограждений по отношению к сторонам света, принимаемых для стен, дверей и окон: β = 0,1 – для обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад; β = 0,05 – на юго-восток и запад и β = 0 – на юг и юго-запад.

В угловых помещениях дополнительно на каждую стену, дверь и окно принимаем β = 0,05, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и β = 0,1 - в других случаях.

На подогрев врывающегося холодного воздуха для наружных входных дверей при высоте здания Н = 8,4 м, - высота от отмостки до верха чердачного перекрытия, для тройных дверей с двумя тамбурами между ними,

β = 0,2·Н = 0,2·9,5=1,9

Тепловые потери рассчитываются для ограждающих конструкций  при перепаде температур на разных сторонах превышающем 3 ^оС. В курсовой работе тепловые потери через внутренние стены допускается не учитывать.

Расчет тепловых потерь помещений выполняется в табличной форме (табл. 2). Поверхности охлаждения обозначаются сокращенно: НС - наружные стены; ЧО - окно с  четверным остеклением; БД - балконная дверь; ВД - входная наружная дверь; Пт - потолки; П - полы; ЛК - лестничная клетка, ЛП – лифтовая площадка.

Расход теплового потока на нагревание инфильтрующегося холодного воздуха через ограждающие конструкции в помещениях жилых зданий (только для жилых помещений) вычисляются по формуле:

Q_i = 0,28L_n ρС(t_int-t_ext) K,

где L_n - расход удаляемого воздуха через вытяжную вентиляцию, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м³/ч

L_n=L_н A_п,

где L_н - нормативный воздухообмен в помещениях, принимается равный 3 м³/ч на 1 м² пола жилых помещений; A_п - площадь пола, м² ; ρ – плотность воздуха в помещении, кг/м³ /5/, при: t = 16 ^оС, ρ = 1,222 кг/м³; t = 18 ⁰С, ρ = 1,213 кг/м³; t = 20 ⁰С, ρ = 1,205 кг/м³; t = 22 ⁰С, ρ = 1,197 кг/м³; t = 25 ⁰С, ρ = 1,185 кг/м³; С=1кДж/(кг ⁰С) - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении; t_int и t_ext – температуры воздуха с разных сторон ограждающих конструкций, принимаем для внутреннего и наружного воздуха соответственно; К - коэффициент, учитывающий частичный подогрев воздуха при просачивании через щели, стены. Принимаем К = 0,8 - среднее значение для всех конструкций.

Размеры поверхностей охлаждения определяются по чертежам с точностью  до 0,1 м.

Тепловой поток, регулярно  поступающий от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников (жилые комнаты и кухни) Q_быт следует принимать:

Q_быт = 10 A_п

Общий расход теплового  потока, необходимый для поддержания  температуры в помещении, т.е. тепловая нагрузка на отопление помещения Q_от (Вт), определяется по формуле:

Q_от = ∑ Q_огр + Q_i - Q_быт

По результатам расчета  тепловых потерь всех помещений здания находим теплопотери в здании или мощность системы отопления здания:

Q_зд = ∑Q_от

Результаты вычисления заносятся в таблицу 2. Для сокращения объема таблицы приведены расчеты для трех помещений на всех этажах и лестничной клетки.

 Выбор системы  отопления и параметров теплоносителя. 

 

Для жилого дома принимаем  однотрубную систему водяного отопления с верхней разводкой, искусственной циркуляцией и с тупиковой схемой. Отопительные приборы радиаторы чугунные МС 140-108. Подключение к тепловым сетям открытое с гидроэлеватором. Отопление центральное с источником теплоснабжения - ТЭЦ.

Параметры первичного теплоносителя  Т1 =145 ^оС (по заданию), Т2 =70 ^оС /4/, теплоносителя в системе отопления однотрубного водяного:           t_г = 105 ^оС, t_о=70 ^оС /4/.

 

Таблица 2 – Расчет мощности отопительных приборов

 

№ помещения	Наименование помещения	Температура внутреннего воздуха tв, оС	Поверхность охлаждения				Площадь, F, м2	(tв-tн) 0С	n	К, Вт/(м2 0С)	Qосн=К*F*(tв-tн), Вт	Добавочные потери			1+∑β	Общие теплопотери Qогр,Вт	Теплопотери на инфильтрацию  Qинф, Вт	Бытовые теплопотери Qбыт, Вт	Мощность отопительных приборов Qот, Вт
			Обозначение	Ориентация	Размеры,м							На ориентацию	На угловые помещения	На врывание холодного воздуха
					Длина	Высота (ширина)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
101	ЖП	22	НС	ЮЗ	4,6	3,2	14,72	68	1	0,302	302	0	0,1		1,1	317
	Угл	22	НС	ЮВ	3,2	3,2	10,24	68	1	0,302	210	0,05	0,1		1,15	242
		22	ЧО	ЮВ	1,5	1,5	2,25	68	1	1,250	186	0,05	0,1		1,15	213
		22	П1		4,3	2,8	12,04	68	0,75	0,227	164	0	0		1	123
	Кух.	18	П2		3,5	2,8	9,80	64	0,75	0,227	129	0	0		1	100	643	120	1520
102	ЖП	22	НС	ЮЗ	4,6	3,2	14,72	68	1	0,302	302	0	0,05		1,05	332
	Угл.	22	НС	СЗ	3,2	3,2	10,24	68	1	0,302	210	0,1	0,05		1,15	252
		22	ЧО	СЗ	1,5	1,5	2,25	68	1	1,250	186	0,1	0,05		1,15	213
		22	П1		4,3	2,8	12,04	68	0,75	0,227	164	0	0		1	123
	К	18	П2		3,6	2,4	8,64	64	0,75	0,227	126	0	0		1	95	643	120	1540
103	Кух.	20	НС	ЮВ	3,0	3,2	9,6	66	1	0,302	191	0,05			1,05	201
		20	ЧО	ЮВ	1,32	1,46	1,93	66	1	1,250	159	0,05			1,05	167
		20	БД	ЮВ	0,72	2,4	1,72	66	1	1,250	142	0,05			1,05	149
		20	П1		3,0	3,2	9,6	66	0,75	0,227	144	0			1	108
	К	18	П2		1,2	1,3	1,56	64	0,75	0,227	23	0			1	17
	Т	18	П3		1,5	0,84	1,26	64	0,75	0,227	18	0			1	14
	В	25	П4		1,5	1,73	2,6	71	0,75	0,227	42	0			1	32		96	590
104	Кух.	20	НС	ЮВ	3,0	3,2	9,6	66	1	0,302	191	0,05			1,05	201
		20	ЧО	ЮВ	1,32	1,46	1,93	66	1	1,250	159	0,05			1,05	167
Продолжение таблицы 2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
		20	БД	ЮВ	0,72	2,4	1,72	66	1	1,250	142	0,05			1,05	149
		20	П1		3,0	3,2	9,6	66	0,75	0,227	144	0			1	108
	К	18	П2		1,2	1,3	<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0