Отопление и вентиляция жилого дома. 6

Задание на выполнение курсовой работы 

1. Расчетная  зимняя температура наружного  воздуха, t_н, ^оС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; продолжительность отопительного периода Z и средняя температура за отопительный период t_о.пер, ^оС:           t_н, ^оС = - 13; t_о.пер, ^оС = - 1; Z = 175. 

2.  Число  этажей – 2. 

3.   Высота от пола до потолка  следующего этажа принимается  2,8 м. 

4.  Под  всем зданием имеется неотапливаемый  подвал. Конструкция перекрытия  над подвалом и чердачного перекрытия принимается согласно типовым решениям с определением толщины утепляющего слоя. 

5.  В жилом здании устраивается двухтрубная система отопления, присоединяемая к тепловой сети через водоструйный насос-элеватор. Вид разводки системы отопления – Н. 

6.  Строительный  материал для стен – железобетонная панель; коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м ∙ ^оС) = 2,04. 

7.  Вид  утеплителя – пенопласт и его коэффициент теплопроводности – λ, Вт/(м ∙ ^оС)=0,05. 

8.  Наружная  стена с внутренней стороны  оштукатурена сухой штукатуркой. Толщина раствора δ = 0,02 м. Коэффициент теплопроводности λ = 0,21 Вт/(м ∙ ^оС). 

9.  Тип  нагревательного прибора – РСВ1-3. 

10. Система  вентиляции жилого здания –  естественная канальная. 

Реферат

    Пояснительная записка содержит 26 страниц, 4 таблиц, к записке приложена графическая часть представленная 2 листами формата А1. При составлении записки использовалось 8 источников литературы.

         Основные  понятия.

    Отопление, вентиляция, термическое сопротивление теплопередаче, коэффициент теплопроводности, коэффициент теплоотдачи, радиатор, эквивалентный диаметр, теплопотери, гидравлический расчет, местное сопротивление, потери давления, располагаемый напор, аэродинамический расчет.

    Объектом разработки в данном курсовом проекте является система отопления и вентиляции жилого дома.

    Цель работы – проектирование и расчет естественной системы водяного отопления с учетом теплопотерь здания, естественной канальной вытяжной вентиляции, подбор диаметров трубопроводов отопления и  размеров канальной вентиляции, а также подбор приборов отопления. В процессе проектирования необходимо обеспечить требуемое по действующим санитарным нормам и стандартам параметры работы системы вентиляции и отопления здания. В процессе работы проводится теплотехнический расчет для определения необходимой толщины утепляющего слоя, расчет теплопотерь помещений, гидравлический расчет трубопроводов двухтрубной системы отопления и подбор диаметра труб на каждом участке, тепловой расчет нагревательных приборов с определением количества секций радиаторов для восполнения теплопотерь помещений и расчет естественной вентиляции. В результате проведенной работы выполняется чертеж на формате А1 системы отопления, системы вентиляции и их аксонометрия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение_______________________________________________________________ 5

Теплотехнический  расчет ограждающих конструкций_________________________ 6

Расчет  теплопотери_____________________________________________________ 10

Гидравлический  расчет трубопроводов системы отопления____________________13

Тепловой  расчет нагревательных приборов_________________________________ 14

Индивидуальный  тепловой пункт системы отопления_________________________16

Аэродинамический  расчет естественной канальной системы  вентиляции________ 18

Список  литературы__________________________________________________20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Теплотехника – область науки  и техники, занимающаяся вопросами  получения и использования теплоты. Различают два вида использования теплоты – энергетическое и технологическое. Энергетическое использование теплоты основывается на процессах, преобразующих теплоту в механическую работу. Эти процессы изучаются технической термодинамикой. Энергетические устройства, в которых осуществляется преобразование теплоты в работу, называют тепловыми двигателями.

    Технологическое использование  теплоты основывается на реализации  теплоты для целенаправленного  изменения физико-химических свойств  при осуществлении различных  технологических процессов. К  устройствам, в которых непосредственный подвод теплоты используется для технологических целей, относятся различные печи, сушилки, отопительные приборы, калориферы и т.д.

    Наука, изучающая закономерности  теплообмена между телами, называется  теорией теплопередачи. Техническая термодинамика и теория теплопередачи составляют теоретическую часть теплотехнической науки.

    Человек более 80% проводит в  помещении: дома, на работе, в общественных  зданиях. Его здоровье, самочувствие, работоспособность во многом  определяются уровнем комфорта помещений. Важность теплотехнической подготовки инженера – строителя определяется тем, что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и на них приходится значительная часть капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Кроме того, знание основ теплотехники и вентиляции даст возможность проводить мероприятия, направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов и охраны окружающей среды.

   При разработке проекта здания или его реализации инженер – строитель должен знать весь комплекс требований, которые предъявляют к сооружениям и отопительно-вентиляционным устройствам. 
 
 

      ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

           Исходя из санитарно-технических и комфортных условий, требуемое сопротивление определяется по формуле:

      R_о^тр= n (t_в-t_н)/Dt_нa_в,

      где R_о^тр- требуемое сопротивление теплопередаче ограждения, м^2оС/Вт;

      n-коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

      t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

      t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки;

      Dt_н- нормативный температурный период между температурой внутреннего воздуха и температурой поверхности ограждающих конструкций;

      a_в- коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций.

           Сопротивление теплопередаче наружных  стен

      R_о^тр= 1(20+13) / 4,0*8,7 = 0,95 (м^2оС)/Вт

           Сопротивление теплопередаче покрытия  и чердачных перекрытий

      R_о^тр= 1(20+13) / 3,0*8,7 = 1,26 (м^2оС)/Вт

           Сопротивление теплопередаче перекрытий  над подвалом

      R_о^тр= 0,6(20+13) / 2,0*8,7 = 1,14 (м^2оС)/Вт

           Исходя из условий энергосбережения  выбираем значение приведенного сопротивления R_о для наружной стены по величине ГСОП (D_d).

      D_d =( t_в- t _{от пер})z_{от пер},

      где t_в- Расчетная температура внутреннего воздуха, ^оС;

      t _{от пер}- средняя температура внутреннего воздуха, ^оС;

      z- продолжительность отопительного периода, со средней суточной температурой воздуха +8 ^оС.

      D_d =(20+1)*175 = 3675 ^оС∙сут

           Определяем R_req для всех ограждающих конструкций.  

      R_req =a∙ D_d+b,

      где a, b – коэффициенты принимаемые по таблице, равные а = 0,00035, b = 1,4 – для стен; а = 0,00045, b = 1,9 – для перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами.

           Для стен:

      R_req = 0,00035∙3675+1.4 = 2,69 (м^2оС)/Вт

           Для перекрытий чердачных и  над подвалом:

      R_req = 0,00045∙3675+1,9 = 3,55 (м^2оС)/Вт

           Для окон:

      R_req = 0,000075∙3675+0,15 = 0,43 (м^2оС)/Вт

           Для полученных значений (R_req и R_о^тр ) выбираем наибольшее и принимаем его за нормативное, т.е.

           Для стен:

      R_о= 2,69 (м^2оС)/Вт

           Для перекрытий чердачных и  над подвалом:

      R_о= 3,55 (м^2оС)/Вт

           Для окон:

      R_о= 0,43 (м^2оС)/Вт

           Определяем толщину утепляющего  слоя ограждающих конструкций  исходя из условия:

      R_о = 1/α_в + R₁ + R₂ + . . . + R_n + 1/α_n

           где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м^{2 о}С);

      α_п – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, (Вт/м^{2 о}С);

           Ограждающая конструкция наружных  стен состоит из следующих  слоев:

      - штукатурка сухая – δ = 0,02 м,  λ = 0,21 Вт/(м ^оС);

      - железобетонная панель – δ  = 0,16 м, λ = 2,04 Вт/(м ^оС);

      - утеплитель (пенопласт) – δ = 0,05 м;

      - кирпич облицовочный – δ = 0,12 м, λ = 0,64 Вт/(м ^оС);

      - штукатурка – δ = 0,008 м, λ  = 0,21 Вт/(м ^оС);

      d – толщина, м;

      l - коэффициент теплопроводности, Вт/(м^2оС);

      1 / a_в = 1 / 8,7 = 0,115 (м^2оС)/Вт;

      1 / a_п = 1 / 23 = 0,15 (м^2оС)/Вт;

      R_о = 1/8,7 + 0,02/0,21 + 0,16/2,04 + d_ут./ 0,05 + 0,12 / 0,64 + 0,008/0,21+1 / 23 = 2,69 (м^2оС)/Вт

      d_у.с = (2,69 – (0,12+0,1+0,1+0,2+0,04+0,04))*0,05 = 0,1 м.

           Следовательно, общая толщина  наружного ограждения 0,4 м.

           Коэффициент теплопроводности ограждения

      К = 1 / Rо = 1 / 2,69 = 0,37 Вт/(м^2оС) 

           Ограждающая конструкция чердачного  перекрытия состоит из следующих  слоев:

      - гидроизоляция из толя – δ  = 0,002 м, λ = 0,17 Вт/(м ^оС);

      - цементно-песчаная стяжка – δ  = 0,02 м, λ = 0,81 Вт/(м ^оС);

      - гравий керамзитовый – λ = 0,13 Вт/(м ^оС);

      - многопустотная ж/б настил –  δ = 0,22 м, λ = 2,04 Вт/(м ^оС);

      d – толщина, м;

      l - коэффициент теплопроводности, Вт/м^2оС;

      1 / a_в = 1 / 8,7 = 0,115 (м^2оС)/Вт;

      1 / a_п = 1 / 12 = 0,083 (м^2оС)/Вт;

      R_о = 1/8,7 + 0,002/0,17 + 0,02/0,81 + d_ут./ 0,13 + 0,22 / 2,04 + 1 / 12 = 3,55 (м^{2 о}С)/Вт

      d_у.с = (3,55 – (0,11+0,01+0,02+0,11+0,08))*0,13 = 0,42 м.

           Следовательно, общая толщина  наружного ограждения 0,662 м.

           Коэффициент теплопроводности ограждения

      К = 1 / Rо = 1 / 3,55 = 0,28 Вт/(м^2оС)

           Ограждающая конструкция перекрытия  полов над подвалом состоит  из следующих слоев:

      - деревянные полы – δ = 0,035 м,  λ = 0,14 Вт/(м ^оС);

      - цементно-песчаная стяжка – δ  = 0,02 м, λ = 0,26 Вт/(м ^оС);

      - гравий керамзитовый – λ = 0,13 Вт/(м ^оС);

      - ж/б плита – δ = 0,122 м, λ  = 1,92 Вт/(м ^оС);

      d – толщина, м;

      l - коэффициент теплопроводности, Вт/(м^2оС);

      1 / a_в = 1 / 8,7 = 0,115 (м^2оС)/Вт;

      1 / a_п = 1 / 6 = 0,17 (м^2оС)/Вт;

      R_о = 1/8,7 + 0,035/0,14 + 0,01/0,26 + d_ут./ 0,13 + 0,122 / 1,92 + 1 / 6 = 3,55 (м^{2 о}С)/Вт

      d_у.с = (3,55 – (0,11+0,25+0,08+0,2+0,06))*0,13 = 0,37 м.

           Следовательно, общая толщина  наружного ограждения 0,547 м.

           Коэффициент теплопроводности ограждения

      К = 1 / Rо = 1 / 3,55 = 0,28 Вт/(м^2оС). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  теплопотерь.

      В холодный период времени года, когда  температура воздуха в помещении больше температуры наружного воздуха, через ограждающие конструкции здания имеют место теплопотери.

      Трансмиссионные теплопотери через ограждения находятся  по формуле

      Q = К·F·(t_в- t_н) ,           (13)

      где К – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м² ·К),

      К = ,                                  (14)

           R_о – приведённое сопротивление теплопередаче наружного ограждения;

           F – поверхность ограждения, м²;

          t_в – расчётная температура поверхности ограждения, ºС;

           t_н – расчётная температура наружного воздуха, ºС;

           n_i – поправочный коэффициент к расчетной разности температур;

          – коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери. 

      Добавочные  теплопотери ограждений  принимаются  в виде нормативных процентов  от основных теплопотерь:

      а) добавки на ориентацию по сторонам света принимаются на все вертикальные ограждения или вертикальные проекции наклонных ограждений (рис.2).

Рис. 2 Величина добавок к основным теплопотерям в

      зависимости от ориентации ограждений по сторонам горизонта 

      б) добавка на врывание холодного воздуха  через наружные двери, при их кратковременном  открывании при высоте здания Н, м: для двойных дверей с тамбурами – 27Н, %; то же без тамбура – 34Н, %; для одинарных дверей – 22Н, %.

      в) добавка для полов первого  этажа над холодными подвалами  зданий в местностях с расчётной  температурой наружного воздуха – 40 °С и ниже принимается в размере 5 %;

      г) добавка на продуваемость угловых  помещений – 5 % от основных теплопотерь. Для жилых зданий в угловых  помещениях температуру можно увеличить на 2°С и поправку не вводить.

      Результирующие  теплопотери помещений находят  по формуле

      Q_пом =  Q   + Q_инф – Q_быт,                     (17)

      где  Q – трансмиссионные теплопотери через ограждающие конструкции помещения, Вт;

             Q_инф – расход тепла на нагрев инфильтрующего воздуха, Вт;

             Q_быт – бытовые тепловыделения, Вт.

             Количество наружного воздуха, поступающего в помещение в результате инфильтрации, зависит от конструктивно-планировочных решений здания, направления и скорости ветра, температуры воздуха, герметичности конструкций и т.д. В жилых зданиях только с вытяжной вентиляцией (без компенсации подогретым приточным воздухом) расход тепла на нагрев наружного воздуха, компенсирующего расчетный расход воздуха, V_инф, удаляемый из помещения вытяжной вентиляцией определяют по формуле

      Q_инф = 0,28·с·ρ·V_инф·(t_в - t_н),                  (18)

      где  с – теплоёмкость воздуха, с = 1,005 кДж/(кг×К);

             ρ – плотность воздуха в помещении, кг/м³: r = 353,37/(273 + t);

            − температура воздуха, °С;

            V_инф – расход удаляемого воздуха, м³/ч. для жилых зданий удельный нормативный расход составляет 3м³/ч на 1 м² жилых помещений.

            При проектировании системы отопления  жилого здания учет дополнительных бытовых тепловых поступлений в помещение допускается определять соотношением      

            Q_быт = (10 ¸ 21)·F_пл ,                      (22)

      где  10¸21– нормируемые теплопоступления в помещение, Вт/м² . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Гидравлический  расчет системы отопления 

Запас давления ∆_зап =

      Тепловой  расчет нагревательных приборов.