Отопление и вентиляция жилого здания. 3
Введение.
Теплотехника – область науки и техники, занимающаяся вопросами получения и использования теплоты. Наука, изучающая закономерности теплообмена между телами, называется теорией теплопередачи. Техническая термодинамика и теория теплопередачи составляет теоретическую часть теплотехнической науки.
Уровень развития строительного производства в настоящее время определяется в числе других условий наличием высоко квалифицированных специалистов – профессионалов. Важность теплотехнической подготовки инженера-строителя определяется тем, что система 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, теплогазоснабжения и вентиляции даст возможность будущему инженеру-строителю планировать и проводить мероприятия, направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов, охрану окружающей среды, на повышение эффективности работы оборудования.
В настоящее время в жилищном
строительстве для поддержания
условий жизни и работы людей
в соответствии с нормами повседневно
применяются центральные
1. Общая часть.
А) Строительство будет вестись в гомельской области; средние температуры наружного воздуха: наиболее холодной пятидневки t5= -240C; холодных суток tХС= -280C; среднесуточная температура за отопительный период tН.ОТ= -1.60C; продолжительность отопительного периода 194 сут.; условия эксплуатации ограждений Б; наибольшая скорость ветра за январь υср=4.1 м/с.
Б) Главный фасад ориентирован на юг; здание трехэтажное; температура внутреннего воздуха tв =+180С; стоимость тепловой энергии СЭ=3,35 руб/ГДж;
Конструкция стены:
1. Известкова-песчаная штукатурка: ρ1=1800 кг/м3; δ1=0.02м; λ1=0.81 Вт/(м·0С); S1=9.76 Вт/(м2·0С).
2. Газо- и пеносиликат: ρ2=600 кг/м3; δ2=0.2м; λ2=0.19 Вт/(м·0С); S2=2.95 Вт/(м2·0С)
3. Пенополистирольные плиты: ρ3=35кг/м3; δ3=x м; λ1=0.05 Вт/(м·0С); S3=0.48 Вт/(м2·0С); Сут=104руб/м3.
4. Кирпич лицевой силикатный: ρ4=1600кг/м3; δ4=0.13м; λ1=0.81 Вт/(м·0С); S4=9.79 Вт/(м2·0С).
Конструкция перекрытия:
1. Фактурный слой из цементно-
2. Ж/Б плита: ρ2=2500 кг/м3; δ2=0.22м; λ2=2.04 Вт/(м·0С); S2=19.7 Вт/(м2·0С)
3. Щебень из рерлита вспученного: ρ3=200кг/м3; δ3=x м; λ3=0.08 Вт/(м·0С); S3=1.04 Вт/(м2·0С); Сут=21.2руб/м3.
4. Цементно-шлаковый раствор: ρ4=1400кг/м3;δ4=0.02м; λ4=0,64 Вт/(м·0С);S4=8.11 Вт/(м2·0С).
Конструкция пола 1-го этажа:
1. Шпунтовые доски: ρ1=500кг/м3; δ1=0.029м; λ1=0.35Вт/(м·0С); S1=6.33 Вт/(м2·0С)
2. Лаги из досок: ρ2=500кг/м3;δ2=0.04м;
3. Гравий керамзитовый: ρ1=400кг/м3;δ1=х м; λ1=0.14 Вт/(м·0С); S1=1.99 Вт/(м2·0С)
4. Ж/Б плита: ρ4=2500кг/м3;δ4=0.22м; λ1=2.04 Вт/(м·0С); S4=19.7 Вт/(м2·0С).
2. Теплотехнический расчет
наружных ограждающих
2.1 Теплотехнический расчет наружной стены.
1. Определяем требуемое
;(м2оС)/Вт,
где - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, принимаемый по (1, табл. 5.3); n=1
- коэффициент теплоотдачи
- расчетная температура
, 0С - расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, (1, табл.5.5); Dtн =60С
;(м2оС)/Вт,
Принимаем 4<Д< 7 , то обеспеченностью 0.92; оС.
2. Определяем экономически
целесообразное сопротивление
;
где Сэ - стоимость тепловой энергии, руб/Гдж, принимаемая по действующим ценам 1991 года;
Zот - продолжительность отопительного периода, сут., принимаемая по (1, табл. 4.4);
tн.от - средняя за отопительный период температура наружного воздуха 0С , принимаемая по (1, табл. 4.4);
Сут - стоимость материала однослойной или теплоизоляционного материала многослойной ограждающей конструкции, руб/м3, принимаемая по действующим ценам 1991 года;
ут - коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойного ограждения в условиях Б (м2 0С/ Вт), принимаемый по (1 , табл.А1).
;м2 0С/ Вт;
3. Определяем сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.
,
где в , н - коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, Вт/м2 0С , ( 1 , табл. 5.4 и 5.7 );
- термическое сопротивление ограждающей конструкции м2 0С/ Вт, определяемое для однородной однослойной конструкции по формуле :
,
где d и l - толщина и коэффициент теплопроводности слоя соответственно.
;(м2оС/Вт);
Rнорм=2 ;м2 0С/ Вт
4. Толщину слоя утеплителя
;м;
принимаем δ=0.05м, R=0.05/0.05=1
- Корректируем R0 для наружной стены при δ=0.05;м.
;(м20С/Вт);
;( Вт/ м20С);
2.2 Теплотехнический расчет пола первого этажа.
1. Определяем требуемое
;(м2оС)/Вт,
Принимаем Д > 7 , то tн = t5 обеспеченностью 0.92; tн = -26 оС.
N=0.75, перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами.
2. Определяем экономически
;м2 0С/ Вт;
3. Определяем сопротивление
Для упрощения нахождения термического сопротивления многопустотной ж/б плиты круглые отверстия-пустоты плиты диаметром 159 мм, заменяем равновеликими по площади квадратами со стороной а, равной:
;м.
а). Термическое сопротивление
RI=2· ;м2 0С/ Вт;
(1, табл. Б1).
Для сечения II-II (толщина глухой части плиты δ=0.22 м)
RII=0.22/2.04=0.108 ;м2 0С/Вт;
На основании формулы
где F –площадь отдельных участков по поверхностям ограждения, м2
;м2 0С/ Вт
б). Термическое сопротивление плиты в направлении, перпендикулярном движению теплового потока вычислим для трех характерных сечений.
Для 1-го и 3-го слоев ж/б толщиной δ=40мм
R1.3=0.04/2.04=0.0196 м2 0С/Вт
Конструкция 2-го слоя состоит из воздушной прослойки толщиной δ=0,14м м2 0С/Вт (1, табл. Б1) и ж/б толщиной δ=0.14м.
;м2 0С/Вт
Среднее термическое сопротивление для 2-го слоя:
;м2·0С/Вт
Среднее термическое сопротивление всех трех слоев плиты:
R =0.0196·2+0.131=0.171;м2 0С/Вт
Среднее термическое сопротивление многопустотной ж/б плиты:
;м2 0С/ Вт
;(м2оС/Вт)
Rнорм=2.5 м2 0С/ Вт
4. Толщину слоя утеплителя определяем с учетом того, что .
м;
принимаем δ=0.3м, R=0.3/0.14=2.143; (м2 0С/Вт)
- Корректируем R0 для пола первого этажа при δ=0.3м.
; (м2 0С/Вт)
;( Вт/ м20С);
2.3 Теплотехнический расчет покрытия.
- Определим требуемое сопротивление теплопередаче.
Принимаем Д > 7 , то tн = t5 обеспеченностью 0.92; tн = -24 оС
R ; (м2 0С)/Вт,
где n – принимаем по (1,табл. 5.3) равным 1
Δtн – принимаем по (1,табл. 5.5) равным 40С
- Определяем по (1,табл. 5.1) для перекрытия величину нормативного сопротивления теплопередаче.
Rнорм=3.0 ; м2·0С/Вт
- Определяем экономически целесообразное сопротивление для покрытия:
Rэк=0.5·1.21+ 0.605+3.35=3955; м2 0С/ Вт
3. Определяем сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.
м.
а. Термическое сопротивление
RI=2· ; м2 0С/ Вт
(1, табл. Б1).
Для сечения II-II (толщина глухой части плиты δ=0,22 м)
RII=0.22/2.04=0.108 м2 0С/Вт;
; м2 0С/ Вт
б. Термическое сопротивление
Для 1-го и 3-го слоев ж/б толщиной δ=40мм
R1,3=0.04/2.04=0.0196 м2 0С/Вт
Конструкция 2-го слоя состоит из воздушной прослойки толщиной δ=0,14м м2 0С/Вт (1, табл. Б1) и ж/б толщиной δ=0.14м.
; м2 0С/Вт
Среднее термическое сопротивление для 2-го слоя:
; м2·0С/Вт
Среднее термическое сопротивление всех трех слоев плиты:
R =0.0196·2+0.119=0.158 ; м2 0С/Вт
Среднее термическое сопротивление многопустотной ж/б плиты:
; м2 0С/ Вт
; (м2оС/Вт)
Толщину утеплителя принимаем с учетом того, что тогда .
м.
Принимаем δХ=0.3м, тогда Rx=0.3/0.08=3.75; м2 0С/Вт
Корректируем R0 для покрытия при δ3=0.3м
;м2·0С/Вт.
Проверяем величину тепловой инерции пола первого этажа Д:
Д=
Условие Д выполняется.
2.4 Проверка
внутренней поверхности
1. Определение температуры на
внутренней поверхности
Используем выражение:
, оС
оС;
2. Определение парциального давления водяного пара при температуре tВ и нахождение точки росы.
Максимальное парциальное давление водяного пара при температуре tВ определяют по [1, прил. Ж] – РНАС=2064Па.
3. Далее находим парциальное давление пара при нормальной относительной влажности φ, % [1, табл. 4.1] помещения
РП = φ· РНАС, Па
РП = 0.55· 2064=1135.2 Па;
Пользуясь [1, прил. Ж] по РП определяют температуру, называемую точкой росы. Затем сравнивают: tВ>tР не менее, чем на 2оС.
tР=9 оС.
2.5. Проверка
ограждающих конструкций на
Величину RUТР для окон и балконных дверей, определяют по формуле
,
где GНОРМ - нормативная воздухопроницаемость окон и балконных дверей, кг/(м2·ч), выбираемая по формуле [1, табл. 8.1]. Для окон и балконных дверей жилых и общественных зданий GНОРМ = 10 кг/(м2·ч);
DР - разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях окон и балконных дверей, Па, определяется по формуле
DР=0.55·H·( Н - В)+0.03· Н·w2, Па
где Н - высота здания (от поверхности земли до верха карниза 12.65),м;
Н, В - удельный вес, Н/м3, соответственно наружного и воздуха помещения, определяемый по формуле
,
t- температура воздуха (t = t5, обеспеч. 0,92, или t = tВ);
w - максимальная из средних скоростей по румбам за январь, м/с [1,табл.4.5].
Н/м3;
Н/м3;
DР=0.55·12.67·(13.9- 11.9)+0.03·13.9·4.12=20.92 ;Па
;
- тройное остекление в
0.26 выполняется.
3. Расчет потерь
теплоты отдельными
Расчетная температура наружного воздуха t5=-240C, расчетная температура внутреннего воздуха в жилых помещениях: в угловых tв=200С; в не угловых tв=180С; в кухне tв=150С. Средняя скорость ветра за январь по румбам υ=4.1м/с. Сопротивление теплопередаче наружных стен (м2 оС)/Вт, пола первого этажа (м2 оС)/Вт; покрытия (м2 оС)/Вт,
Для правильного составления теплового баланса помещений при определении тепловых потерь следует учитывать основные и добавочные потери тепла помещениями :
Qот=Qтп+Q(инф)(вент) – QБ, Вт
где Qтп - основные ( трансмиссионные ) потери теплоты через наружные ограждающие конструкции, Вт ;
Q(инф)(вент) - добавочные потери тепла на нагревание воздуха инфильтрующегося в помещения ;
QБ- бытовые тепловыделения, поступающие в отапливаемые помещения, Вт.
Основные потери теплоты определяют в соответствии с (2, прил.9, п.1) с округлением до 10 Вт путем суммирования потерь тепла через отдельные ограждения для каждого отапливаемого помещения по формуле:
Qтп = n, Вт,
где F - расчетная площадь ограждения, м2;
R - сопротивление теплопередаче ограждения, (м2 оС)/Вт;
tн- расчетная температура наружного воздуха, при расчете потерь тепла через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения при расчете потерь тепла через внутренние ограждения ;
ψ- добавочные потери теплоты через ограждения , принимаемые в долях от основных потерь, для наружных вертикальных и наклонных стен, дверей и окон, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад ψ = 0,1; на юго-восток и запад - в размере ψ = 0,05.
Определение расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха в помещении.
а) Qинф, Вт - вследствие действия теплового и ветрового давления, а также работы системы вентиляции, определяемый согласно (2 , прил.10) по формуле:
Qинф =0,28 · ∑G· с∙(tв-tн)·А, Вт
где с - удельная теплоемкость воздуха , равная 1 Кдж/(кг оС);
А- коэффициент учета влияния встречного теплового потока, для стыков панелей и окон с тройными перелетами - А = 0,7;
∑G - суммарный расход инфильтрующегося воздуха в помещение через неплотности наружных ограждений (окон, балконных дверей, внутренних и наружных дверей, ворот, стыков стеновых панелей), кг/ч, определяемый согласно (2 , прил.10, п.3) по формуле
∑G=0,216 · ∑Fо· (∆Ро)2/3/Ruo
где Fо - соответственно площадь окон, балконных дверей;
Ruo - соответственно сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей, ( м2·Па)/кг, определяемое (2, прил.10);
∆Ро - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях соотвественно окон, балконных дверей, определяется по формуле:
∆Ро=(Н-h)·( н- в)+0,05 н ·V2·(Cн-Cn)·K
где Н - высота здания, м, от уровня земли до верха карниза, центра вытяжной шахты;
h- расчетная высота от уровня земли до верха окон, балконных дверей;
н, в - удельный вес наружного воздуха и воздуха помещения , Н/м3.
V- скорость ветра, м/с,
Cн,CП - аэродинамические коэффициенты, соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждения здания, принимаемые по СНиП 2.01.07-85 (Cн = 0,8 и Cп= -0.6);
К- коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания , принимаемой по СНиП 2.01.07-85 (К= 0.05);
Руп- условно-постоянное давление воздуха в помещении, для жилых зданий с естественной вентиляцией принимают Руп = 0.
б) Расход теплоты на нагрев поступающего воздуха в жилые помещения в результате вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, определяется согласно (2, прил.10).
Qвент=0.28·L·p·c(tв-tн), Вт
где L - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м3/ч, принимается 3 м3/ч на 1м2 площади жилых помещений;
р- плотность воздуха в помещении;
За расчетный расход теплоты на нагревание воздуха, поступающего в жилые помещения, принимается большая из двух величин Qинф и Qвент .
Определение бытовых тепловыделений.
Общие потери теплоты отапливаемыми помещениями жилых зданий следует уменьшать на величину бытовых тепловыделений, определяемых из расчета 21 Вт на 1м2 площади пола отапливаемого помещения (Fп):
FБ=21· Fn ; Вт
Определение количества инфильтрующегося воздуха через окна помещений.
h1эт=3,3м; h2эт=6,3; h3эт=9,3м;
Определяем удельный вес воздуха:
При tв=18оC Н/м3;
tв=15оC Н/м3;
tн= – 24оС Н/м3;
1 этаж.
tв=18оC 102
Па
кг/ч
Qинф=0.28·18.53·1·(18-(-24))·
tв=15оC 103
Па
кг/ч
Qинф=0.28·18.08·1·(18-(-24))·
2 этаж.
tв=18оC 202
Па
кг/ч
Qинф=0.28·16.18·1·(18-(-24))·
tв=15оC 203
Па
кг/ч
Qинф=0.28·15.85·1·(18-(-24))·
4 этаж.
tв=18оC 402
Па
кг/ч
Qинф=0.28·10.89·1·(18-(-24))·
tв=15оC 403
Па
кг/ч
Qинф=0.28·10.83·1·(18-(-24))·
Рассчитаем лестничную клетку.
Па
кг/ч
Па
кг/ч
Па
кг/ч
Расчет сведем в табл.1.
3.1. Определение тепловых потерь здания по укрупненным измерителям.
Ориентировочное значение тепловых потерь здания определяют по формуле:
Qукр=Б·qзд·Vн·(tв-tн), Вт;
где Б - коэффициент учета района строительства здания ;
Б= 0.54 + 22/(tв-tн) ;
Vн- объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3 ;
qзд- удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3·оС.
Удельную тепловую характеристику здания qзд, Вт/м3·оС, определяют по формуле:
qзд =1.08 ,
где - P, S, H – периметр, площадь, высота здания;
Кнс, Кок, Кпт, Кпл (Вт/м2 оС) коэффициент теплопередаче наружных стен, окон, покрытия, пола I-го этажа;
d – коэффициент остекления, т.е. отношение площади остекленения и площади вертикальных наружных ограждений.
qзд =1.08 = 0.1878 Вт/м2·0С
Б=0.54+22/(18-(-24))=1.064;
Vн=416.78·12.67=5280.603;
Qукр=1.064·0.1878·5280.603·(
4. Определение
поверхности нагрева
Задачей конструирования системы отопления является размещение приборов, стояков, магистралей системы, назначение уклонов труб, схемы удаления воздуха, выбор запорно-регулирующей арматуры.
- Тепловая нагрузка стояка №12.
Qст = прi;
Qпрi - тепловая нагрузка i-го прибора;
Qст1 =363+1050+344+784+344+784+482+
Расход воды по стояку
кг/ч;
- Определяем температуру воды, поступающей в прибор стояка на каждом этаже.
t403,402 = 100 оC;
t303,302 = 100 - · 30 =91 оC;
t203,202 = 100 - · 30 =85 оC;
t103,102 = 100 - · 30 =80оC;
3. Определяем температурный
∆t = , оC
где - коэффициент затекания воды в прибор; =0.5;
Dt403 = оС;
Dt402 = оС;
Dt303 = оС;
Dt302 = оС;
Dt103 = оС;
Dt102 = оС;
- Находим среднюю температуру каждого пр
ибора стояка №12.
t , оC;
t =100- =97.3 oC; t =100- =93.35 oC;
t =91- =90.9 oC; t =91- =87.05 oC;
t =85- =83.9 oC; t =85- =80.05 oC;
t =80- =76.95 oC; t =80- =73.2 oC;
- Температурный напор прибора.
Dt = t - tв ;
Dt =97.3-15=82.3оC; Dt =93.35-18=75.35оC;
Dt =90.9-15=75.9оC; Dt =86.05-18=68.05оC;
Dt =83.9-15=68.9оC; Dt =80.05-18=62.05оC;
Dt =76.95-15=61.95оC; Dt =73.2-18=55.2оC;
- Находим расчетную плотность теплового
потока для каждого радиатора.
По (5, табл. 8.1) для прибора МС-140-108 выбираем qнорм=758 Вт/м2; Gпр=0.01 кг/с; n=0.3; P =0.02; Cпр =1.039; f =0.244 м2.
qпр = qнорм( )1+n( ) Cпр;
q = 758 =894; Вт/м2
q = 758 =797; Вт/м2
q = 758 =804; Вт/м2
q = 758 =698; Вт/м2
q = 758 =715; Вт/м2
q = 758 =619; Вт/м2
q = 758 =617; Вт/м2
q = 758 =532; Вт/м2
- Определяем площадь приборов.
Fпр = ;
F = =0.51 м2;
F = =1.39 м2;
F = =0.46 м2;
F = =1.19 м2;
F = =0.51 м2;
F = =1.34 м2;
F = =0.83 м2;
F = =2.14 м2;
8. Количество секций радиатора:
N403 = = = 2.1 шт принимаем 3 секций;
N402 = =5.69 шт 6 секций;
N303 = =1.9 шт 3 секций;
N302 = =4.89 шт 5 секций;
N203 = =2.1 шт 3 секций;
N202 = =5.49 шт 6 секций;
N103 = =3.4 шт 4 секций;

- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого здания
- Отопление и вентиляция жилого дома
- Отопление и вентиляция жилого дома
- Отопление и вентиляция жилого дома
- Отопление и вентиляция жилого дома
- Отопление и вентиляция жилого дома
- Отопление и вентиляция жилого дома
- Отопление и вентиляция жилого здания