Отопление и вентиляция жилого здания. 6

 

Югорский Государственный университет

Политехнический институт

 

 

Кафедра «СТК»

 

 

 

 

Курсовая работа

«Отопление и вентиляция жилого здания »

 

 

 

 

 

 

 

                       Выполнил:                           

                       студент группы з-5170                               / Чекурина А.Н. /

 

                       Проверил:

                       преподаватель                                             / Рева О.Н./

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                      

Ханты-Мансийск

2010г

 

Содержание:

 

 

Введение           

Исходные данные                                                                     

1.Теплотехнический расчет  наружных ограждений

2.Расчет теплопотерь   здания

3.Расчет поверхности  отопительных приборов

4.Гидравлический расчет  системы отопления

5.Расчет естественной  вытяжной системы вентиляций

Приложение

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Уровень развития строительного  производства в настоящее время  определяется в числе условий  наличием высоко квалифицированных  специалистов  профессионалов. 

Важность теплотехнической подготовки определяется тем, что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и на них приходиться значительная часть капитальных расходов и эксплуатационных расходов. Знание основ теплотехники и теплоснабжения, вентиляций дает возможность будущему инженеру-строителю планировать и проводить мероприятия, направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов, охрану окружающей среды на повышение эффективности работы оборудования.

Теплоснабжения –  снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий для обеспечения  коммунально-бытовых и технологических  нужд потребителей.

Вентиляция нужна для  обеспечения необходимой чистоты  температуры, влажности и подвижности воздуха. Эти требования определяются гигиеническими нормами: наличие вредных веществ в воздухе (газы, пыль) ограничиваются предельно допустимыми концентрациями, а температура, влажность и подвижность воздуха устанавливаются в зависимости от условий необходимых для наиболее благоприятного условия самочувствия человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные.

 

- район строительства  г. Омск

- номер ограждения:  4

- номер перекрытия: 6

- конструкция полов: δ_д =35мм; δ_вп =155мм; δ_ут=50мм 

- разводка системы отопления: нижняя

- движение воды: попутное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ  НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

 

Определяем сопротивление  теплопередаче ограждающих конструкций  исходя из санитарно-гигиенических  и комфортных условий и условий энергосбережения.

Требуемое сопротивление теплопередаче  ограждающих конструкций (стена, перекрытие), отвечающих санитарно-гигиеническим  и комфортным условиям, определяют по формуле, м /Вт:

                                           ,

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

n=1 - для наружных стен и чердачных перекрытий и над проездами. 

 

- расчетная температура  внутреннего   воздуха,  ,

                         

 

- расчетная зимняя температура  наружного воздуха,  ,

                         

    - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.

                      

 

 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, , для стен, потолков, полов    .

 

1.1  Определяем требуемое  значение сопротивление теплопередачи,  исходя из санитарно-гигиенических условий:

               

1.2 Определяем градусо-сутки  отопительного периода:

                             

где - средняя температура отопительного периода,

            

- продолжительность отопительного  периода, сутках.

             

По значению ГСОП определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, исходя из условий энергосбережения, соответствующее высоким теплозащитным свойствам

 

 

 

1)Для стен       

8000 – 4,2

6000 – 3,5

 

2)Для чердачных перекрытий 

 

6000 – 2,8

8000 – 3,4

 

 

3)Для окон 

  6000 – 0,45

  8000 – 0,50

Из двух значений сопротивления  теплопередачи, определенных  исходя из санитарно-гигиенических соображений и условий энергосбережения, к дальнейшему расчету принимаем наибольшее.

 

1.3 Расчет наружной стены.

 

 

                 1.Известково-песчаный раствор 

                     (

)     

                     2. Кладка из глиняного кирпича

                     (

)

                                                3. Плиты минераловатные

                      (

)

 

Определяем толщину  утеплителя

 

                 

 
принимаем

Вычисляем толщину стены 

 

Уточняем, подставим полученное значение толщины утеплителя.

                            

        

где - фактическое сопротивление теплопередаче наружной стены.

 

Вычисляем коэффициент  теплопередачи наружной стены.

 

 

 

1.4 Расчет чердачного перекрытия

 

1. Асфальтобетон

                              

                                                      

2. Вермикулит вспученный  

                            

                                                      3. Ж/б плита                                 

                         

  

                                                                                        

                                                                                

 

Определяем толщину  утеплителя

 

 
принимаем

Уточняем, подставим полученное значение толщины утеплителя.

 

где - фактическое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия

Вычисляем коэффициент теплопередачи  чердачного перекрытия.

 

 

 

1.5 Расчет пола на лагах.

 

 

                                                                                                                                   1. деревянный пол                                                    2. воздушная прослойка( )                                                       3. гравий керамзитовый

 

 

_. где - толщина деревянного настила и утеплителя, м;

-коэффициент теплопроводности  деревянного настила и утеплителя,

- сопротивление теплопередаче  воздушной  прослойки, 

 

Таблица 1

Зона	1	II	III	IV
	2.15	4.3	8.6	14.2

 

 

 

На плане пол разделим на зоны шириной по 2 м и определим  сопротивление теплопередачи для каждой зоны:

I зона

II зона

III зона

- сопротивление теплопередаче  отдельных зон не утепленного  пола,

- определяется по таблице 1 в зависимости от зоны

Рассчитываем коэффициент теплопередачи  для каждой зоны

 

Вычислим толщину пола

1.6 Расчет светового проема

                    

                    

                   

1.7 Расчет наружная  дверь

                   

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

2.   РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ЗДАНИЯ

 

2.1. Расчет теплопотерь  через ограждающие конструкции.

  Перед определением  теплопотерь отдельными помещениями  и здания в целом вычерчиваем  план этажа с необходимыми строительными размерами, с обозначением сторон света, назначением каждого помещения.

Все отапливаемые помещения  здания на плане следует обозначать порядковыми номерами (№101, №102 и  т. д.). Помещения нумеруют слева направо  по часовой стрелке, лестничные клетки обозначают буквами (А, Б и т. д.).

Потери теплоты помещениями  через ограждающие конструкции, учитываемые при проектировании систем отопления, разделяются условно на основные и добавочные. Их следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 10 Вт.

Тепловые потери определяют для  наружных стен (НС), для окон с двойным остеклением (ДО), для чердачного перекрытия (ПТ), для пола ПЛ I, ПЛ II, ...). для наружных дверей (НД), а также для внутренних стен (ВС), в случае, если разность температуры воздуха в соседних помещениях 3 и более.

Потери теплоты через  полы, расположенные на грунте или  на лагах, из-за сложности точного  решения задачи определяют на практике упрощенным методом  по зонам-полосам  шириной 2 м. параллельным наружным стенам.

Теплопотери через ограждающие  конструкции,  Вт, определяются  по

формуле:

                          

где k - коэффициент теплопередачи наружного ограждения,

∑β- добавочные теплопотери в процентах от основных;

- расчетная температура  внутреннего  воздуха,  ,

- расчетная зимняя температура  наружного воздуха,  ,

Добавочные теплопотери  принимаются:

1. На ориентацию по  отношению к сторонам света:  С, СЗ, СВ, В - 0,1; 3,

    ЮВ -0,05;Ю, ЮЗ-0.

2. На продуваемость  помещений для общественных, административно-бытовых  и производственных зданий с  двумя наружными стенами и  более - соответственно 0,15 и 0,1.

3. На угловые помещения  для стен, окон и дверей добавка принимается 0,05.

4. На поступление холодного  воздуха (учитывается поступление  холодного воздуха через входные  двери) для двойной двери с  тамбуром β=0,27Н

(H-высота здания, м).

f- площадь ограждающей конструкции, м², определяется согласно правилам:

1.Высота стен первого этажа, если пол на лагах - от наружного уровня подготовки пола на лагах до верха утепляющего слоя перекрытия.

2.Длина наружных стен  в угловых помещениях - от кромки  наружного угла до осей внутренних  стен, а в неугловых - между  осями внутренних стен.

3.Длина внутренних  стен - по размерам от внутренних  поверхностей наружных стен до  осей внутренних стен  или между  осями внутренних стен.

4.Площади окон, дверей  и фонарей - по наименьшим размерам  строительных проемов в свету.

5.Площади потолков и полов над подвалами и подпольями в угловых помещениях - по размерам от внутренней поверхности наружных стен до осей противоположных стен, а в неугловых - между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружной стены до оси противоположной стены.

Определим высоту этажа и высоту здания:

 

 

Расчет теплопотерь сводим в  таблицу 1 в приложение.

 

 

 

 

 

2.2. Расчет теплопотерь на подогрев инфильтрующегося воздуха.

 

В помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемой подогретым приточным воздухом, затраты теплоты , Вт, определяются по формуле

                                                      

где - плотность наружного воздуха, , определяется по формуле

                               ,

- удельная теплоемкость воздуха,  равная 1

- расход   удаляемого    воздуха,    не    компенсируемый    подогретым

     приточным  воздухом, . определяется по формуле

- для жилых зданий

- для общественных зданий

 где  - площадь пола,

       - кратность воздухообмена,

        - объем помещения,

 

3 .3. Расчет  бытовых теплопоступлений.

Для жилых зданий учет теплового потока, поступающего в  комнаты и кухни в виде бытовых  тепловыделений , Вт, вычисляется по формуле

                                                       

3.4. Тепловой баланс здания

Тепловая мощность системы отопления  для компенсации теплового недостатка в помещении определяется по формуле

 

где - суммарные    теплопотери    и    теплопоступления    в помещениях, Вт

 Тепловой баланс для помещения,  Вт, определяется по формуле

где - теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

      - теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт;

     - бытовые теплопоступления, Вт, принимаются только для жилого здания.

 

Расчет теплового баланса  сводим в таблицу 2 в приложение.

 

3.5. Расчет удельной тепловой характеристики здания.

 

Для    оценки    теплотехнических    показателей    принятого    конструктивно-планировочного  решения  расчет  потерь теплоты  ограждениями  здания обычно заканчивают определением удельной тепловой характеристикой здания , по формуле

где - максимальный тепловой поток на отопление здания, Вт;

       - строительный объем здания по наружному обмеру,

        - расчетная температура  внутреннего  воздуха,  ,

        - расчетная зимняя температура наружного воздуха, ,

        -коэффициент поправки на наружную температуру, которым определяем по таблице 2,1

 

 

 

Таблица 2.1

	-20	-25	-30	-35	-40	-45
	1,17	1 ,08	1	0,95	0,9	0,86

 

Рассчитанную величину сравнивают со средними показателями для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин,

приведенных в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2

Здание
	до 3	до 5	до 10	до 15	до 20
Административные здания	-	0,50	0,44	0,41	0,37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ  ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

Отопительные приборы  являются основным элементом системы  отопления и должна отвечать определенным теплотехническим, санитарно-гигиеническим, технико-экономическим, архитектурно-строительным и монтажным требованиям.

Перед дальнейшим расчетом необходимо разместить на плане этажа  отопительные приборы (радиаторы) в  соответствии со следующими требованиями:

  - Радиаторы размещают у наружной стены, преимущественно под окнами.

   - В лестничной  клетке радиаторы размещают при  входе, за исключением тамбуров, сообщающихся с наружным воздухом, а также у входных наружных  одинарных дверей.

   - Отопительные  приборы размещают так, чтобы в системе было наименьшее число стояков, и ответвления к ним имели небольшую длину.

   - В   угловых   помещениях   стояки   размещают   в   углах   во избежание

промерзания стен. Присоединение  отопительного   прибора   к  теплопроводу  осуществляется   по схеме «сверху-вниз».

 

3.1.Определение числа элементов отопительных прибором.

3.1.1.Расход теплоносителя  через радиатор, кг/с, определяем  по формуле

где - коэффициент учета дополнительного теплового потока

отопительного прибора  за счет округления сверх расчетной  величины, 

- для радиаторов

       - коэффициент, учитывающий дополнительные тепловые  потери

вследствие размещения отопительного прибора у наружной стены,

       - тепловая нагрузка отопительного прибора, Вт;

       - удельная теплоемкость воды,

       - температура воды на входе, 

       - температура воды на выходе,

 3.1.2.Температурный напор , определяется по формуле

3.1.3.Расчетная плотность  теплового потока , определяется по формуле

где - номинальная плотность теплового потока, - для

радиаторов МС 140-98;

  - коэффициенты, определяемые по таблице 3.1

 

Таблица 3.1

0,005-0,014	0.03	0.02	1.039
0,015-0,149	0,3	0	1
0.15-0.25	0.3	0,01	0,996

 

3.1.4.Рассчитываем площадь отопительного прибора , по формуле

3.1.5.Определяем предварительное  число секций  по формуле 

где - коэффициент, учитывающий способ установки отопительного  прибора, ( -при открытой установке)

- площадь поверхности нагрева  одной секции,

4.1.6.Установочное число  секций определяем по формуле

       где  - коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, определяем по таблице. 3.2

 

Таблица 3.2.

N*	β3
3-15	1
16-20	0,98
21 -25	0,96

 

Расчет отопительных приборов сводится в таблицу 3.

 

 

 

4.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ.

 

Целью гидравлического  расчета является определение диаметров  теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

 

Методика гидравлического  расчета системы водяного отопления.

 

1.    Перед гидравлическим  расчетом выполняют аксонометрическую  схему системы отопления с  нанесением запорно-регулирующей  арматуры, с размещением     подающей    и    обратной    магистрали,    главного    и второстепенных стояков. На  планах этажа и аксонометрической схеме стояки нумеруют по часовой стрелке по периметру здания, наминая с помещения, расположенного в верхнем левом углу плана здания. Учитывая тепловую нагрузку, выбираем наиболее нагруженную ветвь, она и будет   главным   циркуляционным   кольцом.   В   тупиковых   схемах   за   главное принимают   кольцо,   проходящее   через   дальний   стояк,   в   попутных – кольцо, проходящее через один из средних наиболее нагруженных стояков.

2.    Кольцо разбивают  на участки. Участок - это отрезок трубопровода с постоянной тепловой нагрузкой. Границами участков являются тройники и крестовины, в которых происходит деление и слияние потока. Все участки нумеруют, указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка.

3.    Определяют  расчетное располагаемое давление главного циркуляционного кольца , Па, по формуле

                                                                              

где    - удельная    потеря   давления    на   трение,    рекомендуемая    из

                 экономических соображений 49...98 Па/м;

         - сумма длин участков главного циркуляционного кольца, м

4.     При   расчете по методу удельных  потерь давления  для предварительного     выбора диаметров теплопроводов определяем среднее значение удельного     падения давления по главному циркуляционному кольцу , Па/м

=

где  - доля   потерь  давления   на  трение,   принимаемая  для   систем   с

искусственной циркуляцией  равной 0,65.

 

5.   Определяем расходы  воды на расчетных участках,

6.   Ориентируясь  на полученные  значения  и подбирается, оптимальный диаметр труб расчетного кольца, а также удельную потерю давления и скорость движения воды в трубах .

7.    В зависимости  от значения скорости воды определяем

8.    Потери  давления   на   преодоление трения   на  участке теплопровода  , Па определяем по формуле

10.   Потери давления  на преодоление местных сопротивлений , Па,

        где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке.

 

11. Общие потери  давления  на каком-либо участке трубопровода , Па,

определяем по формуле

12. После окончания  гидравлического расчета общие  потери давления на всех участках  суммируются. Величина невязки  давления определяется по формуле

 

Невязка потерь давления должна быть в пределах от 5 до 10%. Если невязка не соответствует данному пределу, то делается перерасчет одного или нескольких, участков.

 

Гидравлический расчет сводится в таблицу 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ  ВЫТЯЖНОЙ СИСТЕМЫ

ВЕНТИЛЯЦИИ

 

Для обеспечения необходимых  санитарно-гигиенических условий в помещениях устраивают систему вентиляции. Вытяжная вентиляция устраняет вредные факторы, к которым относятся: избыточная теплота, избыточные водяные пары, газы, пыль и т. д.

 

5.1.Определение  воздухообмена в помещении.

 

В помещении, где следует запроектировать вентиляцию (в жилых зданиях и общежитиях - кухни, санузлы; в общественных - служебные комнаты, архивы, санузлы) необходимо определить расход удаляемого воздуха L,м³ /ч.

 

5.2.Конструктивное  выполнение вентиляционных каналов.

 

5.2.1.Вертикальные каналы

После того как определены объемы удаляемого воздуха, необходимо решить вопрос по каким каналам воздух будет удаляться из помещения.

Вентиляционные каналы в жилых и общественных зданиях  предусматриваются различных конструкций. Вентканалы устраиваются в кирпичных капитальных внутренних стенах. В наружных стенах каналы не устраиваются. Размеры каналов в кирпичных стенах кратны размеру кирпича (40х 140; 140x270 270x270). Внутренняя поверхность кирпичных каналов должна быть гладкой (с затиркой швов). Каналы в стенах, сложенных из силикатного кирпича, шлакобетона и др. пористых материалов, образуют путем закладки асбоцементных труб круглого сечения или эти участки стен можно также выполнять из обыкновенного кирпича. В современных крупнопанельных зданиях вентиляционные вертикальные каналы рекомендуется устраивать  пределах этажей в стенах или перегородках в виде специальных вентиляционных панелей с каналами круглого, прямоугольного и овального сечения.

При отсутствии кирпичных  капитальных стен устраиваются приставные каналы из блоков и плит. Приставные каналы маскируют в нишах, встроенных кафах, у колонн и т.д. или в толще внутренних перегородок.

Конструктивно сечение  одного канала может быть недостаточно, чтобы

удалить   из   отдельного   помещения  определенное   количество   воздуха   при нормированной скорости его движения. В этом случае одно помещение может обслуживаться несколькими вертикальными каналами и жалюзийными решетками.

5.2.2. Горизонтальные сборные  чердачные или подвесные короба  при

бесчердачном перекрытий.

Вертикальные вентиляционные каналы  вытяжной  естественной системы

 

доводятся до чердака  или потолка перекрытия верхнего этажа и собираются горизонтальными  коробами. Чердачные или горизонтальные короба, подвешенные под потолком перекрытия, устраиваются из алебастровых плит с воздушной прослойкой, из металла с устройством утеплителя

 

5.2.3. Вытяжные шахты.

Сборные короба собираются  к вытяжной  вентиляционной шахте. Шахты   размешают   в   наиболее   высокой   части   чердака   со   стороны   ската, уходящего в дворовый фасад. На устье шахты может быть установлен зонт или дефлектор.

 

5.3. Расчет вентиляционных каналов.

По известному объему вентиляционного воздуха определяем сечение канала, по формуле