Отопление и вентиляция жилого здания. 2

 

 

 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХЕТИКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН)

 

 

                                                                                                       Кафедра

теплогазоснабжения и

                                                                                                              вентиляции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КП.ТГиВ.ОВ-ПЗ

 

 

 

 

 

Выполнил: Лысенко М.Е..

 

студент 441з  группы

 

Проверил: Меденцова Н.Л

 

 

 

 

 

 

 

 

2014

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

ПРОЕКТНАЯ РАЗРАБОТКА

 

 

КР.ТГиВ-ПЗ.Р

 

 

 

Содержание

 

 

Введение ……………………………………………………………………………..........................3

1. Тепловой режим помещений …………………………………………………………………........…...4
1. Расчетные параметры наружного воздуха……………………………………………….4
2. Расчетные параметры внутреннего воздуха……………………………………….......4
3. Характеристика ограждений……………………………………………….......................4
4. Тепловой баланс помещений………………………………………………........................5
1. Потери теплоты через ограждающие конструкции………..................5
2. Потери тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха…………………….5
3. Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха…………………….6
4. Бытовые тепловыделения………………………………………….....................7
2. Система отопления………………………………………………………………………………..9

2.1 Характеристика систем отопления  и нагревательных приборов……………………….9

2.2 Тепловой расчет нагревательных  приборов……………………………………………...9

2.3 Гидравлический расчет системы  отопления……………………………………………13

2.4 Гидравлический расчет вертикальной  системы отопления……………………………15

2.5 Гидравлический расчёт горизонтальной  системы отопления…………………………16

2.6 Гидравлический расчёт лестничной  клетки…………………………………………….17

2.7 Окончательный гидравлический  расчет стояка………………………………………...17

2.8 Окончательный тепловой расчет  стояка………………………………………………...17

2.9. Подбор оборудования теплового  пункта……………………………………………….20

2.9.1 Расчет и подбор насоса…………………………………………………………...20

2.9.2 Подбор смесительного клапана………………………………………………….20

Литература………………………………………………………………………………………23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В следствии особенности климата на большей части территории России и в условиях современного города  до 80% своей жизни человек проводит в закрытых помещениях .В этих помещениях для обеспечения нормальных условий для жизнедеятельности человека ,для сохранения сооружений и материальных ценностей ,находящихся в них ,а в ряде случаев и для обеспечения технологического процесса ,производительность труда и и высокого микроклимата в помещении надо поддерживать определенную температуру воздуха . Задача поддержания такой температуры воздуха в закрытых помещениях возлагается на отопительные установки ,устройством и совершенством которых человечество занималось издавна .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Тепловой режим  помещений

 

4. Тепловой баланс помещений

Для компенсации теплопотерь через наружные ограждения устраивают системы отопления.

Расчетные теплопотери помещений жилого здания вычисляют по уравнению теплового баланса:

(1)

где  - основные теплопотери через ограждающие конструкции здания;

- суммарные добавочные  потери тепла через ограждающие  конструкции здания;

- добавочные потери  тепла на вентиляцию/инфильтрацию;

- бытовые тепловыделения.

 

1. Потери теплоты через ограждающие конструкции.

 

          Основные и добавочные потери  теплоты следует определять суммируя  потери теплоты через отдельные  ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений по формуле:

(2)

где  А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2

R — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2×°С/Вт.                   Сопротивление теплопередаче конструкции следует определять по [4];

tp- расчетная температура воздуха, °С, в помещении с учетом повышения ее в зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м

text- расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения—при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения

b— добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с п. 2 настоящего приложения

п— коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по СНиП II-3-79*.

 

2. Потери тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха.

 

          Расход теплотыQинф, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле:

Qинф= 0,28 S Gi c(tp - ti)k(3)

где Gi— расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения, определяемый в соответствии с п. 3 настоящего приложения [2];

с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);

tp,ti — расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении (средняя с учетом повышения для помещений высотой более 4 м) и наружного воздуха в холодный период года;

k— коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,27 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 1,27— для окон и балконных дверей с раздельными переплетами .

3. Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха

 

          Расход теплоты Qвен, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, следует принимать равным большей из величин, полученных по расчету по формулам (3) и (4):

 

Qвен= 0,28 Ln pc(tp - ti)k(4)

где Ln— расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий — удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений

p - плотность воздуха в помещении, кг/м3

          Расход инфильтрующегося воздуха  в помещении Gi, кг/ч, через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле

 

Gi = 0,216 SA1Dpi0,67 /Ru(5)

где A1— площади наружных ограждающих конструкций, м2, соответственно световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей) и других ограждений

Dpi, Dp1— расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчетном этаже при Dp1= 10 Па

Ru  — сопротивление воздухопроницанию Rидолжно быть не менее , определяемое по формуле 33[4]:

(6)

Нормативную воздухопроницаемость Gн, кг/(м2× ч), ограждающих конструкцийзданий и сооружений следует принимать по табл. 12* [4]

Расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции Dpi, Па, принимается после определения условно-постоянного давления воздуха в здании pint, Па (отождествляется с давлениями на внутренних поверхностях наружных ограждающих конструкций), на основе равенства расхода воздуха, поступающего в здание SGi, кг/ч, и удаляемого из него SGext, кг/ч, за счет теплового и ветрового давлений и дисбаланса расходов между подаваемым и удаляемым воздухом системами вентиляции с искусственным побуждением и расходуемого на технологические нужды.

Расчетная разность давлений Dpi, определяется по формуле

 

Dpi = (H - hi). (gi - gp) + 0,5 pi v2 (ce,n - ce,p) kl (7)

 

где H— высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты

hi— расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей

gi, gp  — удельный вес, Н/м3, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемый по формуле

g =

(8)

 

pi— плотность наружного воздуха, кг/м3

v - скорость ветра, м/с, принимаемая по обязательному приложению 8 и в соответствии с п.3.2 [2];

ce,n , ce,p — аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.07-85: ce,n = 0,8, ce,p =-0,6;

kl- коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по СНиП 2.01.07-85.

 

4. Бытовые тепловыделения.

 

          Согласно п.3.1. [2] тепловой поток, регулярно поступающий от электрических  приборов, освещения, технологического  оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников, и  тепловой поток, поступающий в  комнаты и кухни жилых домов, следует принимать не менее  чем 10 Вт на 1 м2 пола, поэтому:

 

,Вт     (9)

 

Теплопотери помещения 101 (Жилое угловое помещениеtв=220С) из уравнения теплового баланса 1:

Согласно уравнению 2 основные теплопотери определяются:

Наружная стена (С): А=12,98м2 ; К=0,27;∆t=61, n=1; β=1,1.

Наружная стена (З):  А=19,18м2 ; К=0,27;∆t=61, n=1; β=1,05.

Окно (С): А=3,52 м2 ; К=1,27;∆t=61, n=1; β=1,1.

Пол : А=23,8 м2 ; К=0,5;∆t=61, n=0,6;

Расход теплотыQинф, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха:

Dpi = (34,6 – 2,2)×(14,67– 11,74) + 0,5×1,2×2,12 (0,8 – (-0,6))=98,6364Па

(м2 ×ч /кг)

Gi = (кг/м2 ×ч)

Qинф= 0,28×10,99488×1×(22 – (-39))*0,8=145,31 Вт

Расход теплоты Qвен, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха:

Qвен= 0,28×23,8 ×3×1,2×0,8×(22 – (-39))=1024 Вт

Из полученных Qинфи Qвенвыбираем большее значение, т.е. Qвен>Qинф .

Бытовые тепловыделения равны: Вт

Таким образом из уравнения 1 находим:

Теплопотери для жилых помещений сведены в таблицу 2 приложения  

2. Система отопления

 

2.1. Характеристика  систем отопления и нагревательных  приборов:

 

Температура теплоносителя в системах отопления 95/70 0С.

Для жилых помещений – однотрубная система отопления с нижней разводкой магистралей и П-образными стояками. Нагревательные приборы – биметаллические радиаторы.

Для лестничной клетки однотрубная система отопления с нижней разводкой магистралей и П-образными стояками. Нагревательные приборы – конвекторы «Комфорт-20».

 

2.2. Тепловой  расчет нагревательных приборов 

 

Требуемый нормальный тепловой поток Qнт, Вт (ккал/ч), для выбора типоразмера отопительного прибора по прил. Х [1] определяют по формуле:                                    

       (13)

Qпр-  необходимая теплопередача прибора в рассматриваемом помещение

Qпр = Qпом – 0,9Qтр(14);

Qтр– теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым непосредственно подсоединён прибор,   

Qтр =qв ×lв + qг ×lг      (15);

qв,qг – теплопередача, 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м (ккал ч м), для неизолированных труб принимается по табл. II.22. [1]

lв, lг – длинна вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.

jк – комплексный коэффициент приведения Qну(номинальный условный тепловой поток прибора, Вт ) к расчетным условиям при теплоносителе воде, определяется формуле:        

   (16)

Dtср – разность температуры насыщенного пара и температуры окружающего воздуха 0С:

      (17)

tвх и tвых – температура воды, входящей в прибор и выходящей из него, 0С

   (18)

    (18’)

  (19)

   (19’)

  (20)

Gст – расход воды в приборе, кг/ч

b1=1,03, b2 =1,02 – добавочные коэффициенты.

B – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности (табл. 9.1);

Y  - коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе Y=1;

p, n, c – экспериментальные числовые показатели.

α = 1  – коэффициент затекания прибора, в нашем случае установлен шаровый кран «Herz».

- потери 0,4 0С температуры на каждые 10 м длины магистрального трубопровода.

- температура в подающей  магистрали.

- температура в обратной  магистрали

Для радиаторов необходимо вычислить число секций:

  (21)

Qну – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт (по прил. X);

β4 – коэффициент учёта установки радиатора, при открытой установке β4 = 1;

β3 – коэффициент учёта числа секций в приборе для радиатора МС-140 при числе секций до 15 β3 = 1.

 

Тепловой расчёт для первого стояка 1 системы отопления жилых помещений:

 Вт

0С

кг/ч

кг/ч

Qном= 1747 Вт

Qтр =74×0,5+ 56×2,5=235Вт

qв=74 Вт/м, qг = 56 Вт/м – берём согласно табл. II.22 [1].

Qпр =1747 – 0,9×235= 1588 Вт

0С

0С

0С

получим тогда требуемый номинальный тепловой поток:

 Вт – согласно  этому значению подпираем колическтво секции  радиатора

1232/200=6 секции

Аналогично делается тепловой расчёт всех стояков, в т.ч. и лестничной клетки.

Все расчёты приведены в таблице3 приложения 1.

 

3. Гидравлический расчет системы отопления

 Расчёт вертикальной системы  отопления (для двойных стояков) ведём по характеристикам гидравлического  сопротивления.  Стояки принимаем  из труб  D=20 мм с односторонним присоединением приборов. Сначала определяем характеристики гидравлического сопротивления стотяков согласно табл. 10.19 [1]:

  (22)

S1 – сопротивление этажестояков.

S2 – сопротивление приборных узлов верхнего этажа.

S3– сопротивление узла присоединенияу подающей магистрали.

S4 – сопротивление узла присоединенияу обратной магистрали.

S5 – сопротивление прямых участков труб стояков.

S6 – сопротивление приборных узлов, определяется по формуле:

S6  = Sп + Sпрlпр  (23)

Sп – сопротивления подвода, (Па/(кг/ч)2)

Sпр – сопротивление прибора длиной 1 (м), (Па/(кг/ч)2)

lпр – длина прибора.

Далее определяем потери давления в стояке 1 (для ветки 1) и поскольку в однотрубных системах отопления потери давления в стояках должны составлять не менее 70% потерь давления в системе отопления (без учёта общих участков), определяем :

  (24)

Потери давления на участках и в холостых стояках определяем по формуле 10.17 [1]:

  (25)

А – удельное динамическое давление на участке, (Па/(кг/ч)2), принимается по табл. 10.7 [1]

l – длина участка

- приведённый коффициент  гидравлического трения, принимается  по табл. 10.7 [1]

- сумма коффициентов  местных сопротивлений на участке, выбирается по табл.II.2–II.20 [1]

Для увязки всей вертикальной системы отопления находим коффициенты пропорциональности:

- для ветви 2  

- для ветви 4  

- для ветви БС  

- общий коффициент пропорциональности  для всех веток

Действительные потери давления в любой ветке при новых расходах пересчитываем:

Ветка 1:P=Р1×а02

Ветка 2:P=Р2×(ао×а2)2

Ветка 3:P=Р3×( ао×аБС)2

Ветка 4:P=Р4×( ао×а4×аБС)2

Ветка АБ:P=РАБ×ао2

Ветка БВ:P=РБС×( ао×аБС)2

Делаем проверку:

P1+PАБ=P3+PБВ

При гидравлическом расчёте горизонтальной системы отопления и лестничной клетки находим невязку:

  (26)

Рi , Pj – потери давления на соответствующих участках

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема системы отопления 1 представлена в приложении 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Гидравлический  расчёт вертикальной системы  отопления. 

Ветка 1(Ст. 1– Ст. 8).

Стояк 1.

D=15мм, t1=140 0C,t11=95 0C,t2=700C, Gст =631 кг/ч.

Потери давления в стояке:

S1= 23*8×10-4 =184(Па/(кг/ч)2)

S3=57×10-4 (Па/(кг/ч)2)

S4=46×10-4 (Па/(кг/ч)2)

S5=100×10-4 = 27,552×10-4 (Па/(кг/ч)2)

Sст=1087×10-4(Па/(кг/ч)2)

Потери давления равны:

 Па

Определим потери давления на участке 1:D=25 мм

Коффициенты местных сопротивлений:

Отвод на 900 ;

Шаровый кран ;

=1,1×8+2×1=8,55;

А = 1,23 (Па/(кг/ч)2)

×10-4 (Па/(кг/ч)2)

 Па

Аналогичный расчет стояков 2-9 и участков 2-9 и

аналогичный расчет ветки 2 сведены в таблицу 4 приложения 1.

 

Увязка веток 1 и 2:

Pвет1=103202 Па      Gвет1=2471 кг/ч

Pвет2=95285 Па      Gвет2=2369 кг/ч

  кг/ч

 

 

Расчетный расход:  

 

 кг/ч

 

Уравняем ветку 1

Ветка 1:P=1032002×1,042 =128453 (Па)

 

 

 

 

 

 

 

Участок B-ТУ:

Коффициенты местных сопротивлений:

Тройник

Шаровый кран ;

Отвод на 900

SB-ТУ= 0,082×(0,5×2+2,0×2+2×1+0,55×2,5)=0,08 (Па/(кг/ч)2)

PB-ТУ = 0,08×10-4×135792=1135(Па)

 

Полные потери давления в системе отопления жилых помещений:

∆Pс.о. = 128816+297= 129114Па

 

2.6 Гидравлический  расчёт лестничной клетки.

 

Гидравлический расчёт
№ участка	Q,Вт	G, кг/ч	L, м	d, мм	v,м/с	λ/d	L*λ/d	∑ζ	A*10^4	S*10^4	∆P, Па
Ветка 1б  Ст.1б
Ст.1б	7923	286,35		25						340	2787,857
1б	7923	286,35	15,6	25	0,344	1	15,6	6,4	0,39	8,58	70,35238
											2858,209

 

 

 

2.7 Окончательный  тепловой расчет стояка сведен в таблицу 6 приложения 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.9. Подбор оборудования  теплового пункта

 

2.9.1. Расчет и  подбор насоса

 

Производительность насоса равна производительности систем отопления кг/ч, напор – потерям напора в системе отопления по результатам гидравлического расчета (берутся большие потери, т.е.  Па) с учетом потерь напора в обвязке насоса (5 м. вод. ст.).      

м. вод. ст.

Производим подбор насоса согласно каталогу “WILO” по и  :

Подбираем насос WILO-TOP-EД  32/1-7:

 

2.9.2. Подбор смесительного  клапана

Подбор осуществляется при следующих условиях:

- клапан устанавливается  на подающем трубопроводе до  системы отопления;

- теплоноситель вода  с температурой в подающем  трубопроводе  0С;

-потери давления в  теплоиспользующей установке  Па;

- располагаемый напор  на регулируемом участке  кПа;

- избыточное давление  до клапана регулирования  ата = 650 кПа;

- расчетный расход теплоносителя  кг/ч  = 10,8 м3/ч; 

Определяем расчётный перепад давлений на клапане из условия

 Па

1. Рассчитывается требуемая пропускная способность клапана:

 

 м3/ч  (29)

 м3/ч

2. По техническим характеристикам выбираем клапан VB2 Ду= 25 мм с kvs=12 м3/ч
3. Проверяем наличие или отсутствие кавитации при работе клапана. Согласно номограмме для проверки правильности выбора клапана при коэффициенте начала кавитации для выбранного клапана Z=0.6  и заданных параметрах температуры теплоносителя и давления перед регулирующем клапаном Па, что больше  принятого . Таким образом, регулирующий клапан будет работать в бескавитационном режиме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства.  Ч. 1. Отопление / Под ред. И. Г. Староверова. – М.: Стройиздат, 1990.
2. СНиП 2.04.05- 91*.  Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. – М.: ГУПЦПП, 1992.
3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства.  Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха Кн. 2 / Под ред. Н. Н. Павлова. – М.: Стройиздат, 1990.
4. СНиП 23-02-2003, Строительная теплотехника / Мин строй России. – М.: ГУПЦПП, 1998.
5. Система проектной документации для строительства. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Рабочие чертежи. ГОСТ 21.602 – 2003. – М., 2003. 
6. СП 131.13330.2012. Строительная климатология и геофизика / Госстрой России. – М.: Стройиздат, 2012.