Теплогазоснабжение, отопление и вентиляция здания

федеральное агенство по образованию

государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

"липецкий государственный технический  университет"

 

 

 

 

 

Кафедра архитектуры

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе № 2

по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция зданий»

по теме «Теплогазоснабжение, отопление и вентиляция здания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент ___________________________________________  Куркин О.Н.

Группа  СА-09-1

 

Руководитель __________________________________________ Бутузова  М. А.

старший преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

Липецк 2012

Оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………3

УСЛОВНО-ГРАФИЧЕСКИЕ  ОБОЗНАЧЕНИЯ ……………………………..…..5

1. КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЕ  ДАННЫЕ……………………………….……........8

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ……………………………………….….....7

      2.1. Наружная стена  ………………………………………………………....…9

      2.2. Перекрытие над  верхним этажом …………………………………….....10

      2.3. Перекрытие над  подвалом …………………………………………….....11

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ПОМЕЩЕНИЙ…………………….…...15

4. ОТОПЛЕНИЕ………………………………………………………………..….26

      4.1. Гидравлический расчет системы отопления………………………..…..28

5. РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИ ЗДАНИЯ………………....… 32

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………..……...36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Системы отопления –  это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне. Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

Центральными называют системы предназначенные для отопления многих помещений из одного теплового центра. Тепловой центр может обслуживать одно обогреваемое сооружение и группу сооружений( в этом случае систему отопления именуют районной).

Теплоперенос в системах отопления осуществляется теплоносителем –жидкой средой (вода) или газообразной (пар, воздух, газ). В зависимости от вида теплоносителя системы отопления подразделяют на водяные, паровые, воздушные и газовые.

Центральные системы  водяного и воздушного отопления  устраивают с естественной циркуляцией теплоносителя или с механическим побуждением циркуляции насосом или вентиляторами.

Водяное отопление применяют  при местном и центральном  теплоснабжении. Система отопления  состоит из теплового пункта, магистрали, отдельных стояков и ветвей с приборными узлами.

Системы водяного отопления  различают:

а) по схеме соединения труб с отопительными приборами  –однотрубную с последовательным соединением  приборов, двухтрубную с параллельным соединением приборов;

б) по положению труб, объединяющих отопительные приборы по вертикали или по горизонтали – вертикальные и горизонтальные;

в) по расположению магистралей  – с верхней разводкой при прокладки подающей магистрали выше отопительных приборов; с нижней разводкой при расположении и подающей и обратной магистрали ниже приборов; с «опрокинутой» циркуляцией воды при прокладке обратной  магистрали выше приборов;

г) по направлению движения воды в подающей и обратной магистралях  –с тупиковым (встречным) и попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях

    Воздух современных  городов загрязнен пылью, парами  и газами, содержащимися в выбросах промышленных предприятий, а также - выхлопными газами от автомобилей. К числу основных характеристик воздушной среды, влияющих на самочувствие, работоспособность, жизнедеятельность и здоровье человека, относятся: химический состав воздуха, (содержание в нем кислорода, углекислоты и других газов и паров); метеорологические условия (температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление); биологические характеристики (содержание пыли, наличие в воздухе помещений микроорганизмов).

Задачей вентиляции помещений  является поддержание в них благоприятного для человека состояния воздушной среды в соответствии с нормируемыми ее характеристиками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для курсовой работы № 2 по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция зданий»

 

типовой этаж	район строительства	наружная стена	Перекрытие над верхним этажом	Перекрытие над подвалом	количество этажей	высота этажа	тип разводки	высота подвала,   м
6	26	53	53	53	9	2,8	1т.в. верх	2,0

 

 

План типового этажа

 

 

Район строительства  – г. Кустанай

Наружная стена

 Перекрытие над верхним этажом

 

 

Перекрытие над подвалом

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Климатологические данные

 

Район строительства  – г. Кустанай

          - расчетная зимняя температура  наружного воздуха наиболее холодной  пятидневки  t_н ⁵ =  -35 °С обеспеченностью 0,92   [4] ;

          - расчетная зимняя температура  наружного воздуха наиболее холодных суток  t_х.с.  =  -40 °С обеспеченностью 0,92   [5] ;

           - внутренняя температура помещения  t_в = + 18°С;

           - зоны влажности – сухая  [4] ;

           -  влажностный режим помещения  – сухой;

           - условия эксплуатации : А   [4] ;

           - максимальная из средних скоростей  движения наружного воздуха по  румбам за январь  υ =  5,9  м/с [5] ;

           - расчетная  температура наружного  воздуха для расчета вентиляции 

t_н  = + 5 °С;

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Теплотехнический расчет

 

Теплотехнический  расчет заключается в определении  толщины искомого слоя ограждения, при котором температура на внутренней поверхности ограждения будет выше температуры точки росы внутреннего  воздуха и будет удовлетворять  санитарно-гигиеническим требованиям.

В курсовой работе расчету подлежат наружные стены, чердачное  перекрытие и перекрытие над неотапливаемым подвалом.

Сопротивление теплопередачи  ограждения R₀ должно быть больше или равно минимально допустимому по санитарно-гигиеническим требованиям сопротивлению теплопередачи R_тр0, т.е. R₀³R_тр0.

Требуемое сопротивление  теплопередаче Rтр0 определяется по формуле:

где tв расчетная температура внутреннего воздуха (для жилых зданий) в комнатах, принимается в зависимости от средней температуры холодной пятидневки: при t_н ⁵ ³ -300 t_в=+180, при t_н ⁵< -300 t_в=+200;

tн-расчетная зимняя температура холодного воздуха, принимается в зависимости от принятой степени массивности ограждения.

n-поправочный коэффициент к расчетной разнице температур (tв –tн), принимаемый в зависимости от положения ограждения по отношению к наружному воздуху;

Dt_н –нормируемый температурный перепад между температурами воздуха в помещение и внутренней поверхности ограждения;

a_в–коэффициент теплопередачи у внутренней поверхности ограждения.

Толщина искомого слоя ограждения рассчитывается из условия равенства R_о=R_отр,где

Rо–сопротивление теплопередаче.

Раскрывая значение R_о, получим:

здесь R₁,R_n–сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждения,

м² град/Вт;

d₁, d_n–толщина отдельных слоев конструкции ограждения, м;

l₁,l_n–коэффициенты теплопроводности материалов, принимаемые от влажностных условий эксплуатации ограждений;

a₁, a_n–коэффициенты теплопередачи на внутренней и наружной поверхности ограждения, Вт/м² град.

Расчет заканчивается  определением коэффициента теплопередачи  К, равного 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Расчет наружных стен

 

Известково - песчаная штукатурка:

d₁ =0,015 м; l₁=0,81; S₁=9,76; g₁=1600 кг/м³

Кирпичная кладка из кирпича с 32 пустотами ГОСТ 379-95:

d₂=? м; l₂=0,35; S₂=6,62; g=1200 кг/м³

 

 

 

 

t_х.с.=-40 ⁰С; t_н ⁵=-35 ⁰С; V=14 м/с

t_в=20 ⁰С;

⁰С;

a_в=8,7; Dt_н=4 ⁰С;   n=1; a_н=23

Принимаем толщину неизвестного слоя 0,510 м

 

 

 

 

 

Общая толщина ограждения 0,520 м

2.2 Расчет перекрытия над верхним этажом

 

3 слоя Рубероида:

d₁=0,0015*3=0,0045м; l₁=0,15; S₁=3,06, g=600 кг/м³.

Цементно-песчаная стяжка:

d₂=0,025 м; l₂=0,8; S₂=9,48 g=1800 кг/м³.

Фибролит:

d₃=? м; l₃=0,160; S₃=7,16 g=800 кг/м3.

 

                                                             Пароизоляция - битум:

                                                   d₂^т=0,003 м; l₂^т=0,23; S₂^т=5,79, g=600 кг/м³.

 Ж/б плита покрытия:

d₅=0,22 м; l₅=1,75; S₅=16,1 g=2500 кг/м³.

Цементно-песчаная затирка:

d₆=0,005 м; l₆=0,8; S₆=9,48 g=1800 кг/м³.

 

n=1,    t_в=20 ⁰С;    a_в=8,7;    Dt_н=4 ⁰С;   a_н=10

_{Принимаем толщину 0,16 м.}

_{Полученная  степень массивности  соответствует принятой в начале расчета.}

 

Общая толщина ограждения 0,417 м

2.3 Расчет перекрытия над подвалом

Пол из сосновых досок :

d₁=0,027 м; S₁=3,81; l₁=0,15 g=500 кг/м3.

Воздушная прослойка:

d₂=0,02 м. Rв.п=0,18

Плиты из стекловолокна g=50 кг/м³.

d₃=Х; S₃=0,42; l₃=0,055.

Железобетонная плита

d₄=0,22; S₄=16,1; l₄=1,75. g=400 кг/м3.

aв=7,5;    Dtн=2 ⁰С,   n=0,6;   a_н=5.

_{Принимаем толщину утеплителя 0,1}

Так как полученная массивность  не соответствует принятой в начале расчета то принимаем малую массивность 1,5<D<4: t_н=-30 ⁰С;

_{Принимаем толщину утеплителя 0,1}

Общая толщина ограждения 0,367 м

Коэффициенты теплопередачи:

 

Наружные стены	0,826
Перекрытия над верхним  этажом	0,806
Перекрытие над подвалом	0,367
Двойное остекление	2,564
Двойная дверь	2,326

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Определение потерь тепла помещения

 

Потери тепла  отапливаемых помещений состоят  из основных и добавочных.

Основные  теплопотери  слагаются из  теплопотерь через  отдельные ограждения помещений, определяемые по  формуле:

Q=F к (t_в-t_н⁵)n, Вт,

где F-площадь ограждения, м²;

      к- коэффициент  теплопередачи ограждения, Вт/м² град.

      t_в -  расчетная температура наружного воздуха, ⁰С

      t⁵_н- расчетная температура наружного воздуха холодной пятидневки

      n –коэффициент, учитывающий уменьшение теплопотерь ограждения, не соприкасающегося с наружным воздухом.

   Количество тепла Q_вент потребное для нагревания инфильтрационного воздуха, поступающего в жилые комнаты в следствии естественной вентиляции, определяется с учетом бытовых теплопоступлений из уравнения теплового баланса:

Q_вент=Q_инф–Q_т,

где Q_инф–количество тепла, потребное для нагрева инфильтрационного воздуха, Вт

Q_т–бытовые теплопоступления в помещение, Вт.

Для жилых комнат:

Q_инф=(t_в–t_н⁵) F_n,

где F_n–площадь жилой комнаты, м².

Бытовые теплопоступления могут быть определены по формуле :

где F_n^’–площадь пола рассчитываемого помещения, м²

      F_кв–суммарная площадь пола отапливаемых помещений квартиры, м².

      SF_n–суммарная площадь жилых комнат квартиры.

 

Суммарные теплопотери  отапливаемых помещений Q_пом определяется с учетом Q_вент. Q_вент может принимать отрицательные значения –это означает, что теплопоступления с избытком компенсируют нагрев поступающего для вентиляции воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица №1 Таблица расчета  теплопотерь через наружные ограждения и здание в целом
№ помещения	Наименование помещения и его  температура в град.	характеристика ограждений								расчетная разность температур		Коэффициент n		Основные теплопотеери через ограждения	Добавочные потери				коэффициент с учетом добавочных теплопотерь	теплопотери через ограждения Q		Суммарные теплопотери с учетом инфильтрации
		сокращенное наименование огр. конструкции	ориентация по сторонам света	Размер (а х b)				Площадь в кв. м F	коэффициент теплопередачи ограждений к						На стороны света		На ветер	Прочие
1	2	3	4	5	5			6	7	8		9		10	11		12	13	14	15		16
Первый этаж
101	жилая комната t=20	н.с.	З	4,1		3,5		14,4	0,826		45		1	533,39		5%	20%	5%	1,30		693,406
		н.с.	C	4,2		3,5		14,7	0,826		45		1	546,40		10%	20%	5%	1,35		737,639
		н.с.	C	1,4		3,5		4,9	0,826		45		1	182,13		10%	20%	5%	1,35		245,880
		п.л.		4,7*3,7+0,8*3,1/2				18,6	0,367		45		0,6	184,60					1,00		184,605
		д.о.	C	0,8		1,5		1,2	1,738		45		1	93,85		10%	20%	5%	1,35		126,700
		д.о.	C	1,8		1,5		2,7	1,738		45		1	211,17		10%	20%	5%	1,35		285,075
																					1579,899		1944,902
102	кухня t=15	н.с.	С	3,6		3,5		12,6	0,826		40		1	416,30		10%	20%		1,30		541,195
		п.л.		3,7		3,7		13,7	0,367		40		0,6	120,58					1,00		120,582
		д.о.	С	1,8		1,5		2,7	1,738		40		1	187,70		10%	20%		1,30		244,015
																					905,792		905,792
103	жилая комната t=20	н.с.	C	1,1		3,5		3,9	0,826		45		1	143,10		10%	20%	5%	1,35		193,191
		н.с.	C	6,8		3,5		23,8	0,826		45		1	884,65		10%	20%	5%	1,35		1194,272
		н.с.	CВ	3,9		3,5		13,7	0,826		45		1	507,37		10%	20%	5%	1,35		684,950
		н.с.	В	3,0		3,5		10,5	0,826		45		1	390,29		10%	20%	5%	1,35		526,885
		п.л.		4,6*5,9+2,2*2,9+3,1*2,2*2,2/4				37,3	0,367		45		0,6	369,32					1,00		369,318
		д.о.	C	1,8			1,5	2,7	1,738		45		1	211,17		10%	20%	5%	1,35		285,075
																					3060,501		3792,469
104	жилая комната t=18	н.с.	В	3,6			3,5	12,6	0,826		43		1	447,53		10%	20%	5%	1,35		604,161
		н.с.	Ю	1,1			3,5	3,9	0,826		43		1	136,74			20%	5%	1,25		170,930
		н.с.	В	1,0			3,5	3,5	0,826		43		1	124,31		10%	20%	5%	1,35		167,823
		п.л.		5,2*3,2+4,4*1,4				22,8	0,367		43		0,6	215,88					1,00		215,884
		д.о.	В	1,8			1,5	2,7	1,738		43		1	201,78		10%	20%		1,30		262,316
																					1421,115		1822,938

 

1	2	3	4	5	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
105	кухня t=15	н.с.	В	7,4	3,5	25,9	0,826	40	1	855,74	10%	20%		1,30	1112,457
		п.л.		7,4	6,0	44,4	0,367	40	0,6	391,08				1,00	391,075
		д.о.	В	1,8	1,5	2,6	1,738	40	1	182,70	10%	20%		1,30	237,508
															1741,040	1741,040
106	жилая комната t=20	н.с.	В	2,1	3,5	7,4	0,826	45	1	273,20	10%	20%	5%	1,35	368,819
		н.с.	ЮВ	3,0	3,5	10,5	0,826	45	1	390,29	5%	20%	5%	1,30	507,371
		н.с.	Ю	4,6	3,5	16,1	0,826	45	1	598,44		20%	5%	1,25	748,046
		н.с.	Ю	1,6	3,5	5,6	0,826	45	1	208,15		20%	5%	1,25	260,190
		п.л.		2,2*6,8+(1,4+2,0)/2*4,2+3,14*1,7*1,7/4		24,4	0,367	45	0,4	160,98				1,00	160,979
		д.о.	Ю	1,3	1,0	1,3	1,738	45	1	101,67		20%	5%	1,25	127,091
		д.о.	Ю	1,8	1,5	2,7	1,738	45	1	211,17		20%	5%	1,25	263,959
															2436,455	3113,468
107	жилая комната t=18	н.с.	Ю	5,4	3,5	18,9	0,826	40	1	624,46		20%		1,20	749,347
		п.л.		3,4*5,3+5,3*0,9/2		20,4	0,367	40	0,6	179,73				1,00	179,727
		д.о.	Ю	1,8	1,5	2,6	1,738	40	1	182,70		20%		1,20	219,238
															1148,313	1612,340
108	жилая комната t=18	н.с.	Ю	4,8	3,5	16,8	0,826	43	1	596,70		20%		1,20	716,043
		д.о.	Ю	0,9	0,6	0,5	1,738	43	1	40,36		20%		1,20	48,428
		п.л.		4,7*3+4,7*0,5/2		15,3	0,367	43	0,6	144,63				1,00	144,633
		д.о.	Ю	1,3	1,0	1,3	1,738	43	1	97,15		20%		1,20	116,585
		д.о.	Ю	0,9	0,6	0,5	1,738	43	1	40,36		20%		1,20	48,428
															1074,116	1468,036
109	жилая комната t=18	н.с.	Ю	3,7	3,5	13,0	0,826	43	1	459,96		20%		1,20	551,950
		п.л.		3,7	5,3	19,6	0,367	43	0,6	185,68				1,00	185,679
		д.о.	Ю	1,8	1,5	2,7	1,738	43	1	201,78		20%		1,20	242,138
															979,767	1393,422
110	жилая комната t=18	н.с.	Ю	2,5	3,5	8,8	0,826	43	1	310,78		20%	5%	1,25	388,478
		н.с.	З	0,9	3,5	3,2	0,826	43	1	111,88	5%	20%	5%	1,30	145,446
		н.с.	Ю	2,4	3,5	8,4	0,826	43	1	298,35		20%	5%	1,25	372,939
		п.л.		4,5*3,9+(0,9+0,7)/2*2,1		19,2	0,367	43	0,6	182,08				1,00	182,081
		д.о.	Ю	1,8	1,5	2,7	1,321	43	1	153,37		20%		1,20	184,042
															1272,986	1678,199

 

1	2	3	4	5	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
111	жилая комната t=18	н.с.	Ю	4,4	3,5	15,4	0,826	43	1	546,98		20%		1,20	656,373
		п.л.		4,2*3,5+0,4*4,2/2		15,5	0,367	43	0,6	147,14				1,00	147,142
		д.о.	Ю	1,3	0,5	0,7	1,738	43	1	48,58		20%		1,20	58,293
		д.о.	Ю	0,9	0,6	0,5	1,738	43	1	40,36		20%		1,20	48,428
		д.о.	Ю	0,9	0,6	0,5	1,738	43	1	40,36		20%		1,20	48,428
															958,662	1285,787
112	кухня t=15	н.с.	В	5,1	3,5	17,9	0,826	40	1	589,76	10%	20%	5%	1,35	796,181
		н.с.	В	1,7	3,5	6,0	0,826	40	1	196,59	10%	20%	5%	1,35	265,394
		н.с.	Ю	5,0	3,6	18,0	0,826	40	1	594,72		20%	5%	1,25	743,400
		п.л.		4,4*3,5+(1,2+0,9)/2*4,4		20,0	0,367	40	0,6	176,34				1,00	176,336
		д.о.	Ю	1,8	1,5	2,7	1,738	40	1	187,70		20%	5%	1,25	234,630
															2215,941	2215,941
113	жилая комната t=20	н.с.	З	5,5	3,5	19,3	0,826	45	1	715,52	5%	20%	5%	1,30	930,179
		н.с.	С	4,8	3,5	16,8	0,826	45	1	624,46	10%	20%	5%	1,35	843,016
		п.л.		5,0	4,3	21,5	0,367	45	0,6	213,04				1,00	213,044
		д.о.	С	1,8	1,5	2,7	1,738	45	1	211,17	10%	20%	5%	1,35	285,075
															2271,314	2753,851
114	жилая комната t=18	н.с.	С	5,7	3,5	20,0	0,826	43	1	708,58	10%	20%		1,30	921,159
		п.л.		5,7	5	28,5	0,367	43	0,6	269,86				1,00	269,855
		д.о.	С	1,3	0,5	0,7	1,738	43	1	48,58	10%	20%		1,30	63,150
		д.о.	С	1,8	1,5	2,7	1,738	43	1	201,78	10%	20%		1,30	262,316
															1516,481	2099,124
115	кухня t=15	н.с.	С	<p class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_04