Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Теплоснабжение и вентиляция гражданского здания

Исходные данные:

Характеристика здания:

Проектируемое здание одноэтажное, с чердаком, без подвала. Назначение здания – столовая. Наружные стены выполнены из керамического пустотелого кирпича. Плотность кладки 1600. Перекрытия – железобетонные плиты.

Климатические данные:

Проектируемое здание находится в городе Магнитогорск. Средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 –

(-34°С). Средняя температура отопительного периода - ( -7,9 °С). Продолжительность отопительного периода – 218 суток.

Системы отопления.

1.1 Определение термического сопротивления наружной стены.

Конструкция наружной стены принимается следующая: комбинированная кладка из кирпича с заполненным слоем изоляции, внутренняя поверхность оштукатурена.

1-слой штукатурки толщиной 0.02м

2-кладка кирпичная толщиной 0.25м

3-слой изоляции

4- кладка кирпичная толщиной 0.25м

1 2 3 4

Материал комбинированной кладки - кирпич керамический пустотелый с плотностью 1600 кг/м. Теплоизоляционный материал – пенополистирол.

.По СНиП I I-3-79*(приложение 3) расчетные коэффициенты теплопроводности :

λкл( кладки)=0.47 Вт/м˚С

λиз(изоляции)=0.041 Вт/м˚С

λшт(штукатурки)=0.92 Вт/м˚С

Исходя из санитарно-гигиенических условий, сопротивление теплопередачи наружной ограждающей конструкции определяется по формуле:

R₀ =n(t_в-t_н)/Δt^н∙α_b [м²*ºС/Вт]

где n=1 – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху ( по табл. 3 СНиП I I-3-79*);

t_в = 20 ºС – расчетная температура воздуха внутри помещения (по ГОСТ 30494-96);

t_н = -34 ºС – расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки (по СНиП 2.01.01-82);

Δtн= 6,0 ºC- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции ( по СТО 00044807-001-2006);

α_b = 6,75- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций ( по СТО 00044807-001-2006);

R₀ = 1*(20+34)/6*6,75= 1,33 м²*ºС/Вт

Требуемое сопротивление теплоотдачи ограждающих конструкций, исходя из условий энергосбережения, Ro определяется по приложению 2 методички, предварительно определив градусо-сутки отопительного периода по формуле:

ГСОП=(tв-tоп)∙Zоп

tоп = -7,9 ºС средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха

<=8 ºС (по СНиП 2.01.01-82);

Zоп = 218 сут.- продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха

<=8 ºС (по СНиП 2.01.01-82);

ГСОП=(20+7,9)•218=6082

4000 – 1,4

6000 – 1,8

R^тр= 1,8 м²*ºС/Вт

Из R^тр и R₀выбираем наибольшее. R₀= 1,8 м²*ºС/Вт.

Фактическое сопротивление теплопередачи вычисляется по формуле:

1 δкл δиз δшт

Ro= — + — + — + —,

α_н λкл λиз λшт

где α_н=23 Вт/м²˚С –коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции ( по табл. 6 СНиП I I-3-79);

δ – толщина конструктивного слоя ограждения, м [1];

λ – коэффициент теплопроводности материала конструкционного слоя, Вт/м²˚С [1];

Из формулы (2) определяем необходимую толщину утепляющего слоя для наружной стены:

1,8 = 1/23 + 0,5/0,47 + δиз /0,041 + 0,02/0,92

δиз = 0,028 м

1.2 Определение термического сопротивления окон.

Требуемое сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (окон, балконов, дверей) определяется в зависимости от ГСОП приложению 2 методички.

где

t_оп = -7.9°С – средняя температура отопительного периода, принимается по табл.1 [2];

z_оп=218 суток – продолжительность отопительного периода;

ГСОП=(20-(-7.9))*218=6082,2 °С×сут

Интерполяцией получим R_норм=0,43 м²×°С/Вт. По табл.14 СТО 00044807-001-2006 принимаем в зависимости от сопротивления теплопередаче окно с ближайшим большим R_норм=0,43 м²×°С/Вт. Выбираем двойное остекление в раздельных переплетах.

1.3 Определение термического сопротивления наружных дверей.

Приведенное сопротивление теплопередачи наружной двери должно быть не меньше, чем 60% от сопротивления теплопередачи наружной ограждающей конструкции из условий санитарно-гигиенических норм, т. е.

R^норм._пр. => 0,6 * R^тр.= 0,6 * 1,8 = 1,08 Вт/м²˚С

1.4 Определение термического сопротивления чердачного перекрытия.

В качестве чердачного перекрытия принимаем следующую конструкцию, состоящую из нескольких слоев:

1.Цементно-песчаная стяжка

2.Пароизоляция ( Рубероид)

3.Утепляющий слой (плиты торфяные теплоизоляционные, плотность 300), толщина определяется расчетом.

4.Пергамин

5.Железобетонная плита

6.Штукатурка

Определим термическое сопротивление железобетонной плиты. Для простоты расчета принимаем схему сечения плиты с квадратными отверстиями в плите вместо круглых.

При делении плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два параллельных участка. Участок I - однородный, участок II - многослойный, состоящий из двух одинаковых по толщине слоев а и в, а также горизонтальной воздушной прослойки. Сопротивления теплопередаче этих участков R_I и R_II соответственно равны:

R_I = 0,22*1.92 = 0,114 м² ºС/Вт

Для панели чердачного перекрытия горизонтальная воздушная прослойка с потоком теплоты снизу вверх отделена от холодного чердака слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях Rв.п = 0,15 м2·°С/Вт. Следовательно,

R_II = 0,04 + 0,15 = 0,19 м² ºС/Вт;

Сопротивление теплопередаче всей плиты при разбивке его плоскостями, параллельными тепловому потоку, определяем по формуле:

для чердачного перекрытия:

R_a= (0,07+0,14)/((0,07/0,114)+(0,14/0,19)) = 0,156 м² ºС/Вт

Требуемое сопротивление чердачного перекрытия определяем в зависимости от ГСОП:

4000 – 2,7

6000 – 3,4

R₀ = 3,4 м² ºС/Вт;

Материал	кг/м	Вт/(м С)	м
Цементно-песчаный стяжка	1800	0.93	0.05
Пароизоляция из рубероида	600	0.17	0.01
Утеплитель (плиты торфяные)	300	0.08	-
Пергамин	600	0.17	0.005
Ж/Б плита	R=0.156
Цементно-песчаный затирка	1800	0,92	0.005

Толщина утепляющего слоя находится по формуле:

1 δшт δр δиз 1

R^тр= — + — + — + — + Rж\б + —

αв λшт λр λиз αн

α_b= 8,7 (по СТО 00044807-001-2006);

α_н = 12 Вт/м²˚С;

δиз=0.84 м

1.5 Определение термического сопротивления пола.

Конструкция пола:

1.Линолеум 5 мм

2.Цементно-песчаная стяжка 50 мм

3.Утеплитель (пенополистирол)

4.Ж/Б плита.

Материал		λ	δ
Линолеум	1800	0,38	0,005
Цементно-песчаная стяжка	1800	0,93	0.05
Пенополистирол	40	0.041	-
Ж/Б плита			0.22

Расчет термического сопротивления пола производится по зонам:

Приведенное термическое сопротивление окон и балконных дверей определяется по приложению 2 методички

ГСОП= 6082 4000-2,7

6000-3,4

Ro = 3,4 [м² ºС/Вт]

Rнп- термическое сопротивление не утепленного пола, принимается в зависимости от зоны.

Rнп= 2.1 м² ºС/Вт - 1 зона;

Rнп= 4.3 м² ºС/Вт - 2 зона;

Rнп= 8.6 м² ºС/Вт - 3 зона;

Rнп= 14.2 м² ºС/Вт - 4 зона.

(1-ая зона) Rнп1==1,18(2,1+3,4)=6,49 [м² ºС/Вт]

(2-ая зона) Rнп2=1,18(4,3+3,4)=9,086 [м² ºС/Вт]

(3-я зона) Rнп3=1,18(8,6+3,4)=14,16 [м² ºС/Вт]

(4-я зона) Rнп4=1,18(14,2+3,4)=20,8 [м² ºС/Вт]

Рассчитаем толщину утеплителя только для первой зоны.

1 0.005 δиз 0.05 1

6,49 = — + — + — + — + — + 0,156

6 0.380 0.041 0.93 8.7

δ =0.48 м

1.6 Определение термического сопротивления внутренней стены и перегородок.

Термическое сопротивление внутренних стен определяется по формуле:

2 δст 2δшт

Ro= — + — + — ;

αв λст λшт

где δст = 0.370 – толщина внутренней несущей стены

2 0.37 2·0.02

Ro= — + — + — ;

6,75 0.5 0.9

Ro = 1,08 м² ºС/Вт

Термическое сопротивление перегородок определяется по формуле:

2 δпер 2δшт

Ro= — + — + — ;

αв λпер λшт

где δпер=0.120 –толщина перегородок

2 0.12 2·0.02

Ro= — + — + — ;

6,75 0.5 0.9

Ro = 0,584 м² ºС/Вт

Расчет теплопотерь здания.

Расчет теплопотерь здания или теплопритока производится через ограждения, разность температур воздуха по обе стороны которых более 3 ºС. Теплопотери разделяются на основные и дополнительные. Основные теплопотери находятся по формуле:

Qосн= — ∙(tв-tн)∙n, Вт

А-площадь ограждающих конструкций, м;

R- термическое сопротивление данной ограждающей конструкций ;

tв- расчетная температура воздуха внутри помещения,

tн- расчетная температура наружного воздуха при расчете потерь теплоты через наружные ограждения ( температура наиболее холодной пятидневки –(-34ºС)) или температура воздуха более холодного помещения при расчете теплопотерь через внутренние ограждения, ºС

n- поправочный коэффициент ( по табл. 3* СНиП I I-3-79*);

Полные теплопотери определяются :

Qполн= Qосн*(1+ΣВ) ,Вт

ΣВ- добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь.

К добавочным потерям теплоты относятся следующие:

на ориентацию по сторонам света;
на продуваемость помещения с двумя наружными стенами и более;
на подогрев врывающегося воздуха.

Ограждающие конструкции обозначаются:

СН - стена наружная;

СВ - стена внутренняя;

ОО - окно с одинарным остеклением;

ОД – окно с двойным остеклением;

ДД - дверь двойная;

ДО – дверь одинарная;

ПТ –потолок;

ПЛ – пол(перегородка)

. Результаты расчета заносятся в таблицу № 1.

При разности давления воздуха с одной и с другой стороны ограждения через него может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему, т.е. в направлении от наружного воздуха в помещение. Такое явление называется инфильтрацией, и оно вызывает дополнительные теплопотери помещения.

Расход теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции находится так:

Qинф=0.28∙Ln∙g∙c∙ (tв-tн)

где Ln-расход удаляемого воздуха не компенсируемый прогретым приточным воздухом, м/час; Ln=L∙F

L-удельный нормативный расход (3м/час на 1 м² пола);

F-площадь пола помещения , м²;

с- удельная теплоемкость воздуха , равная 1 кДж/кгºС;

g- плотность наружного воздуха, кг/м g=353/(273+ tн) = 1,49

tн- температура наружного воздуха, равная температуре наиболее холодной пятидневки

(-34ºС);

tв- расчетная температура воздуха в помещении , ºС

Все расчеты сведены в таблицу №2.

Определение нагревательной поверхности отопительных приборов.

Принимается система отопления двухтрубная с нижней разводкой и искусственной циркуляцией теплоносителя от элеваторного узла. Теплоноситель - подогретая вода с параметрами в подающем теплопроводе t=145°C , в обратном t =70°C. . Подающий трубопровод располагается в помещении. Уклон труб не менее 2мм на погонный метр . Уклоны устраиваются в сторону сливных кранов . Отопительные стояки , подающий и отводящий трубопроводы расположены у наружных стен , вдоль внутренних стен . Расстояние до стен - 3 см . Для прокладки груб через стену применяем металлические гильзы . Нагревательные приборы устанавливаются под окнами , в исключительных случаях - у внутренних стен . Применяется односторонняя схема присоединения приборов к стояку. В качестве нагревательных приборов применяют радиаторы чугунные типа МС-140-108 4-секционные.

1.Определяем Qтр –суммарную теплоотдачу открыто проложенных в пределах помещения стояков, подводок, к которым непосредственно присоединен прибор, а также трубопроводов:

Qтр=gвlв+gгlг, Вт

Где gв ,gг – теплоотдача одного погонного метра вертикально и горизонтально проложенных труб ,Вт/м

lг,lв- длины вертикальных и горизонтальных трубопроводов в пределах помещения, м

gв= 75 Вт/м, gг=95 Вт/м ; lг=0.5 м, lв=Hпом-0.8 м=3,5-0.8=2.7 м

2.Теплоотдача отопительного прибора определяется по формуле:

Qпр= Q-0.9 Qтр, Вт

Где Q-теплопотребность помещения, Вт (принимается по таблице №2 для рассчитываемого помещения).

3.Действительный расход воды в отопительном приборе:

Gпр=Qпр/(С(tr-to)), кг/с

где С=4.190 Дж/кгºС – теплоемкость воды;

tr,tо- температура воды на входе и выходе отопительного прибора, ºС;

tr= 145ºС tо=70ºС

4.Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора:

qпр=qном(Δtср/70)¹⁺ⁿ (Gпр/0.1)^р∙ Спр ,Вт/м²

где qном - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м² (принимается по табл. 8 учебника Тихомирова)

Δtср=0.5(tr+to)-tв , ºС- температурный напор;

n,р- экспериментальные значения показателей степени (принимается по табл. 8.1 учебника Тихомирова);

Спр- коэффициент, учитывающий схему присоединения отопительного прибора и изменение показателя степени р в различных диапазонах расхода теплоносителя .

По табл. 8.1 учебника Тихомирова принимаем для МС-140-108:

qном=758 Вт/м²;n=0.3; р=0.02 ; Спр=1.039;

5.Расчетная площадь отопительного прибора определяется по формуле:

Qпр

Fp= —— β1∙β2 , м²

qпр

где β1- коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (по табл. 8.2 учебника Тихомирова);

β2- коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений (по табл. 8.3 учебника Тихомирова);

3.1 Число секций радиаторов.

Расчетное число секций чугунных радиаторов определяется по формуле:

Fp∙ β4

Np= ——— , шт

ƒ1∙ β3

ƒ1- площадь поверхности одной секции, м²(по табл. 8.1 учебника Тихомирова);

для МС-140-108 ƒ1=0.244 м².

β3- коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе и принимаемый для радиаторов типа МС-140 равным 1 при числе секций от 3 до 15

β4- коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении по рис.8.13 учебник Тихомирова ); β4=1

Поскольку расчетное число секций Np редко получается целым, то к установке принимаем ближайшее большее число секций радиатора.

Все вычисления заносятся в таблицу №3.

3.2 Подбор элеватора.

Водоструйный элеватор применяется в местной системе отопления для понижения температуры воды в подающем трубопроводе до температуры, допустимой в системе. Понижение температуры происходит при смешении высокотемпературной воды с охлаждённой водой местной системы отопления.

Находим коэффициент смешения:

U=(τ₁-τ₀₁)/(τ₀₁-τ₂) , где:

U – коэффициент смешения;

τ₁ – температура воды в подающем трубопроводе при расчётной наружной температуре воздуха для проектного отопления, τ₁=145^оС;

τ₀₁–температура воды после смешения в элеваторе, поступившей в систему отопления, τ₀₁=95^оС;

τ₂ – температура воды в обратном теплопроводе, от системы отопления, τ₂=70^оС.

U =2.

Расход воды в системе отопления рассчитываем по формуле:

G^U_do=3,6∙Q_omax/((τ₀₁-τ₂)∙c) , где:

G^U_do – расход воды в системе отопления, кг/ч;

с – удельная теплоёмкость воды:

с=4,187 кДж/кг ^оС ;

Qomax – тепловая мощность системы отопления, Q_omax=28331,3 Вт;

τ₀₁ – температура воды после смешения в элеваторе, поступившей в систему отопления, τ₀₁=95^оС;

τ₂ – температура воды в обратном теплопроводе, от системы отопления, τ₂=70^оС.

G^U_do=974,4 кг/ч .

Расход воды на отопление:

G_do=3,6∙Q_{o max}/((τ₁-τ₂)∙c) , где:

G_do – расход воды на отоплание, кг/ч;

с – удельная теплоёмкость воды:

с=4,187 кДж/кг ^оС ;

Q_omax – тепловая мощность системы отопления, Q_omax=28331,3 Вт;

τ₂ – температура воды в обратном теплопроводе, от системы отопления, τ₂=70^оС.

G_do=324,8 кг/ч .

Расход подмешиваемой воды в элеваторе:

G^U=G^U_do-G_do ;

G^U=649,6 кг/ч .

Диаметр горловины элеватора:

d_r=8,5∙⁴√((G_do/1000)²(1+U)²/H_o) ,где:

d_r – диаметр горловины элеватора, мм;

G_do – расход воды на отопление, кг/ч;

U – коэффициент смешения;

H_o–гидравлическое сопротивление системы отопления водяного сопла:

H_o=5 м;

d_r=5,6 мм .

Диаметр сопла элеватора:

d_c=9,6*⁴√((G_do/1000)²/H₁) , где:

d_c – диаметр сопла элеватора, мм;

G_do – расход воды на отопление, кг/ч;

H₁ – напор воды перед элеватором = 60 м.

d_c=1,96 мм.

В соответствии с высчитанными параметрами принимаем элеватор с параметрами:

№ элеватора	Диаметр смешивания dr, мм	Размеры, мм					Диаметр сопла dc, мм	Масса, кг
№ элеватора	Диаметр смешивания dr, мм	L	I	D1	D2	h	Диаметр сопла dc, мм	Масса, кг
1	15	360	70	145	145	130	3-8	8,3

4. Расчет вентиляции.

Количество удаляемого воздуха из помещения определяется покак формуле:

Q_выт= N_выт∙V_пом , где:

N_выт – кратность, воздухообмена помещения. Принимается согласно нормам проектирования;

V_{пом –}внутренний объём помещения, м^З.

Площадь сечения воздуховодов находится из выражения :

F = Q_выт/3600∙W, м² , где:

W - скорость движения воздуха в канале, принимаем равным 1м/с.

Определяем количество жалюзийных решёток и результаты сводим в таблицу №4