Теплоснабжение и вентиляция жилого здания

Федеральное агентство  по образованию

ГОУ ВПО  Тульский государственный  университет

Кафедра «ЭиСТС»

 

 

 

 

 

 

Теплоснабжение  и вентиляция  
жилого здания

 

Курсовая работа

по дисциплине «Теплогазоснабжение  и вентиляция»

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

 

 

 

 

Выполнила

студентка    _____________________  Острянин А.В. гр.321251

(подпись студента)

 

Проверил

преподаватель _____________________  Титов Д.Ю.

(подпись преподавателя)

 

 

 

 

 

 

Тула 2008 г.

 

Оглавление

 

 

    Список литературы …

 

 

 

 

1. Расчётные параметры воздуха и характеристики  
наружных ограждений

 

 

Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для  
г. Калуга:

Средняя температура отопительного  периода 

Продолжительность отопительного  периода  суток

Температуру помещений принимаем

 

 

В соответствии с СНиП 23-02-2003:

 

2. Тепловой баланс помещений

Определение мощности системы отопления

 

 

Основные потери теплоты следует  определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции :

 

 

где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2 × °С/Вт.

- расчетная температура воздуха, °С, в помещении;

- 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

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

 

 

 

 

 

 

Ограждающие конструкции

Коэффициент n

1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые  наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне

1

2. Перекрытия над холодными подвалами,  сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне

0,9




 

Добавочные потери теплоты b через ограждающие конструкции принимаются в долях от основных потерь в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере 0,1; на юго-восток и запад - в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно - по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,1 - в других случаях;

 

Таблица 1 - Основные и добавочные потери теплоты

 

№ помещения

Наимено 
вание помещения

Поверхность ограждения

K

(tв-tнс)

 

Qобщ, Вт

Обозначение

Ориентация

Размер, м.

Площадь F, м2

1

2

3

4

5

6

7

8

10

11

12

101    

Жилая комната

НС

З

3

2,7

8,1

0,332

53

0,05

1,05

151,01

НС

Ю

5,4

2,7

11,19

0,332

53

    

196,9

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

53

    

176,65

ПЛ

  

3

5,4

16,2

0,252

47,7

    

194,73

Д

Ю 

2,1

0,9

1,89

2,222

53

    

222,58

102

Жилая комната

НС

Ю

3,6

2,7

6,33

0,332

51

    

107,18

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

51

    

169,98

  ПЛ

  

3,6

5,4

19,44

0,252

45,9

    

224,86

Д

Ю

2,1

0,9

1,89

2,222

51

    

214,18

103

Жилая

комната

НС

Ю

3

2,7

6,6

0,332

51

    

111,75

НС

З

1,2

2,7

3,24

0,332

51

0,05

1,05

57,6

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

51

    

169,98

ПЛ

  

3

6,6

19,8

0,252

45,9

    

229,02


 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

104

Кухня

НС

Ю

3

2,7

6,6

0,332

51

0,1

1,1

122,93

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1

1,1

186,98

ПЛ

  

3

6,6

19,8

0,252

45,9

    

229,02

106

Кухня

НС

Ю

3

2,7

6,6

0,332

51

0,1

1,1

122,93

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1

1,1

225,44

ПЛ

  

3

6,6

19,8

0,252

45,9

    

186,98

108

Жилая комната

НС

Ю

3

2,7

6,6

0,332

51

0,1

1,1

122,93

НС

В

1,2

2,7

3,24

0,332

51

0,1

1,1

60,35

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1

1,1

186,98

ПЛ

  

3

6,6

19,8

0,252

45,9

    

229,02

109

Жилая комната

НС

Ю

3

2,7

6,33

0,332

51

    

107,18

Д

Ю

2,1

0,9

1,89

2,222

51

0,1

1,1

235,6

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

51

    

169,98

ПЛ

  

3,6

5,4

19,44

0,252

45,9

    

224,86

110

Жилая комната

НС

Ю

3

2,7

4,71

0,332

53

    

82,88

НС

В

5,4

2,7

14,58

0,332

53

0,1

1,1

282,21

ДО

Ю

1

1,5

1,5

2,222

53

    

176,65

ПЛ

  

3

5,4

16,2

0,252

47,7

    

194,73

Д

Ю

2,1

0,9

1,89

2,222

53

    

222,58

111

Жилая

комната

НС

С

3

2,7

6,6

0,332

53

0,1 

1,1

127,75

НС

В

6,6

2,7

17,82

0,332

53

0,1

1,1

344,92

ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

53

0,1 

1,1

176,65

ПЛ

  

3

6,6

19,8

0,252

47,7

    

238,01

113

Жилая комната

НС

С

3,6

2,7

4,71

0,332

51

      0,1

1,1

87,73

ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1 

1,1

186,98

ПЛ

  

3,6

6,6

23,76

0,252

45,9

    

274,83

Д

С

2,1

0,9

1,89

2,222

51

0,1

1,1

235,6

114

Кухня

НС

С

3

2,7

4,71

0,332

51

0,1 

1,1

87,73

ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1 

1,1

186,98

ПЛ

  

5,2

4,5

23,4

0,252

45,9

    

270,66

Д

С

2,1

0,9

1,89

2,222

51

0,1

1,1

235,6

116

Подъезд

НС

С

6

2,7

11,31

0,332

51

0,1 

1,1

210,65

ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1 

1,1

186,98

ПЛ

  

6

6,6

39,6

0,252

45,9

    

458,05

  ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1

1,1

186,98

Д

С

2,1

0,9

1,89

2,222

51

0,1

1,1

235,6

Ч

  

6

6,6

39,6

0,252

45,9

    

458,05

117

Кухня

НС

С

3

2,7

4,71

0,332

51

0,1 

1,1

87,73

Д

С

2,1

0,9

1,89

2,222

51

0,1

1,1

235,6

ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

51

0,1 

1,1

186,98

ПЛ

  

3

6,6

19,8

0,252

45,9

    

229,02

119  

 

Жилая

комната

НС

С

5,4

2,7

13,08

0,332

53

0,1

1,1

253,17

НС

З

3

2,7

8,1

0,332

53

0,05

1,05

149,65

ДО

С

1

1,5

1,5

2,222

53

0,1

1,1

194,31

ПЛ

  

3

5,4

16,2

0,252

47,7

    

194,73

120

Жилая комната

НС

С

1,2

2,7

3,24

0,332

53

0,1

1,1

62,71

НС

З

3,6

2,7

9,72

0,332

53

0,05

1,05

179,58

ПЛ

  

3,6

6,6

23,76

0,252

47,7

    

285,61


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная нагрузка на отопительные приборы определяется из уравнения теплового баланса:

.

 

- основные теплопатери всеми  наружными ограждающими конструкциями

- бытовые тепловыделения:

;

 

- площадь пола (м);

- количество теплоты, необходимое  для нагрева инфильтрующегося воздуха:

 

.


Таблица 2 - Тепловой баланс помещений

 

№  
пом

Q1, 
Вт

QИ,  
Вт

QБ, 
Вт

Qпр,  
Вт

1

2

3

4

5

101

941,87

376,75

340,2

978,42

102

716,2

286,48

408,24

594,44

103

568,35

227,34

415,84

379,85

104

538,93

215,57

415,84

338,66

106

538,93

215,57

415,84

338,66

108

599,28

239,71

415,84

423,15

109

737,62

295,05

408,24

324,43

110

959,05

383,62

340,2

1002,47

111

887,33

354,93

415,84

826,42

113

785,14

34,06

498,96

320,24

114

780,97

312,39

491,4

601,96

117

739,33

295,73

415,84

619,22

119

791,86

316,74

340,2

768,4

120

527,9

211,16

498,96

240,1

201

747,14

298,86

340,2

705,8

202

491,34

196,54

408,24

279,64

203

339,33

135,73

415,84

59,22

204

309,91

56,76

415,84

49,17

206

309,91

123,96

415,84

49,17

208

370,26

148,1

415,84

102,52

209

512,76

205,1

408,24

     309,62

210

764,32

305,73

340,2

729,85

211

649,32

259,73

415,84

493,21

213

510,31

204,12

498,96

215,47

214

510,31

204,12

491,4

223,03

217

510,31

204,12

415,84

298,59

219

597,13

238,85

340,2

495,78

220

242,29

96,92

498,96

159,75

301

941,87

376,75

340,2

978,42

302

716,2

286,48

408,24

594,44

303

568,35

227,34

415,84

379,85

304

538,93

215,57

415,84

338,66

306

538,93

215,57

415,84

338,66

308

599,28

239,71

415,84

423,15

309

737,62

295,05

408,24

324,43

310

959,05

383,62

340,2

1002,47

311

887,33

354,93

415,84

826,42

313

785,14

34,06

498,96

320,24

314

780,97

312,39

491,4

601,96

317

739,33

295,73

415,84

619,22

319

791,86

316,74

340,2

768,4

320

527,9

211,16

498,96

240,1


 

 

=19683,66 Вт

3. Выбор и компоновка системы отопления

 

Система отопления принята  однотрубной, с верхней разводкой. Расчётная температура воды в подающей магистрали , расчётная температура воды в обратной магистрали , расчётную температуру воды в подающем трубопроводе тепловой сети , тип отопительных приборов – МС-140.

В системе предусмотрен воздухосборник.

Система отопления подключается к  тепловой сети через элеватор.

Подбор оборудования производится после гидравлического расчёта.

Прокладка подающих магистралей осуществляется по чердаку, обратных под потолком подвала.

Удаление воздуха из системы  отопления производится с высшей точки системы.


 

4. Гидравлический расчёт системы отопления

 

Гидравлический расчет системы  отопления начинается с построения аксонометрической схемы системы  отопления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Аксонометрическая схема  системы отопления

 

Принимаем главное циркуляционное кольцо - ветвь с максимальной тепловой нагрузкой и максимальной протяженности.

Целью гидравлического расчёта  является подбор таких диаметров  участков циркуляционного кольца, которые обеспечут пропуск расчётного количества воды, при этом потери давления на преодоление сопротивлений должна быть на 10% меньше располагаемого перепада давления ( ).

Располагаемый перепад давления  определяется по  формуле:  .

- искусственное давление создаваемое насосом (Па);

- естественное циркуляционное давление (Па);

Т.к. составляет меньше 10% от давления создаваемого насосом, этой величиной можно пренебречь.

Разность давлений в  трубопроводах тепловой сети на вводе  в здание .

Определим среднее значение удельных потерь давления в следствие трения стенки трубы на участках главного циркуляционного кольца:

 

 


- коэффициент, учитывающий долю  потерь давления на преодоление  сопротивлений трения от общего  располагаемого давления в системе (для однотрубной системы ).

- общая длинна участков расчётного циркуляционного кольца (67,8 м).

 

 

Расход воды на участках определяем по формуле:

 

где - коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счёт округления сверх расчётной величины

- коэффициент учёта дополнительных  потерь теплоты отопительными  приборами у наружных ограждений.

Для чугунных радиаторов МС-140 - ;

По расходу воды и максимальной допустимой скорости движения воды в трубах подбираем диаметры трубопроводов участков.

Максимальная допустимая скорость движения воды в трубах:

при d=15 мм – 1,2 м/с

при d=20 мм и более – 1 м/с

Потери давления на трение на участке определяется умножением R на l. По значению находим динамическое давление .

В зависимости от приборов, располагающихся на участках, находим коэффициенты местных сопротивлений участков, которые сводятся в таблицу.

Потери давления в местных сопротивлениях участка:

После определяют потери давления на участках ∆p = , Па.

.

Таблица 3 - Гидравлический расчёт системы

 

N

участка

Q,

Вт

G,

кг/ч

l,

м

d,

мм

R,

Па

Rl,

Па

ω,

м/с

ΔPω,

Па

 

Z=∆Pw*∑

Па

∆p=Rl+z

Па

1

21282,89

775,91

15,3

40

11,8

82,62

0,137

9,38

3,6

33,78

116,4

2

10641,45

387,96

3

32

6,4

17,7

0,108

5,3

3

17,49

35,19

3

5808,79

211,77

3

25

8,85

24,96

0,103

5

2,5

13,28

38,24

4

5309,56

193,58

3

25

7,85

22,08

0,097

4,33

2,5

10,81

32,89

6

5309,56

193,58

3

25

7,85

22,08

0,097

4,33

2,5

10,81

32,89

7

5808,79 

211,77

    3

25

8,85

24,96

0,103

5

2,5

13,28

38,24 

8

10641,45

387,96

3,6

32

6,4

17,7

0,108

5,3

2,5

17,49

35,19

9

21282,89

775,91

   1,2 

40

11,8

6,48

0,137

14,45

1,5

21,77

28,16

                       
                       
                       

5

3882,53

137,54

20,4

20

11,8

240,72

0,108

5,83

48,1

94,81

335,53


 

Общие потери на главном циркуляционном кольце ∆p = 895,61 (Па), что значительно меньше располагаемого давления

 

Невязка:


 

   Таблица 4 - Местные сопротивления участков

 

Nуч

Наименование

1

2

3

4

1

2 отвода под 900   d= 40 мм

2*0,3

3,6

Тройник на ответвлении

1,5

Воздухосборник проточный

1,5

2

Кран пробочный  d= 32 мм

1,5

3

Тройник на ответвлении

1,5

3

Кран пробочный d=25 мм

1,5

2,5

Тройник на прямой проход

1

4

 Кран пробочный d=25 мм

1,5

2,5

Тройник на прямой проход

1

5

4 тройника на проход с поворотом

4*1,5

48,1

Кран пробочный d=20 мм

1,5

2 отвода под 900   d=20 мм

2*0,3

3 узла нагревательных приборов

8*3

Вентиль d=20 мм для невязки

16

6

 Кран пробочный d=25 мм

1,5

2,5

Тройник на прямой проход

1

7

Кран пробочный d=25 мм

1,5

2,5

Тройник на проход с поворотом

1

8

Кран пробочный d=32 мм

      1,5

2,5

Тройник на проход с поворотом

1

9

Кран пробочный d=40 мм

1,5

1,5


 

 

5. Расчёт площади нагревательной поверхности приборов

 

 

Расчёт площади теплоотдающей  поверхности отопительных приборов производится в зависимости принятого вида прибора, его расположение в помещение, схемы присоединения к трубопроводам, температурного режима.

 

где - тепловая нагрузка прибора, (Вт);

- поправочный коэффициент учитывающий понижение температуры воды по сравнению с расчётным значением вследствие её остывания в трубопроводах системы (1,04 для первого этажа);

- поправочный коэффициент учитывающий  способ установки радиатора в помещении (1,02 – прибор установлен у стены без ниши);

Температура каждого прибора:

Перепад температур:

- температура воды на входе  в прибор

- температура на выходе из любого прибора:

- коэффициент затекания воды  в отопительный прибор;

- расход воды стояком:

- расход воды прибором:

Число секций в радиаторе рассчитываются по формуле:  

- поверхность нагрева одной секции (м2). Для М-140

число секций прибора с учетом поправок;


- поправочный коэффициент, зависящий от числа секций в радиаторе.

 

 

Таблица 4  - Расчёт площади нагревательной поверхности приборов

 

N

п/п

Qпр,

Вт

tвх,

0С

tвых,

0С

tпр,

0С

tпр-tв,

0С

Кпр,

Кг/ч

К(tпр-tв)

β1

β2

Fпр

f

n'

β3

nok

320

240,1

95,0

93,4

93,9

75,9

9,9

751,41

1

1,02

0,83

0,254

6,39

1

7

220

159,75

93,4

92,3

92,8

74,8

9,9

740,52

1

1,02

0,63

0,254

5,48

1

6

120

240,1

92,3

90,7

91,5

73,5

9,9

727,65

1,04

1,02

0,93

0,254

6,66

1,01

7


 

6. Подбор оборудования теплового пункта

 

Расчёт элеватора

 

Коэффициент смещения элеватора:

Расчетный коэффициент смешивания (с 15% запасом):

Количество смешанной воды, поступающей в систему отопления:

(т/ч);

Приведенный расход воды прибором:

(т/ч);

Диаметр горловины элеватора:


(см);

 
Диаметр сопла элеватора:

 

(см).

 

По монограмме подбора элеваторов, учитывая что (т/ч) и (см) принимаем элеватор № 1.

7. Выбор и расчёт вентиляционной системы

 

В здание проектируется вытяжная система  вентиляции с естественным побуждением. Воздух из помещений удаляется через каналы, выполненные во внутренних кирпичных стенах. Удаление воздуха из жилых комнат предусматривается через вытяжные каналы кухонь и уборных (ванн). Для удаления воздуха в атмосферу служат вытяжные шахты. С целью уменьшения количества отверстий в кровле, шахты разных систем компенсируются вместе и объединятся под одним дефлектором.

 

(м)   (кг/м3) 

(м)   (кг/м3)

(м)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 2 – Аксонометрическая схема системы вентиляции

 

Располагаемый напор:

(Па);

(Па);

(Па).

 

Расчёт системы вентиляции начинаем с ветви, для которой располагаемый напор имеет наименьшее значение (1-2-3-4-5-6-7). Суммарные потери давления не должны превышать располагаемого давления (запас 10%): .

Сечение канала определяется по формуле:

где

F – площадь сечения канала или шахты, м2;

L – количество воздуха удаляемого из помещения, м3/ч (для кухонь – 90 м3/ч, санузлов – 50 м3/ч);

V – принимаемая скорость воздуха, м/с;

Эквивалентный диаметр определяется:

,

где

, - стороны прямоугольного канала, мм.

 

Динамическое давление определяется:

,

где

- плотность воздуха, кг/м3;

Z – потери давления на местные сопротивления

 

 

Таблица 5 – Гидравлический расчёт системы вентиляции

 

N

уч.

L,

м3/ч

F,

м

fф,

м

ωф, 
м/с

Размеры, мм

dw,

мм

L,

м

R

Па/м

β

Rlβ

ΔPw

 

Z

ΔP 
=Rlβ+z

а

b(h)

1

50

0,03

0,0378

0,3674

140

270

184,4

0,8

0,0130

1,25

0,0130

0,081

2,22

0,180

0,193

2

50

0,03

0,0480

0,2894

150

320

204,3

0,19

0,0098

1,05

0,0020

0,050

0,53

0,027

0,029

3

100

0,06

0,0630

0,4409

150

420

221,1

0,19

0,0198

1,11

0,0042

0,117

1,65

0,192

0,197

4

150

0,08

0,0800

0,5208

250

320

280,7

0,1

0,0199

1,12

0,0022

0,163

1,25

0,203

0,206

5

150

0,08

0,2340

0,5208

250

320

482,5

2,5

0,0059

1,12

0,0165

0,149

0,233

0,035

0,052

6

300

0,20

0,2500

0,1389

450

520

500,0

2,5

0,0039

1

0,0098

0,523

1,936

1,012

1,022

7

50

0,02

0,0378

0,3674

140

270

184,4

3,6

0,1299

1,25

0,5846

0,081

2,22

0,180

0,764

8

50

0,02

0,0378

0,3674

140

270

184,4

6,4

0,1299

1,25

1,0392

0,081

2,22

0,180

1,219


 

Суммарные потери давления на участках:

ΔP3 (1-2-3-4-5-6)= 1,704 (Па) 

ΔP2 (3-4-5-6-7)= 2,248 (Па)   

ΔP1 (4-5-6-8)= 2,751 (Па)   


Таблица 7 - Местные сопротивления участков системы вентиляции

 

Nуч

Наименование

1,7,8, 

Жалюзийная решётка c неподвижным  жалюзи

Отвод под углом 900

0,5

1,72

2,22

2

Отвод под углом 900

0,53

0,53

3

Вытяжной тройник под углом 900

1,65

1,65

4

Вытяжной тройник под углом 900

1,25

1,25

5

Штанообразный тройник

0,233

0,233

6

Штанообразный тройник

0,126

1,936

Дефлектор

0,61

Утеплённый клапан

0,1

Выход с поворотом потока

1,1


 

(Па) > (Па)

Cсуммарные потери давления не превышают располагаемого давления  

 

Список литературы


1. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика.-М.:  Стройиздат, 1983.-136с.

2. СНиП 2.08.01-85 Жилые здания. / Госстрой СССР.-М.: ЦИТП часстроя СССР, 1986.-16с.

3. СНиП П-3-79** Строительная теплотехника. Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-32с.

4. СНиП 2.04.05-86 Отопление, вентиляция и кондиционирование. / Госстрой СССР.-М: ЦИТП Госстрой СССР. 1986 Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-64с.

5. Отопление: учебник для вузов. / Богословский В.Н.-М.: Стройиздат, 1991.-735с.

6. Справочник проектировщика.: Внутренние санитарно-технические устройства. / Под ред. И.Г. Староверова.-М., Стройиздат, 1990.-344с.

7. Отопление: Методические указания «Примеры расчётов по отоплению». / В.А Слемзин, 8. С.А. Родченко, А.С. Ломакин и др. Под ред. В.А. Слемзина.-Тула.: ТулПИ, 1984.-59с.