Водоснабжение и Водоотведение

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Югорский государственный университет

Политехнический институт

кафедра «Строительство»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

«ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент:                                                                              Ремиханов А.Г., гр. 5с22б

 

Проверил: ст.преподаватель      Ткач Л.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ханты-Мансийск

2012

 

Содержание

 

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

 

Исходные данные, приложения………………………………………………………….…...……..4

 

1. Теплотехнический расчёт наружных ограждений………………………………………...…….5

 

2. Расчёт  тепловых потерь здания………………………………………………………………….12

 

3. Расчёт  поверхности отопительных приборов………………………………………………......25

 

4. Гидравлический  расчёт системы отопления……………………………………………………32

 

5. Расчёт  естественной вытяжной системы  вентиляции…………………………………....…….38

 

Список использованной литературы………………………………………………………...…… 44 

Исходные данные

Район строительства: город : Сочи;

Номер плана: 2;

Номер ограждения: 10;

Номер перекрытия: 8;

Конструкция полов: δд =45мм; δвп =130мм; δут = 55мм

Разводка системы отопления: нижняя;

Движение воды: попутное

 

 

 

 

 

 

 

Общежитие

1-Рекриация. 2-Жилое помещение. 3-Умывальная. 4-Санузел.

5-Служебное помещение.

 

 

 

 

 

 

 

Введение

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

Важность теплотехнической подготовки определяется тем, что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и на них приходится значительная часть капительных 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 и охрану окружающей среды на повышение эффективности работы оборудования.

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

Вентиляция нужна для обеспечения необходимой 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.

Система вентиляции состоит из устройств для нагревания, увлажнения и осушения приточного воздуха.

Системы кондиционирования воздуха являются более совершенными средствами создания и обеспечения в помещениях улучшенного микроклимата, то есть заданных параметров воздуха: температуры, влажности и чистоты при допустимой скорости движения воздуха в помещении независимо от наружных метеорологических условий и переменных по времени вредных выделений в помещениях.

 

 

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

 

1.1. Определение требуемых значений  сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций следует принимать в соответствии со значениями, определяемыми исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения.

1.1.1. Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (стена, перекрытие), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям , определяют по формуле, м2°С/Вт:

 

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл. 1.1;

tB - расчетная температура  внутреннего  воздуха,  °С,  принимаемая  по приложению 1 методических указаний;

tB = 18°С

- расчетная зимняя температура  наружного воздуха, для г. Сочи  -3°С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99 или по приложению 2 методических указаний;

DtH - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 1.2.

 

Таблица 1.1

Ограждающие конструкции

Коэффициент n

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

1

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

0,9


 

 

 

 

Таблица 1.2

 

Назначение здания

DtH , °С, для

наружных стен

чердачные перекрытия

перекрытия над подвалами

Жилые, лечебно-профилактические, детские учреждения, школы, интернаты

4,0

3,0

2,0

Общественные, административные и бытовые

4,5

4,0

2,5


 

DtH = 4.0°С – для наружных стен;

DtH = 3.0°С – для чердачных перекрытий.

αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций,         Вт/(м2 °С), для стен, потолков, полов αB = 8,7 Вт / (м2 °С).

(tв – ) = 18+3= 21 °С

==0,603 Вт/(м2 °С), (для наружной стены);

==0,804 Вт/(м2 °С), (для чердачного перекрытия).

==1,206 Вт/(м2 °С), (для перекрытий над подвалами жилой комнаты)

1.1.2. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), определяется по формуле, °С/сут.

 

где tот. пер.  - средняя температура отопительного  периода. °С, определяется  по приложению 2 методических указаний;

tот. пер = 5 °С

Zот. пер. - продолжительность отопительного периода, сут.  определяется  по приложению 2 методических указаний; Zот. пер = 172 сут.

ГСОП = (18-5) * 172 = 2236 °С/сут.,

По значению ГСОП определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций исходя из условий энергосбережения, соответствующее высоким теплозащитным свойствам (для стен, перекрытий чердачных и окон),  по приложению 3 методических указаний.

 

 

 

 

ГСОП, °С/сут

, м2°С/Вт

стена

Перекрытий чердачных, над холодными подпольными и подвалами

Окон и балконных дверей

2000

2,1

2,8

0,35

4000

2,8

3,7

0,4




 

 

 

 

 

=/Вт(для наружной стены);

=/Вт(для чердачного перекрытия);

=/Вт (для окон).

1.2. Расчет коэффициентов теплопередачи через наружные ограждения

1.2.1. Коэффициент теплопередачи через наружные ограждения зданий (стена, чердачное перекрытие, окно, двери, пол), Вт / (м2°С), вычисляется по формуле

 

где R0 – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²°С / Вт.

для наружной стены и чердачного перекрытия, R0 определяется по формуле:

где αн — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт / (м2° С), определяемый по таблице 1.3;

Таблица 1.3

Наружная поверхность ограждения

αн,Вт/(м2°С)

Наружные стены

23

Перекрытия чердачные

12


 

RK — термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²С/Вт, вычисляем по формуле:

 

где R1 R2;,..., Rn - термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м2°С / Вт.

  

где d- толщина слоя, м;

l - коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м °С), принимаемый по прил. 3 в зависимости от условий эксплуатации, определяемых по приложению 2.1.

Определим параметры ограждающих конструкций.

а) Наружная стена

                               

  1. Цементно-шлаковый раствор ( =1400  кг/м3, =0,64 Вт/(м·°С));
  2. Вермикулитобетон ( =600  кг/м3, =0,17 Вт/(м·°С));

                                                                                                                                                                             

DtH = 4°С 

 

 

Из уравнения: = 0,495м

Вычисляем толщину наружной стены по формуле:

 

Толщина наружной стены:

м

 

Фактическое сопротивление теплопередаче наружной стены:

 

где - фактическое сопротивление теплопередачи наружной стены.

Вычисляем коэффициент теплопередачи наружной стены.

 

б) Чердачное перекрытие

1. Асфальтобетон(у=2100; =1,05 Вт/(м·°С));

2. Гравий керамзитовый (у=300; =0,13Вт/(м·°С));

3. Ж/б панель (у=2500; =2,04 Вт/(м·°С));

DtH = 3°С

 

Толщина слоя чердачных перекрытий жилой комнаты:

 

Из уравнения: = 0,369 м

Толщина чердачных перекрытий:

м  

Фактическое сопротивление теплопередаче чердачных перекрытий

 

\Вт.

 

 

Коэффициент теплопередачи чердачных перекрытий:

 Вт\()

 

 

 

в) Пол на лагах

  1. Деревянный пол ( λд = 0,18 Вт/ (м°С));
  2. Воздушная прослойка (Rвп = 0,24 (м2°С)/Вт);
  3. Гравий керамзитовый (λут = 0,21 Вт/(м°С)).

 

 

Составляем уравнение для пола

                   

где Rн.п. - сопротивление теплопередаче отдельных зон не утепленного пола, м2°С/Вт, определяем по табл. 1.4;

Таблица 1.4

Зона

1

II

III

IV

Rн.п., м2°С/Вт

2,15

4,3

8,6

14,2


d1, d2 — толщина деревянного настила и утеплителя, м;

l1, l2 — коэффициент теплопроводности деревянного настила и утеплителя, Вт / (м °С);

 

Вычисляем по формуле:

 

где – коэффициент теплопередачи чердачных перекрытий.

Вычислим толщину пола по формуле:

 

=

=0,23 м.

 

 зона:

 ()/Вт

0,291 Вт\()

 зона:

 ()/Вт

Вт\()

 зона:

 ()/Вт

Вт\()

 

г) Световой проём

= 0,35  м2°С/Вт

Коэффициент теплопередачи для окон и дверей в таблице принимается как разность:

 

 

д) Наружная дверь

 

 

Вт\(

 

2. РАСЧЁТ  ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ЗДАНИЯ

 

2.1. Расчет  теплопотерь через ограждающие конструкции

Вычерчиваем план здания в масштабе 1:100 с нанесением всех строительных размеров, с обозначением сторон света, назначением и номером каждого помещения (см. приложение).

Определяем тепловые потери для наружных стен (НС), для окон с двойным остеклением (ДО), для чердачного перекрытия (ЧП), для пола(ПЛ1, ПЛ2…), для наружной двери (НД).

Потери теплоты через полы на лагах определяют по зонам шириной 2м.

Теплопотери через ограждающие конструкции, Вт, определяются  по формуле

где k - коэффициент теплопередачи наружного ограждения, Вт / (м2°С);

f - площадь ограждающей конструкции, м2;

∑β- добавочные теплопотери в процентах от основных.

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 =0,27 Н (Н-высота здания, м).

 

 Площадь  ограждающей конструкции определяется согласно правилам:

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

2. Длина наружных  стен в угловых помещениях - от  кромки наружного угла до осей внутренних стен, а в не угловых 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 не угловых - между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружной стены до оси противоположной стены.

 

Расчёт теплопотерь помещения сводим в таб. №2.1.

Определим высоту этажа и высоту здания:

 

h=2,5+ + =2,5+0,23 +0,64=3,37м;

H=h+0,3=3,37+0,3=3,67м;

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

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 ρ - плотность наружного воздуха, кг/м3, определяется по формуле:

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

 

L – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м3/ч., определяется по формуле:

L = 3 Fпл - для жилых зданий;

где, Fпл – площадь пола, м2.

 

2.3. Расчет  бытовых теплопоступлений

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

 

2.4. Тепловой  баланс здания

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

где ∑Qпот, ∑Qпост – суммарные теплопотери и теплопоступления в помещениях, Вт. Тепловой баланс для помещения , Вт, определяется по формуле:

где Qогр – теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

Qинф – теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт;

Qбыт – бытовые теплопоступления, Вт.

Расчитываем теплопотери на подогрев инфильтрующегося воздуха и результаты заносим в таб. 2.2.

Ведомость расчёта теплового баланса помещений

Таблица 2.2


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рекриация

 

 

 

 

 

 

 

 

Жилое помещение (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жилое помещение (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жилое помещение (3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Умывальная

 м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санузел (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санузел (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

Жилое помещение (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Служебное помещение (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

Служебное помещение (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. 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

, Вт/(м3°С) по формуле:

 

 

     

где QCO – максимальный тепловой поток на отопление здания, Вт;

 

  Vн – строительный объем здания по наружному обмеру, м3;

tB – средняя температура воздуха и отапливаемых помещениях, °С;

α – коэффициент поправки на наружную температуру, который определяем по таблице 2.3.

Таблица 2.3

tн, °С

-35

-36

-37

-38

-39

-40

а

0,95

0,94

0,93

0,92

0,91

0,9


 

Vн = 3,37*19,2*12 = 776,448 м3;

Рассчитанную величину q сравнивают с нормативной удельной тепловой характеристикой на отопление, значения которой приведены в таблице 2.4 для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин, приведенных в таблице 2.4.

                                                                                                                           Таблица 2.4

Здание

VH, тыс. м

до 3

до 5

До10 10

До15

до 20

Жилые здания, гостиницы и общежития

0,49

0,44

0,39

0,36

0,34

Административные здания

-

0,50

0,44

0.41

0,37

Д/сады и ясли

-

0,44

0,40

    

 

 

 

 

 

3. РАСЧЁТ ПОВЕРХНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ  ПРИБОРОВ

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

3.1. Определение  числа элементов отопительных  приборов

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

где β1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительного прибора за счет округления сверх расчетной величины, β1 = 1,03 -1,08 - для радиаторов;

β2 – коэффициент, учитывающий дополнительные тепловые потери вследствие размещения отопительного прибора у наружной стены, β2 = 1,02;

Qп – тепловая нагрузка отопительного прибора, Вт;

с – удельная теплоемкость поды, с = 4187 Дж/(кг °С);

- температура воды на входе, = 95 °С;

tвых – температура воды на выходе, tвых = 70 °С.

 

3.1.2. Температурный напор , °С, определяется по формуле:

 

3.1.3. Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора , Вт/м2, определяется по формуле:

 

 

  где qном – номинальная плотность теплового потока, qном =725 Вт/м2 – для радиаторов

МС 140-98;

n, p, cпр - коэффициенты, определяемые по табл. 3.1.

                                                                   Таблица 3.1

Gпр, кг/с

n,

p

cпр

0,005-0,014

0,3

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 , м2 по формуле:

 

3.1.5. Определяем предварительное число секций , по формуле:

 

где β4 – коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора  (β4=1 - при открытой установке);

 - площадь поверхности нагрева одной секции, =0,24 м2.

3.1.6. Установочное число секций определяем по формуле:

где β3 – коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, определяем по таб. 3.2.

Таблица 3.2.

N*

β3

3-15

1

16-20

0,98

21 -25

0,96


 

 

 

 

 

 

 

Ведомость расчёта отопительных приборов

  Таблица 3.3


 

 

 

 

 

 

 

 

Рекриация

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

Жилое помещение (1)

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

Жилое помещение (2)

 

 

 

=

 

 

 

 

 

Жилое помещение (3)

 

 

=

 

 

 

 

 

Умывальная

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

Санузел (1)

 

942

=

 

 

 

 

 

 

 

Санузел (2)

 

 

=

 

 

 

 

 

 

Жилое помещение (4)

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

Служебное помещение (1)

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Служебное помещение (2)

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛК

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ  РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

 

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

Перед расчетом на плане этажа изобразим тепломагистраль, разметим стояки и затем вычертим аксонометрическую схему системы отопления с расположением всей запорно-регулирующей арматуры. Разобьем систему на участки, обозначим теплопотери.

4.1. Определяем расчетное располагаемое давление главного циркуляционного кольца , Па, по формуле:                                 

где Rэк – удельная потеря давления на трение, рекомендуемая из экономических соображений 49...98 Па/м;

∑ - сумма длин участков главного циркуляционного кольца, м.

4.2. 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 φ – доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с искусственной циркуляцией равной 0,65.

4.3. Определяем расходы воды на расчетных участках , кг/ч:

 

4.4. Ориентируясь на полученные значения RCP и Qуч можно с помощью приложения 6 подобрать оптимальный диаметр труб расчетного кольца, а также удельную потерю давления R и скорость движения воды в трубах ω.

В зависимости от значения скорости воды по приложению 7 определяем динамическое давление воды в данном участке теплопровода, Рдин.

 

 

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

       

4.6. Потери давления на преодоление местных сопротивлений Z, Па, определяем по формуле:                                             

Водоснабжение и Водоотведение 📙 Курсовая → 🆔 55699

Водоснабжение и Водоотведение 📙 Курсовая → 🆔 55699

Водоснабжение и Водоотведение