Отопление и вентиляция жилого здания

Отопление и вентиляция жилого здания

Введение

Основные исходные данные для выполнения курсовой работы принимаются по приложению А[метод. указание 8]. Согласно приложению Б[метод. указание 8] выписываем климатические данные, необходимые для расчетов:

Наименование города………………….…………Омск

Температура воздуха, єС…………………………….-37

Скорость ветра, м/с…………………………………..5

(период года холодный)

Глубина промерзания грунта, м……………………2,2

Внесенные в бланк задания конструкции приняты в соответствии с приложением А [метод. указание 1]. Недоговариваемые конструктивные решения принимаем самостоятельно.

Нами запроектирована двухтрубная тупиковая с верхней разводкой система отопления жилого 3-х этажного 18-ти квартирного здания и естественная вытяжная канальная вентиляция.

Питание системы отопления - котельная с располагаемым давлением 6000 Па. Используем чугунные радиаторы марки МС-90-108 с краном тройной регулировки. В качестве материала воздуховодов используем кирпич и шлакогипс.

І. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

.Конструкция стены - облегченная стена Герарда.

. Исходя из санитарно-гигиенических условий

отр - требуемое сопротивление теплопередачи стены, перекрытия, покрытия, окна.

=1 (для стены), 0,9 (для покрытия) 0,75 (для перекрытия над подвалом) -поправочный коэффициент уменьшения расчетной разности температур для ограждения из таблицы 3*[1];

α_в=8,7 Вт/мІ·єС - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции (стен, полов, потолка) из таблицы 4*[1];

tн= -37 ^оC - расчетная наружная температура воздуха из [2];

tв= +^20оC - температура внутри помещения из [3];

Δtн=4,0 (для стены) 3,0 (для покрытия) 2,0 (для перекрытия над подвалом) - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции ,єС из таблицы 2*[1].

⁰тр =0,9*(20-(-37))/(3*8,7)=1,966 мІ·^оС/Вт (для покрытия);⁰тр =0,75*(20-(-37))/(2*8,7)=2,457 мІ·^оС/Вт (для перекрытия над подвалом);

.Исходя из энергосбережения.

tот.пер.= -8,4єС -средняя температура отопительного периода

zот.пер.=235 - число суток отопительного периода

Из таблицы 1б*[1] путем интерполяции находим

R⁰тр=3,736 мІ·^оС/Вт (для стены);⁰тр=0,634 мІ·^оС/Вт (для окна);⁰тр=5,537 мІ·^оС/Вт (для покрытия);⁰тр=4,903 мІ·^оС/Вт (для перекрытия над подвалом);

. Приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции

Приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции следует принимать не менее большего из 2-ух найденных требуемых:

для стены Rо =3,736 мІ·^оС/Вт;

для окна Rо=0,634 мІ·^оС/Вт;

для перекрытия над подвалом Rо=5,537 мІ·^оС/Вт;

для покрытия Rо=4,903 мІ·^оС/Вт;

.Стена

αn=23 - коэффициент теплопередачи наружных поверхностей ограждающих конструкций из табл. 6*[4];

δ - толщина отдельного слоя ограждения ,м (кл - кирпичная кладка, шт - штукатурка, ут - утеплитель) в зависимости от стандартных размеров (модулей)

λ - теплопроводность каждого конструктивного слоя по прил.3[4] в зависимости от режима помещения табл.1[4] (А - режим);

С учетом формулы 4 [4] определяем необходимую толщину утеплителя для стены:

В качестве утеплителя принимаем пеноплекс λ=0,032 (ТУ 6-05-11-78-78)

Тогда толщина утеплителя равна Х=λут·Rут=0,032·3,065=0,098м, округляем до 0,10м

Проверочный расчет:

Условие выполняется, следовательно, толщина стены 390+160=550 мм.

.Перекрытие над подвалом

ж/б - железобетонная плита; р - известково-песчаный раствор; п - паркет(дубовый)

αn=12

Рубероид и прослойка из холодной мастики на водостойких вяжущих при определении сопротивления теплопередаче не учитывают ввиду очень малой величины.

В качестве утеплителя принимаем пеноплекс λ=0,032 .

Тогда толщина утеплителя равна Х=λут·Rут=0,032·4,499=0,144м; округляем до 150 мм.

Проверочный расчет:

Условие выполняется, следовательно толщина перекрытие над подвалом 150+400=550 мм.

.Покрытие

αn=12

Слои рубероида при определении сопротивления теплопередаче не учитывают ввиду очень малой величины.

В качестве утеплителя принимаем пеноплекс λ=0,032 (ГОСТ 9573-82).

Тогда толщина утеплителя равна Х=λут·Rут=0,032·5,181=0,166м, берем 0,17м

Проверочный расчет:

Условие выполняется, следовательно толщина покрытия 260+170=430 мм.

тр =0,634 мІ·^оС/Вт

Исходя из условия R0≥R0тр по приложению 6*[4] принимаем двухкамерный стеклопакет из стекла с мягким селективным покрытием с Rо=0,68 мІ·^оС/Вт.

Принимаем следующие размеры окон: 1320х1460 мм для квартир

х850 мм для лестничной клетки.

.Внутренняя стена

Внутренняя несущая стена - кирпичная, толщиной 380 мм.

Внутренняя стена - кирпичная, толщиной 120 мм.

стена: Δt=1*(20+37)/3,73*8,7=1,76єС < 4,0єС

потолок: Δt=0,9*(20+37)/5,67*8,7=0,92єС < 3,0єС

подвал: Δt=0,75*(20+37)/4,69*8,7=1,05єС < 2,0єС

Определение теплопотерь отапливаемых помещений.

где n-поправочный коэффициент уменьшения расчетной разности температур для ограждений из табл.3*[4]

F - площадь поверхности ограждения, мІ

tв - температура воздуха внутри помещения, єC

tн - температура наружного воздуха и принимаемая равной температуре наиболее холодной пятидневки, составляющая для Омска -37єС

К=1/R0 - коэф. теплопередачи;

R0 - полученное при расчете сопротивление теплопередаче ограждения, мІ·^оС/Вт

Добавочные потери тепла β учитывают особые условия ориентации и конфигурации здания по [2]. Расчетные таблицы в приложении А.

Общие теплопотери по зданию составили 59402,2 Вт

ІІ. Гидравлический расчет системы отопления

Задача гидравлического расчета трубопроводов сводится к определению экономичных сечений участков трубопроводов, обеспечивающих при определенном заданном перепаде давления подачу необходимого теплоносителя по всем нагревательным приборам.

Расчет выполняем по методу характеристик сопротивления с постоянным перепадом температур воды в стояках Δt=25єС ; в качестве нагревательных приборов используются радиаторы МС-90-108(расчет ведется по 14-му стояку, который подает воду в радиаторы 16 и 15 комнаты).

Расчетное циркуляционное давление в системах с искусственной циркуляцией равно сумме давления создаваемого насосом и естественного давления

Е=1 (для однотрубных систем) - коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетах.

В системах с нижним расположением магистралей горячей и охлажденной воды pе.тр незначительно и в расчетах не учитывается.

г=95єC - температура горячей воды, поступающей в стояк

tо=70єC - температура охлажденной воды, выходящей из стояка

рг=961,92 кг/мі

ро=977,81 кг/мі

Расчет ведем по первому стояку:

t2=95-((706,4+533,6)/5943,7)(95-70)=89,78єC               рг=965,49 кг/мі

t3=95-((1240+(357,4+494,8))/5943,7)(95-70)=86,2єC     рг=967,87 кг/мі

t4=95-((1240+2*852,2)/5943,7)(95-70)=82,62єC            рг=970,18 кг/мі

t5=95-((1240+3*852,2)/5943,7)(95-70)=79,03єC            рг=972,43 кг/мі

t6=95-((1240+4*852,2)/5943,7)(95-70)=75,45єC            рг=974,57 кг/мі

Так как pе.пр больше 10 процентов от pнас, то

Δpp=11000+1434,92=12434,92 Па

теплопередача отопление вентиляция конструкция

V - скорость воды в трубопроводе

G - расход теплоносителя;

dв - внутренний диаметр участка трубопровода ,м находим по графикам в зависимости от тепловой нагрузки и температурного перепада;

ρ - давление воды на участке, кг/мі

 - тепловая нагрузка участка ,Вт - берем из таблиц приложения А

с=4,187 кДж/кг·К -теплоемкость воды

β1=1,04 (чугунные радиаторы)

β2=1,02 (чугунные радиаторы)

Для 0,02<V<0,81 м/с

λ - коэффициент гидравлического сопротивления трению

Re =V·dв/ν - число Рейнольдса

Кэ=0,2мм - относительная шероховатость стенок труб

А - удельное динамическое давление [Па/(кг·ч)І]

L - длина соответствующего участка, м

Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке

участок : отопительный прибор (12 шт.) ξ=19,2(ξ =1,6 для одного)

тройник поворотный на ответвление ξ =1,5

крестовина поворотная ξ =3

отвод 90є ξ =1,5

кран тройной регулировкой(12 штук) ξ =48(ξ =4- для одного крана)

участок: тройник проходной ξ =1,0

участок: тройник проходной ξ =1,0

участок: вентиль с верт. шпинделем ξ =7,0

вентиль с верт. шпинделем ξ =7,0

отвод 90є ξ =2(ξ =0,5 для одного)

участок: отвод 90є ξ =1,5(ξ =0,5 для одного)

вентиль с верт. шпинделем ξ =7,0

тройник поворотный на ответвление ξ =1,5

участок: вентиль с верт. шпинделем ξ =7,0

тройник проходной ξ =1,0

участок: тройник проходной ξ =1,0

участок: тройник поворотный на ответвление ξ =1,5

Таблица расчетов в приложении Б

ІІІ. Тепловой расчет отопительных приборов

Теплоотдача отопительного прибора Qпр(расчет 15-го стояка, последнего этажа, Qп=900,3 Вт), Вт, пропорциональна тепловому потоку, проведенному к расчетным условиям по его действительной площади нагревательной поверхности:

где N - число секций прибора;

Qн.у.=150 Вт(чугунный радиатор МС-90-108) - номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт;

β 3=1 - коэф. учета числа секций в приборе (от 3 до 15 шт.);

β 4=1 - коэф. учета способа установки радиатора (открытый способ);

Комплексный коэф. приведения Qн.у. к расчетным условиям, определяемый по формуле

Δtср - средняя температура по всей поверхности прибора.

Gпр - расход воды в приборе, кг/ч;

b=1 - коэф. учета атмосферного давления;

(сверху-вниз) - коэф. учета направления движения теплоносителя в приборе;

n=0.3, p=0, c=1 - экспериментальные числовые показатели.

Теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, к которым непосредственно присоединен прибор,

где qв и qг - теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м; принимается в зависимости от диаметра и положения труб, а также от разности температуры теплоносителя при вводе его в рассматриваемое помещение tт и температуры воздуха в помещении tв;

lв и lг - длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.

ст=160,18(для 15-го стояка) - расход воды на стяке, кг/ч;

α=0,33 - коэффициент затекания воды;

ΣΔtм=16,37*0,04+21,5*0,03=1,3єС - суммарное понижение температуры воды;

β1=1,04 - коэф., учитывающий охлаждение воды в трубах

β2=1,02 - коэф., учитывающий способ установки прибора

 ^оС

Δtср=tср-tв=64,6 ^оC

при Δtср=tср-tв=64,6єC находим по рис. 9.3. и 9.4.[ст. 50, 7]

при Δtср=tср-tв=70-20=50єC находим по рис. 9.3. и 9.4.[ст. 50, 7]

занижение , т.к. Qпр меньше 1200 Вт

-чугунный радиатор МС-90-108

Окончательно принимаем 5 секций

IV. Расчет системы вытяжной естественной канальной вентиляции

В жилых домах устраивают вытяжную естественную канальную вентиляцию из кухни, санузлов и ванной комнаты. Согласно правилам пожарной профилактики в жилых зданиях до пяти этажей запрещается присоединять к одному вытяжному каналу помещения, расположенные на различных этажах здания. Вытяжные каналы размещают во внутренних капитальных стенах.

Расчет естественного давления для систем вентиляции жилого здания [2] определяется для температуры наружного воздуха +5єС (ρ=1,27кг/мі).Внутренняя температура воздуха в кухне принимается +18єС (ρ=1,213кг/мі).

Естественное давление в системе вентиляции:

где h - высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м

ρ_н,ρ_в - плотности наружного и внутреннего воздуха кг/м

Расчет воздуховодов начинают с наиболее неблагоприятного расположенного канала, для которого возможная удельная потеря давления имеет наименьшее значение. Таким будет канал для кухни (на плане помещение 13) 6-го этажа.

Располагаемое давление для помещения 6-го этажа (общая вытяжная шахта над кровлей равна 3,8 м, это дает увеличения скорости движения воздуха в каналах)

Возможная удельная потеря давления для участков 1,2 и 3 при общей их длине

 - удельная потеря давления;

 - общая длина участка 1,2 и 3;

Участок 1

Для определения площади сечения канала участка 1, задаемся скоростью движения воздуха 0,6 м/с. При этой скорости и количестве удаляемого воздуха по каналу L=60мі/ч (для кухни с электроплитами) площадь сечения канала f,мІ должна быть:

Принимаем для участка 1 кирпичный канал 1/2х1 кирпича (f=0,038мІ). При этой площади сечения фактическая скорость движения воздуха равна:

Т.к. этот канал квадратного сечения, для определения потери давления на трении необходимо установить по табл.III.4 [ст. 208,6] эквивалентный диаметр. Он будет равен 180мм.

Пользуясь номограммой [ст. 209, 6] находим, что при скорости движения воздуха 0,44м/с в воздуховоде диаметром 180 мм потеря давления на 1 м воздуховода равна R=0,025 Па/м, а на всем участке 1 с учетом коэффициента шероховатости (β=1,28) табл.III.5 [ст. 208, 6]

R·l·β=0,025·0,675·1,28=0,022 Па

Далее по приложению 14 [6] находим сумму всех коэффициентов местных сопротивлений участка: вход в жалюзийную решетку с поворотом потока ξ=2 два прямоугольных колена ξ=1,284 - для каждого, тройник под углом 90є на вытяжке для ответвления воздуха ξ=0,8

Σξ=2+1,284+0,8=4,084

Динамическое давление Рд находим также по номограмме[ст. 209, 6]

Рд=0,115 Па

Тогда потеря давления на местные сопротивления Z участка 1 равна:

= Рд·Σξ=0,115·4,084=0,47 Па

Общая потеря давления на участке 1 составляет:

α - коэффициент запаса

Участок 2

Задаемся скоростью движения воздуха на участке 2 в 1,1м/с. Тогда при количестве удаляемого воздуха L=660мі/ч (11 кухнь) по участку 2 площадь сечения участка равна:

Принимаем вертикальный кирпичный канал с размером 1/2x4,5 кирпича (f=1,185+0,145=0,176мІ), эквивалентный диаметр dэ=2*a*b/(a+b)=258,4мм(a=1185 мм. и b=145 мм. - размеры сторон прямоугольного канала). Тогда фактическая скорость движения воздуха равна:

Пользуясь номограммой[ст. 209, 6] находим, что при скорости движения воздуха 1,04м/с в воздуховоде диаметром 258,4 мм потеря давления на 1 м воздуховода равна R=0,065 Па/м, а на всем участке 1 с учетом коэффициента шероховатости (β=1,46) табл.III.5 [ст. 208, 6]

Потеря давления на трении на участке 2

·l·β=0,065·0,1·1,46=0,009 Па

Динамическое давление Рд равно Рд=0,6 Па

Далее по приложению 14 [6] находим сумму всех коэффициентов местных сопротивлений участка: тройник под углом 90є на вытяжке для прохода воздуха ξ=0,8

Тогда потеря давления на местное сопротивление Z участка 2 равна:

= Рд·Σξ=0,6·0,8=0,48 Па

Общая потеря давления на участке 2 составляет:

Участок 3

Задаемся скоростью движения воздуха на участке 3 в 1,2м/с. Тогда при количестве удаляемого воздуха L=720мі/ч (12 кухнь) по участку 3 площадь сечения участка равна:

Принимаем вертикальный кирпичный канал с размером 1/2x4,5 кирпича (f=1,185+0,145=0,176мІ), эквивалентный диаметр dэ=2*a*b/(a+b)=258,4мм(a=1185 мм. и b=145 мм. - размеры сторон прямоугольного канала). Тогда фактическая скорость движения воздуха равна

Пользуясь номограммой[ст. 208, 6] находим, что при скорости движения воздуха 1,14 м/с в воздуховоде диаметром 258,4 мм потеря давления на 1 м воздуховода равна R=0,08 Па/м, а на всем участке 1 с учетом коэффициента шероховатости (β=1,485) табл.III.5 [ст. 208, 6]

Потеря давления на трении на участке 3

·l·β=0,08·4,6·1,485=0,546 Па

Динамическое давление Рд равно Рд=0,72 Па

Далее по приложению 14 [6] находим сумму всех коэффициентов местных сопротивлений участка: утепленный клапан ξ=0,1; вытяжная шахта с зонтом ξ=1,3

Тогда потеря давления на местное сопротивление Z участка 3 равна:

= Рд·Σξ=0,72·1,4=1,01 Па

Общая потеря давления на участке 3 составляет:

Суммарная потеря давления на ветке:

при располагаемом давлении в системе для 6-го этажа

( Невязка: 0,07% )

Библиографический список

1. СниП 2.01.02-82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1983. -136с.

2. СниП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: ГП ЦПП, 1994. -66с.

3. СниП 2.08.01-89*. Жилые здания/Минстрой России. -М.: ГП ЦПП, 1995. -16с.

4. СниП II-3-79**. Строительная теплотехника/Госстрой СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -32с.

5. ГОСТ 21.602-79*. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи

6. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учебник для вузов. -М.: Стройиздат, 1981. -272с.,ил.

7. Шкуратов О.Г. Отопление, вентиляция и теплогазоснабжение зданий. Курс лекций. - г. Киров: «Альфа-ПЛЕКС», 1997. - 102с.

8. Задание и исходные данные для выполнения курсовых работ по дисциплинам: «Водоснабжение и водоотведение» и «Теплогазоснабжение и вентиляция». - Киров: Изд-во ВятГТУ, 2000.