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];
αв=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
ρн,ρв -
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.