Отопление и вентиляция жилого дома в г. Москва

Отопление и вентиляция жилого дома в г. Москва

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Курсовая работа

Отопление и вентиляция жилого дома в г. Москва

Казань, 2015г.

Содержание

Введение

1. Отопление

.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений

.2 Определение теплопотерь через ограждающие конструкции здания

.3 Выбор и расчет отопительных приборов

.4 Гидравлический расчет системы отопления

. Вентиляция

.1 Определение воздухообменов

.2 Аэродинамический расчет

Список используемой литературы

Введение

В данной расчетно-графической работе выполняется теплотехнический расчет, расчет систем отопления и вентиляции жилого дома. Данное здание находится в городе Москва. В качестве исходных данных дана геометрия здания проектируемых систем, а также другие параметры необходимые для дальнейшего проектирования.

В данной расчетно-графической работе проектируется естественная вытяжная система вентиляции помещений.

В работе решаются следующие вопросы по отоплению: расстановка оборудования; расчет теплопотерь и тепловой мощности; определение расчетных расходов теплоты; расчет отопительных приборов.

Система отопления принята двухтрубная, тупиковая с верхней разводкой подающей магистрали, с естественной циркуляцией. Трубы систем отопления приняты стальные водогазопроводные. На каждом стояке установлен вентиль и пробковый кран.

В качестве отопительных приборов приняты биметаллические секционные радиаторы «Сантехпром БМ», производимые на ОАО «САНТЕХПРОМ» г. Москва.

1. Отопление

.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений

. Исходные данные. Параметры наружного воздуха района строительства выбираем согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

. Город - Москва.

. Ориентация фасада здания - Запад

. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 t_ext = -31 ^оС.

4. Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха £8 ^оС - Z=214 суток

. Средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха £8 ^оС - t_ht =-3,1^оС

. Расчетные температуры внутреннего воздуха помещений в холодный период года t_int:

Жилые комнаты - 22 (23) ^оС;

Уборная индивидуальная - 18 ^оС;

Ванная - 25 ^оС;

Кухня - 18^оС.

. Определяем требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены исходя из санитарно-гигиенических условий:

, м²×°С ∕ Вт.

n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности стены по отношению к наружному воздуху (прил. 7[6]);

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены Вт∕(м²×°С), (прил. 5[6]);

- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены (прил. 4[6]);

t_н - средняя температура наружного воздуха (прил. 15[6]);

t_в - температура внутреннего воздуха, ^оС (прил. 1[6])

Z_оп - продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха

t_оп - средняя тем-ра воздуха периода со средней сут. температурой воздуха

Определяем величину градусо-суток отопительного периода ГСОП

Затем определяем требуемое сопротивление теплопередачи, исходя из условий энергосбережения, по прил. 2[6], в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода ГСОП( D_d)

a и b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий (прил. 2[6])

Из двух полученных значений требуемого сопротивления для дальнейших расчетов выбираем большее. По этому расчету с учетом коэффициента теплотехнической однородности определяем термическое сопротивление слоя утеплителя.

Общее сопротивление теплопередаче находится по формуле:

(1)

где R_в и R_н - соответственно сопротивление теплообмену на внутренней и наружной поверхности.

Выражаем термическое сопротивление утеплителя:

Ограждающая конструкция стены:

Слой 1 - наружная штукатурка. Известково-песчанный раствор. Толщина слоя δ₁ = 0,02 м. Теплопроводность λ₁= 0,81 Вт / м×^оС.

Слой 2 - кирпич силикатный. Толщина слоя δ₂ = 0,125 м. Теплопроводность λ₂ = 0,87 Вт / м× ^оС.

Слой 3 - утеплитель из вспененного синтетического каучука «Аэрофлекс». Толщина δ₃, вычисляемая далее. Теплопроводность λ₃ = 0,04 Вт / м× ^оС.

Слой 4 - кирпич глиняный обыкновенный. Толщина слоя δ₄ = 0,25 м. Теплопроводность λ₄ = 0,76 Вт / м× ^оС.

Слой 5 - внутренняя штукатурка. Цементно-песчанный раствор. Толщина слоя δ₅ = 0,02 м. Теплопроводность λ₅ = 0,93 Вт / м×^оС.

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены в зимних условиях, Вт / (м²×°С) (Прил. 6[6])

Принимаем утеплитель “Аэрофлекс” толщиной 150 мм.

Находим фактическое термическое сопротивление, аналогично уравнению (1), подставляя найденные значения δ_3, λ₃ :

Определяем коэффициент теплопередачи:

Толщина всей стены равна 560 мм

. 1)Определим коэффициент теплопередачи К для окон:

Подсчитаем значение сопротивления теплопередачи R₀, по уже известному ГСОП. Сопротивление теплопередачи двойного окна с рамой из древесины (прил. 2[6] примечание 1):

Коэффициент теплопередачи равен:

2)Определим коэффициент теплопередачи К для перекрытий:

Подсчитаем значение сопротивления теплопередачи R₀, по уже известному ГСОП (прил. 2[6] примечание 1):

;

1.2 Определение теплопотерь через наружные ограждающие конструкции здания

. Потери теплоты через наружные ограждения равны:

где К - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м²°С; для наружных стен К = 0,3 Вт/м²°С, для окон К = 1,7 Вт/м^2оС.

F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м², вычисляемая с соблюдением определенных правил обмера, приведенных на плане рис.3 прил.3[6].

 - сумма добавочных потерь теплоты в долях от основных потерь.

β₁ - добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света. Величины добавок принимаются в соответствии с ориентацией ограждающих конструкций.

β₂ - добавка на поступление холодного воздуха через наружные двери.

n - коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

t_в - температура воздуха внутри помещения

t_н - температура воздуха снаружи.

В этом расчете теплопотери подсчитываются через наружные стены (НС) и окна двойные (ДО), так как квартира находится на втором этаже.

Помещение 101,201. Жилая комната угловая

1)      НС (С)

) НС(З)

Сумма 101,201: Q=762.70Вт         3) ДО(з)

) пол

Помещение 102,202. Жилая комната

1)      НС(З)

2)      ДО(З)

) пол

Сумма 102,202: Q=507.34 Вт        Помещение 103,203. Жилая комната

1)  НС(З)

2) ДО(З)

) пол

Сумма 103,203: Q=504,36 Вт

Помещение 104,204. Кухня

НС (З) пол

ДО(з)

Сумма 104,204: Q=351.9Вт

. Теплозатраты на нагрев инфильтрующегося воздуха определяем по формуле:

где  - расход воздуха, удаляемого естественным вытяжной вентиляцией, принимаемый равным 3 м³/ч на 1 м² площади жилых помещений и кухни;

ρ - плотность воздуха, кг/м³, рассчитываемая по формуле:

с - теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1,005 кДж/(кг∙ ^оС).

Подсчитаем, если t_н = -31 ^оС.

,

Помещение 101,201. Жилая комната

Помещение 102,202. Жилая комната

Помещение 103,203. Жилая комната

Помещение 104,204. Кухня.

. При определении тепловой мощности системы отопления учитывают бытовые тепловыделения, которые определяются по формуле:

где - норма теплопоступлений 10-17 Вт на 1м² площади пола.

F_пл - площадь пола помещения, м².

Примем =17 Вт/м²

Помещение 101,201. Жилая комната.

Помещение 102,202. Жилая комната.

Помещение 103,203. Жилая комната.

Помещение 104,204. Кухня.

. Тепловая мощность системы отопления каждого помещения Q_полн определяется по потерям теплоты через наружные ограждения, теплозатратам на нагревание инфильтрующегося воздуха за вычетом бытовых тепловыделений и рассчитывается по формуле:

Q_полн= Q_пот + Q_инф - Q_быт, Вт

Подсчитаем для каждой комнаты:

Помещение 101,201: Q_полн= 1735,95 Вт

Помещение 102,202: Q_полн= 1430,70 Вт

Помещение 103,203: Q_полн= 1427,22 Вт

Помещение 104,204: Q_полн= 751,99 Вт

Сумма всех потерь: 5345,86 Вт.

Результаты расчета заносим в таблицу 1.

1.3 Выбор и расчет отопительных приборов

. В жилых зданиях в качестве отопительных приборов рекомендуется применять радиаторы и конвекторы. Принимаем радиатор ЧМ-500 при схеме движения теплоносителя сверху вниз

Поверхность нагрева приборов определятся по формуле:

, м²

где Q_пр = Q_полн (полным теплопотерям в комнате)

q_пр - расчетная плотность теплового потока, Вт/м²

,

где q_ном - номинальная плотность теплового потока, равная 406,25 Вт/м²;

360 - нормированный массовый расход теплоносителя через отопительный прибор, кг/ч.

n, m - эмпирические показатели коэффициенты степени при относительных температурном напоре и расходе теплоносителя;

Коэффициенты n, m и поправочные коэффициенты c_пр, β₁, β₂ принимаются по приложению 9 [6], в зависимости от того какой вид прибора выбран. Для ЧМ-500 β₁=1,02, β₂ у стен 1,02, у окон 1,07, n=0,3; с=1, m=0,04

b, p - безразмерные поправочные коэффициенты. Для ЧМ-500 b=0,993; р=1

Δt_ср - средний температурный перепад между средней температурой теплоносителя в приборе и температурой окружающего воздуха:

,

где t_вх, t_вых - температура воды, входящий в прибор и выходящей из прибора, °С

Δt_пр - перепад температур теплоносителя между входом и выходом отопительного прибора, °С;

t_в - расчетная температура помещения, принимаемая в соответствии с приложением 1 [6];

 - расход воды в приборе, кг/ч,

где t_г, t_о - температура воды в системе отопления, горячей и охлажденной, °С;

с - теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кг×°С)

. Далее находят число секций выбранного радиатора:

,

β₃ - поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе (приложение 9 [6]);

f_c - поверхность нагрева одной секции.

Рассчитаем для каждого помещения:

Помещение 101,201. Жилая комната

Помещение 102,202. Жилая комната

Помещение 103,203. Жилая комната

Помещение 104,204. Кухня

Результаты расчета заносим в таблицу 2.

Таблица 2 для расчета отопительных приборов

.4 Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет сети заключается в подборе диаметров отдельных участков трубопроводов таким образом, чтобы по ним проходило расчетное количество теплоносителя. Правильный выбор диаметров труб обеспечивает надежную работу системы отопления и обуславливает экономию металла

Расчет на программе Excel:

Учитывается при расчете тот факт, чтоб скорость не превышало нормативного, м/с, иначе в системе появиться шум (турбулентность), R<50 Па/м. Подбираюся диаметры таким образом, чтоб эти условия соблюдались.

Методика расчета:

.        Расписываем в последнем столбце - потери тепла.

.        В столбце 4 получаем значение расхода - q=кг/ч

.        Используя таблицу (в приложении) и q -находим значение R и скорости

.        Внизу таблицы находим суммарные потери

На первый этаж: P=2*0,19=0,36 мм.рт.ст

На второй этаж: P =2*0,19=0,36 мм.рт.ст.

На отопительные приборы: P=15000Па=1,53 мм.рт.ст.

Суммарное=2.25мм.рт.ст.( необходимо преодолеть насосу)

Невязка - допустима (не превышает 15%)

ограждение отопительный воздухообмен

2. Вентиляция

.1 Определение воздухообменов

В жилых зданиях обычно устраивают естественную вытяжную вентиляцию по специально предусмотренным каналам. Необходимый воздухообмен для жилых зданий определяется по кратности воздухообмена:

где L - объем удаляемого воздуха,

Кр - кратность воздухообмена (приложение 1[6])

V - объем помещения, м³

Таблица 3

Таблица определения воздухообмена.

2.2 Аэродинамический расчет каналов

Расчет каналов следует производить исходя из располагаемого давления, ΔP_е, Па, при расчетной наружной температуре t_н = +5 ^оС:

,

где ρ_н - плотность наружного воздуха при температуре t_н = +5 ^оС равна 1,27 кг/м³;

ρ_в - плотность внутреннего воздуха, кг/м³,

h - высота от оси жалюзийной решетки до верха вытяжной шахты, равная 5,8 м.

Далее, определяем сечение каналов:

где ν - нормируемая скорость движения воздуха по каналам, изменяется от 0,5 до 1,0 м/с. В нашем расчете принимаем скорость равную 0,7 м/с, т.к. 2 этаж.

Определяем эквивалентный диаметр для прямоугольных каналов:

где a и b стороны каналы, мм.

Потери давления в местных сопротивлениях определяется по формуле:

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, которые принимаются по приложению 14 [5]

 - динамическое давление, Па, принимаемое по номограмме рис. 8 прил.10[6]

После определения потерь давления на трение и в местных сопротивлениях, их сравнивают с располагаемым давлением по формуле:

где l длина расчетного участка, м;

а - коэффициент запаса 1,1 до 1,15,

β - коэффициент шероховатости, принимаемый по приложению 14[6]

Участок 1

Для определения площади сечения канала участка 1 задаемся скоростью движения воздуха в нем 1 м/с

Принимаем для участка 1 кирпичный канал 1/2х1. Площадь сечения канала с учетом швов составит 0,038м². При этой площади сечения скорость движения воздуха составит:

= 2 + 0,1+1,3 = 3,4

Участок 2

Для определения площади сечения канала участка 2 задаемся скоростью движения воздуха в нем 1м/с

Принимаем для участка 2 кирпичный канал 1/2х1/2. Площадь сечения канала с учетом швов составит 0,02м². При этой площади сечения скорость движения воздуха составит:

= 2 +0,1+ 1,3 = 3,4

Результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Таблица 4

Таблица аэродинамического расчета каналов

Список используемой литературы

1.       СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

2.      СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

.        СНиП 2-08-01-89* «Жилые здания».

.        Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под ред. И.Г. Староверова.

.        Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция». Москва. Стройиздат, 1981.

.        Методические указания к курсовой и расчетно-графической работам. КГАСУ. Казань. 2008.

.        СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» Приложение Б

Таблица 1-начало

Таблица расчетов теплопотерь помещений