Курсовая работа: Отопление и вентиляция жилого здания Теплотехнический расчет
Название: Отопление и вентиляция жилого здания Теплотехнический расчет Раздел: Рефераты по строительству Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Федеральное агентство по образованию Ангарская государственная техническая академия Кафедра промышленного и гражданского строительства Пояснительная записка по курсовому проекту «Отопление и вентиляция жилого здания» Выполнил Студент гр. ПГС – 05 - 1 Марков Я. С. Проверил Кузьмин С.И. Ангарск 2008 Содержание 1 Исходные данные 2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 3 Отопление 3.1 Определение тепловых нагрузок на систему отопления 3.2 Конструирование системы отопления 3.3 Расчет нагревательных приборов 3.4 Гидравлический расчет систем водяного отопления 3.5 Подбор оборудования теплового пункта 4 Вентиляция 4.1 Расчет воздухообменов 4.2 Конструирование систем вентиляции Литература 1 Исходные данные 1. Проектируемое здание имеет: - не отапливаемый подвал без окон и чердачное помещение; - высоту этажа - 2,7 м; - наружные двери двойные деревянные с тамбуром; - остекление двойное в деревянных переплетах. 2. Теплоснабжение здания осуществляется от ТЭЦ. 3. Район строительства – г. Вологда - Этажность – 4; - Расчетная высота здания – 13,5 м - Материал стен – Кирпич (глиняный обыкновенный (ГОСТ530-80) на цементно-песчаном растворе); - Система отопления – двухтрубная с верхней разводкой трубопроводов; - Тип нагревательных приборов – чугунные секционные радиаторы М-140 АО fc = 0,33 экм; - Расчетная температура теплоносителя в системе отопления: tr = 95 0C Т1 = 150 0С Т2 = 70 0С - Располагаемое давление р = 10 м.в.ст.; - Вариант кухонной плиты – газовая 4-х конфорочная; Первая группа исходных данных определяет тепло-технические показатели наружных ограждающих конструкций здания. Данные приняты по варианту 7, из СНиПа и приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 Характеристика ограждающей конструкции
Вторая группа исходных данных характеризует расчетные параметры наружного и внутреннего климата. Данные приведены в таблице 1.2 Характеристика наружного и внутреннего климата принята из СНиПа и приведена в таблице 1.2. Таблица 1.2 Характеристика наружного и внутреннего климата
Конструктивная схема здания приведена на Рис. 1.1. Рис. 1.1 2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций Теплотехнический расчет выполняется для наружной стены по методике [1, 9]. Целью расчета является определение толщины основного слоя ограждения и коэффициента теплопередачи К (сопротивление теплопередачи R0) конструкции. Сопротивление теплопередачи, как правило, определяется на основе экономической целесообразности [5, 9], но в любом случае не должно быть менее требуемого:
где
n – поправочный коэффициент к расчетной разности температур принимается по[9]. Расчетная температура наружного воздуха - при массивном - - при легкой массивности - - при средней массивности – средней между
где
При значении в более 7 конструкция оценивается как «массивная», при в менее 4 – как «легкая», а в остальных случаях – как «средней массивности». Так как в начальный момент толщина конструкции неизвестна, то обычно принимаем Исходя из полученного значения где Для однослойной конструкции:
Округляем полученное значение
Если предположение о массивности ограждения подтверждается, то расчет ведем дальше, если нет, то принимаем расчетное значение
Далее определяем фактическое сопротивление теплопередачи ограждения И коэффициент теплопередачи Проверяем условие:
Если (2.5) выполняются, то значения δк.сm,
3 Отопление 3.1 Определение тепловых нагрузок на систему отопление Тепловая нагрузка системы отопления (С.О.)
где n – количество отапливаемых помещений. Потребность в тепле отдельных помещений рассчитывается из уравнений теплового баланса: где
Основные теплопотери помещения определяются суммарной суммой тепловых потоков
где
n – поправочный коэффициент (см. п.2). Добавочные теплопотери через ограждающие конструкции принимают в долях основных потерь где β – доля добавочных потерь тепла. В жилых зданиях рекомендуется следующие добавки [5,8]: - для наружных вертикальных ограждений (стены, окна, двери), обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад, β1 = 0,1; на юго-восток и запад – β1 = 0,05; - в угловых помещениях β2 = 0,05 для каждой стены, окна, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и β2 = 0,1 в других случаях; - для наружных дверей при высоте здания Н, м, β3 принимается в размере: β 3 = 0,27 Н – для двойных дверей с тамбуром; β3 = 0,34 Н – для двойных дверей без тамбура; β3 = 0,22 Н – для одинарных дверей. Расход тепла на нагрев поступающего в помещение воздуха определяется только для жилых комнат из условия подогрева санитарной нормы вентиляционного воздуха Это количество тепла определяется по формуле [8]: где
Норма вентиляционного воздуха для жилых зданий составляет 3 кг/ч на 1 м2 помещения и соответственно:
Расчет общих потерь тепла помещениями рекомендуется вести в табличной форме (см. табл. 3.1). Таблица 3.1 Расчет потерь тепла в помещениях
QC.О. = 108544,3 Вт Примечание: 1. Номер помещения состоит из номера этажа и порядкового номера по плану здания; 2. Условные обозначения: Ж.К. – жилая комната; л.к. – лестничная клетка; НС – наружная стена; ДО – окно с двойным остеклением; Пл – пол; Пт - потолок; Наружная дверь. Бытовое тепловыделение QC.О. = 108544,3 Вт После определения теплонедостатков здания по формуле (3.1) необходимо выполнить проверку величины где
Удельную тепловую характеристику вычисляют по формуле [1]; где Р – периметр здания, м; S – площадь здания, в плане, м2;
Н – высота здания, м;
Определяется невязка 3.2 Конструирование системы отопления Конструирование системы отопления заключается в выборе и размещении в здании основных ее элементов: нагревательных приборов; трубопроводов и арматуры; оборудования теплового пункта и КИП. В качестве нагревательных приборов используются чугунные секционные радиаторы типа МС. Размещаются нагревательные приборы под окнами и у наружных стен помещения. Количество нагревательных приборов в одном помещении определяется конструктивными соображениями и расчетом. Трубопроводы системы отопления делятся на следующие типы: - магистрали; - стояки (главный и рядовые); - подводки к нагревательным приборам. Магистральные трубопроводы прокладываются вдоль фасадных стен здания с уклоном не менее Главный стояк рекомендуется прокладывать в вертикальном канале (штробе) и покрывать тепловой изоляцией. Рядовые стояки размещаются симметрично относительно узла ввода (теплового пункта) с соблюдением следующих основных правил: - необходимо стремиться к сокращению общего количества стояков за счет двухстороннего присоединения нагревательных приборов и соединения, последних на сцепке; - стояк в лестничной клетке обосабливается от нагревательных приборов других помещений и выполняется по однотрубной проточной схеме; - для уменьшения риска выпадения влаги на внутренней поверхности ограждений стояки размещают в наружных углах помещений. Диаметр стояков принимается постоянным по всей длине. В межэтажных перекрытиях стояки не закрепляют, а прокладывают в гильзах с возможностью перемещения. Подводки к нагревательным приборам устанавливаются без уклона при длине менее 500 мм. Запорно-регулирующая арматура устанавливается в случаях: - вентиль и пробковый кран на каждом стояке здания (при числе этажей более 3-х); - у отопительных приборов в случае невозможности регулировки теплового потока самим прибором; - на разветвлениях трубопроводов (вентили или задвижки); - у нагревательных приборов лестничных клеток арматура не устанавливается. Воздухосборную арматуру предусматривают в высших местах магистральных трубопроводов для системы. Оборудование теплового пункта здания предназначено для подготовки воды перед ее подачей в систему отопления и состоит из задвижек (вентилей), грязевиков, водоструйного элеватора, обратного клапана, регулятора расхода. Из контрольно-измерительных приборов устанавливаются манометры и термометры на подающем и обратном трубопроводах. Располагается тепловой пункт в подвале в отдельном помещении. 3.3 Расчет нагревательных приборов Целью расчета является определение поверхности нагревательных приборов и их конструктивных параметров (количество секций, длины приборов). Расчет выполняем для Ст. 4, проходящего по жилым комнатам. Тепловой поток нагревательного прибора QН.П.. должен компенсировать общие теплонедостатки помещения:
Необходимая для этого поверхность нагревательных приборов определяем из уравнения теплопередачи:
где
Так как перед началом расчетов
Для чугунных радиаторов
где Температура прибора Расход теплоносителя по стояку определяется по выражению:
где Для секционных нагревательных приборов определяем число секций
где 3.4 Гидравлический расчет систем водяного отопления Гидравлический расчет выполняется для определения диаметров трубопроводов системы. Правильный выбор диаметров обеспечивает при заданном располагаемом напоре теплоносителя подачу в систему отопления расчетного количества горячей воды, а, следовательно, и необходимого тепла. Так как перемещение теплоносителя по трубопроводам сопровождаются потерей давления, то принцип выбора диаметра может быть формализован в виде:
где
Располагаемое давление в системе отопления складывается из двух составляющих:
где
Естественное давление определяется по формуле :
где Q – тепловая нагрузка i –го прибора, Вт; hi – вертикальное расстояние от центра охлаждения прибора в стояке до центра узла ввода, м. Давление после элеватора
Рис. 3.4.1. Зависимость давления после элеватора от коэффициента смещения при различных ( Коэффициент смещения находится по формуле:
где Потери давления в системе отопления (сопротивление системы) где Суммирование В однотрубных системах циркуляционное кольцо проходит через сам стояк в целом. За расчетный стояк в системе отопления принимается наиболее загруженный и удаленный от теплового пункта стояк. Потери давления на участке трубопровода вычисляются как сумма потерь давления на трение
Потери давления на трение
где
K - абсолютная шероховатость материала трубы, мм. Для стали K- мм;
В инженерной практике для вычисления
где
Так как потери давления зависят от искомого параметра d, то рассматриваемая задача имеет множество решений и для облегчения выбора одного значения в вводят дополнительные ограничения: - скорость теплоносителя должна находиться в пределах 0,5 – 1,2 м/с; - значение диаметра должно соответствовать одному из стандартных, устанавливаемых ГОСТом размеров [1,8]; - потери давления в Г.Ц.К. не должны превышать располагаемого давления в системе. Последнее условие можно легко выполнить, если при определении в ориентироваться на среднее значение потерь давления Rср:
где
Потери давления в местных сопротивлениях
где Местным сопротивлением является: запорно-регулирующая арматура, места поворота и изменение диаметра трубопроводов, нагревательные приборы и т.п. Численные значения коэффициентов z для каждого вида местных сопротивлений приводятся в справочной литературе [1, 3]. Таким образом, общий алгоритм определения 1. Вычерчиваем аксонометрическую схему системы отопления с нагревательными приборами и арматурой, указываем тепловые нагрузки нагревательных приборов. 2. Нумеруем стоянки (Ст.1, Ст.2 и т.д.). Вычисляем тепловые нагрузки на стояки системы отопления и выбираем расчётный стояк. Определяем тепловую нагрузку по стоякам и заносим в табл. 3.2. Таблица 3.2 Тепловая нагрузка стояков
3. Определяем главное циркуляционное кольцо системы (г.ц.к.), которое разбиваем на участки, начиная от узла ввода (Рис. 3.4.2). За отдельный участок принимаем отрезок г.ц.к, на котором постоянный расход теплоносителя. Участки нумеруем двумя цифрами – начало и конец участка (табл. 3.3.). На схеме наносится длина участка и его тепловая нагрузка 4. Вычисляем расход теплоносителя (графа 3) 5. Используя номограммы гидравлического расчета [4], по Gуч. выбираем dуч. таким образом, чтобы соответствующее ему значение удельной потери давления на трение Rуч. было близко к 6. Вычисляем потери давления на трение на участке 7. По скорости w (графа 5) -вычисляем динамическое давление (графа 9). 8. Используя схему С.О., определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений Σς на участке [1,3,4](графа 10) и потери давления Z. 9. Сумма потерь давления на трение 10. Суммируя потери давления на всех участках г.ц.к., определяем потери давления в системе отопления. 11. Проверяем условие (3.6.): Рис. 3.4.2. Таблица 3.3 Гидравлический расчёт системы отопления
∑=1109,71 Па
3.5 Подбор оборудования теплового пункта Расчет водоструйного элеватора сводится к определению диаметра горловины dг и сопла dс:
где u – коэффициент смещения элеватора. Gс.о. – расход теплоносителя в системе отопления, кг/ч; Dpс.о. – гидравлическое сопротивление системы, Па. 4 Вентиляция 4.1 Расчет воздухообменов При расчете вентиляции жилых зданий производительность системы принимается по расчетному воздухообмену для кухонь, санузлов и ванных комнат [2,5]. Схема вентиляции в жилых зданиях предусматривает удаление воздуха из этих помещений посредством естественной канальной вентиляции, а его возмещение происходит за счет наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации во все помещения квартиры. Расчетный воздухообмен в санузлах и ванных комнатах равен 25 м3/ч; в кухнях нормируется в зависимости от типа и мощности установленных плит [5]: - электрическая плита – 60 м3/ч; - газовая 4-х конфорочная плита – 90 м3/ч; - газовая 2-х конфорочная плита – 60 м3/ч. 4.2. Конструирование систем вентиляции В жилых зданиях устраивается общеобменная вытяжная естественная нерегулируемая канальная вентиляция. Конструктивно системы вентиляции состоят из четырёх основных элементов: - вытяжной решётки; - вентиляционного канала; - воздухосборного короба; - вентиляционной шахты. Размещение в здании удовлетворяет следующим требованиям: - вытяжные решётки устанавливаются в каждом вентилируемом помещении; - от каждой решётки исходит свой вентиляционный канал: допускается объединять одним горизонтальным воздуховодом решетки, расположенные рядом в одной квартире (санузел-ванная комната) - прокладывать каналы в наружных стенах запрещается; - отдельные каналы от одноименных помещений могут объединяться на чердаке утепленным воздухосборным коробом или выходить непосредственно наружу; - высота вентиляционной шахты зависит от горизонтального расстояния l от ее оси до конька крыши и ориентировочно может быть вычислена: где hн и hч – отметки соответственно конька крыши и чердака, м; Радиус действия одной системы (горизонтальное расстояние от оси шахты до оси наиболее удаленного канала) не должен превышать 8 м. Все элементы вентиляционной системы могут быть изготовлены индивидуально или из типовых элементов [3].
Литература 1. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч./Под ред. И.Г. Староверова. Ч.I. Отопление, водопровод, канализация. – М.: Стройиздат, 1975.-429с. 2. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч./Под ред. И.Г. Староверова. Ч.II. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – М.: Стройиздат, 1976.-509с. 3. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. В 2-х ч. – Киев: Будивельник, 1976. 4. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляцияМ.: Стройиздат, 1991.-272 с. 5. Отопление и вентиляция жилых зданий. – М.: Стройиздат, 1990.-24 с. 6. Богословский В. Н., Щеглов Б.П., Разумов Н. П.. - М.: Стройиздат, 1980.-295 с. 7. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизи ка. - М.: Стройиздат, 1983.-136 с. 8. СНиП 2.04.05-86 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – М.: Стройиздат, 1988.-60 с. 9. СНиП II-3-79** Строительная теплотехника. М.: Стройиздат, 1979.-32 с. 10. СНиП 2.08.01-89 Жилые здания. – М.: Стройиздат, 1990.-15 с. 11. СНиП 460-74 Временная инструкция о составе и оформлении строительных рабочих чертежей зданий и сооружений. Раздел 7. Отопление и вентиляция.– М.: Стройиздат, 1979.-31 с. |