Министерство общего и профессионального образования РФ

Вологодский политехнический институт

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции.

Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе

Отопление и вентиляция жилых зданий

Выполнил

студент: Секретарев Е.В.

группа СП-31

Проверил

преподаватель : Стоумова Н.В.

г. Вологда 1998

Введение

В курсовой работе по отоплению и вентиляции необходимо разработать проект системы отопления (водяной насосной однотрубной с нижней разводкой) с нагревательными приборами М- 140 и системы вытяжной вентиляции для 2 этажного, жилого здания . Предполагаемый район строительства г. Вологда . Параметры воды в системе отопления 95 -70 ⁰ С . Источником теплоснабжения является индивидуальный котел.

1. Выбор параметров внутреннего и наружного воздуха

Выбор параметров внутреннего и наружного воздуха производится в соответствии с [ 3 ] .

t _хс =-35, ⁰ С ( температура наиболее холодных суток )

t _н5 =-31, ⁰ С (температура наиболее холодной пятидневки )

t _хп = -16 , ⁰ С ( средняя температура наиболее холодного месяца )

t _оп = -4.8 , ⁰ С ( средняя температура отопительного периода )

n_о = 228 , сут (число суток отопительного периода )

V = 6 , [м/с] ( средняя скорость ветра за январь месяц )

Выбор параметров внутреннего микроклимата производится по [ 4 ] и принимается :

• для неугловых жилых комнат t _вн = + 20 °C,для t _н5 = -31 ⁰ С

• для угловых комнат температура увеличивается на 2°C

• для кухонь t _вн = + 18 °C

2. Теплотехнический расчет наружных ограждений

Определение требуемых сопротивлений теплопередаче для наружных ограждающих конструкций производится по формуле

, по [3] (2.1)

где n : для стен = 1;

пола = 0.6;

потолка = 0.9

t_н  нормативный перепад температур между температурой внутренней поверхности наружного ограждения и температурой внутреннего воздуха в центре помещения

для наружных стен t_н = 4 С

для пола 1-го этажа t_н = 2 С

для перекрытий верхнего этажа t_н = 3 С

_вн  коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности наружного ограждения внутреннему воздуху

_вн = 8.7

= 0.53  для окон и балконных дверей

= 1.18  для наружных дверей

= 1.97  для наружных стен

= 2.96  для перекрытия над верхним этажом

=2.6 9  для пола первого этажа

Выбор конструкций наружных ограждений производится из условия

> , по  5 ]

Определение требуемых сопротивлений теплопередаче для наружных ограждающих конструкций из условий теплосбережения.

=ГСОП =(t_в-t_оп)*z_оп

ГСОП=5654 ⁰сут. R_0тр=1,9

2.1 Определение теплопотерь подвала

В курсовой работе рассчитаны теплопотери подвала здания. Результаты расчета приведены в таблице 1(2). Расчет тепловых потерь подвала ведут по зонам. Зона - план подземной части по периметру здания разделенный на участки шириной два метра. В площадь первой зоны наружные углы включаются два раза.

Расчет ведется по формулам:

1) Основные теплопотери помещения подвала

Q_зоны =1/ R_зоны * F_зоны (t_вн - t_нар ) [Вт] , где

R_зоны - Сопротивление теплопередачи зон подвала.

F_зоны – Площадь зоны подвала.

t_вн  температура воздуха в рассматриваемом помещении

t_нар  температура наружного воздуха наиболее холодных суток

Пример расчета

Q_гараж=1/2,1*(3,7*2+2*2*2+4,2*2+3,2*4)*49+1/4,3*(8*2)*49+1/8,6*(6,2*1,7)*49=

=1078,72 (Вт)

2.2 Определение теплопотерь помещения

В курсовой работе рассчитаны теплопотери помещений индивидуального жилого дома. Результаты расчета приведены в таблице 1(2).

Расчет ведется по формулам:

1) Основные теплопотери здания

Q_осн = [Вт] , где

k = 1/R  коэффициент теплопередачи рассматриваемого ограждения

F  площадь ограждения, определенная по правилам обмера

t_вн  температура воздуха в рассматриваемом помещении

 коэффициент добавки на ориентацию здания

n  коэффициент учитывающий вид ограждающих конструкций

2) Теплопотери на инфильтрацию наружного воздуха

Q_u = G_в  c_возд   t_вн  t_н  , где G_в=3*F_пом*_воз [кг/ч]

_воз=353/Т_воз+273

3) Бытовые выделения

Q_быт =21  F

4) Расчетные теплопотери

Q_р =( Q_осн + Q_u ) Q_тв , Вт

Пример расчета

Q_осн = 0.51*16.15*(22+33)*(1+0,05)*1=475,6 [Вт] - для Н С

Q_осн= 0.51*11.14*(22+33)*(1+0,1)*1=342,72 [Вт] -для НС

Q_осн = 0.51*2.74*(22+33)*(1+0)*1=76,85 [Вт] -для НС

Q_осн = 1.89*3.45*55*(1+0,05)*1=376,55 [Вт] -для ТО

Q_осн = 1.89*0.9*55*(1+0,1)*1=102,91 [Вт] -для ТО

Q_осн = 1.89*0,9*55*(1+0)*1=93,55 [Вт] -для ТО

G_в=3*24.0*1.19=85.68 [кг/ч]

_воз=(353/22+273)/3.6=0.269 [кг/м³]

Q_u = 0,279*85,68*(22+33)=1315,5,36 [Вт]

Q_тв = 21 * 24,0 = 504,0 [Вт]

Q_р= (1469,18+1315,5)-504,0=3288,72 [Вт]

Определение удельной тепловой характеристики здания

Q₀= , =

Q₀= , =

Удельная отапливаемая характеристика на одно отапливаемое помещение.

Q_0f

Расчетная мощность системы отопления.

Q_со=К₁*К₂*К₃*Q_зд , Вт

К₁=1 ; К₂=1,02 ; К₃=1,03

Q_со=1.02*1.03*25931.8=27243.94 , Вт

3. Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления предусматривает определение диаметров трубопроводов, определение потерь давления на различных участках системы отопления, а также увязка циркулирующих колец системы. В КП проектируем водяную , местную , насосную , однотрубную , горизонтальную систему водяного отопления с кольцевым движением воды , проточно -регулируемая с нагревательными приборами – чугунные секционные радиаторы. Разводка труб системы отопления выполняется под полом помещения.

Результаты расчета приведены в таблице 3. Расчет ведется по формулам:

1) Расход воды по стояку :

[ кг/ч ] , где

c = kc_в = 1.163

t_r  температура воды в подающей магистрали

t_o  температура воды в отводящей магистрали

2) Определяем длины участков с точностью до 0.1 м. При расчете длин по этажам учитываются подводки ( вертикальные – 1.2 м , горизонтальные – 0.5м)

3) Задаемся стандартным диаметром трубопровода системы отопления , учитывая что 10,15,20,25,32,40,50. А рекомендуемая скорость движения воды составляет 0.5 м/c.

Из уровнения постоянства расхода определяем площадь поперечного сечения трубопровода при  =0.3 м/c ,  =1000 кг/м³. Из уровнения находим диаметр.

G=3600* **f , [кг/ч] ; f=d²/4 , [м²]

Затем уточняем действительную площадь поперечного сечения и скорость.

4)Характеристика сопротивления участка

, где

A - динамическое давление по таб. 52 стр. 99 [ 6 ]

 - коэффициент местного сопротивления по таб. 53 стр. 102 [ 6 ]

- по таб. 52 стр 99 [ 6 ]

5) Потери давления на участке.

P = S  G² [ Па ] , где

S  сопротивление

G  расход воды на данном участке

6) После определения суммарных потерь давления через 2 этаж , подбираем циркуляционный насос.

P_нас=1.1*Р_со [Па]

G_нас=1.05 G_со [т/ч]

6) Определяем процент невязки на участках

Допустимый процент невязки составляет до  10 % . Если невязка больше +10 % , то на участке устанавливается шайба.

7) Определяем диаметр шайбы на участках.

, где

d_ш  диаметр шайбы

G_2-5  расход воды на участке

Диаметр шайбы вычисляется с точностью до десятой доли. Минимальный диаметр шайбы 3 мм.

Пример расчета участка 1-2

G_1-2=27244/1.163*(95-70)=937.02 кг/ч

f=937.02/3600*1000*0.3=0.00086 м²

=31 мм

Принимаем 32

F=3.14*32²/4=0.0008 м²

= G/*f*3600=937.02/1000*3600*0.0008=0.32 м/с

=1 1/м , L=1*2.0=2.0

S=0.39*10^-4*(2.0+8.5)=4.1*10^-4 Па/(кг/ч)²

P=937.02²*4.1*10^-4=304.3 Па

=3.8%

Исходя из того, что  < 10%, то шайба на участке 2-5 не нужна.

Выбор насоса

P_нас=1.1*11.4=12.54 кПа

G_нас=1.05*937.02=983.87 Кг/Ч=0.984 т/ч

Подбераем насос марки GRUNDFOS UPS 25-40

G_нас =1.2 т/ч , P_нас=13 кПа

4. Расчет поверхности нагревательных приборов.

Результаты расчета приведены в таблице 4. Расчет производится по формулам:

1) Определяем температуру входа воды в нагревательный прибор по формуле

, где

Q - суммарная тепловая нагрузка тех приборов, которые установлены до расчетного нагруженного прибора по ходу движения воды.

t_r- температура воды на выходе из котла 95⁰С

 - коэффициенты затекания воды в прибор. При устройстве трех ходовых кранов  = 1

G_вет - расход воды по данной ветви

c_в - коэффициент = 1.163

2) Определяем реальный перепад температур

t_ср = (t_вх +t_вых)/2- t_вн [ ^оC ] , где

t_вн - температура внутри помещения

3) Тепловой поток нагревательного прибора

g_пр=g_ном* [Вт/м²]

Показатели степени n и  зависят от вида радиаторов , от схемы движения

воды в приборе и от расхода воды в радиаторе.

G_вет=115-900 [кг/ч] , n=0.15 , =0

Принимаем радиатор МС-140 ; f_с=0.244 [м²] , g_ном=185 [Вт]

4) Определяем теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов

Q_тр=g_гор * l_гор+g_вер * l_вер , где

g_гор , g_вер-по табл.II.22 стр.264 [6];

l_вер , l_гор-длины трубопроводов

5) Уточняем тепловую нагрузку на радиатор

Q’_тр=Q_пр-Q_тр [Вт]

6) Определяем требуемую поверхность нагревательных приборов по формуле:

[ м² ]

7) Определение коэффициента 3

8) Расчет количества секций.

[ шт ] , где

F_рас  требуемая площадь поверхности нагревательного прибора.

f_секц=0.244[м²] - стр 47 [6]

_

9) Установочное количество секций.

Установочное количество секций округлять в меньшую сторону можно только в том случае если дробная часть соответствует не более 0.1 м².

Минимальное число секций = 3 шт.

Максимальное число секций = 15 шт.

Пример расчета

t_вх =95, ^о С

, ^о С

t_ср = (95 +91.96)/2- 22=71.48 ,^о С

g_пр =758*=776.45 [Вт/м²]

Q_тр=75 *1.2 + 95 * 0.5 = 137.5 [Вт]

Q_тр^`= 1641 – 137.5 = 1503.69 [Вт]

F_расч = 1791.2 / 770 = 1.98 [м²]

n_расч = [шт.] ; n_уст = 9 секций.

Выбор котла

Выбираем котел марки RK 1 G115

Мощность 22….28 [кВт]

Длина -708 [мм]

Bысота –933 [мм]

Ширина –600 [мм]

5. Аэродинамический расчет системы вентиляции

Результаты расчета системы вентиляции приведены в таблице 5, расчетная схема в приложении 5. Расчет ведем по формулам:

1. Определяем количество удаляемого воздуха для оборудования располагающегося в здании.

Из гаража и котельной по формуле : L_вент=3*V [м³/ч] , где V- объем помещения

Из кухни (с 4^х конфорочной газовой плитой) : L_вент=90 [м³/ч]

Из санузла и ванной : L_вент=25 [м³/ч]

2) Определяем располагаемое давление

P_расп =g* h * ( _н - _вн ) [ Па ] , где

h - высота канала.

_н – плотность воздуха при t=+5 , ^о С _н=353/273+5=1.27 [кг/м³]

_вн =353/273+t_вн [кг/м³]

3)По уравнению постоянства расхода подбираем площадь поперечного сечения F , размеры канала АВ.

L=3600*F* [Па]

Задаемся скоростью движения воздуха в канале =1 [м/с]

4) Определяем потери давление воздуха на трение.

P_тр = R * h * _ш [ Па ] , где

h - высота шахты

_ш - поправка на материал воздуховодов стр.208 таб.III.5 [6]

5) Определяем потери давление воздуха местного сопротивления.

Р_мс=  *_вн *² /2 [ Па ]

 - коэффициент местных сопротивлений. =2.5

6) Определяем суммарные потери давление воздуха в канале.

Р_кан=Р_тр+Р_мс Р_рас

Пример расчета

L_вент=3*90.16=270.48 [м³/ч]

_вн =353/273+20=1.2 [кг/м³]

Р_рас=9.81*8.82(1.269-1.221)=4.14 [ Па ]

F=81/3600*1=0.02 [ м² ]

Принимаем канал размером 140140 [мм]

=81/3600*0.02=1.12 [м/с]

Р_тр=0.21*1.51*8.82=2.26 [ Па ]

Р_мс=3.8*(1.2*1.12²)/2=3.62 [ Па ]

Р_кан=3.62+6.31=

Следовательно для вентиляции гаража принимаем три канала сечением 140х140 мм. Р_кан=10.0[ Па ] < 12.42 [ Па ]

Заключение

В результате выбора параметров внутреннего и наружного воздуха произведен выбор конструкции ограждения рассчитаны теплопотери помещений.

Расчет системы отопления включает в себя: гидравлический расчет нагревательных приборов с целью определения количества секций нагревательных приборов в помещении.

Выбран индивидуальный котел и циркуляционный насос с соответствующими характеристиками.

Расчет схемы вентиляции: подобрана конструкция размеры шахт и найдено требуемое давление

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. СНиП 2.01.01-82 « Строительная климатология и геофизика »

2. СНиП 2.04.05-91* « Отопление вентиляция и кондиционирование »

3. СНиП II-3-79* « Строительная теплотехника » , издание 1995 г.

4. СНиП 2.08.01-85* « Жилые здания »

5. Тихомиров К.В., Сергиенко Э. С. «Теплотехника, теплоснабжение, вентиляция » , Москва : Стройиздат. 1974 г. – 283 стр.

5. Щекин Р.В. и др. « Расчет систем центрального отопления » , Москва :

« Высшая школа » 1975 г. - 216 стр.

Содержание

1. Выбор параметров внутреннего и наружного воздуха

2. Теплотехнический расчет наружных ограждений

2.1 Определение теплопотерь подвала

2.2 Определение теплопотерь здания

3. Гидравлический расчет системы отопления

4. Расчет поверхности нагревательных приборов

5. Аэродинамический расчет системы вентиляции.

Таблица 1

Тепловые потери

Таблица 2

Тепловой баланс

Таблица 3

Гидравлический расчет

Таблица 4

Тепловой расчет чугунных секционных радиаторов

Таблица 5

Аэродинамический расчет системы вентиляции