Расчет системы отопления и вентиляции жилого помещения

Расчётные параметры наружного воздуха

Район застройки: г. Тобольск По СНиП 2.04.05−91:

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tн = -390C

Температура наиболее холодных суток (0,92) tхс =-43 є С Абсолютная минимальная температура воздуха tабс min =-52 є С Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца 9,5

Продолжительность отопительного периода со средней суточной tвозд.? 8 tсредн. = -8,10C nот. пер =232 суток Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца 82%

Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль ЮВ.

Максимальная из скоростей ветра по румбам за январь Vянв= 6,3м/с.

Расчётные параметры внутреннего воздуха

Влажность внутреннего воздуха 55%(по пункту 3.3 СНиП 2.08.01−89) Режим — сухой (по таблице 1 СНиП II-3−79*)

Условия эксплуатации ограждающих конструкций: А Зона влажности — нормальная (по приложению 1 СНиП II-3−79**)

Жилая комната средняя — tв = 20 °C;

Жилая комната угловая — tв = 22 °C;

Кухня — tв=18°C;

Ванная — tв = 25 °C;

Совмещенный санузел — tв = 25 °C;

Коридор — tв= 16 °C;

Лестничная клетка — tв = 16 °C;

Нормы сопротивления теплопередаче ограждений

Общее сопротивление теплопередаче

Ro =R1 + R2 + Rв.п. + … + Rn +

где , — сопротивления теплоотдаче соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждения (мІ * ч* єС)/ккал;

R1, R2, … Rn — термические сопротивления отдельных конструктивных слоев ограждения (мІ * ч* єС)/ккал;

Rв.п — термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки (мІ * ч* єС)/ккал;

Термическое сопротивление ограждений плоскостями, параллельными направлению теплового потока

RЙЙ =

где R1, R2, …, Rn — термические сопротивления отдельных участков, но без сопротивлений теплоотдаче Rв и Rн;

F1, F2, …, Fn — площади отдельных участков по поверхности ограждения, мІ;

плоскостями, перпендикулярными к направлению теплового потока.

Термическое сопротивление ограждения R определяют как сумму термических сопротивлений отдельных слоев;

действительное термическое сопротивление ограждения

R = (м2 0C) /Вт

Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций

Расчёт стены Рис. 1 — 1 — штукатурка, 2 — несущий слой (кирпич), 3 — изоляционный слой (расчётный), 4 — облицовочный кирпич Требуемое сопротивление теплопередачи:

где астены=0,35;

bстены=1,4.

=3,68 (м2 0C) /Вт;

Расчет:

D=(tв-tот.пер)*zот.пер

D=(20-(-9,9))*257=7684

Rнорм=0,35*6519+1,4=3.68 (м2 0C) /Вт дизол =0,052(3.68−1/8,7−0,015/0,76−0,51/0,7−0,125/0,7−1/23)=0.14см дизол =14 см Толщина стены ст=0,015+0,51+0,125+0,14=0,79 м Расчёт пола Рис. 2

Изовер = 0.04 Вт/(м2 0C)

Деревянный настил = 0.14 Вт/(м2 0C); д=0,04 м.

Воздушная прослойка Rв =0,18; д=0,05 м.

н= 6 Вт/(м2 0C)

Rвп = 0,28 (м2 0C) /Вт

RЙ = 0.021+0.021=0.322 (м2 0C) /Вт

RЙЙ = (м2 0C) /Вт

RЙЙ = (м2 0C) /Вт

R1,3 = (м2 0C) /Вт л. в п = Вт/(м2 0C)

лср = Вт/(м2 0C)

R2 = (м2 0C) /Вт

R = 0.021*2+0.174=0.216 (м2 0C) /Вт

RЙЙR = [(0.221−0.216)/0.221]*100%=2.26% < 25%

Rж/б= (м2 0C) /Вт Рис. 3

Найдем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

дут =0,04*(4,83—-0,28 -0,218-)=0,15 м =15 см Толщина пола =0,15+0,05+0,04+0,22=0,46 м.

Расчёт чердачного перекрытия Рис. 4

Изовер = 0.04 Вт/(м2 0C)

Rж/б = 0.191 (м2 0C)/Вт н = 12 Вт/(м2 0C)

а===141мм лж.б.=1.92 Вт/(м2 0C)

RЙ = (м2 0C) /Вт

RЙЙ = (м2 0C) /Вт

RЙЙ = (м2 0C) /Вт

R1,3 = (м2 0C) /Вт лэ = л1 = Вт/(м2 0C)

лcр = Вт/(м2 0C)

R2 = (м2 0C) /Вт

R =0.021*2+0.148=0.19

R /Rн = [(0.193−0.19)/0.193]*100=1.55 < 25%

Rж/б = (м2 0C) /Вт

Rreg = 0.45*6519+1.9=4,83 (м2 0C) /Вт дут = 0,04(4,83−0,191—)=0,18 м Толщина чердачного перекрытия =0,22+0,18=0,4 м

Тепловой баланс помещений

Qрас = Qобщ. + Qинф — Qбыт Потери теплоты через ограждающие конструкции По СНиП 2.04.05 — 86

Q = A/R (tp — text)(1+)n (1)

А — расчетная площадь ограждающих конструкций, м2;

R — сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций, м2 0С/Вт, следует определять по СНиП II-3−79**;

tp — расчетная температура воздуха, 0С, помещения с учетом повышения по высоте для помещений высотой более 4 м;

text — расчетная температура наружного воздаха для холодного периода года;

— добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые по п. 2;

n — коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружнему воздуху по СНиП II-3−79**;

Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции.

Север, Восток, Северо-восток, Северо-запад, — 0.1;

Юго-восток, Запад — 0.05;

Для наружных дверей — 0.27Н — для двойных дверей с тамбуром между ними. (Н — высота здания от поверхности земли до верха карниза, м) Расчеты выполняются в табличной форме (табл.1).

Расчет коэффициентов теплопотерь

kcт= Вт/(м2 0C)

kпот = Вт/(м2 0C)

kп.л. = Вт/(м2 0C)

Rreg = 0.5*6519+0,3=0,63 (м2 0C) /Вт

kокн = Вт/(м2 0C)

Расход теплоты на нагревание инфильтрирующего воздуха.

Qин= 0.28*G*C (tвtн)*k (2)

G — расход инфильтрирующего воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения, определяемый по п. 3; С — удельная теплоёмкость воздух, равная 1 кДж/кг 0С; tв, tнрасчетные температуры воздух, 0С, в помещении и наружного воздуха в холодный период года; к — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный: 0.7;

Gi = 1/R (0.21p0.67 A) (3)

p — разность давлений воздуха, Па, на наружный и внутренней поверхностях окон;

А, R — площадь окна, м2, сопротивление их воздухопроницанию, м2ч/кг, определяемое по СНиП 11−3-79**;

p = (Н — hi)(н — в) + 0.5i2 (Cв.н — Cв. п)k (4)

Н — высота здания, м, от уровня земли до верха карниза;

hi — расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон;

н, в — удельный вес, Н/м3 = 3463/(273 + t);

i — плотность, кг/м3, наружного воздуха;

— скорость ветра, м/с, принимаемая по приложению 7;

Cв.н, Cв. п — аэродинамические коэффициенты для наветренной и подветренных поверхностей, принимаемая по СНиП 2.01.07−85;

К — коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по СНиП 2.01.07−85;

Rитр = 1/Gн (р/р0)2/3 (5)

Gн — нормативная воздухопроницаемость, кг/(м2 ч), принимаем по табл.12* СНиП 11−3-79**;

р — разность давлений на наружной внутренней поверхностях, Па, определяемое по формуле (6);

р0 = 10 Па — разность давлений воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию Rи.

р = 0.55 Н (н — в) + 0.03н2 (6)

Н — высота здания от поверхности земли до верха карниза; н, в — удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м3, определяемый по формуле = 3463/ (273 + t); t — температура воздуха внутреннего; - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, принимаемая согласно СНиП 2.01.07−85;

Rитр <= Rи (7)

Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха.

Qi = 0.28*L* C* (tв — tн)*k (8)

Lрасход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом;

Lжил.ком=3*Fпола

Lкухни=110

— плотность внутреннего воздуха, кг/м3;

Так как расход вытяжного воздуха при естественной вентиляции больше чем расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха, следовательно расход теплоты на нагревание инфильтрующего воздуха считаем по формуле (8), Qвент.

101: Qi = 0.28*30,2*3*1*1,2*61*0,8=1486Вт

102: Qi = 0.28*14,3*3*1*1,2*57*0,8=657Вт

104: Qi = 0.28*30,2*3*1*1,2*59*0,8=1437Вт

113: Qi = 0.28*22,8*3*1*1,2*59*0,8=1085Вт

116: Qi = 0.28*22,8*3*1*1,2*61*0,8=1122Вт Бытовые тепловыделения.

Бытовые тепловыделение принимается 10 Вт на 1 м² площади помещения

Qбыт = 10ХА,

где, А — площадь пола. По СНиП II-3−79**;

Нагрузка на систему отопления будет определяться как Qо=Qм + QвQб

Qбыт.кух. = 21*Fпола (9)

Qбыт.ж.к. =10*Fпола

101: Qбыт =10*30,2=302Вт

102: Qбыт =10*14,3=143Вт

104: Qбыт =10*30,2=302Вт

113: Qбыт =10*22,8=228Вт

116: Qбыт =10*22,8=228Вт Л К-А: Qбыт=10*14,3=143Вт Расчеты сводятся в таблицу 1- Расчетные теплопотери.

Система отопления

Выбор системы отопления и типа нагревательных приборов.

Выбор системы отопления и типа нагревательных приборов, производится по обязательному приложению 11 СНиП 2.04.05−91.

Принимается система водяного, однотрубного отопления с последовательным присоединением приборов с температурой теплоносителя 95 0С.

Система отопления вертикальная с нижней разводкой, с тупиковым встречным движением воды в магистрали.

В качестве отопительных приборов выбираем радиаторы.

Размещение стояков и приборов выполняется по требованиям: СНиП 3.05.01−85, СНиП 2.05.01−91.

Тепловой расчет нагревательных приборов.

1) Вычерчиваем аксонометрическую схему стояка (рассчитываем самый удаленный от узла ввода)

2) Определяем падение температуры в нагревательном приборе t = Qпрi/ Gпрi, где

Qпрi — нагрузка на нагревательный прибор, Вт

Gпрi — расчет воды через прибор, кг/ч

Gст=Qст/с (tr-to), где

Gст — расход воды по стояку, кг/ч

tr-to — расчетная температура вод, = 95−70=25 0C;

Qст — сумма тепловых нагрузок по стояку Определение расход воды через прибор

Gпрi = нп* Gст,

где нп — коэффициент затекания воды в нагревательный прибор нп = 1. Определение температуры смеси

tсмi=tк — Qпр/ Gст

3) Определяем температуру выхода воды из нагревательного прибора

tвыхi=tвх — t прi

4) Определяем средний температурный напор прибора

tс.р. = (tв.х. — tв.ы.х.)/2 — tв, где tв = 200C;

5) Определяем к — комплексный коэффициент приведения Qн. у к нормальным условиям.

к. = (tс.р. /70)1+n (Gп.р. /360) b**c;

B — коэффициент учета атмосферного давления в данной местности (табл. 9.1);

— коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе =1;

p, n, c — экспериментальные числовые показатели. n = 0.3; p=0(при подаче воды сверху в низ) n = 0.25; p=0.04(при подаче воды снизу в верх) с = 1

Апр=0,86*(Qпр -0.9Qтр)/ (70 Кну к) Кну — Коэффициент теплопередачи номинальный условный для М-140 = 10,36 (Ст. 47 Таб. 9.9)

N= Апр/ ac*3, где N — число секций в приборе Ас — размер поверхности секции

3 — коэффициент, зависящий от числа секций.

Расчет сводится в таблицу 2 -Тепловой расчет приборов.

Qтр=qг*lг+qв*lв=70*0,8+50*2,5=181 Вт Апр1=0,86*(892−0,9*181)*1,03*1,02/(70*10,36*1,04)=0,88 м²

Апр2=0,86*(824−0,9*181)*1,03*1,02/(70*10,36*0,99)=0,83 м²

Апр3=0,86*(960−0,9*60)*1,03*1,02/(70*10,36*0,89)=1,27 м²

Апр4=0,86*(1272−0,9*60)*1,03*1,02/(70*10,36*0,81)=1,87 м²

Апр5=0,86*(1117−0,9*181)*1,03*1,02/(70*10,36*0,7)=1,7 м²

Апр6=0,86*(1194−0,9*181)*1,03*1,02/(70*10,36*0,63)=2,04 м²

N1=0,88*1/(0,24*1)=3,67 шт

N2=0,83*1/(0,24*1)=3,46 шт

N3=1,27*1/(0,24*1)=5,29 шт

N4=1,87*1/(0,24*1)=7,79 шт

N5=1,7*1/(0,24*1)=7,08 шт

N6=2,04*1/(0,24*1)=8,5 шт

Гидравлический расчет системы отопления

отопление элеватор теплопередача ограждение Гидравлический расчет системы отопления выполняют по справочнику Р. В. Щекин.

Гидравлический расчет стояка выполняют по удельной характеристике сопротивления.

Гидравлический расчет системы отопления заключается в определении диаметра трубопровода всех участков сети из условия подачи необходимого количества воды в систему при имеющимся располагаемом напоре.

Определяем тепловую нагрузку каждого стояка путем суммирования всех нагревательных приборов, присоединенных к этому стояку.

Определяем тепловую нагрузку каждого стояка путем суммирования тепловых нагрузок всех стояков, присоединенных к этому участку.

Определяем расход воды на каждом стояке и участке.

Снимаем с плана подвала длину каждого участка.

Находим потери воды на всём участке (RL).

По справочнику Щекина определяем коэффициенты местных сопротивлений о на каждом участке.

Определяем потери давления P на каждом стояке и участке.

P=SG2 [Па] (1), где

Gп.р. — расход воды в приборе, кг/ч

Gп.р. = (3.6*Qст*1*2)/(4.187*35):

1, 2 (2) — добавочные коэффициенты 1=1.03, 2 =1.02

Sст=S1 + S2 + S3 + S4 + S5 + S6

— определяем как для последовательно соединенных участков (табл. 10, 19);

S1 — этаже стояк с односторонним присоединением прибора;

S2 — для двухприборных узлов верхнего этажа;

S3 — присоединение подающей магистрали вентилями;

S4 — присоединение к обратной магистрали с пробковым краном;

S5 — для прямых участков трубы;

S6 = Sуз = Sп + Sпр Lпр (3)

характеристика сопротивления проточно-регулируемых приборных узлов с обходными линиями (Па/(кг/ч)2) (табл. 10,20);

Sп — сопротивления подвода;

Sпр — сопротивление прибора;

Lпр = 1 м;

Ст.1

Gст=0,86*Qст /(tг-tо)=0,86*7830/(95−70)=270 кг/ч

?Pст=0,7*?Pс.о.=0,7*12 000 Па=8400 Па=840 мм.вод.ст.

Sст=3,15*6+1,46*2+26,22+8,56=56,6 кгс/м2

?Pст=S*G2*10−4=56,6*2702*10−4=410 мм.вод.ст.

Участок 1−2, 1'-2': G1−2,1'-2' = Gст1 = 270 кг/ч;

L1−2 = 5,8 м; л/d = 2,7; л/d*L = 5,8*2,7 = 15,66; ?о = 1

л/d*L+?о = 15,66 + 1 = 16,66; A = 1,08*10−4 м2;

S = 16,66*1,08*10−4 = 16,91*10−4;

ДP1−2 = G21−2* S1−2=2702 * 16,91*10−4=135 Па;

L1'-2' = 5,8 м; л/d = 2,7; л/d*L = 5,8*2,7 = 15,66; ?о = 1

л/d*L+?о = 15,66+1 = 16,66; A = 1,08*10−4 м2;

S = 16,66*1,08*10−4 = 16,91*10−4;

ДP1'-2' = G21'-2'* S1'-2'=2702 * 16,91*10−4=135 Па;

Ст.2

Gст=0,86*Qст /(tг-tо)=0,86*8046/(95−70)=277 кг/ч

?Pст=0,7*?Pс.о.=0,7*12 000 Па=8400 Па=840 мм.вод.ст.

Sст=3,15*6+1,46*2+5,69+1,62=29,13 кгс/м2

?Pст=S*G2*10−4=29,13*2772*10−4=352 мм.вод.ст.

Участок 2−3, 2'-3': G2−3,2'-3' = Gст1+ Gст2 = 547 кг/ч;

L2−3 = 4,0 м; л/d = 1,4; л/d*L = 4,0*1,4 = 5,6; ?о = 10,5

л/d*L+?о = 5,6+10,5 = 16,1; A = 0,125*10−4 м2;

S = 16,1*0,125*10−4 = 2,01*10−4;

ДP2−3 = G22−3* S2−3=5472 * 2,01*10−4=60 Па;

L2'-3' = 4,8 м; л/d = 1,4; л/d*L = 4,8*1,4 = 6,72; ?о = 12

л/d*L+?о = 6,72+12 = 18,72; A = 0,125*10−4 м2;

S = 18,72*0,125*10−4 = 2,34*10−4;

ДP2'-3' = G22'-3'* S2'-3'=5472 * 0,125*10−4=37 Па;

Участок 3−4, 3'-4': G3−4,3'-4' = 0,86*Q3−4/(95−70) = 0,86*31 752/25=1270 кг/ч;

d3−4,3'-4' = 25 мм;

L3−4 = 4 м; л/d = 1,4; л/d*L = 4*1,4 = 5,6; ?о = 1,5

л/d*L+?о = 5,6+1,5 = 7,1; A = 0,125*10−4 м2;

S = 7,1*0,125*10−4 = 0,22*10−4;

ДP3−4 = G23−4 * S3−4 =12 702 * 0,22*10−4=35 Па;

L3'-4' = 4 м; л/d = 1,4; л/d*L = 4*1,4 = 5,6; ?о = 3

л/d*L+?о = 5,6 + 3 = 8,6; A = 0,125*10−4 м2;

S = 8,6*0,125*10−4 = 0,28*10−4;

ДP3'-4' = G23'-4' * S3'-4' =12 702 * 0,28*10−4=45 Па;

Участок 4−5, 4'-5': G4−5,4'-5' = 0,86*Q4−5/(90−25) = 0,86*70 626/25=2825 кг/ч;

d4−5,4'-5' = 40 мм;

L4−5 = 1 м; л/d = 0,8; л/d*L = 1*0,8 = 0,8; ?о = 0,8

л/d*L+?о = 0,8 + 0,8 = 1,6; A = 0,0235*10−4 м2;

S = 1,6*0,0235*10−4 = 0,0376*10−4;

ДP4−5 = G24−5 * S4−5 =28 252 * 0,0376*10−4=30 Па;

L4'-5 = 1 м; л/d = 0,8; л/d*L = 1*0,8 = 0,8; ?о = 0,8

л/d*L+?о = 0,8 + 0,8 = 1,6; A = 0,0235*10−4 м2;

S = 1,6+0,0235*10−4 = 0,0376*10−4;

ДP4'-5' = G24'-5' * S4'-5' =28 252 * 0,0376*10−4=30 Па;

Расчет и подбор элеватора

— камера разряжения,

— горловина,

— диффузор,

— сопло,

— патрубок для подмешивания воды.

Рис. 5

Расчет

Up — коэффициент смешения

Up = (t1-tr)/(trt0) *1.15= (130−95)/(95−70)*1.15= 1.61

Расход теплоносителя в системе отопления

Gтс = 0.86*Qтн/((t1- t0)*1000) = 0.86*70 626/((130−70)*1000) = 1.43 Т/ч Расход теплоносителя в наружной тепловой сети

Gсм =Gсо =Qтн/((95−70)*1000) = 0.86*70 626/25000=3.44 Т/ч

4. Определение приведенного расхода смешанной воды

Gпр= Gсм / Pсо

Gпр=3.44/v1.07=3.48

5. Расчет диаметра горловины dгоp. и диаметра сопла dc элеватора

dгоp. = 0,874* Gпp0,5

dгоp = 0,874* 1.87 = 1.63 см.

dс=(10* 1.63)/ 0,78/GпрІ * (1 + u)2 * dгор. 4 + 0,6*(l + u)2 — 0,4* u2 (45)

dс = (10* 1.63)/2,593 = 6.6 мм.

ДРэл=0,64 * Gt2/ dc4

ДРэл = 0,64*(1.43)2 / (0.66)4 = 7 (м.вод.ст.)

Вентиляция

Жилые здания оборудуются вытяжной, естественной канальной системой вентиляции, с устройством каналов во внутренних стенах.

Вытяжная вентиляция осуществляется из уборных, ванных комнат, объединенных санузлов и кухонь.

Радиус действия систем вентиляции работающих гравитационном режимедо 8 м.

Вытяжные каналы кухонь должны быть рассчитаны на удаление воздуха из жилых комнат всей квартиры. В жилых домах квартирного типа допускается объединение вентиляционных каналов [л.6 с.24]:

из жилых комнат одной квартиры в один вентиляционный канал, обособленный от вентиляционных каналов из кухни и санузла той же квартиры;

из санитарного узла без унитаза, с вентиляционным каналом из кухни той же квартиры;

из уборной и ванной или душевой той же квартиры;

в одной из двух смежных комнат, при наличии между ними двери.

1 Нормы вытяжки воздуха, м3/ч [л.6 с.55]

В квартирах:

Индивидуальная ванна -25;

Индивидуальный туалет — 25;

Объединенный санузел — 50;

Кухня- 60.

2 Скорости воздуха в воздуховодах в решетках, м/с [л.6 с. 56, t.VII.9]

Вытяжные решетки: 0,5… 1,0;

Вертикальные каналы: 0,5… 1,0;

Горизонтальные сборные каналы: 0,5… 1,0;

Вытяжные шахты: 1,0…1,5.

3 Расчет коэффициентов местных сопротивлений Участок 1:

а) Жалюзийная решетка неподвижная — о, = 0,5;

б) Колено а= 90° - 2 — о = 1,1

в) Тройник на всасывании — о = - 0,5;

определение к.м.с. для тройника: Lотв./Lсмеси 75/300 = 0,25; Vc/Vc= 1,5/1,4 =1,07

Участок 2:

а) Отвод плавный а= 90° - о = 0,1; [л.6, t.VII.13]

о = a*b*c (49)

где а=0,1; b= 1,0; с =1,0; о = 0,1*1*1=0,1

б) Диффузор с зонтом — о = 0,7;

4 Расчет системы За расчетную принимаем решетку 4-го этажа т.к. 0,2<<0,71.

Pe=h (г5-г18)

Pe=12.5*(г5-г18)=12.5(1.27−1.213)=0.71 мм.вод.ст.

Pe=3.5*(г5-г18)=3.5(1.27−1.213)=0.2 мм.вод.ст.

Pe= 0,29; Решая обратную задачу.

0,29=Х (1,27−1,213) получим высоту шахты Х=5,09 м.

Результаты расчета см. табл. 4 КР.

Схема вытяжных каналов Рис. 6

Рис. 7

Список используемой литературы

1. СНиП 23 — 01 — 99. Строительная климатология.

2. Щекин Р. В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга 1. Киев, 1976.

3. СНиП П-3−79**. Строительная теплотехника, 1986.

4. СНиП 02.04.05−91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

5. Тихомиров К. В. Общая теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М., 1986.

6. Щекин Р. В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга 2. Киев, 1976.