Расчет системы отопления и вентиляции пятиэтажного жилого дома

Министерство образования и науки Российской Федерации Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова Кафедра ТГСВ и ГХ Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Теплоснабжение и вентиляция»

«Расчет системы отопления и вентиляции пятиэтажного жилого дома»

Разработал студент заочного факультета спец. 2906: Сухова И. И Руководитель: Гридневская Л. В.

Магнитогорск 2011 г.

ВВЕДЕНИЕ

В курсовой работе для пятиэтажного жилого дома, имеющего чердак и не отапливаемый подвал, в климатических условиях города Магнитогорска выполнен теплотехнический расчет наружных ограждений, запроектировано отопление и естественная вентиляция. Принято отопление центральное водяное с теплоснабжением от котельной. Отопительные приборы — чугунные радиаторы МС-140.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Климатологические данные Город — Магнитогорск.

Влажностная зона — сухая .

Режим эксплуатации — нормальный.

Коэффициент обеспеченности — 0,92.

Средняя температура наиболее холодных суток — -37 оС.

Средняя температура наиболее холодной пятидневки — -34 оС.

Абсолютная минимальная температура — -46 оС.

Средняя температура отопительного периода — -7,9 оС.

Продолжительность отопительного периода — 218 суток.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь — 8,1 м/с.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль -2 м/с.

Географическая широта — 52о.

Барометрическое давление — 970 Па.

Относительная влажность воздуха — 60%

2. Параметры микроклимата внутри помещений В жилых комнатах — 20оС.

В кухнях — 18 оС.

На лестничных клетках — 16 оС.

В ванных комнатах — 25 оС.

В санузлах — 18 оС.

Относительная влажность воздуха — 40−60%.

Главный фасад здания ориентирован на север.

3. Конструкции ограждений

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ Теплотехнический расчет заключается в определении толщины утепляющего слоя ограждения и коэффициента теплопередачи ограждения, удовлетворяющего санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, а также условиям энергосбережения.

2.1 Теплотехнический расчет наружных стен Теплотехнические показатели материалов наружных стен сведены в таблицу.

Таблица 2.1 — Теплотехнические показатели материалов конструкции наружных стен

Требуемое сопротивление теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям

(2.1)

где п — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, n=1;

tв — расчетная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005−88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, tв=20 оС;

tн — расчетная зимняя температура наружного воздуха, С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 2.01.01−82, tн=-34оС;

tн — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, tн=4,5оС;

в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, в=8,7.

м2оС/Вт Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле ГСОП = (tв — tот.пер.) zот.пер., (2.2)

где tв — расчетная температура внутреннего воздуха, tв=21 С;

tот.пер., zот.пер. — средняя температура, С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 С по СНиП 2.01.01−82.

tот.пер=-7,9 оС; zот. пер= 218 сут ГСОП =(21+7,9)*218=6300 оС*сут Требуемое сопротивление по условиям энергосбережения, находится по [1]

Rтр=3,03 м2оС/В За расчетное значение принимаем большее значение

Rтр=3,03 м2оС/Вт Минимальная толщина утепляющего слоя

(2.3)

где д — толщина соответствующего слоя, м;

л — коэффициент теплопроводности соответствующего слоя, Вт/(моС);

н — коэффициент теплообмена поверхности наружного ограждения, принимается по [1], н=23. =3,03 м2оС/Вт д2=(3,03−0,682)*0,041=0,12 м Фактическая величина сопротивления теплопередачи Rф

=3,8 м2оС/Вт

Rф=3,8 м2оС/Вт Выполнено условие: Rф> Rтр Коэффициент теплопередачи наружных стен

=0,26 Вт/м2оС (2.4)

2.2 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия Теплотехнические показатели материалов сведены в таблицу.

Таблица 2.2 — Теплотехнические показатели чердачного перекрытия.

Требуемое сопротивление теплопередачи чердачного перекрытия по санитарно-гигиеническим условиям

м2оС/Вт Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле ГСОП = (tв — tот.пер.) zот. пер=6300 оС*сут Требуемое сопротивление теплопередаче ограждения по условиям энергосбережения

Rтр=3,43 м2оС/Вт За расчетное значение выбираем большее значение

Rтр=3,43 м2оС/Вт Минимальная толщина утепляющего слоя

=3,43 м2оС/Вт д3=(3,43−0,77)*0,076=0,3 м Фактическая величина сопротивления теплопередачи Rф

=5,5 м2оС/Вт Выполнено условие: Rф> Rтр Коэффициент теплопередачи:

=0,18 Вт/м2оС

2.3 Теплотехнический расчет полов Таблица 2.3 — Теплотехнические показатели полов

Требуемое сопротивление теплопередаче полов по санитарно-гигиеническим условиям

м2оС/Вт Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле ГСОП = (tв — tот.пер.) zот. пер=6300 оС*сут Требуемое сопротивление теплопередаче ограждения по условиям энергосбережения

Rтр=4,3 м2оС/Вт За расчетное значение выбираем большее значение

Rтр=4,3 м2оС/Вт Минимальная толщина утепляющего слоя

=4,3 м2оС/Вт д3=(4,3−0,47)*0,076=0,3 м Фактическая величина сопротивления теплопередачи Rф

=5,5 м2оС/Вт Выполнено условие: Rф> Rтр Коэффициент теплопередачи:

=0,18 Вт/м2оС

2.4 Теплотехнический расчет окон Требуемое сопротивление теплопередачи по условиям энергосбережения для окон при ГСОП=6300оС*сут составляет

Rтро=0,61 м2оС/Вт Фактическое сопротивление теплопередачи для двухслойного стеклопакета в пластмассовых переплетах составляет

Rфо=0,62 м2оС/Вт Коэффициент теплопередачи для двухслойного стеклопакета в пластмассовых переплетах составляет

=1,61 Вт/м2оС Результаты теплотехнического расчета служат основой для определения потерь теплоты ограждающими конструкциями помещений здания, которые необходимо оценить для определения мощности системы отопления.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ПОМЕЩЕНИЯ Потери теплоты для помещений определяются суммированием потерь через все отдельные ограждающие конструкции (стены, окна, покрытия, перекрытия), с округлением до десятков, по формуле:

Q=k*F (tв-tн)n*p (3.1)

где F-расчетная площадь ограждения, м2;

tнтемпература наружного воздуха для расчета отопления, равная температуре наиболее холодной пятидневки, tн=34 оС;

tврасчетная температура воздуха помещения, оС, с учетом повышения по высоте;

nкоэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху ;

pмножитель, учитывающий дополнительные теплопотери, определяемый из выражения

p=1+ Ув (3.2)

где Увсумма дополнительных потерь через ограждения, принимаемая в долях от основных теплопотерь.

Потери теплоты через внутренние ограждения допускается не учитывать, если разность температур в этих помещениях равна 3 оС и менее.

Теплопотери через полы, расположенные на грунте, а также через стены, расположенные ниже уровня земли (в подвальных этажах и технических подвалах), рассчитывают по зонам шириной 2 метра, параллельным наружным стенам, причем при определении общей площади первой зоны участок пола размером 2,0*2,0 м, примыкающий к наружному углу, учитывается дважды. Сопротивление теплопередачи по зонам принимают по.

Для 1 зоны сопротивление теплопередачи равно

м2оС/Вт (3.3)

Коэффициент теплопередачи: Вт/м2оС Для 2 зоны сопротивление теплопередачи равно

м2оС/Вт (3.4)

Коэффициент теплопередачи: Вт/м2оС Для 3 зоны сопротивление теплопередачи равно

м2оС/Вт (3.5)

Коэффициент теплопередачи: Вт/м2оС Для 4 зоны сопротивление теплопередачи равно

м2оС/Вт (3.6)

Коэффициент теплопередачи: Вт/м2оС Расчет тепловой нагрузки сводим в таблицу.

Таблица 3.1 — Расчет теплопотерь через ограждения

Количество теплоты, которое необходимо подать системой отопления в каждое помещение гражданского здания, Вт, определяется по уравнению теплового баланса

Qот=Qогр+QинфQбыт (3.7)

где Qогр — суммарные теплопотери ограждающих конструкций помещения, Вт;

Qинф — расход теплоты, потребное для нагрева инфильтрующегося воздуха, Вт;

Qбыт — бытовые тепловыделения, Вт.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха принимаем по расчету:

Qв=0,28 Lп рс (tвtн)k (3.8)

где Lп — расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для зданий административного назначения — удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м² помещения;

р — плотность воздуха в помещении, р= ==1,5 кг/м3;

k — коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, 0,8 для окон с двойными переплетами.

Qбыт>10Fпл Удельная тепловая характеристика здания определяется:

qо=УQот/(V (tв-tн)а) где УQот — сумма отопительных нагрузок помещений всего здания, Вт;

V — объем здания по наружному обмеру, м3;

а — поправочный коэффициент, а=1,04.

Таблица 3.2 — Расчет отопительной нагрузки помещений

УQот=23 190+58140+23 550+7520=112 400 Вт

qо=112 400/8505*52*1,04=0,25

Полученное значение сравниваем с табличным значением.

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Температура воды, поступающая в первый по ходу движения воды прибор стояка однотрубной системы отопления:

tг= tг. расч- ?tм (4.1)

где tг. расч — температура воды в подающей магистрали на вводе, оС;

?tм — понижение температуры воды в подающей магистрали до расчетного стояка, оС, ?tм=0,04*l.

Температура воды, поступающей в приборы каждого этажа:

(4.2)

где Qсттепловая нагрузка, вт, всех приборов стояка;

УQпр — тепловая нагрузка, Вт, приборов выше расчетного по ходу движения воды.

Средняя температура теплоносителя в приборе6

(4.3)

Расход воды в стояке и фактический расход воды в отопительном приборе определяют по формулам:

(4.4)

где в1 -поправочный коэффициент, зависящий от вида прибора, [3];

в2 — коэффициент, учитывающий способ установки прибора,.

Gпр=бGст (4.5)

где б — коэффициент затекания воды в прибор,.

Тепловая нагрузка прибора, Вт:

Qпр= Qот-0,9 Qтр-60 (4.6)

где Qтр — теплоотдача открыто проложенных в помещении труб.

Qтр= qвlв+ qгlг (4.7)

где qв, qгтеплоотдача 1 м открыто проложенных вертикальных и горизонт-ных труб, [6];

lв, lг — длина вертикальных и горизонтальных труб в помещении.

Тепловой поток не должен уменьшиться более чем на 5% (при Qпр=1200 вт) или на 60 Вт (Qпр>1200 Вт) по сравнению с Qтр.

Требуемый номинальный тепловой поток прибора, по которому подбирают прибор:

(4.8)

где цkкомплексный коэффициент приведения Qн г к расчетным условиям

(4.9)

где bкоэффициент учета атмосферного давления, [9];

ш — коэффициент учета направления движения воды, сверху-вниз ш=1;

n, р, с — экспериментальные числовые показатели,.

Результаты расчета сводим в таблицу.

Таблица 4.1 — Тепловой расчет приборов

5. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ чердак подвал вентиляция отопительный В системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха, Па

?Ре=h (сн-св) *g (5.1)

где h — высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжной решетки до устья шахты, h 1эт-14,2 м, h 2эт-11,4 м;

сн, св — плотность наружного (при +5оС) и внутреннего воздуха, =1,27 и 1,21 кг/м3.

Для 1 этажа? Ре=14,2*(1,27−1,21)*9,8=8,35 Па для 2 этажа? Ре=11,4*(1,27−1,21)*9,8=6,7 Па За расчетную ветвь принимают самую длинную ветвь, имеющую наименьшее располагаемое гравитационное давление. Рекомендуемые скоростиот 0,5 до 1 м/с.

Расчет воздуховодов систем естественной вентиляции аналогичен расчету систем механической вентиляции и сводится в таблицу .

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо выполнение условия для расчетной ветви У (Rуд*вш * l+Ж)р.н.=(0,9−0,95) ?Ре (5.2)

Таблица 5.1 — Аэродинамический расчет вытяжной естественной системы вентиляции

6,47=0,9*6,7

12,5=0,9*8,35 условие выполнено.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП II-3−79. Строительная теплотехника. М.: Минстрой России, 1998.

2. СНиП 2.04.05−91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 2000.

3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. /Под ред. И. Г. Староверова. Ч .I. Отопление. -М.: Высш. Школа, 1982.

4. Тихомиров К. В., Сергеенко Э. Г. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. -М.: Стройиздат, 1991.

5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. /Под ред. И. Г. Староверова. Ч .II. вентиляция и кондиционирование воздуха. -М.: Высш. Школа, 1982.

6. СНиП 23−01−99. Строительная климотология и геофизика. -М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 2000.

7. ГОСТ 12.1.005−88. Общиесанитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. -М.: Изд-во стандартов, 1988.

8. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий: СН 245−81. -М.: Стройиздат, 1981.

9. Богословский В. Н Строительная теплофизика. Учебник для вузов. -М.:Высш. школа, 1982.

10. Богословский В. Н., Сканави А. Н. Отопление. Учебник для вузов. -М.: Стройиздат, 1991.