Отопление и вентиляция жилого дома

1. Теплотехнический расчёт наружных ограждений

2. Расчёт тепловых потерь

3. Расчёт нагревательных приборов

4. Гидравлический расчёт системы отопления

5. Аэродинамический расчёт системы естественной вентиляции Список используемых источников

Исходные данные для проектирования

Расчетные характеристики наружного климата для холодного периода года в городе Владимир.

Температура наружного воздуха:

Температура наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92: tн= -34є;

Температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92: tнБ = -28є

Расчетная температура вентиляционная tнА = -16є ;

Средняя температура отопительного периода: tот. пер= -3,5є;

Продолжительность отопительного периода: Zот. пер=213сут.;

Максимальная из средних скоростей по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более 4,5м/с;

Зона влажности: 2 — нормальная.

Элеваторный узел.

Определяем коэффициент подмешивания:

u =

где: 1 — температура воды в тепловой сети, єС

2 — температура воды в системе отопления, єС

t0 — температура обратной воды, єС

u = = 2,2

Рассчитаем диаметр горловины:

d2 = 87,4

где: = 694 кг/ч — расход воды

= 5000Па

d2 = 87,4 = 8,65 мм выбираем элеватор № 1 с диаметром горловины d2 = 15

Рассчитываем диаметр сопла

dс = = = 4,7 мм

1. Расчет тепловых потерь

Цель расчета: определить тепловую нагрузку Qрот. (Вт), на систему отопления, учитывающие теплопотери: через ограждения Q0 (Вт); на нагревания инфильтрационного воздуха Qн (Вт), и воздуха, поступающего в помещение через окна, в размере санитарной нормы вентиляции (3 м/ч на 1 м² пола) Qв (Вт), а также бытовые тепловыделения Qб (Вт).

Для жилых комнат:

Qрот.=Q0+Q (и.в)-Qб (1.1)

Для кухонь:

Qрот.=Q0+Qи-Qб (1.2)

Для лестничных клеток:

Qрот.=Q0+Qи (1.3)

Теплопотери через наружные ограждения здания рассчитываются для всех помещений первого, средних, верхнего этажей и для лестничной клетки секций по формуле:

Q0=KF (tв-tнб)nз (1.4)

где Kкоэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мІ °C); Fрасчётная площадь ограждения, мІ; Юкоэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери, рассчитывают по формуле:

Ю= 1+?Р/100,(1.5)

где ?Р — сумма дополнительных теплопотерь тепла через ограждения, принимается в % к основным теплопотерям.

tв=180 — для жилых комнат.

tв=160 — для лестничной клетки.

tв=160 — для кухни.

Расчетные значения теплофизической характеристики: наружные стены полы на грунте (пол лестничной площадки первого этажа) n=1; чердачные перекрытия n=0,9; полы над неотапливаемыми помещениями n=0,6.

Высота этажа h=2,8 м.

Толщина пола первого этажа 0,3 м.

Высота подвала над поверхностью земли h1=1,2 м.

Высота вентиляционной шахты h2=3,5 м.

Таблица 1 — Расчет теплопотерь здания

Теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха Qи (Вт), рассчитывается по формуле:

Qи=0,278Aок* Gок* Fок* (tв-tн),(1.6)

где Aок=0,8-коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока, Gок — расход воздуха, поступающего в помещение путем инфильтрации, (кг/(м2/ч)); Fок — площадь окна, (м2); tв и tн — температуры внутреннего воздуха в помещении и наружного воздуха (оС).

t н =-28 оС;

Gок = (0,1*? Р)2/3 / Rи, (1.7)

где? Р — разность давлений воздуха у наружной и внутренней поверхности окна, Па; Rи =0,26((м2ч)/кг) — сопротивление воздухопроницания окна.

? Р = (H-h)*(jH-j5) + 0.05jH*v2* (CH-CЗ)*Kv (1.8)

Где Нвысота здания от поверхности земли до верха вентиляционной шахты (м);

Н=1,2+3*2.8+3,5=13,1 м;

h — высота от поверхности земли до центра окна рассматриваемого этажа (м); jH, j5 (Н/м2) — удельный вес воздуха при tх5=tн, t5 =+5 (оС)

J =9,81*353/(273+ tх5);

j H =9,81*353/(273−28)=14,79 Н/м2

j5=9,81*353/(273+5)=12,46 Н/м2

Где v — скорость ветра, (м/с); Сн и Сз — аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренного и заветренного фасада здания;

CH =0,8;

CЗ =-0,6;

v =3,0 м/с — по.

Kv — коэффициент, учитывающий изменение скоростного давления в зависимости от высоты здания и типа местности, Kv = 0,75.

Количество теплоты на нагревание воздуха, поступающего в жилые помещения в размере санитарной нормы 3 (м3 /(м2ч)); QВ (Вт), рассчитывают по формуле:

QВ = 1,005 (tв-tАн)*Fпл (1.9)

Где tАн — расчетная вентиляционная температура наружного воздуха (оС); Fпл — площадь пола жилой комнаты (м2).

tАн = 22 (оС) .

Внутренние теплопоступления (бытовые тепловыделения) QБ (Вт), рассчитывают по формуле:

QБ = 21*Fпл (1.10)

Таблица 2 — Тепловой баланс помещений

2. Расчет отопительных приборов

Тепловой расчет отопительных приборов заключается в выборе типоразмера и числа их элементов с таким условием, чтобы общая поверхность прибора обеспечивала необходимые теплопоступления в обслуживаемое помещение.

Выявляем тепловую нагрузку на каждый из девяти стояков — Qст, Вт.

Определяем количество теплоносителя Gпр, кг/ч, проходящего через отопительный прибор в течение часа: (таблица 3), (1.11)

где б-коэффициент затекания воды в прибор; Qст — тепловая нагрузка рассчитываемого стояка, Вт; в1 — коэффициент,

учитывающий дополнительные теплопотери, связанные с размещением отопительных приборов у наружных ограждений;

в2 — поправочный коэффициент, учитывающий дополнительную сверх расчетной площадь принимаемых к установке приборов; с — удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг °С); tГ и t0 — соответственно температуры теплоносителя в попадающей и обратной магистралях, °С.

Рассчитать температурный напор для отопительного прибора Дt, °С.

(1.12)

где tвх и tвых — температуры теплоноситель соответственно на входе и на выходе из отопительного прибора.

Находим комплексный коэффициент ц по формуле

(1.13)

где n и p — коэффициенты, полученные экспериментальным путем; b — поправочный коэффициент на атмосферное давление.

Дальше расчитываем теплоотдачу открыто проложенных трубопроводов:

(1.14)

где qг и qв — соответственно теплоотдача горизонтально и вертикально проложенных теплопроводов, Вт/м; lг и lв — соответственно длины проложенных теплопроводов, м.

Рассчитываем требуемый тепловой поток qтр, Вт/м2:

. (1.15)

определяем типоразмер и площадь поверхности нагрева А, м2, отопительного прибора.

Все полученные данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3 — Тепловая нагрузка на стояки 1−8

теплотехнический нагревательный отопительный вентиляция Таблица 4 — Подбор отопительных приборов

3. Гидравлический расчет системы отопления

Цель расчета: определить диаметры трубопроводов для прохождения по ним требуемого количества теплоносителя; увязать магистрали и ответвления.

Последовательность проведенного расчета.

Выявление тепловой нагрузки на участках рассчитываемого циркуляционного кольца Q, Вт.

Определение длины участков l, м.

Вычисление расхода теплоносителя G, кг/ч,. (1.16)

Зная располагаемое давление ДС, Па, для расчетного циркуляционного кольца рассчитать среднюю величину удельной потери давления на трение Rcp, Па/м.

(1.17)

где k — коэффициент учитывающий потери давления на трение.

По величинам Rcp, Па/м, и G, кг/ч, находим диаметры участков d, мм.

По величине d, мм, и расходу теплоносителя G, кг/ч, определить удельные потери давления на участке R, Па/м, и скорость движения теплоносителя V? м/с.

Определяем потери давления на трение на участке Rl, Па, и динамическое давление

(1.18)

Па (с — плотность теплоносителя, кг/м3).

Определяем коэффициенты местных сопротивлений о и рассчитываем потерю давления в местных сопротивлениях

Па. (1.19)

Определяем потери давления на участках Rl+Z, Па, и сумму потерь давления на всем циркуляционном кольце — (1.20)

Рассчитываем запас давления в главном циркуляционном кольце, который должен составлять 5−10% от располагаемого давления, по формуле:

(1.21)

в случае невыполнения этого условия необходимо делать перерасчет отдельных участков.

Выполняется расчет ответвлений. Порядок расчета тот же, что и для главного циркуляционного кольца. Невязка должна составлять не более 15%.

(1.22)

При невыполнении этого условия и невозможности изменения диметра ответвления или его части устанавливается шайба. Минимальный диаметр шайбы равен 5 мм, а кратность размеров шайбы составляет 0,5 мм.

(1.23)

где G — расход теплоносителя на участке с шайбой, кг/ч; ДСш-давление, которое должна погасить шайба, Па.

Результаты расчета записываем в таблицу 5.

Таблица 5 — Гидравлический расчет системы отопления

Рассчитываем запас давления в главном циркуляционном кольце, который должен составлять 5−10% от располагаемого давления, по формуле:

=4,14<10% - условие выполняется.

Выполняем расчет ответвлений (стояки 4, 3).

Порядок расчета тот же, что и для главного циркуляционного кольца. Невязка должна составлять не более 15%.

=7.00 — невязка сошлась.

4. Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции

Цель расчета: определить размеры жалюзийных решеток и воздушных каналов для прохождения по ним требуемого количества воздуха. Для аэродинамического расчета необходимо знать расчетное гравитационное давление ДС, Па, которое определяют при температуре наружного воздуха 5 °C по формуле, Па, где h — вертикальное расстояние от места удаления воздуха соответствующего этажа до устья вытяжной шахты, м; сн и св — плотности наружного и внутреннего воздуха,

кг/м3.(1.24)

Последовательность расчета:

Рассчитываем требуемую площадь сечения канала fTP, м2,

(1.25)

где V/ - рекомендуемая скорость (для вертикальных каналов V/=0,8 м/с, для сборного короба V/=1м/с, для вытяжной шахты V/ =1,5 м/с).

По значению fTР подбирают стандартное сечение канала F, м2, размерами a x b, мм.

Для каналов прямоугольной формы вычисляют эквивалентный диаметр по формуле:. (1.26)

Определяем скорость движения воздуха в канале V, м/с, по формуле:

(1.27)

В зависимости от скорости движения воздуха в канале V, м/с, и эквивалентного диаметра dэ, мм, определяем удельные потери давления на трение R, Па/м, скорости движения воздуха V, м/с, и материала из которого изготовлен канал, определить коэффициент шероховатости в.

Определяем динамическое давление Рдин, Па, по формуле:

(1.28)

где с — плотность воздуха, транспортируемого по каналу, кг/м3.

Определяем коэффициенты местных сопротивлений о и рассчитываем потерю давления в местных сопротивлениях Z=Pдин? о, Па.

Аналогично рассчитываем все участки, по которым транспортируется воздух, от жалюзийной решетки до выброса в атмосферу.

Рассчитываем требуемую площадь живого сечения жалюзийной решетки Fж.р.тр, м2, по формуле:

(1.29)

где V/ж.р.- требуемая скорость воздуха, проходящего через живое сечение жалюзийной решетки, м/с.

(1.30)

где ДСж.р. — потери давления для жалюзийной решетки, Па.

(1.31)

где — сумма потерь давления в каналах, по которым транспортируется воздух, удаляемый через решетку, Па; о — коэффициентсопротивления жалюзийной решетки, с — плотность воздуха, кг/м3.

9. Подбираем стандартную жалюзийную решетку размерами a x b, мм.

Площадью живого сечения fж.р.Ф, м2.

Рассчитываем потери давления на жалюзийной решетке ZЖ.Р., Па.

.(1.32)

Скорость движения воздуха V, м/с, рассчитываем по формуле:

.(1.33)

10.Определяем невязку для рассчитываемых каналов

(1.34)

если условие невязки не выполняется, делается перерасчет для отдельных участков или выбирается другая жалюзийная решетка.

Таблица 6 — Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции

Список использованных источников

1. СНиП 41−01−2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1987. — 64 с.

2. СНиП 23−02−2003. Тепловая защита зданий.

3. СНиП 23−02−2003. Строительная климатология и геофизика. М.:Стройиздат, 1991. — 480 с.

4. Сканави А. Н. Отопление: Учебник. М.:Стройиздат, 1991. — 735 с.

5. Тихомиров К. В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учебник для ВУЗов. М.: Стройиздат, 1991. — 480 с.