Отопление и вентиляция жилого здания

Отопление и вентиляция жилого здания

Исходные данные:

теплотехнический трубопровод циркуляционный вентиляция

Таблица

Таблица. Планировка здания, системы отопления и географической ориентации главного фасада здания

Толщина внутренних ограждений:

? Капитальные стены — 400 мм

? Перегородки -150 мм

? Межэтажные перекрытия в здании с кирпичными стенами — 300 мм Материалы наружных ограждающих конструкций:

Материал наружных стен:

Шлаковый кирпич на цементно-песчаном растворе = 1500 кг/м³;

= 0,64 Вт/(м*C); = 0,38 м.

Слой теплоизоляции (минераловатные плиты полужесткие П-125) =90кг/м³; =0,042 Вт/(м*C).

Сухая штукатурка (листы гипсовые облицовочные) =800кг/м³;

= 0,19 Вт/(м*C); =0,02 м.

Облицовка (кирпич керамический полнотелый одинарный) = 1650 кг/м³;

= 0,64 Вт/(м*C); = 0,12 м.

Материал перекрытия над подвалом:

Линолеум на теплоизоляционной основе (линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове ГОСТ 7251) = 1400 кг/м³; = 0,23 Вт/(м*C); = 0,005 м.

Древесно-стружечная плита ГОСТ 10 632 = 1000 кг/м³; = 0,23 Вт/(м*C); = 0,01 м.

Цементная стяжка (цементно-песчаный раствор) =1800 кг/м³;

=0,76 Вт/(м*C); =0,045 м.

Слой теплоизоляции (пенополиуретан) =45 кг/м³; = 0,028 Вт/(м*C).

Железобетонная плита = 2500 кг/м³; = 1,92 Вт/(м*C); =0,22 м.

Материал чердачного перекрытия:

Штукатурка (известково-песчаный раствор) = 1600 кг/м³; = 0,70 Вт/(м*C); =0,01 м.

Железобетонная плита = 2500 кг/м³;= 1,92 Вт/(м*C); =0,22 м.

Пароизоляция (битум нефтяной кровельный, ГОСТ 6617) = 1000 кг/м³;

= 0,17 Вт/(м*C); =0,005 м.

Слой теплоизоляции (маты минераловатные прошивные) =50 кг/м³;

= 0,052 Вт/(м*C).

Цементная стяжка (цементно-песчаный раствор) = 1800 кг/м³;

=0,76 Вт/(м*C); =0,01 м.

Выбор квартир для проектирования вентиляции:

Номера помещений кухонь по этажам: 112, 212, 312, 412.

Теплотехнический расчет наружных ограждений

Теплотехнический расчет наружной стены:

Эскиз конструкции:

Рис.

1. Сухая штукатурка (листы гипсовые облицовочные)

2. Шлаковый кирпич на цементно-песчаном растворе

3. Минераловатные плиты полужесткие П-125

4. Облицовка (кирпич керамический полнотелый одинарный) Величина градусо-суток отопительного периода D_d= (t_int— t_ht)*z_ht

D_d =(20- (-3,9))*196 = 4684,4 C•сут.

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче:

R_req= a• D_d + b b= 1,4; a= 0,35

R_req= 0,35• 4684,4 + 1,4 = 3, 04 м²•C)/Вт Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀ :

?_int=8,7 Вт/(м²•C)

?_ext=23 Вт/(м²•C)

Основное требование теплотехнического расчета:

?_x= 0,8 379 мм

?_x^факт.= 0,100 мм Фактическое сопротивление теплопередаче рассчитываемых ограждающих конструкций Температурный перепад C, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности рассчитываемых ограждающих конструкций:

C

Коэффициент теплопередачи рассчитываемых ограждающих конструкций

Вт/(м²•C)

Ширина наружной стены равна 0,620 м

Теплотехнический расчет наружных дверей:

(м²•C)/Вт

Вт/(м²•C)

Теплотехнический расчет окон:

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче:

R_req= a• D_d + b b= 0,15; a= 0,75

R_req= 0,75• 4684,4 + 0,15 = 0, 50 133 м²•C)/Вт

Подбор подходящей конфигурации окна по приложению 6* СНиПа II-3−79*

Требованиям удовлетворяет двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете с межстекольным расстоянием 12 мм с твердым селективным покрытием обладающий приведенным сопротивлением теплопередаче:

R₀= 0,58 (м²•C)/Вт

Вт/(м²•C)

Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей:

R₀^б.д.= 1,5 • R₀^ок.

R₀^б.д.= 1,5 • 0,58=0,81(м²•C)/Вт

Вт/(м²•C)

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия:

Эскиз конструкции:

Рис.

Известково-песчаный раствор Железобетон Битум нефтяной кровельный (ГОСТ 6617)

Маты минераловатные прошивные Цементная стяжка Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче:

R_req= (a• D_d + b)•n b= 1,9; a= 0,45 n=0,9

R_req= (0,45• 4684,4 + 1,9)•0,9 = 3, 6072 м²•C)/Вт Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀ :

?_int=8,7 Вт/(м²•C)

?_ext=12 Вт/(м²•C)

Основное требование теплотехнического расчета:

?_x= 0,1684 м Фактическое сопротивление теплопередаче рассчитываемых ограждающих конструкций

(м²•C)/Вт Температурный перепад C, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности рассчитываемых ограждающих конструкций:

C

C

Коэффициент теплопередачи рассчитываемых ограждающих конструкций

Вт/(м²•C)

Ширина чердачного перекрытия: 0,435 м

Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом:

Эскиз конструкции:

Рис.

1. Железобетон

2. Пенополиуретан

3. Цементно-песчаный раствор

4. Плита древесно-стружечная (ГОСТ 10 632)

5. Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251)

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче:

R_req= (a• D_d + b)•n b= 1,9; a= 0,45 n=0,75

R_req= (0,45• 4684,4 + 1,9)•0,75 = 3, 006 м²•C)/Вт Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀ :

?_int=8,7 Вт/(м²•C)

?_ext=12 Вт/(м²•C)

Основное требование теплотехнического расчета:

?_x= 0,134 м

?_x^факт.=0,150 м Фактическое сопротивление теплопередаче рассчитываемых ограждающих конструкций

м²•C)/Вт Температурный перепад C, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности рассчитываемых ограждающих конструкций:

C

C

Коэффициент теплопередачи рассчитываемых ограждающих конструкций

Вт/(м²•C)

Ширина подвального перекрытия: 0,430 м Таблица. Значения коэффициентов теплопроводности k_огр для ограждающих конструкций здания

Расчет тепловых потерь и определение удельного расхода тепловой энергии на отопление

Определение потерь теплоты помещениями здания производится в соответствии с положениями СНиП 2.04.05−91*.

Основные расчетные формулы:

Потери теплоты через ограждающие конструкции:

где

A — расчетная площадь ограждения, м²

k — коэффициент теплопередачи рассчитываемого ограждения, Вт/(м^{2 о}С)

t_int — расчетная средняя температура внутреннего воздуха

t_ext — расчетная температура наружного воздуха

?- коэффициент, учитывающий добавочные тепловые потери

nпоправочный коэффициент к разности температур Потери теплоты на нагревание инфильтрирующегося через ограждающие конструкции воздуха:

Бытовые поступления, Вт — следует принимать не менее чем 10 Вт на 1 м² площади пола помещения Полные потери теплоты помещения, Вт

Потери теплоты помещениями всего здания

Вт Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода МДж

МДж Удельный расход тепловой энергии на отопление здания кДж/ м^{2 о}С•сут.:

кДж/ м^{2 о}С•сут.

Нормируемое значение кДж/ м^{2 о}С•сут. для здания с отапливаемой площадью >1000 м², высотой в 4 этажа Полученная величина меньше нормируемого значения

38,5 < 80 кДж/ м^{2 о}С•сут.

Характеристика и конструирование системы отопления

Необходимо запроектировать централизованную однотрубную прямоточную тупиковую систему водяного отопления с верхней разводкой.

Расчетные температуры теплоносителя (воды) в системе отопления принять равными 105−70 ^оС.

Подающая магистраль на чердаке прокладывается на высоте 0,3−0,5 м выше перекрытия и на расстоянии 1 м от внутренней поверхности наружных стен, обратная магистраль — непосредственно у наружных стен неотапливаемого подвала на высоте 0,3 м и ниже его потолка. Магистральные трубопроводы теплоизолируются.

Удаление воздуха из системы осуществляется автоматическими воздухоотводчиками (вантузами), установленными на конечных участках подающих магистралей, между последним и предпоследним стояками. Для обеспечения перемещения воздуха к вантузу магистраль прокладывается от главного стояка с подъемом равным 0,002, и уклоном от вантуза к последнему стояку не менее 0,01. Уклон обратной магистрали выполняется в сторону теплового центра для обеспечения слива воды при опорожнении системы и составляет 0,002.

Для отключения в случае необходимости части системы отопления на ее ответвлениях и стояках предусматривается запорная арматура.

Отопительные приборы размещаются под каждым окном в квартирах, а на лестничной клетке — только внизу, у наружных дверей за пределами тамбура.

Регулирование теплоотдачи приборов осуществляется трехходовыми кранами, устанавливаемыми на подводе с перемычкой у отопительного прибора.

Расчет отопительных приборов

Рис.

Тепловая нагрузка стояка:

Q_ст=? Q_пр= 1940 Вт;

Массовый расход воды в стояке:

кг/ ч.

с_p= 4,19 кДж / (кг•C) — удельная теплоемкость воды;

t_{г (о)} — температура воды в начале (конце) стояка, принимаемая соответственно 105 и 70 C.

?₁ — коэффициент учета увеличения теплового потока устанавливаемых отопительных приборов.

?₁=1,86

?₂ — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений.

?₂ =1,02

Средняя температура воды в каждом приборе стояка:

?Q_пр. — суммарная тепловая мощность приборов, подключенных к стояку до рассматриваемого прибора, Вт;

Q_пр. — тепловая мощность рассчитываемого прибора, Вт;

? — коэффициент затекания воды в отопительный прибор, равен 0,5

C

C

C

C

Разность средней температуры воды в приборе и температуры воздуха в помещении:

? t_ср= t_пр— t_int

? t_{ср, 410}= 94,18- 22= 72,18C;

? t_{ср, 310}= 87,7- 22= 65,7C;

? t_{ср, 212}= 81,2- 22= 59,2C;

? t_{ср, 112}= 69,64- 22= 47,64C;

Величина требуемого номинального теплового потока выбранного прибора Q_н.пр., Вт.

— комплексный коэффициент приведения Q_н.пр. к расчетным условиям, определяемый при теплоносителе воде по формуле:

кг/ ч. — массовый расход воды, проходящий через рассчитываемый прибор.

n, p, c — величины, соответствующие определенному типу отопительных приборов.

n — 0,3; p — 0,18; c — 1;

b — коэффициент учета атмосферного давления в данной местности, при атмосферном давлении 10⁵ Па — b =1,0;

? — коэффициент учета направления движения теплоносителя в приборе. Для отопительных приборов подключенных по схеме «сверху-вниз»? = 1

Вт

Вт

Вт

Вт

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления сводится к определению диаметров трубопроводов основного циркуляционного кольца.

Основное циркуляционное кольцо необходимо разделить на расчетные участки, отличающиеся друг от друга количеством теплоносителя, проходящего по ним. Расчетные участки нумеруются по направлению движения воды, начиная от элеваторного узла теплового пункта. Напротив участка записываются его тепловая нагрузка и длина.

Гидравлический расчет ведется методом удельных линейных потерь давления на трение по длине трубопроводов.

Тепловая нагрузка участка и длина определяются п ранее выполненным расчетам, а так же из планов чердака и подвала и аксонометрической схемы.

Расчетные формулы:

Массовый расход воды на участках:

с_p= 4,19 кДж / (кг•C) — удельная теплоемкость воды;

t_{г (о)} — температура воды в начале (конце) стояка, принимаемая соответственно 105 и 70 C.

?₁ — коэффициент учета увеличения теплового потока устанавливаемых отопительных приборов.

?₁=1,86

?₂ — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений.

?₂ =1,02

Средняя величина удельной потери давления на трение R_ср, Па/ м, для основного циркуляционного кольца:

m — коэффициент, принимаемый для однотрубной системы m = 0,65

?p_p — расчетное давление в системе отопления, Па

?p_p = 7000 Па

?l_уч — сумма длин всех участков основного циркуляционного кольца;

Таблица для определения суммы коэффициентов местных сопротивлений на участках

Таблица. Ведомость гидравлического расчета

Проверка правильности гидравлического расчета:

0,9• ?p_p =7200 > ?(R• l+ Z)= 6770,9 Па

%

Подбор водоструйного элеватора

Водоструйный элеватор предназначен для снижения температуры сетевой воды (t_c= 150C), поступающей от ТЭЦ по тепловой сети в тепловой центр здания, до необходимой для подачи в систему отопления воды с температурой t_г= 105C, путем смешивания сетевой и обратной воды, имеющей температуру t_о= 70C, а также для создания необходимого давления в системе.

Требуется подобрать водоструйный элеватор типа ВТИ — теплосети Мосэнерго.

1. Основной расчетной характеристикой для подбора элеватора является коэффициент смещения:

2. Номер элеватора выбирается в зависимости от диаметра горловины:

3.

— тепловая мощность системы отопления, кВт;

кВт

— суммарная потеря давления по длине расчетного циркуляционного кольца, кПа Диаметр камеры смещения (горловины) d_гор = 11 мм, следовательно номер принимаемого по каталогу элеватора № = 2

4. Диаметр сопла элеватора определяется по формуле:

где ?p_сист — располагаемая разность давлений воды в тепловой сети на вводе в здание (принимается ?p_сист = 150 кПа).

Разрез водоструйного элеватора:

Рис.

1 — сопло

2 — камера смешения

3 — горловина

4 — диффузор Таблица.

Характеристика и конструирование системы вентиляции

Необходимо запроектировать систему естественной канальной вытяжки вентиляции для блока из четырех квартир, расположенных по вертикали здания.

(Кухня 112, 212, 312, 412)

Расчет заключается в определении количества воздуха, которое требуется удалить из кухни по вытяжным каналам. В каждом из этих помещений следует запроектировать по одному вентканалу.

Схема естественной вентиляции:

Поступление воздуха в помещение (приток) осуществляется через поры и неплотности наружных ограждений (инфильтрация) или специальные приточные устройства в жилых комнатах (форточки, фрамуги), а удаление воздуха из помещения (вытяжка) — через решетки на вентиляционных каналах, установленные под потолком в кухнях, санузлах и ванных комнатах. Вентиляционные каналы прокладываются во внутренних кирпичных стенах или в бетонных панелях. Устройство каналов в наружных стенах не допускается.

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в воздуховодах под действием гравитационного давления, возникающего за счет разности плотностей наружного и внутреннего воздуха.

Каналы прокладываются во внутренних кирпичных стенах, материал — кирпич.

Горизонтальные воздуховоды и вытяжные шахты материал — шлакогипс.

Гравитационное давление, Па определяется по формуле:

где — высота воздушного столба, принимается от центра вытяжного отверстия, жалюзийной решетки, в кухне данного этажа, до устья вытяжной шахты, м;

— ускорение свободного падения, м/с²;

— плотность соответственно наружного (при температуре +5 ?С) и внутреннего воздуха (при для рассчитываемого помещения) кг/м³, определяются из выражения:

кг/м³

кг/м³

м Па Количество воздуха, необходимого для вентиляции квартиры жилого дома, определяется из расчета 3 м³/ч воздуха на 1 м² жилой площади. Расчетный воздухообмен не должен быть меньше потребного для вентиляции санузла, ванной комнаты и кухни.

Количество удаляемого через вентиляционные каналы кухни воздуха, м^3/ч:

V_кух = 3? F_ж.к. — 50

?F_ж.к — суммарная площадь жилых комнат квартиры, м²;

50 м^3/ч — суммарный расход воздуха, удаляемого из туалета, ванной комнаты или совмещенного санузла;

?F_ж.к = 21,63 м²

V_кух = 3•21,63 — 50 = 14,89 м^3/ч

V_min — минимальный воздухообмен, для оборудованной газовой плитой кухни, который требуется для компенсации воздуха, расходуемого при сжигании газа;

V_min = 75 м^3/ч, для двухкомнатной квартиры;

За расчетный воздухообмен V_расч принимается большая из величин V_кух и V_min

V_расч = 75 м^3/ч;

Потери давления, при перемещении воздуха по воздуховоду, Па, на трение по длине и в местных сопротивлениях;

— коэффициент запаса, равный 1,1…1,5;

— удельные потери давления на трение по длине, Па/м;

— длина воздуховода (канала), м;

— коэффициент шероховатости внутренней поверхности воздуховода (канала);

— потери давления в местных сопротивлениях, Па;

— сумма коэффициентов местных сопротивлений;

— динамическое давление, Па;

Аэродинамический расчет воздуховодов (каналов)

Предварительная площадь сечения воздуховода на расчетном участке, м², по известному расходу V_уч, и рекомендуемой скорости движения воздуха ;

Участок 1: Участок 1':

м/с м/с

м³/ч м³/ч

м² м²

м² м²

м/с м/с м м

кирпич Участок 2: Участок 3:

м/с м/с

м³/ч м³/ч

м² м²

м² м²

м/с м/с м м Участок 4: Участок 5:

м/с м/с

м³/ч м³/ч

м² м²

м² м²

м/с м/с

м м

Участок 6:

5 м/с

м³/ч

Таблица

Таблица. Результат аэродинамического расчета вентиляционных каналов

Для 1 этажа: ?(R•l• ?_ш + Z) = 3,279 Па

?(R•l• ?_ш + Z) = 3,279 Па <�Па Для 4 этажа: ?(R•l• ?_ш + Z) = 2,666 Па

?(R•l• ?_ш + Z) = 2,666 Па <�Па