Отопление и вентиляция жилого здания в городе Слюдянка

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе

«Отопление и вентиляция жилого здания в городе Слюдянка»

Исходные данные

— план типового здания (вариант № 04);

— количество этажей — 3;

— высота типового этажа — 4 м;

— ориентация главного фасада на Север;

— район строительства — Слюдянка;

— теплоноситель — 95−70 °С;

— разводка — нижняя;

— тип нагревательного прибора — конвектор;

— утеплитель в конструкции стены — плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем, плотностью 200 кг/м3;

— утеплитель в конструкции чердачного перекрытия — вермикулит вспученный (ГОСТ 12 865−67), плотностью 100 кг/м3;

— утеплитель в конструкции пола над холодным подвалом — пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6−05−1179−75) и ПВ-1 (ТУ 6−05−1158−78) плотностью 125 кг/м3.

Введение

Системы отопления и вентиляции относятся к инженерным сетям зданий и являются системами жизнеобеспечения. Без них постоянное пребывание людей в зданиях невозможно. При конструировании здания предусматривают возможность размещения и удобной эксплуатации инженерных сетей и оборудования, обеспечивающих благоприятный климат, в помещениях.

Расчеты систем отопления и вентиляции основываются на законах физики, гидравлики, аэродинамики. Гидравлические и аэродинамические расчеты этих систем аналогичны расчетам систем водоснабжения.

Цель курсового проекта: научиться конструировать и рассчитывать сети отопления и вентиляции несложной конструкции. Для этого необходимо знать основные принципы теплотехнических расчетов, движения жидкости и газов по трубопроводным системам.

При разработке проекта следует ознакомиться с основной нормативной и учебной литературой, приведенной в библиографическом списке.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительная записка и чертежи выполнены в соответствии с действующими стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Расчетно-пояснительная записка — важнейшая часть курсового проекта. Основное содержание расчетно-пояснительной записки — это описание и обоснование принятых схем, методов и результатов расчетов, технико-экономическое сравнение вариантов и т. д.

Исходные данные Район постройки здания — город Слюдянка.

Климатические данные (СНиП 23−01−99*):

Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки для коэффициента обеспеченности 0,92;

Средняя температура отопительного периода со среднесуточной температурой наружного воздуха <8°С Продолжительность отопительного периода

Характеристика здания:

Жилой дом в 3 этажа Высота типового этажа — 4 м;

Характеристика помещения:

Жилая комната. Расчетная температура в помещении ;

Характеристики наружных ограждений:

Конструкция наружной стены;

Конструкция чердачного перекрытия;

Конструкция пола.

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций отопление вентиляция здание Конструкция наружной стены

1 — цементно-песчаный раствор; с=1800кг/м3; 2 — кирпичная кладка из облицовочного кирпича на цементно-песчаном растворе с=1800 кг/м3; 3 — плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем, с=200 кг/м3; 4 — кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе с=1800 кг/м3.

Определение градусо-суток отопительного периода ГСОП (°С•сут) ГСОП=Dd=.

Определение приведенного сопротивления теплопередаче Rreg (

Rreg=.,

где a, b — коэффициенты, зависящие от типа ограждения.

Определение толщины теплоизоляции диз (мм)

где, — коэффициент теплоотдачи наружной и внутренней поверхностей ограждающей конструкции (Вт/м2•°С);

толщина слоя, м;

коэффициент теплопроводности (СНиП II-3−79*)

Принимаем

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче Rоф (

условие выполняется.

Определяем коэффициент теплопередачи

Пол первого этажа (над неотапливаемым подвалом)

1 — дуб поперек волокон (ГОСТ 9462−71*, ГОСТ 2695–83), с=700 кг/м3; 2 — цементно-известковый раствор сложный (песок, цемент, известь), с=1700 кг/м3; 3 — пароизоляционный слой — рубероид, пергамин, толь, с=600 кг/м3; 4 — пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6−05−1179−75) и ПВ-1 (ТУ 6−05−1158−78), с=125 кг/м3; 5 — железобетонная плита перекрытия, с=2500 кг/м3.

Определение приведенного сопротивления теплопередаче Rreg (

Rreg=.

где a, b — коэффициенты, зависящие от типа ограждения.

Определение толщины теплоизоляции диз (мм)

где, — коэффициент теплоотдачи наружной и внутренней поверхностей ограждающей конструкции (Вт/м2•°С);

толщина слоя, м;

коэффициент теплопроводности (СНиП II-3−79*)

Принимаем

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче Rоф (

условие выполняется.

Определяем коэффициент теплопередачи

Световые проемы Определение приведенного сопротивления теплопередаче Rreg (

Rreg=.

где a, b — коэффициенты, зависящие от типа ограждения.

Выбираем обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла с твердым селективным покрытием в ПВХ переплетах.

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче Rоф (

условие выполняется.

Определяем коэффициент теплопередачи

Дверной проем Определение приведенного сопротивления теплопередаче Rreg (:

Определяем коэффициент теплопередачи

Конструкция чердачного перекрытия

1 — цементно-песчаный раствор; с=1800кг/м3; 2 — вермикулит вспученный (ГОСТ 12 865−67), с=100 кг/м3; 3 — пароизоляционный слой — рубероид, пергамин, толь, с=600 кг/м3; 4 — железобетонная плита перекрытия, с=2500 кг/м3.

Определение приведенного сопротивления теплопередаче Rreg (

Rreg=.

где a, b — коэффициенты, зависящие от типа ограждения.

Определение толщины теплоизоляции диз (мм)

где, — коэффициент теплоотдачи наружной и внутренней поверхностей ограждающей конструкции (Вт/м2•°С);

толщина слоя, м;

коэффициент теплопроводности (СНиП II-3−79*)

Принимаем

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче Rоф (

условие выполняется.

Определяем коэффициент теплопередачи

Результаты теплотехнического расчета наружных ограждений

Табл. 1

2. Расчет теплопотерь Расчетные потери теплоты, возмещаемые отоплением, следует определять из теплового баланса. Тепловой баланс жилого здания в целом и каждого отапливаемого помещении находят из уравнения, Вт:

где — трансмиссионные потери теплоты через ограждения здания (помещения). Вт,

— затраты теплоты на нагрев наружного воздуха в объеме инфильтрации или санитарной нормы, Вт;

Qc.o. — тепловая мощность системы отопления, которая является искомой величиной при определении теплового баланса, Вт;

— теплопоступления за счет солнечной радиации, Вт;

— суммарные теплопоступления за счет всех внутренних источников теплоты, за исключением системы отопления, Вт, (к бытовым условно относятся тепловыделения от электробытовых и осветительных приборов, кухонных плит, разводки трубопроводов горячего водоснабжения и непосредственно потребляемой горячей воды, людей, находящихся в квартире).

Бытовые тепловыделения (, Вт), связанные с жизнедеятельностью людей, которые принято определять в зависимости от площади жилого помещения (м2):

=10 Апл, где Апл — площадь пола помещения, м2.

При определении основных и дополнительных потерь тепла через ограждающие конструкции помещений исходные и получаемые фактические данные вписывают в специальный формуляр (бланк) для лучшей организации техники расчета. Ограждающие конструкции обозначаются сокращенно начальными буквами:

Н.С. —наружная стена;

Т.О. — окно с тройным остеклением;

Пл.— пол;

Пт. — перекрытие;

Н. Д. — наружняя дверь.

Всем помещениям в здании присваиваются номера (1-й этаж — помещения № 101, 102, 103, и т. д., 2-й этаж — помещения № 201, 202, 203, и т. д.), начиная с верхнего левого угла здания. Лестничные клетки представляют собой одно помещение по всей высоте. Их обозначают Л.К.№ 1, Л.К.№ 2 и т. д. К помещениям кухонь условно присоединяют подсобные помещения (ванные, санузлы, коридоры), рассматривая их вместе как одно целое. Если ванная примыкает к наружной стене, её следует рассматривать как отдельное помещение.

Табл. 3

Тепловой баланс помещений

3. Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления Гидравлический расчет системы отопления основан на принципе: действующая в системе разность давления (насосного и естественного) полностью расходуется на преодоление гидравлического сопротивления движению воды в циркуляционных кольцах.

Целью этого расчета является определение диаметров трубопроводов всех участков системы отопления таким образом, чтобы при заданном располагаемом давлении было обеспечено затекание необходимого количества воды в каждый участок, стояк, отопительный прибор.

Прежде чем приступить к расчету, вычерчивается аксонометрическая схема системы отопления, на которой показываются вся запорно-регулировочная арматура, воздухосборники, отводы, стояки с отопительными приборами и другие элементы.

Базовым для гидравлического расчета является основное циркуляционное кольцо. В однотрубных тупиковых системах отопления такое кольцо проходит через элеваторный узел, главный стояк, магистраль с горячей водой, дальний стояк и, наконец, через обратную магистраль к элеваторному узлу.

В системах с попутным движением такое кольцо проходит через самый загруженный стояк, а в двухтрубных системах — через нижний прибор самого загруженного стояка. Циркуляционные кольца разбивают на участки, характеризующиеся постоянным расходом и неизменным диаметром. Каждый рассчитываемый участок обозначается порядковым номером, начиная от элеваторного узла; в числителе указывается его тепловая нагрузка (Вт), в знаменателе — длина (м).

Располагаемое циркуляционное давление. Расчетное циркуляционное давление в системе отопления В системе отопления расчетное давление для создания циркуляции воды (Па) определяется по формуле в насосной двухтрубной и горизонтальной однотрубной системах как:

гдедавление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе, Па (для ориентировочных расчетов),

— естественное циркуляционное давление (Па),

;

(в насосных системах допустимо не учитывать ;, если оно составляет менее 0,1);

рестественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в трубах.

В насосной системе с нижней разводкой им пренебрегают (р=0).

— естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах (Па); определяется по формуле в горизонтальной однотрубной или двухтрубной системе в расчетном кольце через ветвь или отопительный прибор на нижнем этаже:

где — среднее приращение плотности при понижении температуры на 1 °С

=9,81 -ускорение свободного падения;

— вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в ветви или отопительном приборе на нижнем этаже и нагревания, в системе, м.

Табл. 4

Значение, кг/(м3°С), в зависимости от расчетной разности температуры воды системе

Гидравлический расчёт системы отопления по удельным линейным потерям давления Расчет начинают с основного циркуляционного кольца. В насосной двухтрубной системе — это кольцо через нижний отопительный прибор наиболее удаленного стояка.

При подборе диаметра труб в циркуляционном кольце исходят из принятого расхода и среднего ориентировочного значения линейных потерь давления:

где — коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе (см. табл.);

— общая длина последовательных участков, составляющих расчетное циркуляционное кольцо, м.

Табл. 5 Доли потерь давления на местные сопротивления и на трение от общих потерь давления в трубопроводах

В результате расчета потери давления в основном циркуляционном кольце, должны составлять

т.е. должны быть меньше приблизительно на 10% (запас).

Потери давления на участке теплопровода (Па) — линейные и местные сопротивления — находят по формуле

где R-удельные линейные потери давления на 1 м трубопровода, Па/м;

— длина рассчитываемого участка, м;

z — местные потери давления на участке, Па.

Табл. 6 Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца двухтрубной системы водяного отопления

Потери давления в основном циркуляционном кольце:

Тоесть уменьшаем диаметры.

Потери давления в основном циркуляционном кольце:

4. Отопление Отопление — искусственное, с помощью специальной установки или системы, обогревание помещений здания дня компенсации теплопотерь и поддержания в них температурных параметром на уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производственных помещениях.

Функционирование отопления характеризуется определенной периодичностью в течение года и изменчивостью используемой мощности установки, зависящей, прежде всего, от метеорологических условий в районе строительства. При понижении температуры наружного воздуха и усилении ветра теплопередача от отопительных установок в помещения должна увеличиваться, а при повышении температуры наружного воздуха, воздействии солнечной радиации — уменьшаться, т. е. процесс передачи теплоты должен постоянно регулироваться. Изменение внешних воздействий сочетается с неравномерными теплопоступлениями от внутренних производственных и бытовых источников, что также вызывает необходимость регулирования действия отопительных установок.

Основные конструктивные элементы системы отопления:

— теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты;

— теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;

— отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение.

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.

Система отопления для выполнения возложенной на нее задачи должна иметь определенную тепловую мощность. Расчетная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха, называемой расчетной.

Выбор и конструирование системы отоплении. Выбор схемы отопления В соответствии требованиями в жилых зданиях следует проектировать двухтрубные системы поквартирного водяного отопления, предусматривая при этом установку приборов регулирования, контроля и учёта расхода теплоты в каждой квартире. Однако большинство ныне действующих жилых зданий оборудовано однотрубными системами водяного отопления.

В данном курсовом проекте следует запроектировать в соответствии с заданием двухтрубную систему водяного отопления, подключённую к тепловой сети ТЭЦ, через тепловой пункт.

В данной системе с нижней разводкой распределительная подающая магистраль прокладывается в подвале.

Обратная и подающая магистраль размещаются на стенах подвала на расстоянии 1 м от потолка перекрытия над подвалом. Уклоны магистральных трубопроводов горячей и обратной воды должны быть не менее 0,002. Система отопления, как правило, предусматривается из нескольких отдельных ответвлений, подключённых к общей распределительной магистрали, что позволяет производить регулировку теплоотдачи разных частей системы и отключать их при необходимости ремонтных работ.

Схема разводки магистральных трубопроводов системы отопления тупиковая.

Размещение стояков и их количество определяется местом установки отопительных приборов; обычно стояки прокладывают на расстоянии 0,15 м от откоса оконного проёма.

Прокладку трубопроводов в помещениях следует предусматривать открытой на расстоянии 0,15 м от откоса оконного проёма. Прокладку трубопроводов в помещениях следует предусматривать открытой на расстоянии от поверхности штукатурки стен до оси трубы при диаметре до 32 мм — 35 мм, более 32 мм — 50 мм.

Отопительные приборы и их размещение В жилых зданиях применяются чугунные и стальные радиаторы, конвекторы и, при обосновании, отопительные панели. В данном курсовом проекте применяются конвекторы.

Отопительные приборы размещают под окнами у наружных или внутренних стен. В лестничных клетках расстояние от пола до нижней части прибора 60 — 100 мм. а от верхней части прибора до подоконной доски — не менее 50 мм. Присоединение приборов к стояку принимается одностороннее с длиной подводок 0,35 м.

Наполнение и опорожнение системы отопления, удаление воздуха Для удаления воздуха из системы отопления следует предусматривать установку в верхних ее точках воздуховыпускных устройств. В системах с принудительной циркуляцией в качестве таковых применяют воздухосборники, вантузы или просто краны. Диаметр воздухосборника принимается из расчета допустимой в нем скорости не более 0,05 м/с и должен превышать диаметр магистрали не менее чем в 2 раза. Длина воздухосборника при диаметре магистрали до 32 мм принимается равной 250 — 350 мм. Отвод воздуха осуществляется через вантуз или воздушную трубку диаметром 15 мм, установленную в верхней части воздухосборника. На воздушной трубке устанавливается кран.

Чтобы создать условия для перемещения воздуха к воздухосборнику, магистральный трубопровод с горячей водой прокладывается с подъемом не менее 0,002 от главного стояка к воздухосборнику и с уклоном не менее 0,001 после воздухосборника до последнего стояка.

Удаление воздуха из систем отопления с нижней разводкой производится с помощью малогабаритных кранов или других устройств, устанавливаемых в верхних пробках радиаторов на последнем этаже.

Для опорожнения стояков в начале стояка по ходу движения воды устанавливают пробковый кран и тройник с пробкой, а в конце стояка — тройник с водоспускным краном и пробковый кран на стояке.

Для слива воды из системы в нижних точках обратного трубопровода каждого ответвления и сборной магистрали устанавливают тройники с запорной арматурой. В сторону водоспускных устройств предусматривается уклон 0,002.

Заполнение системы отопления теплоносителем осуществляется из теплового пункта через обратную магистраль.

Теплоизоляция трубопроводов Для уменьшения бесполезных потерь теплоты трубопроводами системы отопления и возможности замерзания в них воды трубопроводы подающей и обратной магистрали, участки стояков, расположенные в неотапливаемых подвалах, чердаках и тамбурах лестничных клеток, подлежат тепловой изоляции. Тепловая изоляция выполняется из несгораемых материалов. Сопротивление теплопередаче тепловой изоляции должно быть для труб диаметром до 25 мм не менее 0,86 м2С/Вт и для труб большего диаметра — не менее 1,22 м2оС/Вт.

Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет отопительных приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводится при температуре теплоносителя, устанавливаемой для условий выбора тепловой мощности приборов.

1)Суммарное понижение теплоносителя от начала системы до рассматриваемого стояка :

— расстояние от начала системы до рассматриваемого стояка.

2) Суммарное понижение теплоносителя на участке подающего стояка от магистрали до прибора:

где — теплоотдача 1 м вертикальной трубы ;

— длина i-го участка;

— теплоемкость воды;

— расход воды на i-ом участке подающего стояка.

3)Расход воды в отопительном приборе :

где — тепловая нагрузка прибора

4)Находим среднюю температуру воды в отопительном приборе :

5)Разность средней температуры прибора и температуры окружающей среды :

6)Теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб :

7)Необходимая теплоотдача прибора в рассматриваемое помещение :

8)Комплексный коэффициент приведения номинального теплового потока к расчетным условиям :

— коэффициент учета атмосферного давления;

— коэффициент учета направления движения теплоносителя.

n, p, c — показатели для определения теплового потока прибора.

9)Требуемый номинальный тепловой поток :

10)Требуемая площадь нагревательной поверхности:

Принимаем конвектор с кожухом типа «Универсал» с площадью нагревательной поверхности м2.

5. Вентиляция Система вентиляции должна поддерживать чистоту воздуха в помещениях и равномерность его распределения.

В жилых зданиях принята следующая схема вентилирования квартир: отработанный воздух удаляется непосредственно из зоны его наибольшего загрязнения, т. е. из кухни и санитарных помещений посредством естественной вытяжной канальной вентиляции. Его замещение происходит за счет наружного воздуха, поступающего через неплотности наружных ограждений всех помещений квартиры и нагреваемого системой отопления. Таким образом обеспечивается воздухообмен во всем его объеме.

При посемейном заселении квартир, на которое ориентировано современное жилищное строительство, внутриквартирные двери, как правило, открыты или имеют подрезку дверного полотна, уменьшающую их аэродинамическое сопротивление в закрытом положении.

Квартира рассматривается в качестве единого воздушного объема с одинаковым давлением.

Под расчетным воздухообменом следует понимать возмещение удаляемого из квартир воздуха наружным в нормативном объеме. При оценке величины воздухообмена квартиры не следует учитывать количество воздуха, поступившего из других помещений.

Производительность вытяжной вентиляции в теплый период года не нормируется в связи с возможностью осуществления воздухообмена через открытые окна.

Определение воздухообменов и расчет элементов гравитационной вентиляции Площадь сечения вентиляционных каналов и живого сечения вентиляционных решеток определяется по формуле:

где — расход проходящего по каналу воздуха, м3/ч; подсчитывается в зависимости от количества обслуживаемых помещений;

— скорость движения воздуха в канале, м/с.

Кухня

1 этаж:

2 этаж:

С/у

1 этаж:

2 этаж:

3 этаж:

3 этаж:

Заключение

В результате выполнения данной курсовой работы я приобрела навыки самостоятельного решения задач, связанных с проектированием систем центрального отопления зданий, а именно с теплотехническим расчетом наружных ограждений, определением тепловых потерь здания, конструированием систем отопления, гидравлическим расчетом системы отопления и расчетом отопительных приборов.

1. В. И. Баранов, А. В. Выгонец Теплогазоснабжение и вентиляция. Отопление и вентиляция жилого здания. Методические указания по выполнению курсового проекта. — Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2007.-60с.;

2. СНиП 23−01−99*. Строительная климатология — Москва, 2009;

3. СП 7.13 130.2009 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования — Москва, 2009;

4. СНиП 23−02−2003 Тепловая защита зданий — Госстрой России, 2003;

5. ГОСТ 21.602−2003. Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования — Москва, 2003;

6. СНиП 31−01−2003 Здания жилые многоквартирные — Госстрой России, 2003;.

7. СНиП 41−01−2003 Отопление, вентиляция и кондиционированиеГосстрой России, 2003;

8. СНиП П-3−79* Строительная теплотехника — Минстрой России, 1998.