Отопление и вентиляция общежития

Курсовая работа

" Отопление и вентиляция общежития"

теплопередача вентиляционный отопительный прибор

Уровень строительного производства в настоящее время определяется в числе условий наличием высоко квалифицированных специалистов.

Важность теплотехнической подготовки определяется тем, что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и на них приходится значительная часть капительных расходов и эксплуатационных расходов. Знание основ теплотехники и теплоснабжения, вентиляций дает возможность будущему инженеру-строителю планировать и проводить мероприятия, направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов и охрану окружающей среды на повышение эффективности работы оборудования.

Теплоснабжение — снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий для обеспечения коммунально-бытовых и технологических нужд потребителей.

Вентиляция нужна для обеспечения необходимой температуры, влажности и подвижности воздуха. Эти требования определяются гигиеническими нормами: наличие вредных веществ в воздухе (газы, пыль) ограничиваются предельно допустимыми концентрациями, а температура, влажность и подвижность воздуха устанавливаются в зависимости от условий необходимых для наиболее благоприятного условия самочувствия человека.

Система вентиляции состоит из устройств для нагревания, увлажнения и осушения приточного воздуха.

Системы кондиционирования воздуха являются более совершенными средствами создания и обеспечения в помещениях улучшенного микроклимата, то есть заданных параметров воздуха: температуры, влажности и чистоты при допустимой скорости движения воздуха в помещении независимо от наружных метеорологических условий и переменных по времени вредных выделений в помещениях.

1. Теплотехнический расчёт наружных ограждений

1.1 Определение требуемых значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций следует принимать в соответствии со значениями, определяемыми исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения. Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (стена, перекрытие), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле, м²°С/Вт:

где n — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл. 1.1;

Таблица 1.1

t_B — расчетная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая по приложению 1;

t_B = 20С

— расчетная зимняя температура наружного воздуха, для г. Вологда 20С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23−01−99 или по приложению 2;

t^H — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 1.2.;

Таблица 1.2

t^H = 4.0С — для наружных стен;

t^H = 3.0С — для чердачных перекрытий;

t^H = 2.0С — для перекрытий над подвалами.

б_в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м² °С), для стен, потолков, полов б_B = 8,7 Вт / (м² °С).

(t_в — ) = 20+31 = 51 °С

(для наружной стены);

(для чердачного перекрытия);

(для перекрытия над подвалами).

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), определяется по формуле, °С/сут.

где t_{от. пер.} — средняя температура отопительного периода. °С, определяется по приложению 2; t_{от. пер} = -4,2 °С

Z_{от. пер.} — продолжительность отопительного периода, сут. определяется по приложению 2; Z_{от. пер} = 228 сут.

ГСОП = (20+4,2) * 228 = 5518 °С/сут.,

По значению ГСОП определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций исходя из условий энергосбережения, соответствующее высоким теплозащитным свойствам (для стен, перекрытий чердачных и окон), по приложению 3.

Таблица

(для наружной стены);

(для чердачного перекрытия);

(для окон).

1.2 Расчет коэффициентов теплопередачи через наружные ограждения

Коэффициент теплопередачи через наружные ограждения зданий (стена, чердачное перекрытие, окно, двери, пол), Вт / (м²С), вычисляется по формуле где R₀ — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, мІС / Вт.

для наружной стены и чердачного перекрытия, R₀ определяется по формуле:

где б_н — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт / (м² С), определяемый по таблице 1.3;

Таблица 1.3

R_K — термическое сопротивление ограждающей конструкции, мІС/Вт, вычисляем по формуле:

где R₁ R₂;,…, Rn — термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м²°С / Вт, определяется по формуле:

где — толщина слоя, м;

— коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м °С), принимаемый по прил. 3 в зависимости от условий эксплуатации, определяемых по приложению 2.1.

Определим параметры ограждающих конструкций:

а) Наружная стена 1 2 3 1

Рис.

1. Известково-песчаный раствор (=1600 кг/м³, =0,81 Вт/(м· °С));

2. Кладка из силикатного кирпича (=1800 кг/м³, =0,87 Вт/(м· °С));

3. Вермикулитобетон (=0,11 Вт/(м· °С)).

t^H = 4С Принимаем д_х = 0,3 м = 300 мм.

Вычисляем толщину стены д_нс = 0,02+0,38 + 0,3+0,025 = 0,725 м. (725 мм.)

где — фактическое сопротивление теплопередачи наружной стены.

Вычисляем коэффициент теплопередачи наружной стены.

б) Чердачное перекрытие

Рис.

1. Известково-песчаный раствор (=0,81 Вт/(м· °С));

2. Гравий керамзитовый (=0,12 Вт/(м· °С));

3. Маты минераловатные (=0,06 Вт/(м· °С));

3. Ж/б панель (=2,04 Вт/(м· °С));

t^H = 3С Составляем уравнение для чердачного перекрытия и приравниваем его к

Принимаем д_х = 0,216 м = 216 мм.

Вычисляем толщину чердачного перекрытия д_чп = 0,03 + 0,05 + 0,216 + 0,22 м = 0,516м=516 мм.

Вычисляем коэффициент теплопередачи чердачного перекрытия

в) Пол на лагах

Рис.

1. Деревянный пол (л_д = 0,18 Вт/ (м°С), =50мм);

2. Воздушная прослойка: (R_вп = 0,24 (м²°С)/Вт, =145мм);

3. Гравий керамзитовый (л_{ут =} 0,21 Вт/(м°С) =50мм).

Составляем уравнение для пола где R_н.п. — сопротивление теплопередаче отдельных зон не утепленного пола, м²С/Вт, определяем по табл. 1.4;

Таблица 1.4

_{1, 2} — толщина деревянного настила и утеплителя, м;

_{1, 2} — коэффициент теплопроводности деревянного настила и утеплителя, Вт / (м С);

R_вп — сопротивление теплопередаче воздушной прослойки, R_вп = 0,24 м²С / Вт.

Разделим пол на зоны шириной по 2 м и определим сопротивление теплопередачи для каждой зоны.

I зона: R_пл-I =3,429 м²С / Вт;

II зона: R_пл-II =5,966 м²С / Вт;

III зона: R_пл-III =11,04 м²С / Вт.

Рассчитаем коэффициент теплопередачи для каждой зоны:

=0,292 Вт/м²С;

=0,167 Вт/м²С;

=0,091 Вт/м²С.

Вычислим толщину пола:

=0,05+0,145+0,05=0,245 м.

г) Световой проём

= 0,438 м²°С/Вт Коэффициент теплопередачи для окон и дверей в таблице принимается как разность:

д) Наружная дверь

k_нд = 1 / 2,14= 0,48 Вт / (м²С)

2. Расчёт тепловых потерь здания

2.1 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Вычерчиваем план здания в масштабе 1:100 с нанесением всех строительных размеров, с обозначением сторон света, назначением и номером каждого помещения (см. приложение).

Определяем тепловые потери для наружных стен (НС), для окон с двойным остеклением (ДО), для чердачного перекрытия (ЧП), для пола (ПЛ1, ПЛ2…), для наружной двери (НД).

Потери теплоты через полы на лагах определяют по зонам шириной 2 м.

Теплопотери через ограждающие конструкции, Вт, определяются по формуле где k — коэффициент теплопередачи наружного ограждения, Вт / (м²С);

f — площадь ограждающей конструкции, м^2;

?вдобавочные теплопотери в процентах от основных;

Добавочные теплопотери принимаются:

1. На ориентацию по отношению к сторонам света:

С, СЗ, СВ, В — 0,1;

3, ЮВ — 0,05;

Ю, ЮЗ — 0.

2. На продуваемость помещений для общественных, административно-бытовых и производственных зданий с двумя наружными стенами и более — соответственно 0,15 и 0,1.

3. На угловые помещения для стен, окон и дверей добавка принимается 0,05.

4. На поступление холодного воздуха (учитывается поступление холодного воздуха через входные двери) для двойной двери с тамбуром в =0,27 Н (Н-высота здания, м).

f — площадь ограждающей конструкции, м², определяется по рис. 3.2., согласно правилам:

1. Высота стен первого этажа, если пол на лагах — от на ружного уровня подготовки пола на лагах до верха утепляю щего слоя перекрытия (h).

2. Длина наружных стен в угловых помещениях — от кром ки наружного угла до осей внутренних стен, а в не угловых между осями внутренних стен.

3. Длина внутренних стен — по размерам от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен.

4. Площади окон, дверей и фонарей — по наименьшим раз мерам строительных проемов в свету.

5. Площади потолков и полов над подвалами и подпольями в угловых помещениях — по размерам от внутренней поверхно сти наружных стен до осей противоположных стен, а в не угло вых — между осями внутренних стен и от внутренней поверх ности наружной стены до оси противоположной стены.

Расчёт теплопотерь помещения сводим в таб. № 2.1.

Определим высоту этажа и высоту здания:

h = 3 + д_пт + д_пл = 3 + 0,516 + 0,245= 3,761 м

H = h + 0,3 = 3,761 + 0,3 = 4,061 м.

Таблица. Ведомость расчёта теплопотерь помещений

2.2 Расчет теплопотерь на подогрев инфильтрующегося воздуха

В помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемой подогретым приточным воздухом, затраты теплоты, Вт, определяются по формуле:

где с — плотность наружного воздуха, кг/м³, определяется по формуле:

с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж / (кг°С);

L — расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м³/ч., определяется по формуле:

L = KpV — для общественных и административных зданий;

где, F_пл — площадь пола, м²;

V — объем помещения, м³.

2.3 Расчет бытовых теплопоступлений

Для жилых зданий учет теплового потока, поступающего в комнаты и кухни в виде бытовых тепловыделений, Вт, вычисляется по формуле:

В данном случае, мы не считаем бытовые тепловыделения, поскольку в административных зданиях данный показатель не учитывается.

2.4 Тепловой баланс здания

Тепловая мощность системы отопления для компенсации теплового недостатка в помещении определяется по формуле:

где ?Q_пот, ?Q_пост — суммарные теплопотери и теплопоступления в помещениях, Вт. Тепловой баланс для помещения, Вт, определяется по формуле:

где Q_огр — теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

Q_инф — теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт;

Q_быт — бытовые теплопоступления, Вт.

Расчитываем теплопотери на подогрев инфильтрующегося воздуха и результаты заносим в таб. 2.2.

Таблица 2.2.Ведомость расчёта теплового баланса помещений

2.5 Расчет удельной тепловой характеристики здания

Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет потерь теплоты ограждениями здания обычно заканчивают определением удельной тепловой характеристикой здания, Вт/(м³°С) по формуле:

где Q_CO — максимальный тепловой поток на отопление здания, Вт;

V_н — строительный объем здания по наружному обмеру, м³;

t_B — средняя температура воздуха и отапливаемых помещениях, °С;

б — коэффициент поправки на наружную температуру, который определяем по таблице 2.3.

Таблица 2.3

V_н = 19,3 * 13 * 4,061 = 1018,9 м³;

Рассчитанную величину q сравнивают с нормативной удель ной тепловой характеристикой на отопление, значения которой приведены в таблице 4.4 для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин, приведенных в таблице 2.4.

Таблица 2.4

3. Расчёт поверхности отопительных приборов

Отопительные приборы являются основным элементом системы отопления и должны отвечать определенным теплотехническим, санитарно-гигиеническим, технико-экономическим, архитектурно-строительным и монтажным требованиям.

3.1 Определение числа элементов отопительных прибором

Расход теплоносителя через радиатор, кг/с, определяем по формуле:

где в₁ — коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительного прибора за счет округления сверх расчетной величины, в₁ = 1,03 -1,08 — для радиаторов;

в₂ — коэффициент, учитывающий дополнительные тепловые потери вследствие размещения отопительного прибора у наружной стены, в₂ = 1,02;

Q_п — тепловая нагрузка отопительного прибора, Вт;

с — удельная теплоемкость поды, с = 4187 Дж/(кг °С);

— температура воды на входе, = 95 °C;

t_вых — температура воды на выходе, t_вых = 70 °C.

Температурный напор, °С, определяется по формуле:

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м², определяется по формуле:

где q_ном — номинальная плотность теплового потока, q_ном =725 Вт/м² — для радиаторов МС 140−98;

n, p, c_пр — коэффициенты, определяемые по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Рассчитываем площадь отопительного прибора, м² по формуле:

Определяем предварительное число секций, по формуле:

где в₄ — коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора (в₄=1 — при открытой установке);

— площадь поверхности нагрева одной секции, =0,24 м².

Установочное число секций определяем по формуле:

где в₃ — коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, определяем по таб. 3.2.

Таблица

Таблица 3.3 Ведомость расчёта отопительных приборов

4. Гидравлический расчёт системы отопления

Целью гидравлического расчета является определение экономичных диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

Перед расчетом на плане этажа изобразим тепломагистраль, разметим стояки и затем вычертим аксонометрическую схему системы отопления с расположением всей запорно-регулирующей арматуры. Разобьем систему на участки, обозначим теплопотери. Определяем расчетное располагаемое давление главного циркуляционного кольца, Па, по формуле:

где Rэк — удельная потеря давления на трение, рекомендуемая из экономических соображений 49…98 Па/м;

? — сумма длин участков главного циркуляционного кольца, м.

При расчете по методу удельных потерь давления для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяем среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу, Па/м:

где ц — доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с искусственной циркуляцией равной 0,65.

Определяем расходы воды на расчетных участках, кг/ч:

Ориентируясь на полученные значения R_CP и Q_уч можно с помощью приложения 6 подобрать оптимальный диаметр труб расчетного кольца, а также удельную потерю давления R и скорость движения воды в трубах щ.

В зависимости от значения скорости воды по приложению 7 определяем динамическое давление воды в данном участке теплопровода, Р_дин.

Потери давления на преодоление трения на участке теплопровода, Па, определяем по формуле:

Потери давления на преодоление местных сопротивлений Z, Па, определяем по формуле:

где Уо — сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке, принимаем по приложению 8. Общие потери давления на каком-либо участке теплопровода, Па, определяем по формуле:

Таблица 4.1 Ведомость гидравлического расчёта

Таблица. К.м.с. на участках главного циркуляционного кольца. Таблица 4.2

После окончания гидравлического расчета общие потери давления на всех участках суммируются, они должны быть меньше располагаемого давления. Величина невязки давления определяется по формуле:

Запас давления должен быть в пределах от 5 до 10%. Если невязка мене 5% то диаметр увеличиваем, а если больше 10% - уменьшаем.

5. Расчёт естественной вытяжной системы вентиляции

Для обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий в помещениях устраивают систему вентиляции. Вытяжная вентиляция устраняет вредные факторы, к которым относятся: избыточная теплота, избыточные водяные пары, газы, пыль и т. д.

5.1 Определение воздухообмена в помещении

В помещении, где следует запроектировать вентиляцию (в жилых зданиях и общежитиях — кухни, санузлы; в общественных — служебные комнаты, архивы, санузлы) необходимо определить расход удаляемого воздуха L, мі /ч.

5.2 Расчёт вентиляционных каналов

По известному объему вентиляционного воздуха определяем сечение канала по муле:

где щ_р — предварительная скорость движения воздуха, м/с, принимаемая для горизонтальных каналов — 0,5…0,6 м/с; для вертикальных каналов -1,0… 1,5;

— расчётная площадь канала;

Исходя из расчетной площади канала, с учетом конструктивных соображений принимаем стандартные размеры сечения каналов в кирпичных стенах кратно размеру кирпича, а для воздуховодов по таблице 5.1. После этого уточняем фактическую скорость движения воздуха по каналам, м/с, по формуле:

где Fст — стандартная площадь канала, мІ;

Площадь живого сечения каналов из шлакогипсовых и шлакобетонных плит, м².

Таблица 5.1

Рассчитаем воздухообмен в помещениях. Результаты расчета заносим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Рассчитываем площадь вентиляционных отверстий в стене и заполняем таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Рассчитываем размеры вентиляционного короба, предварительно разбив вентиляционную схему на участки, и заполняем таблицу 5.4.

Таблица 5.4

Список использованной литературы

1. Отопление и вентиляция здания: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция» для студентов очной и заочной формы обучении специальности 27 0102(290 300) — Промышленное и гражданское строительство. / сост. Макаров Е. Я., Рева О. Н. — 2-е изд., перераб. и доп. — Ханты-Мансийск: РИЦ ЮГУ, 2006. — 60 с.

2. СНиП II-3−79* Строительная теплотехника М.: Стройиздат, 199 528 с.

3. СНиП 2.01.01−82 Строительная климатология н геофизика. — М: Стройиздат 1983 -136 с.

4. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. Тихомиров Н. В., Сергеенко Э. С. М.: Стройиздат 1991. 480с.