Отопление и вентиляция жилого здания

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9142

Министерство образования и науки РФ
Сибирская Автомобильно-Дорожная Академия
(ИСИ)




Кафедра «Городское строительное хозяйство»





Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту по курсу: «Теплогазоснабжение и вентиляция»



«Отопление и вентиляция жилого здания»














Выполнил: ст-ка гр. 31ПСК
Панина С. А.
Принял: Легашов Е. В.













Омск-2004 г.


Содержание




1. Исходные данные…………………………………………………..2
2. Расчет мощности системы отопления………………………….2
3. расчет теплопотерь через ограждающие конструкции……....3
4. расчет теплопотерь на подогрев приточного воздуха……….6
5. Расчет бытовых теплопотерь………………………………........6
6. Расчет сводных теплопотерь…………………………………….6
7. Расчет отопительных приборов……………………………........7
8. Гидравлический расчет системы отопления…………………10
9. Проектирование и расчет системы вентиляции…………......12
10. Графическая часть………………………………………………..14
Список использованных источников…………………………...21





1. Выбор исходных данных для проектирования

Район строительства – г. Омск.
Ориентация главного фасада – Север.
Источник тепла: местная котельная.
Расчетная разность температур: tº-95-70ºС.
Разводка нижняя с тупиковым движением теплоносителя.
Заполнение оконных проемов – тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах. Rопр=0,62 м2 оС/Вт.
Наружные стены – облегченная кирпичная кладка толщиной 510 мм
Rопр=2,6 м2 оС/Вт.
Покрытие чердачное с утеплением из минераловатных плит толщиной 200 мм Rопр=2,8 м2 оС/Вт.
Пол первого этажа – утепленный, по железобетонным плитам. Rопр=1,4 м2 оС/Вт.
Внутренние стены – кирпичные: несущие толщиной 380 мм, перегородки – 120 мм.
Входные двери – двойные Rопр=1,2 м2 оС/Вт.
Отопительные приборы М-90.
Здание с подвалом, t = +5 оС.

За расчетную температуру наружного воздуха принимаем температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.
tрн = -37°С [2]

Расчётные параметры внутреннего воздуха

№ Помещения tВ, ºС LP, м3/ч Примечание
1 Жилая комната 20 3 На 1 м2 площади пола
2 Угловая жилая комната 22 3 На 1 м2 площади пола
3 Кухня 18 90 На всю кухню
4 Совмещ. Сан. узел 25 25 На все
6 Лестничная клетка 16 0
8 Коридор 18 3 На 1 м2 площади пола


2. Расчетная требуемой мощность системы отопления.
Цель расчёта теплопотерь – определение требуемой мощности системы отопления.
Уравнение теплового баланса:
, где




- суммарные теплопотери через ограждающие конструкции рассчитываемого помещения, Вт;
- мощность системы отопления;
- затраты теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха, Вт;
- бытовые теплопоступления, Вт.


3. Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции.

Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции Qогр, учитываемые при проектировании системы отопления, определены по следующей формуле:
, где
tрв - расчетная температура внутреннего воздуха помещения [1];
F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;
n – коэффициент соприкосновения ограждающей конструкции с наружным воздухом [3];
Σβ – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь на ориентацию наружных стен и продувание через входные двери [5] .
β = 0,34*H – для двойной двери без тамбура.
H – высота от уровня пола 1 этажа до верха утеплителя верхнего этажа.
Расчёт производится для ограждающих конструкций, которые граничат:
- с наружным воздухом;
- с неотапливаемыми помещениями.
Расчёт производят при разности температур более 3 градусов.
При определении расчётной площади ограждающих конструкций необходимо руководствоваться правилами обмера [6].























№ помещ Наименование помещения tрв,0С Характеристика ограждаюих конструкций R tрв-tрн, 0С n Qосн, Вт Добавки Qогр,Вт ∑Qогр,Вт
Наимен констр. Ориентац. Размеры(шир. длин.) Площадь На ор. Проч. 1+∑β
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
101 жил. Комн. 20 н.с. Ю 4,6 3,1 12,46 2,6 57 1 273 0 1,00 273 826
20 т.о. Ю 1,2 1,5 1,8 0,62 57 1 165 0 1,00 165
20 пол 1 эт. 4,6 3,4 15,64 1,4 15 0,6 101 0 1,00 101
20 черд. пер. 4,6 3,4 15,64 2,8 57 0,9 287 0 1,00 287
102 Кухня 18 н.с. Ю 3,3 3,1 8,88 2,6 55 1 188 0,0 1,00 188 898
18 н.с. З 3,4 3,1 9,19 2,6 55 1 194 0,05 1,05 204
18 т.о. Ю 0,9 1,5 1,35 0,62 55 1 120 0,0 1,00 120
18 т.о. З 0,9 1,5 1,35 0,62 55 1 120 0,05 1,05 126
18 пол 1 эт. 3,3 3,4 11,22 1,4 13 0,6 63 0 1,00 63
18 черд. пер. 3,3 3,4 11,22 2,8 55 0,9 198 0 1,00 198
103 Сан. Узел 25 н.с. З 2,6 3,1 6,71 2,6 62 1 160 0,05 1,05 168 359
25 т.о. З 0,9 1,5 1,35 0,62 62 1 135 0,05 1,05 142
25 пол 1 эт. 2,6 2,2 5,72 1,4 20 0,6 49 0 1,00 49
104 Жил. Комн. 22 н.с. З 2,8 3,1 8,68 2,6 59 1 197 0,05 1,05 207 603
22 н.с. С 3,3 3,1 8,88 2,6 59 1 202 0,1 1,10 222
22 т.о. С 0,9 1,5 1,35 0,62 59 1 128 0,1 1,10 141
22 пол 1 эт. 2,8 3,3 9,24 2,8 17 0,6 34 0 1,00 34
105 Жил. Комн. 22 н.с. В 5,8 3,1 16,18 2,6 59 1 367 0,1 1,10 404 1435
22 н.с. С 3,2 3,1 8,57 2,6 59 1 194 0,1 1,10 214
22 т.о. В 1,2 1,5 1,8 0,62 59 1 171 0,1 1,10 188
22 т.о. С 0,9 1,5 1,35 0,62 59 1 128 0,1 1,10 141
22 черд. пер. 5,8 3,2 18,56 2,8 59 0,9 352 0 1,00 352
22 пол 1 эт. 5,8 3,2 18,56 1,4 17 0,6 135 0 1,00 135
106 Коридор 18 н.с. С 2,2 3,1 5,2 2,60 55 1 110 0,1 1,1 121 299
18 пол 1 эт. 6 2,4 17,2 1,4 13 0,6 96 0 1,00 96
18 дверь вх. С 0,9 1,8 1,62 1,2 55 1 74 0,10 2,11 1,10 82
107 Лестнич. Кл. 16 н.с. Ю 1,6 3,1 4,96 2,6 53 1 101 0,00 1,00 101 480
16 н.с. В 4,1 3,1 12,71 2,6 53 1 259 0,1 1,1 285
16 черд. пер. 3,6 1,1 3,96 2,8 53 1 75 0 1 75
16 пол 1 эт. 3,6 1,1 3,96 1,4 11 0,6 19 0 1,00 19
201 Сан. Узел 25 н.с. Ю 1,9 3,1 5,89 2,6 62 1 140 0 1 140 372
25 н.с. З 1,9 3,1 4,54 2,6 62 1 108 0,05 1,05 114
25 т.о. З 0,9 1,5 1,35 0,62 20 1 44 0,05 1,05 46
25 черд. пер. 1,9 1,9 3,61 2,8 62 0,9 72 0 1 72
202 Жил. Комн. 22 н.с. З 3,8 3,1 10,43 2,6 59 1 237 0,05 1,05 249 678
22 н.с. Ю 2,7 3,1 7,02 2,6 59 1 159 0 1 159
22 т.о. Ю 0,9 1,5 1,35 0,62 17 1 37 0 1 37
22 т.о. З 0,9 1,5 1,35 0,62 17 1 37 0,05 1,05 39
22 черд. пер. 3,8 2,7 10,26 2,8 59 0,9 195 0 1 195
203 Жил. Комн. 22 н.с. С 2,1 3,2 4,51 2,6 59 1 102 0,1 1,10 113 822
22 н.с. В 4,1 3,2 13,12 2,6 59 1 298 0 1 298
22 дверь б. С 1,3 1,7 2,21 1,2 59 1 109 0,1 1,1 120
22 черд. пер. 3,5 4,4 15,4 2,8 59 0,9 292 0 1 292
204 Коридор 18 н.с. Ю 1,6 3,1 4,96 2,34 55 1 117 0 1 117 195
18 черд. пер. 1,6 1,9 4,2 2,64 55 0,9 79 0 1,00 79
Сумма: 6967





4. Расчёт теплопотерь на подогрев приточного вентиляционного воздуха.

В жилых зданиях теплопотери на подогрев приточного воздуха рассчитываются исходя из обеспечения воздухообмена в размере 3 м3/ч на 1 м2 площади пола жилых комнат.
Затраты теплоты на подогрев приточного инфильтрующегося воздуха Qвен в помещении рассчитывается по формуле:
, где
- удельная теплоёмкость воздуха, 1 кДж/кгºС;
- плотность приточного воздуха, кг/м3;
- нормативный воздухообмен [1].

5. Расчёт бытовых теплопоступлений.

Бытовые теплопоступления Qбыт в помещениях рассчитываются для кухонь и жилых комнат по формуле:
.

6. Расчёт сводных теплопотерь.

Таблица сводных теплопотерь
№пом. Наимен. ΣQогр,Вт QВЕНВт Qбыт.Вт Qот,Вт Примеч.

1 2 3 4 5 7 8
101 Жил. Комн. 826 1112 328 1610
102 Кухня 898 2059 236 2721
103 Сан. Узел 359 1289 0 1648
104 Жил. Комн. 603 680 194 1089 283
105 Жил. Комн. 1435 1366 390 2411
106 Коридор 283 0 0 283 -283
107 Лестнич. Кл. 480 0 0 480
201 Сан. Узел 372 1289 0 1661
202 Жил. Комн. 678 755 215 1218 195
203 Жил. Комн. 822 1134 323 1632
204 Коридор 195 0 0 195 -195
Σ: 14949















7. Расчет отопительных приборов.

Целью расчёта является определение оптимального количества секций (для секционных отопительных приборов), которое необходимо для возмещения теплопотерь помещения.
Тип системы отопления и отопительных приборов, схема движения теплоносителя в магистральных трубопроводах принимаются в соответствии с заданием.
Стояки системы отопления устанавливаются в углах наружных стен. Отопительные приборы устанавливаются под оконными проёмами. Трубы системы отопления, проходящие по не отапливаемому чердаку, необходимо изолировать утеплителем.
Расчётное количество секций отопительного прибора МС-140-98 определяется по формуле:

f c1 – площадь поверхностного нагрева одной секции радиатора,
0,200 м2;
β3 - коэффициент учёта секций в радиаторе;
β4 - коэффициент учёта способа установки отопительного прибора,
β4 = 1,04;
Fпр – требуемая площадь поверхности отопительного прибора, рассчитываемая по формуле:
, где
β1 - коэффициент, учитывающий шаг ряда отопительного прибора [7];
β2 - коэффициент, учитывающий тип отопительного прибора [7];
- теплоотдача открыто проложенных трубопроводов, Вт;
- расчётная плотность теплового потока, Вт/м2.
Величина Qтр рассчитывается по формуле:

, где
q – удельная теплоёмкость 1 п.м. трубы, Вт/м [7];
l – длина открыто проложенного трубопровода, определяемая по
аксонометрической схеме, м.
Величина qпр рассчитывается по формуле:
, где
qн – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, 725 Вт/м2;









n, p, c – показатели степени, определяемые в соответствии с типом устанавливаемого отопительного прибора по таблице основных технических данных [7].
Δ t – температурный напор, определяемый по формуле:
, где
tг – температура воды в подающей магистрали, оС;
tо – температура воды в подающей магистрали, оС ;
tвр – расчётная температура в помещении [1];
Gпр – расход воды через отопительный прибор, определяемый по формуле:
, где
свд – удельная теплоёмкость воздуха, принимаемая равной 4,187 кДж/(кгоС);
Диаметр стояков для расчёта принимаем равный 15 мм, диаметр подводок 20 мм.
К установке принимается число секций прибора Nуточ, равное округлённому в большую сторону значению Nр.



















Таблица расчета отопительных приборов
№пом. Qот,Вт tрв,0С tГ,0С t0,0С ∆t GПР qпр Коэфициент Qтруб Qпр Fпр Коэфициент Nр NУТОЧ
β1 β2 β3 β4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
101 1610 20 95 70 62,5 55,40 604,11 1,04 1,02 214,5 1416,5 2,49 1 1,04 12,93 13
102 2721 18 95 70 64,5 93,66 629,36 1,04 1,02 324,7 2429,1 4,09 1 1,04 21,29 22
103 1648 25 95 70 57,5 56,73 542,05 1,04 1,02 364 1320,7 2,58 1 1,04 13,44 14
104 1372 22 95 70 60,5 47,22 577,73 1,04 1,02 379,4 1030,7 1,89 1 1,04 9,84 10
105 2411 22 95 70 60,5 83,00 579,10 1,04 1,02 385,5 2064,5 3,78 1 1,04 19,67 20
106 0 18 95 70 64,5 0,00 0,00 1,04 1,02 296,8 -267,1 0,00 1 1,04 0,00
107 480 16 95 70 66,5 16,52 639,72 1,04 1,02 73,9 413,5 0,69 1 1,04 3,57 4
201 1661 25 95 70 57,5 57,18 542,05 1,04 1,02 136,5 1538,4 3,01 0,98 1,04 15,98 16
202 1413 22 95 70 60,5 48,62 578,07 1,04 1,02 137,3 1289,2 2,37 1 1,04 12,30 13
203 1632 22 95 70 60,5 56,18 579,10 1,04 1,02 93,5 1548,1 2,84 1 1,04 14,75 15
204 0 18 95 70 64,5 0,00 0,00 1,04 1,02 0 0,0 0,00 1 1,04 0,00


8. Гидравлический расчет системы отопления.
Целью расчёта является определение диаметров трубопроводов на всех участках системы отопления, обеспечивающих подвод к каждому отопительному прибору требуемого количества теплоносителя. При этом общее гидравлическое сопротивление системы должно быть согласовано с располагаемым циркуляционным давлением.
Расчётное циркуляционное давление определено по следующей формуле:
ΔPрц = E . (ΔPЕ+ΔPтр), где
ΔPтр=0, для нижней разводки;
E – коэффициент учёта естественного циркуляционного давления, Е=0,4;
ΔPЕ – естественное циркуляционное давление, возникающее в результате охлаждения воды в отопительных приборах, определено по формуле:
ΔPЕ= h.g.(ρо - ρг)
h – расстояние от центра отопительного прибора до центра элеватора в тепловом пункте, м
g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2
ρо, ρг – плотности воды в подающем и обратном трубопроводах при, tо =70 оС tг =95 оС соответственно кг/м3: ρо =978 кг/м3, ρг =963 кг/м3;
Производится разбивка ГЦК на участки, при этом за один расчётный участок принят отрезок трубопровода с неизменным расходом теплоносителя (см. чертёж схемы отопления). На чертеже указаны номера участков, их тепловые нагрузки Qуч, Вт и длины Lуч, м. Рассчитана суммарная длина всех участков ГЦК ΣLгцк м и определено среднее значение потерь давления Rср по ГЦК по следующей формуле:
, где
k – коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления от общей величины циркуляционного давления, принимаемый для систем с искусственной циркуляцией, равный 0,5[7].
На каждом расчётном участке определён расход воды, кг/ч:
, где
Qуч – тепловая нагрузка участка, Вт;
Свд – удельная теплоёмкость воды, принимаемая 4,187 кДж/(кг оС);
tг – температура воды в подающей магистрали системы отопления, оС;
tо – температура воды в обратной магистрали системы отопления, оС;
β1, β2 – коэффициенты;
На основании полученных значений Qуч, Gуч, Lуч заполнены соответствующие графы таблицы гидравлического расчёта. Для каждого участка подобраны диаметры трубопроводов d.
В соответствии с полученными значениями R,ω, рассчитаны потери давления на трение R.l и в местных сопротивлениях Z:












, где
- сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном расчётном участке [7];
- плотность теплоносителя на данном участке, кг/м3.

Критерием правильного подбора диаметров является выполнение следующего условия:
Σ(R.l + Z)=(0,9-0,95) ΔPрц
Увязка потерь давлений всех остальных циркуляционных колец системы отопления с ГЦК произведена аналогичным образом. При этом допущена невязка равенства потерь давления между общими участками ГЦК и рассчитываемого циркуляционного кольца в размере до 5-10% при попутной схеме движения воды.



Гидравлический расчёт главного циркуляционного кольца
№ уч. Q уч., Вт G уч, кг/м l уч, м d, мм , м/с R, Па/м R*l, Па  z, Па R*l+z
1 2206 76 0,9 20 0,062 3,6 3,24 3 5,587 8,83
2 4412 152 6,3 25 0,082 6,0 37,80 2,5 8,144 45,94
3 6044 208 3,5 32 0,062 2,4 8,40 1,5 2,794 11,19
4 8829 304 4 40 0,064 2,0 8,00 5,5 10,915 18,91
5 14949 514 5,4 50 0,069 1,6 8,64 4,5 10,380 19,02
6 14949 514 5,4 50 0,069 1,6 8,64 4,5 10,380 19,02
7 8829 304 4 32 0,103 6,0 24,00 4 20,560 44,56
8 6044 208 3,5 25 0,109 10,0 35,00 1,5 8,635 43,63
9 4412 152 6,8 25 0,082 6,0 40,80 1,5 4,887 45,69
10 2206 76 0,9 20 0,062 3,6 3,24 0,5 0,931 4,17
l уч  40,7  Pрц= 288,41 ΣR*l+z 260,97
























9. Проектирование и расчёт системы естественной вентиляции.

В жилых зданиях предусматривается устройство естественной вытяжной вентиляции с удалением воздуха из санузлов и кухонь при неорганизованном притоке свежего воздуха вследствие инфильтрации.
Целью расчёта является подбор сечения вытяжных каналов и вентиляционных решёток, обеспечивающих удаление из помещения расчётного количества воздуха при расчётном естественном давлении ∆PE. Расчёт произведён по пространственной схеме системы вентиляции в следующей последовательности:

Величина требуемого воздухообмена L рассчитана следующим образом:
Определяем расчетный воздухообмен по притоку воздуха для 1 и 2 этажей.
Lпр = 3*Fжк
Lпр1 = 130 м3/ч
Lпр2 = 77 м3/ч
2. Определяем расчетный воздухообмен по вытяжке воздуха из кухонь и сан/узлов для 1 и 2 этажей.
Lв1 = 140 м3/ч
Lв2 = 50 м3/ч
Из двух значений выбрано наибольшее, которое и является расчётным. Для 1 этажа L=140, для 2 этажа L=77.
Размещение каналов в толще внутренней несущей стены. Подвод вентиляционных каналов к уборной и ванной комнате производится при помощи приставных каналов.
Горизонтальные каналы на чердаке здания выполняются сборными по ж/б покрытию и утепляются минераловатными плитами.
Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции.
Целью расчета является подбор сечений вытяжных каналов, обеспечивающих удаление из помещения расчетного количества воздуха при расчетном естественном давлении.
Определяется естественное гравитационное давление для вытяжных вентиляционных каналов каждого этажа.
∆PiE = hi.g.(ρ+5H - ρB)
hi – разность отметок устья вытяжной шахты и середины вентиляционной решётки i-го этажа.
ρ+5H = 1,27 кг/м3 - плотности наружного воздуха;
ρB = 1,2 кг/м3 - плотности внутреннего воздуха.
g – ускорение свободного падения.
Аксонометрическая схема системы вентиляции разбита на пронумерованные участки с неизменным расходом воздуха, определена длина каждого lуч, и путём последовательного суммирования расход воздуха на каждом участке Lуч. Производится аэродинамический расчёт наиболее удалённого от вытяжной шахты вентиляционного канала верхнего этажа.
Определяем ориентировочную площадь сечения каналов на каждом участке










ωуч – ориентировочная скорость движения воздуха, принятая равной: в вертикальных каналах - 0,6 м/с,
в горизонтальных – 1,0 м/с,
в вытяжных вентиляционных шахтах – 1,5 м/с.
Определяем скорость движения воздуха на каждом участке.



f уч – уточнённая площадь сечения каналов.

Эквивалентный диаметр каналов dэкв определён из уточнённых размеров сечения каналов по формуле:


По полученным значениям dэкв и ωуч по номограмме определены потери давления R на трение. Общие потери на трение на участках рассчитаны по формуле:
∆Pтр = R. lуч.β
β - коэффициент шероховатости.
Потери давления в местных сопротивлениях z рассчитаны по следующей формуле:


ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на отдельных участках.
Рассчитываем общие потери давления на каждом участке
∆PПОТ = R.lуч.β + z и в целом по ветви Σ∆PПОТ = Σ(R.lуч.β + z).
Критерием правильного подбора сечений каналов является выполнение следующего условия:
Σ∆PПОТ = (0,9 – 0,95)∆PE























Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции Ре1=4,601Па, Ре2=2,472Па
№ уч. L уч, м3/ч fор, м2 wор, м/с fуч, мм w, м/с dэкв R, м3/ч β Ртр, Па Σξ z Рпот Параметры участков
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 а, мм b, мм l, м
1 77 0,0356 0,6 0,0378 0,6 184 0,040 1,33 0,048 3,2 0,615 0,663 140 270 0,9
2 127 0,0353 1 0,0400 0,9 200 0,080 1,2 0,048 2,6 1,213 1,261 200 200 0,5
3 217 0,0402 1,5 0,0500 1,2 222 0,100 1,25 0,338 0 0,000 0,338 200 250 2,7
ΣРпот: 2,262


10. Список использованных источников.

1. СниП 2.08.01-89. Жилые здания.
2. СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.
3. СниП 2.04.05-91*.
4. СниП II-3-79**. Строительная теплотехника.
5. СниП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
6. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснобжение и вентиляция.
7. Внутренние санитарно-технические устройства: В24. Ч.I. Отопление, водопровод, канализация.