Отопление и вентиляция жилого здания

http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9141

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


Кафедра «



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



«Отопление и вентиляция жилого здания»



Выполнил: ст-т гр. 31ПСК
Жадобин С. С.
Принял: Легашов Е. В.







Омск, 2004


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………………………………………..15
11. Список использованных источников……………………23

1. Выбор исходных данных для проектирования
За расчетную температуру наружного воздуха принимаем температуру наиболее холодной 5-дневки с обеспеченностью 0,92.
tрн =-39°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 Ванная комната 25 25 На всю ванную
5 Уборная 18 25 На всю уборную
6 Лестничная клетка 16 0
7 Кладовая 12 n=0,5
8 Коридор 18 3 На 1 м2 площади пола

n – кратность воздухообмена
, 1/ч


2. Расчет мощности 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].

























Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции (1 этаж)
№ пом. Назн-е tВ, Со Характеристика огражд. Конструкций Rо, м2оС/Вт n tв-tн Qосн, Вт Добавки Q огр, Вт Q огр, Вт Примечания
Наим-ие Ориент. размеры, м Площадь, м2 На ориентацию Прочие 1+
а в
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
101 УЖК 22 НС СВ 4,64 3,20 12,67 1,94 1,00 61 398 0,10 1,10 438 1687
22 НС СЗ 6,18 3,20 16,88 1,94 1,00 61 531 0,10 1,10 584
22 ТО СВ 1,50 1,45 2,18 0,65 1,00 61 204 0,10 1,10 225
22 ТО СЗ 2,00 1,45 2,90 0,65 1,00 61 272 0,10 1,10 299
22 ПЛ 4,00 6,24 24,96 1,80 0,60 17 141 0,00 1,00 141
102 КХ 18 НС СВ 4,64 3,20 12,67 1,94 1,00 57 372 0,10 1,10 410 1097
18 НС ЮВ 4,06 3,20 12,99 1,94 1,00 57 382 0,05 1,05 401
18 ТО СВ 1,50 1,45 2,18 0,65 1,00 57 191 0,10 1,10 210
18 ПЛ 4,00 5,04 17,63 1,80 0,60 13 76 0,00 1,00 76
103 ПР 18 НС ЮВ 1,62 3,20 3,38 1,94 1,00 57 99 0,05 1,05 104 205
18 ДВ ЮВ 0,90 2,00 1,80 1,20 1,00 57 86 0,05 2,08 3,13 90
18 ПЛ 1,56 1,62 2,53 1,80 0,60 13 11 0,00 1,00 11
104 ЛК 16 НС СЗ 3,10 3,20 9,92 1,94 1,00 55 281 0,10 1,10 309 482
16 НС ЮЗ 1,50 3,20 4,80 1,94 1,00 55 136 0,00 1,00 136
16 ПЛ 4,00 2,46 9,84 1,80 0,60 11 36 0,00 1,00 36
105 УЖК 22 НС ЮВ 4,30 3,20 13,76 1,94 1,00 61 433 0,05 1,05 454 1121
22 НС ЮЗ 4,00 3,20 9,90 1,94 1,00 61 311 0,00 1,00 311
22 ТО ЮЗ 2,00 1,45 2,90 0,65 1,00 61 272 0,00 1,00 272
22 ПЛ 4,00 3,66 14,64 1,80 0,60 17 83 0,00 1,00 83
106 ПР 18 НС ЮВ 2,50 3,20 6,20 1,94 1,00 57 182 0,05 1,05 191 1084
18 НС ЮЗ 3,78 3,20 12,10 1,94 1,00 57 355 0,00 1,00 355
18 НС СЗ 2,50 3,20 6,20 1,94 1,00 57 182 0,10 1,10 200
18 ДВ ЮВ 0,90 2,00 1,80 1,20 1,00 57 86 0,05 2,08 3,13 90
18 ДВ СЗ 0,90 2,00 1,80 1,20 1,00 57 86 0,10 2,08 3,18 94
18 ПЛ 2,50 2,18 5,45 1,80 0,60 13 24 0,00 1,00 24
18 ПТ 2,50 2,18 5,45 2,40 1,00 57 129 0,00 1,00 129
Сумма: 5675
Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции (2 этаж)
№ пом. Назн-е tВ, Со Характеристика огражд. Конструкций Rо, м2оС/Вт n tв-tн Qосн, Вт Добавки Q огр, Вт Q огр, Вт Примечания
Наим-ие Ориент. размеры, м Площадь, м2 На ориентацию Прочие 1+
а в
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
201 УЖК 22 НС СВ 4,64 3,12 12,30 1,94 1,00 61 387 0,10 1,10 425 1205
22 НС СЗ 3,02 3,12 9,42 1,94 1,00 61 296 0,10 1,10 326
22 ТО СВ 1,50 1,45 2,18 0,65 1,00 61 204 0,10 1,10 225
22 ПТ 4,00 2,50 10,00 2,40 0,90 61 229 0,00 1,00 229
202 УЖК 22 НС СВ 4,64 3,12 12,30 1,94 1,00 61 387 0,10 1,10 425 1839
22 НС ЮВ 5,68 3,12 15,55 1,94 1,00 61 489 0,05 1,05 513
22 ТО СВ 1,50 1,45 2,18 0,65 1,00 61 204 0,10 1,10 225
22 ТО ЮВ 1,50 1,45 2,18 0,65 1,00 61 204 0,05 1,05 214
22 ПТ 4,00 5,04 20,16 2,40 0,90 61 461 0,00 1,00 461
203 ВК 25 НС СЗ 2,12 3,12 6,61 1,94 1,00 64 218 0,10 1,10 240 355
25 ПТ 2,25 2,12 4,77 2,40 0,90 64 114 0,00 1,00 114
204 СУ 18 НС СЗ 1,62 3,12 5,05 1,94 1,00 57 149 0,10 1,10 163 241
18 ПТ 2,25 1,62 3,65 2,40 0,90 57 78 0,00 1,00 78
205 КР 20 ПТ 1,74 3,74 6,51 2,40 0,90 59 144 0,00 1,00 144 144
206 УЖК 22 НС ЮВ 4,30 3,12 13,42 1,94 1,00 61 422 0,05 1,05 443 1414
22 НС ЮЗ 4,64 3,12 11,58 1,94 1,00 61 364 0,00 1,00 364
22 ТО ЮЗ 2,00 1,45 2,90 0,65 1,00 61 272 0,00 1,00 272
22 ПТ 4,00 3,66 14,64 2,40 0,90 61 335 0,00 1,00 335
207 ЛК 16 НС СЗ 3,10 3,12 9,67 1,94 1,00 55 274 0,10 1,10 302 988
16 НС ЮЗ 4,64 3,12 13,17 1,94 1,00 55 373 0,00 1,00 373
16 ТО ЮЗ 0,90 1,45 1,31 0,65 1,00 55 110 0,00 1,00 110
16 ПТ 4,00 2,46 9,84 2,40 0,90 55 203 0,00 1,00 203
Сумма: 6186





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.

Расчет сводных теплопотерь
№ помещ. Назначение ΣQОГР QВЕН QБЫТ QОТ Примечание
1 2 3 4 5 6 7
101 ЖК 1687 1917 524 3080
102 КХ 1097 2153 370 2880 253
103 ПР 205 48 0 253 -253
104 ЛК 482 0 0 482
105 ЖК 1121 1125 307 1938
106 ПР 1084 48 0 1132
201 ЖК 1205 768 210 1763
202 ЖК 1839 1549 423 2964 491
203 ВК 355 672 0 1027
204 СУ 241 598 0 839
205 КР 144 484 137 491 -491
206 ЖК 1414 1125 307 2231
207 ЛК 988 0 0 988
Сумма: 11862 10486 2279 20069








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,
0,240 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.



















Расчёт отопительных приборов
№ помещ. QОТ tВ tГ tО ∆t GПР qПР Коэф-ты QТР QПР FПР Коэф-ты NРАС NУТОЧ
β1 β2 β3 β4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
101 3080 22 95 70 60,5 105,94 600 1,04 1,02 722 2431 4,30 1 1,04 18,6 19
102 3133 18 95 70 64,5 107,76 652 1,04 1,02 415 2760 4,49 0,98 1,04 19,9 20
103 0 18 95 70 64,5 0,00 0 1,04 1,02 105 -95 0,00 1 1,04 0,0 0
104 482 16 95 70 66,5 16,58 663 1,04 1,02 527 8 0,01 1 1,04 0,1 0
105 1938 22 95 70 60,5 66,66 600 1,04 1,02 346 1627 2,88 1 1,04 12,5 13
106 1132 18 95 70 64,5 38,93 648 1,04 1,02 112 1031 1,69 1 1,04 7,3 8
201 1763 22 95 70 60,5 60,64 600 1,04 1,02 276 1515 2,68 1 1,04 11,6 12
202 3455 22 95 70 60,5 118,84 600 1,04 1,02 645 2874 5,08 1 1,04 22,0 22
203 1027 25 95 70 57,5 35,31 557 1,04 1,02 15 1013 1,93 1 1,04 8,4 9
204 839 18 95 70 64,5 28,86 644 1,04 1,02 472 414 0,68 1 1,04 3,0 3
205 0 20 95 70 62,5 0,00 0 1,04 1,02 0 0 0,00 1 1,04 0,0 0
206 2231 22 95 70 60,5 76,74 600 1,04 1,02 291 1970 3,48 1 1,04 15,1 16
207 988 16 95 70 66,5 33,98 672 1,04 1,02 619 431 0,68 1 1,04 2,9 3


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
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 0,35[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 главное циркуляционное кольцо
№ уч. Q уч., Вт G уч, кг/м l уч, м d, мм w, м/с R, Па/м R*l, Па  z, Па R*l+z
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 3133 114 1,0 25 0,045 1,6 1,6 2,0 1,97 3,6
2 4861 177 0,5 32 0,053 1,6 0,8 2,5 3,41 4,2
3 11570 422 3,8 50 0,069 1,6 6,1 5,0 11,56 17,6
4 20069 732 11,9 70 0,075 1,6 19,0 6,0 16,39 35,4
5 20069 732 9,5 50 0,108 3,6 34,2 5,5 31,15 65,3
6 11570 422 0,5 40 0,089 3,6 1,8 4,5 17,31 19,1
7 8083 295 4,5 32 0,078 3,6 16,2 1,5 4,43 20,6
8 4861 177 9,3 32 0,078 3,6 33,5 2,5 7,38 40,9
9 3133 114 4,0 32 0,053 1,6 6,4 2,5 3,41 9,8
Сумма: 45,0 Сумма: 216,6

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:

1. Величина требуемого воздухообмена L рассчитана следующим образом:
1. 1. Определяем расчетный воздухообмен по притоку воздуха для 1 и 2 этажей.
Lпр = 3*Fжк
Lпр1 = 118,8 м3/ч
Lпр2 = 154,0 м3/ч
1. 2. Определяем расчетный воздухообмен по вытяжке воздуха из кухонь и сан/узлов для 1 и 2 этажей.
Lв1 = 90 м3/ч
Lв2 = 50 м3/ч
Из двух значений выбрано наибольшее, которое и является расчётным.
2. Размещение каналов в толще внутренней несущей стены. Подвод вентиляционных каналов к уборной и ванной комнате производится при помощи приставных каналов.
3. Горизонтальные каналы на чердаке здания выполняются сборными по ж/б покрытию и утепляются минераловатными плитами.
4. Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции.
Целью расчета является подбор сечений вытяжных каналов, обеспечивающих удаление из помещения расчетного количества воздуха при расчетном естественном давлении.
4. 1. 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.

4. 2. 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.
4. 3. 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.
4. 4. Определяем скорость движения воздуха на каждом участке.



f уч – уточнённая площадь сечения каналов.

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

5. 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.
6. Потери давления в местных сопротивлениях z рассчитаны по следующей формуле:


ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на отдельных участках.
7. 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



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.