Отопление и вентиляция жилого здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Отопление и вентиляция жилого здания

отопление теплоноситель вентиляция

1. Определение термических сопротивлений ограждающих конструкций

Отапливаемые помещения теряют теплоту через ограждения вследствие разности температур внутреннего и наружного воздуха. Такими ограждениями являются стены, окна, двери, перекрытия над подвалами, чердачные и бесчердачные перекрытия, полы по грунту.

Теплозащитные качества ограждений характеризуются величиной сопротивления теплопередаче R0, м2* °С / Вт, определяемой по формуле

где - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, Вт/ м2 * °С; и - толщина слоя и расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции; ан - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/ м2 * °С; Rвл - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки (при наличии ее в конструкции), м2 -°С/Вт.

Коэффициенты и ан принимаются по СНиП [3]; -определяется из строительных чертежей ограждающих конструкций.

Сопротивление теплопередаче окон и дверей обычно не рассчитывается и принимается по справочным данным в зависимости от используемой конструкции.

2. Определение теплопотерь помещений

Теплопотери помещений в жилых и гражданских зданиях складываются из теплопотерь через ограждающие конструкции (стены, окна, полы, перекрытия) и расходов теплоты на нагрев воздуха, инфильтрующегося в помещения через неплотности в ограждающих конструкциях.

Потери теплоты, Вт, через ограждающие конструкции рассчитывают по формуле

QOГP = F(t EH - tHБ)(1 + /) n/Ro,

где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, мг; t ВН - расчетная температура воздуха в помещении, °С; tHБ - расчетная температура наружного воздуха, °С; - добавочные теплопотери, в долях от основных потерь; n- коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху; R0 - сопротивление теплопередаче, м2 '°С/ Вт, определяемое по формуле

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в жилых и общественных зданиях для всех помещений определяют из двух расчетов. В первом расчете необходимо определить расход теплоты О, на подогрев наружного воздуха, поступающего в i-e помещение вследствие работы естественной вытяжной вентиляции.

Во втором расчете надо определить расход теплоты Q, на подогрев наружного воздуха, проникающего в это же помещение через неплотности ограждений вследствие теплового и ветрового давлений. Для определения расчетных потерь теплоты помещениями принимают наибольшую величину из определенных по нижеприведенным формулам .

Расход теплоты Qi, Вт, определяется по формуле:

Qi= 0,28 L рн с (tBH - tНБ ),

где L-расход удаляемого воздуха, м3/ч, принимаемый для жилых зданий 3 мэ/ч на 1 м2 площади жилых помещений и кухни; р„ - плотность наружного воздуха, кг/м3; с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг-°С). Удельный вес у, н/м3 и плотность воздуха р, кг/м3, могут быть определены по формулам:

у =3463/(273+t), P=Y/9,

где t- температура воздуха, °С; g = 9,81 м/с2.

Второй расчет. Расход теплоты Q, на подогрев наружного воздуха, проникающего в помещения через неплотности ограждений вследствие теплового и ветрового давлений, определяются по формуле:

Q, = 0,216 G, с (tBH - fБН) k,

где G,-расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции; k - коэффициент учета встречного теплового потока, принимаемый для окон и балконных дверей с раздельными переплетами равным 0,8, для одинарных окон и окон со спаренными переплетами - 1,0. Для окон и балконных дверей величину G, кг/ч, определяют как

Gi = 0,216

где Рі - разность давлений воздуха, Па, на наружной Рн и внутренней поверхностях Рвн окон или дверей; F -расчетные площади ограждений, м2; RИ - сопротивление воздухопроницанию ограждения, м2-ч/кг.

Разность давлений воздуха ЛР{, Па, определены из уравнения



где Н - высота здания, м, от уровня земли до устья вентиляционной шахты (в бесчердачных зданиях устье шахты располагают на 1 м выше кровли); hi- расстояние, м, от уровня земли до верха окон или балконных дверей, для которых определяется расход воздуха; у„, увн- удельные веса наружного и внутреннего воздуха; V- расчетная скорость ветра, м/с и Сер - аэродинамические коэффициенты здания соответственно для наветренной и подветренной поверхностей. Для здания прямоугольной формы СBN = 0.8, СеP = -0.6; ki - коэффициент учета изменения скоростного напора ветра в зависимости от высоты здания; Pinf - условно-постоянное давление воздуха, Па, возникающее при работе вентиляции с искусственным побуждением, для жилых зданий

Р int< = 0.

Расчетные теплопотери помещения, Вт, определяютcя, как:

QPAC=QОГР+QИНФ -QБЫТ

где QОГР -суммарные теплопотери через ограждения помещения; Qинф- наибольший расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха; Qбыт - бытовые тепловыделения от электрических приборов, освещения и других источников тепла, принимаемые для жилых помещений и кухонь в размере 21 Вт на 1 м2 площади пола. Результаты расчетов внесены в таблицу.

Объект строительства расположен в г. Лесозаводск. Расчет выполняется для помещения 120 - жилой комнаты, расположенной на первом этаже двухэтажного здания.

Здание в плане прямоугольной формы. Подвал здания неотапливаемый, без световых проемов. Конструкции стены и перекрытия над подвалом показаны на рис. 1, 2. Окно выполнено с двойным остеклением в раздельных деревянных переплетах. Ориентация здания по странам света указана на фрагменте плана.

Рис. 2 . Конструкция стен

Расчетная внутренняя температура жилой комнаты teH принята равной 22 °С. Расчетные температура наружного воздуха tHE= -31°С и скорость воздуха V= 4,2 м/с для г. Лесозаводска.

Все расчеты сведены в таблицу 1.

3. Выбор системы отопления и параметров теплоносителя

Выбор системы отопления начинается с выбора источника теплоснабжения, в качестве которого могут быть тепловые сети централизованного теплоснабжения или собственный источник тепла (котельная) и определяется местными условиями.

Так как по заданию дано, что подключение системы отопления осуществляется через теплообменник с параметрами теплоносителя в здании 85-60°С, то это значит , что задана закрытая система , т.е. подключение системы к тепловой сети производится с помощью водонагревателя. В результате система отопления является гидравлически изолированной от тепловой сети, давление в которой не влияет на давление в системе отопления. Потери воды в системе отопления не сказываются на наполненности теплосети. Такое подключение является для отдельных высоких зданий в случаях, если напор в теплосети недостаточен для заполнения отопительных приборов в верхних этажах. В этих системах водонагреватель играет роль котла, при большой протяженности такая система может быть с насосной циркуляцией. Водонагреватели, насосы и другое оборудование устанавливают в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) при теплоснабжении одного здания или в центральных (ЦТП) - при теплоснабжении нескольких зданий.

4. Проектирование системы водяного отопления здания

После принятия основных решений по конструкции системы отопления намечают места установки нагревательных приборов. Приборы должны быть установлены под каждым окном, в угловых комнатах должен быть прибор и у наружной стены, даже при отсутствии в ней окна. Нагревательные приборы на лестничных клетках размещают, как правило, только на первом этаже.

Затем размещают стояки. Обязательна установка стояков в углах помещений, образованных наружными стенами.

По месту расположения подающих магистралей различают системы с верхней и нижней разводкой. Для проектирования выбрана нижняя разводка, так как здание является чердачным.

5. Гидравлический расчет системы отопления

Расчет заключается в подборе диаметров трубопроводов системы отопления таким образом, чтобы при расчетных расходах теплоносителя потери давления во всех циркуляционных кольцах были не более расчетного циркуляционного давления АРР. В качестве расчетной схемы системы используется аксонометрическая схема.

Расчет выполнен в следующем порядке.

1. Выбраны расчетные циркуляционные кольца, главным из которых является кольцо, имеющее наибольшую длину.

2. Расчетные потоки теплоты для участков системы определены по формуле

где Q, - сумма тепловых нагрузок нагревательных приборов, к которым подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку; Q2 и Q3 - потери теплоты от остывания воды в магистралях и поток теплоты в помещение от расположенных в них трубах и - коэффициенты условий работы прибора.

Принимаем :Q2 = 0 и О3 = 0, формула тогда приобретает вид

3. Определено циркуляционное давление для каждого рассчитываемого кольца РР, Па.

При теплоснабжении от ТЭЦ или ЦТП и использовании гидроэлеватора циркуляционное давление определяют по формуле но Рнас находят как

Рнас=Pc/1,4(1+U)2,

Рнас=0,10/1,4(1+1,7)2=0,01 кПа

где АРС -перепад давлений в подающей и обратной магистралях ТЭЦ, Па, (по заданию); U- коэффициент смешения, представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gп к массе воды, поступающей из тепловой сети в систему Gc, и определяемый по формуле (U=1).

U = (T-tГ)/(tГ-t0),

U=(150-100)/(100-70)=1,7

здесь T- температура перегретой воды в подающей магистрали ТЭЦ, °С (по заданию); tГ - температура воды, поступающей в систему отопления, °С; t0 - температура воды на выходе из системы отопления, °С, принимаемая равной 70 °С

4. Определены расходы воды на участках расчетных циркуляционных колец Gy4, кг/ч

Gуч = 3,6 Оуч /с (t, - t0),

где Gуч - расчетные потоки теплоты на участках, Вт; с теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг -°С).

5. Назначены предварительные диаметры трубопроводов участков большого циркуляционного кольца.

Rcp = 0,65Pp/I

Rcp =0.65*10000/81=80,25 Па/м

где 0,65 - ориентировочная доля потерь давления по длине от общих потерь; РР - расчетное циркуляционное давление для рассчитываемого кольца, Па; I- суммарная длина участков кольца, м.

Задачей расчета является подбор таких диаметров трубопроводов, при которых суммарные потери давления всех участков в расчетном кольце будут меньше расчетного циркуляционного давления РР с запасом до 10-15 %, т. е. должно соблюдаться условие

(RI+Z)< PP,

где /-длина участков, м; RI- потери давления по длине участка; Z- потери давления в местных сопротивлениях, Па; RI+Z - суммарные потери давления на участке;

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; р - плотность воды, принимаемая в этом расчете для всех участков равной 980 кг/м3; V - скорость движения воды на участке, м/с.

Z =PV

Теплопотери помещений жилого здания, Вт

В качестве источника теплоснабжения задана ТЭЦ, теплоноситель -вода с температурами 100-70 °С, давление в подающем трубопроводе -0,6 МПа, в обратном - 0,5 МПа.

Решение. В здании принята однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой. Тепловой узел с водонагревателем размещен в подвале здания, подающие и циркуляционные магистрали проложены в подвале вдоль продольных наружных стен с уклоном 0,003 в сторону ввода.

В качестве нагревательных приборов использованы чугунные секционные радиаторы МС-140-108. На разветвлениях трубопроводов в качестве запорной арматуры предусмотрены пробковые краны. Для опорожнения стояков в их нижней части предусмотрены тройники с заглушками, для удаления воздуха из системы на приборах верхнего этажа установлены краны Маевского.

Лестничные клетки оборудованы самостоятельными стояками, каждый с двумя нагревательными приборами, присоединенными по проточной схеме.

Все расчеты сведены в табл. 3 . Диаметры трубопроводов на участках назначены такими, при которых удельные потери давления на трение примерно соответствуют Rср из определения по формуле при суммарной длине участков в кольце I = 81 м.

Таблица

2657	1315	1365	1315	1315	1315	1315	1315	1315	1365	1315	2657
2657	1315		1315	1315	1315	1315	1315	1315		1315	2657
2738	1415		1415	1415	1415	1415	1415	1415		1415	2738
2738	1415		1415	1415	1415	1415	1415	1415		1415	2738

6. Выбор типа и расчет отопительных приборов

Выбор типа отопительных приборов производится одновременно с выбором системы отопления в соответствии с требованиями норм [2, прил. 11] и рекомендациями справочной литературы [4, гл. 8]. Чем выше требования к микроклимату помещений, тем более высокие требования предъявляются к выбору отопительных приборов. Схемы, характеристики и области применения различных приборов приведены в [4-6].

В жилых зданиях допускается применение радиаторов, панелей и конвекторов, а также отопительных элементов, встроенных в стены, перекрытия и полы.

Определение расчетной плотности теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м.

qnp = qном (tСР/70)u+1(Gnp /0,1)P cnp,

где qном - номинальная плотность теплового потока при стандартных условиях работы, Вт/м2; tcp -разница средней температуры теплоносителя в приборе и температуры воздуха в помещении, °С; n, р, спр - коэффициенты, зависящие от типа прибора; Gnp-расход воды через прибор, кг/ч.

Определение параметров в формуле (7.1) производится по формулам:

* для двухтрубной системы

GПР = 3,6 Qv/с (tГ -tX)

где Qnp - тепловая нагрузка прибора, Вт; с, ta, t0 - см. экспликацию к формуле (6.10); а - коэффициент затекания воды в прибор, зависящий от соотношения диаметров в узле прибора и определяемый по прил. 8; Gcm - расход воды по стояку по данным гидравлического расчета, кг/ч;

tcp=0,5(tвx+tвыx)-tвH,

где tвx,tвыx, tвH t - соответственно температуры теплоносителя на входе и выходе из отопительного прибора, температура воздуха в помещении, °С:

для двухтрубных систем tВЫХ=tВХ-QПР/GПР :

При использовании стальных радиаторов или конвекторов по расчетной площади Fp находят число отопительных приборов, размещаемых в помещении,

N = Fp/f.

Расчет нагревательных приборов.

Для двутрубной системы

Qпр = 758

tг = 100

tо = 70

7. Подбор оборудования и основных элементов системы водяного отопления

7.1 Подбор циркуляционных насосов

Циркуляционные насосы предусматриваются при теплоснабжении от котельных или местных водонагревателей и устанавливаются в помещении котельной или теплового пункта. Насосы подбираются по двум параметрам: подаче, кг/ч, и расчетному давлению, кПа.

Vбака = 0,0465 Vсист

т.к. Qзд = 101360

101360/1000 = 101,36

20* 101,36 = 2027,2

Vбака = 0,0465* 2027,2 = 94,26 (л).

Запроектированная система отопления работоспособна.

8. Выбор и конструирование системы вентиляции

Выбор способа организации воздухообмена и типа вентиляции зависит от назначения здания и помещений, а также от количества выделяемых вредностей

Воздух удаляется из тех помещений, где происходит наибольшее выделение вредностей. Для этого в каждой квартире предусматриваются вытяжные каналы из кухни, ванной комнаты и туалета или совмещенный канал. Приток воздуха предусматривается неорганизованный через не плотности в ограждающих конструкциях.

В чердачных зданиях вертикальные каналы объединяются коробами, которые отводят воздух к вытяжной вентиляционной шахте, выводимой выше кровли. Устье шахты располагается на 4 - 5 м выше верха чердачного перекрытия.

9.Расчет воздухообмена

Расход воздуха, удаляемого согласно нормам проектирования [1] через вытяжную вентиляцию в жилых домах, приведен в прил. 1.

Размер вытяжки из кухни LKyx, туалета Lmyan и ванной Цанн, м3/ч, задан конкретной величиной, расход удаляемого воздуха из жилых комнат, м3/ч, определяют как

L-жип.комн = 3 Fг попа

L-жип.комн = 3* 14,82 = 44,46

где FПОЛА - суммарная площадь пола жилых комнат, м2.

Вентиляция жилых комнат производится через вентиляционные каналы кухни, туалета и ванной поэтому должно выполняться условие

Lкух + Lванн +Lтуап L жип.ком

Нормируемые вытяжки воздуха: из кухни с электрической плитой -во м3/ч; из туалета и ванной комнаты - по 25 м3/ч;

60+25+2544,46

Для кухни при Івн = 15 °С, рвн = 1,22 кг/м3, для воздуха удаляемого из туалета и ванной комнаты принята температура, соответствующая среднему арифметическому температур этих помещений (25+16)/2 =20,5 °С ир20.5= 1,20 кг/м3.

Условие выполняется.

10. Аэродинамический расчет системы вентиляции

Расчетной схемой вентиляции является ее аксонометрия. Система вентиляции представляет собой систему ветвей. Каждая ветвь начинается от жалюзийной решетки и заканчивается устьем шахты.

pe = hg(pH-peH),

где h- разница отметок устья шахты и жалюзийной решетки, м; р„ и рвн -плотности соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.

Плотности р„ и рвн принимаются по расчетным температурам наружного tH и внутреннего воздуха pвн . Расчетная температура наружного воздуха tH принимается равной +5

где R - удельные потери давления на трение в металлических воздуховодах, Па/м; / - длина участка воздуховода, м; - коэффициент шероховатости стен канала; Z - потери давления в местных сопротивлениях.

Запас давления должен быть в размере 10-15 %.

Для расчета прямоугольных каналов их размеры приводятсяк эквивалентному диаметру круглого канала

d3KS= 2a в /(а+в),

где а и в - размеры сечения канала, мм.

1. Определяю требуемую площадь канала Fmp, м2

Fmp= L / 3600 Vрек

где L - расчетный расход воздуха, мэ/ч; Vрек - рекомендуемая скорость, принимаемая равной 0,5-1,0 м/с для вертикальных и горизонтальных каналов и 1 - 1,5 м/с для шахты.

Производится подбор стандартного сечения канала с близким значением площади F.

3. По формуле Fmp= L / 3600 Vрек определяется эквивалентный диаметр dЭКВ воздуховода.

С помощью таблиц или номограммы по расходу воздуха L и эквивалентному диаметру d3KB определяют удельные потери давления на трение R, скорость V и динамическое давление РV.

Определяю потери давления на трение Rl Па, и местные потери давления Z, Па

Z = PV,

где ? - коэффициенты местных сопротивлений на участке

6. Находят потери давления на участке (Rl + Z), Па.

Все расчеты для вентиляционной системы из санитарных узлов сведены в табл. 4. Действующие давления в некоторых ветвях значительно превосходят потери давления, поэтому требуется регулирование воздухообмена жалюзийной решеткой. Уменьшение сечения каналов невозможно, так как приняты их минимальные размеры.

Список литературы

1. СНиП 2.08.01 .-89. Жилые здания. - М.: ЦИТП Госстроя СССР,16с.

2. СНиП 2.04.05.-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование/Ввстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 72 с.

3. СНиП II-3-79*". Строительная теплотехника. - М.: ЦИТП Госстроя вСР, 1986.-32с.

4, Тихомиров, К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Р»еб. для вузов / К.В. Тихомиров, Э.С. Сергеенко. - М.: Стройиздат,1І91.-480С.

5. Богословский, В.Н. Отопление и вентиляция / В.Н. Богословский, 1 И. Щеглов, Н.Н. Разумов. - М.: Стройиздат, 1990. - 295 с.

6. Гусев, В.М. Теплоснабжение и вентиляция: Учебник для вузов / *,М. Гусев. - Л.: Стройиздат, 1973. - 232 с.

7. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. I: Отопление, водопродопровод, канализация: Справочник проектировщика / Под ред. И.Г. Староверова - М.: Стройиздат, 1990. - 430 с.

Размещено на Allbest.ru