Отопление и вентиляция жилых зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Республика Беларусь

Белорусский Государственный Университет Транспорта

Факультет: “Промышленное и гражданское строительство”

Кафедра: “Экология и рациональное использование водных ресурсов”

Курсовая работа

по дисциплине: “Инженерные сети и оборудование зданий и сооружений”

на тему: “Отопление и вентиляция жилых зданий ”

Выполнил студент группы ПР-21

Игнатенко А. В.

Проверил ассистент

Грузинова В.Л.

2013

Содержание

Введение

1. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

1.1 Расчёт наружной стены

1.2 Расчёт чердачного перекрытия

1.3 Расчёт перекрытия над подвалом

1.4 Расчёт возможности выпадения конденсата

2. Расчёт теплопотерь помещений

3. Расчёт нагревательных приборов

4. Гидравлический расчёт

5. Присоединение системы к тепловым сетям

6. Вентиляция здания

6.1 Определение воздухообмена в помещении

6.2 Выбор системы вентиляции и их конструирование

6.3 Расчёт системы вентиляции

Заключение

Список литературы

Введение

Важное место в решении задач по экономии топливно-энергетических ресурсов занимает сокращение расхода тепла на отопление зданий. Теплопотери зданий существенно зависят от сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций и до настоящего времени неоправданно велики. Для Республики Беларусь, которая вынуждена расходовать значительную часть национального дохода на приобретение топливно-энергетических ресурсов, эта проблема весьма актуальна.

Отопление необходимо для создания микроклимата помещений, поэтому оно требует специального расчёта на соответствие нормам и оптимальному энергопотреблению. стена подвал конденсат помещение

Проект отопления разработан в соответствии с заданием на проектирование, а также СНБ 2.04.01-97 “Строительная теплотехника”. Заданием на проектирование предусматривается проектирование систем отопления и вентиляции жилого двухэтажного, двухподъездного дома с высотой этажа 3,4м, находящегося в Минской области. Здание ориентированно на север.

Стены здания - из силикатного кирпича с плотностью 1900 кг/см³. В здании имеется неотапливаемый подвал без световых проёмов, а также чердак.

Окна в здании - с двойным остеклением на деревянных переплётах, входные двери - двойные, с тамбуром, без тепловой защиты.

Отопление в здании предусматривается от внешнего источника - центральной системы отопления с насосной циркуляцией теплоносителя, присоединение к внешним теплоносителям через элеватор.

Трубы со стальными радиаторами РВС1-3 связаны двухтрубно. Схема движения теплоносителя в подающих и обратных магистралях тупиковая. Распределение теплоносителя - нижнее.

Система вентиляции - естественная.

Все расчётные данные по материалам и строительным нормам взяты из СНБ 2.04.01-97 “Строительная теплотехника”.

1. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

1.1 Расчет наружной стены здания

Стена изображена схематически на рис. 1:

1) кладка из силикатного кирпича плотностью 1900 кг/м³;

2) теплоизоляционные слой из плит жестких минераловатных на битумном связующем плотностью с=100 кг/м³;

3) штукатурка - известково-песчаная с плотностью 1600 кг/м³;

Согласно таблице 4.1 СНБ 2.01.01 расчётная температура для жилых зданий составляет tв=18⁰С, относительная влажность воздуха 55%.

В соответствии с приложением А табл. А.1 п.п. 41, 55, 105 СНБ 2.04.01 значение коэффициентов теплопроводности и теплоустойчивости для используемых материалов составляет:

а) кирпич силикатный л₁=1,16 Вт/(мЧ⁰С), Ѕ₁=10,9 Вт/(м²Ч⁰С);

б) штукатурка известково-песчаная л₂=0,81 Вт/(мЧ⁰С), Ѕ₂=9,76 Вт/(м²Ч⁰С);

в) плиты жесткие минераловатные на битумном связующем л₃=0,07Вт/(мЧ⁰С), Ѕ₃=0,73 Вт/(м²Ч⁰С).

Рассчитаем толщину утеплителя:

д_х=0,07(2-1/8,7-0,02/0,81-0,38/1,16-1/23)=0,11

Поскольку толщина кирпичной кладки принималась 380 мм, то толщина нашей наружной стены составит 0,51 м, что удовлетворяет критерию, установленному СНиП.

Посчитаем тепловую инерцию:

D= 9,76*0,02/0,81+10,9*0,38/1,16+0,73*0,11/0,07=4,958

т.к тепловая инерция находится в интервале от 4 до 7, то наружная температура будет равна:

где t_н - средняя температура наиболее холодной пятидневки.

t_н1 - средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92

t_н2 - средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92

Рассчитаем требуемое термическое сопротивление:

t_в - расчётная температура внутреннего воздуха ⁰С, принимается по таблице 4.1 СНБ 2.04.01-97 t_в =18⁰С.

t_в - расчётная зимняя температура наружного воздуха, принимается по таблице 4.3 с учётом тепловой инерции ограждающей конструкции.

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемы по таблице 5.3 n=1.

б_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²*⁰С) принимаемый по таблице 5.5

?t_в - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰С применяемый по таблице 5.5 ?t_в = 6⁰С

Вт/(м²*⁰С)

Для применяемых материалов имеем:

R₀=1/8.7+0.02/0.81+0.38/1.16+0.11/0.07+1/23=2.0042 Вт/(м²*⁰С)

1.2 Расчет чердачного перекрытия

Расчет чердачного перекрытия. Его конструктивная схема имеет вид. (рис. 2)

В соответствии с приложением А табл. А.1 п.п. 39, 1, 105 СНБ 2.04.01 значение коэффициентов теплопроводности и теплоустойчивости для используемых материалов составляет:

1) - цементно-песчаная стяжка с=1700 кг/м³

л₁=0,87 Вт/(м*⁰С) Ѕ₁=10,42 Вт/(м²*⁰С)

2) - плиты жесткие минераловатные на битумном связующем с=100кг/м³

л₂=0,07 Вт/(м*⁰С) Ѕ₂=0,82Вт/(м²*⁰С)

3) - железобетонная плита с=2500 кг/м³

л₃=2,04 Вт/(м*⁰С) Ѕ₃=19,70 Вт/(м²*⁰С)

Рассчитаем толщину утеплителя:

д₂=0,07(3-0,05/0,87-0,22/2,04-1/8,7-1/12)=0,19

Рассчитаем тепловую инерцию чердачного перекрытия:

D=УR_i S_i =11.09*0.05/0.93+19.70*0.22/2.04+0.19*0.73/0.07= 4,954

т.к тепловая инерция находится в пределах от 4 до 7, то t_н равна средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 из таблицы 4.3 СНБ 2.01.01

t_н = -25⁰С; t_в =18⁰С; ?t_в=4⁰С; n=1

R₀=1/8,7+0,22/2,04+0,05/0,87+0,19/0,07+1/12=3,08 Вт/(м²*⁰С)

1.3 Расчет подвального перекрытия

Расчет подвального перекрытия. Его конструктивная схема имеет вид (рис 3)

В соответствии с приложением А табл. А.1 п.п. 39, 1, 105, 120, 143 СНБ 2.04.01 значение коэффициентов теплопроводности и теплоустойчивости для используемых материалов составляет:

1)- линолеум с=1800 кг/м³

л₁=0,38Вт/(м*⁰С) Ѕ₁= 8,56 Вт/(м²*⁰С)

2)- цементно-песчаная стяжка с=1800 кг/м³

л₂=0,87 Вт/(м*⁰С) Ѕ₂=10,42 Вт/(м²*⁰С)

3) - плиты полистиролбетонные теплоизоляционные с=50 кг/м³

л₃=0,052Вт/(м*⁰С) Ѕ₃=0,55 Вт/(м²*⁰С)

4) - железобетонная плита с=2500 кг/м³

л₄=2,04 Вт/(м*⁰С) Ѕ₄=19,70 Вт/(м²*⁰С)

Рассчитаем толщину теплоизоляционного слоя:

Согласно таблице 5.2 СНБ 2.01.01 t_н для Могилёвской области: t_н = -25⁰С

Рассчитаем требуемое термическое сопротивление

?t_в- расчётный перепад температур, согласно таблице 5.5 СНБ2.01.01 ?t_в=2⁰С;

Согласно таблице 5.3 СНБ 2.01.01 n=1

1.4 Расчет возможность выпадения конденсата

Возможность выпадения конденсата определяется из условия, что ф_в<ф_р; если ф_в>ф_р конденсат не выпадает.

Определим ф_в :

где ф_в - температура внутренней поверхности ограждающей конструкции; t_в - расчётная температура внутреннего воздуха, для жилых комнат 18⁰С; t_н - расчётная зимняя температура наружного воздуха. Согласно таблице 5.2 СНБ 2.01.01. t_н = -25⁰С для Могилёвской области. R₀ - термическое сопротивление которое мы рассчитали выше. б_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, согласно таблице 5.4

СНБ 2.01.01. б_в =8,7;

Определим ф_р по формуле: ; где ф_р - температура точки росы; е_в - упругость водяных паров в воздухе помещения

; где ц - влажность воздуха в помещении, принимается 50%

т.к. 16,44> 6,98, т.е. ф_в>ф_р , следовательно в нашем случае выпадение конденсата невозможно.

2. Расчёт теплопотерь помещений

Расчёт теплопотерь здания состоит из расчёта теплопотерь по всем помещениям для каждого ограждения. Теплопотери здания складываются из теплопотерь всех помещений, а теплопотери каждой комнаты рассчитываются как сумма теплопотерь ограждающих конструкций, относящихся к данной комнате. Общая расчётная потеря тепла каждой ограждающей конструкции вычисляется по формуле:

где Q - потери тепла, определяется по формуле:

где F - площадь ограждающей конструкции [м²]

t_в - расчётная температура внутреннего воздуха [⁰С], для жилых комнат принимается равной 18⁰С, для ванной t_в = 25⁰С, для лестничной клетки 16⁰С, для сан. узла мы также принимаем температуру 16⁰С.

t_н - расчётная зимняя температура наружного воздуха, принимается по таблице 5.2 СНБ 2.01.01.

n - коэффициент учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимается по таблице 5.3 СНБ 2.01.01.

R₀ - термическое сопротивление []

К - коэффициент теплопередачи []

следует учитывать, что для окна R₀ =0,6[], для двери R₀ =0,6 R₀^тр

Данные расчёта оформлены в виде таблицы.

Удельная тепловая характеристика здания рассчитывается по формуле:

УQ^I - сумма общих потерь тепла по всему зданию,

V_н - объём здания по наружным размерам, t_ср =18⁰С, t_н - температура наиболее холодной пятидневки.

;

Определим удельную тепловую характеристику здания:

где Q - сумма теплопотерь, Vн - строительный объём здания,

tв =18 ⁰С; tн - расчётная температура наружного воздуха для холодного периода года (температура наиболее холодной пятидневки с обеспечением 0,92), С⁰ (для Могилёвской области - -25⁰С),

б - температурный коэффициент, учитывающий изменение требуемого термического сопротивления наружных ограждающих конструкций в зависимости от tн. Вычислим температурный коэффициент:

3. Расчёт нагревательных приборов

Нагревательные приборы являются основным элементом системы отопления. Они устанавливаются непосредственно в помещении и должны удовлетворять теплотехническим, санитарно-гигиеническим и технико-экономическим требованиям.

В жилых зданиях устанавливаются нагревательные приборы с высоким коэффициентом теплоотдачи. Их поверхность в тоже время не должна нагреваться выше температуры 90⁰С, т.к. уже при этой температуре может возникнуть сухая возгонка оседающей на приборе пыли.

В качестве нагревательных приборов используются чугунные радиаторы типа МС-140.

Требуемая поверхность нагрева прибора определяется по формуле:

где Q-теплопотери отдельного помещения;

k- коэффициент теплопередачи нагревательного прибора берётся из «Справочника проектировщика» к=10,83;

t_в - внутренняя температура помещения;

в₁ - поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь прибора; в₁ =1,03…1,06;

в₂ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения нагревательных приборов у наружной стены, в₂ =1,02;

t_ср -средняя температура в нагревательном приборе.

Для двухтрубной системы рассчитывается следующим образом:

где t_вх - температура воды, входящей в нагревательный прибор;

t_вых -температура воды, выходящей из нагревательного прибора.

Следует учитывать, что =95⁰С, =70⁰С. ⁼.

Количество секций в радиаторе вычисляется по следующей формуле:

где в₄ -поправочный коэффициент учитывающий способ установки нагревательного прибора, в₄ =1;

f₁ -площадь одной секции нагревательного прибора, берётся из «Справочника проектировщика», f₁ =0,244;

в₃ -поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, вычисляется по формуле: ;

F - поверхность нагрева прибора.

Все расчёты по данной работе приведены в таблице №2.

4. Гидравлический расчёт

Цель гидравлического расчёта: определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчётном циркуляционном давлении установленном для данной системы.

Из курса гидравлики известно, что при движении реальной жидкости по трубам всегда имеют места потери давления для преодоления сопротивлений двух видов: сопротивления на трение, на местное сопротивление (сопротивление по длине).

- сопротивление на трение;

- местное сопротивление.

Суммарные потери давления, возникающие при движении воды в теплопроводе должно быть меньше расчётного циркуляционного давления, установленного для данной системы.

Под расчётным циркуляционным давлением понимается необходимое давление для поддержания принятого гидравлического режима системы отопления, т.е, то давление, которое может быть израсходовано в расчётных условиях на преодоление гидравлических сопротивлений в системе.

Величина располагаемого циркуляционного давления:

где ?p_н - давление, создаваемое насосом, определяется по формуле

?p_н =80Уl, где Уl - сумма длин участков расчётного кольца.

Б - поправочный коэффициент, для двухтрубной системы Б=1,

?p_е.тр - давление от охлаждения воды в трубах [Па], при открытой прокладке не учитывается. ?p_е.пр - давление возникающее от охлаждения воды в приборе, вычисляется по формуле: ; где n - количество этажей (n=2),

h - высота этажа (h=3,5м),

с₀ и с_г - плотность теплоносителя в обратной и падающей магистралях соответственно.

с₇₀=977,81 кг/м³ с₉₅ =961,92 кг/м³

Для определения диаметра трубопровода, скорости движения воды в трубопроводе нужно рассчитать G:

где G_i -расход воды на участке.

K- доля потери давления на трение (К=0,65).

Уl -длина циркуляционного кольца.

Зная G_i и R_ср по приложению В методического руководства по расчету отопления и вентиляции жилых зданий определим d и v .

Данный расчёт оформлен в виде таблицы, таблица для данной курсовой работы приведена на стр___. (таблица №3)

;

5. Присоединение системы отопления к тепловым сетям

Работа элеватора основана на использовании энергии подающей магистрали тепловой сети, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом статистическое давление её становится меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлаждённая вода из обратной магистрали подсасывается струёй воды из подающей магистрали в камеру высасывания.

Образовавшийся поток воды поступает в камеру смешения, где выравниваются температуры и скорости, а давление постоянно. В диффузоре скорость потока уменьшается по мере увеличения его сечения, а статическое давление увеличивается. За счёт гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания элеватора создаётся циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления.

Основной расчётной характеристикой для элеватора служит так называемый коэффициент смешения U, представляющий собой отношение массы подмешиваемой воды Gп к массе поступающей воды Gс из тепловой сети в элеватор:

где t1 - температура воды, поступающей в элеватор из подающей линии тепловой сети;

tг - температура смешанной воды, поступающей в систему после элеватора, tг=95⁰С;

t₀ - температура охлаждённой воды из обратной линии поступающей из системы отопления, t_o=70⁰С.

Далее определяем основной размер элеватора - диаметр горловины dг,мм, перехода камеры смешения в диффузор:

где G_см количество воды, циркулирующей в системе отопления, кг/ч.

?p_нас - гидравлическое сопротивление системы отопления, Па ?p_нас=(10-12)МПа

Количество воды, циркулирующей в системе отопления:

где УQ - суммарный расход теплоты на отопление, Вт,

с - удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг*⁰С), принимаем = 4,18 - 4,22;

3,6 - коэффициент перевода Вт в кДж/ч

в1 и в2 - поправочный коэффициент, принимаем в1 и в2=1

Подберём серийный элеватор, имеющий диаметр горловины наиболее близкий к 33,6мм. Номер элеватора -4. Рассчитываем диаметр сопла

Давление p_э, кПа которое необходимо иметь перед элеватором для обеспечения нормальной его работы,

6. Вентиляция здания

6.1 Определение воздухообмена в помещении

Система вытяжной вентиляции с естественным побуждением для жилых, общественных и административно-бытовых зданий следует рассчитывать на разность плотностей наружного воздуха при температуре 5⁰С и внутреннего воздуха при расчётной температуре для холодного периода года. Необходимость встройки систем вентиляции в жилых и общественных зданиях обусловлено выделением теплоты, влаги и вредных газов.

Воздухообменом называется частичная или полная замена воздуха, содержащего вредные выделения, чистым атмосферным воздухом. Количество воздуха L, подаваемого или удаляемого за 1 час из помещения, отнесённого к его кубатуре Vн, принято называть кратностью воздухообмена n. При этом знак (+) обозначается воздухообмен по притоку, ( - ) по вытяжке, т.е n =L/V

6.2 Выбор системы вентиляции и её конструирование

Канальными системами естественной вентиляции называется система, в которой подача наружного воздуха или удаление загрязнённого осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания, или приставным воздуховодам. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха. Вытяжная естественная канальная вентиляция состоит:

- из вертикальных внутренних каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийными решётками;

- сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты.

Для усиления вытяжки воздуха из помещений на шахте часто устанавливают дефлектор.

В кирпичных внутренних стенах размеры каналов принимаются кратными Ѕ кирпича (140х140, 140х270, 270х270, 270х400 и т.д). Наименьший канал - 1/2х1/2 кирпича (140х140).

Вытяжные отверстия в жилых зданиях располагаем на расстоянии 0,5 м от потолка. Наименьший размер вытяжной решётки 150х150 мм. В домах квартирного типа допускается объединение вентиляционных каналов из туалетной и ванной комнат. Обособленно выполняются вентиляционные каналы из кухонь.

Протяжённость сборных каналов на чердаках от места присоединения вертикального вытяжного канала до выбросной шахты не должна превышать 8м, ближайшими по ходу воздуха к вытяжной шахте должны быть вытяжные каналы верхних этажей.

Минимальная высота выброса воздуха над кровлей должна составлять, при скатных кровлях - 0,7м, но не более чем на 0,5м выше конька, при плоских кровлях - 0,5м.

6.3 Расчёт системы вентиляции состоит в том, чтобы выполнить аэродинамический расчёт. Он выполняется следующим образом

- разбиваем аксонометрическую схему воздуховода на расчётные участки.

- определяют расход воздуха через приточные отверстия (данный расчёт приведён в таблице №___).

- определяем площадь поперечного сечения воздуховода, м², по участкам:

V_доп- допустимая скорость в каналах, м/с

- по ориентировочному сечению канала выбирается количество каналов по ближайшему стандартному сечению.

Число каналов определяется по формуле:

- далее вычисляют расчётное располагаемое давление ?p,Па, каналов каждого этажа по формуле:

где n- вертикальное расстояние от центра вытяжной решётки до устья вытяжной шахты, м;

сн - плотность наружного воздуха, при температуре +5⁰С; сн=1,27 кг/м³

св - плотность внутреннего воздуха.

Сопротивление системы вентиляции определяется суммированием потерь давления на трение и в местных сопротивлениях участков сети:

где Rk - давление на один метр длины воздуховода, Па/м

m - поправочный коэффициент для прямоугольных воздуховодов.

n - поправочный коэффициент на шероховатость стенок каналов.

l - длина участка, м

Z - потери давления в местных сопротивлениях, Па

Уо - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке.

- т.к таблицы расчёта воздуховодов даются для круглого сечения, необходимо определить эквивалентный диаметр:

где a и b стороны прямоугольного канала,мм

- по номограмме ( приложение В) [7с.226], зная расход воздуха на участке L, и эквивалентный диаметр, d_эквив , мм, определяем действительную скорость в канале Vд, м/с, потери давления, Па, pд=(V²с)/2.

Аэродинамический расчёт вентиляционной системы сводится в таблицу (таблица №___).

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы было сохранено соотношение:

Заключение

Данная курсовая работа написана на тему: «Отопление и вентиляция жилых зданий». Целью курсовой работы является изучение методов проектирования отопления, т.к. отопление играет важную роль в проектировании любого здания, поэтому в работе к системе отопления был представлен ряд требований, таких как: санитарно-гигиенические, экономические, строительные, эксплуатационные.

Для этого были выполнены следующие расчёты: теплотехнический расчёт ограждающих конструкций, расчёт теплопотерь, расчёт нагревательных приборов, гидравлический расчёт и аэродинамический расчёт.

В результате вышеперечисленных расчётов получили следующие результаты:

- в данном жилом здании для утепления наружных стен и чердачных перекрытий следует использовать утеплитель из плит жестких минераловатных на битумном связующем с с=100кг/м³, для пола первого этажа следует применить утеплитель из плит полистиролбетонных теплоизоляционных с плотностью 50кг/м³ .

Расчёт теплопотерь ограждающих конструкций показал, что сумма теплопотерь по всему зданию составляет 35048 Вт, а удельная тепловая характеристика данного здания равна 0,159 Вт/(м³*⁰С).

В курсовой работе также был выполнен расчёт нагревательных приборов, целью которого было определение количества секций в радиаторе и их группировка.

С помощью гидравлического расчёта теперь можно судить о диаметрах трубопровода и потерях здания. Аэродинамический расчёт даёт представление о расходе воздуха, скорости воздуха в канале, динамическом давлении.

Следует отметить, что расчёты согласуются с нормами, которые установлены СНиПами. Отклонение от норм допускается 10 %. Для гидравлического расчёта в нашем случае отклонение составляет 9,48 %, для аэродинамического - 6,3%.

Список литературы

1) А.Б. Невзорова, Г.Н. Белоусова. Отопление и вентиляция жилого здания: Пособие по курсовому проектированию: Гомель БелГУТ, 2001-43с.

2) Строительная теплотехника/СНБ 2.04.01-97. Мн., 1998 - 32с.

3) Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. Для вузов. М: 1981 - 272с.

4) Богословский В.Н., Сканави А.н., Отопление: Учеб. Для вузов. М.: Строй издат, 1991 - 735с.

5) Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Учеб. Для вузв/В.М.Гусев, Н.И.Ковалёв, В.А. Потрошков; Под ред. В.М. Гусева. Л: Строй издат. 1981. - 343с.

6) Внутренние санитарно-технические устройства.4.1. Отопление/ В.Н. Богословский и др. М.: Строй издат., 1990 - 344с.

7) Теплоснабжение: Учеб. Пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1980 480с.

8) Невзорова А.Б., Напрев И.В., Белоусова Г.Н. Расчёт на ЭВМ теплопотерь здания: Пособие. Гомель: БелГУТ, 2001 - 15с.

Размещено на Allbest.ru