Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский государственный технический университет

Реферат

на тему: Отопление и вентиляция жилого малоэтажного здания

Выполнил:

Радионов А.Н.



Cодержание

1. Исходные данные

2. Теплотехнический расчет ограждений

3. Отопление здания

3.1 Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции

3.3 Результаты расчета

4. Определение поверхности нагрева и числа элементов отопительных приборов

4.1 Расчет отопительных приборов

4.2 Расчет чугунных секционных радиаторов

5. Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления

5.1 Вентиляция



Введение

В курсовом проекте разрабатываются автономные системы одноквартирного жилого дома. В работе решаются следующие вопросы по отоплению - конструктивная разработка системы отопления; расстановка оборудования и арматуры; расчет теплопотерь и тепловой мощности; определение расчетных расходов теплоты; гидравлический расчет трубопроводов; расчет отопительных приборов; подбор оборудования ИТП. По вентиляции - конструктивная разработка системы вентиляции

В закрытых помещениях человек проводит до 80% времени. Поэтому для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

Тепловой режим в помещении, обеспечиваемый системой отопления, вентиляцией и кондиционирования воздуха, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защищающих помещения от сложных климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания, паро - воздухопроницания.

В данном проекте необходимо изучить устройство и принципы расчета систем инженерного обеспечения зданий, ознакомиться с принципом действия и устройством основного технологического оборудования санитарно-технических систем. Кроме того нужно научиться увязывать системы теплоснабжения и вентиляции с архитектурно-планировочным и конструктивными решениями здания.



1. Исходные данные

План

Рис.1) Одноквартирный двухкомнатный шлакобетонный жилой дом (жилая площадь 33,1 м2)



Исходные данные

Температура наиболее холодной пятидневки: t _н =-39 єС

Средняя температура отопительного периода: t _о.п. = -7,7 єС

Продолжительность отопительного периода: Z _о.п. = 230 суток



2. Теплотехнический расчет ограждений

Требуемое значение сопротивления теплопередаче R находим по формуле:

R=, (2.1)

где t _в - расчётная температура воздуха в помещении, t _в = 20 єС

- коэффициент теплоотдачи от воздуха помещения к внутренней поверхности наружного ограждения =8,7

n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху

Д t _н - нормируемый температурный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой внутренней поверхности ограждения

Наружные стены:

n = 1; Дt_н = 4 єС;

.

Чердачное перекрытие:

n = 0,9; Дt_н = 3 єС;

.



Надподвальное перекрытие:

n = 0,75; Дt_н = 2 єС;

.

Определение приведенных термических сопротивлений ограждений здания.

Вычислим градусосутки отопительного периода:

;

°С • сутки.

Вычислим приведённые термические сопротивления , м²•К/Вт, наружных ограждений здания:

Стены;

м²•К/Вт.

Принимаем следующую конструкцию стены:

Рисунок 1.1 Разрез стены



Внутренняя штукатурка из цементно-песчаного раствора л₁ = 0,8 Вт/(м•єС), д₁ = 0,020 м; Внутрнений и наружный слои кладки из обыкновенного глиняного кирпича на цементном песчаном растворе л₂ = л₄ = 0,81 Вт/(м•єС); д₂ = 0,250 м; д₄ = 0,120 м; между слоями кирпичной кладки утеплитель из пенополиуретана л₃ = 0,03 Вт/(м•єС); д₃ = x м.

Рассчитаем толщину утепляющего слоя из уровнения приняв:

,

где б_н = 23 Вт/(м²•єС) - коэффициент теплоотдачи в зимних условиях для наружных стен; для чердачных и надподвальных перекрытий б_н = 12 Вт/(м²•єС).

;

x = 0,089 м, принимаем толщину утеплителя x = 0,090 м.

Фактическое сопротивления теплопередаче R_ф будет:

;

(м²•єС)/Вт.

Вт/(м²•єС).

Окна:

;

м²•К/Вт.

Выбираем двухкамерные пакет из стекла с селективным покрытием по м²•К/Вт.

Вт/(м²•єС).

Перекрытия:

;

м²•К/Вт.

Принимаем следующую конструкцию чердачного перекрытия:

Рисунок 1.2 Чердачное перекрытие

Цементная стяжка л₁ = 0,582 Вт/(м•°С), д₁ = 0,020 м; Пенополиуретан л₂ = 0,03 Вт/(м•°С), д₂ = x м; Железобетонная плита л₃ = 1,92 Вт/(м•°С), д₃ = 0,220 м; Затирка л₄ = 0,582 Вт/(м•°С), д₄ = 0,005 м.

Рассчитаем толщину утепляющего слоя:

;

;

x = 0,132 м;

Принимаем толщину утеплителя 0,14 м.

Фактическое сопротивления теплопередаче R_ф будет:

;

(м²•єС)/Вт.

Вт/(м²•єС).

Принимаем следующую конструкцию надподвального перекрытия:

Линолеум л₁ = 0,256 Вт/(м²•°С); д₁ = 0,005 м; Доска л₂ = 0,174

Рисунок 1.3 Надподвальное перекрытие

Вт/(м²•°С); д₂ = 0,020 м; Выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора л₃ = 0,8 Вт/(м²•єС); д₃ = 0,015 м; Пенополиуретан л₄ = 0,03 Вт/(м²•°С); д₄ = x м; Железобетонная плита л₅ = 1,92 Вт/(м²•°С); д₅ = 0,220 м.



Рассчитаем толщину утепляющего слоя:

;

;

x = 0,124 м;

Принятая толщина утеплителя 0,13 м.

Фактическое сопротивления теплопередаче R_ф будет

(м²•єС)/Вт.

Вт/(м²•єС).

Так как конструкции наружных ограждений были выбраны при R_o > R_тр, то проверка на конденсацию водяных паров не требуется.

Фактическое сопротивление для толстой внутренней стены:

,

где, внутренняя штукатурка из цементно-песчаного раствора л₁ = 0,8 Вт/(м•єС), д₁ = 0,020 м; слой кладки из обыкновенного глиняного кирпича на цементном песчаном растворе л₂ = 0,81 Вт/(м•єС); д₂ = 0,24 м;

(м²•єС)/Вт.

Вт/(м²•єС).

Фактическое сопротивление для тонкой внутренней стены:

,

где, внутренняя штукатурка из цементно-песчаного раствора л₁ = 0,8 Вт/(м•єС), д₁ = 0,020 м; слой кладки из обыкновенного глиняного кирпича на цементном песчаном растворе л₂ = 0,81 Вт/(м•єС); д₂ = 0,12 м;

(м²•єС)/Вт.

Вт/(м²•єС)

Сопротивление теплопередачи наружных двойных дверей (м²•єС)/Вт.

Вт



3. Отопление здания

По виду теплоносителя система отопления - водяная; по способу циркуляции - насосная; по месту расположения генератора - центральная. По способу создания циркуляции - система с искусственной циркуляцией; по схеме включения отопительного прибора в стояк - двухтрубная; по направлению объединения отопительных приборов - вертикальная; по месту расположения подающей и обратной магистралей - система с верхней разводкой; по направлению движения теплоносителя в магистралях - тупиковая; по параметрам теплоносителя - высокотемпературная;

Система отопления состоит из следующих основных элементов: нагревательных приборов, магистральных теплопроводов, стояков, подводок, запорно-регулирующей арматуры.

Магистрали рекомендуется проектировать тупиковыми, как более экономичные по расходу труб, чем магистрали с попутным движением воды.

Уклоны магистральных трубопроводов предусматривают не менее 0,002. Стояки прокладывают открыто и располагают преимущественно у наружных стен на расстоянии 35 мм от внутренней поверхности до оси труб при диаметре ? 32 мм. В угловых помещениях стояки размещают в углах наружных стен во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности.

Проточные стояки без кранов для регулирования теплоотдачи отопительных приборов применяются в помещениях лестничных клеток.

Отопительные приборы размещают под световыми проёмами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проёма. Отопительные приборы в лестничных клетках размещают на первом этаже. Отопительные приборы нельзя размещать в отсеках тамбуров, имеющих наружные двери. Отопительные приборы лестничных клеток присоединяют к отдельным магистралям и стоякам систем отопления по однотрубной проточной схеме. Присоединение труб к отопительным приборам - разностороннее. Подача теплоносителя в отопительные приборы осуществляется сверху вниз. Для подводок к приборам в однотрубных стояках применяют проходные краны. В лестничных клетках краны у нагревательных приборов не устанавливают. Для обеспечения пуска системы по частям и для отключения отдельных веток на ремонт на последних устанавливается запорная арматура - краны или вентили.

3.1 Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции

Потери теплоты Q,Вт, через ограждающую конструкцию определяют по формуле:

,

где F_р - площадь ограждающей конструкции, м²;

R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции,

;

t - температура внутреннего воздуха, С;

t- расчетная температура наружного воздуха, принимаемая равной

наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92С;

в - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности

ограждающей конструкции по отношения к наружному воздуху,

Добавочные потери теплоты учитывают:

1. Ориентацию ограждений по сторонам света: северо-запад в = 0,1; юго-запад в = 0; юго-восток в = 0,05;

2. Подогрев врывающегося воздуха чрез наружные двери: для двойных дверей с тамбуром в = 0,27 •Н = 0,27•9,7 = 2,6;

Площадь F_р и линейные размеры ограждающих конструкций определяют следующим образом:

а) Площадь световых проёмов и дверей - по наименьшим размерам строительных проёмов на свету;

б) площадь потолков и полов - по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружной стены до оси внутренней стены;

в) высоту стен первого этажа - по размеру от уровня нижней поверхности конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа;

г) высоту стен второго этажа - по размеру между уровнями чистых полов данного и вышележащего этажа;

д) высоту стен верхнего этажа - по размеру от чистого пола данного этажа до верха утеплителя чердачного перекрытия;

е) длина наружных стен:

- неугловых помещений: по размерам между осями внутренних стен;

- угловые помещения: от внешней поверхности наружных стен до оси внутренних стен или до внешней поверхности примыкающих наружных стен;

ж) длину внутренних стен: по размерам от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен;

з) для лестничных клеток теплопотери вычисляются по всей высоте без деления на этажи, т.е. от уровня земли до верха парапетной стены;

Теплопотери от стен:

Cеверо-запад

=406,516 Вт, (2.1)



Юго-запад

=369,560 Вт, (2.1)

Юго-восток

=388,038 Вт, (2.1)

3.2 Затраты теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха

Затраты теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха определяются по формуле

=2847 Вт; (2.2)

где: с - удельная теплоёмкость воздуха, равная 1;

L - расход удаляемого воздуха, , не компенсируемый подогретым приточным воздухом для жилых зданий принимаемый L = 3 • F;

с_н - плотность наружного воздуха, кг/м³, определяемая по формуле

=, (2.3)

==1,508 кг/м³



При составлении теплового баланса для жилых зданий учитываются бытовые теплопоступления в кухнях, и жилых комнатах в размере 21Вт на 1м² площади пола

Q=21•F, (2.4)

Q_быт=21*7,3=153,3 Вт

Полный расчет теплопотерь и теплопоступлений производится для лестничной клетки и одной из квартир на первом, промежуточном и последним этажах здания. При этом рассчитывается отдельно каждое помещение в квартире. Для остальных помещений количество теплопотерь помещения определяется по укрупненным показателям, для чего определяется удельная тепловая характеристика здания.

3.3 Результаты расчета

теплопотери здания Q_пол=4164,414Вт определяются как сумма потерь тепла всеми помещениями, включая и лестничные клетки (при их наличии). Затем вычисляется удельная тепловая характеристика здания:

, (11)

где - коэффициент, учитывающий влияние местных климатических условий (для Новосибирска - 1,06);

V_зд - объем здания, принятый по наружному обмеру, м³.



4. Определение поверхности нагрева и числа элементов отопительных приборов

4.1 Расчет отопительных приборов

Для отопления жилых и гражданских зданий применяются радиаторы чугунные и стальные, конвекторы с кожухами и без них, панели бетонные и стальные. Температуру подаваемой (горячей) t_г и обратной (охлажденной) t₀ воды принять:

t_г = 95 ?С, t_о = 70 ?С.

Средний температурный напор определяется по формуле:

t_ср = 0,5 (t_г + t_о) - t_в. (12)

t_ср = 0,5 (95+ 70) - 20=62,5

Для определения количества отопительных приборов предварительно определяется площадь их поверхности F_Р, м², по формуле

, (13)

где Q_пр - теплоотдача отопительного прибора, Вт;

q_пр - расчетная плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м²;

₁ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительный тепловой поток устанавливаемых отопительных приборов за счет округления в большую сторону расчетной величины (для радиаторов и конвекторов ₁=1,05);

₂ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери отопительных приборов у наружных ограждений (для секционного радиатора или конвектора - ₂ = 1,02, для панельного радиатора - ₂ = 1,04).

Теплоотдача отопительного прибора определяется следующим образом:

Q пр = Qпол - 0.9 Qтр (14)

Q _пр 4164,41- 0.9 1528,8 =2788,49Вт.,

где Q_пол - полные теплопотери помещения, Вт;

Q_тр - суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения стояков и подводок, Вт.

На практике теплоотдачу от теплопроводов определяют по упрощенной формуле:

Q_тр = q_в l_в + q_г l_г, (15)

Q_тр = 52 29,4=1528,8 Вт

где q_в, q_г - теплоотдача 1м вертикально и горизонтально проложенных труб соответственно, Вт/м;

l_в, l_г - длина вертикально и горизонтально проложенных теплопроводов, м.

Значение q_в и q_г определяют, исходя из наружного диаметра труб d_н и величины среднего температурного напора t_ср, приняв среднее значение d_н = 15 мм. отопление малоэтажный вентиляция тепловой

Расчетная плотность потока отопительного прибора определяется исходя из известного значения номинальной плотности теплового потока q_ном, Вт/м².

Для теплоносителя воды

, (16)

где G_пр - действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с;

n, p - экспериментальные значения показателей степени.

Значения G_пр, n, p, q_ном для каждого из типов отопительных приборов можно определить на основании таблицы А.17[1]. По найденному F_р подбираем количество отопительных приборов в зависимости от их конструкции.

4.2 Расчет чугунных секционных радиаторов

Расчетное число секций чугунных радиаторов определяют по формуле

, (17)

где f₁ - площадь поверхности нагрева одной секции, зависящая от типа радиатора, м²; ₄ - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении (при открытой - ₄ = 1,0); ₃ - коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе и принимаемый для радиаторов типа МС - 140 равным: при числе секций от 3 до 15 - 1, от 16 до 20 - 0,98.

Расчетное число секций приходится округлять для получения целого числа. Как правило, за основу принимают ближайшее большее число секций радиатора.



5. Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления

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

В двухтрубных системах водяного отопления главное циркуляционное кольцо проходит при тупиковой разводке магистралей - через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного и удалённого от теплового центра стояка.

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

В двухтрубных системах водяного отопления главное циркуляционное кольцо проходит при тупиковой разводке магистралей - через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного и удалённого от теплового центра стояка.

Определяем вспомогательную величину - среднее значение удельной потери давления от трения R_ср, Па/м, на 1 м трубы:

=0,32 Па/м

где:

вкоэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчётного циркуляционного давления; в=0,65 - для систем с искусственной циркуляцией;

?р_р - располагаемое давление в принятой системе отопления, (?р_р=14,75 Па)

?l - общая длина расчётного циркуляционного кольца, (L=29,4 м.)



Определяем расход теплоносителя на участке:

=137,1 кг/ч

где:

Q_уч тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт; Q_уч=200*20=4000Вт

С - теплоёмкость воды, кДж/(кг⁰К), С=4,2 кДж/(кг⁰К);

t₂-t₀ - перепад температур воды в системе, 25 ⁰С.

Определяем потери на преодоление трения:

, Па,

где:

R - удельные потери давления, в расчетном случае принимает 1.4 Па/м

l - длина участка трубопровода, м.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений определяем по формуле:

=100,3 Па

где:

?о - сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке трубопровода 13,6 Па;

- динамическое давление воды на данном участке трубопровода, 14,75 Па

Расчёт главного циркуляционного кольца заканчивается определением запаса давления ?р_зап, величина которого должна быть в пределах 5-10% от ?р_р.

5.1 Вентиляция

Полноценный приток свежего воздуха могут обеспечить только канальные кондиционеры, в системе которых возможен подмес воздуха до 25% от собственной производительности. Для организации подмеса свежего воздуха, применяется специальное оборудование, которое подает свежий воздух к канальному кондиционеру. Подмес осуществляется с помощью выносного блока, соединяемого с внутренним блоком гибким шлангом. При организации подмеса свежего воздуха система кондиционирования подает в помещение воздух, который она забирает из помещения, и добавляется около 30% свежего воздуха, который забирается с улицы специальным воздуховодом, фильтруется и подается в смесительную камеру канального кондиционера. Количество приточного воздуха можно регулировать. В холодное время года приточный воздух нагревается самим кондиционером, а в сильные морозы подключаются дополнительные электрообогреватели.

Так же существуют сплит системы с подмесом свежего воздуха.

По расчетам произведенным в лицензированной программе производителя кондиционеров, в которой учтена площадь помещений, высота потолков, количество компьютеров, теплопритоки от людей, остекленность и теплопритоки от солнца в зависимости от стороны света Gk=5.14 кВт, где Gk=рекомендуемая производительность кондиционера Hisense AUD-18HX4SNL/AUW-18H4SU

Размещено на Allbest.ru