Курсовая работа: Отопление и вентиляция жилого здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Курсовой проект

на тему:

Отопление и вентиляция жилого здания

Содержание

Введение

Общая часть

Климатическая характеристика района строительства

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.1 Сопротивление теплопередаче наружных стен

1.2 Сопротивление теплопередаче подвального перекрытия

1.3 Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия

1.4 Сопротивление теплопередаче наружных дверей и ворот

1.5 Сопротивление теплопередаче заполнений световых проёмов

1.6 Сопротивление теплопередаче внутренних стен и перегородок

2. Отопление здания

2.1 Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции

2.2 Затраты теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха

2.3 Результаты расчета

3. Определение поверхности нагрева и числа элементов отопительных приборов

3.1 Расчет отопительных приборов

3.2 Расчет чугунных секционных радиаторов

4. Расчет водоструйного элеватора и расширительного бака

4.1 Подбор элеватора

5. Гидравлический расчет системы водяного отопления

5.1 Методика расчета

6. Вентиляция здания

6.1 Определение воздухообмена в помещении

6.2 Аэродинамический расчёт систем вентиляции

Список использованной литературы

Введение

Общая часть

В данном курсовом проекте необходимо разработать системы отопления и вентиляцию жилого здания.

Исходные данные для проектирования:

· Число этажей – 2;

· Число секций – 1;

· Высота этажа – 2,9 м;

· Место нахождения здания – г. Могилев;

· Ориентация здания – северо-запад;

· Конструктивные решения элементов здания:

¾ стены – дерево сосна;

¾ утеплитель стен – плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем;

¾ утеплитель полов – пенополиуретан;

¾ утеплитель перекрытия – маты и полосы из стеклянного волокна;

· Наличие подвала – есть;

· Наличие чердака – есть;

· Система отопления – однотрубная с верхней разводкой;

· Марка отопительного прибора – МС 140-108

· Температура воды наружной сети - 135⁰

· Располагаемое давление – 130 кПа.

В здании запроектирована система вентиляции с естественным побуждением. Приток воздуха осуществляется через микротрещины в оконных проёмах (естественная вентиляция), вытяжка – из кухонь и совмещённых санузлов.

По приложению А.3 методических указаний [1] принимаем параметры наружного воздуха:

· наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92: –29 °С

· наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92: –25 °С.

По приложению П.1 параметры внутреннего воздуха составляют:

· жилая комната – 18 °С;

· кухня 15 °С;

· совмещённый санузел – 25 °С

· лестничная клетка – 15 °С.

Примечание:

1 При расчетах учитываем, что в угловых помещениях квартир расчетная температура воздуха должна быть на 2°С выше указанной.

2 Относительная влажность воздуха в помещениях составляет 55 %.

Климатическая характеристика района строительства определяется по СНБ 2.04.02-2000 и Изменение № 1 СНБ 2.04.02-2000

Таблица 3.1 — Климатические параметры холодного периода года

Таблица 3.2 — Климатические параметры теплого периода года

Таблица 3.3 — Средняя месячная и годовая температура воздуха

Таблица 3.4 - Средняя за месяц и за год суточная амплитуда температуры воздуха, ºС

Таблица 3.5 — Среднее за год число дней с температурой воздуха ниже и выше заданных пределов, c переходом температуры воздуха через 0 °С в течение суток.

Таблица 3.9 - Средняя месячная и годовая относительная влажность, %

«Таблица 3.10 — Снежный покров

Таблица 3.12 - Средняя за месяц и за год продолжительность солнечного сияния, час

Таблица 3.13 - Месячные суммы прямой солнечной радиации на горизонтальную и вертикальные поверхности различной ориентации при ясном небе, МДж/м²

Таблица 3.14 - Месячные суммы суммарной солнечной радиации на горизонтальную и вертикальные поверхности различной ориентации при ясном небе, МДж/м²

1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Теплотехнические показатели строительных материалов

Таблица А.1Выборка из приложения А (обязательное) ТКП 45-2.04-43-2006

1.1 Сопротивление теплопередаче наружных стен

Целью данного раздела работы является определение толщины теплоизоляционного слоя и термического сопротивления теплопередаче строительной конструкции.

Термическое сопротивление слоя многослойной конструкции R, , определяется по формуле:

, (1.1)

где δ_i – толщина слоя, м;

λ_i – коэффициент теплопроводности материала многослойной

конструкции, принимаемый по приложению А [2]

Рисунок 1 –Конструкция наружной стены.

1. Брус – сосна.

2. Маты минераловатные.

3. Цементно-песчаный р-р

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции , определяется по формуле:

(1.2)

где R, R, R, R– термическое сопротивление отдельных слоёв

конструкции, , определяется по формуле 1.1.;

– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей

конструкции,, принимаемый по таблице 5.4 [2].;

=8,7 ;

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий,, принимаемый таблице А.5 [1], = 23;

Подставляя в формулу 1.2 значения термических сопротивлений отдельных слоёв конструкции ограждающей поверхности и приравнивая значение сопротивления теплопередаче ограждения R к значению нормативного сопротивления теплопередаче R, определяется толщина теплоизоляционного слоя. R, принимается в зависимости от типа ограждения по таблице 5.1[2].

;

;

;

Для достижения рекомендуемого значения сопротивления конструктивно принимаю толщину утеплителя равную 160 мм.

Определяем тепловую инерцию D ограждения по формуле

D = R ∙S+R∙S+R∙S, (1.3)

где:

S, S, S,– расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоёв ограждающей конструкции, , определяемый по таблице П.2 [1],в зависимости от условий эксплуатации Б, определяемых по таблице 2.1 [1].

S= 4.54 , S= 0.66 ,

S= 11.09.

D = 0,888 ∙4,54 + 3,13∙0,66 + 0,021∙11,09 = 6,32

Полученное значение сопротивления теплопередаче R ограждающей конструкции должно быть не менее требуемого сопротивления R, , определяемого по формуле

R=, (1.4)

где t_в – расчётная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице П1 методических указаний [1], t_в =18°С;

t_н – расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С принимаемая по таблице 2.4 и П3 методических указаний [1] с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проёмов). Значение D оказалось в пределах (Св. 4,0 до 7,0), т.е. средняя температура наиболее холодных трех суток (определяется как среднее арифметическое между температурой наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки), t_н = –23°С;

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 2.5 методических указаний[1], n=1;

Δt_в - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по табл. 5.5[2] для наружных стен равным 6°С;

Расчет Rт.эк. по формуле 5.1 ТКП 45-2.04-43-26.

1ГДж=1.8усл.ед. Стоимость тепловой энергии по условию в методических указаниях.

73 усл.ед/м3. плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем по условию в методических указаниях.

здесь t_в — расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.1;

t_н — расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.3 с учетом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проемов) по таблице 5.2; ТКП 45-2.04-43-26

n — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3; ТКП 45-2.04-43-26

a_в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м² ×°С), принимаемый по таблице 5.4; ТКП 45-2.04-43-26

Dt_в — расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5.5;

С_т.э — стоимость тепловой энергии, руб/ГДж, принимаемая по действующим ценам;

z_о.т — продолжительность отопительного периода, сут, принимаемая по таблице 4.4;

t_н.от — средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.4;

С_м — стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции, руб/м³ , принимаемая по таб А7;

l — коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2, Вт/(м×°С), принимаемый по приложению А.

Полученное значение сопротивления теплопередаче Rограждающей конструкции следует принимать равным экономически целесообразному R_т.эк ,но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R_т.тр и не менее нормативного сопротивления теплопередаче R_т.норм. , что удовлетворяет условию: R R.

1.2 Сопротивление теплопередаче подвального перекрытия

Рисунок 2 - Конструкция подвального перекрытия.

1. Доска пола– сосна. 1а. Лаги.

2. Плиты пенополиуритан.

3. Железобетонная плита перекрытия

λ_i – коэффициент теплопроводности материала многослойной конструкции, принимаемый по приложению А в соответствии с условиями эксплуатации конструкции А.

Термическое сопротивление соответствующего слоя многослойной конструкции определяется по формуле 1.1

;

;

;

Задаемся интервалом тепловой инерции D «свыше 4 до 7,0 включительно» и в соответствии с таблицей 2.4 [1] определяем, что расчетная зимняя температура наружного воздуха t_н является средней температурой наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92: t_н = –29 °С.

Определяем требуемое сопротивление по формуле (1.4) где: t_в - расчётная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице А3 [1], t_в =18°С; n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице А5 [1], n=0,6; Δt_в - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по табл. А5[1] для перекрытия над подвалом равным 2°С;

,

Подставляя в формулу 1.2 значения термических сопротивлений отдельных слоёв конструкции ограждающей поверхности и приравнивая значение сопротивления теплопередаче ограждения R к значению нормативного сопротивления теплопередаче R, определяется толщина теплоизоляционного слоя. R, принимается в зависимости от типа ограждения по таблице 5.1[2]. также учитывая условие

Расчет сопротивления теплопередаче перекрытия над неотапливаемым подвалом

Для достижения рекомендуемого значения сопротивления конструктивно принимаю толщину утеплителя равную 180 мм.

Определяем тепловую инерцию D ограждения по формуле 1.3 где расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоёв ограждающей конструкции, определяемые по таблице П.2 [1], в зависимости от условий эксплуатации Б, определяемых по таблице 2.1 [1]:

S= 19.70 , S= 0.55 ,

S= 4.54 .

D = R ∙S+ R∙S+ R∙S= 0,115 ∙19.7 + 3,85∙0.55 + 0,22∙4.54= 5,38

Рассчитанная тепловая инерция действительно попадает в выбранный нами интервал, следовательно расчет произведен верно.

Расчет Rт.эк. по формуле 5.1 ТКП 45-2.04-43-26.

136 усл.ед/м³ . пенополиуретан по условию в методических указаниях

Полученное значение сопротивления теплопередаче Rограждающей конструкции следует принимать равным экономически целесообразному R_т.эк ,но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R_т.тр и не менее нормативного сопротивления теплопередаче R_т.норм. , что удовлетворяет условию: R R.

1.3 Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия

Рисунок 3 -Конструкция чердачного перекрытия.

1. Маты из стекловолокна

2. Перекрытие-доска сосна 2а. Балка – брус сосна.

λ_i – коэффициент теплопроводности материала многослойной конструкции, принимаемый по приложению А в соответствии с условиями эксплуатации конструкции А.

Термическое сопротивление соответствующего слоя многослойной конструкции определяется по формуле 1.1

Термическое сопротивление соответствующего слоя многослойной конструкции определяется по формуле 1.1

;

;

Подставляя в формулу 1.2 значения термических сопротивлений отдельных слоёв конструкции ограждающей поверхности и приравнивая значение сопротивления теплопередаче ограждения R к значению нормативного сопротивления теплопередаче R, определяется толщина теплоизоляционного слоя. R, принимается в зависимости от типа ограждения по таблице 5.1[2].

Для достижения рекомендуемого значения сопротивления конструктивно принимаю толщину утеплителя равную 220 мм.

Определяем тепловую инерцию D ограждения по формуле 1.3 где расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоёв ограждающей конструкции, определяемые по таблице А, в зависимости от условий эксплуатации А:

S= 4.54, S= 0.66 .

D = R ∙S+R∙S= 0,33 ∙4.54+ 4,31∙0,66 = 4,33

Полученное значение сопротивления теплопередаче R ограждающей конструкции должно быть не менее требуемого сопротивления R, , определяемого по формуле 1.4 где: t_в - расчётная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице А3 [1], t_в =18°С; t_н – расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С принимаемая по таблице А6 [1]с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проёмов). Значение D оказалось в пределах (Св. 4,0 до 7,0), т.е. средняя температура наиболее холодных трех суток (определяется как среднее арифметическое между температурой наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки), t_н = –24°С; n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице А5 [1], n = 0,9; Δt_в - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по табл. А5 [2] для покрытий и чердачных перекрытий равным 4°С;

Расчет Rт.эк. по формуле 5.1 ТКП 45-2.04-43-26.

204 усл.ед/м³ . маты и полосы из стеклянного волокна по условию в методических указаниях.

Полученное значение сопротивления теплопередаче Rограждающей конструкции следует принимать равным экономически целесообразному R_т.эк ,но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R_т.тр и не менее нормативного сопротивления теплопередаче R_т.норм. , что удовлетворяет условию: R R.

1.4 Сопротивление теплопередаче наружных дверей и ворот

Для наружных дверей требуемое сопротивление теплопередаче R_о ^тр должно быть не менее 0,6R_о ^тр стен зданий и сооружений, определяемого по формулам (1) и (2).

0,6R_о ^тр =0,6*0,57=0,3 м²·ºС/Вт.

На основании принятых конструкций наружных и внутренних дверей по таблице А.12 принимаются их термические сопротивления.

Наружные деревянные двери и ворота двойные 0,43 м²·ºС/Вт.

Внутренние двери одинарные 0,34 м²·ºС/Вт

1.5 Сопротивление теплопередаче заполнений световых проёмов

Для выбранного типа остекления по приложению А [1], определяется значение термического сопротивления теплопередаче световых проемов.

При этом сопротивление теплопередачи заполнений наружных световых проемов R_ок должно быть не менее нормативного сопротивления теплопередаче

R= 0,6,

определяемого по таблице 5.1[2], и не менее требуемого сопротивления

R= 0,39, определяемого по таблице 5.6 [2]

Сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов, исходя из разности расчетных температур внутреннего t_в (таблица А.3) и наружного воздуха t_н и используя таблицу А.10 (t_н – температура наиболее холодной пятидневки).

Rт= t_в -(- t_н )=18-(-29)=47 м²·ºС/Вт

R_ок = 0,55 -

для тройного остекления в деревянных раздельно-спаренных переплетах.

При отношении площади остекления к площади заполнения светового проема в деревянных переплетах, равном 0,6 – 0,74 указанное значение R_ок следует увеличить на 10%

R=0,55∙1,1=0,605 м² Сº/Вт.

1.6 Сопротивление теплопередаче внутренних стен и перегородок

2. Отопление здания

2.1 Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции

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

, (2.1)

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 0,92°С;

β – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности

ограждающей конструкции по отношения к наружному воздуху,

таблица 5.3 [2] или таблица А5 [1].

Добавочные потери теплоты учитывают:

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

2. Подогрев врывающегося воздуха чрез наружные двери: для двойных дверей с тамбуром β = 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;

2.2 Затраты теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха

Затраты теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха определяются по формуле

; (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;

ρ_н – плотность наружного воздуха, кг/м³ , определяемая по формуле

=, (2.3)

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)

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. Результаты расчета заносим в таблицу 2.1.

Для остальных помещений количество теплопотерь помещения определяется по укрупненным показателям, для чего определяется удельная тепловая характеристика здания.

2.3 Результаты расчета

Результаты расчета теплопотерь сводятся в таблицу 2.1.Общие (полные) теплопотери здания Q_пол определяются как сумма потерь тепла всеми помещениями, включая и лестничные клетки (при их наличии). Затем вычисляется удельная тепловая характеристика здания:

, (11)

где a – коэффициент, учитывающий влияние местных климатических условий (для Беларуси - a» 1,06);

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

После определения удельной тепловой характеристики проводится ее сравнение с нормативной, ориентировочное значение которой (для массовой жилой застройки) можно определить по формуле:

q_уд ^н =1,163(0,37+1/H)= 1.163*(0,37+1/6,18)=0,61

При отклонении расчетного значения тепловой характеристики по сравнению с нормативным более чем на 20 % необходимо выяснить причины этого отклонения.

3. Определение поверхности нагрева и числа элементов отопительных приборов

3.1 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:

Dt_ср = 0,5 (t_г + t_о ) - t_в . (12)

Dt_ср = 0,5 (95+ 70) – 18=64,5

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 = 12183,44– 0.9× 4045=8542,44Вт.,

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 × 64 + 69× 10,4=4045,6 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 по таблице А.13, исходя из наружного диаметра труб d_н и величины среднего температурного напора Dt_ср , приняв среднее значение d_н = 15 мм.

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.

3.2 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 ;

b₄ – коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении (при открытой – b₄ = 1,0);

b₃ – 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.

Расчет сводим в таблицу 3.1

4. Расчет водоструйного элеватора и расширительного бака

Подключение системы отопления жилого здания к тепловым сетям осуществляется в тепловом пункте. В состав теплового пункта входят элеватор, запорно-регулирующая арматура, контрольно-измерительная аппаратура и приборы автоматики.

Элеватор применяется при непосредственном присоединении местной водяной системы отопления к тепловым сетям с перегретой водой, он понижает температуру воды, поступающей из подающей магистрали тепловой сети до температуры воды, заданной в системе отопления, и обеспечивает ее циркуляцию. Для нормальной работы элеватора необходимо, чтобы разность давлений в подающей и обратной трубах тепловой сети составляла не менее 80 – 100 кПа. Давление, создаваемое элеватором в местной системе, составляет обычно 10 – 12 кПа.

Основное назначение расширительного бака – прием прироста объема воды в системе отопления, образующегося при ее нагреве. Расширительные баки бывают открытого и закрытого типа, с устройствами автоматики и без них.

Принимаем, что отопительная система при пуске в эксплуатацию заполняется водой из наружной тепловой сети с температурой t_c .

4.1 Подбор элеватора

Основной расчетной характеристикой для элеватора является коэффициент смешения U, определяющий отношение расхода охлажденной воды системы отопления к расходу горячей воды тепловой сети

, (20)

где t_с – температура воды тепловой сети, ˚С;

t_г – температура горячей воды системы отопления;

t_о – температура охлажденной воды системы отопления, ˚С.

Для подбора элеватора определяется давление, создаваемое насосом Δр_нас , кПа, по формуле

, (21)

где р_э – располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание перед элеватором (выбирается по таблице А.2).

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) d_г, мм, определяется по формуле

, (22)

где G_с – расчетный расход сетевой воды, кг/ч,

, (23)

где с – теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг×˚С),

Подбор номера элеватора производится по таблице 3. При этом необходимо брать ближайший с меньшим диаметром, так как завышение диаметра камеры смешения снижает КПД элеватора. Принимаю элеватор №4.

Таблица 4.1 - Параметры элеваторов конструкции ВТИ

5. Гидравлический расчет системы водяного отопления

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

Метод расчета теплопроводов по удельным потерям давления заключается в раздельном определении потерь давления на трение и в местных сопротивлениях.

В курсовом проекте необходимо осуществить гидравлический расчет главного циркуляционного кольца.

5.1 Методика расчета

До гидравлического расчета теплопроводов выполняют аксонометрическую схему системы отопления со всей запорно-регулирующей арматурой (рисунок А.1). На схеме, разбитой на расчетные участки, нумеруют стояки и сами участки, а так же указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Длина участка берется по планам и разрезам здания. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца. Расчет теплопроводов по методу средних удельных потерь производят в следующей последовательности:

Выбирают главное циркуляционное кольцо. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимают кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах – кольцо, проходящее через нижний отопительный прибор дальнего стояка.

При попутном движении теплоносителя главное кольцо проходит через один из средних наиболее нагруженных стояков – далее по обратной магистрали к тепловому узлу (рисунок А.1).

Определяют расчетное циркуляционное давление p_с , Па.

Значение p_с зависит от конструктивных особенностей системы отопления и является расчетным располагаемым давлением, создаваемым за элеватором (выбирается из таблицы А.2).

Для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу R_уд ^ср , Па/м:

, (25)

где k – коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления (для систем с естественной циркуляцией – k = 0,5, с искусственной – k = 0,35);

å l – суммарная длина расчетных участков, м.

Определяют расходы воды на расчетных участках G_уч , кг/ч:

, (26)

где Q – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, Вт;

с – теплоемкость воды, с=4,18 кДж/(кг×˚С);

t_г – t_o – перепад температур воды в системе, ˚С.

Ориентируясь на R_уд ^ср и G_уч , с помощью [1, приложение 6] подбирают фактический диаметр участка d, фактическую величину удельной потери давления на трение R_уд ^ф , скорость движения воды W.

Определяют потери давления на трение на каждом участке R_уд ^ф ×l, Па.

Находят потери давления в местных сопротивлениях Z=p_д × (таблица А.14) на участке, зная скорость воды W и сумму коэффициентов местных сопротивлений . Значение динамического давления p_д можно определить по [1, приложение 7] или по формуле

, (27)

где ρ_в – плотность воды, кг/м³ ;

Плотность воды в зависимости от её температуры определяется:

ρ = 1000,3 – 0,06∙t – 0,0036∙t² , (2.13)

где t – температура воды, ºС.

t= 70 ºС,

t = 95 ºС.

ρ = 1000,3 – 0,06∙70 – 0.0036∙70² = 978,46 кг/м³ ,

ρ = 1000,3 – 0,06∙95 – 0.0036∙95² = 962,11 кг/м³ .

ω – скорость движения воды, м/с, определяется по формуле:

,

где Q – расход воды на данном участке;

d – диаметр трубопровода, м.

Местное сопротивление тройников и крестовин относят к расчетным участкам с меньшим расходом воды; местное сопротивление отопительных приборов учитывается поровну в каждом примыкающем к ним трубопроводе.

Определяют общие потери давления на каждом участке при выбранных диаметрах, Па:

DР = R_уд ^ф × l + Z (28)

Сумма потерь давления в расчетном кольце, Па

(29)

Определяем потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяются по формуле

Z = Σξ∙, (2.16)

где Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, которые определяем в зависимости от видов местных сопротивлений по табл. П.7, методических указаний.

Участок 1: 1 тройник на ответвление при ø32 мм

∑ξ = 1,5

Участок 2: 1 вентиль прямоточный при ø32 мм, 1 тройник на ответвление

∑ξ = 2,5+1,5=4

Участок 3: 1 тройник на ответвление, ø25

∑ξ = 1,5

Участок 4: 1 тройник на ответвление, 1 отвод под 90º ø25

∑ξ = 1,5+1=2,5

Участок 5: 1 тройник на ответвление,

∑ξ = 1,5

Участок 6: 1 тройник на ответвление, 1 отвод под 90⁰ при ø20 мм

∑ξ = 1,5+1 = 2,5

Участок 7: 1 тройник на ответвление, при ø20 мм

∑ξ = 1,5

Z = 1,5 ∙= 100,03Па,

Z = 4 ∙ = 367,74 Па,

Z = 1,5 ∙ = 75,23 Па,

Z = 2,5 ∙ = 42,67 Па,

Z = 1,5 ∙ = 100,29Па,

Z = 2,5 ∙ = 183,67 Па,

Z = 2,5 ∙ = 104,17 Па,

Сумма потерь давления в расчетном кольце должна быть в пределах (0,9 – 0,95) Р_с , располагаемого давления в кольце, т.е.

DР_к = (0,9 – 0,95)Р_с (30)

D1118,3мПа < (0,9 – 0,95)1300=1170-1235мПа

Если условие (30) не выполняется, следует изменить диаметры трубопроводов на участках, на которых фактические удельные потери давления на трение намного завышены относительно средних R_уд ^ср . Изменив диаметры, выполняют перерасчет данных участков до выполнения условия (30).

На этом расчет главного циркуляционного кольца завершается. Все данные, полученные при расчете теплопровода, заносят в таблицу 5.1

6. Вентиляция здания

6.1 Определение воздухообмена в помещении

Устройство системы вентиляции жилых зданиях необходимо для возможности удаления избытков тепла, влаги и вредных газов, выделяемых в помещении.

В данной работе устраиваем естественную вентиляцию: организованную вытяжку в каждой квартире из кухонь и санузлов, неорганизованный приток в каждое помещение через окна, форточки, щели в оконных переплётах.

Для вентиляции устраивают вентблоки между кухней и санузлом. Вытяжные отверстия располагаем на расстоянии 0,5 м. от потолка. Вытяжные отверстия закрываются решётками с подвижными и неподвижными жалюзями. Минимальная высота выброса воздуха над кровлей при плоской кровле 0,5 м.

Количество вентиляционного воздуха для кухонь и санузлов L, м³ /ч принимается по таблице П1 /1/: кухня с 4-конфорочной плитой – 90 м³ /ч, ванна индивидуальная – 25 м³ /ч, уборная– 25 м³ /ч.

6.2 Аэродинамический расчёт систем вентиляции

При выполнении расчёта вычерчиваем схему системы вентиляции в аксонометрической проекции. Каждый канал рассматриваем как отдельный участок. При расчёте каналов выполняем ориентировочный подбор сечений по формуле

F =, (3.1)

F =,

F =,

где L – расход воздуха, удаляемый через канал, м³ /ч.

V– допустимая скорость воздуха в канале, для вытяжных шахт

V= 0,5 ÷ 1,0 м/с.

Движение воздуха в каналах, воздуховодах, шахте происходит за счет естественного перепада давления, возникающего благодаря разности плотностей холодного наружного и теплого внутреннего воздуха помещения.Расчётное располагаемое давление, Па, в системе естественной вентиляции определяется по формуле

Dr = h× g × (r_н - r_в ), (31)

Dr_1этаж = 7.6× 10 × (1.27 – 1.21)=4.56 Па,

Dr_2этаж = 4.6× 10 × (1.27 – 1.21)=2,76 Па,

где h – высота воздушного столба от середины вытяжного отверстия до устья шахты, м;

r_н – плотность наружного воздуха при t_н = 5 ˚С (r_н = 1,27 кг/м³ );

r_в – плотность воздуха вентилируемого помещения при 18 ˚С, (r_в =1,21 кг/м³ ).

Задаемся размерами канала (минимальный размер 140х140 мм) в соответствии с рассчитанной площадью F.

-для кухни 1этаж а*b=100*400мм.,

- для санузел a*b=100*200мм.

Динамическое давление на участке принимаем по номограмме рисунок А.2 методических указаний:

– для кухонь р= 0,2 Па;

– для ванных комнат и санузлов р= 0,11 Па.

Исходя из размеров выбранного канала, уточняем скорость воздуха в канале W, м/с

. (33)

Потери давления на участке вентиляционной сети определяется:

Δр =, (3.2)

где R – потери давления на 1м длины воздуховода, Па/м,

l – длина участка, м;

β – поправочный коэффициент на шероховатость стенок канала, для каналов вентблоков 1,5;

Z – потери давления в местных сопротивлениях определяемые как

Z=Σξ∙ р,(3.3)

где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке определяется в зависимости от видов местных сопротивлений, таблице П.8 /1/.

ξ для входа с поворотом потока воздуха с учётом жалюзийной решётки 2, ξ для выхода с поворотом потока воздуха 2,5;

р– динамическое давление на участке, Па, принимаем по монограмме рисунок А.2 /1/.

Для нормальной работы системы вентиляции надо, чтобы выполнялось условие

∙100% 10%, (3.6)

1 участке:

– для первого участка длина l =9,735 м.

Динамическое давление на участке принимаем по номограмме рисунок А.2 методических указаний:

– для кухонь р= 0,2 Па;

– для ванных комнат и санузлов р= 0,11 Па.

Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле (3.3):

-для кухонь z = 4,5∙0,2 =0,9 Па;

-для ванных комнат и санузлов z= 4,5∙ 0,11=0,495 Па.

Потери давления на 1м длины воздуховода, Па/м, принимаются по рисунку А.2 методических указаний:

-для кухонь R =0,035 Па/м;

-для ванных комнат и санузлов R =0,022 Па/м.

Потери давления на участке вентиляционной сети определяется по формуле (3.2):

-для кухонь Δр= =0,035∙7,6∙1,5 +0,9= 1,3 Па/м;

-для ванных санузлов Δр==0,022∙7,6∙1,5+0,495=0,745 Па/м.

Расчётное располагаемое давление определяется по формуле (3.4):

-для кухонь Δр_е ==7.6× 10 × (1.27 – 1.21)=4.56 Па,

-для санузлов Δр_е ==Dr_1этаж = 7.6× 10 × (1.27 – 1.21)=4.56 Па,

Для нормальной работы системы вентиляции надо, чтобы выполнялось условие:

-для кухонь

∙100% = 71% >10%;

-для ванных комнат и санузлов ∙100% = 78% >10%.

Для нормальной работы вентиляции на данном участке в вентканалах устанавливаем жалюзийные решётки.

Таблица 6.1 -Аэродинамический расчёт систем вентиляции

Список литературы

1. ТКП 45-2.04-43-2006 (технический кодекс установившейся практики) Строительные нормы проектирования

2. Методические указания к выполнению курсовой работы по теме: “Отопление и вентиляция жилого здания” для студентов специальности 1-70 02 01 “Промышленное и гражданское строительство”

3. СНБ 4.02.01-03 ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ воздуха.

4. СНБ 2.04.02 – 2000 СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ

5. Внутренние санитарно-техничекие устройства. Ч.I Отопление/ В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави, и др. -4-е изд.-М.:Стройиздат, 1990.-344с.: ил.-(Справочник проектировщика).