Расчет систем отопления и вентиляции для жилого дома, расположенного в г. Ярославль

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВВЕДЕНИЕ

При проектировании систем вентиляции и отопления необходимо грамотно рассчитать все необходимые параметры для экономического и максимально эффективного использования имеющихся энергетических ресурсов. При соблюдении всех необходимых условий для поддержания микроклимата внутри здания обеспечивается достаточное защитное свойство ограждающей конструкции. При правильном расчете системы вентиляций обеспечивается необходимая замена воздуха с целью насыщения воздуха внутри помещения необходимым кислородом.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

В данном курсовом проекте представлен расчет систем отопления и вентиляции для жилого дома, расположенного в г. Ярославль. Теплоснабжение от котла на твердом топливе.

Строительные конструкции:

Стены кирпич

Перекрытия — панели ж/б

Фундаменты — сборные

Крыша — чердачная из кровельных щитов

Технико-экономические показатели:

Высота этажа: 2,5 м

Жилая площадь: 44,9 м²

Общая площадь: 83,0 м²

Строительный объем: 318,9 м³

Влажностная зона 2 — нормальная

Влажностный режим — нормальный (от 50 до 60)

Условия эксплуатации — Б

Отопительный период 7 месяцев (октябрь, ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, апрель)

Средняя температура отопительного периода: -4,0 0С.

отопление вентиляция здание теплотехнический

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОТОПЛЕНИЯ

Целью работы является определение мощности системы отопления Отоплением называется искусственное обогревание помещений зданий с возмещением теплопотерь для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся людей или требованиям технологического процесса.

,

где- суммарные тепловые потери помещения, Вт.

, (2. 1)

где- потери теплоты через ограждающие конструкции, Вт;

— расход теплоты на нагревание наружного воздуха проникающего притока за счет инфильтрации или путем организованного притока через оконные клапаны, форточки, фрамуги и другие устройства для вентиляции помещений, Вт;

— расход теплоты на нагрев материалов, оборудования и транспортных средств, Вт;

— тепловой поток, регулярно поступающий от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, трубопроводов, людей и других источников, Вт.

Для жилых зданий выражение (2. 1) упрощается, так как учитываются потери теплоты через ограждающие конструкции, расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха и бытовые теплопоступления:

Тепловой поток, поступающий в жилые комнаты и кухни жилых домов, следует принимать не менее 10 Вт на 1 м² пола помещения.

2.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкции здания

Потери теплоты, помещениями через ограждающие конструкции, учитываемые при проектировании систем отопления, разделяют условно на основные и добавочные. Их следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 10 В., по формуле:

(2. 2)

где:

-

расчетная площадь ограждающей конструкции по наружному обмеру, м2;

-

сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2·К/Вт;

-

расчетная температура воздуха помещения, єС, принимается согласно [3] и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

— для ванной комнаты

— для кухни

— для жилых помещений

— для кладовой и коридора

-

расчетная зимняя температура наружного воздуха, принимается по [1] в соответствии c [4], равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 при расчете потерь теплоты через наружные ограждения, или температура воздуха более холодного помещения при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения, =-31єС;

-

добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;

— на ориентацию:

С, С-З, С-В, В

-

З, Ю-В

-

— 2 наружные стены и более

одно из ограждений на С, С-З, С-В, В

-

в других случаях

-

-

коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху ([3], табл. 4. 4);

-

для стен

-

для перекрытия над холодными подвалами

-

коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции, Вт/м2·К.

2.1.1 Определение сопротивления теплопередачи

Для наружного ограждения:

где:

-

коэффициент теплопередачи внутренней поверхности, Вт/м2·К ([5], таб. 7)

-

сумма сопротивлений теплопроводности конструктивных слоев ограждения, (м2ЧК)/Вт;

где:

-

толщина i-го конструктивного слоя, м;

-

коэффициент теплопроводности i-го конструктивного слоя с учетом его эксплуатационной влажности, Вт/м2·К ([6], прил. Д).

i =1, 2, …k — количество конструктивных слоев в ограждении;

-

толщина теплоизоляционного слоя, м;

-

коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(мЧК);

-

коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ([6], таб. 8)

-

коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции, Вт/м2·К.

Приведенное сопротивление теплопередачи наружных ограждений отапливаемых зданий должно быть менее требуемого сопротивления теплопередаче:.

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче, исходя из условия энергосбережения, определяется по [5 табл. 4]. Предварительно рассчитываются Dd — градусо-сутки отопительного периода:

где:

-

расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по [3]

-

средняя температура периода со средней суточной температурой ?+8, єС [4];

-

продолжительность периода со средней суточной температурой єС, сут. [4].

Определение сопротивления для наружного ограждения

Кирпич д1=0,12 м л1=0,87

Утеплитель пенополистирол ГОСТ 15 588–78*:

г=40 кг/м3 д2=0,14 м л2=0,05

Слой бетона: д3=0,38 м л3=0,87

R0=Rв+ R1+ R2+ R3 + Rн=0,115+0,137+2,8+0,437+0,0435=3,533

принимаем наружную стену толщиной 640 мм

Определяем сопротивление для окон

Нормируемое сопротивление теплопередаче дверей при отсутствии результатов сертифицированных испытаний конструкций принимаем согласно [6. прил. Л]

Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах

м2°С/Вт

Определяем сопротивление для наружных дверей

Нормируемое сопротивление теплопередаче дверей должно быть не менее 0,8 -для входных одноквартирных домов. Где — требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяется по формуле:

0,8 м²?°С/Вт*0,8=1,17 м²?°С/Вт

— нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С принимаемый по [5 таб. 5]

Потери через полы

Потери через полы определяем по зонам — полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам. Чем ближе зона расположения к наружной стене, те меньше величина. Поверхность участков полов возле угла наружных стен (в первой двухметровой зоне) вводится в расчет дважды, т. е. по направлению обеих стен, составляющих угол. Разбиваем пол на зоны и в соответствии со СНиП 2. 04. 05−91 приложение 9 принимаем сопротивление теплопередаче для неутепленных полов равным:

для 1-й зоны =2,1 (м2ЧК)/Втдля 2-й зоны =4,3 (м2ЧК)/Вт

Определяем сопротивление теплопередаче конструкций полов на лагах

— сумма термических сопротивлений утепляющих слоев.

тес половой (сосна поперек волокон)

д1=0,05 м л1=0,18 Вт/м 0С

плита минераловатная жесткая

д2=0,05 м л2=0,06 Вт/м 0С

тес половой (сосна поперек волокон)

д3=0,05 м л3=0,18 Вт/м 0С

Определяем сопротивление теплопередаче полов на лагах

5

2.1.2 Учет влажности материалов при расчете теплопередачи

Влажность материалов в ограждении зависит от конструкции ограждения, внешних и внутренних условий, времени года.

Эксплуатационное влажностное состояние материалов определяется по категориям, А и Б. Зная влажностную зону района строительства — 2 [5, прил. В] и влажностный режим помещения — нормальный [5, таб. 1] находим условия эксплуатации ограждающих конструкций — Б [5. таб. 2]

2.1.3 Проверка ограждения на отсутствие конденсации влаги на внутренней поверхности

Для предупреждения конденсации влаги на внутренней поверхности наружного ограждения необходимо, чтобы:

где:

-

температура внутренней поверхности ограждения, 0С

-

температура точки росы, 0С, которая определяется по h-d диаграмме влажного воздуха.

-

относительная влажность, принимается со стандартом [5]

;; ;; в;, условие выполняется

2.2 Определение потерь теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха

Определив потери теплоты через ограждающие конструкции всего здания Qогр, к ним необходимо добавить расходы теплоты на нагревание инфильтрирующегося воздуха. Расход теплоты Qu, Вт, на нагревание инфильтрирующегося воздуха следует рассчитывать по формуле:

где:

-

расход удаленного воздуха, м3/ч; для жилых зданий удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м² жилых помещений;

-

плотность наружного воздуха; кг/м3 определяемая в зависимости от температуры

-

удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·С)

2.3 Расчет теплопотерь помещениями и зданием

Номер помещ.

Назначение помещения

Внутренняя т-ра tв, С

Поверхность ограждения

Пло-щадь F, м2

Раз-ность т-р (tв-tн), С

Коэф-фици-ент n

Коэффи-циент теплопе-редачи К, Вт/(м2*К)

Основ-ные тепло-потери Q, Вт

Добавки в долях от основных теплопотерь в

Сум-марный коэфф. Доба-вочных тепло-потерь (1+Ув)

Общая потеря теплоты УQ, Вт

Теплопо-тери на инфиль-трацию Qи, Вт

Бытовые теплопоступления, Qбыт, Вт

Общая потеря теплоты УQ, Вт

Обозна-чение

Ориента-ция

Кол-во и размер

на ориен-тацию

на проду-вае мость

на врывание холодного воздуха

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

11

12

13

14

15

16

17

18

1

Жилая комната

20

НС

Ю

1*3,2*2,5

8

51

1

0,28

114,24

0,05

0,1

1,15

131

1149

188

1412

20

ОК

Ю

1*1,5*0,9*3

4,05

51

1

0,4

82,62

0,05

0,1

1,15

95

20

П1

I зона

17,6

51

1

0,24

214,93

1

215

20

П2

II зона

1,2

51

1

0,15

9,18

1

9

451

1149

188

2

Жилая комната

20

НС

З

1*5,8*2,5

14,5

51

1

0,283

209,3

0,05

0,1

1,15

241

835

136

1262

20

НС

Ю

1*3,2*2,5

8

51

1

0,28

114,2

1,1

126

20

ОК

Ю

1*1,5*1,2

1,8

51

1

0,4

36,72

1

37

20

П1

I зона

12,2

51

1

0,24

149,2

1

149

20

П2

II зона

1,44

51

1

0,15

11,02

1

11

563

835

136

3

Жилая комната

20

НС

В

1*4,3*2,5

10,8

51

1

0,283

155,2

0,1

0,05

1,15

178

810

132

1174

20

НС

Ю

1*3,2*2,5

8

51

1

0,28

114,2

1,1

126

20

ОК

Ю

1*1,5*1,2

1,8

51

1

0,4

36,72

1

37

20

П1

I зона

11,8

51

1

0,24

144,3

1

144

20

П2

II зона

1,44

51

1

0,15

11,02

1

11

496

810

132

4

Кухня

18

НС

С

1*2,8*2,5

7

49

1

0,28

96,04

0,1

0,05

1,1

106

707

120

856

18

ОК

С

1*1,5*1,2

1,8

49

1

0,4

35,28

0,1

0,05

1,15

41

18

П1

I зона

10,4

49

1

0,24

122,5

1

123

18

П2

II зона

1,6

49

1

0,15

11,76

1

12

269

707

120

1779

3502

576

4704

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания.

Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет потерь теплоты ограждениями заканчивается расчетом удельного расхода тепловой энергии на отопление здания за отопительный период [5. прил. Г].

Расчетный удельный (на 1 м² отапливаемой площади пола квартир или полезной площади помещений) расход тепловой энергии на отопление зданий, кДж/(м2ЧС сут), определяется по формуле:

где:

-

расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного прибора, МДж

-

сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, м2

Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода рассчитываем по формуле:

=48 922

Полученное значение должно быть меньше или равно нормируемого значения, кДж/(м2ЧС сут), т. е. ?.

? условие выполняется

Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов.

Для расчета площади отопительных приборов расчета необходимо определить величину удельного теплового потока отопительного периода Вт/м2, т. е сколько теплоты передается от теплоносителя в окружающую среду через 1 м³ площади поверхности прибора.

Так как расчет системы водяного отопления ведется на стандартные условия работы, принять.

— номинальный удельный тепловой поток отопительного прибора при стандартных условных работы, Вт/м2.

Площадь отопительного прибора определяется о формуле:

где:

-

теплопотребность помещения, равная его теплопотерям за вычетом теплопоступлений, Вт, принимается по данным табл.2.1 по каждому помещению отдельно.

-

суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения трубопроводов, Вт;

-

коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений.

Суммарную теплоотдачу открыто проложенных в пределах помещения труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор, Вт определяем по формуле:

где:

,

-

теплоотдача одного метра вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м принимается исходя из диаметра и положения труб, а также разности температуры теплоносителя при входе его в рассматриваемое помещение и температуры воздуха в помещении

-

Длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.

Для отопления здания выбираем чугунный радиатор М-140

Для чугунных радиаторов определяем число секций Np по формуле:

где:

-

общая расчетная поверхность нагрева отопительного прибора (радиатора), м2

-

площадь поверхности нагрева одной секции, м2. Для радиатора М-140

-

коэффициент учитывающий число секций в одном радиаторе.

При числе секций от 3 до 15,

-

коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении

Определяем количество секций и площадь отопительного прибора

для каждого помещения.

Пример расчета для помещения 1

=42*2,5+55*7=490 Вт

=1412 Вт; =758 Вт/м2;

шт

Остальные помещения рассчитываются аналогично, и результаты заносятся в табл.2. 6

Таблица2. 6

Тепловая мощность Qпотр, Вт

Т-ра воздуха в помещении tв, С

Теплоотдача теплопроводов Qтр, Вт

Qпотр-0,9Qтр, Вт

Расчетная площадь прибора Fр, м2

Поправочные коэффициенты

Число секций

в2

в3

в4

рас. Np

уст. Nуст

1412

20

490

441

1,30

1,02

1

1,12

5,99

6

1262

20

263

234

1,34

1,02

1

1,12

6,1

6

1174

20

259

233

1,27

1,02

1

1,12

5,8

6

856

18

159

143

0,94

1,02

1

1,12

4,2

5

2.6 Гидравлический расчет теплопроводов

Системы отопления представляют собой разветвленную сеть теплопроводов, выполняющих важную функцию распределения теплоносителя по отопительным приборам. Целью гидравлического расчета является определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

Применяем методику расчета по удельной потере давления на трение:

1 Выполняем аксонометрическую схему системы отопления со всей запорнорегулируещей арматурой.

2. Выбираем двухтрубную схему водяного отопления с нижней разводкой и с естественной циркуляцией.

3. Определяем расчетное циркуляционное давление это давление которое может быть израсходовано в расчетных условиях на преодоление гидравлических сопротивлений с системе.

Потери давления Па, на преодоление трения на участке теплопровода с постоянным расходом движущейся среды (вода, пар) и неизменным диаметром определяют по формуле:

— коэффициент гидравлического трения,

— диаметр трубопровода, м

— скорость движения воды в теплопроводе, м/с

— плотность движущейся среды, кг/м3

— длина участка теплопровода, м

— удельные потери давления, Па/м

Потери давления на преодоление местных сопротивлений Z, Па определяют по формуле:

— сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке теплопровода.

— динамическое давление воды на данном участке теплопровода, Па.

При расчете главного циркуляционного кольца рекомендуется предусмотреть запас давления на неучтенные сопротивления, но не более 10% расчетного давления:

При верхней разводке теплопроводов:

=2,5*9,81*(991,86−977,23)+40=399 Па

где:

h

-

Расстояние по вертикали от середины котла до середины отопительного прибора

q

-

Ускорение свободного падения, м/с2

-

давление, вызываемое охлаждением воды в теплопроводах, Па, при нижней разводке охлаждение воды в теплопроводах не учитывается, т. е. равно 0.

Для предварительного выбора диаметров трубопроводов определяется среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу:

где:

-

коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчетного циркуляционного давления

-

общая длина расчетного циркуляционного кольца, м

Определяем расход воды на каждом участке,

где:

-

тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт

-

удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кгК, ,

Ориентируясь на полученное значение и с помощью приложения 12, подбираем оптимальные диаметры труб расчетного кольца и определяем действительное удельное сопротивление R, Па/м и скорость щ, м/с на каждом участке.

Пример расчета 1 участок.

Gуч= кг/ч

d=20 мм; щ=0,015м/с; R=0,64 Па/м; =0. 16 м/с; L=12,5; RL=8,0 Па

Результаты гидравлического расчета теплопроводов системы водяного отопления

Номер участка

Qуч

Вт

G, кг/ч

d, мм

щ,

м/с

R,

Па/м

R1, Па

Z,

Па

R1+Z, Па

1

4487

167,95

20

0,015

0,64

8,0

6,15

77,49

85,49

2

3442

118,3

20

0. 015

0. 64

4,09

8,55

107,73

111,83

3

2268

77,95

25

0. 015

0. 64

8,0

6,35

92,61

80,01

4

856

29,41

32

0,015

0,64

2,05

7,95

100,17

102,22

379,55

Диаметры трубопроводов считаются подобранными правильно, если имеется некоторый (не более 10%) запас давления в кольце на неучтенные местные сопротивления и возможные неточности в монтаже систем отопления, т. е:

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЕНТИЛЯЦИИ

3.1 Расчет воздухообмена

Воздушная среда в помещении, удовлетворяющая санитарным нормам, обеспечивается в результате удаления загрязненного воздуха из помещения и подачи чистого наружного воздуха.

Воздухообменом называется частичная или полная замена воздуха, содержащего вредные выделения, чистым атмосферным воздухом.

Количество воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него за один час, отнесенное к его внутреннему объему, принято называть кратностью воздухообмена:

,

где:

-

воздухообмен м3/ч.

-

объем помещения, м3;

«-»

-

воздухообмен по вытяжке

Кухня: =

Ванная=

Туалет=

Характеристика воздухообмена

№ помещения

Помещение

Размер помещения, м

Объем помещения,

м3

Кратность воздухообмена

Воздухообмен

, м3/ч

длина

ширина

высота

5

Кухня

4,29

2,8

2,5

30,05

2,99

90

6

Ванная

1,7

1,54

2,5

6,55

3,81

25

7

Туалет

1,04

1

1,53

2,6

9,61

25

3.2 Определяем естественное давление

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное давление? pe, Па:

где

hi — высота воздушного столба, принимается от центра вытяжного отверстия до устоя вытяжной шахты, м;

g — Ускорение свободного падения м/с2;

сн, св — плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.

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

где

R — удельная потеря давления на трение, Па/м;

Rl — потеря давления на трение расчетной ветви, Па;

z — потеря давления на местные сопротивления, Па;

Дpe — располагаемое давление, Па;

б — коэффициент запаса, равный 1,1…1,15;

в — поправочный коэффициент на шероховатость поверхности

Потери на местные сопротивления: z=Уо·hv

Уо — сумма коэффициентов местных сопротивлений

hv — динамическое давление, Па.

3.3 Расчет воздуховодов

При заданных объемах воздуха, подлежащего перемещению по каждому участку каналов, принимают скорость его движения.

По объему воздуха L и принятой скорости v определяют предварительно площадь сечения каналов f

Пример расчета 5 участок.

Располагаемое давление в системе вентиляции для помещения второго этажа

=5,2*9,81*(1,245−1,16)=4,33

, кг/м3. св= кг/м3

Канал кирпичный.

Предварительная площадь сечения канала принимаем 0,5×1.

Площадь сечения канала f=0,0378 м²

Эквивалентный диаметр мм

Потеря давления на трение на всем участке с учетом коэффициента шероховатости

По номограмме определяем: hv=0,43 Па, R=0. 08 Па/м,

Rlв=0,08*5,2*1,25=0,52 Па

Уо=4,5

Определяем потерю давления на местные сопротивления z= УоПа

Общая потеря давления на участке составляет Rlв+z=0,52+1. 94=2,46 Па

— условие выполняется

Расчет воздуховодов системы естественной вытяжной вентиляции

Номер участка

L, м3/ч

1,м

ахв, мм

dэ, м

f, м2

в,

м/с

R,

Па/м

Rlв, Па

hv, Па

Уо

Z, Па

Rlв+z,

Па

1

25

3,1

140×140

140

0,0195

0,85

0,08

0,21

0,43

2,5

1,08

1,29

2

25

3,1

140×140

140

0,0195

0,85

0,08

0,21

0,43

2,5

1,08

1,29

3

25

3,1

140×140

140

0,0195

0,85

0,08

0,21

0,43

2,5

1,08

1,29

4

25

2,1

140×140

140

0,0195

0,85

0,08

0,14

0,43

2,7

1,16

1,30

5

90

5,2

140×270

180

0,0378

1,25

0,08

0,52

0,43

4,5

1,94

2,46

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Федеральный закон РФ № 261-ФЗ «об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности»

СП 60. 13 330 2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

ГОСТ 30 494–96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

СП 131. 13 330 2012 Строительная климатология

СНиП 23−02−2003 Тепловая защита зданий

СП 23−101−2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

СП 55. 13 330 2011 Дома жилые однокварирные

Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: учебник для вузов/ К. В. Тихомиров, Э. С. Сергеенко. — 5-е издание, репринтное. — М.: БАСТЕТ, 2009. -480с.

Захаров, А. А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве: учебное пособие. -М.: Колос, 1995. -176с.

СНиП 2. 08. 01−89*. Жилые здания

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой