Отопление и вентиляция жилого дома. Курсовая работа

пояснительная записка.doc

«Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Теплогазоснабжение вентиляция водообеспечение
и прикладная гидрогазодинамика»
Пояснительная записка к курсовой работе
«ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛОГО ДОМА»
Принял: к.т.н. доцент каф. ТГВ
К.т.н. доцент каф. ТГВ
Содержание_Toc167286603
Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций6
Теплотехнический расчёт наружной стеныОшибка! Закладка не определена.
Теплотехнический расчёт чердачного перекрытияОшибка! Закладка не определена.
Теплотехнический расчёт перекрытия над холодным подваломОшибка! Закладка не определена.
Расчёт теплопотерь12
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления14
Тепловой расчёт нагревательных приборов18
Индивидуальный тепловой пункт системы отопления21
Аэродинамический расчёт естественной канальной системы вентиляции22
Список используемых источниковОшибка! Закладка не определена.
Исходные данные к курсовому проекту:
а) Температура самой холодной пятидневки
б) Продолжительность отопительного периода 204 суток
в) Средняя температура отопительного периода
г) Этажность здания - 2 этажа
д) Высота от пола до пола следующего этажа - 3 метра
е) Система отопления здания – двухтрубная с нижней разводкой
ж) Располагаемый перепад давления в системе отопления 4900 Па
з) Строительный материал для стен – керамзитобетонная панель
и) Вид утеплителя – плиты из стекловолокна
к) Система вентиляции - естественная канальная
л) тип нагревательного прибора – РСВ1-4
Пояснительная записка содержит 31 страницы 4 таблицы; к записке прилагается 1 лист чертежей формата А1. При составлении пояснительной записки к курсовому проекту использовано 5 источников литературы.
ОТОПЛЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИЯ РАДИАТОР ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ ТЕПЛОПОТЕРИ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ МЕСТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ДИАМЕТР РАСПОЛАГАЕМЫЙ НАПОР.
Объектом разработки в данном курсовом проекте являются системы отопления и естественной вентиляции жилого 4-х этажного здания
Цель работы – проектирование и расчёт естественной системы водяного отопления с учётом теплопотерь здания естественной канальной вытяжной вентиляции; подбор диаметров трубопроводов отопления и размеров каналов вентсистемы а также подбор приборов отопления. В процессе проектирования необходимо обеспечить требуемые по действующим санитарным нормам и стандартам параметры работы системы вентиляции и отопления здания.
В процессе работы проводится теплотехнический расчёт ограждающих конструкций для определения необходимой толщины утепляющего слоя расчёт теплопотерь помещений гидравлический расчёт трубопроводов двухтрубной системы отопления и подбор диаметров труб на каждом участке тепловой расчёт нагревательных приборов (определение необходимого количества секций радиаторов для восполнения теплопотерь помещения) и расчёт естественной вентиляции (для обеспечения удаления загрязнённого воздуха из помещений).
В результате проведённой работы выполнены чертежи на формате А1 системы отопления (на плане этажа чердака и подвала) системы вентиляции а также их аксонометрические схемы.
Уровень развития строительного производства в настоящее время определяется в числе других условий наличием высоко квалифицированных специалистов. Важность теплотехнической подготовки инженера-строителя определяется тем что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и на них приходится значительная часть капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Кроме того знание основ теплотехники и вентиляции даёт возможность проводить мероприятия направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов охрану окружающей среды.
При разработке проекта здания или его реализации инженер-строитель должен знать весь комплекс требований которые предъявляет к сооружению санитарная техника. Поэтому большое внимание в курсовом проектировании следует уделять вопросам увязки систем отопления вентиляции горячего водоснабжения со строительными конструкциями.
При разработке проекта необходимо учитывать выработанные требования к системе отопления: санитарно-гигиенические (обеспечение требуемых по норме температур в помещениях и поддержание температур на поверхностях внешнего ограждения) экономические (проведения минимума затрат на сооружение и эксплуатацию минимума затраты металла) архитектурные монтажные эстетические и эксплутационные. В курсовой работе предпочтение отдано системе водяного отопления как наиболее распространенной системе благодаря высоким санитарно-гигиеническим качествам надежности и долговечности.
Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этому и служит техника вентиляции. Вытяжные системы разделяются на вытяжные и приточные.
Цель выполнения курсовой работы – углубление и закрепление знаний полученных при изучении курса: «Теплогазоснабжение и вентиляция» усвоение приёмов проектирования ознакомление с действующими нормативными документами.
Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций.
При выполнении данного расчёта необходимо:
Составить исходные данные о конструктивном решении ограждающих конструкций: наружной стены чердачного перекрытия и перекрытия над холодным подвалом.
Определить приведённое сопротивление теплопередаче.
Определить термическое сопротивление принятых конструкций ограждений и толщину утепляющего слоя.
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле:
где n- коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению наружному воздуху.
- расчётная температура внутреннего воздуха
- расчётная зимняя температура наружного воздуха
- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающих конструкций
- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций равный 87 Вт()
где - расчётная температура внутреннего воздуха
- средняя температура и продолжительность суток отопительного периода со среднесуточной температурой не более 8
Из двух значений требуемого сопротивления теплопередаче выбираем наибольшее и его принимаем за нормативный то есть
Далее определяется толщина утепляющего слоя ограждающих конструкций :
где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций Вт()
- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций Вт()
- термические сопротивления отдельных слоёв ограждающей конструкции определяемые по формуле:
- расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт()
Расписываем уравнение:
откуда требуемая толщина утеплителя:
Исходные данные: = -16 = -6 Z=204 суток.
Теплотехнический расчёт наружной стены:
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям определяется по формуле:
расчётная температура воздуха
расчётная зимняя температура наружного воздуха
ГСОП=(-)=(18+6)204= 4896
коэффициент теплоотдачи внутренней поверхностью ограждающих конструкций = 8.7 Вт()
коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью ограждающих конструкций =23 Вт()
термические сопротивления отдельных слоёв ограждающих конструкций.
где толщина n-слоя(м) расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя.
Задача теплотехнического расчёта сводится к определению толщины утепляющего слоя. Ограждающая конструкция состоит из следующих слоёв: Керамзитобетонная панель мм Вт(); утеплитель плиты из стекловолокна Вт(); сухая штукатурка Вт() м.
Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия:
ГСОП=(-)=(5+6) 204 = 2244
-гидроизоляция из толя: Вт();
-цементная стяжка: Вт();
-керамзитовый гравий: Вт();
- многопустотный жб настил : Вт();
Теплотехнический расчёт перекрытия над холодным подвалом:
-плиты из стекловолокна: Вт();
- железобетонная плита : Вт();
В холодный период времени года когда температура воздуха в помещении больше температуры наружного воздуха через ограждающие конструкции здания имеют место теплопотери.
Трансмиссионные теплопотери через ограждения находятся по формуле
где К- коэффициент теплопередачи ограждения Вт( м²К)
Ro – приведенное сопротивление теплопередаче наружного ограждения ( м²К) Вт;
F – поверхность ограждения м²;
tв – расчетная температура поверхности ограждения °С;
tн – расчетная температура наружного воздуха °С;
n – поправочный коэффициент к расчетной разности температур;
ΔQ – добавочные теплопотери Вт.
Для расчета поверхности ограждения F руководствуются нормативной методикой определения линейных размеров ограждающих конструкций.
Добавочные теплопотери ограждений ΔQ принимаются в виде нормативных процентов от основных теплопотерь:
Ограждающие конструкции
Наружные стены и покрытия перекрытия чердачные.
Перекрытия над холодным подвалами сообщающимися с холодным воздухом.
Результирующие теплопотери помещений находят по формуле
Qпом = Qтр + Qинф - Qтн
где Qтр - трансмиссионные теплопотери через ограждающие конструкции помещения Вт;
Qинф - расход тепла на нагрев инфильтрующего воздуха Вт;
Qтн - тепловые поступления в помещения Вт.
Расход тепла на нагрев воздуха инфильтирующего через строительные ограждения определяют по формуле
Qинф = 0.28 c ρ Vинф ( tв – tн ) k
где с = 1 005 кДж(кг К) – теплоемкость воздуха;
ρ = 1429 кгм³ - плотность воздуха;
Vинф – расход инфильтрующего воздуха м³ч
k = 075 – коэффициент учитывающий влияние встречного теплового потока в конструкциях.
Для жилых зданий допустимо использовать следующее соотношение обусловленное требованием к вентиляции помещений
где F - площадь пола помещения м²
– нормируемая кратность воздухообмена в помещении ( м³ч)м².
Тепловые поступления в помещение допускается определять соотношением
где 10 – нормируемые теплопоступления в помещение Втм²
Перед началом расчета все помещения нумеруют а затем переходят к определению теплопотерь всеми помещениями через ограждающие конструкции. Результаты расчета сводят в табл. Итоговые значения теплопотерь определяют по отдельным этажам и целиком для всего здания после чего вычисляется его удельная тепловая характеристика для отопления q Вт( м³°С).
qо = Q Vн ( tв – tн )
где Q - общие теплопотери здания Вт;
Vн - объем здания по внешнему обмеру м³;
tн - расчетная отопительная температура для данного района °С.
Расчёт теплопотерь помещений прилагается на отдельных листах Приложение 1 .
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления.
Целью гидравлического расчета является определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении установленном для данной системы. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления.
Для всех вариантов отопительной системы принимается открытая прокладка стояков и подводок. Подающие магистрали систем с верхней разводкой прокладываются на чердаке на расстоянии 1-1.5м от наружных стен со срезом углов здания обратные – в подпольных каналах или подвале где размещается тепловой узел. Главный стояк размещается в лестничной клетке. Для лучшей увязки потерь давления в коротких и длинных циркуляционных кольцах систему рекомендуется разбивать на четыре ветви приблизительно одинаковой длины.
В верхней и нижней частях всех стояков следует предусматривать запорно- регулирующую и спускную арматуру. Подводки к нагревательным приборам следует принимать стандартной длины 03-035м. Нагревательные приборы размещать под окнами и в отдельных случаях у наружных стен (в угловых помещениях). Трубопроводы проложенные в подвале и на чердаке должны быть изолированы и проложены с уклоном не менее 0002м причем в системах с насосным побуждением направление уклона противоположно направлению движения теплоносителя. В системах с нижней разводкой для удаления воздуха из системы отопления используются краны Маевского устанавливаемые на нагревательных приборах верхних этажей. В системах с верхней разводкой – через воздухосборники устанавливаемые в высших точках системы. Характерной особенностью двухтрубной системы отопления является то что она рассчитывается при постоянных перепадах температур в нагревательных приборах. Число циркуляционных колец в этих системах равно количеству нагревательных приборов. Независимо от того располагаются в чердачном помещении инженерные коммуникации или нет с эксплуатационной точки зрения чердаки должны быть высотой не менее 07м в самой низкой части и не менее 12м в высокой части в целях возможного осмотра и ремонта.
Перед началом гидравлического расчета вычерчивают аксонометрическую схему системы отопления со всей запорно-регулирующей арматурой. К составлению такой схемы приступают после того как подсчитана тепловая мощность системы отопления здания; выбран тип нагревательных приборов и определено их число для каждого помещения; размещены на поэтажных планах здания нагревательные приборы подающие и обратные магистрали; выбрано место для индивидуального теплового пункта; показано на плане чердака или верхнего этажа (при совмещенной крыше) размещение расширительного бака и приборов воздухоудаления.
Выбирают главное циркуляционное кольцо. В двухтрубных тупиковых системах за главное принимают кольцо проходящее через нижний прибор дальнего стояка. В этом случае Σl – наибольшая а ΔРр Σl определяющее давление на 1 м длины здесь будет наименьшим. Участком называется отрезок трубопровода с постоянным расходом теплоносителя. На планах этажей чердака и подвала горячие и обратные стояки системы отопления должны быть пронумерованы а на аксонометрической схеме кроме стояков нумеруются все расчетные участки циркуляционных колец – участки труб а также указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца. Затем определяется суммарная протяженность кольца циркуляции Σl. На расчетной схеме фиксируются тепловые нагрузки приборов QI равные теплопотерям соответствующего помещения. На каждом участке расчетного кольца циркуляции определяются тепловые нагрузки Qуч которые характеризуются количеством тепла которое отдаст вода протекающая на участке. По этой нагрузке определяется расчетный расход воды на каждом участке кольца циркуляции
Gуч = Qуч · 3.6 c ( tг – tо )
где Qуч.- тепловая нагрузка участка составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов обслуживаемых протекающей по участку водой. Если Qуч измерено в Вт то в числитель добавляется множитель 36;
с – теплоемкость воды равная 419 кДж(кг°C)
( tг - tо ) - перепад температур воды в системе. tг = 95°C tо = 70°C.
Далее определяем располагаемое давление в кольце циркуляции. В небольших системах можно воспользоваться выражением
При расчете по методу удельных потерь давления для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по кольцу
Rср = Pрасп Σl=(0.5*49009345)=2621
где - коэффициент учитывающий долю потерь давления на трение в общем объеме гидравлических потерь. В расчетах принимают = 0.5 для двухтрубных систем;
Ррасп – располагаемый перепад давления в системе Па.
Ориентируясь на полученное значение Rуч и определив количество воды Gуч кгч на каждом участке выявляем диаметр трубопровода dуч
Тепловая нагрускаQВт
Расход теплоносителяGкгч
Скорость движения теплоносителяvмс
Удельная потеря давленияRПа
Потери давления на трениеR Па
Сумма коэффициентовместных сопротивлений
Потери давления в местных сопротивленийZ Па
Суммарные потери давления на участкеR*l+Z Па
Правильно рассчитанное кольцо циркуляции реализует условие: необходимый резерв давления
ΔРрез = (Ррасп – Σ (Rl+Z) Ррасп) ·100% должен составлять не более 10 и не менее 5%.
ΔРрез =( ( 4900-44422 ) 4900) ) · 100 % = 93 %
Тепловой расчёт нагревательных приборов.
Для расчёта площади поверхности отопительных приборов FР (м2) определяют величину теплового потока отопительного прибора обусловленного его поверхностной плотностью т.е. значением теплового потока передаваемого от теплоносителя в окружающую среду через 1 м2 площади поверхности прибора. Расчётная плотность теплового потока отопительного прибора Вт м2 для условий работы отличных от стандартных определяется по формуле:
где для нагревательного прибора марки М – 90 (по заданию)
qном = 700 Втм2 – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы ;
- температурный напор равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры воздуха помещения;
- действительный расход воды в отопительном приборе кгс;
с =4187 кДжкг·°С – теплоёмкость воды;
Qт - теплопотери помещения Вт;
Для М – 90 : n = 0; p=0.01; CПР=0996 [ табл.13];
Расчётная площадь отопительного прибора определяется по формуле: где
QПР – тепловая нагрузка на прибор принимаемая по величине теплопотребления помещения Вт;
- поправочный коэффициент учитывающий дополнительный тепловой поток устанавливаемых отопительных приборов за счёт округления сверх расчётной величины=1;
=102 – коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений;
Расчётное число секций чугунных радиаторов определяют по формуле: где
=02 м2 – площадь поверхности нагрева одной секции ;
=1 – поправочный коэффициент учитывающий число секций в одном радиаторе;
Тепловой расчет нагревательных приборов
Индивидуальный тепловой пункт системы отопления.
Индивидуальный тепловой пункт располагается в подвальном помещении здания и служит для регулирования параметров теплоносителя подаваемого в систему отопления. Одним из основных элементов теплового пункта является элеватор который применяется для понижения температуры сетевой воды до температуры допускаемой в системе отопления.
Основной расчетной характеристикой элеватора служит так называемый коэффициент смешения U представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gn к массе воды Gc поступающей из тепловой сети в элеватор
где t1 - температура воды поступающей в элеватор из подающей магистрали;
tг - температура смешанной воды;
tо - температура охлаждаемой воды.
Определить величину коэффициента смешения необходимо для выявления основного размера элеватора – диаметр горловины – перехода камеры смешения в диффузор
где – количество воды циркулирующей в системе отопления кгч;
- гидравлическое сопротивление системы отопления Па.
Количество воды циркулирующей в системе отопления Gсм кгч определяется по формуле:
После подбора серийного элеватора имеющего диаметр горловины близкий к полученному можно определить диаметр сопла пользуясь следующей зависимостью
Для диаметра горловины = 11 № элеватора 1 диаметр горловины 15см (из учебника Тихомиров К.В. Теплотехника тепло-газоснабжение и вентиляция)
Аэродинамический расчёт естественной канальной системы вентиляции.
Расчёт естественной вентиляции ведётся при температуре наружного воздуха +5°С. Вентиляция предусматривается из кухонь ванных комнат и санитарных узлов. Согласно нормам на проектирование жилых зданий приток проектируется неорганизованный через форточки и за счёт инфильтрации. Из каждого помещения на чердак выводится отдельный вентиляционный канал. Вытяжные решётки устанавливаются на высоте 200 мм от потолка. Аэродинамический расчёт системы вентиляции жилого здания в данной курсовой работе сводится к проверке пропускной способности каналов определению потерь давления в системе на трение и местные сопротивления и сопоставление их с располагаемым естественным напором в системе. Естественный располагаемый напор в системе определяется по формуле:
- располагаемый напор в системе Па;
h1 - отметка устья вытяжной шахты;
h2 – отметка вытяжной решётки для которой проводится расчёт;
- плотность воздуха (наружного) принятая при самых неблагоприятных условиях в переходный период при температуре +5°С;
- плотность воздуха внутри помещения при температуре +18°С.
Аналогично как и для системы отопления составляется аксонометрическая схема системы вентиляции. Расчёт проводится для одной ветки с наиболее неблагоприятно расположенной вытяжной решёткой (для которой располагаемый напор наименьший). Количество воздуха которое необходимо удалить из помещений принимают по таблице. Аэродинамический расчёт проводится по допустимым скоростям. Сначала определяется минимальное сечение вентиляционного канала по условно принятой скорости движения воздуха 1 мс:
(V – расход удаляемого воздуха м3ч) затем по таблице выбираем сечение канала на участке.
участок - сечение канала 140х270 мм - 0038 - 12х1- в кирпичах;
По найденной площади сечения канала определяем действительную скорость движения воздуха на участке:
Затем определяем скоростное (динамическое) давление где - плотность воздуха при +18°С. Потери давления на местных сопротивлениях . Коэффициенты местного сопротивления j :
вытяжная шахта с зонтом j=13.
Потери давления на трение определяются с помощью удельных потерь по номограмме. Потери давления на участке:
Расчётный расход воздуха на участке V м3ч
Площадь поперечного сечения F м2
Сечение канала a*b мм.
Скорость движения воздуха v мс
Эквивалентный диаметр dЭ
Удельные потери на трение R Пам
Коэффициент шероховатости
Удельные потери Rl Па
Коэффициент местного сопротивления Σ
Потери на местные сопротивления Z Па
Суммарные потери давления Rl+Z Па
Необходимо чтобы суммарные потери не отличались от располагаемого напора более чем на 10-15% т.е. .
9325 значит расчет окончен.
участок - сечение канала 140х140 мм - 002 - 12х12- в кирпичах;
В данном курсовом проекте запроектирована двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя нижней разводкой. Система отопления по параметрам теплоносителя относится к водяным низкотемпературным: t=95°С. Суммарные потери давления 44422 Па.
По результатам теплового расчёта помещений суммарные теплопотери здания через ограждающие конструкции составляют 307628 Вт.
В результате теплового расчёта нагревательных приборов было подобрано количество секций радиаторов в каждом помещении. В качестве нагревательных приборов приняты чугунные радиаторы М-90. Подробная характеристика радиаторов М-90 и количество секций на каждую комнату приводятся в соответствующем разделе курсовой работы «Тепловой расчёт нагревательных приборов».
В результате расчёта естественной канальной системы вентиляции жилого дома подобраны сечения вентиляционных каналов. Каналы воздуховодов системы вентиляции выполнены из кирпича на цементном растворе в капитальных внутренних стенах и выводятся на чердак в сборный короб из шлакобетонных плит с утеплителем.
На чертеже приведены аксонометрические схемы систем отопления и вентиляции план типового 1-го этажа подвала чердака с расположением нагревательных приборов и трубопроводов системы отопления а также с указанием месторасположения вентиляционных каналов на которых обозначены расчётные участки диаметры трубопровода размеры сечений каналов расход теплоносителя на участке вся запорная арматура узел управления и др.

ТГС.dwg

План подвала М 1:100
Аксонометрическая схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой
- грязевики; 3 - регулятор расхода; 4 - водоструйный элеватор; 8 - водомер; СО - система отопления;
Схема индивидуального теплового пункта с зависимым присоединением системы отопления
Аксонометрическая схема вентиляции кухни М1:100
Аксонометрическая схема вентиляции сан узла М1:100
Курсовой проект "Отопление и вентиляция жилого дома
Двух этажное жилое здание