Расчет мощности системы отопления и объема вентиляции производственного здания

Расчет мощности системы отопления и объема вентиляции производственного здания

Задание

Рассчитать систему отопления и вентиляции производственного здания (Рисунок 1).

Состав персонала, установленного оборудования, ввозимых и вывозимых материалов и транспорта и прочие параметры принять из технологических условий работы цеха.

Исходные данные

Таблица 1 - Исходные данные

Введение

Расчетные температуры наружного воздуха для теплотехнического расчета принимаются по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

Расчет теплозащитных качеств наружных ограждений и выбор оптимальных конструктивных решений зависят от назначения здания, характера производственных процессов, которые будут в нем происходить и допускаемых нормами параметров воздуха в помещениях. Задачей теплотехнического расчета является определение требуемой наименьшей толщины стены и утеплителя в перекрытиях.

В процессе расчета определяем величину сопротивления теплопередачи ограждения, величину требуемого сопротивления теплопередачи Rотр.

Полученную толщину стены или утеплителя в перекрытиях сравниваем со стандартной толщиной, принятой для наружных ограждений индивидуальной конструкции.

Найденная величина не должна быть менее требуемого значения Rотр, то есть Rо ³ Rотр.

При недостаточной величине сопротивления теплопередаче Rо температура на внутренней поверхности ограждения будет ниже нормируемой, что приведет к конденсации влаги на внутренней поверхности наружных ограждений.

Окончательным результатом расчета является определение толщины ограждения или утеплителя, а также коэффициента теплопередачи k = 1/Rо, Вт/м2К.

Расчёт тепловых потерь промышленного здания

Приведенное сопротивление теплопередаче R0, м2×°С/Вт, ограждающих конструкций, а также окон и фонарей (с вертикальным остеклением или с углом наклона более 45°) следует принимать не менее нормируемых значений Rred, м2×°С/Вт, определяемых по таблице <#"603231.files/image001.gif">°С×сут;

Расчетный удельный расход тепловой энергии

Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период следует определять по формуле

qhdes = 103×Qhу/(AhDd), кДж/(м2×°С×сут) (2)

qhdes = 103×Qhу/(VhDd), кДж/(м3 ´ °С×сут)    (2.1)

где Qhу - расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, МДж;

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

Vh - отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений зданий, м3;

Dd - то же, что и в формуле (<#"603231.files/image002.gif"> кДж/(м2×°С×сут)=0,0622 кДж/(м3 ´ °С×сут);

Расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода Qhу, МДж, следует определять по формуле

у = [Qh - (Qint + Qs)vz]bh,                (3)

 МДж,

где Qh - общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции, МДж, определяемые по (4) <#"603231.files/image004.gif">, МДж

где Km - общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м2×°С), определяемый по формуле

Km = Kmtr + Kminf,                         (5)

 Вт/(м2×°С)

Kmtr - приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Вт/(м2×°С), определяемый по формуле

= (Aw/Rwr + AF/RFr + Aed/Redr + nAc1/Rc1r + Af1/Rf1r)/Aesum, (6)

 Вт/(м2×°С),

Aw, Rwr - площадь, м2, и приведенное сопротивление теплопередаче, м2×°С/Вт, наружных стен (за исключением проемов);

AF, RFr - то же, заполнений светопроемов (окон, витражей, фонарей);

Aed, Redr- то же, наружных дверей и ворот;

Ac1, Rc1r - то же, чердачных перекрытий;

Af1, Rf1r - то же, перекрытий полов.

Аesum - общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, включая покрытие (перекрытие) верхнего этажа и перекрытие пола нижнего отапливаемого помещения, м2

тепловой потеря здание промышленный

Определение коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций

Определение коэффициента теплопередачи стены

Схема конструкции стены:

,4 - штукатурка;

- плиты жесткие минераловатные;

2 3 4 3 - кирпич.

Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) Rreq, м2×°С/Вт, следует принимать не менее значений, определяемых по таблице 2- Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

Таблица 4 - Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

Таблица 5 - Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

Таблица 6 - Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Rreq = 1,9 м2°С/Вт.

Определение наименьшей толщины основного теплотехнического слоя стены из условия:

о ³ Rreq, (7)

где Rо - фактическое термическое сопротивление стены, определяется как

Rо = 1/aв + S Rо¢ + 1/aн, м2°С/Вт, (8)

где aн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, aн = 23 Вт/(м2°С);

Rо¢ - термическое сопротивление слоя ограждения:

Rо¢ = d/l, м2°С/Вт, (9)

где d - толщина слоя, м;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/м°С.

Rо = 1/8,7 + 2·0,02/0,76 + 0,05/0,06 + 0,51/0,7 + 1/23 = 1,77 м2°С/Вт.

Условие Rо ³ Rreq не выполняется.

Так как условие (7) не выполняется добавим в схему конструкции стены еще один слой плиты жесткой минераловатной.

1,5 - штукатурка

,4- плита жесткая минераловатные;

- кирпич.

Проведем заново расчет и получим:

Rо = 1/8,7 + 2·0,02/0,76 + 0,05/0,06+ 0,05/0,06 + 0,51/0,7 + 1/23 = 2,6 м2°С/Вт.

Условие Rо ³ Rreq выполняется.

kст = 1/Rо, Вт/м2°С, (10)

kст = 1/2,6 = 0,384 Вт/м2°С.

Определение коэффициента теплопередачи пола

В соответствии с требованиями СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». - М.: Минстрой России, 2003 термическое сопротивление теплопередаче для неутепленных полов составляет:

для I зоны RнпI = 2,1 м2°С/Вт

для II зоны RнпII = 4,3 м2°С/Вт

для III зоны RнпIII = 8,6 м2°С/Вт

для IV зоны RнпIV = 14,2 м2°С/Вт

Коэффициент теплопередачи пола составляет:

 = 1/R, Вт/м2°С

 = 1/2,1 = 0,48 Вт/м2К.

kII = 1/4,3 = 0,23Вт/м2К.

kIII = 1/8,6 = 0,12 Вт/м2К.

kIV = 1/14,2 = 0,07 Вт/м2К.

Определение коэффициента теплопередачи покрытия

Схема конструкции перекрытия

- рубероид, 4 слоя

1       - утеплитель (минплита)

2       - железобетон

3       - штукатурка

Теплопотери через перекрытие определяется также как и через стены.

Определяем требуемое термическое сопротивление крыши:

Rотр = n(tв - tн)/(Dtn·aв), м2°С/Вт,

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, n = 1;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха, tв = +18°С;

tн - расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн = -40°С;

Dtn - нормативный температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждения конструкции, Dtn = 4,5;

aв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, aв = 8,7 Вт/(м2°С).

Rотр = 1(18 + 40)/(4,5·8,7) = 1,48 м2°С/Вт.

Определение наименьшей толщины основного теплотехнического слоя стены из условия:

Rо ³ Rотр,

где Rо - фактическое термическое сопротивление крыши, определяется как

Rо = 1/aв + S Rо¢ + 1/aн, м2°С/Вт. (8)

где aн - коэффициент теплоотдачи крыши, aн = 23 Вт/м2°С;

Rо¢ - термическое сопротивление крыши:

Rо¢ = d/l, м2°С/Вт. (9)

где d - толщина слоя, м;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/м°С.

Rо = 1/8,7 + 4·0,01/0,17 + 0,2/1,92 + 0,08/0,064 + 0,02/0,76 + 1/23 = 1,77 м2°С/Вт.

Условие Rо ³ Rотр выполняется.

Определение коэффициента теплопередачи покрытия:

 = 1/Rо, Вт/м2°С, (10)

k = 1/1,77 = 0,56 Вт/м2°С

Определение коэффициента теплопередачи окон и дверей

Расчетный коэффициент теплопередачи для окон заносится в бланк расчета теплопотерь, определяется как разность между их действительными коэффициентами и коэффициентами теплопередачи стен, так как площадь окна не вычитается из площади стены.

Определение коэффициента теплопередачи окна. Сопротивление теплопередачи окна принимаем по СНиП 23-02-2003 «Строительная теплотехника». - М.: Минстрой России, 2003.

Rотр для общественных зданий с разностью температур внутреннего воздуха и средней температуры наиболее холодной пятидневки (18+40) 58°С обеспеченностью 0,92, т.е. 58´0,92=53,36 °С составляет 0,31 м2°С/Вт.

Rо для двойного остекления в деревянных или пластмассовых раздельных переплетах составляет 0,42 м2°С/Вт.

Требование Rо ³ Rотр выполняется.

Определение коэффициента теплопередачи окна:

kо = 1/Rо - kст, Вт/м2°С;

kо = 1/0,42 - 0,56 = 1,82 Вт/(м2°С).

Определение коэффициента теплопередачи наружной двери.

Rо для наружной двери:

Rо = 1/aв + Rо¢ + 1/aн, м2°С/Вт

где aн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, aн = 23 Вт/(м2°С);

Rо¢ - термическое сопротивление слоя ограждения:

Rо¢ = d/l, м2°С/Вт

где d - толщина двери, м;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/м°С.

Rо = 1/8,7 + 2·0,03/0,07 + 1/23 = 1,02 м2°С/Вт

Условие Rо ³ 0,6 Rотр выполняется.

Определение коэффициента теплопередачи двери:

kд = 1/Rо, Вт/м2°С.

kд = 1/1,02 = 0,98 Вт/(м2°С)

Kminf - условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м2×°С), определяемый по формуле

= 0,28×с×па×bv×Vh×raht×k/Aеsum,                (11)

 Вт/(м2×°С),

где с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);

bv - коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций. При отсутствии данных принимать bv = 0,85;

Vh - отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений здания, м3.

raht - средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м3

raht = 353/[273 + 0,5(tint - text)],              (12)

 кг/м3

па - средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, ч-1, определяемая по (13) <#"603231.files/image010.gif"> ч-1

где Lv - количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м3/ч, равное 4Al,

Al - площадь помещений, определяемая согласно СНиП 31-05 <#"603231.files/image011.gif"> кг/ч

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях с двойными раздельными переплетами - 0,8;

ninf - число часов учета инфильтрации в течение недели, ч, равное 168

raht, bv и Vh - то же, что и в формуле (11 <#"603231.files/image012.gif"> МДж,

где qint - величина тепловыделений на 1 м2 площади жилых помещений или расчетной площади общественного здания, Вт/м2, принимаемая для промышленных зданий тепловыделения учитываются по расчетному числу людей (90 Вт/чел), находящихся в здании, освещения (по установочной мощности) с учетом рабочих часов в неделю плюс тепловыделения от промышленного оборудования;

zht - то же, что и в формуле (<#"603231.files/image013.gif"> МДж;

где tF, tscy - коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по своду правил;

kF, kscy - коэффициенты относительного проникания солнечной радиации для светопропускающих заполнений соответственно окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий; при отсутствии данных следует принимать по своду правил;

AF1, AF2, AF3, AF4 - площадь светопроемов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям, м2;

Ascy - площадь светопроемов зенитных фонарей здания, м2;

I1, I2, I3, I4 - средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированная по четырем фасадам здания, МДж/м2, определяется по методике свода правил;

Теплопотери производственного помещения составляют 0,408 МДж, величину этих потерь необходимо покрыть установкой системы промышленного отопления.

Список использованных источников

1. ГОСТ 12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. -М.: 1978. - 32с.

. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

. СНиП II-3-79 . Строительная теплотехника. -: Стройиздат, 1996. - 29 с.

. Справочник проектировщика. Отопление, водопровод, канализация. - М: Стройиздат, 1976. - 430 с.

. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха -М: Стройиздат, 1977. - 520 с.

. В.Н.Богословский, В.И.Новиков, Б.Д.Симаков, В.П.Титов. Отопление и вентиляция. Часть II.-: Стройиздат, 1976. - 439 с.

. Мальцев В.В. Рекомендации по курсовому проектированию отопления и вентиляции промышленных зданий - Хабаровск: ХПИ, 1984.

. СНБ 2.04.01-97. Строительная теплотехника. - Минск , 1998.

. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М., 1992.

Приложение

Рисунок 1. Схема производственного здания