Отопление и вентиляция жилого дома в г. Москва
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КАЗАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
теплогазоснабжения и вентиляции
Курсовая
работа
Отопление и
вентиляция жилого дома в г. Москва
Казань,
2015г.
Содержание
Введение
1. Отопление
.1 Теплотехнический расчет наружных
ограждений
.2 Определение теплопотерь через
ограждающие конструкции здания
.3 Выбор и расчет отопительных
приборов
.4 Гидравлический расчет системы
отопления
. Вентиляция
.1 Определение воздухообменов
.2 Аэродинамический расчет
Список используемой литературы
Введение
В данной расчетно-графической работе выполняется
теплотехнический расчет, расчет систем отопления и вентиляции жилого дома.
Данное здание находится в городе Москва. В качестве исходных данных дана
геометрия здания проектируемых систем, а также другие параметры необходимые для
дальнейшего проектирования.
В данной расчетно-графической работе
проектируется естественная вытяжная система вентиляции помещений.
В работе решаются следующие вопросы по отоплению:
расстановка оборудования; расчет теплопотерь и тепловой мощности; определение
расчетных расходов теплоты; расчет отопительных приборов.
Система отопления принята двухтрубная, тупиковая
с верхней разводкой подающей магистрали, с естественной циркуляцией. Трубы
систем отопления приняты стальные водогазопроводные. На каждом стояке
установлен вентиль и пробковый кран.
В качестве отопительных приборов приняты
биметаллические секционные радиаторы «Сантехпром БМ», производимые на ОАО
«САНТЕХПРОМ» г. Москва.
1. Отопление
.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений
. Исходные данные. Параметры наружного воздуха
района строительства выбираем согласно СНиП 23-01-99 «Строительная
климатология».
. Город - Москва.
. Ориентация фасада здания - Запад
. Температура воздуха наиболее холодной
пятидневки с обеспеченностью 0,92 text
=
-31 оС.
4. Продолжительность периода со средней суточной
температурой воздуха £8 оС - Z=214
суток
. Средняя температура воздуха периода со средней
суточной температурой воздуха £8 оС -
tht
=-3,1оС
. Расчетные температуры внутреннего воздуха
помещений в холодный период года tint:
Жилые комнаты - 22 (23) оС;
Уборная индивидуальная - 18 оС;
Ванная - 25 оС;
Кухня - 18оС.
. Определяем требуемое сопротивление
теплопередачи наружной стены исходя из санитарно-гигиенических условий:
, м2×°С ∕
Вт.
n -
коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности стены по
отношению к наружному воздуху (прил. 7[6]);
- коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности стены Вт∕(м2×°С), (прил. 5[6]);
- нормативный температурный перепад
между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности
стены (прил. 4[6]);
tн - средняя
температура наружного воздуха (прил. 15[6]);
tв -
температура внутреннего воздуха, оС (прил. 1[6])
Zоп -
продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха
tоп - средняя
тем-ра воздуха периода со средней сут. температурой воздуха
Определяем величину градусо-суток
отопительного периода ГСОП
Затем определяем требуемое
сопротивление теплопередачи, исходя из условий энергосбережения, по прил. 2[6],
в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода ГСОП( Dd)
a и b -
коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для
соответствующих групп зданий (прил. 2[6])
Из двух полученных значений
требуемого сопротивления для дальнейших расчетов выбираем большее. По этому
расчету с учетом коэффициента теплотехнической однородности определяем
термическое сопротивление слоя утеплителя.
Общее сопротивление теплопередаче
находится по формуле:
(1)
где Rв и Rн -
соответственно сопротивление теплообмену на внутренней и наружной поверхности.
Выражаем термическое сопротивление
утеплителя:
Ограждающая конструкция стены:
Слой 1 - наружная штукатурка.
Известково-песчанный раствор. Толщина слоя δ1 = 0,02 м.
Теплопроводность λ1= 0,81 Вт /
м×оС.
Слой 2 - кирпич силикатный. Толщина
слоя δ2 = 0,125 м.
Теплопроводность λ2 = 0,87 Вт /
м× оС.
Слой 3 - утеплитель из вспененного
синтетического каучука «Аэрофлекс». Толщина δ3,
вычисляемая далее. Теплопроводность λ3 = 0,04 Вт /
м× оС.
Слой 4 - кирпич глиняный
обыкновенный. Толщина слоя δ4 = 0,25 м.
Теплопроводность λ4 = 0,76 Вт /
м× оС.
Слой 5 - внутренняя штукатурка.
Цементно-песчанный раствор. Толщина слоя δ5 = 0,02 м.
Теплопроводность λ5 = 0,93 Вт /
м×оС.
- коэффициент теплоотдачи наружной
поверхности стены в зимних условиях, Вт / (м2×°С) (Прил.
6[6])
Принимаем утеплитель “Аэрофлекс”
толщиной 150 мм.
Находим фактическое термическое
сопротивление, аналогично уравнению (1), подставляя найденные значения δ3, λ3 :
Определяем коэффициент теплопередачи:
Толщина всей стены равна 560 мм
. 1)Определим коэффициент теплопередачи К для
окон:
Подсчитаем значение сопротивления теплопередачи R0,
по уже известному ГСОП. Сопротивление теплопередачи двойного окна с рамой из
древесины (прил. 2[6] примечание 1):
Коэффициент теплопередачи равен:
2)Определим коэффициент теплопередачи К для
перекрытий:
Подсчитаем значение сопротивления теплопередачи R0,
по уже известному ГСОП (прил. 2[6] примечание 1):
;
1.2 Определение теплопотерь через наружные
ограждающие конструкции здания
. Потери теплоты через наружные ограждения
равны:
где К - коэффициент теплопередачи ограждающей
конструкции, Вт/м2°С; для наружных стен К = 0,3
Вт/м2°С, для окон К = 1,7 Вт/м2оС.
F - расчетная
площадь ограждающей конструкции, м2, вычисляемая с соблюдением
определенных правил обмера, приведенных на плане рис.3 прил.3[6].
- сумма добавочных потерь теплоты в
долях от основных потерь.
β1 - добавка
на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света. Величины
добавок принимаются в соответствии с ориентацией ограждающих конструкций.
β2 - добавка на
поступление холодного воздуха через наружные двери.
n -
коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по
отношению к наружному воздуху.
tв -
температура воздуха внутри помещения
tн -
температура воздуха снаружи.
В этом расчете теплопотери
подсчитываются через наружные стены (НС) и окна двойные (ДО), так как квартира
находится на втором этаже.
Помещение 101,201. Жилая комната
угловая
1) НС (С)
) НС(З)
Сумма 101,201: Q=762.70Вт
3) ДО(з)
) пол
Помещение 102,202.
Жилая комната
1) НС(З)
2) ДО(З)
) пол
Сумма 102,202: Q=507.34 Вт Помещение
103,203. Жилая комната
1) НС(З)
2) ДО(З)
) пол
Сумма 103,203: Q=504,36 Вт
Помещение 104,204. Кухня
НС (З) пол
ДО(з)
Сумма 104,204: Q=351.9Вт
. Теплозатраты на нагрев
инфильтрующегося воздуха определяем по формуле:
где - расход воздуха, удаляемого
естественным вытяжной вентиляцией, принимаемый равным 3 м3/ч на 1 м2
площади жилых помещений и кухни;
ρ - плотность воздуха, кг/м3,
рассчитываемая по формуле:
с - теплоемкость воздуха,
принимаемая равной 1,005 кДж/(кг∙ оС).
Подсчитаем, если tн = -31 оС.
,
Помещение 101,201. Жилая комната
Помещение 102,202. Жилая комната
Помещение 103,203. Жилая комната
Помещение 104,204. Кухня.
. При определении тепловой мощности
системы отопления учитывают бытовые тепловыделения, которые определяются по
формуле:
где - норма теплопоступлений 10-17 Вт на
1м2 площади пола.
Fпл - площадь
пола помещения, м2.
Примем =17 Вт/м2
Помещение 101,201. Жилая комната.
Помещение 102,202. Жилая комната.
Помещение 103,203. Жилая комната.
Помещение 104,204. Кухня.
. Тепловая мощность системы
отопления каждого помещения Qполн
определяется по потерям теплоты через наружные ограждения, теплозатратам на
нагревание инфильтрующегося воздуха за вычетом бытовых тепловыделений и
рассчитывается по формуле:
Qполн= Qпот + Qинф - Qбыт, Вт
Подсчитаем для каждой комнаты:
Помещение 101,201: Qполн= 1735,95 Вт
Помещение 102,202: Qполн= 1430,70 Вт
Помещение 103,203: Qполн= 1427,22 Вт
Помещение 104,204: Qполн= 751,99 Вт
Сумма всех потерь: 5345,86 Вт.
Результаты расчета заносим в таблицу 1.
1.3 Выбор и расчет отопительных приборов
. В жилых зданиях в качестве отопительных
приборов рекомендуется применять радиаторы и конвекторы. Принимаем радиатор
ЧМ-500 при схеме движения теплоносителя сверху вниз
Поверхность нагрева приборов определятся по
формуле:
, м2
где Qпр = Qполн (полным
теплопотерям в комнате)
qпр - расчетная
плотность теплового потока, Вт/м2
,
где qном
- номинальная плотность теплового потока, равная 406,25 Вт/м2;
360 - нормированный массовый расход
теплоносителя через отопительный прибор, кг/ч.
n, m
- эмпирические показатели коэффициенты степени при относительных температурном
напоре и расходе теплоносителя;
Коэффициенты n,
m и поправочные
коэффициенты cпр,
β1,
β2
принимаются по приложению 9 [6], в зависимости от того какой вид прибора
выбран. Для ЧМ-500 β1=1,02,
β2
у стен 1,02, у окон 1,07, n=0,3;
с=1, m=0,04
b, p
- безразмерные поправочные коэффициенты. Для ЧМ-500 b=0,993;
р=1
Δtср
- средний температурный перепад между средней температурой теплоносителя в
приборе и температурой окружающего воздуха:
,
где tвх, tвых -
температура воды, входящий в прибор и выходящей из прибора, °С
Δtпр - перепад
температур теплоносителя между входом и выходом отопительного прибора, °С;
tв - расчетная
температура помещения, принимаемая в соответствии с приложением 1 [6];
- расход
воды в приборе, кг/ч,
где tг, tо -
температура воды в системе отопления, горячей и охлажденной, °С;
с - теплоемкость воды, принимаемая
равной 4,187 кДж/(кг×°С)
. Далее находят число секций
выбранного радиатора:
,
β3 -
поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе (приложение 9
[6]);
fc
- поверхность нагрева одной секции.
Рассчитаем для каждого помещения:
Помещение 101,201. Жилая комната
Помещение 102,202. Жилая комната
Помещение 103,203. Жилая комната
Помещение 104,204. Кухня
Результаты расчета заносим в таблицу
2.
Таблица 2 для расчета отопительных приборов
№
пом.
|
Qпр, Вт
|
Gпр, кг/ч
|
∆tср, 0С
|
qпр, Вт/м2
|
Fпр, м2
|
β3
|
fс
|
N, шт
|
Число
приборов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
101,201
|
1735,95
|
60,5
|
60,5
|
310,59
|
6,1
|
0,99
|
0,48
|
13
|
2
|
102,202
|
1430,70
|
62,5
|
62,5
|
321,5
|
4,86
|
0,99
|
0,48
|
10
|
1
|
103,203
|
1427,72
|
62,5
|
62,5
|
321,48
|
4,85
|
0,99
|
0,48
|
10
|
1
|
104,204
|
751,99
|
64,5
|
64,5
|
326,44
|
2,51
|
1
|
0,48
|
5
|
1
|
.4 Гидравлический расчет системы отопления
Гидравлический расчет сети заключается в подборе
диаметров отдельных участков трубопроводов таким образом, чтобы по ним
проходило расчетное количество теплоносителя. Правильный выбор диаметров труб
обеспечивает надежную работу системы отопления и обуславливает экономию металла
Расчет на программе Excel:
Учитывается при расчете тот факт, чтоб скорость
не превышало нормативного, м/с, иначе в системе появиться шум (турбулентность),
R<50 Па/м. Подбираюся
диаметры таким образом, чтоб эти условия соблюдались.
Методика расчета:
. Расписываем в последнем столбце -
потери тепла.
. В столбце 4 получаем значение расхода -
q=кг/ч
. Используя таблицу (в приложении) и q
-находим значение R и скорости
. Внизу таблицы находим суммарные потери
На первый этаж: P=2*0,19=0,36
мм.рт.ст
На второй этаж: P
=2*0,19=0,36 мм.рт.ст.
На отопительные приборы: P=15000Па=1,53
мм.рт.ст.
Суммарное=2.25мм.рт.ст.( необходимо преодолеть
насосу)
Невязка - допустима (не превышает 15%)
ограждение отопительный воздухообмен
2. Вентиляция
.1 Определение воздухообменов
В жилых зданиях обычно устраивают естественную
вытяжную вентиляцию по специально предусмотренным каналам. Необходимый
воздухообмен для жилых зданий определяется по кратности воздухообмена:
где L - объем
удаляемого воздуха,
Кр - кратность воздухообмена
(приложение 1[6])
V - объем
помещения, м3
Таблица 3
Таблица определения воздухообмена.
№
помещения
|
Наименование
помещения
|
Размеры
помещения, м
|
Объем
помещения V,м3
|
Нормируемый
воздухообмен, м3/ч
|
Кратность
воздухообмена, ч-1
|
Объем
удаляемого воздуха, L,
м3/ч
|
Размеры
сечения каналов, мм
|
Число
каналов
|
|
|
А
|
В
|
h
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
201
|
Жилая
комната
|
5,58
|
3,26
|
2,7
|
48,16
|
-
|
1
|
48,16
|
-
|
-
|
202
|
Жилая
комната
|
5,58
|
3,48
|
2,7
|
52,43
|
-
|
1
|
52,43
|
-
|
-
|
203
|
Жилая
комната
|
4,38
|
3,48
|
2,7
|
41,15
|
|
1
|
41,15
|
-
|
-
|
204
|
Кухня
|
2,78
|
3,48
|
2,7
|
26,12
|
100
|
1
|
126
|
140х270
|
1
|
205
|
Уборная
|
0,9
|
1,5
|
2,7
|
3,65
|
25
|
-
|
50
|
140х140
|
1
|
206
|
Ванная
|
1,5
|
1,5
|
2,7
|
6,08
|
25
|
-
|
|
|
|
2.2 Аэродинамический расчет каналов
Расчет каналов следует производить исходя из
располагаемого давления, ΔPе,
Па, при расчетной наружной температуре tн
=
+5 оС:
,
где ρн - плотность
наружного воздуха при температуре tн = +5 оС
равна 1,27 кг/м3;
ρв - плотность
внутреннего воздуха, кг/м3,
h - высота от
оси жалюзийной решетки до верха вытяжной шахты, равная 5,8 м.
Далее, определяем сечение каналов:
где ν -
нормируемая скорость движения воздуха по каналам, изменяется от 0,5 до 1,0 м/с.
В нашем расчете принимаем скорость равную 0,7 м/с, т.к. 2 этаж.
Определяем эквивалентный диаметр для
прямоугольных каналов:
где a и b стороны
каналы, мм.
Потери давления в местных
сопротивлениях определяется по формуле:
где - сумма коэффициентов местных
сопротивлений на участке, которые принимаются по приложению 14 [5]
- динамическое давление, Па,
принимаемое по номограмме рис. 8 прил.10[6]
После определения потерь давления на
трение и в местных сопротивлениях, их сравнивают с располагаемым давлением по
формуле:
где l длина
расчетного участка, м;
а - коэффициент запаса 1,1 до 1,15,
β - коэффициент шероховатости,
принимаемый по приложению 14[6]
Участок 1
Для определения площади сечения
канала участка 1 задаемся скоростью движения воздуха в нем 1 м/с
Принимаем для участка 1 кирпичный
канал 1/2х1. Площадь сечения канала с учетом швов составит 0,038м2.
При этой площади сечения скорость движения воздуха составит:
= 2 + 0,1+1,3 = 3,4
Участок 2
Для определения площади сечения
канала участка 2 задаемся скоростью движения воздуха в нем 1м/с
Принимаем для участка 2 кирпичный
канал 1/2х1/2. Площадь сечения канала с учетом швов составит 0,02м2.
При этой площади сечения скорость движения воздуха составит:
= 2 +0,1+ 1,3 = 3,4
Результаты расчетов заносим в
таблицу 4.
Таблица 4
Таблица аэродинамического расчета
каналов
№
уч
|
L м3/ч
|
l, м
|
a∙b, мм
|
dэ, м
|
F, м2
|
ν,
м/с
|
R, Па/м
|
R∙l∙β,
Па
|
ρд,
Па
|
∑ξ
|
Z, Па
|
R∙l∙β+Z,
Па
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
1
|
126
|
6,3
|
140*270
|
184,39
|
0,038
|
0,921
|
0,095
|
0,862
|
0,565
|
3,4
|
1,921
|
2,783
|
2
|
50
|
6,3
|
140*140
|
140
|
0,02
|
0,694
|
0,075
|
0,647
|
0,30
|
3,4
|
1,02
|
1,667
|
Список используемой литературы
1. СНиП 23-01-99 «Строительная
климатология».
2. СНиП 23-02-2003 «Тепловая
защита зданий».
. СНиП 2-08-01-89* «Жилые
здания».
. Справочник проектировщика.
Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование
воздуха. Под ред. И.Г. Староверова.
. Тихомиров К.В., Сергеенко
Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция». Москва. Стройиздат, 1981.
. Методические указания к
курсовой и расчетно-графической работам. КГАСУ. Казань. 2008.
. СНиП 41-01-2003 «Отопление,
вентиляция и кондиционирование» Приложение Б
Таблица 1-начало
Таблица расчетов теплопотерь помещений
Номер
помещения
|
Наименование
помещения и его температура
|
Наименование
Ограждения
|
Ориентация
|
Размеры,
АхВ,м
|
Площадь
F, кв.м
|
Коэффициент
теплопередачи
|
Разность
температур (Tв-Тн), °С
|
Коэффициент
n
|
Дополнительные
теплопотери, добавка на ориентацию β1
|
1+Sβ
|
Теплопотери
ограждения Qогр , Вт
|
Потери
теплоты помещения Qпот
, Вт
|
Теплозатраты
на нагревание инфильтрующегося воздуха ,Qинф
|
Бытовые
тепловыделения Qбыт
|
Полные
теплопотери Qполн
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
101
|
ЖК
(t=22C)
|
НС
|
С
|
6,26х3,0
|
18,78
|
0.225
|
53
|
1
|
0.1
|
1.1
|
235,15
|
762,70
|
1322,09
|
348,84
|
1735,95
|
|
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
53
|
1
|
0.05
|
1.05
|
135,23
|
|
|
|
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
53
|
1
|
0.05
|
1.05
|
163,61
|
|
|
|
|
|
|
пол
|
-
|
5,7х3,6
|
20,52
|
0.2
|
53
|
1
|
0.0
|
1.00
|
205,2
|
|
|
|
|
102
|
ЖК
(t=20C)
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
130,13
|
507,34
|
1272,20
|
348,84
|
1430,70
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
157,44
|
|
|
|
|
|
|
пол
|
-
|
5,7х3,6
|
20,52
|
0.2
|
51
|
1
|
0.0
|
1.00
|
219,77
|
|
|
|
|
103
|
ЖК,
(t=20C)
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
130,13
|
504,36
|
1272,20
|
348,84
|
1427,72
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
164,93
|
|
|
|
|
|
|
пол
|
-
|
5,7х3,6
|
20,52
|
0.2
|
53
|
1
|
0.0
|
1.00
|
209,50
|
|
|
|
|
104
|
К
(t=18C)
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
49
|
1
|
0.05
|
1.05
|
125,02
|
368,89
|
536,10
|
153,00
|
751,99
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
49
|
1
|
0.05
|
1.05
|
151,26
|
|
|
|
|
|
|
пол
|
-
|
2,5х3,6
|
9,0
|
0.2
|
49
|
1
|
0.0
|
1.00
|
92,61
|
|
|
|
|
201
|
ЖК
(t=22C)
|
НС
|
С
|
6,26х3,0
|
18,78
|
0.225
|
53
|
1
|
0.1
|
1.1
|
235,15
|
762,70
|
1322,09
|
348,84
|
1735,95
|
|
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
53
|
1
|
0.05
|
1.05
|
135,23
|
|
|
|
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
53
|
1
|
0.05
|
1.05
|
163,61
|
|
|
|
|
|
|
Пот
|
-
|
5,7х3,6
|
20,52
|
0.2
|
53
|
1
|
0.0
|
1.00
|
205,2
|
|
|
|
|
202
|
ЖК
(t=20C)
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
130,13
|
507,34
|
1272,20
|
348,84
|
1430,70
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
51
|
0.05
|
1.05
|
157,44
|
|
|
|
|
|
|
Пот
|
-
|
5,7х3,6
|
20,52
|
0.2
|
51
|
1
|
0.0
|
1.00
|
219,77
|
|
|
|
|
203
|
ЖК,
(t=20C)
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
130,13
|
504,36
|
1272,20
|
348,84
|
1427,72
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
51
|
1
|
0.05
|
1.05
|
164,93
|
|
|
|
|
|
|
Пот
|
-
|
5,7х3,6
|
20,52
|
0.2
|
53
|
1
|
0.0
|
1.00
|
209,50
|
|
|
|
|
204
|
К
(t=18C)
|
НС
|
З
|
3,6х3,0
|
10,8
|
0.225
|
49
|
1
|
0.05
|
1.05
|
125,02
|
368,89
|
536,10
|
153,00
|
751,99
|
|
|
ДО
|
З
|
1,4х1,4
|
1,96
|
1.5
|
49
|
1
|
0.05
|
1.05
|
151,26
|
|
|
|
|
|
|
пот
|
-
|
2,5х3,6
|
9,0
|
0.2
|
49
|
1
|
0.0
|
1.00
|
92,61
|
|
|
|
|