Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. М. КИРОВА

ЛЕСОТРАНСПОРТНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «ДОРОЖНОГО, ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Выполнил: Студент 3-го курса, ПГС

Токаревских М.А.

Проверил: Преподаватель

Бобров В.В

Сыктывкар

2013



Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

2.1 Теплотехнический расчёт наружной стены

2.2 Теплотехнический расчёт перекрытия

2.3 Теплотехнический расчёт пола

3. Расчёт теплового баланса помещений здания

4. Тепловой расчёт отопительных приборов

Заключение

Библиографический список



Введение

Потребности жилищно-коммунального хозяйства и промышленности в тепловой энергии обеспечивает система теплоснабжения от ТЭЦ районных и местных котельных, центральных водогрейных котельных.

Классификация систем теплоснабжения:

По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:

1) централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

2) местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).

По роду теплоносителя в системе:

1) водяные;

2) паровые.

По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения:

1) зависимые (теплоноситель, нагреваемый в тепло генераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в тепло потребляющие приборы);

2) независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления).

По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:

1) закрытая (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой);

2) открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

Для центрального теплоснабжения нужна разветвленная тепловая сеть. Внешняя тепловая сеть - один из наиболее трудоемких и дорогих элементов системы теплоснабжения, что предопределяет необходимость правильного выбора схемы теплоснабжения, способы прокладки и конструкции теплопроводов определяют стоимость строительно-монтажных работ и эксплуатационные расходы.

Тепловая энергия от источника к потребителю транспортируется трубопроводами тепловой сети при помощи теплоносителей, в качестве которых применяют горячую воду или пар. Возможно использование горячего воздуха и горячего газа, используемых для теплоснабжения производственных объектов. Указанные энергоносители дают возможность идентифицировать и автоматизировать производственные процессы

Указанные энергоносители дают возможность идентифицировать и автоматизировать производственные процессы, улучшить санитарно-гигиенические условия на производстве и в быту, улучшить экологический баланс городов и населенных пунктов. Технологическое теплотехническое оборудование использует тепловую энергию в виде горячей воды, водяного пара, нагретого воздуха с паром, которые изменяются и регулируются в широких пределах.

При проектировании сетей теплоснабжения и горячего водоснабжения принята система подачи воды от центрального теплового пункта (ЦТП), расположенного на территории микрорайона. В ЦТП находится оборудование с подпиточными и циркуляционными насосами, водомерами, счетчиками тепла, насосами для повышения напора холодной воды.

Требования по прокладке тепловых сетей регламентируются СНиП. Трубы покрываются изоляцией и прокладываются в утеплителе, выполненном из различных современных рулонных и других эффективных конструкций и материалов по ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные», ГОСТ 8734-78 «трубы стальные бесшовные горячедеформированные»

Для отключения отдельных участков систем теплоснабжения используется запорная арматура, которая располагается в теплофикационных камерах.

Газоснабжение

Газ в здания подается по газопроводам от распределительного трубопровода до отключающего устройства возле здания. Прокладку сети можно выполнить подземной, наземной и надземной. Для населенных пунктов применяют подземную прокладку в соответствии с требованиями СНиП 2.07.01 89 «Градостроительство планировка и застройка городских и сельских поселений». Глубина прокладывания не менее 0,8 м от верха труб, минимальный диаметр труб 50 мм. Газопровод прокладывается параллельно зданиям на расстоянии от фундамента не ближе 2х метров для газопровода низкого давления и не ближе 5 метров для газопроводов среднего давления. В местах установки запорной арматуры сооружаются водонепроницаемые колодцы. При пересечении с другими коммуникациями газопровод укладывается в металлический футляр, выходящий на 2-5 метров в обе стороны от пересечения. Газопроводы в местах входа и выхода из земли заключаются в футляр.



1. Исходные данные

Район проектирования: Арзамас

Конструкция наружной стены принимается по приложению №2 (рис. 1):

рис.1

1,5 - известково-песчаный раствор; 2 - кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-шлаковом растворе; 3 - битум нефтяной строительный кровельный; 4 - теплоизоляционные материалы: пенополиуретан.

д₁= 0,01; д₂=0,380; д₃=0,004; д₅=0,01

л₁ = 0,81; л₂ = 0,76; л₃ = 0,27; л₄ = 0,05; л₅ = л₁

3) Конструкция потолка принимается по приложению №3 и №4, для чердачного перекрытия (рис. 2):

рис.2

1 -раствор (песок, известь, цемент); 2 - утеплитель: пенополиуретан; 3 - рубероид 4 - бетоны и растворы: бетоны на природных плотных заполнителях: железобетон.

д₁=0,05; д₃=0,04; д₄=0,18; d = 0,13 м

л₁ = 0,87; л₂ = 0,53; л₃ = 0,17; л₄= 2,04

4) Конструкция пола 1-го этажа принимается по приложению №5 (рис.

3):

рис.3

1 - линолеум поливинилхлоридный многослойный; 2 - раствор (песок, известь, цемент); 3 - рубероид; 4 - пенополистирол; 5- железобетон.

д₁=0,003; д₂=0,02; д₃=0,003; д₅=0,18

л₁ = 0,38; л₂ = 0,87; л₃ = 0,17; л₄ = 0,06; л₅ = 2,04;

Климатические характеристики района определяются по [7].

Таблица 1.

№ п/п	Наименование параметра	Количественное значение
1	Температура наиболее холодной пятидневки, 0С (К = 0,92) - коэффициент обеспеченности	-32
2	Продолжительность отопительного периода Zот.пер. (при ), сут.	216
3	Средняя температура отопительного периода (при ), 0С	-4,7
4	Скорость ветра за январь, м/с	7,5

Примечание: Зона влажности: Н - нормальная.

Теплотехнические данные, принятые по приложению оформляются в табличной форме. Температура теплоносителя в наружных тепловых сетях составляет: t_расч=130⁰С, t_{обратное} = 70⁰С.



2. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Теплотехнический расчет заключается в определении толщины основного слоя ограждения, утеплителя, отделочного слоя, который будет удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и условию энергосбережения. Теплотехнический расчет проводится для наружной стены бесчердачного перекрытия и пола. Основным условием теплотехнических свойств рассчитываемых конструкций является соотношение

= (м²⁰с/Вт),

где - нормальная температура перепада между tвнутреннего воздуха и tвнутренней поверхности ограждающей конструкции принимается по таблице 2 [9].

n - Коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.

- температура внутреннего воздуха(18⁰С) - ГОСТ 12.1.005 - 88

- расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней наиболее холодной пятидневке, находим в [7].

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, принимаемый по таблице 4 [9].

Термическое сопротивление конструкций определяется по формуле:

,

где - термическое сопротивление теплоотдачи на внутренней поверхности ограждения.

- термическое сопротивление теплоотдачи слоев.

- термическое сопротивление теплоотдачи с наружной поверхности ограждения.

,

где - толщина слоя в метрах, определяется по [9].

Условия эксплуатации конструкций принимаются по приложению 2 с учетом зоны влажности и влажностного режима помещения.

Теплотехнический расчет наружной стены проводят в следующей последовательности:

определяют требуемое сопротивление теплопередачи

Определяют требуемое сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения по величине показателя ГСОП (градус-сутки отопительного периода) и назначение здания

Толщину искомого слоя утеплителя определяют по сопротивлению теплопередачи, принимаемой равной большему из значений требуемого сопротивления теплопередачи. Сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций определяется по формуле

,

где - термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями.

,

где = 1/8,7=0,12; = 1/23=0,043

Найдя толщину искомого слоя утеплителя необходимо ее округлить в большую сторону по унифицированному ряду размеров материала.

Теплотехнический расчет каждой конструкции заканчивается определением коэффициента теплопередачи по формуле K = 1/R₀

2.1 Теплотехнический расчёт наружной стены

1) = = 1.44 (м²*⁰с)/Вт;

2) = (18-(-4,7))*216=4903,2;

3) 1,78 (м²*⁰с)/Вт

4) R₀=R_в+R_слоёв+R_н=+(R₁+R₂+R₃+R₄+R₅)+=0,11+() +0,043=0,692 +

R₀==1,78=0,692+; =1,088 =>=0,05м

Согласно [19] плиты из пенополиуретана выпускаются толщиной кратной 10мм, следовательно перерасчёт производить не нужно.

5) = = 0,01 + 0,380 + 0,004 + 0,054+0,01 = 0,494 м

6)К = = 0,56(м²*⁰с)/Вт

2.2 Теплотехнический расчёт перекрытия

1) = = 1.44 (м²*⁰с)/Вт

2) = (18-(-4,7))*216=4903,2

3) = 2,47 (м²*⁰с)/Вт

4) == 0.12 м

д_{I жб}=0,18-0,12=0,06; R₁=+R_в.п.=+0,15=0,18м

где R_в.п[9] - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки при потоке тепла снизу вверх

R_II==0,15(м²*⁰с)/Вт

R_1,3==0,015(м²*⁰с)/Вт;

л_э=л₁===0,8 ккал/м*ч*⁰С

л_ср==1,048 ккал/м*ч*⁰С

R₂==0,115 (м²*⁰с)/Вт

R₊=0,015*2+0,115=0,145 (м²*⁰с)/Вт;

R_жб.п==0,147 (м²*⁰с)/Вт

=3,33%; 3,33%<25% - условие выполнено.

5)R₀=R_в+R_слоёв+R_н=+(R₁+R₂+R₃)+=0,11+(+0,043

R₀==2,47=1,71 + ; =0,76 =>=0,4м

Согласно [19] плиты из пенополиуретана выпускаются толщиной кратной 10мм, следовательно перерасчёт производить не нужно.

6) К = = 0,4 (м²*⁰с)/Вт

2.3 Теплотехнический расчёт пола

1) = = 2.58 (м²*⁰с)/Вт

2) = (18-(-4,7))*216=4903,2

3) 2,47 (м²*⁰с)/Вт

4)== 0.12 м

R₁ = +R_в.п.=+0,23=0,26м,

где R_в.п - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки потоке тепла снизу вверх

R_II= = 0,189 (м²*⁰с)/Вт

R_1,3==0,015(м²*⁰с)/Вт;

л_э=л₁===0,52 ккал/м*ч*⁰С

л_ср==0,824 ккал/м*ч*⁰С

R₂==0,146 (м²*⁰с)/Вт

R₊=0,015*2+0,146=0,176(м²*⁰с)/Вт

R_жб.п==0,18 (м²*⁰с)/Вт;

=6,8%; 6,8%<25% - условие выполнено.

5)R₀=R_в+R_слоёв+R_н=+(R₁+R₂+R₃+R₄+R₅)+=0,12+(+0,043 R₀==2,6; =1,26 =>=0,076 м

6) Толщина плит из пенополистирола может быть кратной 10 мм. Следовательно необходимо произвести перерасчет. =0,076 м заменяем на =0,08 м

R_в+R_слоёв+R_н=+(R₁+R₂+R3+R4+R₅)+=0,12+(+0,043 =2,54 (м²*⁰с)/Вт 7) К = = 0,42 (м²*⁰с)/Вт

3. Расчёт теплового баланса помещений здания

Цель проведения расчёта теплопотерь определяется необходимостью расчётов нагревательных приборов и приборов системы отопления для обеспечения потерь тепла каждым помещением по отдельности и помещением в целом. Основные теплопотери считаются по формуле:

Q=F*(t_в-t_н)*n

где -сопротивление теплопередачи

t_в - расчётная внутренняя температура воздуха в помещении

t_н- расчётная нормальная температура

Qрассчитывается для каждой комнаты отдельно.

Qрассчитывается для пола, стен и потолка, если комната граничит с наружной стеной.

Добавочные теплопотери:

Q_добогр = ( 1 + ),

где в - поправочный коэффициент, учитывающий ориентацию помещения в пространстве, наличие окон и расположение помещения в здании.

Площади помещений принимаем по плану (рис.4).

Результаты расчёта теплопотерь через ограждающие конструкции заносим в табл.2.

Результаты расчёта теплопотерь через пол и потолок заносим в табл.3.



Рис 4. План здания. Номера помещений

Таблица 2. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

№ пом	Назначение пом.	tпом., оС	Характеристика ОК	Ro, м2оС/Вт	n	tint-text, оС	Qh, Вт	Добавки к Qh	Qh, Вт	?Qh, Вт
			наим.	Орие-нтация	размеры, м	площадь,м2					на ориен.	проч	1+?в
1	коридор	19,0	коридор	ЮЗ	4,2	12,6	1,78	1	51,0	359,9	0,15	-	1,2	413,8	8656,3
2	комната	21,0	комната	ЮЗ	8,0	24,0	1,78	1	53,0	712,3	0,15	0,15	1,3	926,0
3	комната	21,0	комната	СЗ	1,6	4,8	1,78	1	53,0	142,5	0,1	-	1,1	149,6
4	кухня	20,0	кухня	СЗ	3,0	9,0	1,78	1	52,0	262,1	0,1	-	1,1	288,3
5	кухня	20,0	кухня	СЗ	3,0	9,0	1,78	1	52,0	262,1	0,1	-	1,1	288,3
6	комната	21,0	комната	СЗ	4,0	12,0	1,78	1	53,0	356,2	0,1	-	1,1	391,8
7	комната	21,0	комната	СЗ	3,9	11,7	1,78	1	53,0	347,3	0,1	-	1,1	382,0
8	кухня	20,0	кухня	СЗ	3,2	9,6	1,78	1	52,0	279,6	0,1	-	1,1	307,5
9	кухня	20,0	кухня	СЗ	2,9	8,7	1,78	1	52,0	253,3	0,1	-	1,4	342,0
10	комната	21,0	комната	СВ	8,0	24,0	1,78	1	53,0	712,3	0,2	0,15	1,1	783,6
11	комната	21,0	комната	СВ	1,6	4,8	1,78	1	53,0	142,5	0,1	-	1,1	156,7
12	комната	21,0	комната	СВ	1,1	3,3	1,78	1	53,0	97,9	0,1	-	1,4	137,1
13	комната	21,0	комната	СВ	10,0	30,0	1,78	1	53,0	890,4	0,15	0,25	1,1	934,9
14	комната	21,0	комната	ЮВ	3,0	9,0	1,78	1	53,0	267,1	0,05	-	1,1	280,5
15	кухня	20,0	кухня	ЮВ	3,6	10,8	1,78	1	52,0	314,5	0,05	-	1,1	330,2
16	комната	19,0	комната	ЮВ	3,6	10,8	1,78	1	51,0	308,4	0,05	-	1,1	323,9
17	кухня	20,0	кухня	ЮВ	3,6	10,8	1,78	1	52,0	314,5	0,05	-	1,1	330,2
18	комната	21,0	комната	ЮВ	3,6	10,8	1,78	1	53,0	320,5	0,05	-	1,1	336,6
19	комната	21,0	комната	ЮВ	3,3	9,9	1,78	1	53,0	293,8	0,05	-	1,1	308,5
20	комната	21,0	комната	ЮВ	9,5	28,5	1,78	1	53,0	845,9	0,1	0,25	1,4	1141,9
21	комната	21,0	комната	ЮВ	1,1	3,3	1,78	1	53,0	97,9	0,05	-	1,1	102,8

Таблица 3. Расчет теплопотерь для потолка и пола

№ пом.	Fпола,потолка, м2	tвнутр, оС	tнар, оС	Qпола, Вт	Qпотолка, Вт
1	58,0	19,0	-32,0	1035,3	1183,2
2	15,1	21,0	-32,0	280,1	320,1
3	5,5	21,0	-32,0	102,0	116,6
4	8,1	20,0	-32,0	147,4	168,5
5	8,4	20,0	-32,0	152,9	174,7
6	18,4	21,0	-32,0	341,3	390,1
7	17,5	21,0	-32,0	324,6	371,0
8	8,9	20,0	-32,0	162,0	185,1
9	7,9	20,0	-32,0	143,8	164,3
10	16,5	21,0	-32,0	306,1	349,8
11	5,7	21,0	-32,0	104,8	119,8
12	1,3	21,0	-32,0	24,1	27,6
13	22,2	21,0	-32,0	411,8	470,6
14	18,5	21,0	-32,0	343,2	392,2
15	14,2	20,0	-32,0	258,4	295,4
16	26,0	19,0	-32,0	464,1	530,4
17	14,2	20,0	-32,0	258,4	295,4
18	22,2	21,0	-32,0	411,8	470,6
19	20,6	21,0	-32,0	382,1	436,7
20	20,0	21,0	-32,0	371,0	424,0
21	1,1	21,0	-32,0	20,4	23,3



4. Тепловой расчёт отопительных приборов

Проводится с целью определения требуемой поверхности отопительного прибора, установленного в каждом помещении и обеспечивающего компенсацию теплопотерь через ограждающую конструкцию. Рассчитывается площадь отопительных приборов определяется из уравнения теплопередачи

,

где - коэффициент теплопередачи отопительного прибора; - средняя разность температур греющей воды и нагревания воздуха внутри помещения.

В качестве отопительного прибора принимаем чугунный радиатор М14ОАО. теплотехнический прибор здание радиатор

Расчет проводится в следующей последовательности:

1) Определяем требуемую площадь поверхности отопительного прибора (для разности температур 25⁰, для двухтрубной системы отопления):

,

где - тепловой поток, равный 435 ккал/г*экм;

- коэффициент, учитывающий этажность здания (1,03 - 1,07);

- коэффициент, зависящий от способа установки отопительного прибора (1,05 - 1,09)

2) Определяем требуемое число секций:

,

где - площадь теплообмена поверхности одной секции для чугунного радиатора М140АО (f=0,35)

Результаты расчёта заносим в табл 4.

Таблица 4 . Расчёт количества секций.

№ пом.	Qпом., м2	Fтр	nсек
1	2632,3	6,580836	19
2	1526,2	3,815603	11
3	368,2	0,920531	3
4	604,2	1,51047	5
5	615,9	1,53972	5
6	1123,2	2,80794	9
7	1077,6	2,694017	8
8	654,6	1,636518	5
9	650,1	1,625286	5
10	1439,4	3,598568	11
11	381,3	0,953245	3
12	188,8	0,471992	2
13	1817,4	4,543425	13
14	1015,9	2,539628	8
15	884,0	2,210052	7
16	1318,4	3,295926	10
17	884,0	2,210052	7
18	1219,0	3,047553	9
19	1127,4	2,818434	9
20	1936,9	4,842345	14
21	146,6	0,366416	2



Заключение

В результате выполнения контрольной работы мы научились рассчитывать теплопотери здания через пол, внешние стены и перекрытие. По полученным значениям теплопотерь выбрали подходящую систему отопления и рассчитали требуемое количество радиаторов для каждого помещения, необходимое для их компенсации.



Библиографический список

1. Богословский В.Н. Отопление - М.:Стройиздат. 1991 - 436 с.

2. Тихомиров В.К. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция - М.:Стройиздат. 1991 - 379 с.

3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно - технические устройства. Под редакцией Староверова И. Г. - М.: Стройиздат. 1990 -343 с.

4. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Вентиляция и кондиционирование воздуха /Под редакцией Щекина Р. В./ - Киев: Будивельник. 1976 - 351 с.

5. Проектирование тепловых пунктов СП 41-101-95 - М.: Стройиздат. 1999 - 78 с.

6. Буласов Б.В., Кашинский В.П. Строительное черчение. - М.: Стройиздат. 1990 - 464 с.

7. СНиП 23-01-99* Строительная климатология - М.: Стройиздат. 2000 - 57 с.

8. СНиП 41-01-2003 отопление, вентиляция и конденционирование М.: Госстрой России. 2004 - 55 с.

9. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника. - М.: Стройиздат. 1995 - 27 с.

10. СНиП 2.08.01 89 Жилые здания. Нормы проектирования - М.: Стройиздат. 1990 - 15.

11. ГОСТ 21.602-2003 «Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования».

12. СП 41-102-98 Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использование металлополимерных труб. - М.: Госстрой России. 1999

13. ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к тестовым документам. - Минск: Издательство стандартов. 1995

14. ГОСТ 21.1101-92 Основные требования к рабочей документации. - М.: Издательство стандартов. 1993 - 25 с.

15. Худяков А.Д. Теплозащита здания в северных условиях. - М.: Ассоциация строительных вузов. «001 - 107 с.

16. Циркуляционные насосы для отопительных систем. UPS Serie 100? UPS Serie 200. GRUNDFOS.

17. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.

18. Гост 15588-86 «плиты пенополистирольные технические условия»

19. Гост 9573-96 «плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные»

Размещено на Allbest.ru

...