Отопление и вентиляция гражданского здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Пояснительная записка

к курсовому проекту

Преподаватель Готулёва Ю. В.

Студент гр. 160 Зеленов П.Л.

Нижний Новгород 2001

Содержание

1. Исходные данные

1.1 Ограждающие конструкции здания

1.1.1 Конструкция наружной стены

1.1.2 Конструкции окон, дверей, пола

1.1.3 Конструкция чердачного перекрытия

1.2 Система отопления здания

2. Расчетная часть

2.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

2.1.1 Определение термического сопротивления наружной стены здания

2.1.2 Определение термического сопротивления окон, дверей, пола

2.1.3 Определение термического сопротивления чердачного перекрытия

2.2 Расчет теплопотерь здания

2.2.1 Определение теплопотерь через ограждающие конструкции

2.2.2 Затраты теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха

2.2.3 Тепловой баланс помещений и теплозатраты на отопление здания

2.3 Выбор системы водяного отопления и параметров теплоносителя

2.4 Расчет нагревательных приборов

2.5 Гидравлический расчет системы отопления

2.6 Подбор элеватора

2.7 Расчет вентиляции

Список литературы

1. Исходные данные

Проектируется система отопления и вентиляции здания детского сада на 60 мест в городе Иваново. Температура наиболее холодной пятидневки tн=-300С. Продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха 8С zоп=219 сут. Средняя температура отопительного периода tоп=-4,40С.

1.1 Ограждающие конструкции здания

1.1.1 Конструкция наружной стены

Конструкция наружной стены принимается следующая - комбинированная кладка из кирпича с заполненным слоем изоляции, внутренняя поверхность оштукатурена. Для придания прочности стена усиливается армированной сеткой через каждые три ряда кладки (рис 1).

Рис.1. 1 -слой штукатурки толщиной 0,02 м; 2 -кладка кирпичная, толщиной 0,25 м; 3 -слой теплоизоляции; 4 -кладка кирпичная, толщиной 0,25 м.

Материалы кирпичной кладки принимаются следующие:

Кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе с плотностью =1800 кг/м3, в качестве теплоизоляции гравий керамзитовый, плотностью =200 кг/м3, известково-песчаный штукатурный раствор.

1.1.2 Конструкции окон, дверей, пола

Для конструкции окон принимаем тройное остекление в металлических раздельных переплётах. Наружные входные двери устраиваются двойные с тамбуром между ними.

Конструкция полов: утеплённые, на лагах (рис. 2). Утеплённым называется расположенный на грунте пол, в конструкции которого имеются слои материала с теплопроводностью <1,2 .

Рис 2. 1-доски, толщиной 0,04 м; 2-воздушная прослойка, толщиной 0,15 м

В качестве материала для досок выбираем сосну. В принятой конструкции полов утепляющими слоями считаются доски и замкнутая воздушная прослойка.

1.1.3 Конструкция чердачного перекрытия

В качестве чердачного перекрытия принимают следующую конструкцию, состоящую из нескольких слоёв (рис.3).



Рис. 3. 1-утепляющий слой (керамзитовый гравий)- толщина определяется расчётом; 2-рубероид, толщина р=0,005м; 3-ж/б плита, толщиной 0,22м; 4-штукатурка, толщина слоя шт=0,025м.

1.2 Система отопления здания

теплозатраты гидравлический отопление вентиляция

Система отопления здания предназначена для создания в холодный период года в помещениях здания заданной температуры воздуха, соответствующей комфортным условиям.

Предусматриваем установку в помещениях здания чугунных секционных радиаторов типа: МС-140-108 и МС-140-98.

Предусматриваем размещение радиаторов под световыми проёмами у наружных стен, а в служебном гардеробе у одной из внутренних стен без ниши. Присоединение приборов сверху вниз.

Разводка магистралей теплопроводов располагается на чердаке.

Элеваторный узел расположен в подвальном помещении. Схема прокладки теплопроводов указана в графической части.

2. Расчетная часть

2.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

2.1.1 Определение термического сопротивления наружной стены здания

Сопротивление теплопередачи наружной стены R0 () должно, быть не менее сопротивления теплопередачи из санитарно-гигиенических условий и условий энергосбережения.

Сопротивление теплопередачи R0, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий, определяется по формуле:

, (1)

где tв=18 расчётная температура внутреннего воздуха 0С, принимается согласно 4.

tн=-30 0С расчётная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по 2.

tн=6 0С нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней конструкции по табл.2*1.

в=8,7 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции по табл.4* 1.

n-коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху(n=1) по табл.3* 1.

Требуемое сопротивление теплопередаче R0 ограждающих конструкций, исходя из условий энергосбережения, определяются по приложению 2 6, предварительно определив Градусосутки отопительного периода по формуле:

ГСОП=(tв-tоп)zоп (2)

ГСОП=(18-(-3,9))219=4796

R0=3,1

Толщина изоляции (из) наружной стены определяется из формулы:

(3)

где R0 -берётся наибольшее из значений, определённых из санитарно-гигиенических условий и условий энергосбережения.

н=23 ,- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, по табл. 6 1.

кл, из, шт - теплопроводность материалов соответствующих слоёв конструкции Вт/(м 2С), по прил.3*1

кл, из, шт - толщина слоев соответствующих материалов (м).

кл=0,81

из=0,12

шт=0,81

из=(3,1-0,80)0,12=0,276 м

2.1.2 Определение термического сопротивления окон, дверей, пола

Требуемое приведенное термическое сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей определяется по приложению 26.

Термическое сопротивление наружных дверей принимается равным - наружной стены.

Приведенное сопротивление теплопередаче полов определяется в соответствии с1. Расчет термических сопротивлений пола ведется по зонам.

Для не утепленных полов:

1 зона:

2 зона:

3 зона:

4 зона:

При расчете полов, расположенных на лагах, сопротивление теплопередаче каждой зоны пола определяется по формуле:

 (4)

(5)

- где д,д- толщина, м и теплопроводность, досок

-0,19=-воздушная прослойка

д=0,18-сосна поперек волокон

По формуле (4) RлагI=2,91; RлагII=5,46;

RлагIII=10,45; RлагIV=16,95

2.1.3 Определение термического сопротивления чердачного перекрытия

Сначала определяется термическое сопротивление Ж/Б плиты. Термическое сопротивление ограждений, в которых материал неоднороден, как в направлении параллельном тепловому потоку, так и в перпендикулярном ему направлении, надлежит определять следующим образом (рис.3).

А) Плоскостями, параллельными тепловому потоку, ограждение разделяется на характерные в теплотехническом отношении участки, состоящие из одного или нескольких слоев. Термическое сопротивление таких ограждений обозначается R¦ и вычисляется:

(6)

где F1, F2, Fn - площади отдельных участков по поверхности ограждений, м²

R1, R2, Rn - термические сопротивления отдельных характерных участков, вычисленных по формуле:

, (7)

где - толщина отдельных слоев ограждения, м

- коэффициент теплопроводности отдельных слоев ограждения,

Плоскостями, параллельными направлению теплового потока разрезаем стену на 2 участка: I и II.

Участок I- железобетонные стенки с пустотами (воздушными прослойками). Определяем эквивалентную толщину воздушных прослоек.

(8)

где d- диаметр отверстия в Ж/Б плите, м(d=0,16 м);

Термическое сопротивление воздушных прослоек Rвп согласно 1 в зависимости от толщины и направления движения теплового потока, принимаем равным

Термическое сопротивление Ж/Б стенок:

(9)

ж/б=0,22 м- толщина Ж/Б плиты;

ж/б=2,04

Rж/б=(0,22-0,142)/2,04=0,038

Общее термическое сопротивление стенок и пустот определяется по формуле:

(10)

RI=0,038+0,15=0,188

Участок II- Ж/Б стенка с бетонными включениями.

Общая длина участка по ширине панели:

(11)

F2=1L=10,338=0,338 м²

Термическое сопротивление панели перекрытия при расчете параллельно тепловому потоку участка II:



Термическое сопротивление всей панели при расчете параллельного теплового потока:

(12)

2.2 Расчет теплопотерь здания

2.2.1 Определение теплопотерь через ограждающие конструкции

Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции различают условно на основные и дополнительные. Их следует определять суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции по формуле:

,

где - добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь. К добавочным потерям теплоты относят следующие:

1 - на ориентацию помещений по сторонам света;

2 - на продуваемость помещений с двумя и более наружными стенами;

3 - на подогрев врывающегося холодного воздуха.

Поправочные коэффициенты определяют по приложению 8 СНиПII-3-79**

Для определения основных теплопотерь используют формулу:

,

где - площадь ограждающих конструкций, м²;

- термическое сопротивление ограждающей конструкции, ;

- расчетная температура воздуха внутри помещения, ;

- расчетная температура наружного воздуха или температура воздуха наиболее холодного помещения при расчете теплопотерь через внутренние ограждения, ;

n - поправочный коэффициент.

Потери теплоты через наружные стены ограждения измеряют без вычета площади окон, т.е. фактически площадь окон учитывается дважды, поэтому коэффициент теплопередачи для окон принимают как разность его значений для окон и стен.

Данные по расчету теплопотерь приведены в таблице 1.

Ограждающие конструкции обозначаются:

СН - стена наружная;

ОД - окно с двойным остеклением;

ПТ - перекрытие (потолок);

СВ - стена внутренняя;

ДД - дверь двойная;

ПЛ - перекрытие (пол);

2.2.2 Затраты теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха

При разности давлений воздуха с одной и с другой стороны ограждения через него может проникать воздух в направлении от большого давления к меньшему, т.е. в направлении от наружного воздуха в помещение. Такое явление называется инфильтрацией, оно вызывает дополнительные потери теплоты помещением.

Расход теплоты для нагревания инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции находится так:

,

где

, м³/час;

- удельный нормативный расход, (м³/час на 1 м² пола);

- площадь пола помещения, (м²);

- плотность наружного воздуха;

- температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневки, ;

- расчетная температура воздуха в помещении;

- удельная теплоемкость.

2.2.3 Тепловой баланс помещений и теплозатраты на отопление здания

Системы отопления предназначены для создания в холодной период года в помещениях здания заданной температуры воздуха, соответствующей комфортным условиям. Для поддержания расчетной температуры система должна компенсировать теплопотери.

,

где - теплонедостаток, т.е. расчетная мощность системы отопления здания, ;

- теплопотери через ограждающие конструкции, ;

-затраты теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха,

2.3 Выбор системы водяного отопления и параметров теплоносителя

Принимается система отопления двухтрубная с верхней разводкой и искусственной циркуляцией теплоносителя от элеваторного узла. Теплоносителем является подогретая вода с параметрами в подающем теплопроводе , в обратном направлении . Трубы принимаются неоцинкованные стальные по ГОСТ 32-62-75 и стальные горизонтальные по ГОСТ 87-32-70. Подающий трубопровод находится на чердаке здания на расстоянии 0,6м от наружной поверхности стены. Отопительные стояки расположены у наружных стен здания. В угловых комнатах их располагают в углах, образованных наружными стенами для предотвращения промерзания. Расстояние от стояка до стены 3 см.

Для прокладки труб через перекрытия и стены применяют металлические гильзы. Нагревательные приборы устанавливаются под окнами. В качестве нагревательных приборов применяют радиаторы чугунные секционные типа МС 140-98 и конвекторы без кожуха типа КА 0,336

2.4 Расчет нагревательных приборов

Расчетная плотность теплового потока определяется по формуле:

,

где - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора. Для МС 140-98 для КА 0,336

- температурный напор;

- температуры теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора;

- температура воздуха в помещении;

n - коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе; принимается движение воды в теплоносителе n=0,3;

p - экспериментальное значение показателей степени. Для МС 140-98 p=0, для КА 0,336 p=0,07;

- действительный расход воды в отопительном приборе;

- теплоемкость воды;

.

Расчетная площадь нагревательных приборов определяется по формуле:

,

где - теплоотдача отопительного прибора в отапливаемом помещении, Вт;

- коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверхрасчетной величины (при Q<2300, );

- коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений;

;

- теплопотребность помещения, Вт;

- суммарная теплоотдача открыто расположенных в пределах помещения стояков, подводок, к которым непосредственно присоединен прибор;

,

где - теплоотдача одного погонного метра горизонтально и вертикально расположенных труб;

- длины вертикальных и горизонтальных трубопроводов в пределах помещения, м;

Расчетное число секций чугунных радиаторов определяется по формуле:

,(шт),

где - площадь поверхности одной секции для МС 140-98;

- коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе;

- коэффициент, учитывающий открытую установку радиатора в помещении;

Все результаты заносим в таблицу.

№ пом	Тепл. мощ. Q0, вт	tв, °C	tвх, °С	tвых, °С	tср, °С	Gпр, кг/с	qпр, Вт/м2	Доп. коэф	Qтр, Вт	Qпр, Вт	Fр, м2	Доп. коэф	Nр, шт.	Nуст, шт.
								в1	в2				в3	в4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
101	3048,1	16	95	70	66,5	104,8	1162	1	1,02	637,5	2474	2,173	0,994	1	9,1	10
102	2203,8	16	95	70	66,5	75,7	1136	1	1,02	447,5	1801	1,618	1,019	1	6,6	7
103	739,6	18	95	70	64,5	25,4	1042	1	1,02	257,5	508	0,497	1,242	1	1,7	2
104	879,3	18	95	70	64,5	30,2	1055	1	1,02	257,5	648	0,626	1,176	1	2,2	3
105	1166,9	15	95	70	67,5	40,1	1091	1	1,02	305	892	0,834	1,112	1	3,1	4
106	4272,8	20	95	70	62,5	146,8	1167	1	1,02	542,5	3785	3,306	0,968	1	14,2	15
107	3606,6	18	95	70	64,5	123,9	1165	1	1,02	542,5	3118	2,731	0,979	1	11,6	12
108	3606,6	18	95	70	64,5	123,9	1165	1	1,02	542,5	3118	2,731	0,979	1	11,6	12
109	4150,2	20	95	70	62,5	142,6	1165	1	1,02	542,5	3662	3,206	0,970	1	13,8	14
110	1244,7	18	95	70	64,5	42,8	1081	1	1,02	305	970	0,915	1,095	1	3,5	4
111	790,6	15	95	70	67,5	27,2	1062	1	1,02	257,5	559	0,537	1,218	1	1,8	2
113	674,6	16	95	70	66,5	23,2	1045	1	1,02	257,5	443	0,432	1,290	1	1,4	2
114	1011,4	16	95	70	66,5	34,8	1075	1	1,02	257,5	780	0,740	1,136	1	2,7	3
116	707,6	16	95	70	66,5	24,3	1049	1	1,02	257,5	476	0,463	1,266	1	1,5	2
117	1105,6	15	95	70	67,5	38,0	1087	1	1,02	305	831	0,780	1,125	1	2,9	3
118	1590,6	18	95	70	64,5	54,7	1100	1	1,02	352,5	1273	1,181	1,055	1	4,7	5
119	1521,7	18	95	70	64,5	52,3	1096	1	1,02	305	1247	1,160	1,058	1	4,6	5
120	1704,2	18	95	70	64,5	58,6	1105	1	1,02	400	1344	1,241	1,049	1	4,9	5
121	6815,7	18	95	70	64,5	234,2	1218	1	1,02	542,5	6327	5,300	0,950	1	23,2	24

2.5 Гидравлический расчет системы отопления

На аксонометрической схеме системы отопления выделяем главное циркуляционное кольцо. Определение потерь давления в местных сопротивлениях производится по формуле:

,

где - удельная теплоемкость воды;

Q - тепловая нагрузка участков;

- перепад температур воды в системе.

Гидравлический расчет системы отопления по главному циркуляционному кольцу сведен в таблицу.

№ участ.	Тепл. нагруз Q, вт	Расход теплоносителя G,кг/ч	Длинна участка L, м	Dy,м труб	Скорость теплонос. W, м	Удельн. потер. давлен R, Па	Потери на трен. R1, Па		Потери давлен. Z, Па	Общие потери давлен., Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	522	17,9	3,0	0,015	0,025	1	4	6	4	7
2	870	29,9	2,2	0,015	0,041	3	6	1	1	7
3	1218	41,9	1,7	0,015	0,059	5	9	2	3	12
4	1566	53,8	2,6	0,015	0,078	8	20	1	3	23
5	1914	65,8	2,9	0,015	0,096	13	38	1	6	44
6	2610	89,7	8,5	0,015	0,141	27	230	2	20	250
7	5046	173,4	9,0	0,015	0,253	86	774	1	33	807
8	7134	245,2	9,0	0,020	0,189	34	306	1	17	323
9	9222	316,9	9,0	0,020	0,246	57	513	1	31	544
10	11832	406,6	9,5	0,020	0,319	91	865	12	569	1434
11*	23142	795,3	1,0	0,025	0,388	116	116	2	142	258
22	522	17,9	5,2	0,015	0,025	1	6	8	5	11
21	870	29,9	2,2	0,015	0,041	3	6	1	1	7
20	1218	41,9	1,7	0,015	0,059	5	9	2	3	12
19	1566	53,8	2,6	0,015	0,078	8	20	1	3	23
18	1914	65,8	2,9	0,015	0,096	13	38	1	6	44
17	2610	89,7	8,5	0,015	0,141	27	230	2	20	250
16	5046	173,4	9,0	0,015	0,253	86	774	1	33	807
15	7134	245,2	9,0	0,020	0,189	34	306	1	17	323
14	9222	316,9	9,0	0,020	0,246	57	513	1	31	544
13	11832	406,6	9,5	0,020	0,319	91	865	12	569	1434
12*	23142	795,3	1,0	0,025	0,388	116	116	2	142	258
	7422
расчет малого кольца
23	870	29,9	5,0	0,015	0,041	3	16	6	6	22
24	1440	49,5	5,5	0,015	0,071	7	39	1	2	41
25	2610	89,7	4,7	0,015	0,134	27	127	2	21	148
26	4002	137,5	5,3	0,015	0,201	56	297	1	18	315
27	5394	185,4	5,3	0,015	0,183	104	551	1	17	568
28	6786	233,2	12,0	0,020	0,182	31	372	2	38	410
29	8526	293,0	8,5	0,020	0,227	44	374	2	43	417
30	9744	334,9	4,5	0,020	0,261	65	293	2	62	355
31	10092	346,8	2,0	0,020	0,269	68	136	1	31	167
32	10614	364,8	2,0	0,020	0,284	74	148	1	43	191
33	11310	388,7	1,0	0,020	0,318	83	83	12	468	551
44	870	29,9	7,5	0,015	0,041	3	23	8	7	30
43	1440	49,5	5,5	0,015	0,071	7	39	1	2	41
42	2610	89,7	4,7	0,015	0,134	27	127	2	21	148
41	4002	137,5	5,3	0,015	0,201	56	297	1	18	315
40	5394	185,4	5,3	0,015	0,183	104	551	1	17	568
39	6786	233,2	12,0	0,020	0,182	31	372	2	38	410
38	8526	293,0	8,5	0,020	0,227	44	374	2	43	417
37	9744	334,9	4,5	0,020	0,261	65	293	2	62	355
36	10092	346,8	2,0	0,020	0,269	68	136	1	31	167
35	10614	364,8	2,0	0,020	0,284	74	148	1	43	191
34	11310	388,7	1,0	0,020	0,318	83	83	12	468	551

- циркуляционное давление, создаваемое элеватором, определяется по формуле:

,

где - давление тепловой сети на вводе в здание;

- коэффициент смешения элеватора.

- естественное давление, определяется по формуле:

,

где - расстояние от центра расчетного прибора до центра элеватора теплового пункта;

- плотности охлажденной и горячей воды;

.

Расчетное циркуляционное давление находим по формуле:

,

где

;

- коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления;

;

;

Запас давления

на

2.6 Подбор элеватора

Для понижения температуры сетевой воды , поступающей по дающему теплопроводу, до температуры допустимой в системе , применяется гидроэлеватор.

Коэффициент смешивания для данной системы:

Размер элеватора подбирают по диаметру горловины

,

где - гидравлическое сопротивление отопления, которое берется из таблицы 4, полученное в результате расчетов потерь давления в большом гидравлическом кольце;

- количество воды, циркулирующей в системе, кг/ч

- суммарный расход теплоты на отопление здания;

- удельная теплоемкость воды;

кг/ч

По диаметру горловины выбираем элеватор. В нашем случае выбираем с .

2.7 Расчет вентиляции

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

В одноэтажном здании проектируют вытяжную канальную систему с естественным побуждением и радиусом действия до 8 метров.

Канальными системами естественной вентиляции называются системы, в которых удаление загрязненного воздуха осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания или приставным воздуховодом. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

Количество удаленного воздуха из помещения определяется по формуле:

/ч,

где - кратность воздухообмена в помещении;

- внутренний объем помещения, ;

Площадь сечения воздуховодов находим из выражения:

,где

W - скорость воздуха в канале, W=1 при естественной вентиляции.

Определяем количество жалюзийных решеток и их размеры. Результаты сводим в таблицу.

№п/п	Наименование помещения	Кратность воздухообмена	Объем помещения	м3/час		Размеры жалюзийных решеток	Количество жалюзийных решеток
1	2	3	4	5	6	7	8
103	сан. узел	1,5	26,7	40,1	0,011	150х 150	1
104	сан. узел	1,5	26,7	40,1	0,011	150х 150	1
105	кубовая	2	48,4	96,9	0,027	200х 300	1
106	класс	1,5	160,6	240,9	0,067	200x300	2
107	класс	1,5	162,0	243,0	0,067	200x300	2
108	класс	1,5	162,0	243,0	0,067	200x300	2
109	класс	1,5	160,6	240,9	0,067	200x300	2
110	учительская	2	53,4	106,9	0,030	200x200	1
111	кухня	5	32,5	162,4	0,045	200х 200	2
113	сан. узел	1,5	6,7	10,1	0,003	100х 100	1
116	сан. узел	1,5	6,7	10,1	0,003	100х 100	1
117	кухня	5	39,3	196,5	0,055	200х 200	2

Список литературы

1. СНиП 2.04.05-86 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

2. СНиП II-3-79*** Строительная теплотехника. Нормы проектирования.

3. СНиП 2.01.01.82 Строительная климатология и геофизика.

4. СНиП II-66-78 Средние специальные учебные заведения.

5. Пузиков Н.Т. Методические указания к курсовой работе "Теплогазоснабжение и вентиляция гражданского здания"

6. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция, М. Стройиздат, 1974.

Размещено на Allbest.ru

...