Отопление и вентиляция односекционного трехэтажного жилого дома

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра «Теплогазоснабжения и вентиляции»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему «Отопление и вентиляция односекционного трехэтажного жилого дома»

Выполнила: ст. гр. 110213

Коктыш П.А.

Принял: Реутский И.И.

Минск

Аннотация

В курсовом проекте изложены основные принципы проектирования систем отопления и вентиляции для односекционного трехэтажного жилого здания. Материалы проектирования достаточны для проведения монтажных работ по установке и эксплуатации данных систем.

теплопередача отопительный котел

Введение

Целью данного проекта является расчет и конструирование системы отопления и системы вентиляции для односекционного трехэтажного жилого здания.

Исходные данные для проектирования систем приведены в задании на проектирование. Район постройки - г.Барановичи . Ориентация главного фасада здания - на юго-восток. Наружные стены - кирпичные, оштукатуренные с двух сторон. Перекрытия над подвалом и чердаком - типовые. Источник теплоты - котельная, расположенная в подвале проектируемого здания. Топливо - дрова.

Проектируемая система централизованного отопления - водяная, двухтрубная, гравитационная, с тупиковым движением воды, с верхней разводкой подающих магистралей.

Система вентиляции - гравитационная, вытяжная, канальная.

В соответствии с приведенными исходными данными производится выбор расчетных параметров воздуха, определяется величина сопротивления теплопередаче всех наружных ограждающих конструкций, рассчитывается тепловая мощность системы отопления, составляется тепловой баланс помещений и всего здания. По результатам полученных данных производится конструирование и расчет системы отопления и системы вентиляции.

1. Выбор расчетных параметров воздуха (снаружи и внутри помещения)

Исходя из климатических особенностей города Барановичи принимаем следующие расчетные параметры по Брестской области :

Температура холодной пятидневки tн=-210С.

Продолжительность отопительного сезона n=197 сут.

Расчетные параметры воздуха для Республики Беларусь в помещениях жилых зданий следующие:

Жилая комната квартиры - 200С

Кухня - 180С

Прихожая и все вспомогательные помещения - 180С

Лестничная клетка -160С

Ванная - 180С

Уборная индивидуальная - 180С, воздухообмен L=-25 м3/час (удаление)

Относительная влажность - 40 - 60 %

Кратность воздухообмена или количество удаляемого воздуха из помещения

- с электроплитами - не менее 60 м3/час

- с двухконфорочными газовыми плитами - не менее 60 м3/час

- с трехконфорочными газовыми плитами - не менее 75 м3/час

- с четырехконфорочными газовыми плитами - не менее 90 м3/час

В данном курсовом проекте предусматриваются четырехконфорочные газовые плиты с количеством удаляемого воздуха из помещения не менее 90 м3/час.

2. Определение величин сопротивления теплопередачи всех наружных ограждающих конструкций

К ограждающим относят те конструкции, через которые происходят потери тела:

Наружные стены (НС)

Чердачные перекрытия (потолок) - Пт

Перекрытия над неотапливаемым подвалом (пол) - Пл

Тройное остекление, балконные двери - ТО, БД

Входные двери (Вх.Дв) в лестничной клетки (ЛК)

Сопротивление теплопередаче ограждений, величина которых нормируется строительными нормами, определяется после теплотехнического расчета и экономического ее обоснования. Расчет сопротивления теплопередаче остальных ограждений ведется исходя из их конструкции.

Исходными данными для теплотехнического расчета ограждений являются:

1. Расчетные параметры внутреннего воздуха, принимаемые по нормам проектирования зданий и сооружений соответствующего назначения.

2. Расчетные параметры наружного воздуха.

3. Конструкция наружного ограждения.

Нормативное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций из штучных материалов (кирпич) принимаем:

Для наружных стен - RнНС=2,0 м2 0С/Вт

Для чердачных перекрытий - RнПт=3,0 м2 0С/Вт

Для световых проемов, окон, балконных дверей - RнОк, БД=0,6 м2 0С/Вт

Для входных дверей и ворот - RнВх.Дв.=0,6 RнНС=0,6*2,0=1,2 м2 0С/Вт

Для перекрытий над неотапливаемыми подвалами принимаем по расчету, обеспечивая перепад между t Пл и t первого этажа (воздуха помещения) не более 20С

RнПл=(tв - tн)n/бвДtм2 , 0С/Вт (2.1)

бв=8,7 (Вт/м2 0С)

n - поправочный коэффициент на расчетную разность температур, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

n=0,6 - для перекрытий над неотапливаемым подвалом без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли

nчд=0,9 - для чердачных перекрытий;

nвх.дв=0,7 - для входных дверей.

RнПл 16=(16+21)0,6/(8.7*2)=1,28 0С/Вт

RнПл 18=(18+21)0,6/(8.7*2)=1,34 0С/Вт

RнПл 20=(20+21)0,6/(8.7*2)=1,4 0С/Вт

3. Определение расчетной тепловой мощности системы отопления

Тепловой баланс помещения включает следующие теплопоступления и теплопотери:

трансмиссионные потери тепла через наружные ограждающие конструкции;

теплопотери, связанные с расходом тепла на нагрев инфильтрующегося холодного воздуха;

бытовые тепловыделения.

Для определения теплопотерь здания необходимо иметь следующие данные:

1) план и разрез здания;

2) месторасположение;

3) ориентацию;

4) ограждающие конструкции.

Расчет трансмиссионных теплопотерь производим по следующей формуле

, Вт; (3.1) где:

,

Вт/м2 0С - коэффициент теплопередачи;

F - площадь поверхности ограждения, принимаемый с точностью до 0.1, м2;

Дt=tвн - tн - разность температур, 0С

tн.х.п. -средняя температура наиболее холодной пятидневки для данной местности (г. Барановичи) tн=tх.п.= -210С

Для угловой комнаты Дt=410С

n - поправочный коэффициент на расчетную разность температур

n=0,6 для перекрытий над неотапливаемым подвалом без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли;

nчд=0,9 для чердачных перекрытий;

nвх.дв=0,7 - для входных дверей.

- основные теплопотери, Вт;

- дополнительные теплопотери, Вт.

В - надбавка к основным теплопотерям (в долях единиц) на ориентацию ограждений по сторонам света.

Расчет теплопотерь, связанных с расходом тепла на нагрев инфильтрующегося холодного воздуха

Инфильтрация происходит вследствие дисбаланса между вытяжным и приточным воздухообменами. В связи с тем, что в жилых домах вытяжка не компенсируется подогретым воздухом, количество тепла, необходимое для нагрева инфильтрующегося воздуха, определяем:

; (3.2) где:

Fпл - площадь пола жилого помещения м2;

tАн - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года.

Бытовые тепловыделения определяем из расчета 21 Вт на1 м2 площади пола рассматриваемого помещения

; (3.3)

Fпл - площадь пола рассматриваемого помещения.

Результаты расчета теплопотерь приводим в табличной форме.

4. Выбор типа отопительных котлов, расчет необходимой площади их нагрева

Тип котла выбирается исходя из тепловой нагрузки котельной и вида сжигаемого топлива. В котельной устанавливают не менее двух котлов с расчетной тепловой мощностью каждого 2/3Qр.

Qк=2*26390/3=17593 Вт, принимаем Qк=22кВт

Принимаем два котла “Немига -1” КЧ-4-22Т со следующими параметрами:

- количество секций - 4

- площадь поверхности нагрева -1,88 м2

- длина - 0,53 м

- ширина - 0,75 м

- высота - 1,35 м

- масса - 335 кг

-емкость - 27,7 л

Площадь поверхности нагрева котлов определяют по формуле

F= Qк/q (4.1); где:

Qр - расход тепла, равный общим теплопотерям здания, Вт;

q - тепловое напряжение поверхности нагрева котла, Вт/м2; при сжигании дров q = 3000 Вт/м2.

По формуле (4.1) рассчитываем площадь нагрева для каждого из двух котлов:

F=22000/3000=7.33м2

Котлы располагаются в части подвала проектируемого здания, оборудованного под котельную. Котельная состоит из котельного зала, склада топлива, санитарного узла с умывальником, душем и унитазом.

Расстояние между котлами - 0,7 м, между крайним котлом и стеной котельной 1,0 м. Для прокладки газоходов (боровов) за котлами предусматриваем просвет 0,5 м.

5. Определения сечений дымоходов, дымовой трубы

Определение площади склада топлива при котельной.

Размеры дымовой трубы и борова (канала для отвода газов из топочных устройств в дымовую трубу) для котельной теплопроизводительностью до 750 кВт определяем по формуле:

;см2 (5.1)

;см2 (5.2), где:

Qк - тепловая мощность котлов, обслуживаемых данной трубой или боровом:

Вт

h=13,5 м - высота трубы от колосниковой решетки до устья.

см2 (140х140)

см2

Вычислим расход топлива. Находим часовой расход топлива при максимальной нагрузке котлов:

Qpн=6000 кДж/кг - низшая удельная теплота сгорания топлива;

з=0,8 - КПД установки.

Для бесперебойной работы котлов всегда необходимо иметь запас топлива. При хранении бурого угля площадь склада ориентировочно можно определить по формуле:

м2

n - число суток работы котельной обеспечиваемая топливом хранящегося на этом складе. Обычно для встроенной индивидуальной котельной около месяца (25-30 дней, в данном случае 25).

hш - высота складирования топлива, для дров hш=1,8 м

- средняя объемная масса топлива, кг/ м3

Определение величины расчетного циркуляционного давления и гидравлический расчет трубопроводов циркуляционного кольца отопления через дальний стояк.

Гидравлический расчет производится для выбора диаметров трубопроводов системы отопления, обеспечивающих расчетные расходы теплоносителя.

За расчетное циркуляционное кольцо принимаем кольцо, находящееся в гидравлически наиболее худшем положении, наиболее протяженное, имеющее наименьшее располагаемое давление. Это кольцо, проходящее через стояк 1.

Определяем располагаемое давление для циркуляционного кольца по формуле:

? Ррасп.= ?Рц.к. = ?Роп.расп.+ ?Ртр.расп; (6.1)

?Рц.к. - располагаемое давление в циркуляционном кольце.

?Роп.расп. =g*h*?с*?t; (6.2)

где: ?Роп.расп. - дополнительное давление от охлаждения воды в приборах.

g - ускорение силы тяжести - 9,81 м/с2;

h - вертикальное расстояние между центром нагрева воды и центром охлаждения;

?с - изменение плотности воды при изменении ее температуры на один градус - 0,65 кг/(м3К);

?t - 25оС;(95о-70о);

?Роп.расп.= 9,81*1,8*0,65*25 = 286,7 Па

?Ртр.расп - дополнительное давление от охлаждения воды в трубах, определяемое по графику, равное 300 Па.

По формуле 6.1 определяем величину располагаемого давления для циркуляционного кольца

?Ррасп.= 286,7+300 = 586,7 Па

?Ррасч=0.9*?Ррасп=0.9*586,7=538 Па

Циркуляционное кольцо, проходящее через стояк 1, разбиваем на 16 участков, в пределах которых расход теплоносителя и диаметр остаются неизменными.

Для каждого расчетного участка определяем его длину и тепловую нагрузку

Гидравлические расчеты производим с использованием следующих формул.

Ориентировочная величина удельной потери давления на трение:

Па/м (6.3)

b=0,5 - доля потерь давления на трение для двухтрубной гравитационной системы отопления

Уlуч=71,3 м - сумма длин участков расчетного циркуляционного кольца

Па

Расход воды на участках определяется по формуле

; кг/ч (6.4)

Qуч - тепловая нагрузка участка, Вт.

Потери давления на трение на участке:

; Па (6.5)

Определяем суммарный коэффициент местных сопротивлений Уо.. о принимается в соответствии со справочной литературой.

Потеря давления на местные сопротивления:

; Па (6.6)

Общие потери

? Руч.= ? Руч.тр +? Рмс.

Результаты расчетов приведены в таблице 6.1.

Расчет циркуляционного кольца ОП

N участка	Qуч, Вт	Gуч, м	lуч, м	dусл, мм	ДPуд.ф., Па/м	ДРуд. тр.= =ДPуд.ф* *lуч, Па/м	V, м/с	Уо	Pдин, Па	ДPуч.м.с.= Уо* Pдин, Па	ДРуч,Па	УДPуч	Примеч. (о и т. д.)
Расчет циркуляционного кольца ОП первого этажа стояка 1, ?Ррасч=586,7Па
1	26390	908	21,8	50	4,43	96,6	0,121	7	7,06	49,42	146,02	146,02
2	13850	476	4	32	9,48	37,9	0,13	2,5	8,34	20,85	58,75	204,77
3	7745	266	0,6	25	13,7	8,2	0,129	2,5	8,33	20,85	29,0	233,77
4	5800	200	2,5	25	8,08	20,2	0,0975	1	4,64	4,64	24,8	258,57
5	3980	137	1,5	20	11,6	17,4	0,1056	1,5	5,44	8,16	25,56	284,13
6	2000	69	4,8	20	3,05	14,6	0,055	5,5	1,5	8,25	22,85	306,98
7	1300	45	3	20	1,47	4,41	0,035	3	0,625	1,875	6,285	313,27
8	765	26	3	15	2,4	7,2	0,037	10,5	0,695	7,3	14,5	327,77
9	765	26	0,5	15	2,4	1,2	0,037	0,5	0,695	0,35	1,55	329,32
10	2000	69	1,6	20	3,05	4,9	0,055	1	1,5	1,5	6,4	335,72
11	3980	137	4,0	25	3,08	12,32	0,067	1	2,246	2,245	14,565	350,28
12	5800	200	2,2	25	8,08	17,8	0,097	1	4,64	4,635	22,4	372,68
13	7745	266	3,8	32	3,27	12,4	0,074	1	2,65	2,65	15,05	387,73
14	9470	326	1,0	32	4,7	4,7	0,09	3,5	4,02	14,07	18,77	406,5
15	13850	476	4,7	40	4,47	21	0,1	1,5	4,9	7,35	28,35	434,85
16	26390	908	12,4	50	4,43	55	0,121	7,5	7,06	52,95	107,95	542,8
			У71,3
Расчет циркуляционного кольца ОП второго этажа стояка 1, ?Ррасч=446,03Па
17	535	18,4	0,4	15	1,32	0,528	0,0262	5	0,35	1,75	2,278	2,278
18	535	18,4	0,5	15	1,32	0,66	0,0262	0,5	0,35	0,175	0,835	3,113
19	1235	42,5	3,0	15	5,625	16,875	0,06	1,5	1,77	2,655	19,53	22,643
Расчет циркуляционного кольца ОП третьего этажа стояка 1, ?Ррасч=882,593Па
20	700	24,08	0,4	15	2	0,8	0,033	5	0,56	2,775	3,575	3,575
21	700	24,08	3,5	15	2	0,7	0,033	2	0,56	1,12	8,12	11,695

Сравниваем полученные значения для первого этажа У ?Руч. и ? Ррасп.

У ?Руч.=542,8 Па< ? Ррасп.=586,7 Па

Запас давления

Запас давления не превышает 5 - 10%, следовательно диаметры труб отопительной системы подобраны верно.

Определяем величину располагаемого давления для циркуляционного кольца второго этажа при h=3 м:

?Роп.расп=9.8*3*0.65*25=477,75Па

?Ррасч2=0.9*?Ррасп=0,9*477,75=429,98Па

?Ррасч=Pуд8.9+429,98=16,05+429,98=446,03Па

Определяем величину располагаемого давления для циркуляционного кольца второго этажа при h=6 м:

?Роп.расп=9.8*6*0.65*25=955,5Па

?Ррасч2=0.9*?Ррасп=0,9*955,5=859,95Па

?Ррасч=Pуд17,18,19+859,95=22,643+4859,95=882,593Па

6. Выбор типа отопительных приборов, определение их необходимой площади нагреваемой поверхности и числа секций для расчетного стояка

Необходимая теплоотдача прибора в рассматриваемом помещение:

Qпр=Qп - 0.9Qтр (7.1)

Qтр - теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор.

Qтр=qвlв+qгlг (7.2)

qв, qг - теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб Вт/м.

Произведем расчет отопительных приборов, расположенных на расчетном стояке 5 Qп=765 Вт, Qп=535 Вт, Qп=700Вт.

Принимаем отопительный прибор: радиатор чугунный секционный марки МС-140М со следующими характеристиками:

-расстояние между центрами-500

- площадь нагревательной поверхности-0,208 м2

-емкость-1,45 л

-вес-6,7 кг

-удельная теплоемкость-0,77кВт/м2

-мощность-160 Вт

I этаж

Qп=765Вт;

Qтр п=2,2*65+0,4*84+2,6*38+0,5*50+0,4*47=319,2Вт

Qпр=Qп - 0.9Qтр = 765 - 0,9*319,2 = 477,72Вт;

Принимаем отопительный прибор: радиатор чугунный секционный (ГОСТ 8690-75) марки МС-140-98 со следующей характеристикой одной секции:

Площадь нагревательной поверхности f = 0,24м2;

l3 = 98мм, m = 7,4кг.

Площадь поверхности прибора

F= Qпр/k* Дtср

F=477,72/770=0.62м2

Необходимое количество секций определяем как

N= F*в1 в2 в3 в4/f

в1=1, в2=0,95,в3=1,в4=1,05 f=0,208 м2

N=0,62*1,05*0,095*1*1/0.208=2.7 ,т.е. принимаем 3 секции ;

II этаж

Qп=535Вт;

Qтр п=2,2*81+0,8*65+0,4*84+0,5*50+3*38=402,8Вт

Qпр=Qп - 0.9Qтр = 535+0,9*402,8=172,48Вт;

Площадь поверхности прибора

F= Qпр/k* Дtср

F=172.48/770=0.23м2

Необходимое количество секций определяем как

N= F*в1 в2 в3 в4/f;

в1=1, в2=0,95,в3=1,в4=1,05 f=0,208 м2

N=0,23*1,05*0,095*1*1/0.208=1.7 ,т.е. принимаем 2 секции ;

III этаж

Qп=700Вт;

Qтр п=1,9*65+0,8*81+0,4*84+0,5*50+0,4*38=262,1Вт

Qпр=Qп - 0.9Qтр = 700-0,9*262,1=437,9Вт;

Площадь поверхности прибора

F= Qпр/k* Дtср

F=437,9/770=0,57м2

Необходимое количество секций определяем как

N= F*в1 в2 в3 в4/f;

в1=1, в2=0,95,в3=1,в4=1,05 f=0,208 м2

N=0,57*1,05*0,095*1*1/0.208=2,8 ,т.е. принимаем 3 секции ;

7. Подбор расширительного бака

В гравитационной системе с верхней разводкой открытый расширительный бак присоединяют к высшей точке подающей магистрали.

Полезный объем расширительного бака определяют по формуле

VРБ =k*VСО (8.1)

k=0,045 - коэффициент, учитывающий объемное расширение воды.

Общий объем воды в системе отопления определяется по формуле:

VСО=(a+b+c)QЗД/1000 (8.2)

a,b,c - объем воды, соответственно, в трубопроводах, отопительных приборах, котлах, приходящиеся на 1 кВт тепловой мощности систем отопления.

QЗД =26390 Вт- тепловая мощность системы водяного отопления.

a=13,8 л/Вт, b=8,6 л/Вт, c=2,6 л/Вт.

VСО=(13,8+8,6+2,6)*26390 /1000=659,75л

VРБ =0,045*659,75=29,7л

Подбираем сварной цилиндрический, расширительный бак, из листовой стали толщиной 3 мм. Т. к. VРБ=29,7л, то марка бака «1E010» с полезной емкостью 67л.

8. Определение воздухообменов для помещений одной квартиры на трех этажах

Согласно СНиП объем удаляемого из помещения воздуха принимаем в следующих размерах:

Кухня квартиры при четырехконфорочных плитах 90 м3/ч;

Ванная индивидуальная - не менее 25 м3/ч;

Уборная индивидуальная - не менее 25 м3/ч;

Совмещенный санитарный узел - не менее 50 м3/ч.

При проектировании вентиляции кухонь и санитарных узлов допускают в объединение в один канал:

Вытяжки из ванной комнаты (без унитаза) и кухни той же квартиры;

Вытяжки из уборной и ванной или душевой той же квартиры.

Объединение в один сборный вертикальный канал вентиляционных каналов из кухонь и санитарных узлов, располагаемых на разных этажах, допускают не ближе чем через этаж. При этом каналы, подключаемые к сборным, должны быть оборудованы решетками, позволяющими монтажную регулировку.

Вентиляцию и проветривание лестничной клетки осуществляем через открывающиеся окна.

9. Расчет и подбор вентиляционных каналов и жалюзийных решеток

Расчет систем вентиляции производим после вычерчивания аксонометрической схемы, определения воздухообменов и располагаемого давления. Он сводится к определению сечения вентиляционных каналов, сборных воздуховодов.

На основании данных, приведенных в главе 9, производим расчет по определению площади жалюзийных решеток.

При lк=25 м3/ч и скорости ветра v = 0,5 м/с

fжр=25/3600*0,8=0,009 м2

При lк=90 м3/ч:

fжр=90/3600*0,8=0,031м2

При lк=50 м3/ч:

fжр=50/3600*0,8=0,017 м2

Размеры жалюзийной решетки и канала берем из справочной литературы.

Для первого случая жалюзийную решетку принимаем размером 100х100 мм. Канал размером 1/4К х1/2К с площадью сечения fК=0,0675*0,14=0,00945 м2.

Для второго случая канал размером 1/2Кх1К с площадью сечения fК=0,27*0,14=0,0378 м2, площадь жалюзийной решетки 0,0361 м2.

Для третьего случая: площадь жалюзийной решетки 0,038 м2, канал размером 1/2Кх1К с площадью сечения fК=0,27*0,14=0,038 м2.

Вентиляционные решетки располагаются на расстоянии 0,2 м ниже уровня потолка

Заключение

В соответствии с заданием и исходными данными произведены расчеты и конструирование системы отопления и системы вентиляции для односекционного трехэтажного жилого здания г.Барановичи. Проектируемая система централизованного отопления - водяная, двухтрубная, гравитационная, с тупиковым движением воды, с верхней разводкой подающих магистралей. Система вентиляции - гравитационная, вытяжная, канальная.

Настоящим проектом произведен выбор расчетных параметров воздуха, определена величина сопротивления теплопередаче всех наружных ограждающих конструкций, расчитана тепловая мощность системы отопления, составлен тепловой баланс помещений. Общая величина теплопотерь всех помещений здания составила 26390 Вт. Исходя из этой величины произведен выбор типа отопительных котлов . Для обогрева здания будут использованы два котла “Немига -1” КЧ-4-22Т . Установка котлов запроектирована в котельной, оборудованной в одном из помещений подвала. Произведены определение величины расчетного циркуляционного давления, гидравлический расчет трубопроводов циркуляционной системы отопления через дальний стояк, выбор типа отопительных приборов и подбор расширительного бака. Кроме того, осуществлен расчет и подбор вентиляционных каналов и жалюзийных решеток для помещений одной квартиры на трех этажах.

Все расчеты произведены в соответствии с нормативными требованиями, предъявляемыми к проектированию. Все результаты не превышают величин, допустимых СНиП.

Результаты расчетов и конструирования систем отопления и вентиляции отображены на разрезе и планах подвала, чердака, первого и типового этажей здания. Построены аксонометрические схемы системы отопления и вентиляции с расчетными данными.

Задание на проектирование систем отопления и вентиляции односекционного трехэтажного жилого дома выполнено.

Список использованной литературы

1. Богословский В.Н. и др. «Отопление и вентиляция», М., Стройиздат, 1980.

2. Староверов И. Г. «Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 1. Отопление», М., Стройиздат, 1990.

3. Щекин Р. В., и др. «Справочник по теплоснабжению и вентиляции», К.,

4. Будiвельнiк, 1976.

5. Андреевский А.К. «Отопление»,М., «Вышэйшая школа»,1986.

Размещено на Allbest.ru

...