Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет строительства и архитектуры

Кафедра промышленной безопасности и инженерных систем

ТПЖА. 200301-117.ОВ

Курсовая работа

по дисциплине: «Теплогазоснабжение и вентиляция»

На тему: Отопление и вентиляция жилого здания

Разработал студент гр. ТБб-3801-01-24 / Окуловская Ю.А./

Руководитель /Баев К.С./

Проект защищен с оценкой « » « » 2017 г.

г. Киров

Содержание

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

2. Определение теплопотерь отапливаемых помещений

3. Удельная тепловая характеристика здания

4. Конструирование системы отопления

5. Гидравлический расчет системы отопления

6. Тепловой расчет отопительных приборов

7. Расчет системы вытяжной естественной канальной вентиляции

Библиографический список

Задание

отапливаемый теплопотеря отопление вентиляция

на курсовую работу на тему: «Отопление и вентиляция жилого здания»

Студенту Окуловской Ю.А. группы ТБб-3801-01-24

согласно заданию № 117 запроектировать систему центрального двухтрубного отопления с нижней разводкой, попутным движением теплоносителя и систему естественной вытяжной вентиляции жилого здания при следующих данных:

1. Номер варианта плана типового этажа __________ 1

2. Количество этажей___________________________ 4

3. Высота этажа (от пола до пола) ________________ 3 м

4. Высота подвала

(от пола подвала до пола первого этажа)______ 2,6м

5. Место постройки ____________________________ г. Самара

6. Фасад обращен на ___________________________Ю

7. Материал стен_______________________________кирпич

8. Утеплитель _________________________________ пеноплекс

9. Перекрытие ________________________________Совмещенное

10.Кровля__________________________________рулонные материалы

11.Перекрытие над подвалом ____________________ ж/б плита, пеноплекс;

12.Полы ___________________________________шпунтованные доски

13.Питание системы отопления____________________Котельная

14.Располагаемое давлении _______________________5000 Па

Здание выдано_______________________________________

Срок выполнения ____________________________________

Руководитель_________________________________Баев К.С.

Киров 2017.

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1. R₀ (м²·°C/Bt) - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, принимается не менее нормируемых значений R_req, (м²·°С/Вт), определяемых по таблице 4 в зависимости от градусо-суток района строительства D_d, (°С·сут).

Градусо-сутки отопительного периода D_d, °С·сут, определяют по формуле

где t_{int ,}°С - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, поз. 1 таб. 4

t_ht, z_ht -- средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01.

Значения R_req для величин D_d, следует определять по формуле

R_req = aD_d + b,

где D_d -- градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

a, b -- коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы 4.

Место строительства - г.Самара, тогда:

t_int=18 °С;

z_ht = 203 сут;

t_ht = -5,2 °С;

D_d =(18-(-5,2))*203 = 4709,6°С·сут;

а = 0,00035 - для стен;

а = 0,00045 - для перекрытий и пола над неотапливаемым подвалом;

b = 1,4 - для стен;

b = 1,9 - для перекрытий и пола над неотапливаемым подвалом;

R_{req(стен)} =0,00035*4709,6+1,4=3,05(м²·°С/Вт),

R_req(пер) =0,00045*4709,6+1,9=4,02(м²·°С/Вт),

2. Стена наружная

Конструкция стены.

1 - Облицовочный кирпич.

2 - Вентилируемый зазор.

3 - Пеноплэкс.

4 - Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе.

5 - Штукатурка цементно-песчаная.

- коэффициенты теплоотдачи поверхностей конструкций

д - толщина отдельного слоя ограждения, м (кл - кирпичная кладка, шт - штукатурка, ут - утеплитель) в зависимости от стандартных размеров (модулей)

л - теплопроводность каждого конструктивного слоя по прил.3[4] в зависимости от режима помещения табл.1[4] (А - режим);

С учетом формулы 4 [4] определяем необходимую толщину утеплителя для стены:

В качестве утеплителя принимаем пеноплэкс =0,03 Вт/(м²*°С)

Тогда толщина утеплителя равна Х=лут·Rут=0,03*2,72=0,0816м, округляем до 0,09 м

Проверочный расчет:

Условие выполняется, следовательно, толщина стены 0,66 м.

3. Перекрытия.

1 - Известково-песчаный раствор. 2 - Пеноплэкс. 3 - Рубероид (два слоя). 4 - Ж/б плита.



ж/б - железобетонная плита; р - рубероид; п-р - песчаный раствор; ут - утеплитель.

12

В качестве утеплителя принимаем пеноплекс =0,03 .

Тогда толщина утеплителя равна Х=лут·Rут=0,03*4,12=0,1236 м; принимаем 0,13м

Проверочный расчет:

Условие выполняется, следовательно толщина перекрытия 0,40 м.

4.Пол над подвалом

1 - Шпунтованные доски 2 - Воздушная прослойка 3 - Пеноплэкс 4 - Ж/б плита



ш/д - шпунтованные доски; ут - утеплитель,в - воздушная прослойка.

В качестве утеплителя принимаем пеноплекс =0,03 .

Тогда толщина утеплителя равна Х=лут·Rут=0,03*3,79=0,1137м; округляем до 0,12 м.

Проверочный расчет:

Условие выполняется, следовательно толщина пола 0,4 м.

5. Заполнение оконного проема

R_req = aD_d + b,

R_{req(окно)} =0,000075*4709,6+0,15=0,50322 (м²·°С/Вт),

R₀ =0,56 мІ·С/Вт по приложению К [4] Двухкамерный стеклопакет Из стекла без покрытий с заполнением воздухом.

Принимаем следующие размеры окон: 1500х1700 мм.

6. Входная дверь.

R₀⁼ 0,6* R₀^ст=0,6*3,62=2,172 мІ·С/Вт

7. Коэффициенты теплопередачи.

Вт/мІ·С

8. Расчетный температурный перепад ?t₀ .

где п -- коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6;

t_n -- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_int и температурой внутренней поверхности _int ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5;

_int -- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7;

стена: t=1*(18-(-30))/(3,62*8,7)=1,52 єС < 4,0єС

потолок: t=0,9*(18-(-30))/(4,69*8,7)=1,1єС < 3,0єС Все условия соблюдены.

подвал: t=0,75*(18-(-30))/(4,65*8,7)=0,89єС < 2,0єС

2. Определение теплопотерь отапливаемых помещений

где n-поправочный коэффициент уменьшения расчетной разности температур для ограждений из табл.3*[3]

F - площадь поверхности ограждения, мІ

tв - температура воздуха внутри помещения, єC

tн - температура наружного воздуха и принимаемая равной температуре наиболее холодной пятидневки, составляющая для Самара -30 єС

К=1/Rо - коэф. теплопередачи;

Rо - полученное при расчете сопротивление теплопередаче ограждения, мІ·С/Вт

Добавочные потери тепла в учитывают особые условия ориентации и конфигурации здания.

Расчетные таблицы в приложении А.

Общие теплопотери по зданию составили 30736,9Вт.

3. Удельная тепловая характеристика здания

30736,9/(0,98*4756,8*(20-(-30)))=0,132 Вт/(м), где

а=0,54+22/(t-t)=0,54+22/(20-(-30))= 0,98 (3.9, [1])

4. Конструирование системы отопления

Для расчета системы отопления выбираем основное циркуляционное кольцо, проходящее через стояк 8. При выборе циркуляционного кольца руководствовались тем, что данный стояк самый нагруженный среди удаленных и выбранная ветвь (Ст5-Ст12) самая нагруженная:

=1517,9 Вт

=1516,8 Вт

=1516,8 Вт

=2959,3 Вт

=2912,4 Вт

=2247,1Вт

=1474,5 Вт

=1186,6 Вт

Итого: 15331,4 Вт.

5. Гидравлический расчет системы отопления

Определение естественного циркуляционного давления

Задача гидравлического расчета трубопроводов сводится к определению экономичных сечений участков трубопроводов, обеспечивающих при определенном заданном перепаде давления подачу необходимого теплоносителя по всем нагревательным приборам.

Расчет выполняем по удельным линейным потерям давления.

Основное циркуляционное кольцо через стояк Ст8, через нижний отопительный прибор.

Расчетное циркуляционное давление в системах с искусственной циркуляцией равно сумме давления, создаваемого насосом и естественного давления:

(3)

гдеРн=5000 Па - давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе;

а - коэффициент равный для двухтрубной системы 0,4;

Ре-естественное циркуляционное давление:

р_е = р_е.пр + р_е.тр., (4)

где Ре.тр - естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в трубах. Для системы с нижней разводкой Ре.тр незначительно и в расчете не учитывается;

Ре.пр -естественное циркуляционное давление ,возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах.

р_е.пр = gh₁(t_г - t_о), (5)

где g =9,81м/с-скорость свободного падения;

- среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1 С, при расчетной разности температур воды в системе 95…70, ^оС, =0,64;

h_i - вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения (середина высоты ОП) и нагревания; расстояние h_i может измеряться от уровня магистрали, прокладываемой в подвальном помещении;

По формуле 5 определяем р_е.пр.

Определение расчетного циркуляционного давления

В насосных системах допустимо не учитывать р_е, если оно составляет менее 10 % от р_н.

По формуле 3 находим расчетное давление.

р_р=5000+0,4*361,01=5144,4 Па.

Расчет параметров системы отопления

Определяем расход воды на расчетном участке.

(6)

где с = 4,187 кДж /(кг*С) - удельная массовая теплоемкость воды;

Qуч - расход тепла на участке,[Вт];

t = t_г-t_о - разность температуры воды в начале и в конце участка трубопровода, єC;

=1,03-коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (для чугунных радиаторов, в зависимости от марки), [5,табл 5.1];

=1,02- коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений (для чугунных радиаторов), [5,табл 5.1];

Выбор диаметров участка производиться их условия максимально приближения фактических потерь напора на трение на участке к значению средних потерь давления на трение.

(7)

где =0,65-для системы с насосной искусственной циркуляцией - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трении,[5];

= 61,7 м. общая длина последовательных участков, составляющих циркуляционное кольцо;

Па/м.

Скорость движения воды по трубам V, ,и потери давления на трение R, Па, находим методом интерполяции по известным значениям Rср. и Gуч., [5, приложение 5].

Rl-потери давления по длине, м.

Все расчеты сведены в табл.1.

-сумма коэффициентов местных сопротивлений:

1 участок:

вентиль прямоточный = 3

2 участок:

· вентиль прямоточный = 3

· тройник на ответвление = 1,5

3 участок:

· тройник на проход = 1

4 участок :

· тройник на проход = 1

5 участок:

· тройник на проход = 1

6 участок:

· тройник на проход = 1

· вентиль прямоточный = 3

7участок :

· тройник на проход = 1

· кран двойной регулировки = 5

8 участок:

· Приборы (радиатор чугунный) 1 шт. = 2

· отвод 2 шт. = 4

9 участок:

· тройник на проход = 1

· вентиль прямоточный = 3

10 участок:

· тройник на проход = 1

11 участок:

· тройник на проход = 1

12 участок:

· тройник на проход = 1

13 участок:

· тройник на проход = 1

14 участок:

· тройник на проход = 1

· вентиль прямоточный = 3

15 участок:

· тройник на противотоке =3

Z = *V²/2

- потери давления на преодоление местного сопротивления.

V²/2 =Рд - динамическое давление воды на участке. По значению скорости на участке находим динамическое давление. /приложение Е, [1]/

(R*l+z) - общее сопротивление, возникающее при движении воды в трубопроводе.

При попутном движении теплоносителя невязка потерь давления в циркуляционном кольце не должна превышать 5%.

(R*l+z) = 4709,06 Па

0,9Рр = 0,9* =4629,96 Па

Невязка: (4629,96- 4709,06)/ 4629,96= 1,7% < 5 % , невязка выполняется.

Данные по схеме	Принято	Потери давления на участке Rl+Z, Па
№ участка	Тепловая нагрузка участка Q ,Вт	Расход воды на участке G, кг/ч	Длина участка L ,м	Диаметр трубопровода dу	Скорость течения воды V, м/с	Удельные потери давления на трение R, Па/м	Потери давления на трение Rl, Па	Сумма коэф. местн. сопротивлений ?ж	Потери давления на местное сопротивление Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	30737	1 121,38	14	32	0,296	42	588,0	3	131,42	719,42
2	15331	559,34	3,2	25	0,257	45	144,0	4,5	148,61	292,61
3	13814	503,96	3,7	25	0,232	37	136,9	1	26,91	163,81
4	12297	448,62	3,3	20	0,338	105	346,5	1	57,12	403,62
5	10780	393,29	3,3	20	0,298	82	270,6	1	44,40	315,00
6	2959	107,96	2,6	10	0,230	102	265,2	4	105,80	371,00
7	801	29,21	0,5	10	0,064	6	3,2	6	12,29	15,49
8	801	29,21	0,5	10	0,064	6	3,2	6	12,29	15,49
9	2959	107,96	2,6	10	0,230	102	265,2	4	105,80	371,00
10	7511	274,02	11,3	20	0,206	41	463,3	1	21,22	484,52
11	10423	380,27	3,1	20	0,289	77	238,7	1	41,76	280,46
12	12670	462,25	5,3	20	0,348	111	588,3	1	60,55	648,85
13	14145	516,05	5,8	25	0,239	39	226,2	1	28,56	254,76
14	15331	559,34	1,5	25	0,257	45	67,5	4	132,10	199,60
15	30737	1 121,38	1	32	0,296	42	42,0	3	131,42	173,42
			61,7				3648,8		1060,26	4709,06

6. Тепловой расчет отопительных приборов

Задача расчета заключается в определении поверхности внешней части отопительных приборов, которая будет обеспечивать выделение теплового потока Qрасч для компенсации тепловых потерь помещения. В расчете учитываем тепловой поток от открытого проложенных трубопроводов.

- номинальное число секций радиатора

=1-коэффициент учета установки радиатора;

=1-коэффициент учета секции (до 15 секций);

Q_н.у.=150 Вт - номинальный условный поток теплоты 1 секции радиатора МС - 90 - 108 /таблица 6.2, [1]/

-требуемый номинальный тепловой поток,

-тепловой поток прибора;

Q_п=801 Вт - теплопотери помещения на 1 этаже (108), наибольшие по зданию.

-теплопередача открыто проложенных в пределах помещения труб, к которым присоединяется прибор.

q_в,q_г-теплопередача 1м вертикальных и горизонтальных труб;

l_в,l_г-длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения.

-комплексный коэффициент приведения номинального теплового потока к расчетным условиям.

t_в=20C- температура воздуха в помещении,

t_г = 95⁰С - расчетная температура горячей воды в системе.

С = 4,187 кДж/кг⁰С - теплоемкость воды.

G_ст = 29,21 кг/ч - расход воды на участке.

-суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали (стр.37,[1]).

=0,4*(14 + 3,2 + 3,7 + 3,3 + 3,3 + 2,6 + 0,5)/10=1,224⁰С

=1-коэффициент затекания воды /таблица 5.1, [1]/

-суммарное тепловая нагрузка приборов, подключенных к стояку от распределительной магистрали до рассматриваемого этажа;

=2959-801= 2158 Вт;

-тепловая нагрузка всего стояка;

=2959 Вт;

=29,21кг/ч-расход участка;

=1,04

=1,02

-расход воды в радиаторе (для однотрубной системы)

G_пр = 1*29,21=29,21 кг/ч.

=801-0,9*196,1936=624,43 Вт

=2,6*49,776+1*66,776=196,1936 Вт

при t = (95-1,224) - 20 = 73,776⁰С (для диаметра 10 мм)

при t = (95-1,224) - 20 = 73,776⁰С /приложение Ж, [1]/

95-1,224-25*2158/2959=75,54 ⁰С

75,54 - 22 - 0,5*624,43*1,02*1,04/(29,21 *4,187)= 50,83 ⁰С

b=1, коэффициент учета атмосферного давления в данной местности 760 мм рт.ст. для радиатора чугунного /таблица 6.1, [1]/

n=0,3, для чугунного секционного радиатора при направлении движения теплоносителя сверху-вниз при расходе воды 29,21кг/ч; /приложение И, [1]/

p=0 с=1

В качестве отопительных приборов используем радиаторы МС-90-108 с f=0,187 мІ; номинальный тепловой поток на одну секцию q=150 Вт.

Окончательно принимаем 7 секций.

7. Расчет системы вытяжной естественной канальной вентиляции

В жилых домах устраивают вытяжную естественную канальную вентиляцию из кухни, санузлов и ванной комнаты. Согласно правилам пожарной профилактики в жилых зданиях до пяти этажей запрещается присоединять к одному вытяжному каналу помещения, расположенные на различных этажах здания. Вытяжные каналы размещают во внутренних капитальных стенах.

Расчет естественного давления для систем вентиляции жилого здания определяется для температуры наружного воздуха +5єС (=1,27кг/мі).Внутренняя температура воздуха в кухне принимается +20єС (=1,204 кг/мі).

Естественное давление в системе вентиляции:

где h - высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м

н,в - плотности наружного и внутреннего воздуха кг/м

Расчет воздуховодов начинают с наиболее неблагоприятного расположенного канала, для которого возможная удельная потеря давления имеет наименьшее значение. Таким будет канал для кухни 4-го этажа (ВЕ1).

при высоте воздушного столба, принимаемой от центра вытяжного отверстия кухни 4 этажа до устья вытяжной шахты.

Участок 1

Для определения площади сечения канала участка 1, задаемся скоростью движения воздуха 0,6 м/с. При этой скорости и количестве удаляемого воздуха по каналу L=60 мі/ч (для кухни 4-го этажа) площадь сечения канала f,мІ должна быть:

Принимаем для участка 1 кирпичный канал 1/2х1 кирпича (f=0,038 мІ). При этой площади сечения фактическая скорость движения воздуха равна:

Т.к. этот канал прямоугольного сечения, для определения потери давления на трении необходимо установить по таблице 7.2 /1/ эквивалентный диаметр. Он будет равен 180мм.

Пользуясь номограммой находим, что при скорости движения воздуха 0,439 м/с в воздуховоде диаметром 180 мм потеря давления на 1 м воздуховода равна R=0,025 Па/м, а на всем участке 1 с учетом коэффициента шероховатости (=1,32, таблица 7.1, /1/)

R·l·=0,025·0,8·1,32=0,026 Па

Далее по приложению Л /1/ находим сумму всех коэффициентов местных сопротивлений участка: вход в жалюзийную решетку с поворотом потока =2, прямоугольное колено =1,28

=2+1,28=3,28

Динамическое давление Рд находим также по номограмме

Рд=0,11 Па

Тогда потеря давления на местные сопротивления Z участка 1 равна:

Z= Рд·=0,11·3,28=0,361 Па

Общая потеря давления на участке 1 составляет:

=1,1 - коэффициент запаса, стр. 43, /1/.

Участок 2

Задаемся скоростью движения воздуха на участке 2 в 1м/с. Тогда при количестве удаляемого воздуха L=240 мі/ч (4 кухни) по участку 2 площадь сечения участка равна:

Принимаем горизонтальный гипсошлаковый короб с размером 300х300мм (f=0,09 мІ), эквивалентный диаметр dэ=300мм. Тогда фактическая скорость движения воздуха равна:

R=0,04 Па/м

Потеря давления на трении на участке 2

R·l·=0,04·0,3·1,16=0,014 Па

Динамическое давление Рд равно Рд=0,33 Па

Тогда потеря давления на местное сопротивление Z участка 2 равна:

Z= Рд·=0,33·0,56=0,185 Па (тройник на всасывание =0,56)

Общая потеря давления на участке 2 составляет:

Участок 3

Задаемся скоростью движения воздуха на участке 3 в 1,5м/с. Тогда при количестве удаляемого воздуха L = 480 мі/ч (8 кухонь) по участку 3 площадь сечения участка равна:

Принимаем вертикальный гипсошлаковый короб с размером 300х300мм (f=0,09 мІ), эквивалентный диаметр dэ=300 мм. Тогда фактическая скорость движения воздуха равна:

R=0,09 Па/м

Потеря давления на трении на участке 3

R·l·=0,09·2,7·1,21=0,294 Па

Динамическое давление Рд равно Рд=1,1 Па

Тогда потеря давления на местное сопротивление Z участка 3 равна:

Z= Рд·=1,1·1,4=1,54 Па (утепленный клапан =0,1;вытяжная шахта с зонтом =1,3)

Общая потеря давления на участке 3 составляет:

Суммарная потеря давления на ветке:

при располагаемом давлении в системе для 3-го этажа (Невязка 0,1% )

Таблица 3. Результат аэродинамического расчета вентиляционных каналов

№ уч.	L м3/ч	Вент.канал возд.	v, м/с	l, м	в	R, Па/м	Rlв	pv2/2, Па	?о	z, Па	Rlв+z
		АхВ	dэ, мм	f, м2
1	60	1/2х1	180	0,038	0,439	0,8	1,32	0,025	0,026	0,26	3,28	0,361	0,419
2	240	300х300мм	300	0,09	0,74	0,3	1,16	0,04	0,014	0,74	0,56	0,185	0,2130
3	480	300х300мм	300	0,09	1,54	2,7	1,21	0,09	0,294	3,23	1,4	1,54	2,0910
												?(Rlв+z)=	2,723

Библиографический список

Суханова И.И. Отопление и вентиляция жилого здания: учебное пособие/И.И.Суханова, Е.В.Куц. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2006. -90с.

СниП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование: ГОССТРОЙ РФ, Москва 2004.

СП 42.13330.2011. Жилые здания/Минстрой России. -Москва 2011г.

СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. Дата введения 2013-07-01.

ГОСТ 21.602-2003 Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования

СниП 2.01.02-82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1983. -136с.

Размещено на Allbest.ru

...