Реферат: Отопление и вентиляция жилого дома

    
КУРСОВОЙПРОЕКТОтопление и вентиляция жилого дома

Казань 2011 г.

Введение

В даннойработе проводится расчет системы отопления для квартиры, где выбираютсяотопительные приборы (радиаторы), определяется число секций в выбранномрадиаторе, проводится теплотехнический расчет ограждающих конструкций,рассчитываются теплопотери помещений.

Также вработе выполнен расчет вентиляции квартиры, с определением воздухообмена,приведен аэродинамический расчет каналов.

Расчетвыполнен для г. Казань, для одной квартиры, расположенной на 2 этаже 3-хэтажного дома.

квартираотопление теплопотеря воздухообмен

1. Исходныеданные для г. Казань

Ориентацияфасада здания В (восток)

Температуравоздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92, tн, єC -32.

Продолжительностьпериода со средней суточной температурой воздуха <8єС, Zсут 215.

Средняятемпература воздуха со средней температурой воздуха <8єС, tоп, єС -5,2.

Расчетнаятемпература в помещении в холодный период года t, єС

– дляпомещений жилой комнаты (1) и (2) 21–23

– длякухни (4) 18–21

– длякоридора (3) и (7) 18–20

– дляванны (6) 25

– дляуборной (5) 19–21

Примечание:Для теплотехнического расчета примем температуру в помещениях в холодный периодгода 21єС.

2.Теплотехнический расчет наружных ограждений

Цель расчета– подобрать такую толщину утеплителя, который для данного объектасоответствовал бы требованиям СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий».

Слой 1 – внутренняяштукатурка. Известково-песчаный раствор. Толщина слоя δ1=0.01 м.Теплопроводность материала λ1=0.81 Вт/мєС.

Слой 2 – кирпичсиликатный. Толщина слоя δ2=0.12 м. Теплопроводность материала λ2=0.87 Вт/мєС.

Слой 3 – утеплитель.Утеплитель из вспененного Пенополистирол по ГОСТ 15588. Толщина слоя δ3=0.100 м.Теплопроводность материала λ4=0.041 Вт/мєС.

Слой 4 – кирпичглиняный обыкновенный на цементно-шлаковом растворе. Толщина слоя δ4=0.25 м.Теплопроводность материала λ4=0.76 Вт/мєС.

Слой 5 – наружнаяштукатурка. Цементно-песчаный раствор. Толщина слоя δ5=0.01 м.Теплопроводность материала λ5=0.93 Вт/мєС.

Определяемтребуемое сопротивление теплопередаче наружной стены исходя изсанитарно-гигиенических условий, по формуле:

Roтр=(tв-tн) хn/αвх∆tн, мІ х єС / Вт. (1)

где n =1 –коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности стены поотношению к наружному воздуху;

∆tн=4 єС – нормативныйтемпературный перепад между температурой внутреннего воздуха и температуройвнутренней поверхности стены;

αв=8.7 Вт/мІхєС –коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены;

tв=21єС – температуравнутреннего воздуха;

Roтр=[(21 – (-32)) х1]/8.7х4=64/34.8=1.52 мІх єС / Вт

Определяемтребуемое (приведенное) сопротивление теплопередачи, исходя из условийэнергосбережения, в зависимости от величины градусо-суток отопительного периодаГСОП.

ГСОП=(tв-tоп) хZоп, єС х сут. (2)

где tоп, Zоп – средняя температуранаружного воздуха, єС и, соответственно, продолжительность отопительногопериода, сут.

ГСОП=[(21 –(-5,2)] х215=5633 єСхсут.

Roтр=3,36 мІ х єС /Вт (через ГСОП)

Roтр=1.52 мІ х єС /Вт

Длядальнейших расчетов из двух значений требуемого сопротивления выбираем большееRoтр=3.36 мІ х єС /Вт.

По этомузначению, с учетом коэффициента теплотехнической однородности, определяемтермическое сопротивление слоя утеплителя.

Общеесопротивление теплопередаче ограждения находится по формуле:

R0=Rв+R1+R2+R3+R4+R5+Rн=1/ αв+ δ1/ λ1++ δ2/ λ2+ δ3/ λ3+ δ4/ λ4+ δ5/ λ5+ 1/+ 1/αн (3)

где Rв и Rн – соответственносопротивления теплообмену на внутренней и наружной поверхностях ограждения, мІх єС / Вт.

3,36=1/8.7+0.01/0.81+0.12/0.87+δутеп./0.041+0.25/0.76+0.01/0.93+1/23;

3,36=0.1149+0.0123+0.1379+δутеп./0.041+0.3289+0.0107+0.0434

3,36=0.626+δутеп./0.041; 2.71= δутеп./0.041; δутеп.=0.11 м.;

δутеп.=111 мм. (порасчету);

δутеп.=120 мм. (с учетомстандартной толщины утеплителя);

Общая толщинанаружной стены 510 мм.

Фактическоетермическое сопротивление наружной стены:

R0ф=1/ αв+ δ1/ λ1++ δ2/ λ2+ δ3/ λ3+ δ4/ λ4+ δ5/ λ5+ 1/+ 1/αн=

=1/8.7+0.01/0.81+0.12/0.87+0.120/0.041+0.25/0.76+0.01/0.93+1/23=

=0.1149+0.0123+0.1379+2.44+0.3289+0.0107+0.0434=3.57 мІх єС / Вт;

Коэффициенттеплопередачи

К= 1/ R0ф=1/3.57=0.28, Вт/ мІ хєС; (4)

3.Определение теплопотерь через ограждающие конструкции здания

Потеритеплоты через наружные ограждения равны:

Qогр.=КхFх (tв-tн) хnх (1+∑β),Вт (5)

где К –коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/ мІ х єС;

F – расчетнаяплощадь ограждающей конструкции, мІ;

∑β– сумма добавочных потерь теплоты в долях от основных потерь;

β1 – добавка на ориентациюстен, дверей и световых проемов по сторонам света.

Qогр.для помещения (1)=0.33х24.35х [21 – (-32)]х1х (1+0.1)=468.47 Вт;

По формуле(5) определяется Qогр. для остальных помещений.

Теплозатратына нагревание инфильтрующегося воздуха определяют по формуле

Qинф.=0.28хLинф.хρхсх (tв-tн), Вт (6)

где Lинф. – расход воздуха,удаляемого естественной вытяжной вентиляцией, принимаемый равным 3 мі/ч на1 мІ площади жилых помещений и кухни;

ρ –плотность воздуха, кг/мі, рассчитываемый по формуле

ρ=353/(273+tн) (7)

ρ=353/(273+(-32))=1.46

с –теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1.005 кДж/(кгхєС);

Qинф.для помещения (1)=0.28х55.35х1.46х1.005х(21 – (-32))=1205,23 Вт.

По формуле(6) определяется Qинф. для остальных помещений.

Приопределении тепловой мощности системы отопления учитывают бытовыетепловыделения Qбыт. (приготовление пищи, электробытовые приборы и т.п.), которыеопределяют для всех помещений, кроме лестничных клеток по формуле

Qбыт.=kхFпл, Вт (8)

где k – норматеплопоступлений, равная 10–17 Вт на 1 мІ;

Fпл – площадь пола помещений,мІ;

Qбыт. для помещения (1)= 15х18.45=276.75 Вт;

По формуле(8) определяется Qбыт. для остальных помещений.

Тепловаямощность системы отопления Qполн. Определяется по потерям теплоты через наружные ограждения,теплозатратам на нагревание инфильтрующегося воздуха, за вычетом бытовыхтепловыделений и рассчитывается по формуле:

Qполн.= Qогр.+ Qинф. – Qбыт., Вт; (9)

Qполн.для помещения (1) = 468,47+1205,23–276.75=1396.95Вт;

По формуле(9) определяется Qполн. для остальных помещений.

Полученныезначения теплопотерь для всех помещений приведены в таблице №1.

Длятеплотехнической оценки конструктивно-планировочного решения здания определяютудельные показатели расхода тепла по формуле:

qуд.=Qполн./Vн х (tв-tн),Вт/міхєС (9*)

где Vн –объем здания по наружному обмеру, мі;

qуд.=4140,57 Вт/4020.0 міх (21 – (-32)) єС=0.02, Вт/міхєС;

Удельнаятеплоэнергопотребность здания за год (отопительный период) qоп. определяют по формуле:

Qоп=[Qполн х(tв-tоп)/(tв-tн)]/(ГСОП/F), Вт/мІхєСхсут (9)

Qоп=[4140,57х (21 – (-5,2))/(21– (-32))]/(5633/837.72)= 304,4 Вт/мІхєСхсут.

4. Выбор ирасчет отопительных приборов

Поверхностьнагрева приборов определяется по формуле

Fпр=Qпр/qпрхβ1хβ2, мІ (10)

где qпр – расчетная плотностьтеплового потока, Вт/мІ;

qпр= qномхφ1хφ2хспрхbхp=qномх [∆tср/70] (1+n) х (Gпр/360) mхСпрхbхp (11)

где: qном – номинальная плотностьтеплового потока, Вт/мІ;

360 –нормированный массовый расход теплоносителя через отопительный прибор, кг/ч;

n, m –эмпирические показатели степени соответственно при относительных температурномнапоре и расходе теплоносителя;

β1,β2– поправочные коэффициенты;

b –безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается влияниеатмосферного давления на тепловой поток прибора;

p –безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается спецификазависимости теплового потока и коэффициента теплопередачи прибора от количествасекций (площади) при движении теплоносителя по различным схемам;

∆tср – средний температурныйперепад между средней температурой теплоносителя в приборе и температуройокружающего воздуха tв, єС;

∆tср=[(tвх – tвых)/2] – tв = tвх – ∆tпр /2 – tв (12)

где: tвх, tвых – температура воды,соответственно, входящей в прибор и выходящий из прибора, єС;

∆tпр – перепад температуртеплоносителя между входом и выходом отопительного прибора, єС;

tв – расчетная температурапомещения;

Gпр – расходводы в приборе, кг/ч;

Gпр=(3.6хQпр)/c х (tг-tо), кг/ч (13)

где: tг, tо – температура воды всистеме отопления, соответственно горячей и охлажденной, єС;

с –теплоемкость воды, равная 4.187 кДж/(кг х єС);

Определяемрасход воды в приборе, кг/ч, для помещения (1)

Gпр=(3.6хQпр)/c х (tг-tо)=(3.6х1493.06)/4.187х(95–70)=5375/62.805=85.58 кг/ч;

∆tср=90 – (15/2) – 21=61.5єС;

qпр= 406.25х (61./70) 1.3 х(85.58/360) 0.04x1x1x1=323.7 Вт/мІ;

Fпр=1493.06/323.7x1.02x1.07=4.23;

В качестверадиаторов выбраны биметаллические секционные радиаторы «Сантехпром БМ».

Модельрадиатора РБС-500.

Площадьнаружной поверхности fс,мІ 0.48

Коэффициентβ1=1.02

Коэффициентβ2=1.07 (у наружного остекления).

Схемадвижения теплоносителя принята сверху вниз.

Коэффициентn=0.3

Коэффициентc=1

Коэффициентm=0.04

Коэффициентp=1

Поправочныйкоэффициент b=1 (при 760 мм. рт. ст).

Коэффициентβ3=0.99 для 8–10 секций в радиаторе.

Число секцийв радиаторе:

N= Fпрх β3/ fс (14)

где β3 — поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе;

fс – поверхность нагреваодной секции (для секционных радиаторов);

N=4.23х0.99/0.48=8.55принимаем 9 секций.

Для помещения(1) следует выбрать 1 радиатор 9 секций длиной 720 мм.

Для остальныхпомещений данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

№ пом. Qпр, Вт Gпр, кг/ч ∆tср, єС qпр, Вт/мІ Fпр, мІ β3 fс N, шт. Число приборов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1493.06 85.58 61.5 323.7 4.23 0.99 0.48 9 9 2 1124.1 64.4 61.5 318.9 1.6 0.99 0.48 4 4 3 1124.1 64.4 61.5 318.9 1.6 0.99 0.48 4 4 4 898.9 51.53 61.5 317.2 2.61 0.99 0.48 6 6

Для жилогопомещения 2 следует выбрать 1 радиатор с 4 секциями, длиной 320 мм.

Для помещениякухни следует выбрать 1 радиатор с 6 секциями, длиной 480 мм.

Для жилогопомещения 3 следует выбрать 1 радиатор с 4 секциями, длиной 320 мм.

5. Вентиляция.Выбор системы вентиляции

Врассматриваемом помещении следует принять естественную вытяжную вентиляцию поспециально предусмотренным каналам. Вытяжные системы предусмотреть в помещенияхкухни, уборной, ванны.

Притоквоздуха в помещения неорганизованный, через форточки и неплотности вограждающих конструкциях.

Необходимыйвоздухообмен для жилых зданий определяют по кратности вохдухообмена.

L=VxKp, мі/ч (15)

где, L –объем удаляемого воздуха, мі/ч;

Kp –кратность воздухообмена;

V – объемпомещения, мі

Для кухни:L=1х90.27+100х1= 190.27 мі/ч;

Для уборной:L= 1х119.16 + 50=169.16 мі/ч;

Таблицаопределения воздухообмена

№ помещения Наименование помещения Размеры помещения, м Объем помещения V, мі Нормируемый воздухообмен, мі/ч Кратность воздухообмена, ч Объем удаляемого воздуха L, мі/ч Размеры сечения каналов, мм Число каналов А В h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4 кухня+помещ. 3

3.22

5.41

2.60

3.22

3.0

3.0

38.01+52.26=

90.27

100 3 190.27 0.047 1 5 Уборная+ванна+помещ. 1+помещ. 2

1.50

1.50

5.41

5.41

0.9

1.67

3.41

3.22

3.0

3.0

3.0

3.0

4.05+7.5+

55.35+52.26=

119.16

25+25 25 169.16 0.019 1

6. Аэродинамическийрасчет каналов

Целью данногорасчета является определение, размеров вытяжных каналов для удалениянормируемого объема воздуха при расчетных условиях.

Расчетканалов следует производить, исходя из располагаемого давления, ∆Ре, Па, при расчетнойнаружной температуре tн=+5єС.

∆Ре=h х (ρн -ρв) х g, Па (16)

где ρн – плотность наружноговоздуха при температуре tн=+5єСравная 1.27 кг/мі;

ρв – плотность внутреннеговоздуха, кг/мі;

ρн=353/(273+ tв) (17)

где h –высота от жалюзийной решетки до верха вытяжки, м;

Определяемплотность наружного воздуха для кухни:

ρн=353/(273+21)=353/294=1.2кг/мі;

Для остальныхпомещений плотность наружного воздуха определяется по формуле (16).

Определениерасполагаемого давления для кухни по формуле (15):

∆Ре=h х (ρн -ρв) х g = 6.2 х (1.27–1.2)х9.81= 4.26 Па;

Располагаемогодавления для уборной:

∆Ре=h х (ρн -ρв) х g = 6.2 х (1.27–1.19)х9.81= 5.47 Па

Сечениеканала определяется по формуле:

F=L/(3600хv),мІ (18)

где v –нормируемая скорость движения воздуха по каналам, изменяется от 0.5 до 1.0 м/с;

Определениесечения канала для кухни:

F=190.27/(3600х1.0)=190.27/3600=0.052 мІ;

Определениесечения канала для кухни:

F=169.16/(3600х1.0)=169.16/3600=0.046 мІ;

По приложению14 округляем полученное значение до стандартного, для кухни 0.073 мІ соответствуетсечение канала 270х270 мм.

Для уборнойокругляем полученное значение сечения канала до стандартного 0.073 мІ, чтосоответствует сечению канала 270х270 мм.

Так как скоростьвыбрана произвольно, то по подобранному стандартному сечению находимфактическую скорость по формуле (17).

Для кухниполучаем фактическую скорость:

v=L/(Fх3600)=190.27/0.052х3600=190.27/187.2=1.02 м/с;

Аналогичноопределяется фактическая скорость для уборной.

v=L/(Fх3600)=169.16/0.046х3600=169.16/165.6=1.02 м/с;

Определяемэквивалентный диаметр для прямоугольного канала по формуле:

dэ=2 х а х b/(а+b), мм (19)

где a и b –стороны канала, мм;

Для помещениякухни эквивалентный диаметр равен

dэ=2х270х270/(270+270)=145800/540=270 мм;

Аналогичноопределяется эквивалентный диаметр для уборной.

dэ=2х270х270/(270+270)=145800/540=270 мм;

Поэквивалентному диаметру и фактической скорости находят потери давления натрение по приложению 10 [5].

Для помещениякухни потери давления составляют 0.07 Па/м;

№

уч.

L,

мі/ч

l, м

axb,

мм

dэ,

м

F,

мІ

v,

м/с

R,

Па/м

Rxlxβ, Па рv, Па ∑ξ

Z,

Па

Rxlxβ+Z, Па 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 кухня 190.27 6.20 270х270 270 0.052 1.02 0.07 0.92 0.67 2 1.34 2.26 2 уборная 169.16 6.2 270х270 270 0.046 1.02 0.14 2.03 0.60 2 1.20 3.23

Потеридавления в местных сопротивлениях определяют по формуле:

Z=∑ζх pvІ/2, Па (20)

где ∑ζ– сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, которые принимаются поприложению 9 [2].

pvІ/2 –динамическое давление, Па, принимаемая по номограмме рис. 8 [1].

Для кухнипотери давления в местных сопротивлениях, составляют Z=2 х 0.67=1.34 Па;

Для уборнойпотери давления в местных сопротивлениях, составляют Z=2х0.60=1.20 Па.

Послеопределения потерь давления на трение и в местных сопротивлениях их сравниваютс располагаемым давлением по формуле:

∑((R xl)β+Z) х а≤∆Pt (20)

где l – длинарасчетного участка, м;

а – коэффициентзапаса, равный 1.1–1.5;

β –коэффициент шероховатости, принимаемый по приложению 14 [1].

Для кухни:

(0.92+1.34) х1.5<4.26; 3.39<4.26;

Для уборной:

(2.03+1.20) х1.5<5.47;4.84<5.47

Исходя изполученных данных можно сделать вывод что вентиляционные каналы выбраны верно.

Списоклитературы

1.  Отопление и вентиляцияжилого дома: Методические указания к курсовой и расчетно-графической работамдля студентов строительных и экономических специальностей / Сост.: Т.Г. Дымолазова,Ю.Х. Хабибуллин. Казань: КГАСУ, 2008. — 48 с.

2.  Тихомирнов К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника,теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1991. -480 с.

3.  СНиП II-3–79«Строительная теплотехника».