ID: 87

Название работы: Расчет создания теплоустойчивого помещения с использованием внутреннего отопления

Категория: Курсовая

Предметная область: Архитектура, проектирование и строительство

Описание: Теплотехнический расчет труб и нагревательных приборов. Определение мощности отопительной установки. Теплопотери через ограждающие конструкции помещений. Гидравлический расчет системы отопления.

Язык: Русский

Дата добавления: 2012-11-14

Размер файла: 813 KB

Работу скачали: 62 чел.

Содержание

1.  Исходные данные
2.  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
3.  Расчет наружной стены
4.  Расчет пустотной плиты
5.  Расчет перекрытия над последним этажом
6.  Расчет перекрытия над подвалом
7.  Расчет остекления
8.  Теплопотери через ограждающие конструкции помещений

4. Определение мощности отопительной установки здания

5. Выбор и конструктивное решение системы отопления

6. Гидравлический расчет системы отопления

7. Теплотехнический расчет труб и нагревательных приборов. Определение мощности отопительной установки

8.Расчет основного и вспомогательного оборудования индивидуального

теплового пункта

9.Выбор и конструктивное решение системы вентиляции

10.Аэродинамический расчет системы вентиляции

11.Список используемой литературы

Исходные данные

Расчетные параметры наружного воздуха принимаем для города Калуга.

•  Зимняя расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 -270С.

Продолжительность отопительного периода 210 суток.

•  Средняя температура отопительного периода -2,90С.

Внутреннюю температуру принимаем:

•  Температура внутреннего воздуха жилой комнаты 20 СО.
•  Температура внутреннего воздуха угловой жилой комнаты 22 СО.
•  Температура внутреннего воздуха кухни 19 СО.
•  Температура внутреннего воздуха коридора 16 СО.
•  Температура внутреннего воздуха санузла 16 СО.
•  Температура внутреннего воздуха ванной комнаты 25 СО.
•  Температура внутреннего воздуха лестничной клетки 16 СО.
•  Назначение здания – жилой дом с чердаком
•  .Ориентация главного фасада северная.
•  Условия эксплуатации Б.
•  Система отопления с верхней разводкой
•  Число этажей 3.
•  в = 8,7 (Вт / м2 0С)
•  н = 23 (Вт / м2 0С)-для наружный стен
•  н = 17 (Вт / м2 0С)-для перекрытия над подвалом
•  н = 12 (Вт / м2 0С)-для чердачных перекрытий
•  n = 1,0-для наружных стен
•  n = 0,9-для перекрытия чердачного
•  n = 0,6-для перекрытия над подвалом
•  tн = 40С-для наружных стен
•  tн = 20С-для перекрытия над подвалом
•  Hэт=3м

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.Расчет наружной стены

1-й слой –железобетон , 1=0,02 м, 1=2,04 Вт/мС.

2-й слой – утеплитель пеносиликат (600 кг/мЗ), 2=0,26 Вт/мС.

3-й слой – железобетон, 3=0,05 м, 3=2,04 Вт/мС.

В соответствии с приложением 2 СНиП II-3–79 данные для выбора расчетных величин берутся по группе Б.

Определим требуемое сопротивление теплопередачи исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

Rотр = (n(tв – tн)) / (tн  в)

где n = 1,0 – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждений по отношению к наружному воздуху (по СНиП II-3–79,таб.3).

 tн = -270C – температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

 tв = 200С – температура внутри помещения;

 в = 8,7 (Вт / м2 0С) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения (по СНиП II-3–79, таб. 4);

 tн = 40С – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения (по СНиП II-3–79, таб. 2).

Rотр = (1,0(22+27)) / (48,7) = 1,351 (м20С / Вт)

Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

ГСОП = (tв – tот. пер.)Zот. пер.

где tот.. пер. = -2,9 0С – средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха  8 0C 

 Zот. пер. = 210 сутки – продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха  8 0C.

ГСОП = (20+2,9)210 = 4809 градусо-суток

Определяем Rотр из условий электроснабжения (табл. 1б) интерполяцией:

Rотр2= 2,8+ (3,5 – 2,8)(4809 – 4000)) / (6000 – 4000)) =

= 3,08 (м20С / Вт)

Определяем сопротивление теплопередаче R:

R0= 1/в + 1/1 + 2/2 + 3/3 + 4/4 + 5/5 + 1/н

где н = 23 (Вт / м2 0С) – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения (СНиП II - 3 – 79*, таб. 6)

R0 = 1/8,7 + 0,02/2,04 + 2/0,26 + 0,05/0,2,04 + 1/23

Определяем толщину утеплителя из условия R0=R0тр, где R0тр - большая из двух найденных величин

3,08 = 0,19 + 2/0,26

2 = 0,7514 м.

Округляем данное значение до 0,76 м.

Таким образом общая толщина стены получается ст=1+2+3=0,02+0,76+0,05=0,83 м., что существенно превышает допущенный предел в 0.65 м.

Принимаем другой, более эффективный утеплитель: Гравий керамзитовый 2=0,20 Вт/мС.

Снова определяем требуемую толщину утеплителя:

nут=(3,08-0,19)*0,20=0,578 м. Округляем данное значение до 0,58 м.

Таким образом общая толщина стены получается ст=1+2+3=0,02+0,58+0,05=0,59 м., что вписывается в допущенный предел в 0,65 м.

Фактическое сопротивление стены R0 = 3,09 (м20С / Вт)

R0ф > Rотр

Коэффициент теплопередачи наружной стены k = 1 / R0 = 0,3226 (Вт/м20С)

2 Расчет пустотной плиты

- сторона экв. кв-та.;

Расчет I:

L=B-an

L=1,19-0,141*6=0,3452 м;

FI=0,3452*1=0,3452 м2

, λЖ/б=1,69 Вт/(м2 ºС);

RВП=0,15 м20С/Вт – термическое сопротивление воздушных прослоек;

- термическое сопротивление стенок плиты;

RII= RВП+2RСТ=0,15+2*0,0234=0,1968 м20С/Вт – общее термическое сопротивление;

FII=0,141*6*1=0,8448 м2;

 

Расчет II:

-

термическое сопротивление;

 Rб=2RI+R2=2*0,0234+0,1217=0,1685 м20С/Вт – термическое сопротивление 3-х слоев;

Расчет III:

- термическое сопротивление ж/б пустотной плиты.

3.Расчет перекрытия над последним этажом

1-й слой –утеплитель шлак доменный, 1=по расчету м, 1=0,21 Вт/мС.

2-й слой – руберойд (600 кг/мЗ), 2=0,0015 м, 2=0,17 Вт/мС.

3-й слой – ж/б полнотелая плита(2500 кг/мЗ) , 3=0,22 м, 3=1,69 Вт/мС

4-й слой – цементно-песчаная затирка (1800 кг/мЗ), 4=0,005 м, 4=0,76 Вт/мС.

В соответствии с приложением 2 СНиП II-3–79 данные для выбора расчетных величин берутся по группе Б.

Определим требуемое сопротивление теплопередачи исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

Rотр = (n(tв – tн)) / (tн  в)

где n = 0,9;

 tн = -270C;

 tв = 200С;

 в = 8,7 (Вт / м2 0С);

 tн = 40С.

Rотр = (0,9(20+27)) / (48,7) = 1,22 (м20С / Вт)

Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

ГСОП = (tв – tот. пер.)Zот. пер

где tот.. пер. = -2,9 0С;

 Zот. пер. = 210 суток.

ГСОП = (20+2,9)210 = 4809 градусо-суток

Определяем Rотр из условий электроснабжения интерполяцией:

Rотр= 2,2+ (2,8 – 2,2)(4809 – 4000)) / (6000 - 4000)) = 4,06 (м20С / Вт)

Определяем сопротивление теплопередаче R:

R0= 1/в + 1/1 + 2/2 + 3/3 + 4/4 +5/5 + 1/н

н = 12 (Вт / м2 0С);

R0 = 1/8,7 + 2/0,21+ 0,0015/0,17 + 0,1762 + 0,005/0,76 + 1/12

Определяем толщину утеплителя из условия R0=R0тр, где R0тр - большая из двух найденных величин

3,67 = 2/0,21

2 = 0,77 м.

Толщина большая, значит меняем утеплитель, берем плиты полужесткие минераловатные на синтетических связующих ГОСТ 12394-66 (350 кг/мЗ), 2=0,08 Вт/мС.

Определяем сопротивление теплопередаче R:

R0= 1/в + 1/1 + 2/2 + 3/3 + 4/4 +5/5 + 1/н

н = 12 (Вт / м2 0С);

R0 = 1/8,7 + 2/0,08+ 0,0015/0,17 + 0,1762 + 0,005/0,76 + 1/12

Определяем толщину утеплителя из условия R0=R0тр, где R0тр - большая из двух найденных величин

3,67 = 2/0,208

2 = 0,3м.

Таким образом общая толщина стены получается ст=1+2+3+4=0,3+0,0015+0,22+0,005=0,53м., что вписывается в допущенный предел в 0,65 м.

Фактическое сопротивление перекрытия R0 = 1/8,7 + 0,3/0,08+ 0,0015/0,17 + 0,1768 + 0,005/0,76 + 1/12= 4,14 (м20С / Вт)

R0ф > Rотр

Коэффициент теплопередачи перекрытия k = 1 / R0 = 0,2421 (Вт/м20С)

2.4 Расчет перекрытия над подвалом

Конструкция перекрытия первого этажа.

Наименование слоя	Толщина м	Коэффициент теплопроводности Вт/(м.0С)
Ель	0,029	0,18
Воздушная прослойка	-	-
Бетон	0.1	1,86

В данном варианте рассматриваемый пол расположен на грунте.

Площадь пола разбивается на зоны:

F1 =12,16*2*2+36,96*2*2=196,48 м2

F2 =8,16*2*2+32,96*2*2=164,48 м2

F3 =4,16*28,96=120,47 м2

Rу.п= Rн.п +

R1н.п.=2,1 R2н.п=4,3 R3н.п =8,6

,

R1у.п=2,464 k=0,4

R2у.п=4,464 k=0,2

R3у.п=8,964 k=0,111

Коэффициент теплоотдачи ограждающей конструкции :

0,26 [Вт/(м2 0С)]

толщина перекрытия  = 0,34 м

5.Расчет остекления

Определяем Rотр из условий электроснабжения интерполяцией:

Rотр= 0,45+ 0,6 – 0,45)(4809 – 4000)) / (6000 - 4000)) = 0,51 (м20С / Вт)

Из приложения 6 (СНиП II-3–79) выбираем двухкамерный пластиковый стеклопакет в деревянных или ПВХ переплетах из обычного стекла(с межстекольным расстоянием 6мм).

Для данного окна R = 0,51(м20С / Вт).

Двухкамерный стеклопакет из стекла с твердым селективным покрытием.

kфОК = 1/R = 1,9608 (Вт/м20С)

6. Расчет наружной двери

Конструкция дверей представляет собой деревянное полотно (сосна), обшитое с обоих сторон листовой сталью.

1. Сталь листовая

2. Сосна поперек волокон

3. Сталь листовая.

δ1=0,002 м λ=58 Вт/(м2 °С);

δ2=0,05 м λ=0,14 Вт/(м2 °С);

δ3=0,002 м λ=58 Вт/(м2 °С);

ГСОП=(tв+tот)Zот=(16+7,8)*203=4831;

R0тр=(((0,6-0,45)/(6000-4000))*(4831-4000)+0,45=0,49 м2°С/Вт;

R0ф=1/8,7+0,002/58+0,05/0,14+0,002/58=0,47 м2°С/Вт;

К=1/ R0тр =2,082 Вт/ м2°С

Теплопотери через ограждающие конструкции помещений

складываются из потерь через отдельные ограждения или их части площадью F, м2

,

где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2 с);

– температура внутри помещения, оС;

- расчетная температура наружного воздуха (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) оС;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

(по СНиП II-3–79,таб.3);

- коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери через ограждающие конструкции (принимается в долях от основных теплопотерь). Он включает:

- добавка на ориентацию вертикальных и наклонных ограждений по сторонам света;

- добавка в жилых помещениях, предназначенных для типового проектирования;

- добавка на поступление холодного воздуха через входы в здания и сооружения, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, принимаемая по высоте здания;

– добавка на высоту помещения;

- добавка на проветривание холодного подполья зданий в районе вечной мерзлоты.

Расчет теплопотерь производится в табличной форме ( см. Приложение №1).

Определение мощности отопительной установки здания

Расчетная тепловая мощность отопительной установки здания для компенсации дефицита теплоты определяется по формуле ,

где k1 – повышающий коэффициент для учета: дополнительной теплопередачи в помещения, связанной с увеличением площади (по сравнению с расчетной) принимаемых к установке отопительных приборов, дополнительных теплопотерь, связанных с размещением отопительных приборов у наружных ограждений;

0,03 – повышающий коэффициент для учета попутной теплопередачи через стенки теплопроводов, проложенных в неотапливаемых помещениях, значение которого принимается из условия <1.07. ( см. Приложение №1).

Выбор и конструктивное решение системы отопления

Система отопления вертикальная, с верхней разводкой, однотрубная. Теплоноситель – вода, со следующими параметрами: температура воды в подающей магистрали городской тепловой сети 150 оС, обратной - 70 оС, в подающей магистрали системы отопления здания - 95 оС, обратной - 70 оС. Присоединение системы водяного отопления к городской тепловой сети осуществляется со смешиванием воды с помощью водоструйного элеватора.

Отопительный приборы расположены под оконными проемами у стены. Тип отопительных приборов – радиаторы чугунные секционные. Присоединение приборов к стоякам одностороннее. При длине подводок более 0,5 м создается уклон 0,003.

Удаление воздуха из системы осуществляется с помощью горизонтальных проточных воздухосборников, расположенных на наиболее удаленных участках подающей магистрали.

Обратная магистраль проложена в подвале. Индивидуальный тепловой пункт располагается в подвале.

Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет предназначен для расчета диаметров труб, скорости потока и расхода воды в них.

Метод характеристик: расчет основан на характеристике гидравлического сопротивления и проводимости.

Определяем циркуляционные кольца и разбиваем их на расчетные участки, выбираем основное циркуляционное кольцо по наибольшей тепловой нагрузке. Расчет начинаем с последнего по ходу теплоносителя стояка, входящего в основное циркуляционное кольцо.

1ое кольцо: Ст20, Ст19, Ст18, Ст17, Ст16. Тепловая нагрузка на данном кольце: 2652(20ст)+1387(19ст)+1272(18ст)+1387(ст17)+1444(ст16)=8142 Вт.

Второстепенное циркуляционное кольцо:

2ое кольцо: ст11, ст12, ст13, ст14, ст15. Тепловая нагрузка на данном кольце:

2654(ст11)+1387(ст12)+1272(ст13)+1387(ст14)+ 1461(ст15)=8131 Вт.

Основное расчетное кольцо первое проходит через дальний стояк под номером 20.

Расчетное давление в системе отопления для создания циркуляции теплоносителя (воды)  для гравитационной вертикальной однотрубной системы определяется по формуле

=,где -естественное циркуляционное давление.

=+ ,где -естественное циркуляционное давление возникающее в кольце системы вследствие охлаждения воды в трубах;

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

В случае, если ∆pн неизвестно, то его ориентировочное значение в системе можно определять по формуле

∆pн=100*Hзд.

=, где , где =95-70=25

Потери давления на отдельных расчетных участках определяются в виде суммы:

где - потери на трение;

- потери в местных сопротивлениях;

где - коэффициент гидравлического трения;

- скоростное давление;

где – коэффициент местного сопротивления;

– приведенный коэффициент сопротивления участка;

;

– характеристика гидравлического сопротивления;

– удельное динамическое давление;

где - расход воды в стояке, кг/ч;

– тепловая мощность отопительной стояка;

- расчетная разность температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе системы отопления;

- поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь сверх расчетной вследствие округления;

- поправочный коэффициент, учитывающий местоположение отопительного прибора.

Полученные потери давления в основном кольце должны быть увязаны с расчетным давлением:

где – естественное циркуляционное давление;

- давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе;

- среднее приращение плотности;

- вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения i-го участка и нагревания.

Невязка должна составлять не более 10%. Если нет возможности увязать давления изменением диаметров труб в исключительных случаях прибегают к диафрагмированию стояков.

Вычисления производят в табличной форме (см. Приложение 2).

Теплотехнический расчет труб и нагревательных приборов.

Определение мощности отопительной установки

В данном пункте требуется определить площадь поверхности нагрева отопительного прибора (количество секций).

Расчет производится отдельно для каждого этажа стояка.

Выбор типа отопительных приборов: радиатор чугунный марки МС–140-108, номинальный тепловой поток одной секции 180 Вт.

Расчетные формулы:

Определение тепловой нагрузки стояка

Определение расхода стояка

Определение приведенного расхода стояка

где - коэффициент затекания.

Определение температуры теплоносителя на входе в отопительный прибор ,

где - сумма мощностей отопительных установок помещений стояка до рассматриваемого отопительного прибора;

- суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали до рассматриваемого стока от начала системы (ИТП).

Определение теплопоступлении от трубопроводов (труб стояка и подводок)

где – коэффициент, учитывающий долю теплоты полезную для поддержания внутренней температуры;

- теплопередача 1 м вертикальных и горизонтальных труб [Вт/м];
– длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения.

Определение тепловой мощности отопительных приборов

Определение потерь температуры теплоносителя в приборе

Определение температуры теплоносителя на выходе из прибора

Определение разности средней температуры воды в приборе и температуры внутреннего воздуха

Определение требуемого номинального теплового потока отопительного прибора

где - поправочный коэффициент приведения

где n, p, с - коэффициенты, учитывающие особенности прибора;

– коэффициент, учитывающий направление движения.

Минимальное расчетное допустимое количество секций

где – коэффициент учета числа секций в приборе

= 1 – коэффициент учета способа установки радиатора.

Фактическое количество секций определяется округлением до минимального целого, если

В противном случае идет округление до большего числа. Все вычисления производятся в табличной форме (см. Приложение №3)

Расчет основного и вспомогательного оборудования индивидуального теплового пункта

Подбор элеватора

Определяем коэффициент смещения. Коэффициент принимаем с запасом 15%.

U=1,15*(t-tr)/(tr-t0)=1,15*(150-95)/(95-70)=2,53

Gc – расход теплоносителя в СО после элеваторного узла, определяем по формуле:

Gc=3,6*Qзд/c*(tr-t0)=3,6* 35590/4,187*(95-70)=1199

Gc0=Gc*(1+U)=1199*(1+2,53)=4232,47

рн – расчетное давление в СО для циркуляции теплоносителя

рн=359 Па

Dr - диаметр горловины водоструйного элеватора: dr=15,5*Gт0,5/ рн0,25=15,5*4,2320,5/0,3590,25=41,19 мм= 4,1 см

Используя таблицу 7.1, определяем номер элеватора и фактический диаметр горловины. Так как 3,3<dr<4,3, то берем элеватор №5, drф=3,5 см=35 мм

Из таблицы 7.2 по номеру элеватора определяем его длину l=625мм

Dc – диаметр сопла dc=drф/(1+U)= 35/(1+2,53)= 9,9мм

рТС – разность давлений в тепловых сетях рТС=6,3*Gтс2/dc4=6,3*1,1992/14=9,056 кПа

Подбор грязевика

Vтр – объем теплоносителя, проходящий через грязевик в час

Vтр=0,86*Qзд/(t1-t2)*1000=0,86*35590/25000=1,199 м3/ч

Скорость воды в поперечном сечении грязевика не должна превышать 0,05 м/с

Учитывая это, диаметр грязевика Dy должен быть не менее Dн=(4*Vтр/(3600* *0,05))1/2=0,092м=92 мм

Грязевик подбирается по таблице 7.3 в зависимости от расчетного Dн. Грязевик ТС-569.00.000-08, Dу=40мм, Ру=1,6 кПа.

Выбор и конструктивное решение системы вентиляции

В санитарных узлах, ванных комнатах и кухнях проектируемого здания предусмотрена вентиляция с естественным побуждением. Удаление воздуха из отдельных помещений осуществляется по самостоятельным вытяжным каналам. В начале каждого канала устанавливают вытяжную решетку марки Р, располагаемую на 0,5 метра от потолка каждого этажа.

Аэродинамический расчет

Канальная естественная вентиляция без организованного притока воздуха широко применяется в жилых зданиях. Цель аэродинамического расчета – определение сечений каналов и размеров жалюзийных решеток, чтобы обеспечить требуемые расходы удаляемого воздуха. Требуемые расходы устанавливаются согласно СНиПу 2.04.05-91*.

Определение располагаемого давления с каждого этажа.

, где h – высота воздуховода;

  

Определение скорости

, где: L – расход воздуха; f – площадь сечения канала;

Эквивалентный диаметр:

    

Определение потерь давления на участках

, где: R — потери давления на 1м круглого воздуховода,

— длина между каналами;

 — коэффициент шероховатости канала;

— местное сопротивление

– динамическое давление;

- суммарный коэффициент местных сопротивлений;

.Все вычисления ведутся в табличной форме (см. Приложение №4)

Список используемой литературы

1. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция».

2. Богословский В.Н., Щеглов В.П., Разумов Н.Н. «Отопление и вентиляция», Стройиздат, 1980г.

3. Юркевич А.А. «Отопление и вентиляция гражданского здания» - учебно-методические указания.

4.СНиП 23.01–99 «Строительная климатология»

5.СНиП 2.08.01–89 «Жилые здания»

6.СНиП 2–3–79 «Строительная теплотехника»

7.СНиП 2.04.05–91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»