87
Расчет создания теплоустойчивого помещения с использованием внутреннего отопления
Курсовая
Архитектура, проектирование и строительство
Теплотехнический расчет труб и нагревательных приборов. Определение мощности отопительной установки. Теплопотери через ограждающие конструкции помещений. Гидравлический расчет системы отопления.
Русский
2012-11-14
813 KB
65 чел.
Содержание
- Исходные данные
- Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
- Расчет наружной стены
- Расчет пустотной плиты
- Расчет перекрытия над последним этажом
- Расчет перекрытия над подвалом
- Расчет остекления
- 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/мС.
2-й слой – утеплитель пеносиликат (600 кг/мЗ), 2=0,26 Вт/мС.
3-й слой – железобетон, 3=0,05 м, 3=2,04 Вт/мС.
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)) / (48,7) = 1,351 (м20С / 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 (м20С / 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/мС.
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 (м20С / Вт)
R0ф > Rотр
Коэффициент теплопередачи наружной стены k = 1 / R0 = 0,3226 (Вт/м20С)
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/мС.
2-й слой – руберойд (600 кг/мЗ), 2=0,0015 м, 2=0,17 Вт/мС.
3-й слой – ж/б полнотелая плита(2500 кг/мЗ) , 3=0,22 м, 3=1,69 Вт/мС
4-й слой – цементно-песчаная затирка (1800 кг/мЗ), 4=0,005 м, 4=0,76 Вт/мС.
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)) / (48,7) = 1,22 (м20С / 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 (м20С / 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/мС.
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 (м20С / Вт)
R0ф > Rотр
Коэффициент теплопередачи перекрытия k = 1 / R0 = 0,2421 (Вт/м20С)
2.4 Расчет перекрытия над подвалом
Конструкция перекрытия первого этажа.
|
|
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 (м20С / 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(м20С / Вт).
Двухкамерный стеклопакет из стекла с твердым селективным покрытием.
kфОК = 1/R = 1,9608 (Вт/м20С)
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»
