Теплотехнический расчет помещения и вентиляционно-отопительной системы

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1. Расчет наружной стены

1 — кладка из силикатного кирпича ().

2 — плиты из пенополистирола ().

3 — цементно-песчаная штукатурка ().

Определяем градусо-сутки отопительного периода

[°C*сут],

где

— расчетная температура воздуха для жилых зданий, принимаемая по [2, табл.1] по минимальным значениям допускаемой температуры,

 — средняя температура наружного воздуха и продолжительность отопительного периода, принимаемая по [3, табл.1] для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °C;

=21 °С, = -6,8 °С, =200 суток

= 5560 [°C*сут]

Исходя из =5560 [°C*сут], определяем [] по [1, табл.4]

=3,33 []

Затем подбираем толщину утеплителя

 — коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ограждающей конструкции [1, табл.7]

— коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции [4, табл.6 ]

=8,7 [], =23[]

=2,66 []

= 2,66*0,05=0,13

Принимаем один слой пенополистирольных плит толщиной 100 мм и один слой толщиной 40 мм, а общую толщину стены 530 мм. Таким образом получаем:

=3,23 [],

[].

Определяем расчетный температурный перепад, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.

n=1 [1,табл.6], =21 °С [2, табл.1], =-31°С[3, табл.1], =8,7 [] [1,табл.7],

=1,85 °С, =4 °С [1, табл.5],

<.

2. Перекрытие над подвалом

1 — паркет (сосна,).

2 — цементно-песчаная стяжка ().

3 — железобетонная плита ().

4 — плиты из пенополистирола ().

ж/б — железобетонная плита; р — цементно-песчаный раствор; п — паркет,

=8,7 [], =12[],

Рубероид и прослойку из холодной мастики на водостойких вяжущих при опредлении сопротивления теплопередаче не учитывают ввиду очень малой величины.

Исходя из =5560 [°C*сут], определяем [] по [1, табл.4],

= 4,96 [],

[],

= 4,52*0,05=0,23 ,

Принимаем два слоя пенополистирольных плит толщиной 100 мм, а общую толщину пола 480 мм.

=5,03 [],

[].

Определяем расчетный температурный перепад, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.

n=0,75 [1,табл.6], =21 °С [2, табл.1], =-31°С[3, табл.1], =8,7 []

[1, табл.7],

=0,89°С, =2 °С [1, табл.5],

<.

3. Чердачное перекрытие

Схема чердачного перекрытия

1 — воздухонепроницаемая ткань.

2 — плиты из пенополистирола ().

слой рубероида.

3 — железобетонная плита ().

= 4,39 [] (см. выше).

ж/б — железобетонная плита; р — цементно-песчаный раствор

=8,7 [], =12 [],

Слои рубероида при определении сопротивления теплопередаче не учитывают в виду очень малой величины.

[],

= 4,04*0,05=0,20 ,

Принимаем два слоя пенополистирольных плит толщиной 100 мм, а общую толщину перекрытия 420 мм.

=4,35 [],

[].

Определяем расчетный температурный перепад, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.

n=0,9 [1,табл.6], =21 °С [2, табл.1], =-31°С[3, табл.1], =8,7 [] [1, табл.7],

=1,24 °С, =3 °С [1, табл.5],

<.

4. Заполнение оконного проема Исходя из =5560 [°C*сут], определяем [] по [1, табл.4],

= 0,56 [].

Принимаем однокамерный стеклопакет из стекла с мягким селективным покрытием =0,56 [] [4, прил.6*].

[].

Исходя из того, что высота этажей 2,8 м, целесообразно принять следующие размеры окон:

1600×1400, что соответствует размерам световых проемов.

Определение теплопотерь отапливаемых помещений где:

n-поправочный коэффициент уменьшения расчетной разности температур для ограждений из табл.3*[4]

F — площадь поверхности ограждения, м?

tв — температура воздуха внутри помещения, ?C

tн — температура наружного воздуха и принимаемая равной температуре наиболее холодной пятидневки, составляющая для Ярославль -31?С К=1/Rо — коэф. теплопередачи;

Rо — полученное при расчете сопротивление теплопередаче ограждения, м?· С/Вт Добавочные потери тепла в учитывают особые условия ориентации и конфигурации здания.

Расчетные таблицы в приложении А.

Общие теплопотери по зданию составили 42 878Вт.

Удельная тепловая характеристика здания:

42 878/0,44*8133*(20-(-31))=0,18 Вт/(м), где а=0,54+22/(t-t)=0,54+22/(20-(-31))=0,44 (3.9, [1])

Конструирование системы отопления Для расчета системы отопления выбираем основное циркуляционное кольцо, проходящее через стояк 8 и прибор на шестом этаже. При выборе циркуляционного кольца руководствовались тем, что данный стояк самый нагруженный среди удаленных и выбранная ветвь (Ст5, Ст6, Ст7 и Ст8) самая нагруженная:

=2838Вт

=2862 Вт

=1511 Вт

=4307 Вт

Итого: 11 518 Вт.

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

Основным циркуляционным кольцом выбрано кольцо через Ст8, т.к. в помещениях, отапливаемых кольцом (Ст5, Ст6, Ст7, Ст8), наибольшие теплопотери по сравнению с другими кольцами, и данный стояк самый нагруженный из крайних.

Расчетное циркуляционное давление в системах с искусственной циркуляцией равно сумме давления, создаваемого насосом и естественного давления (при качествен-количественном регулировании):

Рн=8000 Па — давление, создаваемое циркуляционным насосом;

Ре-естественное циркуляционное давление:

Ре.тр. — естественное циркуляционное давление, возникающее в трубопроводе.

Ре.престественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах, Па.

где Qсттепловая нагрузка стояка, Вт;

Q_п.i — теплопотери iго помещения, Вт;

= 0,64 -среднее приращение плотности (объемной массы) при понижении температуры воды

hi — вертикальное расстояние между условными центрами: охлаждения в стояке для iго прибора и нагревания (середина высоты теплообменника или котла, точка смешения воды в тепловом пункте); это расстояние может измеряться от уровня магистрали, прокладываемой в подвальном помещении;

— расчетная разность температуры воды в системе;

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

Т.к. 707,5 < 10% от 8000, то

При подборе диаметра труб исходят из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления:

где

=0,65-для системы с насосной искусственной циркуляцией — коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трении;

=102,8мобщая длина последовательных участков, составляющих циркуляционное кольцо;

Па/м .

Расход теплоносителя на участке:

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

Qуч — расход тепла на участке;

t = t_г-t_о — расчетная разность температуры воды в начале и в конце участка трубопровода, ?C;

=1,04-коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (для чугунных радиаторов, в зависимости от марки);

=1,02- коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений (для чугунных радиаторов).

Скорость движения воды по трубам V и потери давления на трение на 1 м и R находим методом интерполяции.

Rl-потери давления по длине.

Все расчеты сведены в табл.1

— сумма коэффициентов местных сопротивлений:

1 участок 15:

· Приборы (радиаторы чугунные) 6 шт. = 10

· отвод 90 (12 шт.) = 20

· вентиль прямоточный 6 шт. = 15

· вентиль прямоточный 2 шт. = 6

· тро йник на проход 2 шт. = 2

2 участок 20:

· тройник на проход = 1

3 участок 20:

· тройник на проход = 1

4 участок 25:

· вентиль прямоточный = 3

· тройник на противотоке = 3

5 участок 32:

· вентиль прямоточный = 3

· тройник на противотоке = 3

6 участок 40:

· вентиль прямоточный = 3

7 участок 40:

· тройник на ответвление = 1,5

· вентиль прямоточный = 3

8 участок 32:

· тройник на ответвление = 1,5

· вентиль прямоточный = 3

9 участок 25:

· вентиль прямоточный = 3

· тройник на проход = 1

10 участок 20:

· тройник на проход = 1

11 участок 20:

· тройник на проход = 1

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 тупиковом движении теплоносителя невязка потерь давления в циркуляционном кольце не должна превышать 15%.

(R*l+z) = 6771,72 Па

0,9Рр = 0,9*8000=7200 Па Невязка: (7200−6771,72)/7200 = 5,95%<15%, невязка выполняется.

Приложение Б. Гидравлический расчет системы отопления

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=846 Вт — теплопотери помещения.

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

q_в, q_г-теплопередача 1 м 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=20Cтемпература воздуха в помещении,

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

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

G_ст = 157,13 кг/ч — расход воды на участке.

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

=25,3*0,4/10=1,1⁰С

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

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

=4307−846=3461 Вт;

— тепловая нагрузка всего стояка;

=4307 Вт;

=157,13 кг/чрасход участка;

=1,04

=1,02

— расход воды в радиаторе (для однотрубной системы)

G_пр = 1*157,13= 157,13 кг/ч.

=846−0,9*191,5=673,7 Вт

=2,5*49,87+1*66,87=191,5 Вт

при (95−1,1) — 20 = 73,9 ⁰С

/приложение Ж, [1]/

95−1,1-(95−70)*3461/4307=73,8 ⁰С

73,8−20−0,5*673,7*1,02*1,04/157,13*4,187=53,3 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 157,13 кг/ч; /приложение И, [1]/

p=0

с=1

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

Окончательно принимаем 6 секции Расчёт канальной системы естественной вытяжной вентиляции В жилых домах устраивают естественную вытяжную канальную вентиляцию из кухни, санузлов и ванной комнаты. Так как в задании используется чердачная крыша, каждый воздуховод выводится на крышу. Вытяжные каналы размещаются во внутренних капитальных стенах. Для зданий с числом этажей > 5 с целью сокращения площади, занимаемой каналами, выполняются по схеме с перепуском через один или несколько этажей. Такие блоки имеют сборный канал большого сечения, к которому подключаются вертикальные каналы из этажей.

Основы расчёта заключаются в определении естественного давления Дре, Па, возникающего за счёт разности плотности наружного и внутреннего воздуха, и сечений вентиляционных каналов, обеспечивающих заданный расход воздуха.

Количество удаляемого воздуха из помещений:

· Кухни с двухкомфорочными газовыми плитами 60,

· Ванная комната и санузел 50

Расчет проводим для кухни шестого этажа — самый неблагоприятный участок (ВЕ2).

Естественное давление определяется по формуле где h =1,5 м — высота воздушного столба, принимаемая от центра жалюзийной решетки до

устья вытяжной шахты, м;

н =1,270 кг/м³ — плотность наружного воздуха при t=+5С

в 1,205 кг/м³ — плотности внутреннего воздуха при t=+20С

Участок № 1

Для определения площади сечения канала участка 1, задаемся скоростью движения воздуха 0,5 м/с. При этой скорости и количестве удаляемого воздуха по каналу L=60 м?/ч, площадь сечения канала f, м? должна быть:

Принимаем для участка 1 кирпичный канал ½×1 кирпича (f =0,038 м?). При этой площади сечения фактическая скорость движения воздуха равна:

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

Пользуясь методом интерполяции по номограмме (Приложение К,[1]) находим, что при скорости движения воздуха 0,44 м/с в воздуховоде диаметром 180 мм потеря давления на 1 м воздуховода равна R=0,035 Па/м, а на всем участке 1 с учетом коэффициента шероховатости =1,08 (табл.7.1 1), длина участка l = 0,95 м.

R· l·=0,035·0,95·1,08= 0,036 Па

Далее по приложению Л находим сумму всех коэффициентов местных сопротивлений участка:

жалюзийная решётка ж=2;

колено прямоугольное ж=1,2.

тройник под углом на вытяжке для прохода воздуха ж=0,2

?ж=3,4.

По приложению К определяем динамическое давление в зависимости от скорости движения воздуха 0,44 м/с, которое равняется 0,15 Па.

Тогда потери на трение на участке 1 получим

Общая потеря на трение на участке

где б=1,1 — коэффициент запаса.

Участок № 2:

На участке 2 количество движущегося воздуха равно 360 м?/ч. Скоростью задаёмся равной 1,5 м/с. Тогда получим площадь сечения короба Принимаем вертикальный шлакогипсовый короб размером 400?400 мм (f =0,16 м?). При этом фактическая скорость равна Эквивалентный диаметр равен 400 мм. Потерю давления методом интерполяции получим 0,023 Па/м, с учётом коэффициента шероховатости =1,13, длина участка l = 1,5 м.

R· l·=0,016·1,5·1,13=0,027 Па Далее по приложению Л находим сумму всех коэффициентов местных сопротивлений участка:

Утепляющий колпак ж=0,1;

Вытяжная шахта с зонтом ж=1,3;

?ж=1,4.

Определяем динамическое давление в зависимости от скорости движения воздуха 0,625 м/с, которое равняется 0,22 Па.

Тогда потери на трение на участке 2 получим

Общая потеря на трение на участке

Потеря давления на участках будет составлять

Можно сделать вывод, что условие выполняется. Полученная невязка не превышает допустимой и составляет:

(0,956−0,915)/0,956=4%

Библиографический список утепление система вентиляция отопление Суханова И. И. Отопление и вентиляция жилого здания: Учебное пособие. — Киров: Изд-во ВятГУ, 2005. — 86 с.

СниП 2.04.05−91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: ГП ЦПП, 1994. -66с.

СниП 2.08.01−89*. Жилые здания/Минстрой России. -М.: ГП ЦПП, 1995. -16с.

СниП II-3−79**. Строительная теплотехника/Госстрой СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -32с.

ГОСТ 21.602−79*. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи Тихомиров К. В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учебник для вузов. -М.: Стройиздат, 1981. -272с., ил.

Шкуратов О. Г. Отопление, вентиляция и теплогазоснабжение зданий. Курс лекций. — г. Киров: «Альфа-ПЛЕКС», 1997. — 102с.

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