Московский Государственный Строительный Университет

Инженерно-Архитектурный Факультет

Пояснительная записка к курсовому проекту:

«Отопление и вентиляция жилого здания»

Группа Э-5(А)

Студент: Селин М.С.

Руководитель: Саргсян С. В.

Москва

2010

Содержание

1. Исходные данные

1.1. Основные исходные данные

1.2. Климатические характеристики района строительства

1.3. Расчетные параметры внутреннего воздуха

2. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания

2.1. Теплотехнические показатели строительных материалов

2.2. Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждений, толщины слоя утеплителя наружной стены

2.3. Проверка отсутствия конденсации водяных паров в толще наружной стены

2.4. Выбор заполнения световых проемов по сопротивлению воздухопроницанию

3. Определение тепловой мощности системы отопления

3.1. Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции

3.2. Теплозатраты на подогрев инфильтрующегося воздуха

3.3. Теплозатраты на подогрев вентиляционного воздуха

3.4. Бытовые тепловыделения

4. Конструирование и расчет системы отопления

4.1. Расчет и подбор элеватора

4.2. Гидравлический расчет теплопроводов

4.3. Тепловой расчет отопительных приборов

5. Конструирование и расчет систем вентиляции

5.1. Расчет воздухообмена в помещениях

5.2. Конструирование систем вытяжной вентиляции

5.3. Аэродинамический расчет каналов

6. Список использованной литературы

1. Исходные данные

1.1 Основные исходные данные

1. Планировка здания:

Число этажей – 2

Ориентация входа: - з

Строительные размеры: а=6,2; б=3,3; Н_Э =3,4; Н_Ш =4

Размеры окон в комнатах 1,8 х 2,0 м.

Размеры окон в кухнях и на лестничной клетке 1,5 х 2,0 м.

2. Район строительства: г.Екатеринбург

3. Система отопления: водяная однотрубная попутная с нижним расположением подающей магистрали, стояки П-образные.

4. Отопительные приборы: радиатор типа М-90

5. Теплоснабжение: от горячей водяной тепловой сети.

6. Расчетная температура в сети:

t₁ – температура подающей воды в теплосети перед элеватором, = 135⁰ С

t_r – температура падающей воды, = 95⁰ С

t₀ – температура обратной воды, = 70⁰ С

перепад давления на вводе в здание: =82 кПа=82000 Па

7. Присоединение системы отопления к теплосети: по элеваторной схеме.

1.2 Климатические характеристики района строительства

Исходные данные:

г.Екатеринбург расположен на восточном склоне Среднего Урала по берегам р. Исеть (приток Тобола),на расстоянии 1667 км к востоку от Москвы. Климат континентальный.

Климатические характеристики района строительства, необходимые для теплотехнического расчета ограждающих конструкций:

-средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92

- средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца;

- средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца;

- средняя температура наружного воздуха за отопительной период со среднесуточной температурой воздуха < 80C;

- продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха < 80C;

- расчетная скорость ветра, равная максимальной из средних скоростей по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более.

Таблица 1.1.

1.3 Расчетные параметры внутреннего воздуха

Таблица 1.2.

Для расчета ограждающих конструкций

2. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания

Целью теплотехнического расчета является определение коэффициента теплопередачи отдельных ограждающих конструкций здания (наружных стен, чердачного и цокольного перекрытий, окон, дверей и др.) исходя из обеспеченности требований теплозащиты зданий.

2.1 Теплотехнические показатели строительных материалов

Рис.1. Ограждающая конструкция

Таблица 2.1.

2.2. Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждений, толщины слоя утеплителя наружной стены

- нормативный температурный перепад между температурой воздуха в помещении и внутренней поверхности наружного ограждения;

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения;

Таблица 2.2.

По формуле определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций из условий обеспечения санитарно-гигиенических условий:

Для наружных стен

Для покрытий, чердачных перекрытий

Для перекрытий над проездами подвалами и подпольями

По формуле определяем и определяем значение для ограждающих конструкций. Определенные значения представлены в таблице

Таблица 2.3.

Требуемое сопротивление теплопередаче для дверей (кроме балконных), определяется по формуле:

По условию , т.е. для дальнейших расчетов принимаем значения сопротивлений из условий энергосбережения .

Термическое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя определяется по формуле:

, где

- приведенное сопротивление теплопередаче, для наружных стен = 3,5 ;

r – коэффициент теплотехнической однородности конструкции, для наружных стен = 0,85;

и - толщина, м и коэффициент теплопроводности слоев конструкции, кроме утеплителя:

раствор сложный – 0,015 и 0,70

керамзитобетон – 0,2 и 0,33

термозитобетон – 0,28 и 0,63

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения = 8,7;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения = 23;

Расчетная толщина утеплителя определяется по формуле:

,

где = 0,05, таким образом: м

Окончательная толщина утеплителя , т.е. 0,15 м

Окончательное приведенное сопротивление наружной стены , определяется по формуле:

Коэффициент теплопередачи наружных ограждений определяется по формуле:

Значение коэффициентов для остальных ограждений определяется по формуле:

Таблица 2.4.

2.3 Проверка отсутствия конденсации водяных паров в толще наружной стены

В жилых помещениях не допускается конденсация водяного пара на поверхности наружных ограждений и накопление влаги в их толще. Конденсация водяного пара на поверхности ограждений ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещении и, так же как конденсация его в их толще, может привести к переувлажнению конструкции.

Считается, что конденсация водяных паров возможна, если в любом сечении ограждения, перпендикулярном направлению теплового потока, парциальное давление (упругость) водяного пара e_xi больше максимальной упругости водяного пара E_xi , соответствующей максимально возможному насыщению воздуха водяным паром.

Расчет t_xi и е_xi ведут для сечений ограждения, расположенных на границе слоев многослойной конструкции.

- сопротивление теплопередаче от воздуха помещения до рассматриваемого сечения X, , определяется по формуле:

Для сечения 4:

Для сечения 4-3:

Для сечения 4-2:

Для сечения 4-1:

- температура в рассматриваемом сечении X, , определяется по формуле:

Для сечения 4:

Для сечения 4-3:

Для сечения 4-2:

Для сечения 4-1:

- сопротивление паропроницанию от воздуха помещения до рассматриваемого сечения X, в котором находят упругость e_{xi ,} , определяется по формуле:

где R_ПВ – сопротивление влагообмену на внутренней поверхности ограждения, принимается равным 0,0267

Для сечения 4:

Для сечения 4-3:

Для сечения 4-2:

Для сечения 4-1:

R_ОП – общее сопротивление паропроницанию конструкции стены, и определяется по формуле:

где R_ПН – сопротивление влагообмену на наружной поверхности ограждения, принимается равным 0,0053

Таким образом,

- парциальное давление в рассматриваемом сечении X, , определяется по формуле:

e_в – упругость водяного пара при =55%, определяется по формуле:

,

где - упругость водяного пара, при полном насыщении, соответствующая t_в =20⁰ , =2340 Па,

откуда

e_н – упругость водяного пара при =79%, определяется по формуле:

,

где - упругость водяного пара, при полном насыщении, соответствующая t_н =-15,5⁰ , =158 Па,

откуда

Для сечения 4:

Для сечения 4-3:

Для сечения 4-2:

Для сечения 4-2:

Данные расчетов для ограждающей конструкции сведены в таблицу 2.4

Таблица 2.4.

Рис.2. График изменения t_xi , e_xi и E_xi

В сечении 4-3 ограждающей конструкции парциальное давление водяного пара превышает упругость водяного пара при полном насыщении и выпадает конденсат. Конденсация водяных паров в толще ограждения допустима при условии, что сопротивление паропроницанию R_{O ПХ} ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) будет не менее требуемого сопротивления паропроницанию (из условий недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), которое определяется по формуле:

где - сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между ее наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации; =

.

- средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период;

- упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяется по формуле:

;

- упругости водяного пара, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяются при средней температуре наружного воздуха, соответственного (з) – зимнего, (во) – весеннее-осеннего и летнего (л) периодов);

- продолжительность, соответственного зимнего (при t_Н < -5 ⁰ C), весеннее-осеннего (-5 ⁰ C < t_Н < 5 ⁰ C) и летнего (при t_Н > 5 ⁰ C) периодов, мес.

Таким образом,

=>

2.4 Выбор заполнения световых проемов по сопротивлению воздухопроницанию

Исходя из требования к сопротивлению теплопередаче заполнения световых проемов по ГСОП равного 0,6, выбирается двухкамерный стеклопакет из обычного стекла с твердым селективым покрытием и заполнением аргоном с 1 уплотненным притвором. Сопротивление теплопередаче . Сопротивлением воздухопроницанию =0,40

Сопротивление воздухопроницанию R_И устанавливаемых окон и балконных дверей должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницаюнию , определяемого по формуле:

R_И > = ,

где G_Н – нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, ;

- разность давлений на наружной и внутренней поверхности ограждающих конструкций, Па;

=10Па – разность давления воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию R_И

H – высота здания от середины окна первого этажа до устья вентиляционной шахты, =9,0м;

P_Н, P_В – плотность воздуха соответственно при t_Н5 и t_В , кг/м³ , определяется по формуле:

,

кг/м³

кг/м³

Па

=

Исходя из приведенных расчетов, выбранный оконный блок соответствует требованиям СНиП 23-02-2003.

Коэффициент теплопередачи окон определяется по формуле

Коэффициент теплопередачи двойных наружных дверей

Коэффициент теплопередачи неутепленного пола на грунте:

1 зона -

2 зона -

3 зона -

4 зона -

3. Определение тепловой мощности системы отопления

Тепловая мощность системы отопления Q_ОТ равна сумме теплозатрат Q_ПОМ всех помещений здания.

для жилых комнат:

Q_ЖК = Q_ТП + Q_И(В) - Q_Б

для кухонь:

Q_К = Q_ТП + Q_И - Q_Б

для лестничных клеток:

Q _Л.К = Q_ТП + Q_И

где Q_ТП – теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

Q_И – затраты теплоты на подогрев инфильтрующего в помещение воздуха, Вт;

Q_И(В) – большее значение из теплозатрат на подогрев воздуха, поступающего вследствии инфильтрации Q_И или необходимого для компенсации нормируемой естественной вытяжки из помещения квартиры воздуха Q_В , Вт;

Q_Б – бытовые тепловыделения в помещение, Вт;

3.1. Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции

Теплопотери через ограждающие конструкции помещения, разность температур воздуха по обе стороны которых больше 3°С, находят по формуле:

,

где K₀ – коэффициент теплопередачи отдельной ограждающей конструкции,

t_Н – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года (-35⁰ С) при расчете теплопотерь через наружные ограждения;

t_В – принимается по табл.1.2.

А – площадь ограждения, м²

- коэффициент, учитывающий добавочные потери; принимается в долях от основных.

Строительные размеры для определения площади ограждений принимают по планам и разрезу с точностью до 0,1 м.

Размеры окон, наружных и внутренних дверей принимаются по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Размеры окон в жилых комнатах – 1,8х2,0м, на кухне и лестничной клетке - 1,5х2,0м.

Добавочные теплопотери, связанные с поступлением холодного воздуха через наружные двери, принимают в размере 0,27Н для двойных дверей с тамбуром между ними и 0,22Н – для одинарных. Здесь Н – высота здания от уровня земли до устья вентиляционной шахты.

Наименование ограждений условно принято обозначать следующим образом: НС - наружная стена; ВС - внутренняя стена; ТО - тройное окно; ПТ - потолок; ПЛ - пол; ДД - двойная дверь; ОД - одинарная дверь

Коэффициент теплопередачи К для окон записан как разность коэффициентов теплопередачи окна и наружной стены. В связи с этим при расчете теплопотерь через стену не требуется вычитать площадь окон из площади стены. Сумма теплопотерь через наружные стены и окна при этом не изменится.

Ориентацию ограждения по сторонам света принято обозначать; ЮВ - юго-восток; ЮЗ - юго-запад; Ю - юг; С - север; СВ - северо-восток; СЗ - северо-запад; 3 - запад; В - восток.

Добавочные теплопотери на ориентацию наружных стен, окон и дверей в долях от основных принимают в следующих размерах: для конструкций, ориентированных на:

С, СВ, СЗ и В – 0,1;

З и ЮВ – 0,05;

ЮЗ и Ю – 0

Лестничная клетка рассматривается как одно помещение с выходом на чердак и подвал. Вертикальный размер наружной стены лестничной клетки принимают от уровня земли до верха утеплителя чердачного перекрытия. Пол лестничной клетки на грунте (можно считать не утепленным) рассчитывается по зонам. Ширина каждой из первых трех зон не более 2м. Первую зону отсчитывают от уровня земли по стенке, сопротивление теплопередаче которой следует принимать не менее сопротивления теплопередаче наружной стены. Толщину внутренних стен подвала, выходящих на лестничную клетку, принимают условно равной толщине наружных стен.

Расчеты теплопотерь через ограждения помещений занесены в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции помещений