Проектирование системы отопления и вентиляции жилого здания

 

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный

Университет путей сообщения»

 

 

 

 

Кафедра «Гидравлика и водоснабжение»

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ  ОТОПЛЕНИЯ 
И ВЕНТИЛЯЦИИ  ЖИЛОГО ЗДАНИЯ

 

Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Ершова Дарья Борисовна (431)

Проверил: Путько Александр Витальевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хабаровск, 2013 

Исходные  данные

 

Вариант № 38

 

Район строительства	Советская Гавань
Конструкция наружных стен, конструкция чердачного перекрытия, конструкция перекрытия над подвалом, план первого этажа	Рисунки 1.1 – 1.4
Источник теплоснабжения	Тепловые сети с t воды 150 / 70 °С.
Подключение системы отопления здания к источнику теплоснабжения	Через теплообменник
Система побуждения	Насосная циркуляция
Ориентация фасада А-А	«З»

 

 

Рисунок 1.1 – Конструкция наружной стены

 

 

 
1 – мраморные плиты 20мм; 
2 – воздушный зазор 60мм; 
3 – плиты минераловатные повышенной жёсткости на органофосфатном связующем 150мм;  
4 – бетон на зольном гравии 400мм.

 

Рисунок 1.2 – Конструкция чердачного перекрытия

 

 

1 –  пенополистирол фирмы БАСФ      Стиропор PS20 300 мм;  
2 – плита железобетонная 220мм.

 

 

Рисунок 1.3 – Конструкция перекрытия над подвалом

 

 

 

 

1 –  половая рейка 30мм;  
2 – перлитопластобетон 250мм;  
3 – воздушная прослойка150мм;  
4 – плита железобетонная 220мм.

Рисунок 1.4 – План первого этажа 

Определение термических сопротивлений ограждающих  конструкций и теплопотерь помещений жилого дома по строительным чертежам, приведенным на рис. 1.4 с ограждениями, приведенными на рис. 1.1 – 1.3.

 

Внутренняя  температура помещений t_вн = 18°С.

Расчётная температура наружного воздуха  t_н^Б = –27°С.

 

Конструкция наружной стены

 

 

 

 

 

1 – мраморные плиты  20мм; 
2 – воздушный зазор 60мм; 
3 – плиты минераловатные повышенной жёсткости на органофосфатном связующем 150мм;  
4 – бетон на зольном гравии 400ммСопротивление теплопередаче (термическое сопротивление) стены:

R₀ = 1/8,7 + (0,02/2,3 + 0,15/0,07 + 0,4/0,47)+ 1/23+0,172 = 3,333 (м²·С/Вт);

 

Конструкция чердачного перекрытия

 

 

1 –  пенополистирол фирмы БАСФ      Стиропор PS20 300мм;  
2 – плита железобетонная 220мм.

 

 

Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия:

R₀ = 1/8,7 + (0,3/2,3 + 0,22/2,04)+ 1/12 = 0,437(м²·С/Вт);

 

Конструкция перекрытия над подвалом

 

 

 

 

1 –  половая рейка 30мм;  
2 – перлитопластобетон 250мм;  
3 – воздушная прослойка 150мм;  
4 – плита железобетонная 220мм.

 

Сопротивление теплопередаче подвала:

R₀ = 1/8,7 + (0,03/0,18 + 0,25/0,06 + 0,22/2,04)+ 1/6 + 0,19 = 4,9127 (м²·С/Вт);

 

Сопротивление теплопередаче окна:

R₀ = 0,39 (м²·С/Вт).

 

1.2. Определение теплопотерь помещений

Теплопотери помещений в жилых и гражданских  зданиях складываются из теплопотерь  через ограждающие конструкции (стены, окна, полы, перекрытия) и расходов теплоты  на нагрев воздуха, инфильтрующегося в помещения через неплотности в ограждающих конструкциях. В промышленных зданиях учитывают и другие расходы теплоты (работа систем вентиляции с механическим побуждением, открывание ворот и др.). Теплопотери определяют через все ограждающие конструкции и для всех отапливаемых помещений. Допускается не учитывать теплопотери через внутренние ограждения, если разность температур в помещениях,которые они разделяют, не превышает 3 °С.

Расчетные площади  ограждений определяются по строительным чертежам в соответствии с правилами  обмера, приведенными на рис. 1.5.

 

Рисунок 1.5 – Схема обмера помещений в разрезе и на плане

 

Температура внутреннего воздуха назначена 20⁰С, как для углового помещения.

Потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции определяются по формуле (1.2).

Q_огр=F(t_вн-t_н^Б)(1+∑β)n/R₀                                (1.2)

 

где F – расчетная  площадь ограждающей конструкции, м2; tвн – расчетная температура воздуха в помещении, °С; t_н^Б – расчетная температура наружного воздуха, °С; β– добавочные теплопотери, в долях от основных потерь; n – коэффициент учета положения наружной поверхности ограж- дения по отношению к наружному воздуху; R0 – сопротивление теплопередаче, м2·°С/ Вт, определяемое по формуле (1.1).

 Расчеты теплопотерь помещений по формуле (1.2) приведены в таблицах 1.2-1.4.

 

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в жилых и общественных зданиях для каждого помещения определяются расчетом по двум методикам.

По первой методике определяется расход теплоты Qинф1 на подогрев наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности огра-ждений вследствие работы естественной вытяжной вентиляции с расхо-дом, необходимым по санитарным нормам.

Расход теплоты Qинф1, Вт, определяется по формуле 1.3

Q_инф¹=0,28*L*p_вн*с(t_вн-t_н^б),                                    (1.3)

 

где L – расход удаляемого воздуха, м3/ч, принимаемый для жилых зданий из расчета 3 м³/ч на 1 м2 площади жилых помещений; pвн – плотность внутреннего воздуха, кг/м3; с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж /(кг· С).

Удельный вес y, Н/м3, и плотность воздуха p, кг/м3, могут быть определены по формулам:

y=3463/(273+t),                                    (1.4)

 

где t – температура воздуха, С;

p=y/g,                                           (1.5)

 

где g = 9,81 м/с2.

 

Расчетные теплопотери помещения, Вт, определяются по формуле

Q расч = ∑Q огр + Q инф - Q быт,                        (1.6)

 

где Qогр – суммарные теплопотери через ограждения помещения; Qинф – наибольший расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха; Qбыт – бытовые тепловыделения от электрических приборов, освещения и других источников тепла, принимаемые для жилых помещений и кухонь не менее 10 Вт на 1 м2 площади пола.

В курсовой работе выполнен подробный расчет теплопотерь 3 помещений: угловой комнаты на первом этаже, другой угловой комнаты на последнем этаже и рядовой комнаты на втором этаже.

 

 

Таблица 1.3 - Теплопотери всего здания

 

2-й этаж
201	203	205	207	209    1654
1900	1200	1000	1200
202	204	ЛК	206	208
1900	1200	1000	1200	1700
1-й этаж
101 1966	103	105 713	107	109
	1200		1200	1800
102	104	ЛК	106	108
1900	1200	1000	1200	1800
		Qзд =	26930	Вт

 

1.3. Выбор и обоснование конструкции системы отопления

• Источник теплоснабжения - тепловые сети с t_воды 150/70^о С;
• Верхняя разводка;
• Насосная циркуляция;
• Подключение - через теплообменник

 

В здании принята  однотрубная система водяного отопления  с верхней разводкой. Тепловой узел размещатся в подвале на отметке -2,8, магистрали прокладываются в подвале на отметке -2,8.

Принятая  система отопления (план подвала, 1 и 2 этажей, чердака, аксонометрический вид, схематический разрез здания) отражена на рис. 1.6-1.11.

 

 

1.4. гидравлический  расчет большого и малого колец системы отопления

 

Расчет заключается  в подборе диаметров трубопроводов  системы отопления таким образом, чтобы при расчетных расходах теплоносителя потери давления во всех циркуляционных кольцах были не более расчетного циркуляционного давления Рр. В качестве расчетной схемы системы используют аксонометрическую схему трубопроводов.

 

Расчетные потоки теплоты для участков системы определяются по формуле 2.1:

 

,                               (2.1)

 

где ΣQ1 – сумма тепловых нагрузок нагревательных приборов, к которым подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку; Q2 и Q3 – потери теплоты от остывания воды в магистралях и поток теплоты в помещения от расположенных в них труб; β1 и β2 – коэффициенты условий работы прибора.

 

Как уже было сказано выше, в данной работе возможно принять Q2 = 0 и Q3 = 0, формула (2.1) тогда приобретает вид

 

.,                                         (2.2)

Выбраны стальные панельные однорядные радиаторы типа РСВ1:

β1 = 1,04;

β2 = 1,01.

Значения Q_уч сведены в таблицу 2.1

 

Назначаются параметры теплоносителя:

t_гор  = 105 ^oС.

t_хол = 70 ^oС.

 

Определяется  расчетное циркуляционное давление для каждого рассчитываемого кольца ∆Рр, Па.

 

В системах с  насосной циркуляцией расчетное циркуляционное давление для каждого рассчитываемого кольца ∆Рр, Па, определяют по формуле 2.3:

 

,                                   (2.3)

 

где ∆Р_нас – циркуляционное давление, создаваемое насосом, Па; Е – доля естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетах; ∆Р_е – естественное давление, вызванное охлаждением воды в системе и определяемое по формуле (2.4). Обычно принимают ∆Р_нас = 10…12 кПа, Е = 0,4…0,5 для двухтрубных или Е = 1 для однотрубных систем отопления.

∆Р_p = 10000 + 1 * 1183,8759 = 11183,8759 (Па).

 

,                                (2.4).

где ∆Р_{е, пр} – давление, возникающее за счет остывания воды в приборах и находится по формуле 2.5; ∆Р_{е. тр} – давление, возникающее за счет остывания воды в трубах, ∆Р_е.тр

учитывается только в системах с верхней разводкой  и определяется

по справочным данным [4, прил. 4]. В курсовой работе ∆Р_{е. тр} принимается

150 Па.

 

∆Р_e =  1033,8759+ 150 = 1183,8759 (Па);

 

∆P_е.пр = gh_пр * ( p₀ - р_г ) + gh₁ * ( p₁ - р_г )             (2.6)

 

 

∆P_е.пр = (9,81 * 3 * ( 977,81 - 954,68 )) + (9,81 * 3 * ( 966,68 - 954,68 )) =

= 1033,8759 (Па).

 

Плотности воды определены в зависимости от температуры по справочным данным [12, прил. 3]. Температура воды на участках стояка однотрубной системы водяного отопления ti определяется по формуле 2.7.

 

,                                         (2.7)

 

где t_г – температура горячей воды, подаваемой в систему отопления, °С; Q_i – суммарная тепловая нагрузка приборов на стояке, расположенных выше (ранее) рассматриваемого участка по течению воды, Вт; ∆t_ст – перепад температур теплоносителя на стояке, равный разности (t_г – t_о), °С ; Q_ст – тепловая нагрузка стояка, Вт.

 

t_гор   = 105 ^oС;.     p_гор =954,68 кг/м³;

t₁      = 88 ^оC;        p₁ = 966,68 кг/м³;

t_охл  = 70 ^oС;       p_охл = 977,81 кг/м³.

 

Определяются расходы воды на участках расчетного циркуляционного кольца Gуч, кг/ч,

Gуч = Qуч / (1,16 * ( t_г – t₀)),                         (2.8)

 

где Qуч – расчетные потоки теплоты на участках, определенные по форму- ле (2.2), Вт.

 

Назначаются предварительные диаметры трубопроводов  участков большого циркуляционного  кольца. При этом рекомендуется принимать  такие диаметры, для которых при  расчетных расходах G_уч удельные потери давления на трение R примерно соответствуют среднему значению удельных потерь давления в расчетном циркуляционном кольце R_ср

 

,                                       (2.8)

где 0,65 – ориентировочная доля потерь давления по длине от общих потерь; P_р – расчетное циркуляционное давление для рассчитываемого кольца, определенное по рекомендациям пункта 3, Па; L – суммарная длина участков кольца, м.

 

R_cp = 0,65 * 11183,8759 / 51,5 = 141,155 (Па).

 

Расчет ведется  с помощью таблиц или номограммы для гидравлического расчета трубопроводов систем водяного отопления. Отсюда по определенным ранее значениям G_уч и R_ср находят диаметры участков, скорости и расчетные удельные потери давления R.