Проектирование систем отопления и вентиляции жилого дома

Сопротивление теплопередаче  для неутепленных полов на грунте, расположенных ниже уровня земли, с  коэффициентом теплопроводности Вт/(мК) по зонам шириной 2 метра в соответствии со СНиП 2.04.05-91, принимается равными:

Для 1-й зоны R_1н.п. = 2.1 (м²К)/Вт

Для 2-й зоны R_2н.п. = 4.3 (м²К)/Вт

Для 3-й зоны R_3н.п. = 8.6 (м²К)/Вт

Для 4-й зоны R_4н.п. = 14.2 (м²К)/Вт (для оставшейся части пола)

Основная расчетная  формула при подсчете потерь теплоты  через пол, расположенный на грунте, принимает следующий вид:

;

где F1, F2, F3, F4 – площади, соответственно 1, 2, 3, 4 зон-полос, м².

Сопротивление теплопередаче  конструкций утепленных полов, расположенных  непосредственно на грунте R_y.п.., (м²К)/Вт, надлежит определять также для каждой зоны, но по формуле:

где: - сумма термических сопротивлений утепляющих слоев, (м²К)/Вт. Утепляющими слоями считаются слои из материалов, имеющих теплопроводность .

Сопротивление теплопередаче конструкций полов на лагах R_Л, (м²К)/Вт, определяется по формуле:

Принимаем следующую  конструкцию полов:

1 – линолеум поливинилхлоридный  многослойный, d₁ = 0,05 м;

2 – цементно-песчаная стяжка, d₂ = 0,015 м;

3 – утеплитель – кер. гравий, d₃ = 0,08 м

4 – ж/б плита,  d₄ = 0,22 м;

 

g₁=1800 кг/м³           l₁ = 0,18 Вт/(м ×°С)

g₂=1800 кг/м³           l₂ = 0,18 Вт/(м ×°С)

g₃=800 кг/м³        l₃ = 0,06 Вт/(м ×°С)

g₄=2500 кг/м³ l₄ = 2,04 Вт/(м ×°С)

                      

             (м²К)/Вт

                          - условие выполняется.

Для первой зоны:

    

Для второй зоны:

    

Проверка ограждения на отсутствие конденсации влаги  на внутренней поверхности.

Для предупреждения конденсации  влаги на внутренней поверхности  наружного ограждения необходимо, чтобы:

где t_в – температура внутренней поверхности ограждения, ⁰С;

t_р – температура точки росы, ⁰С;

Примечание:

 Относительную влажность  внутреннего воздуха для определения  температуры точки росы в местах  теплопроводных включений ограждающих  конструкций жилых и общественных зданий следует принимать: для зданий жилых, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов — 55 %;

для общественных зданий (кроме вышеуказанных) — 50 %. Температуру внутренней поверхности t_в, °С, ограждающей конструкции следует определять по формуле

;

Температуру точки росы следует определять по h-d диаграмме влажного воздуха, прил. 4. При этом исходными данными являются параметры воздуха внутри помещения – относительная влажность и температура.

Если условие  не соблюдается, то необходимо увеличить сопротивление теплопередаче ограждения R₀.

1)Стены:

 °С;

По h-d диаграмме определяем температуру точки росы для температуры  воздуха внутри помещения равной 20 ⁰С и влажности f = 55 %.

t_в = 15 ⁰С         условие   соблюдается.

 

2)Перекрытия:

 °С;

По h-d диаграмме определяем температуру точки росы для температуры  воздуха внутри помещения равной 20 ⁰С и влажности f = 55 %.

t_в = 15 ⁰С         условие   соблюдается.

 

 

Определение теплопотерь  на нагрев инфильтрующегося воздуха.

 

Определив теплопотери  через ограждающие конструкции  всего здания, к ним надо добавить расходы теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, следует рассчитывать по формуле:

,

где L – расход удаляемого воздуха, м³/ч; для жилых зданий нормативный расход 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений, 25 м³/ч для ванных комнат и туалетов, 90 м³/ч для кухонь с 4-х конфорочными газовыми плитами и 60 м³/ч для 3-х конфорочных (эту норму мы будем обеспечивать за счет поступления вторичного воздуха из жилых помещений в помещение кухни).

     r - плотность наружного воздуха, кг/м³, определяемая в зависимости от температуры r = 346/(273+t);

С_р – удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кгК).

Для второго помещения дома:

 Вт.

Аналогично определяется для других помещений (см. табл.1).

                           Расчет тепловых потерь помещениями и зданием.

 

          В таблице 1 подведены итоги расчета потерь теплоты по отдельным помещениям и по всему зданию.

 

Условные обозначения:    Н.С. – наружная стена; Д.О. – окно с двойным остеклением;

П. – пол;  Пт. – потолок; Д. – дверь.

 

Определяем коэффициент  теплопередачи для стен с окнами:

Для первого помещения (общая комната):

В южной стене располагаются 2 окна ОРС 15-12

F_ст = 5,00*2,5=12,50 м²;      F_сп = 2*1,8 = 3,6 м²;             К_ст = 0,2;       К_сп = 1,79;

;

К = 0,2 + Ксп*ε = 0,2 + 1,79*0,29 = 0,72 Вт/(м²*К).

Аналогично для других стен.

 

 

 

 

 

 

Расчет теплопотерь															Таблица 1.1
Но-мер по-ме-ще-ния	Назна-чение поме-щения	Внутрен-няя  т-ра tв, С	Поверхность ограждения			Пло-щадь F, м2	Раз-ность т-р (tв-tн), С	Коэф-фици-ент n	Коэффи-циент  теплопе-редачи К, Вт/(м2*К)	Основ-ные тепло-потери Q, Вт	Добавки в долях  от основных теплопотерь β			Сум-марный коэфф. Доба-вочных тепло-потерь (1+Σβ)	Теплопо-тери на инфиль-трацию Qи, Вт	Общая потеря теплоты  ΣQ, Вт
			Обозна-чение	Ориента-ция	Кол-во и размер						на ориен-тацию	на проду-вае  мость	на врывание холодного воздуха
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
1	Общая комната	20	НС, ДО	Ю	1*5,00*2,5	12,500	51	1	0,72	459,000		0,1		1,1		504,9
		20	НС	З	1*3,42*2,5	8,550	51	1	0,2	87,210	0,5	0,1		1,6		139,54
		20	П		1*5,00*3,42	17,100	51	0,6		523,260				1		523,26
		20	Пт		1*5,00*3,42	17,100	51	1	0,22	191,862				1		191,86
												ВСЕГО ПО 1 ПОМЕЩЕНИЮ			833,774	2001
2, 6, 7, 8	Спальная комната, ванная, туалет, коридор	20	НС	З	1*3,42*2,5	8,550	51	1	0,2	87,210	0,05	0,1		1,15		100,29
		20	НС, ДО	С	1*6,1*2,5	15,250	51	1	0,63	489,983	0,1	0,15		1,25		612,48
		20	П		3,42*6,1	20,862	51	0,6		638,377				1		638,38
		20	Пт		3,42*6,1	20,862	51	1	0,22	234,072				1		234,07
												ВСЕГО ПО 2 ПОМЕЩЕНИЮ			1017,204	2602
3	Кухня	20	НС, ДО	С	1*2,88*2,5	7,200	51	1	0,75	275,400	0,1	0,15		1,25		344,25
		20	НС	В	1*3,42*2,5	8,550	51	1	0,2	87,210	0,1	0,1		1,2		104,65
		20	П		1*2,88*3,42	9,850	51	0,6		301,398				1		301,4
		20	Пт		1*2,88*3,42	9,850	51	1	0,22	110,513				1		110,51
												ВСЕГО ПО 3 ПОМЕЩЕНИЮ			480,254	1231
4, 5	Прихожая, гостиная	20	НС, ДО	В	1*3,42*2,5	8,550	51	1	1,04	453,492	0,1	0,15		1,25		566,87
		20	НС, ДО, Д	Ю	1*4,24*2,5	10,600	51	1	1	540,600		0,1		1,1		594,66
		20	П		1*3,42*4,24	14,501	51	0,6		443,724				1		443,72
		20	Пт		1*3,42*4,241	14,501	51	1	0,22	162,699				1		162,7
												ВСЕГО ПО 4 ПОМЕЩЕНИЮ			707,040	2475
ИТОГО ПО ВСЕМ ПОМЕЩЕНИЯМ																8309

 

Удельная тепловая характеристика здания.

Для оценки теплотехнических показателей  принятого конструктивного  планировочного решения расчет тепловых потерь ограждения заканчивают определением удельной тепловой  характеристики здания q_уд, Вт/(м³К) по формуле:

,

где Q_c.o. = максимальный тепловой поток на отопление здания с учетом потерь теплоты на инфильтрацию, Вт;

V_Н – строительный объем здания по наружному обмеру, м³;

T_{в. ср} – средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях.

Величина q_уд численно равна теплопотерям 1 м³ здания в ваттах при разности температур внутреннего и наружного воздуха равной 1 ⁰С.

 Вт/(м³К)    

Определение площади  поверхности и числа элементов  отопительных приборов.

 

Так как расчет системы водяного отопления ведется на стандартные условия работы, принять q_пр = q_ном,

Где q_ном – номинальный удельный тепловой поток отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м².

Площадь отопительного  прибора определяется по формуле:

где Q_потр – теплопотребность помещения, равная его теплопотерям за вычетом теплопоступлений, Вт;

b₂ - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений.

 

Принимаем: радиатор чугунный секционный – М-90.

По приложению 2 имеем:

f₁ = 0,2 м²;        q_ном = 700 Вт/м²;       

=1,02.

Для первого помещения (общая комната):

 м².

Аналогично для других помещений.

 

Для чугунных радиаторов определяется число секций N_P:

где f₁ – площадь нагрева одной секции, м²;

b₃ - коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе;

b₄ - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении.

 

Для первого помещения:

;

;

;

Т. к. число секций неравное, то число секций принимаем  17  шт.

Аналогично для каждого  помещения.

 

При определении необходимой  площади поверхности оптимальных  приборов исходные и получаемые данные вписывают в таблицу 1.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидравлический расчет теплопроводов.

Потери давления R_T, Па, на преодоление трения на участке теплопровода с постоянным расходом движущейся среды (воды, пара) и неизменным диаметром определяют по формуле:

где d – диаметр трубопровода, м;

l - коэффициент гидравлического трения;

v – скорость движения воды  в теплопроводе;

r - плотность движущейся среды, кг/м³;

R – удельные потери давления, Па/м;

l – длина участка теплопровода, м.

Потери давления на преодоление  местных сопротивлений Z, Па, определяется по формуле:

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке теплопровода, прил. 5 (4);

 – динамическое давление  воды на данном участке теплопровода, Па, определяется в зависимости  от  скорости движения воды  в трубопроводе.

 

 

Определяем расход воды на расчетных участках G_уч, кг/ч:

,

где Q_уч – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт;

С – удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,19  кДж/(кгК);

Для первого участка:

 кг/ч;

 

Т.к. R_ср. = 2,37 Па/м, а G_уч. = 285,56 кг/ч, то примем для всех участков диаметр трубы d = 32 мм.

По номограмме определяем скорость движения жидкости внутри трубы V = 0,07 м/с.

Для нахождения удельных потерь давления на участках R, необходимо знать коэффициент гидравлического трения l, который определяется по уравнению Копьева:

 

l

;

 

 

Отсюда R:

 Па/м;

 Па;

 Па;

 Па;

 

Аналогично для каждого участка (см. табл. 1.5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт вентиляции.

 

1. Расчет воздухообмена.

2. Выбор типа вентиляционной  системы и ее расчет.

• 1. Расчет воздухообмена.

 

Количество воздуха, подаваемого  в помещение или удаляемого из него за 1 час, отнесенное к его объему, принято называть кратностью воздухообмена:

,

где L – воздухообмен, м³/ч;

V_П – объем помещения, м³;

“+” – воздухообмен по притоку;

“-” – воздухообмен по вытяжке.

Необходимый воздухообмен L определяют по нормируемой кратности воздухообмена:

,

Кратность воздухообмена  для жилых зданий берется из таблиц (6).

Заполняем таблицу 2.1.

 

Для первого помещения (санузел):