Отопление и вентиляция жилого дома

Федеральное агентство по образованию  РФ

Казанский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

 

 

Кафедра теплогазоснабжеия

и вентиляции

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

«Отопление и вентиляция жилого дома»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                          

 

 

 

 

 

                    

                              

Содержание

1.Отопление

1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждений

1.2. Определение теплопотери

1.3. Выбор и расчет отопительного оборудования и системы отопления

1.4. Подбор оборудования

2. Вентиляция

2.1. Расчет аэродинамических каналов

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Заключение

Список использованной литературы

 

1. Отопление

1.1 Теплотехнический расчет  наружных ограждений

 

      Исходные данные в соответствии СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» для Тайги:

   -средняя температура наиболее  холодной пятидневки с обеспеченностью  0,92:  t_ext=-39°С;

    -средняя температура  отопительного периода со среднесуточной  температурой 8°С: t_ext^av= -7,7°С;

    -продолжительность отопительного  периода: z_ht=235 сут;

Требуемое сопротивление теплопередаче  наружной стены:

R = , м²х°С/Вт

R =((23-39)*1)/(8,7*4) = 1,7 м²х°С/Вт

Величина градусосуток отопительного  периода ГСОП (Dd):

ГСОП = (t_в – t_н)Z_on =(23+7,7)*235=7214,5 °Схсут.

R =aDd+b=0,00035*7214,5+1,4=3,93 м²х°С/Вт

Из R и R выбираем большее.

Термическое сопротивление утеплителя:

R_ут = R - ( ) = 3,281 м²х°С/Вт

где  - толщина штукатурки из известково-песчаного раствора;

              - кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе;

               - кладка из глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе;

               - штукатурка из цементно-песчаного раствора;

               , , - расчетный коэффициент теплопроводности материала;

              °С – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, принимается по [2];

              °С – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены.

Определим необходимую толщину  утеплителя при материале - теплоизоляционные  изделия из вспененного синтетического каучука «Аэрофлекс» при сухом климате А ( ):

м округляем до 0,15 м, м

R =4,398 м²х°С/Вт

К=1/ =0,227 Вт/м²х°С – коэффициент теплопередачи наружной стены.

Ограждающая конструкция стены

Слой1 –внутренняя штукатурка

Слой2 – кирпич силикатный

Слой3- утеплитель

Слой4- кирпич глиняный обыкновенный на цементно-шлаковом растворе

Слой5-наружная штукатурка

 Толщина всей стены равна 540 мм

   

1.2. Определение теплопотерь  через ограждающие конструкции здания

 Рассчитаем теплопотери жилой комнаты 1:

T_{комнаты}= +23°С;

ГСОП = 7214,5°СхСут

Кнс=0,227 Вт/м²х°С; По найденному значению ГСОП по табл.4 [3],приложению 2 находим термические сопротивления: для окон: м²х°С/Вт; Вт/м²х°С

К_окна= К_НС=1,428-0,227 = 1,201 Вт/м²х°С

 м²х°С/Вт

К^пт=1/5,14=0,194 Вт/м²х°С

Теплопотери пола находим по формуле:

 где R_ВП = 2,5 м²х°С/Вт, м , Вт/мх°С

 м²х°С/Вт , K=0,17 Вт/м²х°С

 м²х°С/Вт, К=0,12 Вт/м²х°С

 м²х°С/Вт, K=0,07 Вт/м²х°С

Добавку на ориентацию принимаем в  соответствии с графиком ориентации ограждающих конструкций по сторонам света.

Потери  теплоты через наружные ограждения определяем по формуле:

Q_огр=к*F(t_в-t_н)*n(1+Sβ), Вт.

    где К – коэффициент  теплопередачи ограждающих конструкций,  Вт/м²°С;

          А –  расчетная площадь ограждающих конструкций, м²;

          β –  добавочные потери теплоты в  долях от основных потерь [5];

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

Потери теплоты помещения  Q_ПОТ=S Q_огр, Вт

Q_инф=0,28L_инф* ,

где L_инф-расход воздуха, удаляемого естественной вытяжной вентиляцией, принимемый равным 3 м³/ч на 1 м² площади жилых помещений и кухни;

r-плотность воздуха, кг/м³, r= =1,5 кг/м³;

с-теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1,005 кДж/(кгх°С);

Q_инф=1468,148 Вт

Бытовые поступления определяются по формуле:

Q_быт =КхF_ПЛ=10х18,7=187 Вт, где К- норма теплопоступлений, равная 10 17 Вт

F_ПЛ-площадь пола помещения;

 

Тепловые нагрузки на отопительные приборы жилых комнат будут составлять :

                            Q_полн =Q_пр= Q_пот+Q_инф-Q_быт=2391.023 Вт

 

          Результаты расчетов всех помещений представлены в Приложении 1                                              

1.3. Выбор и расчет отопительных приборов

 

     В качестве отопительных  приборов выбираем биметаллические  секционные  радиаторы «Сантехпром БМ».

Максимальное рабочее давление теплоносителя:

-1,6 МПА при  серийном выпуске

-4,0 МПА по  заказу для систем с повышенным  давлением теплоносителя;

-6,0 МПА по  заказу для систем с повышенным  давлением теплоносителя.

Максимальная  температура теплоносителя 130°С.

Схема движения теплоносителя «сверху-вниз».

  м , где

1,02; -у наружной стены, а у наружного остекления = 1,07                           

- расчетная плотность теплового потока, Вт/м², где q_ном- номинальная плотность теплового потока, Вт/м²;

360 – нормированный массовый расход теплоносителя через отопительный прибор, кг/ч;

n, m – эмпирические показатели степени соответственно при относительном напоре и расходе теплоносителя; По приложению 9 для выбранного нами прибора – РБС-500:

n=0,3 и m=0,04.

b- безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается влияние атмосферного давления на тепловой поток прибора (b=1 при атмосферном давлении 1013,3 гПа).

р=1 - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается  специфика зависимости теплового потока и коэффициента теплопередачи прибора от количества секций (площади) при движении теплоносителя по различным схемам («сверху-вниз»).

   - средний температурный перепад между средней температурой теплоносителя в приборе и температурой окружающего воздуха t_в.                                                                                                                             

      G_пр – расход воды в приборе, кг/ч;

                                       , 

     t_г  и t_о – температура воды в системе отопления, соответственно  , горячей и охлажденной, °С;

с-теплоемкость воды, принимаемая  равной 4,187 кДж/(кг °С).                  

    Число секций чугунного радиатора находится по формуле:

                                            , шт.                                

    где f_c=0,48м² = поверхность нагрева одной секции радиатора РБС-500;

         β₃ – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе.

           Результаты расчетов представлены в Приложении 2.

1.4. Подбор  оборудования

        

Частный одноэтажный дом имеет индивидуальную систему отопления, поэтому в качестве источника тепла используются водонагреватели (котлы) различных модификаций. Котлы выбираются в зависимости от тепловой нагрузки по приложению 8 [1].

      Тепловую нагрузку  котла можно рассчитать по  формуле:

, Вт                                                                    

 Вт.

Выбираем напольный чугунный отопительный котел атмосферного типа на газовом  топливе BUDERUS, а именно - LOGANO G 334 X:

типоразмер- 9 кВт,

 длина- 748 мм,

отвод газа АА-100 DN,

                     N- 120 мм, 

                    C- 188мм,

расстояние D -291 мм,

вес-78 ru.

 

2. Вентиляция

 

 2.1. Аэродинамический расчет каналов

 

Цель расчета - определение  размеров вытяжного канала для удаления нормируемого объема воздуха при расчетных условиях.

            После компоновки систем естественной вытяжной вентиляции здания необходимо приступить к аэродинамическому расчету каналов для любой системы вентиляции. Расчет каналов производится, исходя из располагаемого давления, при расчетной наружной температуре t_H=5 °C.

                                 ∆P_е=h(ρ_н-ρ_в) g, Па                                                                                     

            где р_н - плотность наружного воздуха при температуре t_н=5°С равна 1,27 кг/м³;

            ρ_в - плотность внутреннего воздуха     p_в=353/(273+tв),

             h - высота от оси жалюзийной решетки до верха вытяжной шахты.

            Расчет каналов ведется по  аксонометрической схеме с разбивкой  по участкам. Расчет начинается  с канала, для которого ΔР_е получилось наименьшим.

           Зная объем удаляемого воздуха L, м³/ч, определяем сечение каналов

                                              F = ,  м²,                                                                     

             где  - скорость давления воздуха по каналам, изменяется от 0,5 до 1,0 м/с.

             Для каналов верхних этажей  принимается меньшее значение  скорости, а для    нижних – большее. В сборных и вытяжной шахте - 1-1.5 м/с. Определяем    эквивалентный диаметр для прямоугольных каналов

                                   dэ=2ab/(a+b), мм                                                            (2.3)

          где а и  b - стороны канала, мм.

         По dэ и находим удельную потерю давления на трение R по номограмме, приведенной на рис. 14.9 . При применении неметаллических каналов в значение потерь давления на трение необходимо ввести поправку на шероховатость β (см. табл. 14.3 ).

         Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле

                                  Z=Σξ·Pд, Па,                                                       (2.4)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

           где ∑ξ- сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке,

            Р_д - динамическое давление, принимается по номограмме рис. 14.9[4].

            После определения потерь давления  на трение и в местных сопротивлениях их сравнивают с располагаемым давлением. Если их значения не совладают, то сечения каналов некоторых участков следует увеличить или, наоборот, уменьшить в зависимости от того, потери давления оказались меньше или больше располагаемого давления.

 Расчет участка 1

 

p_в =353/(273+tв)=353/297=1,2 кг/м³

∆P_е =5,1(1,27-1,2)9,81=3,5 Па

Определим сечение канала: для кухни F=100/1800=0,055 0,073 м²

   Принимаем для участка 1 канал 270 x 270. Площадь живого сечения канала f=0,073 м².

                            =100/(3600x0,073)=0,381 м/с

Эквивалентный диаметр для прямоугольных каналов: d_э=225 мм

∑ξ=2+1,3=3,3

Динамическое давление р_д=0,095 Па

Z=∑ξ · р_д =3,3·0,095=0,314 Па

 Общая потеря на участке  1 составит:

S ((R

l)β+ Z)=(0,18*5,1)*1,25+0,314))=1,462 Па.

Расчет участка 2

 

p_в =353/(273+tв)=353/297=1,19 кг/м³

∆P_е =5,1(1,27-1,19)9,81=4,002 Па

Определим сечение канала: для ванной и уборной F=50/1800=0,028 0,038 м²

   Принимаем для участка 2 канал 140 x 270. Площадь живого сечения каналов f=0,038 м².

                            =50/(3600x0,038)=0,365 м/с

Эквивалентный диаметр для прямоугольных каналов: d_э=185 мм

∑ξ=2+1,3=3,3

Динамическое давление р_д=0,095 Па

ξ · р_д =3,3·0,08=0,26 Па

Общая потеря на участке 2 составит:

S ((R

l)β+ Z)=(0,16*5,1)*1,25+0,26))=1,28 Па.

  Результаты расчета представлены  в приложении 3.

 

Приложение 1

Таблица расчетов теплопотерь  помещений

 

Номер помещения	Наименование помещения  и его температура	Наименование Ограждения	Ориентация	Размеры, АхВ,м	Площадь F, кв.м	Коэффициент теплопередачи	Разность температур (Tв-Тн), °С	Коэффициент n	Дополнительные теплопотери, добавка на ориентацию β1	1+Sβ	Теплопотери ограждения Qогр ,  Вт	Потери теплоты помещения Qпот , Вт	Теплозатраты  на  нагревание инфильтрующегося  воздуха ,Qинф	Бытовые тепловыделения Qбыт	Полные теплопотери Qполн
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	12	13	14	15	16	17
1	ЖК 23	НС	З	3,7х3,94	14.58	0.227	62	1	0.05	1.05	215.4589	1109.875	1468.148	187	2391.023
		НС	Ю	3,7х6,04	22.35	0.227	62	1	0	1	314.5539
		ТО	З	1,5х1,5	2.25	1.2	62	1	0.05	1.05	175.77
		ПТ	-	3,4х5,5	18.7	0.194	62	0.9	-	-	202.4312
		ПЛI	-	2х3,4;2х5,5	17.8	0.17	62	0.9	-	-	168.8508
		ПЛII	-	1,4х3,5	4.9	0.12	62	0.9	-	-	32.8104
2	ЖК 20	НС	3	3,6х3,7	13.32	0.27	59	1	0.05	1.05	222.797	727.8178	1479.292	198	2009.109
		ТО	3	1,5х1,5	2.25	1.158	59	1	0.05	1.05	161.4107
		ПТ	-	3,6х5,5	19.8	0.2	59	0.9	-	-	210.276
		ПЛI	-	3,6х2	7.2	0.17	59	0.9	-	-	64.9944
		ПЛII	-	3,6х2; 1,5х0,6	8.1	0.12	59	0.9	-	-	51.6132
		ПЛIII	-	1,5х3	4.5	0.07	59	0.9	1	1	16.7265
3	Кухня 20	НС	З	3,7х3,6	13.32	0.27	59	1	0.05	1.05	222.797	431.4263	736.4332	98.57	1069.29
		ТО	З	1,5х1,5	2.25	0.158	59	1	0.05	1.05	22.02323
		ПТ	-	3,6х2,738	9.857	0.2	59	0.9	-	-	104.6813
		ПЛI	-	2х3,6	7.2	0.17	59	0.9	-	-	64.9944
		ПЛII	-	3,6х0,738	2.657	0.12	59	0.9	-	-	16.9304
4	уборная и ванная 24	ПТ	-	2,762х3,6	9.94	0.19	63	0.9	-	-	107.0836	159.4064	792.9824	99.4	852.9888
		ПЛII	-	1,262х3,6	4.54	0.12	63	0.9	-	-	30.89016
		ПЛIII	-	1,5х3,6	5.4	0.07	63	0.9	-	-	21.4326