Проектирование и расчёт элементов теплотехнического оборудования и приточно-вытяжной вентиляции в здании

 

 

РОССИЙСИКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ  СООБЩЕНИЯ

МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

Факультет: Транспортные сооружения и здания

Кафедра:<< Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте>>

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

по дисциплине:<< Теплогазоснабжение и вентиляция>>

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ  И РАСЧЁТ

ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО  ОБОРУДОВАНИЯ И ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ В

ЗДАНИИ

 

 

 

   Выполнил: Шорников                                                 Адрес : 150006 гЯрославль

                   Андрей Николаевич                                            ул Б Техническая д6 к1

                   0640-ВК-1154                                                 

 

 

 

 

 

 

Москва 2010 г.

Содержание

 

 

                                                                                                                                                                      

  1.        Исходные данные……………………………………………………                  2

 

 2.        Расчётно-пояснительная записка. …………………………………2

 

 2.1.     Тепловой расчёт системы отопления. …………………………      3

 

 2.1.1.   Расчёт тепловых потерь через наружные ограждения

         

  помещений здания. ……………………………………………………       3

 

 2.1.2.   Тепловой расчёт приборов отопления. …………………………   7

 

2.1.3.  Гидравлический расчёт циркуляционного кольца системы

                         отопления. …………………………………………………  14 

 

 2.2.      Расчёт элементов системы приточно-вытяжной вентиляции

              двухсветного зала. …………………………………………………18

 

 2.2.1.   Необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и

               

    переходного  периода…………………………………………………       18

 

  2.2.2.   Необходимый воздухообмен по влагоизбыткам. ………………  19

 

  2.2.3.   Необходимый воздухообмен по избыткам СО_2. ………………… 19

 

  2.2.4.   Расчётный воздухообмен по притоку. …………………………… 19

 

  2.2.5.  Расчетный воздухообмен по вытяжке. …………………………… 19

 

     2.2.6.  Секундный расход тепла на нагрев приточного воздуха в

             калорифере. ………………………………………………………       19

 

   2.2.7.  Годовой расход тепла и топлива на нагрев приточного воздуха в

             калориферной установке   системы  отопления. …………………   19

 

     Литература .  ……………………………………………………..........      20

 

 

 

 

1.  ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

       1. Географический район строительства – г.Ярославль;

        2. Климатические данные района:

• расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования системы отопления

                        t^р_н      = -31⁰С;

• средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон
• - t^ср_от = -4,5⁰С;
• продолжительность отопительного сезона – n_от = 222 сут.;
• расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции

                 t^р_вент = -16⁰С.

          3. Влажный режим помещения - нормальный (φ_в = 50-60%).

         4. Основные характеристики здания:

• наружные стены -  из кирпича без наружной облицовки, с внутренней
• известково-песчаной штукатуркой δ_шт = 0,02 м.;
• тип кирпичной кладки наружной стены - из силикатного кирпича;
• коэффициент теплопроводности кладки - λ_к = 0,814 Вт/(мК);
• теплопроводности штукатурки – λ_шт = 0,815 Вт/(мК);
• подвал под полами первого этажа - не отапливается, без окон;
• окна - с двойным остекленением на деревянных переплетах;
• входная дверь - двойная с тамбуром, без тепловой завесы.

5. Размеры здания:

• полная ширина -  А = 14 м;
• высота этажа    -   Н = 3,4м;
• ориентация фасада – Ю.

6. Площадь оконного проема – F_до = 3,0 м².

7. Площадь дверного проема - F_дд = 4,0 м².

8. Расчетные температуры воздуха внутри помещений t_в ⁰С:

• в вестибюле (помещения 105) – 12 ⁰С;
• на лестничной клетке, в санузлах (104;204) – 16 ⁰С;
• во всех остальных помещениях – 18 ⁰С.

9. Системы отопления – двухтрубная, тупиковая.

10. Источник теплоснабжения – водяная теплосеть с температурой

 воды 130/70 ⁰С.

11. Вид циркуляции – насосное.

12. Распределение воды – верхнее.

13. Присоединение к внешним тепловым сетям – через элеватор.

14. Расчетная температура воды в системе отопления:

• горячей   t_г = 95 ⁰С;
• обратной t_о = 70 ⁰С.

 

 

 

       15. Отопительные приборы:

• тип, марка отопительного прибора - чугунные двухколонные радиаторы – МС-140-180;
• площадь теплообменной поверхности секции f_с = 0,244 м²;
• номинальная плотность теплового потока q_ном = 758 Вт/м²;
• полная высота Н = 588 мм;
• строительная длина секции l_с = 108 мм.

16. Схема присоединения отопительных приборов к стоякам – сверху вниз.

                

                 Исходные данные для расчета воздухообмена двухсветного зала

(помещения  101)

1. Расчетное количество людей в зале - 120 человек.

2. Допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения в_уд – 1,2 л/м³

(задано условно).

3. Допустимая относительная влажность воздуха φ_доп = 50%.

4. Концентрация СО₂ в наружном воздухе в_пр = 0,3 л/м³.

5. Система вентиляции – приточно-вытяжная с механическим приводом и естественной вытяжкой, не связанная с отоплением.

6. Подача приточного воздуха производится в верхнюю зону.

7. Продолжительность работы калорифера системы вентиляции τ_кф = 1200 ч/год.

8. Средний коэффициент тепловой нагрузки φ_кф = 0,3.

       2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

 

       Назначение системы отопления состоит в обеспечении теплового режима во всех помещениях здания в холодный период года. Для этого устанавливаются отопительные приборы, суммарная теплоотдача которых в каждом помещении компенсирует тепловые потери через наружные ограждения. Систему отопления проектируют на расчетную температуру наружного воздуха наиболее холодного периода года  для города г.Ярославль

 t^р_н= -31С.

 

2.1. Расчет  тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания

 

     2.1.1. Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение, Вт/м²

q_max = α_в·Dt^н,

где:

α_в = 8,7 (Вт/м² К) – средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности ограждающей конструкции;

Dt^н = t_в - t^’_ст – нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения t_в и внутренней поверхности ограждения t^’_ст [1, табл.6].

                                                            

                    

                     Для наружных стен               q_max  =  8,7 х 7,0  = 60,9 Вт/м²

                      Для чердачных перекрытий   q_max  = 8,7 х 5,5  = 47,85 Вт/м²

                      Для полов                              q_max  = 8,7 х 2,5  = 21,75Вт/м²

 

 

        2.1.2. Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающих конструкций, (Вт/м²·К)

 

k_max = q_max / (t_в - t^р_н)y,

где:

          

y - поправочный коэффициент на расчетную разность температур (t_в - t^р_н), учитывая положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

Значение коэффициента y принимают:

           для наружных стен y = 1;

           для чердачных перекрытий y = 0,9;

           для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов, расположенных выше уровня земли, y = 0,6. 

                   t_в = 18^оC

            t ^р_н = - 31^оC

 

            Для наружных стен               k_max = 60,9/(18 + 31) х 1 = 1,24 Вт/м² К;

            Для чердачных перекрытий  k_max = 47,85/(18 + 31) х 0,9 = 0,88 Вт²/м К;

            Для полов                               k_max = 21,75/(18 + 31) х 0,6 = 0,27 Вт/м² К.

 

            2.1.3. Требуемое минимальное по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, м²·К/Вт,

R_min = 1/k_max

                                                    R^нс _min =1/1,24 = 0,81 м² К/Вт

                                                    R^пер _min=1/0,88 = 1,14 м² К/Вт

                                                    R^под _min=1/0,27 = 3,7 м² К/Вт

 

             2.1.4. Необходимая минимальная толщина наружных стен d_кл^min,м.

 

Из выражения  для термического сопротивления  в процессе передачи теплоты через  плоскую стену

 

 

R_min^нс = 1/a_в+d _кл^min/l_кл+d_шт/l_шт+1/a_н^нс

где:

значение коэффициентов  теплопроводности l_кл и l_шт Вт/(м·К )

(см. в табл.1 [1]);

a_н^нс » 23,2 Вт/(м²·К) - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к наружному воздуху.

 

           

                                     R_min^нс = 1/8,7+d _кл^min/0,871+0,02/0,815+1/23,2 = 0,74 м² К/Вт

      d _кл^min=0, 45 м.  т.е принимаем толщину стены = 51 см

                              R_расч^нс = 1/8,7+0,51/0,871+0,02/0,815+1/23,2 =0,76 м² К/Вт

 

 

 2.1.5. Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен, Вт/(м²·К),

k^нс_расч = 1/(1/a_в +d _кл/l_кл+d_шт/l_шт+1/a^нс_н)

k^нс_расч = 1/(1/8,7 + 0,51/0,871 + 0,02/0,815 + 1/23,2) =1/ 0,76 = 1,315Вт/м² К.

 

         2.1.6. Расчетное термическое сопротивление теплопередаче, м²·К/Вт,

R_расч^нс = 1/ k_расч^нс

R_расч^нс =1/1,315 = 0,76>0,74 м²К/Вт

R_расч^нс > R_min^нс

         Для остальных ограждений принимаем:

• для пола первого этажа - k_расч^пл = k_max^пл = 1,18 м²К/Вт;
• для потолка второго этажа - k_расч^пт = k_max^пт = 0,8 м²К/Вт;
• для окон - k^до= 2,9 Вт/м²К и наружных дверей - k^дд = 2,33 Вт/м²К.

2.1.7. Основные теплопотери через наружные ограждения

Основные теплопотери  через каждое наружное ограждение находим  по уравнению теплопередачи:

Q_осн = k_расч·F·(t_в – t ^р_н)y,

где:

F- площадь поверхности соответствующего наружного ограждения, м^2.

Измерения площади поверхности наружного  ограждения F, м², производим по чертежам плана и разрезам здания (рис.1)

Величину F для потолков и пола определяем по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен; для окон и двери – по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Высоту  стен первого этажа определяем по размеру от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго.

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Высоту  стен второго этажа – по размеру от уровня чистого пола второго этажа до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен неугловых помещений определяют по размерам между осями внутренних стен, а угловых помещений –  по размеру от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.