Курсовая работа - Отопление и вентиляция жилого здания

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Дисциплина: «Инженерные сети и оборудование»

Курсовая работа

Тема: «Отопление и вентиляция жилого здания»

Вариант №64.

Выполнил: студент группы ПГСд-32

Пузанов П.А.

Проверил: доцент кафедры ТГВ

Пазушкин П.Б.

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

Ульяновск, 2008

Оглавление

Введение 3

1. Расчет наружных ограждений 4

1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждений 4

1.1.1. Наружная стена 6

1.1.2. Бесчердачное перекрытие 7

1.1.3. Подвальное перекрытие 9

1.1.4 Расчет термического сопротивления многопустотной

железобетонной плиты подвального и чердачного перекрытия 10

1.2. Проверка конструкций ограждений на конденсацию 12

водяных паров на их внутренней поверхности 12

1.2.1. Проверка наружной стены на конденсацию водяных паров в углу

помещения 13

2. Расчет тепловой мощности системы отопления. 13

2.1. Уравнение теплового баланса 14

2.1.1. Расход теплоты на нагревание воздуха, инфильтрующегося через

окна трехэтажного здания 16

2.1.2. Определение потери теплоты для жилой угловой комнаты № 101 17

2.1.3 Определение потерь теплоты для лестничной клетки

2.1.4 Определение удельной тепловой характеристики здания

3. Гидравлический расчет системы отопления 27

3.1. Гидравлический расчет системы отопления 27

3.1.1. Гидравлический расчет трубопроводов методом

удельной потери давления на трение 29

3.2. Расчет индивидуального теплового пункта 30

3.2.1. Расчет и подбор индивидуального теплового пункта 31

4. Определение площади поверхности и числа элементов

отопительных приборов 32

4.1. Определение площади поверхности и числа элементов

отопительных приборов 33

5. Проектирование и расчет вентиляции. 35

5.1. Определение сечения каналов и жалюзийных решеток системы

естественной вентиляции, обслуживающих кухни, секции трехэтажного

жилого дома 35

Заключение 39

Библиографический список 40

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

Введение

Системы отопления и вентиляции являются одними из основных инженерных

обеспечений жилых зданий.

Отопление необходимо для поддержания благоприятной и работоспособной

температуры в помещении, а также компенсировать теплопотери ограждающих

конструкций. Вентиляция же позволяет обеспечивать необходимый объем воздуха в

помещении, выводить из воздуха вредные вещества, образующиеся в результате

жизнедеятельности человека

Расчет систем отопления заключается в определении соответственно диаметров

трубопроводов, их размещении и необходимого количества устанавливаемых отопительных

приборов. Расчет вентиляции, заключается в определении сечения каналов воздуховодов и

жалюзийных решеток.

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

1. Расчет наружных ограждений

1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждений

Приведенное сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций

должно

быть не менее требуемых значений

ТР

, определяемых исходя из санитарно-гигиенических

условий по формуле (1) и условия энергосбережения по [4, табл. 4].

Требуемое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций (за исключением

светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим условиям, определяют по формуле

нв

ТР

ttn









)(

, (1)

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения ограждения по

отношению к наружному воздуху по [3, табл. 3*] или [4, табл. 6]: для наружных стен и

бесчердачных перекрытий

= 1; для чердачных перекрытий

= 0,9; для перекрытий над не

отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня

земли

= 0,6;

- расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

- расчетная зимняя

температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной

пятидневки по прил. 1;

t

- нормативный температурный перепад между температурой

внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции,

принимают по [3, табл. 2*] или [4, табл. 5] для жилых зданий: для наружных стен -

t

= 4 °С; для покрытых и чердачных перекрытий -

t

= 3 °С; для перекрытий над

проездами, подвалами и подпольями -

t

= 2 °С;



- коэффициент теплоотдачи к

внутренней поверхности ограждающих конструкций принимается по [3, табл. 4*] или [4,

табл. 7], для стен, полов и гладких потолков



равен 8,7 Вт/(м²·°С).

Требуемое сопротивление теплопередаче

ТР

дверей (кроме балконных) и ворот

должно быть не мене 0,6·

ТР

стен зданий, определяемого по формуле (1) при расчетной

зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной

пятидневки обеспеченностью 0,92.

Требуемое сопротивление теплопередаче наружных ограждений, исходя из условий

энергосбережения,

req

определяется по [3, табл. 16], [4, табл. 4] в зависимости от значения

градусо-суток отопительного периода

, а приведенное сопротивление теплопередаче

окон и балконных дверей по [3, прил. 6*].

Градусо-сутки отопительного периода определяются по формуле

....

)(

ПОТПОТвd

ZttD 

, (2)

где

- то же, что и в формуле (1);

..ПОТ

- соответственно средняя

температура, °С, за отопительный период и продолжительность, в сут., периода со средней

суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С, определяются заданием.

Значения требуемого сопротивления теплопередачи для величин

, отличающихся

от табличных, следует определять по зависимости

bDaR

dreq



, (3)

где а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным [4, табл. 4]

за исключением столбца 6. Для окон, балконных дверей, витрин и витражей в интервале до

6000 °С·сут: а = 0,000075, b = 0,15; в интервале 6000-8000 °С·сут: a = 0,00005, b = 0,3; для

8000 °С·сут и более: a = 0,000025, b = 0,5.

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

Для каждого ограждения из двух вычисленных величин

ТР

req

в последующий

расчет фактического сопротивления теплопередачи следует принимать большее значение.

Величина фактического сопротивления теплопередачи

(м

·°С)/Вт, определяется в

соответствии с принятой конструкцией ограждения по формуле (4) [6]

нкв

RRRR 

, (4)

где

вв



1

- сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности, (м²·°С)/Вт;



то же, что в формуле (1);

нн



1

— сопротивление теплоотдаче наружной поверхности

ограждающей конструкции, (м²·°С)/Вт;



- коэффициент теплоотдачи наружной

поверхности ограждающей конструкции, определяемый по [6, табл. 4.2] или [3, табл. 6*]: для

наружных стен и бесчердачных перекрытий



= 23 Вт/(м

·°С); для чердачных перекрытий



= 12 Вт/(м

·°С); для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов

в стенах, расположенных выше уровня земли,



= 6 Вт/(м

·°С);

- термическое

сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными

однородными слоями, (м

·°С)/Вт.

Величина

определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев

..21 ПВnк

RRRRR  

, (5)

где

, ... ,

— термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей

конструкции, (м

·°С)/Вт;

..ПВ

— термическое сопротивление замкнутой воздушной

прослойки по [6, табл.4.3.], или [4, прил.4].

Сопротивление каждого слоя однородной ограждающей конструкции

, ... ,

определяется по формуле







, (6)

где



- толщина слоя, м;



- коэффициент теплопроводности материала слоя,

Вт/(м·°С), принимать по [3, прил. 3].

При этом должно быть соблюдено условие: фактическое сопротивление теплопередачи

наружных ограждений

должно быть больше или равно требуемому исходя из санитарно-

гигиенических условий (

ТР

) и условий энергосбережения (

req

По величине

определяется коэффициент теплопередачи ограждения в Вт/(м·°С)

K 

, (7)

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

1.1.1. Наружная стена

Требуется выполнить технический расчет изображенной на рис. 1 наружной стены для

жилого дома и установить значения ее сопротивления и коэффициента теплопередачи.

1 – известково-песчаный раствор толщиной

= 0,02 м, λ

= 0,70 Вт/(м·°С);

2 – кирпичная кладка из кирпича глиняного

обыкновенного на цементно-шлаковом растворе

= 0,38 м, λ

= 0,64 Вт/(м·°С);

3 – теплоизоляционный материал –

пенополистерол, λ

= 0,041 Вт/(м·°С);

4 – кирпичная кладка из кирпича глиняного

обыкновенного на цементно-шлаковом растворе

= 0,12 м, λ

= 0,64 Вт/(м·°С);

1) Определим требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по

формуле









7,84

)3720(1

ТР

1,64 (м²·°С)/Вт; (1)

2) Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле

 217)7,820(

6228 °С·сут; (2)

3) Определим требуемое сопротивление теплопередаче для полученной величины

по формуле

 9,1622800035,0

req

3,58 (м²·°С)/Вт; (3)

Так как для наружного ограждения требуемое сопротивление теплопередаче,

определенное с учетом величины градусо-суток отопительного периода

имеют большую

величину по сравнению со значением, полученным при вычислениях по формуле (1), то в

расчет принимаем для наружной стены

req

= 3,58 (м²·°С)/Вт.

4) Определим требуемую толщину утеплителя из формулы (4), замещая

полученным значением

req

нв

req

























тогда

)

(

нв

req























Толщина конструктивных слоев указана справа от рис. 1. Соответствующие

коэффициенты теплопроводности приняты по [3, прил. 3*] при условии эксплуатации «А»,

т.к. зона влажности «сухая», влажностный режим жилого дома «сухой» по [3, прил. 2].

 )

64,0

12,0

64,0

38,0

70,0

02,0

7,8

58,3(05,0



0,11 м;

Рис. 1.1.1. Конструкция наружной

стены здания

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

Так как по расчету



= 0,11 м, то толщину утепляющего слоя для наружной стены

принимаем ближайшую большую к этому значению по сортаменту выпускаемых плоских

листов пенополистерола. Толщина используемого утеплителя в данном случае составит 0,12

м.

5) Определим по формуле (4) фактическое сопротивление наружного ограждения с

учетом принятой толщины пенополистерола:

043.0187.093.259.0028.011.0

R

= 3.88 (м²·°С)/Вт;

6) Определим коэффициент теплопередачи по формуле (7)

88.3

K

= 0,26 Вт/(м²·°С);

7) Определим требуемое сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей по [4,

табл. 4], зная градусо-сутки отопительного периода

15,06228000075,0 

req

= 0.62 (м²·°С)/Вт;

Используя [3, прил. 6*], выбираем равное или ближайшее большее приведенное

сопротивление теплопередаче и соответствующую конструкцию окна.

= 0,55 (м²·°С)/Вт, что соответствует тройному остеклению в деревянных или

пластмассовых раздельно-спаренных переплетах.

8) Определим коэффициент теплопередачи окон и балконных дверей по формуле (7)

62,0



ок

= 1,61 Вт/(м²·°С);

9) Определим требуемое сопротивление теплопередаче дверей (кроме балконных) и

ворот из условия

ТР

двО

6,0 

64,16,0



двО

= 0.98 (м²·°С)/Вт;

10) Определим коэффициент теплопередачи дверей и ворот по формуле (7)

98,0



дв

= 1.02 Вт/(м²·°С);

11) Толщина наружной стены δ

ст

= 0,640 м.

1.1.2. Бесчердачное перекрытие

Требуется выполнить технический расчет изображенного на рис. 1.1.2 бесчердачного

перекрытия для жилого дома и установить значения его сопротивления и коэффициента

теплопередачи.

1 – многопустотная железобетонная плита толщиной δ

= 0,22 м, λ

= 1,92 Вт/(м·°С);

2 – пароизоляционной слой толщиной δ

= 0,006 м (в

расчетах не учитывается);

3 – теплоизоляционный материал – плиты из

резольного фенолформальдегидного пенопласта, λ

= 0,05 Вт/

(м·°С);

4 – Раствор –сложный (песок, известь, цемент) δ

= 0,03

м, λ

= 0,70 Вт/(м·°С);

5 – Водоизоляционный ковёр (в расчётах не

учитывается)

1) Определим требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по

формуле (1)

Рис. 1.1.2. Конструкция бесчердачного

перекрытия

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат









7,83

)3720(9,0

ТР

1,97 (м²·°С)/Вт;

2) Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле (2)

 217)7.820(

6228 °С·сут;

3) Определим требуемое сопротивление теплопередаче для полученной величины

по формуле (3)

 9,1622800045,0

req

4.70 (м²·°С)/Вт;

Так как для наружного ограждения требуемое сопротивление теплопередаче,

определенное с учетом величины градусо-суток отопительного периода

имеют большую

величину по сравнению со значением, полученным при вычислениях по формуле (1), то в

расчет принимаем для наружной стены

req

= 4.70 (м²·°С)/Вт.

4) Определим требуемую толщину утеплителя из формулы (4), замещая

полученным значением

req

пр

req













тогда

)

(

пр

req











Толщина конструктивных слоев указана справа от рис. 2. Соответствующие

коэффициенты теплопроводности приняты по [3, прил. 3*] при условии эксплуатации «А»,

т.к. зона влажности «сухая», влажностный режим жилого дома «сухой» по [3, прил. 2].

 )083.0042.0153.011.07.4(05,0



0,22 м;

Так как по расчету



= 0,22 м, то толщину утепляющего слоя для бесчердачного

перекрытия принимаем ближайшую большую к этому значению по сортаменту выпускаемых

плит из резольного фенолформальдегидного пенопласта. Толщина используемого

утеплителя в данном случае составит 0,22 м.

Расчет термического сопротивления многопустотной железобетонной плиты

чердачного перекрытия см. п. 1.1.4.

5) Определим по формуле (4) фактическое сопротивление наружного ограждения с

учетом принятой толщины плит из резольного фенолформальдегидного пенопласта

08.0043.04.411,011.0

R

= 4.74 (м²·°С)/Вт;

6) Определим коэффициент теплопередачи по формуле (7)

74.4

K

= 0,21 Вт/(м²·°С);

6) Толщина бесчердачного перекрытия δ

бп

= 0,476 м.

1.1.3. Подвальное перекрытие

Требуется выполнить технический расчет изображенного на рис. 3 подвального

перекрытия для жилого дома и установить значения его сопротивления и коэффициента

теплопередачи.

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

1 –покрытие пола (линолеум) δ

= 0,01 м, λ

= 0,38

Вт/(м·°С);

2 –выравнивающая стяжка толщиной δ

= 0,03 м, λ

=0,7

Вт/(м·°С);

3 – утеплитель, перлитофосфогелевые изделия λ

= 0,07

Вт/(м·°С);

4 – многопустотная железобетонная плита толщиной δ

0,22 м, λ

= 1,92 Вт/(м·°С);

5 – пароизоляционный слой толщиной δ

= 0,006 м (в

расчётах не учитывается);

1) Определим требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по

формуле (1)









7,82

)3720(6,0

ТР

1,97 (м²·°С)/Вт;

2) Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле (2)

 217)7.820(

6228 °С·сут;

3) Определим требуемое сопротивление теплопередаче для полученной величины

по формуле (3)

 9,1622800045,0

req

4.70 (м²·°С)/Вт;

Так как для наружного ограждения требуемое сопротивление теплопередаче,

определенное с учетом величины градусо-суток отопительного периода

имеют большую

величину по сравнению со значением, полученным при вычислениях по формуле (1), то в

расчет принимаем для наружной стены

req

= 4.70 (м²·°С)/Вт.

4) Определим требуемую толщину утеплителя из формулы (4), замещая

полученным значением

req

пр

req

















тогда

)

(

пр

req















Толщина конструктивных слоев указана справа от рис. 3. Соответствующие

коэффициенты теплопроводности приняты по [3, прил. 3*] при условии эксплуатации «А»,

т.к. зона влажности «сухая», влажностный режим жилого дома «сухой» по [3, прил. 2].

 )167.0180.0026.011.07.4(08,0



0.29 м;

Так как по расчету



= 0,29 м, то толщину утепляющего слоя для подвального

перекрытия принимаем ближайшую большую к этому значению по сортаменту выпускаемых

перлитофосфогелевых изделий. Толщина используемого утеплителя в данном случае

составит 0,30 м.

Расчет термического сопротивления многопустотной железобетонной плиты

подвального перекрытия см. п. 1.1.4.

5) Определим по формуле (4) фактическое сопротивление наружного ограждения с

учетом принятой толщины перлитофосфогелевых изделий:

167.011.0285.4043.0026.011.0

R

= 4.74 (м²·°С)/Вт;

6) Определим коэффициент теплопередачи по формуле (7)

Рис. 1.1.3. Конструкция подвального

перекрытия

КР-27010265-2009-64

Лист

Изм.

лис

т.

№док. Подп.

Дат

74.4

K

= 0.21 Вт/(м²·°С);

7) Толщина подвального перекрытия δ

пп

= 0,56 м.

1.1.4 Расчет термического сопротивления многопустотной железобетонной плиты

подвального и чердачного перекрытия

1. Для простоты расчета принимаем схему сечения плиты с квадратными отверстиями в

плите вместо круглых. Так, сторона эквивалентного по площади квадрата (А

квадр

– А

круга

Рис. 1.1.4. Поперечное сечение плиты (а) и расчетная схема (б)

2. При делении плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два

параллельных участка. Участок I - однородный, участок II - многослойный, состоящий из

двух одинаковых по толщине слоев а и в, а также горизонтальной воздушной прослойки.

Сопротивления теплопередаче этих участков R

и R

соответственно равны:







114.0

92.1

22.0



·°С/Вт

Термическое сопротивление воздушной прослойки R

в.п

находим по прилож.7

методического указания:

• для панели чердачного перекрытия горизонтальная воздушная прослойка с потоком

теплоты снизу вверх отделена от холодного чердака слоем утеплителя, поэтому в ней воздух

находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях

в.п

= 0,15 м

·°С/Вт. Следовательно, R

= 0,04 + 0,15 = 0,19 м

·°С/Вт;

• для панели перекрытия над неотапливаемым подвалом с утеплителем, лежащим под

железобетонной плитой, горизонтальная воздушная прослойка от холодного техподполья

отделена слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной

температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях при потоке теплоты сверху

вниз R

в.п

= 0,24 м

·°С/Вт. Следовательно, R

= 0,04 + R

в.п

= 0,04 + 0,24 = 0,28 м

·°С/Вт.

Сопротивление теплопередаче всей плиты при разбивке его плоскостями, параллельными

тепловому потоку, определяем по формуле: