Отопление и вентиляция жилого дома. Теплотехнический расчет наружных ограждений. Расчет тепловых потерь. Расчет нагревательных приборов

Сибирский федеральный университет

Институт градостроительства, управления и региональной

Экономики

Кафедра ТГВ Дисциплина ТГВ

Курсовой проект

Отопление и вентиляция жилого дома

Выполнил: ст. гр. СФ06-21

                                                                       Проверил:

                                                               № Зач книжки

Красноярск

2008г

Содержания

1.                  Исходные данные

2.                     Теплотехнический расчет наружных ограждений

3.                     Расчет тепловых потерь

4.                   Расчет нагревательных приборов

5.                  Гидравлический расчет системы отопления

6.                   Аэродинамический расчет системы вентиляции

7.                   Библиографический список

2.Теплотехнический расчет наружных ограждений

Приведенное сопротивление ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений в зависимости от градусо-суток района строительства:

D_d=(t_int-t_ht)*z_ht     , °C_cyт

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных ограждений принимаем:

R_req=a*D_d+b  ,   M²  °C/Bт

Для наружных стен:

        а = 0,00035

b= 1,4

Для перекрытий над подвалом:

     а = 0,0005

b = 2,2

Для чердачного перекрытия:

       а = 0,00045

b = 1,9

Для окон:

если  D_d<6000°С, то                       а = 0,000075       b = 0,15

если  6000< D_d<8000°С, то            а = 0,00005       b = 0,3

если  D_d>8000°С, то                       а = 0,000025      b = 0,5

Коэффициент теплопередачи ограждений:

К=1/R_req ,Вт/м² °C

Приведенное сопротивление теплопередачи входных дверей принимаем равным:

К^дв=0,6 R_req

    м² °C /Вт

    м² °C /Вт

n=1

t_int=20 °C

∆t_n=4 °C

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности: а_в=8,7 Вт/м² °С

D_d = (20 – (-3,1)) * 214 = 4943,4    (°С сут)

Нормируемое сопротивление теплопередаче для наружных стен:

R^{нар.стен}_req=0.00035*4943,4+1,4=3.13 (М² °С/Вт)

Нормируемое сопротивление теплопередаче для перекрытий над подвалом:

R^{пер.над.подв}_req =0,0005*4943,4+2,2=4,67(м² °С/Вт)

Нормируемое сопротивление теплопередаче для чердачного перекрытия:

R^{чердака}_req=0.00045*4943,4+1.9=4.12(м² °С/Вт)

Нормируемое сопротивление теплопередаче для окон:

R^ок_req=0.000075*4943,4+0.15=0.52  (м² °С/Вт)

Коэффициент теплопередачи для наружных стен:

(Вт/м² °С)

Коэффициент теплопередачи для перекрытий над подвалом:

(Вт/м² °С)

Коэффициент теплопередачи для чердачного перекрытия:

(Вт/м² °С)

Коэффициент теплопередачи для окон:

(Вт/м² °С)

 

Двери в подъезде:

(Вт/м² °С)

R^дв₀=0,6*1,38=0,83(Вт/м² °С)

(Вт/м² °С)

3. Расчет тепловых потерь

Пол лестничной клетки расположен на грунте.

К_плlз = 0,47 Вт/м² °С;

К_плllз=0,23 Вт/м² °С;

К_плШз =0,12 Вт/м² °С;

К_плlVз = 0,07 Вт/м² °С.

Расчетные значения теплофизической характеристики:

для наружных стен, окон, полов на грунте, входных дверей  n=1;

для чердачного перекрытия n=0,9;

для пола над неотапливаемым подвалом n=0,6.

Количество этажей – 4

h_1эт=3м

h_эт=2,7м

h_черд=3м

h_подв=1м

h_{вент.шахты}=3м

Ориентация фасада -восток.

Толщина пола 1-го этажа: δ_пол = 0,3м.

t_ж.к=20° С

t_к.х =17°С

t_л.к =16°С

Размеры окна- 1,5x1,7м.

Размеры окна на лестничной клетке – 0,6х1,5м.

Размеры входной двери в подъезд - 1,2х2,2м.

Общее уравнение теплового баланса:

ж.к.  Q^от_р =Q_o+ Q_(и,в)+ Q_быт, Вт.

к.х  Q^от_р =Q_o+ Q_(и,в)+ Q_быт, Вт.

л.к  Q^от_р =Q_o+ Q_и , Вт.

Q^от_р - расчетная тепловая нагрузка для системы отопления;

Q_o - тепловые потери через наружные ограждения;

Q_u- потери тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха;

Q_в- потери тепла на нагрев воздуха, поступающего через окна в размере санитарной нормы вентиляции, Q_e = Зм³ /ч * м².

В расчет принимаем большее из двух значений Q_uи Q_в.

Q_быт  -  внутреннее теплопоступление.

Q₀=K*F*(t_int- t_n)*n*ŋ ,Вт.

Ŋ- дополнительные теплопотери:

1). на ориентацию: С, СЗ, СВ, В-10%; ЮВ, 3 - 5%; Ю, ЮЗ - 0%

2). На угловые помещения - 15%, t_B +2°C;

3) . на врывание холодного воздуха через входные двери - 27*Н%.

Расчет теплопотерь зданием

№ помещения,его название и темп. внутреннего воздуха	Характеристика ограждений												(tв- tн)n					K, ВТ/(м2С)									Дополнительные теплопотери										ŋ		Qo , Вт
	название		ориентация	Размеры ,м				Площадь,м2																			На ориентацию%						Прочие %
1	2		3	4				5					6					7									8						9				10		11
201 Ж.к 20ºС	нс		В	3,5х2,6				9,1					48х1					0,32									10						15				1,25		180
	нс		Ю	4,75х2,6				12,4					48х1					0,32									0						15				1,15		220
	о		В	1,5х1,7				2,6					48х1					1,6									10						15				1,25		250
																																							∑650
202 Ж.к 18ºС	нс		В	2,5х2,6				6,5					46х1					0,32									10						-				1,1		110
	о		В	1,5х1,7				2,6					46х1					1,6									10						-				1,1		210
																																							∑320
203 Ж.к 18ºС	нс		В	2,5х2,6				6,5					46х1					0,32									10						-				1,1		110
	о		В	1,5х1,7				2,6					46х1					1,6									10						-				1,1		210
																																							∑320
204 Ж.к 20ºС	нс		В	3,5х2,6				9,1					48х1					0,32									10						15				1,25		180
	нс		С	4,75х2,6				12,4					48х1					0,32									10						15				1,25		240
	о		В	1,5х1,7				2,6					48х1					1,6									10						15				1,25		250
																																							∑670
205 к.х 19ºС	нс		С	6,25х2,6				16,3					47х1					0,32									10						15				1,25		310
	нс		З	3,25х2,6				8,5					47х1					0,32									5						15				1,2		150
	о		З	1,5х1,7				2,6					47х1					1,6									5						15				1,2		240
																																							∑700
206 Ж.к 18ºС	нс		З	4,5х2,6				11,7					46х1					0,32									5						-				1,05		180
	о		З	1,5х1,7				2,6					46х1					1,6									5						-				1,05		200
																																							∑380
207 к.х 17ºС	нс		З	3,5х2,6				9,1					45х1					0,32									5						-				1,05		180
	о		З	1,5х1,7				2,6					45х1					1,6									5						-				1,05		200
																																							∑380
208 к.х 19ºС	нс		З	3,25х2,6				8,5					47х1					0,32									5						15				1,2		150
	нс		Ю	6,25х2,6				16,3					47х1					0,32									0						15				1,15		280
	о		З	1,5х1,7				2,6					47х1					1,6									5						15				1,2		240
																																							∑670
401 ж.к 20 ºС	пт		-	3,5х5,25					18,4					48х0,9						0,24							-						15				1,15		220
																																							∑870
402 ж.к 28 ºС	пт		-		2,5х3,8				9,5					46х0,9						0,24							-						-				1		90
																																							∑410
403 ж.к 18 ºС	пт		-			2,5х3,8				9,5					46х0,9						0,24							-					-					1	90
																																							∑410
404 ж.к 20 ºС	пт		-			3,5х5,25				18,4						48х0,9			0,24										-					15				1,15	190
																																							∑860
405 к.х. 19 ºС	пт		-				3,25х6,3				20,3					47х0,9						0,24							-					15				1,15	240
																																							∑940
406 ж.к 18 ºС	пт		-				4,5х6,25				28,1					46х0,9						0,24							-					-				1	280
																																							∑660
407 к.х. 17 ºС	пт		-				3,5х6,25				21,9					45х0,9						0,24							-					-				1	210
																																							∑590
408 к.х. 19 ºС	пт		-				3,25х6,3				20,3					47х0,9						0,24								-				15				1,15	240
																																							∑910
101 ж.к 20 ºС	пл		-				3,5х5,25				18,4					48х0,6							0,21							-				15				1,15	130
	нс		В				3,5х0,35				1,2					48х1							0,32							10				15				1,25	20
	нс		Ю				4,8х0,35				1,7					48х1							0,32							10				15				1,25	30
																																							∑830
102 ж.к 18 ºС	пл		-				2,5х3,8				9,5					46х0,6							0,21							-				-				1	60
	нс		В				2,5х0,35				0,9					46х1							0,32							10				-				1,1	20
																																							∑400
103 ж.к 18 ºС	пл		-				2,5х3,8				9,5					46х0,6							0,21							-				-				1	60
	нс		В				2,5х0,35				0,9					46х1							0,32							10				-				1,1	20
																																							∑400
104 ж.к 20 ºС	пл		-				3,5х5,25				18,4					48х0,6								0,21							-				15			1,15	130
	нс		В				3,5х0,35				1,2					48х1								0,32							10				15			1,25	20
	нс		С				4,8х0,35				1,7					48х1								0,32							10				15			1,25	30
																																							∑850
105 к.х 19 ºС	пл		-				3,25х6,3				20,3					47х0,6								0,21							-				-			1	120
	нс		С				6,3х0,35				2,2					47х1								0,32							10				15			1,25	40
	нс		З				3,3х0,35				1,1					47х1								0,32							5				15			1,2	20
																																							∑880
106 ж.к 18 ºС	пл	-					4,5х6,25				28,1					46х0,6									0,21						-				-			1	160
	нс	З					4,5х0,35				1,6					46х1									0,32						5				-			1,05	30
																																							∑570
107 к.х 17 ºС	пл	-					3,5х6,25				21,9					45х0,6									0,21						-				-			1	120
	нс	С					3,5х0,35				1,2					45х1									0,32						5				-			1,05	20
																																							∑520
108 к.х 19 ºС	пл	-					3,25х6,3				20,3					47х0,6									0,21						-							1	120
	нс	З					3,3х3,25				1,1					47х1									0,32						5				15			1,2	20
	нс	Ю					6,3х0,35				2,2					47х1									0,32						0				15			1,15	40
																																							∑850
А л.к. 16 ºС	нс	В		(3х10,8)-(1,2х2,2)								29,8					44х1									0,32						-				10		1,1	460
	3о	В		3х0,6х1,5								2,7					44х1									1,6						-				10		1,1	210
	вд	В		1,2х2,2								2,6					44х1									1,20						27х10,8				10		4,02	550
	пт	-		3х7,05								21,2					44х0,9									0,24						-				-		1	200
	плIз	-		2х3								6					44х1									0,47						-				-		1	120
	плIIз	-		2х3								6					44х1									0,23						--				-		1	60
	плIIз	-		2х3								6					44х1									0,12						-				-		1	30
	плIVз	-		1,05х3								3,2					44х1									0,07						-				-		1	10
																																							∑1640

Расчет потерь тепла на нагрев инфильтрующего воздуха

Q_и=0,278*А_ок*F_ок*G_ок*(t_в- t_н), Вт

А_ок – коэффициент , учитывающий влияние встречного теплового потока,

А_ок=0,8

F_ок – площадь окна

G_ок – расход воздуха, инфильтрующегося через окно

, кг/м²/ч

∆Р – разность давления воздуха у наружней и внутренней поверхностью окна

R_u – сопротивление воздухопроницанию окон

R_u –0,38 м²ч/кг

t_в – температура внутреннего воздуха

t_H=t_x⁵ – температура холодной пятидневки

∆P=(H-h)*(j_H –j₊₅)+0.05*j_H*v²*(C_н – C_з)*К_v, Па

Н – высота здания от поверхности земли до верха вент.шахты

h – высота от поверхности земли до центра окна рассматриваемого этажа

j_H ,j₊₅ – удельный вес воздуха при температуре  j_H =j_х⁵ и температуре, равной t=+5ºС

, Н/м²

V – скорость ветра

С_н С_з – аэродинамические коэффициенты для наветренного и заветренного фасадов здания

С_н =+0,8

С_з = -0,6

К_v – коэффициент, учитывающий изменение скоростного давления в зависимости от высоты здания и типа местности

К_v – 0,75

Расчет сводим в таблицу

№  этажа, № помещения	tв,ºС	h,м	∆Р,Па	Gок,кг/м2/ч	Fок,м2	Qu, Вт
1	2	3	4	5	6	7
			1 этаж
101,104	20	2,35	31,5	5,7	2,6	160
105,108	19					150
102,103,106	18					150
107	17					150
			2этаж
201,204	20	5,05	27,0	5,1	2,6	140
205,208	19					140
202,203,206	18					140
207	17					130
			3этаж
301,304	20	7,75	22,5	4,5	2,6	130
305,308	19					120
302,303,306	18					120
307	17					120
			4этаж
401,404	20	10,45	18,0	3,9	2,6	110
405,408	19					110
402,403,406	18					100
407	17					100
А	16	5.05	27,0	5,1	0,9	40
		7.75	22,5	4,5		40
		10.45	18,0	3,9		30

Расчет потерь тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение в размере санитарной нормы вентиляции:

Q_в=1,005*F_пл*(t _в-t_н^А), Вт

t_н^А- расчетная вентиляционная температура наружнего воздуха

F_пл – площадь пола

Расчет внутренних теплопоступлений

Q_быт=21*F_пл, Вт

Тепловой баланс помещений

Номер помещения	Q0,Вт	Qu,Вт	Qв,Вт	Qбыт,Вт	Тепловая нагрузка,Qрот,Вт
1	2	3	4	5	6
1
101	830	160	650	390	1090
102	400	150	320	200	520
103	400	150	320	200	520
104	850	160	650	390	1110
105	880	150		430	600
106	570	150	930	590	910
107	520	150		460	210
108	850	150		430	570
2
201	650	140	650	390	910
202	320	140	320	200	440
203	320	140	320	200	440
204	670	140	650	390	930
205	700	140		430	410
206	380	140	930	590	720
207	380	130		460	50
208	670	140		430	430
3
301	650	130	650	390	910
302	320	120	320	200	440
303	320	120	320	200	440
304	670	130	650	390	930
305	700	120		430	390
306	380	120	930	590	720
307	380	120		460	40
308	670	120		430	360
4
401	870	110	650	390	1130
402	410	100	320	200	530
403	410	100	320	200	530
404	860	110	650	390	1120
405	940	110		430	620
406	660	100	930	590	1000
407	590	100		460	230
408	910	110		430	590
А	1640	∑110			1750

4. Расчет отопительных приборов

Тепловой расчет отопительных приборов заключается в выборе типоразмера и числа их элементов с таким условием, чтобы общая поверхность прибора обеспечивала необходимые теплопоступления в обслуживаемом помещении.

1.  Схема рассчитываемого стояка

2.  Тепловая нагрузка на стояк

3.  Определить количество теплоносителя G_пр, кг/ч, проходящего через отопительный прибор в течении часа

Коэффициент затекания воды в прибор α=1

Коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери, связанные с размещением отопительных приборов у наружних ограждений β₁=1,02

Поправочный коэффициент, учитывающий теплоотдачу через дополнительную сверх расчетной площадь принимаемых  к установке приборов β₂=1,03

Удельная теплоемкость воды с=4,187 кДж/(кгºС)

t_Г  и t_О – соответственно температуры теплоносителя  в подающей и обратной магистралях: t_Г  =105ºС и t_О=70ºС

4.  Температурный напор для отопительного прибора:

t_ВХ  и  t_ВЫХ – температура теплоносителя соответственно на входе и выходе из отопительного прибора

Q_ПР^* - тепловая нагрузка отопительных приборов, расположенных до рассматриваемого по ходу движения теплоносителя, Вт. t_В- температура воздуха в помещении.

5.  Комплексный коэффициент. Он равен:

n=0.3 и  p=0.07 – коэффициенты , полученные экспериментально, b =1 – поправочный коэффициент на атмосферное давление.

6.  Теплоотдачей открыто проложенных труб пренебречь.

7.  Требуемый тепловой поток q_мр, Вт/м² :

8.  Определить типоразмер и площадь поверхности нагрева А, м², отопительного прибора.

Расчет сводим в таблицу

№ст. №пр.	Qпр, Вт	Gпр, кг/ч	tвх,ºС	tвых,ºС	∆t	φ	qтр	прибор
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ст.1	Qст1= 4040	131,88
401	1130		105	97.3	81,2	1,086	1040,5	КН20-1,049к А=2,940м2
301	910		97.3	91.1	74,2	0,987	922,0	КН20-1,049к А=2,940 м2
201	910		91.1	84.9	68,0	0,904	1006,6	КН20-1,049к А=2,940 м2
101	1090		84.9	75	60,0	0,795	1371,1	КН20-1,442к А=4,04 м2
Ст.2	Qст2= 1930	49,81
402	530		105	95.4	82,2	1,027	516,1	КН20-0,655к А=1,830 м2
302	440		95.4	87.4	73,4	0,914	481,4	КН20-0,655к А=1,830 м2
202	440		87.4	79.4	65,4	0,812	541,9	КН20-0,655к А=1,830 м2
102	520		79.4	75	59,2	0,733	709,4	КН20-0,786к А=2,200 м2
Ст.3	Qст3= 1930	49,81
403	530		105	95.4	82,2	1,027	516,1	КН20-0,655к А=1,830 м2
303	440		95.4	87.4	73,4	0,914	481,4	КН20-0,655к А=1,830 м2
203	440		87.4	79.4	65,4	0,812	541,9	КН20-0,655к А=1,830 м2
103	520		79.4	75	59,2	0,733	709,4	КН20-0,786к А=2,200 м2
Ст.4	Qст4= 4080	105,30
404	1120		105	95.4	80,2	1,095	1022,8	КН20-1,049к А=2,940 м2
304	930		95.4	87.4	71,4	0,941	988,3	КН20-1,049к А=2,940 м2
204	930		87.4	79.4	63,4	0,807	1152,4	КН20-1,18к А=3,300 м2
104	1100		79.4	75	57,2	0,706	1558,1	КН20-1,573к А=4,41 м2
Ст.5	Qст5= 2020	52,13
405	620		105	94.2	80,6	1,049	591,0	КН20-0,655к А=1,830 м2
305	390		94.2	87.4	71,8	0,904	434,4	КН20-0,497к А=1,140 м2
205	410		87.4	80.3	64,9	0,792	517,7	КН20-0,655к А=1,830 м2
105	600		80.3	75	58,7	0,695	683,3	КН20-0,786к А=2,200 м2
Ст.6	Qст6= 3350	86,45
406	1000		105	94.5	81,8	1,108	902,5	КН20-0,918к А=2,570 м2
306	720		94.5	87.0	72,8	0,952	756,3	КН20-0,786к А=2,200 м2
206	720		87.0	79.5	65,3	0,827	870,6	КН20-0,918к А=2,570 м2
106	910		79.5	75	59,3	0,729	1248,3	КН20-1,311к А=3,67 м2
Ст.7	Qст7= 530	13,68
407	230		105	90.0	80,5	0,953	241,3	КН20-0,4к А=0,952 м2
307	40		90.0	87.4	71,7	0,821	48,7	КН20-0,4к А=0,952 м2
207	50		87.4	84.1	68,8	0,778	64,3	КН20-0,4к А=0,952 м2
107	210		84.1	75	62,6	0,687	305,7	КН20-0,4к А=0,952 м2
Ст.8	Qст8= 1950	50,33
408	590		105	94,4	80,7	1,048	563,0	КН20-0,655к А=1,830 м2
308	360		94,4	87,9	72,2	0,907	396,9	КН20-0,4к А=0,952 м2
208	430		87,9	80,2	65,1	0,793	542,2	КН20-0,655к А=1,830 м2
108	570		80,2	75	58,6	0,692	823,7	КН20-0,918к А=2,570 м2
	1750

5. Гидравлический расчет системы отопления

Последовательность расчета

1.  Выявить тепловую нагрузку на участках  рассчитываемого  циркуляционного кольца Q, Вт.

2.  Выявить длину участков, м.

3.  Вычислить расход теплоносителя G, кг/ч,

4.  Зная располагаемое давление ∆Р=100*∑l_ц.к., Па, для расчетного циркуляционного кольца рассчитать среднюю величину удельной потери давления на трение R_ср, Па/м,

Где К- коэффициент, учитывающий потери давления на трение.

5.  По величинам R_СР, Па/м, и G, кг/ч найти диаметры участков d, мм.

6.  По величинам диаметра участка d,мм, и расходу теплоносителя G, кг/ч определить удельные потери давления на участке R, Па/м, и скорость движения теплоносителя V,м/с.

7.  Определить потери давления на трение на участке Rl, Па, и динамическое давление P_дин=v²*p/2, Па(р – плотность теплоносителя, кг/м³)

8.  Определить коэффициенты местных сопротивлений ξ и рассчитать потерю