Отопление и вентиляция жилого дома

Содержание

 

 

Введение………………………………………………………………….....	6
1. Исходные данные………………………………………………………..	7
2. Теплотехнический расчет наружной стены……………………………	8
3. Проверка заполнения оконного проема на воздухопроницаемость ……………………………………………………	10
4. Определение тепловых потерь через ограждение (одна квартира на всех этажах). Определение  тепловых потерь дома по укрупненным измерителям………………………………………………………………...	11
5. Выбор типа отопительных приборов и определение площади поверхности нагрева……………………………………………………….	17
6. Расчет оборудования теплового пункта………………………………..	21
7. Определение воздухообменов в вентилируемых помещениях………	22
8. Конструирование системы естественной канальной вытяжной системы вентиляции (кухня)………………………………………………	23
9. Аэродинамический расчет системы вентиляции кухни………………	25
Список литературных источников………………………………………..	28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Теплотехника – область  науки и техники, занимающаяся вопросами  получения и использования  теплоты. Наука, изучающая закономерности теплообмена между телами, называется теорией теплопередачи. Техническая термодинамика и теория теплопередачи составляет теоретическую часть теплотехнической науки. 

Уровень развития строительного  производства в настоящее время определяется в числе других условий наличием высококвалифицированных специалистов – профессионалов. Важность теплотехнической подготовки инженера-строителя определяется тем, что система обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и  на них приходится значительная часть капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Кроме того, знание основ теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции даст возможность будущему инженеру-строителю планировать и проводить мероприятия, направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов, охрану окружающей среды, на повышение эффективности работы оборудования. 

В настоящее время  в жилищном строительстве для  поддержания условий жизни и  работы людей в соответствии с нормами повседневно применяются центральные системы отопления и канализации. Данный проект позволяет освоить навыки расчёта наружных ограждающих конструкций здания по сопротивлению теплопередаче, конденсации влаги и воздухопроницаемость; подбор и расчёт нагрева  тепловых приборов, расчёта естественной вытяжной системы вентиляции. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

 

Область строительства  – Витебская.

Температура наиболее холодной пятидневки t₅ = –25 ^оС.

Температура наиболее холодных суток  t_х.с. = –31 ^оС.

Продолжительность отопительного  периода Z_от = 207 суток [1, табл. 4.4].

Среднесуточная температура  за отопительный период t_н = –2,0 ^оС [1, табл. 4.4].

Наибольшая скорость ветра за январь V_ср=5,4 м/с [1, табл. 4.5].

Здание – четырехэтажное. Ориентация главного фасада – юг.

Температура внутреннего  воздуха  t_в=18^оС.

 

Конструкция наружной стены

 

1,3 – цементно-песчаный раствор ρ=1800 кг/ , λ=0,93 Вт/(м ), S=11,09 Вт/( )   2 – Газосиликатный блок  ρ=500 кг/ λ=0,16 Вт/(м ), S=2,48 Вт/( )

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Теплотехнический  расчёт наружной стены

 

2.1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены по выражению:

R = , (м^2оС/Вт),       (1),

где: n = 1 – коэффициент, зависящий от положения наружно поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, принимаемый по (1, табл. 5.3);

= 8,7 – коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждающих  конструкций, Вт/м^2оС (1, табл. 5.4);

t_в = 18^оС – расчетная температура внутреннего воздуха, ^оС (1, табл. 4.1);

t_н – расчетная температура наружного воздуха,  принимаемая в зависимости от тепловой инерции (4<Д≤7) ограждающей конструкции, ^оС , согласно (1, табл.4.3; 5.2);

Δt^н = 6 – расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^оС (1, табл.5.5).

Принимаем

, тогда

t_Н=t₅=−25⁰С          (2);

R = [1∙(18−(−25))] / (6∙8,7)= 0,824 (м^2оС/Вт).

 

2.2. Определяем по (1, табл. 5.1) для наружной стены величину нормативного сопротивления теплопередаче:

R_норм = 3,2 (м^2оС/Вт).

 

2.3. Определяем сопротивление для трехслойной конструкции наружной стены в соответствии с (1, п.5.9) по формуле:

R_к= ,         (3),

где: , – коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, Вт/м^2оС, (1, табл. 5.4 и 5.7);

R – термическое сопротивление однородной конструкции, определяемое по формуле:

R= ,           (4),

где: – толщина и коэффициент теплопроводности слоя, соответственно.

Для многослойной конструкции ограждения с последовательно  расположенными однородными слоями, включая слой теплоизоляционного материала и замкнутые воздушные, если они имеются, прослойки, термическое сопротивление определяют по выражению:

        (5),

где - сумма термических сопротивлений имеющихся замкнутых воздушных прослоек в ограждении, (м^2оС/Вт), [1, прил. Б];

- термическое сопротивление  теплоизоляционного слоя.           

Для наружной стены определяем:

R_к =1/8,7 + 0,05/0,93 + δ_x/0,16 + 0,05/0,93 + 1/23

Толщину газосиликатного блока определяем с учетом R_к R_норм,

δ_x ≥ (3,2−(1/8,7 + 0,4/0,93 + 1/23)) ∙ 0,16 = 0,47 м,

Принимаем 0,5 м, тогда R₂=0,5/0,16=3,125.

 

2.4. Проверяем величину тепловой инерции стены D по формуле:

D = R₁∙S₁ + R₂∙S₂ + R₃∙S₃ ,       (6),

где: - термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкций, (м^2оС/Вт), формула (4).

- коэффициенты теплоусвоения  материалов отдельных слоев ограждающей конструкции, (м^2оС/Вт)., принимаемые по [1, прил. А].

D = 3,125∙2,48+0.11∙11.09=8,97

Условие D > 7  выполняется.

 

 2.5. Корректируем R_о для наружной стены при 1,1 м.

R_о = 1/8,7 + 0,05/0,93 + 0,5/0,16 + 0,05/0,93 + 1/23 = 3,39 (м^2оС/Вт).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проверка заполнения оконного проема на воздухопроницаемость

 

Определяем сопротивление  воздухопроницаемости окна по формуле:

R ,       (7),

где:

G_норм – нормативная воздухопроницаемость окон и балконных дверей,

             кг/м²ч, определяемая по таблице (1, табл.8.1), составляет

             G_норм=10 кг/м²ч;

    -  разность давлений воздуха на наружной и внутренней

             поверхностях окон и балконных  дверей (Па), определяемая по

             формуле:

=0,55∙Н∙ ( , Па,       (8),

где:

Н- высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;

- удельный вес, Н/м³, соответственно наружного и внутреннего

воздуха, определяемый по формуле:

,          (9),

где t- температура воздуха (t=t₅ обеспеченностью 0,92 или t=t_в);

- максимальная из средних  скоростей по румбам за январь, м/с.

=3463/(273-25)=13,96 Н/м³

=3463/(273+18)=11,90 Н/м³

 

∆P=0,55∙15,7∙ (13,96-11,9)+0,03∙13,96∙5,4²=30 Па;

R^u_тр=0,216∙ (30)^2/3/10=0,21

Сопротивление воздухопроницаемых окон принимаем по [1, табл. Д1].

Условие  R_U=0,26≥ R_U^ТР=0,21 выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение тепловых потерь через ограждение

 

Исходные  данные для расчета:

• расчетная температура наружного воздуха t_н– 25^оС;
• температура внутреннего воздуха в помещениях: в жилых комнатах t_в=+18^оC(в угловых t_в=+20^оС); в кухнях t_в=+18^оС; в ванных +25^оС;
• сопротивление теплопередаче стен R_о=3,39 м^оС/Вт; по заданию: перекрытия над подвалом – 2,5 м^2оС/Вт; чердачного перекрытия – 6,5 м^2оС/Вт; окон – 1 м^2оС/Вт.
• средняя скорость ветра по румбам за январь, V=5,4 м/с;
• высота этажа – 3,3м.

 

Рассчитаем тепловые потери в жилых комнатах. Тепловые потери для жилых комнат:

Q_ПОМ=Q_ОСН+Q^{ИНФ(ВЕНТ)}-Q_Б, Вт (10).

Определяем количество инфильтрующегося воздуха через окна жилых комнат и кухни на 1 и 2, 3, 4 этажах, предварительно вычислив разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окон.

Высота здания Н= 13,2+1+2+0,5=16,7м; h₁= 2,3 - (-1) = 3,3м.

Удельные веса воздуха при  t_В=18^оС, и t_Н=-25^оС:

=3463 / (273+18) =11,9 Н/м³; γ_-25=3463 / (273-25) =13,9 Н/м³;

Разность давлений воздуха  на наружной и внутренней поверхностях окон и количество инфильтрующегося воздуха через окна:

1 этаж

для t_В =18 ^оС  _∆Р¹_о=(16,7-3,3)·(13,9-11,9)+0,05·13,9·5,4²·(0,8+0,6)·0,8=49,5 Па.

G¹_Ж.К.= (0,216∙3∙(49,5)^2/3) / 0,26=33,6 кг/ч

2 этаж

для t_В =18 ^оС    _∆Р²_о=(16,7-6,6)·(13,9-11,9)+0,05·13,9·5,4²·(0,8+0,6)·0,8=42,9 Па.

G²_Ж.К.= (0,216∙3∙(42,9)^2/3) / 0,26=30,5 кг/ч

3 этаж

для t_В =18 ^оС  _∆Р³_о=(16,7-9,9)·(13,9-11,9)+0,05·13,9·5,4²·(0,8+0,6)·0,8=36,3 Па.

G³_Ж.К.= (0,216∙3∙(36,3)^2/3) / 0,26=27,4 кг/ч

4 этаж

для t_В =18 ^оС  _∆Р⁴_о=(16,7-13,2)·(13,9-11,9)+0,05·13,9·5,4²·(0,8+0,6)·0,8=29,7 Па.

G⁴_Ж.К.= (0,216∙3∙(29,7)^2/3) / 0,26=23,9 кг/ч

 

Расчеты сводим в таблицу 1.

 

 

 

 

Определение тепловых потерь здания по укрупненным измерителям

Ориентировочное значение тепловых потерь через ограждающие  конструкции здания определяются по формуле:

,       (11),

где Б - коэффициент учета  района строительства здания

Б=0,54+22/(t_в-t_н).          (12),

Б=0,54+22/(18-(-25)=1,052.

V_н - объем отапливаемого здания по внешнему обмеру,м³;

V_н=13,2∙32,8∙13,56=5870,9 м³.

q_зд- удельная тепловая характеристика здания Вт/м^3оС.

Удельную тепловую характеристику здания q_зд, определяем по формуле:

где Р,S,Н – периметр, площадь, высота здания,

К_нс, К_ок, К_пт, К_пл (Вт/м^2оС) - коэффициенты теплопередачи наружных стен, окон, чердачного покрытия, пола 1 этажа, соответственно;

d- коэффициент остекления, т.е. отношение площади остекления к площади вертикальных наружных ограждений:

d=(2∙1,5∙20∙4) / (2∙(13,2+32,8)∙13,56) = 0,19;

q_зд=1,08∙[92/432,96∙(0,31+0,19∙(1,0-0,31))+1/13,56∙(0,9∙0,16-0,6∙0,37)]=0,1;

Q_зд=1,052∙0,1∙5870,9∙(18-(25))=26558 Вт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выбор типа отопительных приборов  и определение их поверхности  нагрева

 

Отопительные приборы, устанавливаемые в отапливаемых помещениях, должны удовлетворять предъявляемым  к приборам теплотехнических, экономических, санитарно-гигиенических, архитектурно-строительных и производственно-монтажных требований. Отопительные приборы, компенсируя тепловые потери, должны обеспечивать равномерный обогрев помещения и выполнять роль локализатора ниспадающих потоков холодного воздуха в помещении.