Курсовая работа ГОТОВА. 1 Характеристика объекта
 Скачать 0.53 Mb.
|
 Содержание
Введение. Проектирование зданий как искусственной среды жизнедеятельности должно обеспечивать такое состояние среды, которое воспринимается человеком как комфортное. Забота о создании комфортной среды проявляется на всех этапах проектирования. Этому способствует правильное решение архитектурных задач по назначению размеров помещений, их пропорций, размеров проемов, связи с окружающей средой, а также целесообразный выбор конструкций и инженерного оборудования. Только при правильном решении технических задач могут быть обеспечены необходимый уровень тепло-, звуко, гидроизоляции помещений, оптимальные параметры воздушной среды, световой комфорт и пр. Физиологические свойства людей находят отражение в санитарно-гигиенических требованиях к физическим качествам жизненной среды жилища: температуре, влажности, чистоте воздуха, естественному освещению и т.д. Внутренняя среда жилища тесно связана с внешней окружающей средой, в связи с чем санитарно-гигиенические требования к жилищам находятся в прямой зависимости от природно-климатических и других местных условий и могут устанавливаться только в связи с ними. Значимость этих факторов различна, но достаточно несоблюдения хотя бы одного из них, чтобы комфортное состояние среды превратилось в дискомфортное. Цель курсовой работы заключается в ознакомлении с основными методами расчета и проектирования систем водяного отопления и вентиляции зданий, оформлением чертежей, специальной нормативной и справочной литературой. 1 Характеристика объекта Объектом проектирования является индивидуальный жилой дом. 1. Количество этажей – 2; 2. Район строительства – г. Муром; 3. Вход в здание направлен на Юго-Восток; 4. Количество жильцов – 6 человек; 5. Здание имеет отапливаемую мансарду; 6. Высота здания – 10,7 м; 7. Высота 1 этажа - 3,0 м; 8. Высота 2 этажа - 3,0 м; 9. Высота междуэтажных перекрытий 1-го и 2-го этажей 300мм. 10. Размеры строительных конструкций: оконные проемы - 1,37х1,5; 0,8х1,5 9. Главная входная дверь одинарная – 12, дополнительные входные двери 12 м, 1.52; Таблица 1.1 – Конструктивное выполнение внутренней стены дома (толщина 0,2 м)
Таблица 1.2 - Конструкция перекрытий дома
2 Исходные данные для проектирования 2.1 Расчетные параметры наружного воздуха. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки - 300С; Продолжительность в сутках периода со средней суточной температурой воздуха - 214; Средне суточная температура воздуха - 4,00С; Средняя скорость ветра м/с, за период со средней суточной температурой воздуха <80C – 4,1м/с; Влажностный режим помещения нормальный [6] Условия эксплуатации А [6] Расчетные параметры внутреннего воздуха. Таблица 2.1 - Расчетные параметры внутреннего воздуха.
Параметры внутреннего воздуха приняты согласно [4] Температура на лестничной клетке принимается 21 С, так как лестничная клетка не изолирована от холла. 2.2 Характеристика зданий и принятых решений системы Теплотехнический расчет наружной стены. Для комнат с температурой tв=21 ᵒС Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле:  ГСОП=(21-(-1,8))*220=5016,[ град-сут] где tот. пер. = -4,0 0С – средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 0C, принимаемая по таблице 1 [СниП 23-02-99]; Zот. пер. = 214 сутки – продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ≤8 0C, принимаемая по таблице 1 [СниП 23-02-99] Определяем Rтр из условий энергосбережения по формуле  Из СниП 23-02-99* выписываем параметры a и b. A=0,00035 b=1,4  Определяем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции по формуле: k=1/ Rтр [Вт/(м2*0С).] kнс =1/3,156=0,317 Вт/(м2*0С). Теплотехнический расчет чердачного перекрытия ГСОП=(21-(-4,0))*214=5016, [град-сут] Из СниП 23-02-99* выписываем параметры a и b. A=0,00045 b=1,9 Определяем  из условий энергосбережения по формуле ]Определяем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции по формуле: Kокно =1/4,157=0,241 [Вт/(м2*0С)]. Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом Таблица 2.2 - Конструкция перекрытия над подвалом.
Теплотехнический расчет пустотной плиты перекрытия Участок I Общая длина участков определяется по формуле: L = B – an [м] L=  = 344,75 мм. = 0,344[м].Общая площадь для длины 1м. F= 0,344 [м2]. Сопротивление теплопередаче плиты определяется по формуле:  [м2*0С/Вт]где λ= 2,04 [Вт/м*0С] - коэффициент теплопроводности железобетона  0,108 [м2*0С/Вт],Участок II Сопротивление теплопередаче стенок плиты определяется по формуле, при δ=0,04 м. :  [м2*0С/Вт]Общее термическое сопротивление стенок и пустот определяется по формуле: R = RВП + 2RСТ [м2*0С/Вт] где RВП –термическое сопротивление воздушной прослойки , RВП = 0,2382 [м2*0С/ Вт] [3] R = 0,2382 + 0,0194*2 = 0,277 [м2*0С/Вт] Общая площадь участков II при расчетной длине 1 м. F= 0,141*6 = 0,846[ м2]. Среднее термическое сопротивление ограждения определяется по формуле:  [м2*0С/Вт] =0,191 [м2*0С/Вт]Расчет II Сопротивление теплопередаче плиты определяется по формуле (5.6):  0,019 [м2*0С/Вт],где λЖБ = 2,04 [Вт/м*0С] - коэффициент теплопроводности железобетона Участок II Сопротивление теплопередаче 2слоя определяется по формуле(5.8), при толщине слоя δ=0,141 [м]. : R = 0,141/2,04=0,069[м2*0С/Вт] Среднее термическое сопротивление ограждения определяется по формуле:  [м2*0С/Вт] =0,139 [м2*0С/Вт]Термическое сопротивление всех 3-х слоев: Rб = 0,0194*2+0,139= 0,178 [м2*0С/Вт] Расчет III Действительная величина термического сопротивления железобетонной пустотной плиты определяется по формуле:  [м2*0С/Вт] =0,182 [м2*0С/Вт]Определяется требуемое сопротивление теплопередаче исходя из санитарно гигиенических и комфортных условий по формуле. Rтр= (1,0*(21+26)) / (4,0*8,7) = 1,351 [(м2*0С)/Вт]. Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) по формуле. ГСОП=(21-(-4,0))*214=5016, [град-сут] Определяем Rотр из условий электроснабжения интерполяцией (по справочной таблице СНиП 23-02-2003): R0тр= 3,7+ (4,6 – 3,7)*(5016 – 4000)) / (6000 – 4000)) = 4,16 [(м2*0С)/Вт] В качестве термического сопротивления принимаем большее из двух найденных величин R0 = 4,16 [(м2*0С)/Вт]. Определяем термическое сопротивление теплоизоляционного слоя по формулам, при αн = 12 [Вт / м2*0С]– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, принимаемый по [СНиП 23-02-2003]; R0ут=4,16-1/8,7-(0,182+0,02/0,1+0,0015/0,17+0,06/0,93)-1/12=3,5 [(м2*0С)/Вт] В качестве утеплителя выбираем Rockwool Руф Баттс Оптима, жесткие теплоизоляционные плиты, и определяем его толщину: h ут= R0ут*hут=3,5*0,042=0,147[м] Принимаем hут= 150[мм] Определяем суммарную толщину чердачного перекрытия: H=0,02+0,06+0,15+0,0015+0,220=0,4515 [м]. Определяется фактическое термическое сопротивление R0ф по формуле: R0ф=1/12+0,02/0,1+0,06/0,93+0,0015/0,17+0,182+0,15/0,042+1/8,7=4,701 [(м2*0С)/Вт] R0ф≥ R0 4,22≥4,16 (условие выполняется) Определяется коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции: k=1/ R0ф=1/4,22=0,236 [Вт/(м2*0С)]. Теплотехнический расчет оконного проема (балконной двери). Из СНиП 23-02-99* выписываем параметры a и b. a= 0,000075 b=0,15 Определяем из условий энергосбережения по формуле Определяем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции по формуле: Kокно =1/0,526=1,901 [Вт/(м2*0С)]. Теплотехнический расчет входной двери. Согласно п. 5.7 СНиП 23-02-2003  [м2*0С/Вт]Rтр=n*(tв-tн(5))/(∆t*αв) [м2*0С/Вт] где n = 1 – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждений по отношению к наружному воздуху (СНиП 23-02-2003); tн(5) = -300C – температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; tв = 210С – температура внутри помещения; αв = 8,7 [Вт/(м2* 0С)] – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения (СНиП 23-02-2003); ∆tн = - 4,0 0С – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения (таблица 5 СНиП 23-02-2003); Rтр= (1,0*(21+26)) / (4,0*8,7) = 1,351 (м2*0С)/Вт.  Определяем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции по формуле: Kдвери =1/1,081=0,925 Вт/(м2*0С). Теплотехнический расчет внутренней стены. Слои, составляющие конструкцию внутренней стены представлены в таблице 2.3. Таблица 2.3 - Слои внутренней стены
Определяем термическое сопротивление теплоизоляционного слоя по формуле: R0ф=0,01/0,81+0,18/0,81+0,01/0,81=0,247 [(м2*0С)/Вт] k=1/0,247=4,048 [Вт/(м2*0С)]. 3 Расчет тепловой мощности системы отопления 3.1 Расчет тепловых потерь помещений зданий. Мощности отопительных установок помещений должны быть равны теплопотерям через ограждающие конструкции. Мощность отопительной установки помещения определяется следующим образом:  Теплопотери через ограждающие конструкции при расчетной температуре определяются для каждого отапливаемого помещения и складываются из потерь через отдельные ограждения или их части:  , [Вт]где  - коэффициент теплопередачи ограждения; [ ] - температура внутри помещения, °С, -температура наружного воздуха, °С, - коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери в долях от основных, [10]F – площадь ограждения,[ м2]. Расчет теплопотерь производится в табличной форме.Расчет тепловых потерь на нагрев наружного воздуха, поступающего вследствие инфильтрации. Теплопотери на нагревание наружного воздуха, поступающего через окна, двери, стены путем инфильтрации определяются по формуле: Qи=0,1* Qогр, [Вт], – для помещений с окнами и наружными стенами. Qи=0,2* Qогр, [Вт], – для помещений с наружными дверьми. Расчет тепловых потерь на нагрев воздуха, поступающего вследствие естественной вытяжки, некомпенсируемой притоком. Расчет бытовых теплопоступлений. В жилых помещения и кухнях теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, поступающего в следствие естественной вытяжки, не компенсируемой подогретым приточным воздухом, определяются по формуле: Qв=  *F, [Вт/м2]Расчет производится в табличной форме. F0, F-площадь ограждения (окна, балконной двери, входной двери), [м2] Расчет производится в табличной форме. Бытовые тепловыделения рассчитываются по формуле: Qбыт = F·q, Вт/м2 Где: q=10 [Вт/м2]- теплопоступления на 1 м2 площади пола [4] Расчет производится в табличной форме. Таблицы представлены в приложении А и Б. Таблица 3.1 – Общие теплопотери помещения
4 Обьемно-планировочные и конструктивные решения 4.1 Выбор и обоснование конструктивного решения системы отопления.Система отопления вертикальная, с нижней разводкой (прокладка подающих магистралей по подвалу, магистрали проложены с уклоном 0,003 в сторону стояков 4 и 5, подводки к стоякам проложены с уклоном 0,003 в сторону стояка и в сторону присоединения к обратной магистрали), однотрубная, с попутным движением. Магистральные трубопроводы укладываются в подвале на кирпичики. Теплоноситель - вода, со следующими параметрами: температура воды в подающей магистрали системы отопления здания 900С, обратной - 700С. Трубы выполнены из стали ГОСТ 3262 – 75, диаметрами 15, 20, 25, 32 мм. В подвальном и чердачном помещении к трубам применена теплоизоляция ROCKPIPE, так как данная теплоизоляция обладает высокоэффективными теплоизоляционными свойствами, пожаробезопасностью и удобством монтажа, представляют собой цилиндры, которые имеют надрез по всей длине и одеваются непосредственно на трубу. Внутри здания, в специально оборудованном помещении, расположенном на первом этаже устанавливаются узел подготовки теплоносителя, газовый двухконтурный котел Ariston CARES X 24 FF NG, где устанавливаются необходимые параметры теплоносителя. Выбор котла обоснован особо компактным исполнением с звукоизоляцией, высоким КПД, удобство монтажа простота управления, благодаря регуляторам. Отопительные приборы расположены под оконными проёмами у стены, расстояние от отопительного прибора до пола – 100 мм, от оконного проема до радиатора – 100 мм, длина подводки к отопительному прибору 300мм, 400 мм, 600мм. Тип отопительных приборов - биметаллический панельный радиатор Kermi fko 11 регулируемым краном КРТ. Радиаторы декорированы специальными красками и украшениями.  Рисунок 4.1 - Биметаллический панельный радиатор Kermi fko 11 Для предотвращения завоздушивания системы на противоположной стороне от входа воды в радиатор устанавливается кран «Маевского». На стояках сверху и снизу устанавливается запорная арматура, внизу стояка устанавливается кран штуцерный для присоединения шланга для отвода воды из системы 4.2 Расчет отопительных приборов Заключается в определении требуемой площади поверхности нагрева отопительного прибора (количество секций). Расчет производится отдельно для каждого этажа стояка. Выбор типа отопительных приборов. Радиатор биметаллический панельный радиатор Kermi fko 11. Номинальный тепловой поток одной секции  .Определение тепловой нагрузки стояка  , [Вт]Определение расхода стояка по ф-ле  ,где С=4,187 [  ]— теплоемкость водыΔtС=tП-tО, где tП=90С — температура воды в подающей магистрали; tО=75С — температура воды в отводящей магистрали.  , по [10] ,по [10]Определение приведённого расхода стояка  ,где α — коэффициент затекания по [10] Определение температуры теплоносителя на входе в отопительный прибор.  , [С]где  - сумма мощностей отопительных установок помещений до рассматриваемого отопительного прибора; - суммарное понижение температуры воды, [С], на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка;Определение теплопоступления от трубопроводов (трубы стояка и подводок)  , [Вт]где  - коэффициент, учитывающий долю теплоты полезную для поддержания tВ; - теплоотдача 1м вертикальных и горизонтальных труб [Вт/м] по [10], - длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения.Определение тепловой мощности отопительных приборов  , [Вт]Определение потерь температуры теплоносителя в приборе  , [С]Определение температуры теплоносителя на выходе из прибора  , [С]Определение разности средней температуры воды в приборе и температуры внутреннего воздуха  , [С]Определение требуемого номинального теплового потока отопительного прибора  , [Вт]где  - поправочный коэффициент приведения где n, р, С — коэффициенты, учитывающие особенности прибора по [7] - коэффициент, учитывающий направление движения; Минимальное расчётное допустимое количество секций  ,где  — коэффициент учёта числа секций в приборе  — коэффициент, учитывающий способ установки радиатора.Фактическое количество секций определяется до минимального целого, если  Вт.Расчет ведется в табличной форме, расчет представлен в приложение. 5 Выбор теплогенератора Выбираемая мощность водогрейного котла складывается из расчетных мощностей теплопотребляющих систем жилого дома. Мощность системы отопления определяется в результате расчета теплопотерь дома при расчетной температуре наружного воздуха в районе строительства (средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92) и расчетных или согласованных с заказчиком значениях температуры внутреннего воздуха в различных помещениях + расход тепло на горячее водоснабжение. При этом определяются точные значения коэффициентов теплопередачи всех наружных ограждений здания в соответствии с их конструкцией и теплотехническими характеристиками применяемых строительных материалов. Qкот=1,1(Qтп+Qi-Qбыт+QГВС)=1,1*19454= 21400 [Вт] = 21,4 [кВт] Подбор котла. Исходя из полученных результатов, выбираем двухконтурный газовый котел для отопления мощностью 25,8 кВт с чугунным теплообменником. Модель котла Ariston CARES X 24 FF NG оборудована закрытой камерой сгорания, поставляется с циркуляционным насосом и расширительным баком.  Рисунок 5.1 - Котел Ariston CARES X 24 FF NG Технические характеристикиТип отопительного котла - газовый, конвекционный. Горелка – газовая. Количество контуров – двухконтурный. Тепловая мощность - 11 - 25.80 кВт. Тепловая нагрузка - 12.20 - 28.70 кВт. Камера сгорания – закрытая. КПД - 93.7 %. Управление – электронное. Установка – настенная. Напряжение сети – однофазное. Встроенный циркуляционный насос – есть. Встроенный расширительный бак - есть, 8 л. Топливо - природный газ, сжиженный газ. Расход природного газа - 2 куб. м/час. Расход сжиженного газа - 1.59 кг/час. Номинальное давление природного газа - 20 мбар. Допустимое давление сжиженного газа - 37 мбар. Температура теплоносителя - 35 - 82 °С. Температура в контуре ГВС - 36 - 60 °С. Производительность горячей воды при t 25°C - 13.5 л/мин. Производительность горячей воды при t 35°C - 9.6 л/мин. Макс. давление воды в контуре ГВС - 7 бар. Макс. давление воды в контуре отопления - 3 бар. Навесной двухконтурный котел относится к одним из самых бесшумных и малогабаритных среди прочих аналогов такого оборудования. Его компактность позволяет осуществлять монтаж котла в нишах, а также проемах, небольших по объёму помещениях. Малый вес и унифицированная штекерная система не требуют для монтажных работ запаса пространства по бокам котла. Специалисты выделяют следующие конструктивные особенности устройства, положительно влияющие на его технические характеристики: - объемная камера сгорания; - вентилятор с низким уровнем шума; - теплообменник повышенной эффективности; - комплектация гидравлической системой Aqua-Block со специальными мультиштекерными соединениями Multi-Stecksystem; - установка нового типа регулятора (с ЖК дисплеем); - режим работы предусматривает забор воздуха для сгорания извне. Котел не только оснащен электронным управлением, но также имеет удобную функцию диагностики, что упрощает его обслуживание. Модель отлично зарекомендовала себя в эксплуатации. Всё оборудование марки Виссманн отличает высокий уровень немецкого качества. Преимущества модели: - оборудование рассчитано для эксплуатации при давлении подведенного газа в 13 мбар; - высокий КПД (нормативный) – для «атмо» 90%, для «турбо» 93%; - удобство в ремонте и обслуживании – для проведения ремонтно-профилактических работ не требуется демонтаж котла. Доступ ко всем основным деталям и сегментам можно получить фронтально, сняв переднюю панель; - конструктивные особенности: наличие 2х отдельных теплообменников для отопления и горячего водоснабжения; главный теплообменник из меди имеет защитное покрытие в виде слоя силумина (сплава кремния и алюминия). Сама горелка выполнена из нержавеющей стали. 6 Гидравлический расчет системы отопления.Метод характеристик: расчет основан на характеристике гидравлического сопротивления и проводимости. Потери давлений на отдельных расчетных участках определяется в виде суммы  [Па]где  - потери на трение, Па, - потери в местных сопротивлениях, Па;=  ; [Па]где /  - приведенный коэффициент гидравлического трения, по [7] , 1/м, - скоростное давление, [Па/(кг/ч)2]; по [7]  ; [Па]где - коэффициент местного сопротивления, [7];  = ( +); [Па]Q = VF = const; где Q – объемный расход;[м] F – площадь живого сечения; [м2]   где  - приведенный коэффициент сопротивления участка;  =  ; [Па] – характеристика гидравлического опротивления,[ ];  — удельное динамическое давление, [ ] — расход воды в стояке, [кг/ч ]где  -мощность отопительной нагрузки приборов, установленных на стояке, [ Вт]SСТ=n·SЭТ+SД·lД , [ ]где n-количество приборов на стояке, SЭТ – характеристика сопротивления одного этажестояка по [7], [ ]SД·lД-произведение характеристики сопротивления прямого участка трубы и длины, [7], [ ]Компенсация тепловых удлинений происходит за счет участков самокомпенсации: присоединение отопительных приборов к стояку, естественные повороты магистральных трубопроводов, изгибы стояка –присоединение стояка к подающей магистрали и обратной. Расчет ведется в табличной форме На стояках 1,2,3,6,7,8 и 9 для обеспечения необходимого расхода теплоносителя устанавливается клапан. ∆роцк – потери на основном кольце [Па] ∆рст - потери на стояке [Па] Если ∆рн = ∆роцк - ∆рст > 10%, то необходимо установить уравнивающий клапан. Методика установки описана в каталоге «Балансировочные клапаны» Рассмотрим Ст.1 ∆рн = 1,701 [кПа], G = 0,024[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 12%. Рассмотрим Ст.2 ∆рн = 1,452 кПа, G = 0,058[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 30%. Рассмотрим Ст.3 ∆рн = 1,707 [кПа], G = 0,161[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 45%. Рассмотрим Ст.9 ∆рн = 1,112 [кПа], G = 0,036[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 20%. Рассмотрим Ст.8 ∆рн = 0,451[кПа], G = 0,149[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 65%. Рассмотрим Ст.7 ∆рн = 1,411 [кПа], G = 0,012[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 15%. Рассмотрим Ст.6 ∆рн = 0,412 [кПа], G = 0,134[м3/ч] Подбираем клапан по диаграмме. Получаем клапан ASV-P, d=15 с настройкой 15%. Заключение В заключение, подытожим предыдущие разделы. В рамках данной курсовой работы было выполнено следующее: - Был произведен расчет ограждающих конструкций зданий, в частности, расчет нормируемых и фактических сопротивлений теплопередачи, расчет на ограничение конденсации влаги. - Была уточнена тепловая мощность отопительных приборов, полезная теплопередача трубопроводов внутри здания; подобрано необходимое количество отопительных приборов. - Была рассчитана гидравлическая сеть системы отопления в соответствии с заданной схемой разводки. - В соответствии с потребной мощностью была разработана схема отопления. Список используемых источников 1. СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». 2. СНиП 2 –3 – 79* «Строительная теплотехника». 3. СНиП 31.02-01 «Здания жилые одноквартирные». 4. СНиП 24-01-2003 «Газораспределительные системы». 5. СНиП 41-01-2003* «Отопление, вентиляция и кондиционирование». 6. ГОСТ 30494 – 96 «Здания жилые и общественные. Создание микроклимата». 7. Ионин А.А., Газоснабжение. - М.: Стройиздат, 1989. 8. Староверов И.Г. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства 9. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция.- М.: Стройиздат, 1981 10. Юркевич А. А. Отопление и вентиляция гражданского здания – учебно-методические указания. - Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2009 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||