Отопление гражданского здания (144215)

Посмотреть архив целиком


Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»








Пояснительная записка к курсовой работе

по курсу: «Теплогазоснабжение и вентиляция» 290300.2006.100.00 ПЗ

ОТОПЛЕНИЕ ГРАЖДАНСКОГО ЗДАНИЯ


Нормоконтроль Лымбина Л. Е.

«______»___________ 2006 г.

Руководитель Лымбина Л. Е.

«______»___________2006 г.

Автор проекта

студент группы АС-305

Тихонов А. Н.

«______»___________2006 г.

Проект защищен

с оценкой ___________________

«______»___________2006 г.




Челябинск 2006


Аннотация


Тихонов А. Н. Отопление гражданского здания. - Челябинск: ЮУрГУ, АС; 2006, 40 с., 1 илл. Библиография литературы – 8 наименований. 3 листа чертежей ф. А4.

В курсовой работе дана климатическая характеристика района строительства; выполнены теплотехнический расчет ограждающих конструкций и теплоэнергетический баланс помещений гражданского здания, для которого выбрана и обоснована система отопления; сделан расчет отопительных приборов.



Содержание


Введение

1 Климатическая характеристика района строительства

2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

2.1 Наружная стена

2.2 Перекрытие над неотапливаемым подвалом

2.3 Бесчердачное покрытие

2.4 Оконный блок

2.5 Наружная дверь

2.6 Внутренняя стена

2.7 Неутепленный пол лестничной клетки

2.8 Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций

3 Теплоэнергетический баланс здания

4 Выбор и обоснование системы отопления

5 Отопительные приборы

5.1 Расчет отопительных приборов

Заключение

Библиографический список



Введение


В последнее время в России, как и во всем мире, существенно возросло и продолжает возрастать потребление энергии. И вместе с тем наблюдается постоянный рост стоимости всех видов топлива. Это связано с усложнением добычи топлива при освоении глубоких месторождений; к тому же запасы некоторых видов топлива подходят к концу. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого в России органического топлива. И поэтому все более актуальной и значимой задачей является экономное расходование теплоты на всех этапах от ее выработки до потребителя.

В России основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях являются затраты на отопление. Это объясняется тем, что на большей части территории страны в зимний период устанавливается низкая температура воздуха, и потери теплоты в зданиях через ограждающие конструкции превышают внутренние тепловыделения. Для поддержания необходимой температурной обстановки приходится оборудовать здания отопительными установками или системами.

Отоплением называется искусственное, с помощью специальной установки или системы, обогревание помещений здания для компенсации теплопотерь и поддержания в них температурных параметров на уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производственных помещениях.

Отопление является отраслью строительной техники. Монтаж стационарной отопительной системы проводится в процессе возведения здания, ее элементы при проектировании увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с планировкой и интерьером помещений.

Вместе с тем, отопление – один из видов технологического оборудования. Параметры работы отопительной системы должны учитывать теплофизические особенности конструктивных элементов здания и быть увязаны с работой других инженерных систем, прежде всего, с рабочими параметрами системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

Отопление зданий начинают при устойчивом (в течение 5 суток) понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до 8С и ниже, а заканчивают при устойчивом повышении температуры наружного воздуха до 8С. Период отопления здания в течение года называют отопительным сезоном. Длительность отопительного сезона устанавливают на основании многолетних наблюдений как среднее число дней в году с устойчивой среднесуточной температурой воздуха  8С.

Гигиенические исследования микроклимата помещений и комфортное пребывание человека в этих помещениях позволили выработать ряд требований, предъявляемых к системам отопления:

Санитарно-гигиенические. Обеспечение требуемых СНиП температур во всех помещениях и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций и отопительных приборов на определенном уровне.

Строительные. Обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и конструктивным решениям здания; увязка размещения отопительных приборов и их элементов со строительными конструкциями.

Архитектурные (эстетические). Хорошая сочетаемость с внутренней архитектурной отделкой помещения и минимальная площадь, занимаемая системой отопления.

Монтажные. Обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов и минимальном количестве типоразмеров.

Эксплуатационные. Простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность и бесшумность действия.

Экономические. Обеспечение минимальных приведенных затрат по сооружению и эксплуатации на основании технико-экономического сравнения вариантов.



1. Климатическая характеристика района строительства


Район строительства: город Тула

Расчетные параметры наружного воздуха


Таблица 1.1 - Расчетные параметры наружного воздуха [1, табл.1]

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью 0,92; text

Период со среднесуточной температурой ≤ 8 °С

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь м/с

Продолжительность, сут. Zht

Средняя температура воздуха, °С tht

-27

207

-3

-


Зона влажности территории России: 2 – «нормальная» [2, прил. В]

Влажностный режим помещений зданий: «нормальный» [2, табл. 1], т.к. tint = 20...220С и φ= 50...55% [3, табл. 1]

Условия эксплуатации ограждающей конструкции: «Б» [2, табл.2]



2. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций


Теплотехнический расчет заключается в определении толщины искомого слоя ограждения, при котором температура на внутренней поверхности ограждения будет выше температуры точки росы внутреннего воздуха и будет удовлетворять теплотехническим требованиям: R0 ≥ Rreg.

Расчет выполняется в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Теплотехническому расчету подлежат наружные стены, бесчердачные покрытия, перекрытия над неотапливаемым подвалом, окна и наружные двери, внутренние стены (перегородки), неутепленный пол лестничной клетки.


2.1 Наружная стена


Эскиз элемента ограждающей конструкции (по варианту)


Рисунок 2.1


Теплотехническая характеристика ограждающей конструкции (наружной стены)

Таблица 2.1 - Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий [4, табл. Е.1]

Наименование материальных слоев ограждающей конструкции

Обозначение

Толщина слоя, м

Расчетный коэффициент λ, Вт/(м·°С)

1. Цементно-песчаный раствор, ρ0 = 1800 кг/м3

δ1

0,025

0,93

2. Железобетон, ρ0 = 2500 кг/м3

δ 2

0,05

2,04

3. Пенополистирол (ГОСТ 15588), ρ0 = 40 кг/м3

δ 3

0,05

4. Железобетон, ρ0 = 2500 кг/м3

δ 4

0,15

2,04

5. Цементно-песчаный раствор, ρ0 = 1800 кг/м3

δ 5

0,025

0,93


Примечание: Расчетный коэффициент теплопроводности λ принимается в зависимости от плотности материала и условий эксплуатации ограждающих конструкций.

Градусо – сутки отопительного периода Dd ,°С ·сут [2, формула 2]


, (1)


где:

Dd – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

tint – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз. 1 [2, табл.4] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20…22 °С);

tht , zht — средняя температура наружного воздуха, °С и

продолжительность, сут., отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10°С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С – в остальных случаях.


Dd = (20 – (-3))·207 =4761 °С ·сут

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreg, (м2·°С)/Вт, ограждающей конструкции [2, п. 5.3, табл.4, формула 1]


, (2)


где:

a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий и соответствующих видов конструкций, за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: а = 0,000075; b = 0,15; для интервала 6000-8000 °С·сут: а = 0,00005; b = 0,3; для интервала 8000 °С·сут и более: а = 0,000025; b = 0,5.

Rreg = 0,00035·4761+1,4 = 3,066 (м2·°С)/Вт

Минимальная толщина искомого слоя ограждающей конструкции δmin, м, (для наружной стены - теплоизолирующего слоя) принимается из теплотехнических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям: R0 ≥Rreg.

Толщина будет минимальной при выполнении равенства R0 = Rreg, где: Rreg – нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2·°С)/Вт; R0 - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2·°С)/Вт, определяемое по формуле:


, (3)


где:



- термическое сопротивление теплоотдачи, (м2·°С)/Вт;



- термическое сопротивление тепловосприятию, (м2·°С)/Вт;

αint – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 · °С) [2, табл.7];

αext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м2 · °С),

Rk - термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м2·°С)/Вт, определяемое для однородной (однослойной) ограждающей конструкции по формуле [4, формула 3]:


, (4)


где:

δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя,

Вт/(м · °С), [4, табл. E.1]

Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rk с

последовательно расположенными однородными слоями, (м · °С)/Вт, следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев [4, формула 4]:


, (5)


где:

R1, R2 ... Rn- термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, (м2 · °С)/Вт, определяемые по формуле (4);

Ra.l – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, (м2 · °С)/Вт, (табл.2.2).


Таблица 2.2 – Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, м

Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки Ra.l , (м2 · °С)/Вт

Горизонтальной при потоке тепла снизу вверх и вертикальной

Горизонтальной при потоке тепла сверху вниз

При температуре воздуха в прослойке

Положительной

Отрицательной

Положительной

Отрицательной

0,01

0,13

0,15

0,14

0,15

0,02

0,14

0,15

0,15

0,19

0,03

0,14

0,16

0,16

0,21

0,05

0,14

0,17

0,17

0,22

0,10

0,15

0,18

0,18

0,23

0,15

0,15

0,18

0,19

0,24

0,2.. .0,3

0,15

0,19

0,19

0,24


Примечание: При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличить в 2 раза.

Таким образом:


Rreg = 1/αint+δ1/λ1+ δ2/λ2+ δ3/λ3+ δ4/λ4+ δ5/λ5+1/αext

δmin => δ3 = [Rreg-(1/αint+ δ1/λ1+ δ2/λ2 + δ4/λ4+ δ5/λ5+1/αext)]· λ3

δmin = [3,066-(1/8,7+0,025/0,93+0,05/2,04+0,15/2,04+0,025/0,93+1/23)] ·0,05 = 0,138 м


Фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ 3, м

Фактическую толщину искомого слоя ограждающей конструкции δ3, м, принимаем исходя из условия, что минимальная толщина наружной стены равна 300 мм, толщина панелей кратна 0,05 м и исходя из толщины плит утеплителя (от 20 до 500 мм с интервалом через 10 мм) равной 150 мм [4].

Общая толщина ограждающей конструкции δ = 0,4 м.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, (м2 · °С)/Вт, определяется на основании формулы (3)


, (6)


где δ3, м, принимается по п. 2.1.6.


R0 = 1/8,7+0,025/0,93+0,05/2,04+0,15/0,05+0,15/2,04+0,025/0,93+1/23 = 3,310 (м2 · °С)/Вт


Проверка выполнения условия: R0 ≥Rreg.


Ro = 3,310 (м2 ·°С)/Вт

R0 ≥ Rreg.

Rreg= 3,066 (м2 ·°С)/Вт


Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2 · °С)


k = 1/R0 (7)

k = 1/3,31= 0,30 Вт/(м2 · °С)


2.2 Перекрытие над неотапливаемым подвалом


Принимаем условно толщину перекрытия δ = 0,5 м.

Из условия, отвечающего теплотехническим требованиям, предъявляемым к ограждающим конструкциям (R0 ≥Rreg), принимаем минимальное возможное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0 = Rreg.

Градусо – сутки отопительного периода по формуле (1):

Dd = (20 – (-3))·207 =4761 °С ·сут

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции при a = 0,00045, b = 1,9, по формуле (2):


Rreg = 0,00045·4761 + 1,9= 4,042 м2·°С/Вт


Принимаем R0 = Rreg, следовательно R0 = 4,042 м2·°С/Вт

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции по формуле (7):

k = 1/4,042 = 0,247 Вт/(м2 · °С)


2.3 Бесчердачное покрытие


Принимаем условно толщину покрытия δ = 0,5 м.

Из условия, отвечающего теплотехническим требованиям, предъявляемым к ограждающим конструкциям (R0 ≥Rreg), принимаем минимальное возможное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0 = Rreg.

Градусо-сутки отопительного периода по формуле (1):


Dd = (20 – (-3))·207 =4761 °С ·сут


Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции при a = 0,00045, b = 1,9, по формуле (2):


Rreg = 0,00045·4761 + 1,9= 4,042 м2·°С/Вт


Принимаем R0 = Rreg, следовательно R0 = 4,042 м2·°С/Вт

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции по формуле (7):

k = 1/4,042 = 0,247 Вт/(м2 · °С)


2.4 Оконный блок


К заполнениям световых проемов относят окна, балконные двери, фонари, витрины и витражи.

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче заполнений световых проемов Rreg, (м2 ·°С)/Вт, при a = 0,000075, b = 0,15 по формуле (2):


Rreg = 0,000075·4761+0,15 = 0,507 м2·°С/Вт


Примечание: см. пункт 2.1.4

Приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов Rreg, (м2 ·°С/Вт) принимается по сертификатным данным производителя, либо экспериментально по ГОСТ 26602.1, в курсовой работе допускается принимать по табл. 5 [4]

Заполнение светового проема: оконный блок из двухкамерного стеклопакета в одинарном переплете с межстекольным расстоянием 6 мм.


= 0,51 м2 ·°С/Вт

,


где: R0 — сопротивление теплопередаче заполнения светового проема (м2·°С)/Вт.

Проверка выполнения условия: R0 >Rreg.

Ro= 0,51 (м2·°С)/Вт

R0 ≥ Rreg.

Rreg = 0,507 (м2·°С)/Вт


Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2 · °С), по формуле (7):

k = 1/0,51 = 1,961 Вт/(м2 · °С).


2.5 Наружная дверь


Приведенное сопротивление теплопередаче R0, (м2 ·0С)/Вт, наружных дверей [4, п. 5.7]

Примечание: Приведенное сопротивление теплопередаче R0, (м2·0С)/Вт, входных дверей и дверей (без тамбура) квартир первых этажей и ворот, а также дверей квартир с неотапливаемыми лестничными клетками должно быть не менее произведения 0,6 ·Rreg (произведения 0,8 ·Rreg – для входных дверей в одноквартирные дома), где Rreg – приведенное сопротивление теплопередаче стен, определяемое по формуле (3) [2]; для дверей в квартиры выше первого этажа зданий с отапливаемыми лестничными клетками – не менее 0,55 (м2 ·°С)/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) Rreg, м2·°С/Вт, следует принимать не менее значений, определяемых по формуле 3 [2]:


, (8)


где:

п — коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [2];

δtn – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tint и температурой внутренней поверхности τint ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5 [2];

αint – то же, что и в формуле (3);

tint – то же, что и в формуле (1);

text – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по таблице 1 [1].

Для наружной двери:


R0 = [0,6·n(tint-text)]/[Δtn·αint]

R0 = [0,6·1·(20-(-27))]/[4,0·8,7] = 0,81 м2·°С/Вт


Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k,


Вт/(м2 · °С), по формуле (7):

k = 1/0,81 = 1,235 Вт/(м2 · °С)


2.6 Внутренняя стена


Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, (м2·0С)/Вт, определяется по формуле:


(9)

м2·°С/Вт


Примечание: Внутренние стены примем изготовляемыми из железобетонных перегородочных панелей, ρ0 = 2500 кг/м3 , толщиной δ, равной 0,25 м.

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2 · °С), по формуле (7):


k = 1/0,35 = 2,857 Вт/(м2 · °С)


2.7 Неутепленный пол лестничной клетки


Неутепленными полами считают полы, расположенные на грунте, и такие, конструкция которых независимо от толщины состоит из слоев материалов λ ≥ 1,2 Вт/(м °С).

Потери теплоты через не утепленные полы с точностью, достаточной для практических целей, производят способом В.Д. Мачинского.

Поверхность пола делят на зоны, полосы шириной 2 м, параллельные линиям наружных стен. Нумерацию зон ведут, начиная от внутренней поверхности наружных стен. Всю поверхность пола делят на 4 зоны. К четвертой зоне относят всю площадь не занятую 1,2 и 3-й зонами; площадь первой зоны в наружном углу учитывают дважды. Значения, R, для каждой из зон принимают согласно [7].

Rнд1=2,1 Вт/(м2/с); Rнд2=4,3 Вт/(м2/с); Rнд3 =8,6 Вт/(м2/с); Rнд4= 14,2 Вт/(м2/с).

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2 · °С), по формуле (7):


Вт/(м2 · °С)

Вт/(м2 · °С)

Вт/(м2 · °С)

Вт/(м2 · °С)


2.8 Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций


Таблица 2.3

Наименование

R0 (м2 ·°С)/Вт

k Вт/(м2·°С)

1

Наружная стена

3,31

0,302

2

Бесчердачное покрытие

4,04

0,247

3

Перекрытие над неотапливаемым подвалом

4,04

0,247

4

Наружная дверь

0,81

1,235

5

Оконный блок

0,51

1,961

6

Внутренняя стена

0,35

2,857

7

Неутепленный пол лестничной клетки:

1 зона –

2 зона –

3 зона –

4 зона –



2,1

4,3

8,6

14,2


0,476

0,233

0,116

0,071



3. Теплоэнергетический баланс здания


Составление теплоэнергетического баланса здания заключается в определении суммарного расхода тепловой энергии всех помещений и суммарных тепловых поступлений в помещения, т. е. с помощью теплового баланса помещений определяется дефицит или избыток теплоты. Тепловой баланс составляется для стационарных условий. Дефицит теплоты (ΔQ) указывает на необходимость устройства в помещении отопления, избыток теплоты обычно ассимилируется вентиляцией. Для определения мощности системы отопления составляется баланс часовых расходов теплоты для расчетного зимнего периода в виде:


,


где - потери теплоты через наружные ограждения;

- расход теплоты на прогрев инфильтрирующегося воздуха, поступающего в помещение;

- технологические и бытовые тепловыделения или расходы теплоты.

Этот раздел курсового проекта выполняется в соответствии со СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Расчет теплового баланса сводится в таблицу 3.1 и ведется в следующей последовательности:


Случайные файлы

Файл
53234.doc
46492.rtf
148206.rtf
17554.rtf
116644.rtf