Отопление и вентиляция жилого здания

Санкт-Петербургский государственный  архитектурно-строительный университет

 

Кафедра отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

 

 

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ

 

 

 

                                                        Работу выполнила

Студентка группы

       Номер  зачетной книжки 

                      Подпись __________. Дата __________.

                                 Руководитель работы _____________________

                   Проект защищен с оценкой__________

                       __________________________________

 

Санкт-Петербург

2012 год

 

 

Исходные данные.

Климатические условия города и расчетные параметры  наружного воздуха.

Город	Пермь
Влажностные условия эксплуатации и ограждений зданий (по СНиП II-3–79)	Б
Расчетная температура наружного  воздуха (по СНиП 23-01–99)	text = -35⁰С
Продолжительность отопительного  периода (по СНиП 23-01–99)	zht = 229 сут.
Средняя температура воздуха  отопительного периода (по СНиП 23-01–99)	tht = -5,9⁰С

Планировка  здания, система отопления и географическая ориентация главного фасада здания

Вариант плана 1-го этажа	2
Этажность здания	3 этажа
Высота этажа (от пола до пола следующего этажа)	2,8 м
Высота подвала – (от пола подвала до пола 1-го этажа)	2,6 м
Величина располагаемого давления на входе в систему отопления	6000 Па
Характеристики системы  отопления	1 тр (однотрубная), НР (с нижней разводкой), ПД(с попутным движением теплоносителя)
Ориентация главного фасада	ЮВ (юго-восток)

Конструкция наружного ограждения.

Наружная стена – вариант 3

Номер слоя	Наименование  материала	Толщина слоя, мм	Плотность в сухом  состоянии ρ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности при условиях эксплуатации А λ, Вт/(м∙⁰С)
1	Внутренняя штукатурка –  известково-песчаный раствор	20	1600	0,81
2	Основной конструктивный слой (кирпичная кладка) – кирпич керамический пустотелый	380	1200	0,42
3	Теплоизоляционный слой –  пенополиуретан	δx	75	0,03
4	Наружный отделочный слой – смальта	5	2500	0,76

 

Чердачное перекрытие –  вариант 1

Номер слоя	Наименование  материала	Толщина слоя, мм	Плотность в сухом  состоянии ρ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности при условиях эксплуатации А λ, Вт/(м∙⁰С)
1	Известково-песчаная штукатурка	10	1600	0,81
2	Железобетонная плита	220	2500	2,04
3	Пароизоляция – битум нефтяной кровельный (ГОСТ 6617)	5	1000	0,17
4	Теплоизоляционный слой –  ROCKWOOL(маты)	δx	50	0,047
5	Цементная стяжка – цементно-шлаковый раствор	10	1400	0,62

 

Перекрытия над неотапливаемым подвалом – вариант 1

Номер слоя	Наименование  материала	Толщина слоя, мм	Плотность в сухом  состоянии ρ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности при условиях эксплуатации А λ, Вт/(м∙⁰С)
1	Железобетонная плита	220	2500	2,04
2	Теплоизоляционный слой –  пенополистирол	δx	40	0,05
3	Цементная стяжка – цементно-шлаковый раствор	45	1400	0,62
4	Древесно-стружечные плиты (ГОСТ 10632)	10	1000	0,29
5	Линолеум на теплоизоляционной  основе – линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632)	5	1800	0,38

 

Толщину внутренних ограждений следует принять: для капитальных  кирпичных стен – 400мм, перегородок  – 150 мм, межэтажных перекрытий в здании с кирпичными стенами – 300мм.

 

 

 

Теплотехнический  расчет наружных ограждений.

2. Определяем величину  градусо-суток отопительного периода D_d^, ⁰С·сут, по формуле:

D_d = (t_int - t_ht)·z_ht,

где t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха, ⁰С, принимаемая для жилых зданий по минимальному значению оптимальной температуры (по ГОСТ 30494–96 принять равной – 21 ⁰С при t_ext = –31⁰С и ниже); t_ht, z_ht – средняя температура наружного воздуха, ⁰С, и продолжительность, сут, отопительного периода.

D_d = (21 – (-5,9))·229 = 6160,1 ⁰С·сут.

 

3. Определяем нормируемые  значения приведенных сопротивлений  теплопередаче R_req (м²·⁰С)/Вт, ограждающих конструкций в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода района местоположения здания.

Значение R_req следует определять по формуле:

R_req = a·D_d+b,

где D_d – градусо-сутки отопительного периода, ⁰С·сут, для конкретного населенного пункта; a и b – коэффициенты; n – коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

- для наружной стены  (НС): R_req(НС) = 0,00035·6160,1+1,4 = 3,556 (м²·⁰С)/Вт

- для чердачного перекрытия (Пт): R_req(Пт) = 0,00045·6160,1+1,9 = 4,672 (м²·⁰С)/Вт

- для перекрытия над  неотапливаемым подвалом (Пл): R_req(Пл) = 0,00045·6160,1+1,9 = 4,672 (м²·⁰С)/Вт

- для  светопрозрачной части окон: R_req(Ок)=0,00005∙6160,1+0,3=0,608 (м²·⁰С)/Вт

Нормируемые значения сопротивления  теплопередаче чердачного перекрытия и перекрытия над неотапливаемым подвалом, отделяющих помещение здания от пространств с температурой воздуха t_c (t_ext < t_c < t_int → -35⁰С < t_c < 21⁰С), следует умножать на коэффициент n, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху. Учитывая это, подкорректируем значения R_req:

- для чердачного перекрытия (Пт): R_req(Пт) = 4,672·0,9 = 4,205 (м²·⁰С)/Вт

- для перекрытия над  неотапливаемым подвалом (Пл): R_req(Пл) = 4,672·0,75 = 3,504 (м²·⁰С)/Вт

Нормируемое приведенное  сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления  теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций.

Rreq^Гл(Ок)=1,5∙0,608=0,912 (м²·⁰С)/Вт

4. Для наружных стен  и перекрытий толщина теплоизоляционного  слоя ограждения δ_x рассчитывается из условия, что величина фактического приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R₀ должна быть не менее нормируемого значения R_rec, вычисленного по формуле R_req = a·D_d+b: R₀ ≥ R_req.

Раскрывая значение R₀, получим:

- для наружной стены

 

- для чердачного перекрытия 

 

-для перекрытия над  неотапливаемым подвалом:

 

где α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по СНиП 23-02-2003 и равный для стен, полов, гладких потолков α_int = 8,7 Вт/(м²·⁰С); R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ – сопротивления теплопередаче отдельных слоев ограждения, (м²·⁰С)/Вт; δ₁, δ₂, δ₃, δ₄, δ₅ – толщины отдельных слоев конструкции ограждения, м; λ₁, λ₂, λ₃, λ₄, λ₅ – коэффициенты теплопроводности материалов, Вт/(м²·⁰С); α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м²·⁰С).

Минимальное значение толщины  теплоизоляционного слоя δ_x вычислим по формуле:

- для наружной стены

 

- для чердачного перекрытия

 

- для перекрытия над  неотапливаемым подвалом

 

Полученную минимально допустимую из условий тепловой защиты толщину  теплоизоляционного слоя δ_x следует округлить в большую сторону до величины, кратной 10 мм, δ_x^факт. С учетом этого условия корректируем значения минимальных толщин теплоизоляционных слоев:

- наружной стены: 

- чердачное перекрытие:

- перекрытие над неотапливаемым подвалом:

 

5. Определяем фактическое  сопротивление теплопередаче рассчитываемых  ограждающих конструкций R₀^факт, (м²·⁰С)/Вт, с учетом принятой толщины теплоизоляционного слоя δ_x^факт, м:

- наружной стены:

 

 

- чердачное перекрытие:

 

 

- перекрытие над неотапливаемым подвалом:

 

 

 

6. Определяем температурный  перепад Δt₀, ⁰С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности рассчитываемых ограждающих конструкций по формуле:

 

где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха, ⁰С, принимаемая для жилых зданий по минимальному значению оптимальной температуры (по ГОСТ 30494–96 принять равной – 21 ⁰С при t_ext = –31⁰С и ниже); t_ext – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ⁰С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по СНиП 23-02-2003 и равный для стен, полов, гладких потолков α_int = 8,7 Вт/(м²·⁰С).

Полученные значения температурного перепада не превышают нормируемые  значения температурного перепада между  температурой внутреннего воздуха  и температурой внутренней поверхности  ограждающей конструкции (по СНиП 23-02-2003).

- для наружной стены:

  <=4

- для чердачного перекрытия:

  <=3

 

- для перекрытия над  неотапливаемым подвалом:

  <=2

7. Вычисляем коэффициент  теплопередачи рассчитываемых ограждающих  конструкций k_огр, Вт/(м²·⁰С), по формуле:

 .

- для наружной стены:

 

- для чердачного перекрытия:

 

- для перекрытия над  неотапливаемым подвалом:

 

8. Для наружных дверей  вне зависимости от их конструкции  приведенное сопротивление теплопередаче  R_н.д. (м²·⁰С)/Вт, и общий коэффициент теплопередачи k_н.д., Вт/(м²·⁰С), определяется из условий:

 

 

Для окон и светопрозрачной части балконных дверей приведенное сопротивление теплопередаче определяется по нормируемому значению сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (по СНиП 23-02-2003) с учетом пояснений по численным величинам коэффициентов a и b:

R_req(ОК) = 0,608 (м²·⁰С)/Вт

 

Выбираем конструкцию  заполнения оконного проема и балконных  дверей таким образом, чтобы ее сопротивление  теплопередаче было больше полученного: стекло (с твердым селективным  покрытием) и однокамерный стеклопакет  в раздельных переплетах.

 R₀=0,65> R_req(ОК) = 0,608

R₀=0,65 (м²·⁰С)/Вт

K_огр(ОК)= =1,538

   R_гл(ок)=1,5∙ R_0(ок)=1,5∙0,65=0,975 (м²·⁰С)/Вт

  K_{огр гл} ==1,026

10. Определяем общую толщину  ограждающей конструкции как  сумма толщин всех ее слоев   δ_огр, м, по формуле:

- для наружной стены:

δ_огр(НС) = δ₁ + δ₂ + δ₃ + δ₄ = 0,02 + 0,38 + 0,08 + 0,005 = 0, 485 м

- для чердачного перекрытия:

δ_огр(Пт) = δ₁ + δ₂ + δ₃ + δ₄ + δ₅ = 0,01 + 0,22 + 0,005 + 0,19 + 0,01 = 0, 435 м

- для перекрытия над  неотапливаемым подвалом:

δ_огр(Пл) = δ₁ + δ₂ + δ₃ + δ₄ + δ₅ = 0,22 + 0,16 + 0,045 + 0,01 + 0,005 = 0,44 м

Результаты теплотехнического  расчета наружных ограждений здания