Отопление и вентиляция жилого здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Утверждено на заседании кафедры

отопления, вентиляции и

кондиционирования

16 ноября 2009г.

 

 

Методические указания

к курсовому проекту

«Отопление и вентиляция жилого здания»

для студентов специальностей 270112 - ВВ, 270115 - ЭУН

 

 

Ростов-на-Дону

УДК 697.24

Методические указания к курсовому проекту «Отопление и вентиляция жилого здания» для студентов специальности 270112 - ВВ, 270115 – ЭУН. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2010. – 50 с.

 

 

Содержат сведения о проектировании и расчете систем отопления и вентиляции жилого здания. При разработке методических указаний использованы материалы, опубликованные в действующих нормативных и справочных документах. Предназначены для студентов всех форм обучения.

 

 

Составители: канд. техн. наук, проф. Ю.Н. Карагодин

ассист. Н.Ю. Горлова

канд. техн. наук Ю.Г. Кравченко

 

Редактор Н.Е. Гладких

Темплан 2010 г., поз. 225.

Подписано в печать 16.03.10. Формат 60х84х16.

Ризограф. Бумага писчая. Уч.-изд. л. 2.1.

Тираж 100 экз. Заказ

Редакционно-издательский центр РГСУ.

344022, Ростов н/Д, ул. Социалистическая, 162.

 

© Ростовский государственный строительный университет, 2010.

 

Указания по содержанию и оформлению курсового проекта

 

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.

Пояснительная записка должна быть выполнена на стандартных листах писчей бумаги формата 210×297 (формат А 4) с полями: слева – 20 мм, справа – 10мм, сверху и снизу 20 мм. Записка должна начинаться с титульного листа.

Состав пояснительной записки:

1 Титульный лист

2 Задание на выполнение курсового проекта

3 Содержание

4 Введение

5 Исходные данные для проектирования (согласно заданию).

6 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.

7 Расчет потерь теплоты через наружные ограждения.

8 Расчет теплового потока и расхода теплоносителя.

9 Описание и характеристика системы отопления.

10 Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления.

11 Расчет количества секций отопительных приборов.

12 Определение воздухообменов и расчет элементов гравитационной вентиляции.

13 Заключение

14 Список использованной литературы

 

Графическая часть выполняется карандашом на листе чертежной бумаге формата А 2 (594×420 мм) в масштабе 1:100.

Компоновка листа: в нижней левой четверти должен быть расположен план типового этажа, в верхней левой четверти – план чердака. На оставшемся пространстве листа должна быть расположена схема системы отопления, под ней – схема узла управления.

 

Задание и определение исходных данных для проектирования

 

В курсовом проекте (работе) предусматривается разработка теплоснабжения, отопления и вентиляции трехэтажного жилого дома с чердачным перекрытием и полами над холодным подвалом.

Исходные данные для проектирования определяют по шифру (номеру) зачетной книжки.

1.1 Вариант плана типового этажа принимаются по приложению А в соответствии с последней цифрой шифра.

1.2 Район строительства, расчетные параметры наружного воздуха, ориентация фасада с лестничной клеткой принимаются из таблицы 1 в соответствии с числом, образованным двумя последними цифрами шифра.

1.3 Конструкция наружных стен выбирается из таблицы 2 по последней цифре шифра.

1.4 Высоту помещения от пола до пола следующего этажа принять равной

3 м. Размер окон для всех вариантов принять 1,4 × 1,8 м. Ширину дверей принять по масштабу в соответствии с чертежом типового этажа, высоту, дверей принять равной 2,1 м.

1.5 Источником теплоснабжения жилого здания служит тепловая сеть. Теплоносителем является перегретая вода с параметрами 150 – 70 °С. Температура теплоносителя в подающей магистрали системы отопления принимается равной 95 °С, в обратной – 70 °С.

1.6 Располагаемое давление на вводе равно 6000 Па.

1.7 В качестве отопительных приборов принять радиаторы чугунные секционные типа МС – 140 – 180.

 

Таблица 1 – Исходные данные для проектирования

Номер задания	Район строительства	Расчетные параметры наружного воздуха	Зона влажности	Ориентация фасада по сторонам света
Температура наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92), text, oС	Средняя температура отопительного периода, tht ºC	Продолжитель ность отопительного периода, zht, сут
01 26 51 76	Армавир	-19	0,5		Сухая	СВ
02 27 52 77	Архангельск	-31	-4,7		Влажная	В
03 28 53 78	Белгород	-23	-2,2		Сухая	ЮВ
04 29 54 79	Барнаул	-39	-8,3		Нормальная	Ю
05 30 55 80	Брянск	-26	-2,6		Нормальная	ЮЗ
06 31 56 81	Владимир	-28	-4,4		Нормальная	З
07 32 57 82	Воронеж	-26	-3,4		Сухая	СЗ
08 33 58 83	Владивосток	-24	-4,8		Влажная	С
09 34 59 84	Волгоград	-25	-3,4		Сухая	ЮВ
10 35 60 85	Вологда	-31	-4,8		Нормальная	ЮЗ
11 36 61 86	Калининград	-18	0,6		Нормальная	СВ
12 37 62 87	Краснодар	-19	1,5		Сухая	В
13 38 63 88	Курск	-26	-3,0		Нормальная	ЮВ
14 39 64 89	Санкт-Петербург	-26	-2,2		Влажная	Ю
15 40 65 90	Миллерово	-25	-2,6		Сухая	ЮЗ

 

Окончание таблицы 1

16 41 66 91	Москва	-26	-3,6		Нормальная	З
17 42 67 92	Нижний Новгород	-30	-4,7		Нормальная	СЗ
18 43 68 93	Омск	-37	-9,5		Сухая	С
19 44 69 94	Пермь	-35	-6,4		Нормальная	ЮВ
20 45 70 95	Псков	-26	-2,0		Нормальная	ЮЗ
21 46 71 96	Ростов-на-Дону	-22	-1,1		Сухая	СВ
22 47 72 97	Смоленск	-26	-2,7		Нормальная	В
23 48 73 98	Тамбов	-28	-4,2		Сухая	ЮВ
24 49 74 99	Череповец	-31	-4,3		Нормальная	Ю
25 50 75 00	Ярославль	-31	-1,5		Нормальная	ЮЗ

 

Таблица 2 – Материалы ограждающей конструкции

№ вариан та	Материалы (по направлению снаружи вовнутрь помещения)	Плот ность ρo, кг/м3	Тол-щи- на, мм	№ варианта	Материалы (по направлению снаружи вовнутрь помещения)	Плот ность ρo, кг/м3	Тол- щи- на, мм
	Сплошной силикатный кирпич Маты минераловатные прошивные Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?		Пустотный силикатный кирпич   Маты минераловатные прошивные Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?

 

Окончание таблицы 2

	Пустотный силикатный кирпич Маты минераловатные прошивные Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?		Керамический пустотный кирпич Плиты минераловатные полужесткие Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?
	Керамический пустотный кирпич Плиты минераловатные полужесткие Керамический пустотный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?		Сплошной силикатный кирпич   Маты минераловатные прошивные   Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?
	Керамический пустотный кирпич Плиты минераловатные полужесткие Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?		Пустотный силикатный кирпич   Маты минераловатные прошивные Сплошной силикатный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?
	Керамический пустотный кирпич Плиты минераловатные полужесткие Керамический пустотный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?		Керамический пустотный кирпич Плиты минераловатные полужесткие Керамический пустотный кирпич Штукатурка (ц/п раствор)		δут.=?

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

 

Цель расчета определить требуемое приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции (наружной стены) R_req, м²·°С/Вт, в соответствии с требованиями СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»[2], рассчитать толщину слоя утеплителя, данные округляют до 10 мм в сторону увеличения, найти фактическое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции.

Приведенное сопротивление теплопередаче , м²·°С/Вт, следует принимать не менее требуемых значений, R_req, по таблице 3 [2], в зависимости от градусо-суток района строительства D_d, °С·сут.

 

Таблица 3 - Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения, коэффициенты а и b	Градусо-сутки отопительного периода Dd, °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rreq, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций
стен	покры тий и перекры тий над проездами	перекры тий чердач ных, над неота-пливае мыми подпо льями и подвалами	окон и балкон ных дверей, витрин и витра жей	фонарей с вертикаль ным остекле нием
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития		2,1	3,2	2,8	0,3	0,3
	2,8	4,2	3,7	0,45	0,35
	3,5	5,2	4,6	0,6	0,4
	4,2	6,2	5,5	0,7	0,45
	4,9	7,2	6,4	0,75	0,5
	5,6	8,2	7,3	0,8	0,55
а	—	0,00035	0,0005	0,00045	—	0,000025
b	—	1,4	2,2	1,9	—	0,25

 

Значения R_req для величин D_d, отличающихся от табличных, следует определять по формуле

, (1)

где D_d - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным

таблицы 3.

Градусо-сутки отопительного периода D_d, °С·сут, определяют по формуле

, (2)

где tint -	расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по минимальным значениям оптимальной температуры по ГОСТ 30494-96 или в соответствии с таблицей 4.
tht, zht -	средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по таблице 1, для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 0С.

 

Таблица 4 - Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода года

Тип здания	Температура воздуха внутри здания, °С	Допустимая относительная влажность воздуха, %
1. Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в 2 и 3)	20*+2	55+5
2. Поликлиники и лечебные учреждения	21+1	55+5
3. Детские дошкольные учреждения	22+1	55+5
*21 °С в районах с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки минус 31 °С и ниже

 

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

Сопротивление теплопередаче , м²·°С/Вт, входных дверей принимается равным 0,6 R_req, где R_req - приведенное сопротивление теплопередаче стен, определяемое по формуле

, (3)

где п - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 5 [2];

Dt_n - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_int и температурой внутренней поверхности t_int ограждающей конструкции, ⁰С, принимаемый по таблице 6 [2];

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7[2];

t_int - расчетная температура внутреннего воздуха·°С;

t_ext - 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.

 

Таблица 5 - Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

Ограждающие конструкции	Коэффициент n
1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне

 

Окончание таблицы 5

2. Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	0,9
3. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
4. Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4

 

Таблица 6 - Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад, Dtn, °С, для
наружных стен	покрытий и чердачных перекрытий	перекрытий над проездами, подвалами и подпольями
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	4,0	3,0	2,0

 

Таблица 7 - Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи aint, Вт/(м2 · °С)
Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию, а между гранями соседних ребер 0,3	8,7
Окон	8,0

 

Термическое сопротивление, R, м²·°С/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

 

 

, (4)

где δ - толщина слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), принимаемый по таблице 11, в зависимости от условий эксплуатации (табл. 9) [2].

 

Таблица 9 - Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от

влажностного режима помещений и зон влажности

Влажностный режим помещения	Условия эксплуатации А и Б в зонах влажности
сухая	нормальная	влажная
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный, мокрый	Б	Б	Б

 

Термическое сопротивление ограждающей конструкции, R_к, м²·⁰С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

, (5)

где R₁, R₂, …, R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, определяемые по формуле (5).

Приведенное сопротивление теплопередаче R_о, м²·°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле

, (6)

где , a_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7;

, a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 10 [2];

 

 

Таблица 10 - Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции

Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий aext, Вт/(м2·°С)
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
2. Перекрытий чердачных и над холодными подвалами со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом

 

Таблица 11 - Теплотехнические показатели строительных материалов и конструкций

Материал	Плотность кг/м3	Расчетные коэффициенты теплопроводности, λ , Вт/(м·°С), при условиях эксплуатации
		3 (А)	4 (Б)
Цементно-песчаный раствор		0,76	0,93
Цементно-шлаковый раствор		0,52	0,64
Кирпичная кладка из сплошного кирпича
Глиняного обыкновенного		0,70	0,81
Силикатного		0,76	0,87
Кирпичная кладка из кирпича пустотного
Керамического		0,58	0,64
- // -		0,52	0,58
- // -		0,47	0,52
Силикатного		0,70	0,81
- // -		0,64	0,76
Маты минераловатные прошивные		0,064	0,07
- // -		0,06	0,064
- // -		0,052	0,06
Плиты минераловатные полужесткие		0,09	0,11

Окончание таблицы 11

- // -		0,087	0,09
- // -		0,076	0,08
- // -		0,06	0,07
- // -		0,052	0,06
Плиты минераловатные повышенной жесткости		0,07	0,076
Пенополистирол		0,052	0,06
- // -		0,041	0,052
- // -		0,041	0,05
Пенопласт		0,06	0,064
- // -		0,05	0,052
Гравий керамзитовый		0,20	0,23
- // -		0,16	0,20

 

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, R_о, определяется с учетом того, что слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются, а значение коэффициента теплоотдачи a_еxt равно 10,8 Вт/(м²·°С).

Толщина слоя утеплителя, м, определяется по формуле

, (7)

где δ₁ , …, δ_n - толщины слоев, м.

Найденное значение толщины слоя утеплителя округляют в большую сторону до 10 мм. После этого определяют фактическое сопротивление теплопередаче по формуле (6).

Для расчета трансмиссионных потерь теплоты удобно пользоваться величиной, обратной фактическому сопротивлению теплопередачи , называемой коэффициентом теплопередачи, Вт/(м²·°С)

. (8)

Требуемое сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей определяют по таблице 3, исходя из D_d, затем по таблице 12 выбирают конструкцию световых проемов. В расчете трансмиссионных потерь теплоты через окна и балконные двери используют приведенное сопротивление теплопередаче в соответствии с таблицей 12.

 

Таблица 12 - Уровни теплозащиты рекомендуемых окон в деревянных и пластмассовых переплетах

Заполнения светопроемов	Нормативные требования по типам окон (, м2·°С/Вт и °С·сут)
из обычного стекла	с твердым селективным покрытием	с мягким селективным покрытием
Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете	0,38/3067	0,51/4800	0,56/5467
Два стекла в спаренных переплетах	0,4/3333	—	—
Два стекла в раздельных переплетах	0,44/3867	—	—
Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете с межстекольным расстоянием, мм:
	0,51/4800
	0,54/5200	0,58/5733	0,68/7600
Три стекла в раздельно-спаренных переплетах	0,55/5333	—	—
Стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах	0,56/5467	0,65/7000	0,72/8800
Стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах	0,68/7600	0,74/9600	0,81/12400
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах	0,7/8000	—	—
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах	0,74/9600	—	—
Четыре стекла в двух спаренных переплетах	0,8/12000	—	—
Примечание — Перед чертой — значение приведенного сопротивления теплопередаче , за чертой — предельное количество градусо-суток , при котором применимо заполнение светопроема.

 

Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции

Расчетный температурный перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Dt_n, °C, установленных в таблице 6, и определяется по формуле

, (9)

где п - то же , что в формуле (3);

t_int - то же, что и в формуле (2);

t_ext - то же , что в формуле (3);

- приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций,

м²·⁰С/Вт, определяемое по формуле (6);

a_int – то же, что в формуле (6).

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозразных конструкций) в зоне теплопроводных включений (диафрагм, сквозных швов из раствора, стыков панелей, ребер, и др.), в углах и оконных откосах должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года (таблица 8).

 

Таблица 8 - Температура точки росы, °С, для различных значений температуры и относительной влажности, %, воздуха в помещении

, °С	°С, при %
	6,97	8,24	9,43
	7,9	9,18	10,37
	8,83	10,12	11,32
	9,76	11,06	12,27
	10,69	12,0	13,22
	11,62	12,94	14,17
	12,56	13,88	15,12
	13,48	14,82	16,07
	14,41	15,76	17,02
	15,34	16,7	17,97

 

Относительную влажность внутреннего воздуха для определения точки росы в местах теплопроводных включений ограждающих конструкций, в углах и оконных откосах следует принимать: для жилых помещений - 55%, для помещений кухонь - 60%, для ванных комнат - 65%.

 

Расчет потерь теплоты наружными ограждениями

Расчет выполняется согласно указаниям СНиП 41-01-2003 [5]. Для удобства выполнения расчетов помещения нумеруют на плане типового этажа,… Здание необходимо ориентировать по сторонам света в соответствии с заданием, для чего на чертеже над планом типового…

Расчет теплового потока и расхода теплоносителя системы отопления

Тепловой поток системы отопления во всех случаях больше расчетных теплопотерь отапливаемого здания из-за неизбежного завышения поверхностей… Тепловой поток системы отопления Qс.о, кВт, следует определять по формуле , (15)

Описание и характеристика системы отопления

 

Для отопления здания следует запроектировать однотрубную систему водяного отопления, вертикальную, с верхней разводкой подающей магистрали, с односторонним присоединением приборов к стояку, с осевыми замыкающими участками и трехходовыми кранами (приложение В). Температура теплоносителя в подающей магистрали системы отопления принимается равной 95 ⁰С, в обратной – 70 °С в соответствии с обязательным прил. 11 [3].

 

Указания по проектированию системы отопления

Проектирование системы отопления выполняют в следующей последовательности: 1 Вычерчивают планы типового этажа и чердака. На планах должны быть указаны… 2 Присоединение приборов к стояку одностороннее. Длину подводок к прибору рекомендуется принимать стандартную, равную…

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления

Цель гидравлического расчета - определение экономичных диаметров трубопроводов при заданных тепловых нагрузках и располагаемом перепаде давления… Гидравлический расчет выполняют после того, как вычерчена аксонометрическая… Гидравлический расчет выполняют по методу удельных потерь давления. Расчет делают для основного циркуляционного кольца…

Расчет числа секций отопительных приборов

Число секций отопительных приборов рассчитывается для одного из стояков системы отопления. 1 Определяют суммарное понижение температуры воды, , °С, на участках подающей… 2 Определяют среднюю температуру в отопительном приборе с тепловой нагрузкой QП , Вт, присоединенном к стояку…

Определение воздухообменов элементов гравитационной вентиляции

В жилых зданиях следует предусматривать вентиляцию с естественным побуждением, кратность воздухообмена в помещениях следует принимать в соответствии… Вытяжная общеобменная вентиляция с естественным побуждением жилых комнат… Объединение вентиляционных каналов из кухонь, уборных, ванных не допускается, также не допускается объединение каналов…