Теплотехничекий расчет здания

СОДЕРЖАНИЕ



1 Исходные данные для проектирования

2 Введение

3 Теплотехничекий расчет здания

		3.1 Теплотехнический расчет стены

		3.2 Теплотехнический расчет перекрытий над подвалом

		3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

		3.4 Теплотехнический расчет окон

		4 Расчет теплопотерь наружными ограждениями помещений

		4.1 Расчет теплопотерь 

		5 Гидравлический расчет системы отопления

		5.1 Размещение отопительных приборов

		5.2 Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

6 Расчет отопительных приборов

		6.1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления 

		7 Расчет естественной вентиляции

		Библиография





1 Исходные данные для проектирования



№

п/п

Наименование величины



1

Район строительства

Курск

2

Наружные стены

Из эффективного глиняного кирпича

3

Ориентация фасада здания

Северо-Запад

4

Срок начала строительства

2005 г

5

Высота техподполья

2.4

6

Чердачное перекрытие

Многопустотная ж/б плита -220 мм, керамзит =400 кг/м,

7

Перекрытие над техподпольем

Многопустотная ж/б плита -220 мм, легкий бетон =600 кг/м, цементно-песчаный раствор – 20мм, линолеум

8

Система отопления

Вертикальная

9

Вентиляция

Естественная

10

Присоединение системы водяного отопления к наружным теплопроводам

Со смешением воды с помощью водоструйного элеватора

11

Параметры теплоносителя

150-70

12

Располагаемая разность давлений на вводе , кПа

150

13

Тип отопительных приборов

МС-140-98 

14

Температура теплоносителя в системе отопления 

95-70




2 Введение

		

		3 Теплотехничекий расчет здания

		

		Район строительства – Курск.

		Здание – жилое, 10-этажное башенного типа.

		Согласно СНиП 23-01 имеем:

		-климатический район II В;

		-зона влажности – нормальная;

		-условия эксплуатации – Б;

		-расчетная температура наружного воздуха  =-26 С;

		-средняя температура отопительного периода =-2.4 С;

		-продолжительность отопительного периода (продолжительность периода со средней температурой 8 С) = 198 сут.

		

		3.1 Теплотехнический расчет стены

		

		Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

		

		Конструируем наружную стену (рис. №1) и оперделяем ее параметры (таблица №1).

		

		

		Таблица №1 – Характеристика наружной стены

		

		Материал слоя

		

		кг/м

		

		Вт/(мС )

		

		м

		,

		мС/Вт

		Эффективный керамический кирпич

		1400

		0.58

		0.12

		0.43

		Теплоизоляционный слой - пенополистирол

		35

		0.031

		0.106

		3.42

		Эффективный силикатный кирпич

		1400

		0.58

		0.25

		0.2

		Цементно-песчаный раствор

		1800

		0.76

		0.015

		0.0197

		

		4.07

		

		Оперделяем условное сопротивление теплопередаче наружной стены:

		

		где  - термическое сопротивление ограждающей конструкции:

		=8.7 Вт/(мС) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции;

		=23 Вт/(мС) – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции.

		Определяем приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены с учетом наличия стыков из железобетона:

		

		где r – коэффициент теплотехнической однородности железобетонной трехслойной панели.

		Температурный перепад:

		.

		Поскольку условия соблюдаются, принятая конструкция стены является удовлитворительной.  Принимаем толщину стены 510 см.

		
3.2 Теплотехнический расчет перекрытий над подвалом

		

		Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

		

		Конструируем цокольное перекрытие (рис. №2) и определяем его параметры (таблица №2).

		

		

		

		Таблица №2 – характеристика цокольного перекрытия

		

		Материал слоя

		

		кг/м

		

		Вт/(мС )

		

		м

		,

		мС/Вт

		Железобетонный слой

		2500

		2.04

		0.2

		0.098

		Цементно-песчаный раствор

		1800

		0.93

		0.015

		0.016

		Теплоизоляционный слой – минераловатные плиты (ГОСТ 9573-96)

		50

		0.06

		0.292

		4.86

		Пароизоляция из поливинилхлоридной пленки

		-

		-

		-

		-

		Цементно-песчаный раствор

		1800

		0.93

		0.05

		0.054

		

		5.028

		

		Определяем сопротивление теплотередаче:

		

		

		где  - термическое сопротивление ограждающей конструкции:

		=8.7 Вт/(мС);

		=17 Вт/(мС).

		Температурный перепад:

		.

		Поскольку условия соблюдаются, принятая конструкция перекрытия является удовлитворительной.

		

		3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

		

		Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

		

		Конструируем цокольное перекрытие (рис. №3) и определяем его параметры (таблица №3).

		

		

		Таблица №3 – характеристика цокольного перекрытия

		

		Материал слоя

		

		кг/м

		

		Вт/(мС )

		

		м

		,

		мС/Вт

		Железобетонный слой

		2500

		2.04

		0.2

		0.098

		Цементно-песчаный раствор

		1800

		0.93

		0.015

		0.016

		Теплоизоляционный слой – минераловатные плиты (ГОСТ 9573-96)

		50

		0.06

		0.289

		4.816

		Пароизоляция из поливинилхлоридной пленки

		-

		-

		-

		-

		Цементно-песчаный раствор

		1800

		0.93

		0.05

		0.054

		

		4.984

		

		Определяем сопротивление теплотередаче:

		

		

		где  - термическое сопротивление ограждающей конструкции:

		=8.7 Вт/(мС);

		=12 Вт/(мС).

		Температурный перепад:

		.

		Поскольку условия соблюдаются, принятая конструкция перекрытия является удовлитворительной.

		

		3.4 Теплотехнический расчет окон

		

		Определяем требуемое сопротивление теплопередаче и температурному перепаду:

		

		Принимаем двойное остекление в раздельных переплетах.

		
4 Расчет теплопотерь наружными ограждениями помещений

		

		В отапливаемых зданиях при наличии разности температур между внутренним и наружным воздухом постоянно происходят потери тепла через ограждающие конструкции: наружные стены, покрытия, полы и проемы (окна, двери). Системы отопления должны восполнять эти потери, поддерживая в помещениях внутреннюю температуру, требующуюся по санитарным нормам.

		

		4.1 Расчет теплопотерь

		

		Потери тепла оперделяются для каждого отапливаемого помещения (кроме санитарных узлов) и лестнечных клеток последовательно через отдельные оргаждения и состоят из основных и добавочных. 

		Расчет потерь сводится в таблицу №4 (приложение).

		Каждое помещение нумеруется трехзначным числом, в котором первая цифра – этаж, вторая и третья – номер помещения на этаже.

		Наименования ограждений обозначаются следующим образом:

		НС – наружная стена;

		ДО – двойное остекление;

		ПЛ – пол;

		ПТ – потолок;

		ДН – дверь наружная.

		Теплопотери для лестничноц клетки определяются для всех этажей сразу, через все ограждающие конструкции, как для одного помещения.

		,

		,

		где  - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом: 3 м/ч на 1 мплощади жилых помещений и кухни =3 ;

		 - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг С);

		 - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплого потока в конструкциях;

		 - плотность наружного воздуха, кг/м.

		

		

		

		5 Гидравлический расчет системы отопления

		

		5.1 Размещение отопительных приборов

		

		При проектировании систем отопления необходимо обеспечить температуру и равномерное нагревание воздуха помещения, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрывопожарную безопасность и доступность очистки и ремонта.

		

		5.2 Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

		

		Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. При этом должа быть гарантирова подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок отопительных приборов. 

		Последовательность расчета:

			На основании расчета теплопотерь на аксонометрической схеме наносят тепловые нагрузки отопительных приборов и стояков.

			Далее выбирают главное циркуляционное кольцо.

			Выбранное циркуляционное кольцо разбивают на участки по ходу движения теплоносителя, начиная от теплового пункта.

		За расчетный участок принимают отрезок трубопровода с постоянным расходом теплоносителя.

		Расход теплоносителя на участке оперделяется по формуле:

		 ,

		гле  - тепловая нагрузка участка, Вт;

		и - поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещение.

		 - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4.187 кДж/(кг С);

		 и  - температуры падающей и обратной воды.

		Результаты расчета заносятся в таблицу №5 (приложение).

		После гидравлического расчета главного циркуляционного кольца должно выполняться условие:

		

		Условие выполняется, т.к. 4.6 кПа < 54 кПа.

		,

		так как А15 % - условие не удовлетворяется. Устанавливаем регулирующе-балансировочный кран STAD.

		
6 Расчет отопительных приборов

		

		Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого отопительными приборами, установленными в помещении, соответствовало расчетным теплопотерям помещения.

		

		6.1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления

		

		Поверхность нагрева отопительных приборов в однотрубных системах отопления рассчитывается с учетом температуры теплоносителя на  входе в каждый прбор.

		Расчет площади каждого отопительного прибора осуществляется в определенной последовательности:

		Оперделяем суммарное понижение расчетной температуры воды на участках падающей магистрали:

		, 

		где  - теплопередача 1 м открытого положения труб в помещении с температурой ;

		 - расход воды на участке, принимается согласно гидравлическому расчету;

		 - длина расчетного стояка, м;

		 - 4.187 кДж/(кг С).

		Имея расчет тепловой нагрузки стояка, рассчитываем расход или количество теплоносителя, циркулирующего по стояку по формуле:

	 ,

	где - суммарные теплопотери в помещениях, обслуживаемых стояком.

		Рассчитаем расход воды, проходящий через каждый отопительный прибор с учетом затекания  по формуле:

	,

	где  - коэффициент затекания в прибор, для двухстороннего присоединения прибора к стояку =0.5.

		Определяем температуру воды на входе в каждый отопительный прибор по ходу движения теплоносителя:

	-для первого прибора:

	

	- для i-го прибора:

	.

		Определяем среднюю температуру воды в каждом отопительном приборе по фоду движения теплоносителя по формуле:

	.

		Рассчитываем средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя:

	.

		Определяем плотность теплового потока для каждого отопительного прибора по ходу движения теплоносителя:

	,

	где  - поминальная плотность теплового потока, полученная при стандартных условиях;

	 - показатели для определения теплового потока отопительного прибора.

		Рассчитываем полезную теплоотдачу труб стояка, подводок к отопительным приборам, проложенных в помещении, по формуле:

	, 

	где - теплоотдача 1 м неизолированных труб;

	 - длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.

		Определяем требуемую теплоотдачу отопительного прибора в рассматриваемом помещении с учетом полезной теплоотдачи проложенных в помещении труб:

	, 

	где  - поправочный коэффициент при открытой площадке труб, равный 0.9.

		Определяем расчетную площадь отопительного прибора по ходу движения теплоносителя по формуле:

	.

	Результаты расчета занесены т таблицу №6 (приложение).

		
7 Расчет естественной вентиляции

		

		В настоящее время в жилищном строительстве почти исключительно применяются  системы вентиляции с естественным побуждением.

		В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствии разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

		Естественное давление , Па, определяется по формуле:

		,

		где – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до усья вытяжной шахты, м;

		– плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м;

		.

		Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых зданий определяеся для температуры наружного воздуха +5С.

		Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо сохранение равенства

		,

		где – удельная потеря давления на трение, Па/м;

		– длина воздуховодов, м;

		– потеря давления на трение расчетной ветви, Па;

		– потеря давления на местные сопротивления, Па;

		– коэффициент запаса, равный 1,1-1,5;

		– поправочный коэффициент на шереховатость поверхности;

		– располагаемое давление, Па.

		Задача естественной вентиляции – подобрать сечения вытяжных решеток, вентиляционных каналов, которые обеспечивали бы необходимый воздухообмен при расчетном, естественном давлении.

		Расчет выполняется в следующей последовательности:

		Определяем расчетное естественное давление по формуле

		Задаваясь скоростью движения воздуха, м/с, вычисляем предварительное живое сечение канала и вытяжной решетки, м, 

		,

		где– объем вентиляционного воздуха, перемещаемого по каналу, м/ч;

		– скорость движения воздуха, м/с.

		Определив предварительное сечение канала, находим фактическую скорость движения воздуха, м/с: 

		.

		Находим эквивалентный диаметр , канала круглого сечения, мм, равновеликий прямоугольному по скорости воздуха и потерям давления на трение:

,

	где  – размеры сторон прямоугольного канала, мм.

		Используя номограмму, по известным значениям  и  определяем удельные потери давления , фактическую скорость движения и динамическое давление 

		Оперделяем потери давления на трение с учетом коэффициента шереховатости стенок канала.

		Находим потери давления в местных сопротивлениях , Па, по формуле



	где – коэффициент местных сопротивлений на участках.

		Сравниваем суммарные потери давления в каналах и . Если условие проверки не выполнено, то изменяем размеры канала или число каналов и повторяем расчет.

		Результаты рассчета заносим в таблицу №7.