МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа состоит из двух частей: расчетной (оформляется в виде расчетно-пояснительной записки) и графической (четыре листа формата А4).

Расчетная часть включает:

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.

2. Расчет тепловых потерь отапливаемыми помещениями и состав­ление теплового баланса.

3. Гидравлический расчет трубопроводов системы водяного отопления.

4. Расчет отопительных приборов.

5. Аэродинамический расчет системы естественной вытяжной вентиляции.

Графическая часть содержит: планы типового этажа и чердака или подвала (в зависимости от выбранной схемы разводки) с изображением отопительных приборов, стояков и магистралей системы отопления, жалюзийных решеток, вентиля­ционных каналов, а также аксонометрические схемы систем отопления и вентиляции.

 

Трудоемкость отдельных частей курсовой работы в %

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций...…15

2. Расчет тепловых потерь отапливаемыми помещениями......20

3. Гидравлический расчет системы отопления........……….....20

4. Расчет отопительных приборов …...................……………...10

5. Аэродинамический расчет системы вентиляции.........…….10

6. Графическая часть.................................……………………..25

ИТОГО……………… …………………………………………100

 

 

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

В основу курсовой работы берется двухэтажное жилое здание с уровнем пола первого этажа на 1 м выше поверхности земли. Высота этажа (от пола до пола) - 3м; толщина междуэтажных перекрытий - 0, 3 м. Размер всех окон 1, 5 х 1, 5 м. Наружные двери имеют размер 1, 2х2, 0 м. Подвал без окон. Высота устья вентиляционной шахты над чердачным перекрытием - 3, 5м.

Индивидуальным для каждого является: район строительства, ориентация главного фасада, характеристики ограждающих конструкций, тип системы отопления и отопительных приборов, параметры теплоносителя в тепловой сети.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Теплотехнический расчет выполняют для всех наружных ограждений: наружных стен, чердачного перекрытия, перекрытия над подвалом, окон и наружных дверей.

Порядок расчета:

1) Устанавливается район строительства, тип и конструкция ограждений (прил. 1, 2).

Расчет начинается с выбора (по табл. 1.1) условий эксплуатации ограждений, которые зависят от климатической зоны района строительства (прил. 1).

Таблица 1.1.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностный режим помещений	Условия эксплуатации А и Б в климатических зонах
Сухой	Нормальной	Влажной
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный и мокрый	Б	Б	Б

 

В расчетах принимается нормальный влажностный режим помещений (СНиП 23-02-2003).

2) Определяется требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций.

Приведенное сопротивление теплопередаче R₀, м²·°C/Вт, ограждающих конструкций, а также окон и фонарей (с вертикальным остеклением или с углом наклона более 45°) следует принимать не менее нормируемых значений R_req, м²·°С/Вт, определяемых по таблице 4 [5] или по формуле (1.2) в зависимости от градусо-суток района строительства D_d, °С·сут.

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

D_d = (t_int - t_ht) · z_ht. (1.1)

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

R_req = a · D_d + b, (1.2)

коэффициенты a, b следует принимать для наружных стен а = 0, 00035, b = 1, 4; для пола первого этажа и чердачных перекрытий а = 0, 00045, b = 1, 9; для окон и балконных дверей: 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.

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

Таблица 1.1.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ОТАПЛИВАЕМЫМИ ПОМЕЩЕНИЯМИ И СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА.

Рис. 2 Определение размеров наружных ограждений

 

6) По результатам 5-й графы рассчитывается площадь всех ограждений. При определении поверхности стен следует вычитать площадь окон и дверей.

7) В 7-ю графу записываются значения коэффициента теплопередачи для стен, окон и дверей, взятые из расчетов (см. главу 1).

8) В 8-ю графу заносятся значения Q_ОП (основные теплопотери), рассчитанные по формуле (2.1).

9) В 9-ю графу записываются добавочные теплопотери на ориента­цию по сторонам света, которые рассчитываются по формуле:

(2.2)

где h - коэффициент добавочных потерь.

 

При ориентации ограждений:		При ориентации ограждений:	При ориентации ограждений:
С-З С С-В В		З Ю-В	Ю Ю-З
h = 0, 1		h = 0, 05	h = 0

 

Добавочные теплопотери на двойные наружные двери с тамбуром составляют величину h = 0, 27× Н, где Н – высота здания, м, от средней планировочной отметки земли до устья вытяжной шахты.

10) В 10-ю графу записываются суммарные теплопотери через ограждения

(2.3)

Теплопотери через ограждения суммируются для каждого помещения. Существуют помещения, в которых отопительные приборы не устанавливаются (коридоры, санузлы, кладовые), но теплопотери в них через пол или потолок имеются. В этих случаях теплопотери данных помещений добавляются к теплопотерям ближайших отапливаемых помещений.

Теплопотери через ограждения лестничной клетки подсчитываются по всей ее высоте без разделения по этажам.

Таблица 2.1

Таблица 2.2

Характеристика окон

Остекление в деревянных переплетах	Количество уплотненных притворов	Сопротивление воздухопроницанию, Rи
Одинарное		1, 21
Двойное спаренное		1, 21
Двойное раздельное		1, 35
Двойное раздельное		1, 76
Тройное		1, 40
Тройное		2, 04
Тройное		2, 60

 

Dp = (H - h) (g_ext - g_int) + 0, 5 ρ _ext v² (c_{e, n} - c_{e, p}) k_l - p_int, (2.6)

где H - высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до устья вытяжной шахты;

h - расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон;

g_ext, g_int - удельный вес, Н/м, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемый по формуле

;

ρ _ext - плотность наружного воздуха, кг/м³;

v - расчетная скорость ветра в январе, м/с (прил. 1);

c_{e, n}, c_{e, p} - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания (c_{e, n}=+0, 8, c_{e, p}=-0, 6);

k_l - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания;

p_int - условно-постоянное давление воздуха в здании, Па.

p_int = 0, 5H (g_ext - g_int) + 0, 25 ρ _ext v² (c_{e, n} - c_{e, p}) k_l

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по таб.2.3 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

А - открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h - при высоте сооружения h до 60 м и 2 км - при большей высоте.

Таблица 2.3

Высота z, м	Коэффициент k для типов местности
А	В	С
£ 5	0, 75	0, 5	0, 4
	1, 0	0, 65	0, 4
	1, 25	0, 85	0, 55
	1, 5	1, 1	0, 8
	1, 7	1, 3	1, 0
	1, 85	1, 45	1, 15
	2, 0	1, 6	1, 25
	2, 25	1, 9	1, 55
	2, 45	2, 1	1, 8
	2, 65	2, 3	2, 0
	2, 75	2, 5	2, 2
	2, 75	2, 75	2, 35
³ 480	2, 75	2, 75	2, 75

Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

2) Расход теплоты на нагрев воздуха, поступающего для компенсации естественной вытяжки из квартиры, Q_В

Расчет ведется по формуле

Q_в = 0, 28 L_n ρ _int·c(t_int – t_ext)·b, (2.7)

где L_n - расход удаляемого воздуха, м³/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий - удельный нормативный расход 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений;

ρ _int - плотность воздуха в помещении, кг/м³.

 

3) Бытовые теплопоступления, Q_Б.

Бытовые теплопоступления Q_Б определяются для всех помещений, кроме лестничной клетки:

(2.8)

где 10 – удельные теплопоступления с 1 м ² площади, Вт/м²

A_l – площадь пола, м².

4) Расчет тепловой нагрузки на систему отопления.

Определение тепловых нагрузок на отопительные приборы Q_от производится по формулам:

для жилых комнат

(2.9)

где - наибольшая величина из расходов теплоты или на инфильтрацию Q_И, или на вентиляцию Q_В :

для кухонь

(2.10)

для лестничных клеток

(2.11)

Полученные данные заносятся в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Сводная таблица теплопотерь

Этаж	Помещение	Тепловая нагрузка, Вт.
QТП	QИ	QВ	QБ	QОТ

 

Определяется удельная тепловая характеристика

(2.12)

где SQ_от – отопительная нагрузка всего здания, Вт;

V_зд – объем здания по наружным параметрам без чердака, м³;

t_в – принимается равной температуре рядового помещения.

Однотрубная система

Двухтрубная система.

Естественное циркуляционное давление для приборов 1-ого этажа определяется по формуле:

(3.9)

где h₁ - расстояние по вертикали от уровня расположения элеватора до центра отопительного прибора 1 этажа, м.

Для приборов 2 этажа:

(3.10)

и т.д.

Рис. 3.2 Схема стояка двухтрубной системы с верхней разводкой.

 

3.2. Методы гидравлического расчета.
Определение потерь давления в системе отопления

При проведении гидравлического расчета составляется расчетная схема трубопроводов в аксонометрии с соблюдением ЕСКД и ГОСТ 21602-79. На схеме, кроме трубопроводов, наносятся отопительные приборы, запорно-регулирующая арматура и, если требуется, оборудование теплового пункта. В схеме записывается тепловая нагрузка приборов и тепловая нагрузка участков системы, длины и диаметры участков. При изображении стояков подающий стояк размещается справа, а обратный слева, если смотреть со стороны помещения.

Гидравлический расчет проводится, в основном, двумя методами: по удельным потерям давления и по характеристикам сопротивлений. Обычно по первому методу рассчитываются двухтрубные и однотрубные системы, а по второму – однотрубные.

При расчете системы отопления, независимо от метода, сначала определяется основное циркуляционное кольцо, которое включает прямой и обратный магистральные трубопроводы с ответвлением к наиболее удаленному прибору.

В тупиковых схемах двухтрубных систем основным является кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка. Для однотрубных – кольцо, проходящее через дальний стояк.

Рис.3. 3. Пример аксонометрической схемы двухтрубной системы отопления с верхней разводкой.

Рис.3. 4. Пример аксонометрической схемы двухтрубной системы отопления с нижней разводкой.

После расчета участков основного циркуляционного кольца производится расчет других циркуляционных колец.

Таблица 3.1

Рис. 3.3. Расчетная схема системы отопления.

 

Диаметры стояков, подводок и замыкающих участков выбираются ориентировочно таким образом, чтобы скорость воды была не выше допустимой. В системах со смещенными замыкающими участками расход в стояке должен быть не менее минимально допустимого G_min, кг/ч.

Перепад температур в стояке:

(3.26)

Потери давления в стояке определяются по формуле:

(3.27)

где S_ст - характеристика сопротивления стояка, Па/(кг/ч)²

G_ст - расход воды в стояке,

(3.28)

или соблюдается условие G_{ст =} G_min

После расчета потерь давления в самом дальнем стояке определяются потери давления в других стояках и участках магистрали.

Результаты расчета заносятся в таблицу 3.2.

Таблица заполнена для расчетной схемы рис.3.3.

Первая графа заполняется, как это показано в таблице 3.2. Результаты расчета для стояков и участков магистрали записываются по-разному.

Таблица 3.2

Таблица 3.3

Таблица 3.4

Минимальные расходы воды G_min и требуемые тепловые нагрузки стояков

Условный диаметр трубы, мм	Температурный график	Минимальный расход воды, кг/ч	Требуемая тепловая нагрузка стояка, Вт
Стояка	Замыкающего участка	Подводки
			95-70
100-70
105-70
			95-70
100-70
105-70
			95-70
100-70
105-70

Шестая графа заполняется только для участков (1-А, А-Б, …) по прил. 4.

В седьмую графу записывается сумма коэффициентов местных сопротивлений в прямой и обратной магистралях участка. Так, для участка 1-А: Sx_1-А = 2·2, 2+2·1, 5+2=9, 4 (тройник в узле А, x =2, 2; поворот, x = 1, 5; скоба на обратной магистрали x = 2).

Восьмая графа заполняется по прил. 4 только для Рис. 2 Определение размеров наружных ограждений участков.

Девятая графа заполняется как для стояков, так и для участков по прил. 4

Перепад температур Dt_ст, в десятой графе определяется по формуле (3.26).

В одиннадцатую графу заносятся потери давления в стояках и на участках, рассчитанные по формуле (3.27).

Определив полную потерю давления в проектируемой ветви, следует произвести проверку по формуле (3.2). При неувязке давлений рекомендуется сконструировать стояки по-другому или установить на стояках дроссельные шайбы, которые представляют собой металлические диски толщиной 2-5 мм с отверстием в центре. Диаметр отверстия определяется по формуле:

(3.29)

где Q_уч – тепловая нагрузка участка, Вт;

р_ш – излишек давления, Па, подлежащий дросселированию.

Шайбы целесообразно применять для погашения излишнего давления, превышающего 300 Па.

Рис 4.1. Схемы циркуляции воды в приборах: а – сверху вниз; б – снизу вниз; в – снизу вверх.

Рис. 4.2. Схемы размещения отопительных приборов: а – открыто у стены; б – под окном; в – в нише.

 

Результаты расчета по формулам (4.1)-(4.3) заносятся в табл.4.1.

Полученное по формуле (4.2) расчетное значение N округляется до ближайшего большого целого значения (фактическое число секций прибора).

Таблица 4.1

Рис. 5.1. Аксонометрическая схема вентиляционной системы

Размеры вертикальных каналов в кирпичных стенах должны быть кратными размерам кирпича. При отсутствии внутренних кирпичных стен устраивают приставные каналы из блоков или плит. Их минимальный размер 100 х 150 мм.

Устройство вентиляционных каналов в наружных стенах или приставных каналов (без отступа) у наружных стен не допускается.

в) Вытяжные отверстия в помещениях располагаются на высоте 0, 5 м от потолка.

г) Вентиляционные каналы, прокладываемые в неотапливаемых помещениях, выполняются из двойных шлакогипсовых плит или теплоизолируются во избежании конденсации водяных паров на их внутренней по­верхности.

д) Вытяжные шахты могут быть выполнены деревянными, обитыми изнутри кровельной сталью по войлоку, а снаружи оштукатуренными или обитыми кровельной сталью. Высоту вытяжной шахты следует принимать не менее 0, 5 м над плоской кровлей.

Аэродинамический расчет начинают с наиболее протяженной и нагруженной ветви, которую разбивают на расчетные участки (участки, которые имеют постоянное попереч-ное сечение и постоянный расход воздуха). Расчетные участки нумеруются, как это пока-зано на рис. 5.1.

3) Целью аэродинамического расчета является определение разме­ров поперечного сечения вентиляционных каналов и потерь дав­ления по длине воздуховодов.

Расчет сети каналов естественной втяжной вентиляции обычно начинают с ветви, для которой расчетное располагаемое гравитационное давление DР_р имеет наименьшее значение (каналы из помещений верхнего этажа зданий).

Располагаемое давление в естественных вытяжных системах вентиляции определяются для наружной температуры 5 ⁰С по формуле:

(5.1)

где h – расстояние по вертикали от оси вытяжной решетки до устья вытяжной шахты;

g = 9, 81 м/с² – ускорение свободного падения;

r_н = 1, 27 кг/м³ – плотность наружного воздуха при температуре 5°С;

r_в = 1, 205 кг/м³ – плотность внутреннего воздуха при температуре 20°С.

Подбор сечений воздуховодов производят исходя из допустимых скоростей движения воздуха по ним. Для систем с естественным по­буждением можно принимать в каналах верхнего этажа скорость 0, 5-0, 8 м/с, в каналах нижнего этажа и сборных каналах на чердаке 1, 0 м/с и в вытяжной шахте 1, 0 - 1, 5 м/с.

Расчет воздуховодов осуществляют с помощью таблиц (см. прил.8-12), по которым определяют размеры сечения каналов, потери давления на трение и в местных сопротивлениях. При пользовании таблицами следует учесть, что они составлены для расчета круглых стальных воздуховодов, а для жилых и общественных зданий обычно применяют каналы прямоугольного сечения из различных материалов с различной шероховатостью их поверхности. В этом случае необходимо определить соответствующее значение равновеликого диаметра возду­ховода круглого сечения, в котором потери давления на трение рав­ны потерям на трение в прямоугольном воздуховоде при той же ско­рости:

(5.2)

где а и в – размеры прямоугольного канала, м.

При применении неметаллического воздуховода в значение потерь давления на трение необходимо ввести поправку на шерохова­тость b, учитывающую абсолютную эквивалентную шероховатость принятого материала (прил. 12).

Исходные и расчётные данные заносятся с табл.5.1.

В первой графе записываются номера участков воздуховода от 1 до n. Жалюзийную решетку надо рассматривать как самостоятельный участок, т.к. ею осуществить монтажное регулирование.

Во второй графе записывают нагрузки участков L_i, м³/ч, которые определены по воздухообмену помещения.

Длины участков l_i, м, в третьей графе определяются, согласно плану и разрезам помещения.

В четвертую графу заносятся размеры вентиляционных каналов а_i´ в_i, взятые из (прил. 8). В нулевом приближении рекомендуется принимать минимальные размеры каналов:

из кирпича – 1/2´ 1/2 кирпича;

из шлакогипсовых или шлакобетонных плит - 100´ 100 мм.

Размеры жалюзийных решеток – в прил. 10.

В пятую графу записывается площадь воздуховода: F_i= а_i´ в_i.

В шестую графу записываются величины эквивалентных диаметров вентиляционных каналов d_э.

Седьмая и восьмая графы заполняются по данным расчетных таблиц для круглых стальных воздуховодов (прил 9.), зная эквивалентный диаметр d_э и нагрузку L.

В девятую графу заносятся потери на трение в каналах, рассчитываемые по формуле

(5.3)

где b - поправочный коэффициент к потерям давления на трение (прил. 12).

В десятую графу заносятся значения коэффициентов местных сопротивлений (прил. 11) воздуховодов Sx по участкам.

В одиннадцатой графе записываются потери давления в местных сопротивлениях:

(5.4)

где r=1, 27 кг/м³.

В двенадцатой графе записываются суммарные потери давления на участке:

(5.5)

Определяются суммарные потери в магистральном воздуховоде сложением потерь давления на всех его участках:

(5.6)

Суммарные потери давления в магистральном воздуховоде DP не должны превышать располагаемого давления, определенного по формуле (5.1). Невязка не должна превышать 10%:

(5.7)

В противном случае необходимо на отдельных участках выбрать другие размеры вентиляционных каналов и сделать пересчет.

Примечание. Тепловые и гидравлические расчеты рекомендуется выполнять на ЭВМ по программам, разработанным на кафедре ТГВ /7-9/.

Таблица 5.1.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М.: Стройиздат, 1981. 272 с.

2. Русланов Г.В., Розкин М., Ямпольский Э.Л. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий. Справочник. Киев: Будiвельник, 1983. 270 с.

3. Голубков Б.Н., Романова Т.М., Гусев В.А. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления. М.: Энергоатомиздат, 1988. 190 с.

4. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология

5. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий

6. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование

7.СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Таблица удельных потерь на трение в трубопроводах систем водяного отопления при t_г= 105 -95°С, t_о=70°С и k=0, 2мм

Удель-ные потери на трение, Па/м	Количество проходящей воды, G, кг/ч (верхняя строка) и скорость воды, v, м/с (нижняя строка) по трубам с условным диаметром прохода, dу, мм
	0, 051	0, 057	0, 073	0, 074	0, 093	0, 107	0, 130	0, 145
	0, 078	0, 087	0, 097	0, 109	0, 136	0, 151	0, 182	0, 210
	0, 102	0, 114	0, 142	0, 161	0, 195	0, 222	0, 265	0, 302
0, 126	0, 140	0, 177	0, 196	0, 241	0, 276	0, 323	0, 374
	0, 148	0, 164	0, 206	0, 226	0, 284	0, 321	0, 376	0, 433
	0, 167	0, 186	0, 230	0, 230	0, 318	0, 422	0, 422	0, 485
	0, 194	0, 215	0, 261	0, 298	0, 355	0, 409	0, 486	0, 555
	0, 215	0, 239	0, 291	0, 328	0, 406	0, 458	0, 540	0, 618
	0, 242	0, 269	0, 332	0, 369	0, 452	0, 512	0, 605	0, 691
	0, 266	0, 295	0, 362	0, 405	0, 494	0, 563	0, 664	0, 757
	0, 286	0, 318	0, 392	0, 438	0, 537	0, 609	0, 719	0, 810
	0, 304	0, 338	0, 422	0, 471	0, 575	0, 651	0, 770	0, 862
	0, 322	0, 358	0, 451	0, 499	0, 609	0, 693	0, 818	0, 914
	0, 339	0, 377	0, 474	0, 526	0, 643	0, 739	0, 862	0, 967
	0, 375	0, 417	0, 520	0, 581	0, 712	0, 801	0, 944	1, 071
	0, 423	0, 470	0, 584	0, 644	0, 794	0, 896	1, 056	______
	0, 487	0, 541	0, 677	0, 754	0, 920	1, 044	______	______