ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ГРАЖДАНСКОГО ЗДАНИЯ

Стр 1 из 7Следующая ⇒

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ГРАЖДАНСКОГО ЗДАНИЯ

Учебно-методическое пособие

для изучения теоретического курса и выполнения курсового проекта по

дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция»

для студентов специальностей

290800 «Водоснабжение и водоотведение»,

290300 «Промышленное и гражданское строительство»

очного и заочного отделения

Стереотипное издание

Ижевск

Издательство ИжГТУ 2010

УДК 697.1

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ГРАЖДАНСКОГО ЗДАНИЯ Учебно-методическое пособие для изучения теоретического курса и выполнения курсового проекта по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция» для студентов специальностей 290800 «Водоснабжение и водоотведение» и 290300 «Промышленное и гражданское строительство» очного и заочного отделения.- Издание стереотипное. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2010 -84 с.

Составитель: доцент, к. т. н., А. А. Юркевич

В учебном пособии содержаться теоретическое обоснование и методики расчета систем водяного отопления, нагревательных приборов, оборудования теплового пункта, методика расчета систем естественной вентиляции по дисциплине" Теплогазоснабжение и вентиляция" для студентов специальностей 290800, 290300.

кондиционирование, 2010

©Издательство ИжГТУ, 2010

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КУРСОВОМ ПРОЕКТЕ

Задание на курсовой проект " Отопление и вентиляция гражданского здания" выдается руководителем.

Целью курсового проекта является теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания, определение мощности тепловой установки помещения и здания, конструирование и теплогидравлический расчет системы отопления здания, а также конструирование и аэродинамический расчет системы естественной вентиляции здания.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной и графической частей. Пояснительная записка оформляется на листах писчей бумаги формата А4 в соответствии с требованиями ГОСТ 2.101-93. На первом листе пояснительной записки вычерчивается штамп по форме 5 (см. прил.7) размером 40 х 185 мм, а на последующих листах штамп по форме 6 (см. прил. 7) размером 15 х 185 мм. Графическая часть оформляется на чертежных листах формата А2 в соответствии с требованиями ГОСТ 2.101-93 и ГОСТ 21.205-93. На каждом листе вычерчивается штамп по форме 3 (см. прил. 7), основной, размером 55 х 185 мм.

Пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

• исходные данные для проектирования;

• теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания;

• расчет мощности отопительной установки помещения и здания;

• выбор и конструкционные решения системы отопления;

• гидравлический расчет" системы отопления;

• теплотехнический расчет труб и нагревательных приборов;

• расчет основного и вспомогательного оборудования индивидуального (местного) теплового пункта;

• выбор и конструкционные решения системы естественной вентиляции;

• аэродинамический расчет системы естественной вентиляции;

• УИРС в курсовом проекте;

• энергосбережение. Энергосберегающие технологии, использованные в курсовом проекте;

• список литературы;

• спецификация оборудования (приложение).

Графическая часть должна содержать следующие листы:

• общие данные, которые включают:

- ситуационный план, с розой ветров за январь;

- ведомость рабочих чертежей основного комплекта (см. прил. 8);

- ведомость ссылочных и прилагаемых документов (см. прил. 8);

- основные показатели по чертежам отопления и вентиляции (см. прил.8);

- условные обозначения (см. прил. 8);

- общие указания;

• план типового этажа с нанесением стояков, нагревательных приборов и

вентиляционных каналов естественной вытяжки (М 1: 100);

• план подвального или чердачного помещения здания (в зависимости от выбранной системы отопления, с нижней или с верхней разводкой магистралей) с нанесением на него магистралей и стояков системы отопления с указанием диаметров, длин и уклонов труб (М 1: 100);

• аксонометрическую схему системы отопления (М 1: 100);

• аксонометрическую схему системы естественной вентиляции (М 1: 100) и аксонометрическую схему индивидуального (местного) теплового пункта (ИТП, МТП) (М 1: 20, 1: 40);

• детальные (монтажные) чертежи установки нагревательного прибора или других узлов системы отопления по согласованию с руководителем (М 1: 20, 1: 40). Допускается размещать на других листах.

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

В жилых помещениях и кухнях теплопотери на нагревание

инфильтрующегося воздуха, поступающего вследствие естественной

вытяжки, не компенсируемой подогретым приточным воздухом,

дополнительно определяют по формуле:

Q_B = L₁ρ _Bc_B(t_B-t_H)F_П /3600 = (t_B-t_H)F_П, (3.5)

где L₁ = 3 м³/(ч м²) - нормативный воздухообмен, отнесенный к 1 м²пола комнат, который должен быть обеспечен при расчетной температуре наружного воздуха t_H; ρ _B — плотность воздуха внутри помещения, кг/м³, которую определяют как ρ = 353/(273 + t); F_П -площадь пола, м²; L₁ρ _Bc_B /3600 = 1.

Бытовые тепловыделения в жилых помещениях и кухнях

вычисляют по формуле

Q_БЫТ = q₁ F_П = 21 F_П (3.6)

где q₁=21 Вт/м²- теплопоступления на 1 м² площади пола, определяемые по данным [4, п. 3. 1*. г].

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

РАСЧЕТ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО

ТЕПЛОВОГО ПУНКТА

Схемы присоединения отопительных систем делятся на зависимые и независимые. Наибольшее применение в настоящее время имеют зависимые схемы как более простые. При этих схемах система отопления гидравлически связана с тепловой сетью и работает под давлением, близким к давлению в обратном трубопроводе внешней тепловой сети. Циркуляция воды в системе обеспечивается за счет разности давлений в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Разность давлений должна быть достаточной для преодоления потерь давления в системе отопления и в узле присоединения (тепловом пункте).

1-задвижка; 2-регулятор давления " до себя"; 3-грязевик или фильтр; 4-термометр; 5-тепломер (водомер); 6-манометр; 7-регулирующий клапан или регулятор расхода; 8-обратный клапан; 9-водоструйный элеватор.

Подавляющее большинство коммунальных зданий в настоящее время присоединено и продолжает присоединяться по зависимой схеме со смешением с помощью водоструйного элеватора (рис. 7.1). Преимуществами этой схемы являются ее низкая стоимость и, что особенно важно, высокая степень надежности элеватора, несравнимая по величине с другим санитарно-техническим оборудованием.

Ценным преимуществом элеватора как смесительного устройства является создаваемое им практическое постоянство коэффициента смешения при колебаниях перепада давлений перед ним.

Основной рабочей характеристикой элеватора является коэффициент смешения, который определяется по формуле

где τ ₁ - температура теплоносителя (воды), поступающая в элеватор из тепловой сети, ^оС; t_Г- температура смешенного теплоносителя после

элеватора, поступающая в систему отопления, ^оС; t₀- температура охлажденного теплоносителя (температура в обратной магистрали), ^оС.

В расчетах коэффициент смешения принимается с запасом 15 %, поэтому

(7.1)

Диаметр горловины водоструйного элеватора d_Г вычисляют по формуле:

(7.2)

где - расход теплоносителя в системе отопления после элеваторного узла, определяемый по формуле:

- расчетное давление в системе отопления для циркуляции

теплоносителя, кПа.

По диаметру горловины подбирают стандартный элеватор по табл.7.1.

Таблица 7. 1.

После выбора стандартного элеватора, имеющего диаметр горловины, ближайший к полученному по расчету, определяют диаметр сопла по приближенной зависимости:

(7.3)

При известном диаметре сопла , см, находят необходимую для действия элеватора разность давлений в наружных теплопроводах (тепловых сетях) при вводе их в здание

(7.4)

где - расход теплоносителя втепловых сетях, определяется по формуле:

τ ₂- температура теплоносителя в обратном трубопроводе тепловых сетей, ^оС.

Из формулы (6.4) видно, что вслед за изменением по какой-либо причине Δ р_ТС- в наружных теплопроводах изменяется и расход G_ТС , а также расход воды в системе G_c, связанный с расходом G_TC через коэффициент смешения элеватора формулой

(7.5)

Изменение давления и расхода в процессе эксплуатации, не предусмотренное расчетом, вызывает разрегулирование системы отопления, то есть неравномерную теплоотдачу отдельных отопительных приборов. Для его устранения перед водоструйным элеватором (см. рис. 7.1) устанавливают регулятор расхода.

Одним из недостатков водоструйного элеватора является низкий КПД. Достигая наивысшего значения (43%) при малом коэффициенте смешения и особой форме камеры всасывания, КПД стандартного элеватора при высокотемпературной воде практически близок к 10%. Следовательно, в этом случае разность давления в наружных теплопроводах (тепловых сетях) Δ р_ТС на их вводе в здание должна превышать не менее чем в 10 раз циркуляционное давление Δ р_Н, необходимое для местной системы отопления. При этом, водоструйные элеваторы применяют для систем отопления с потерями давления в них не более 15 кПа.

В настоящее время шире стали применять насосные смесительные установки, учитывая их преимущества перед элеваторами. Некоторое увеличение капитальных вложений и эксплуатационных затрат, связанное с применением смесительных насосов, компенсируется улучшением теплового режима помещений и экономией тепловой энергии, расходуемой на отоплеие.

Лучшими считаются стальные элеваторы конструкции ВТИ-Теплосеть Мосэнерго. Элеватор (рис. 7. 2) состоит из корпуса и сменного сопла. Основные размеры элеваторов указанной конструкции приведены в табл. 7. 2.

Рис. 7. 2. Стальной элеватор ВТИ-Теплосеть Мосэнерго

Таблица 7. 2. Основные размеры элеватора конструкции ВТИ-Теплосеть Мосэнерго

№				Размеры, мм
	L	l	А	Б	d₁	d₂	d₃

Грязевики (рис. 7.3) или фильтры в водяных тепловых сетях устанавливаются на трубопроводах перед элеватором (насосом), на подающем трубопроводе при вводе в тепловой пункт, на обратном трубопроводе в тепловых пунктах перед регулирующими устройствами, водомерами и т. п.

Скорость воды в поперечном сечении грязевика не должна превышать 0, 05 м/с. Учитывая это, диаметр грязевика D _н должен быть не менее

(7.6)

Р_у=1, 6 и 1, 0МПа	D_Н1, мм	D _у., мм	D _Н2., мм	D _Н., мм	L мм
Исполнение	Н, мм	Масса, кг
-08		16, 3				159.
-09		19.4
-10		29, 4
-11		33, 5
-12		62, 2
-13		70, 4
-14		118, 0
-15		266, 7

здесь V _ГР- объем теплоносителя, проходящий через грязевик в час:

Грязевик подбирается по табл. 7. 3 в зависимости от расчетного D _н.

Таблица 7. 3. Грязевик абонентский для тепловых пунктов ТС-569.00.000

Пример обозначения: грязевик ТС-569.00.000-11, D _у =80 мм, Р_у=1, 6 МПа.

На подающем теплопроводе, кроме арматуры, показанной на рис. 7.1, имеется регулятор расхода (РР) для стабилизации расхода воды при неравномерном отборе ее через ответвления, а также обратный клапан [6, прил. VII, с. 285-289]. Если применяется автоматизированный водоструйный элеватор, то вместо РР предусматривается регулятор температуры для получения заданной температуры воды, поступающей в систему отопления. Таким образом обеспечивается местное качественное регулирование системы отопления.

На обратном теплопроводе дополнительно устанавливают регулятор давления (РД) с целью поддержания необходимого давления " до себя", то есть в местной системе, для заполнения ее водой.

Обратный клапан и регулятор давления предотвращают вытекание воды из системы отопления при аварии в наружных теплопроводах.

Манометры [7, с. 518-523], расположенные попарно на одном и том же уровне, позволяют судить не только о давлении в каждом теплопроводе, но и о разности давлений, определяющей интенсивность движения теплоносителя.

С помощью трех (четырех) установленных термометров [7, с. 509-517] может быть проверен тепловой режим пункта и системы отопления.

Водомер [7, с. 523-525] является прибором, позволяющим проводить точное распределение теплоносителя по тепловым пунктам. Ежесуточные (или еженедельные) записи водомера позволяют проверять точность проведенной наладки.

Задвижки [6, прил. VIII с. 290-292] служат для отключения теплового пункта и системы отопления; закрытые одновременно четыре задвижки позволяют проводить ремонтные работы на узле (например, смену водомера, прочистку грязевиков-фильтров или замену сопла в элеваторе).

Для удобства эксплуатации каждому оборудованию присваивается сокращенное обозначение и порядковый номер, например, задвижка 3-1 и т. д. Эти обозначения наносятся на поверхности оборудования яркой несмываемой краской.

Индивидуальные тепловые пункты (ИТП) должны быть встроенными в обслуживаемые ими здания и размещаться в отдельных помещениях на первом этаже у наружных стен здания. Допускается размещать ИТП в технических подпольях или в подвалах зданий и сооружений.

При выборе помещения для местного теплового пункта необходимо исходить из того, что оно должно быть рабочим местом для персонала, осуществляющего обслуживание и ремонт оборудования. Помещение должно быть отдельно выделенным, иметь удобный вход, достаточные размеры, надежно вентилироваться. Полы должны быть бетонные или плиточные, стены и потолки покрашены, помещения должны иметь водопровод, канализацию и электрическое освещение. Размеры помещения тепловых пунктов определяются характером и количеством размещаемого в них оборудования. Ориентировочно эти размеры могут быть приняты для жилых и общественных зданий без горячего водоснабжения - 1, 5x4 м при высоте 2 м; для этих же зданий с горячим водоснабжением - 5x8 м при высоте 2, 8 м. Трубопроводы с арматурой, а также механическое оборудование без движущихся частей (элеваторы, грязевики и пр.) могут крепиться непосредственно на стенах с помощью закладных деталей (при этом минимальное расстояние от выступающих частей или тепловой изоляции до стены должно быть не менее 200 мм) или в центре на стальных столбиках-опорах. Расстояние от пола до оси трубопровода обратной магистрали элеваторного узла принимается 500 700 мм, а расстояние от оси трубопровода обратной магистрали до оси трубопровода подающей магистрали - 800 мм. Длина элеваторного узла (рис. 7. 1) составляет, в зависимости от размещенного оборудования, 2500-3500 мм.

Для стока воды при ремонте оборудования полы должны проектироваться с уклоном 0, 5% в сторону трапа или водосборного приямка. Для дренирования основной массы воды из трубопроводов и оборудования должны быть проложены дренажные линии.

8. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ

ВЕНТИЛЯЦИИ

Назначение вентиляции - обеспечить санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека: температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха.

Система вентиляции с естественным побуждением работает по принципу: чем ниже температура наружного воздуха и ниже находится данное помещение в здании, тем больше естественное давление, под действием которого наружный воздух, поступая в здание, будет вытеснять из него более легкий воздух.

а б

Рис. 8. 1

При размещении каналов, жалюзийных решеток и объединении вентиляционных каналов в отдельные системы необходимо исходить из следующих правил:

1. Радиус действия систем вентиляции с естественным побуждением рекомендуется применять не более 8 м.

2. Удаление воздуха из отдельных помещений должно осуществляться по самостоятельным вытяжным каналам (рис. 8.1.а). Системы вытяжной вентиляции жилых и административных зданий имеют каналы, каждый из которых обслуживает соответствующее помещение на одном этаже. В зависимости от конструкции и этажности здания системы могут состоять из ряда самостоятельных каналов, выходящих выше кровли с зонтом над ними; в начале каждого канала устанавливают вытяжную решетку; при наличии чердачного помещения каналы объединяют в сборные чердачные каналы (короба) с удалением воздуха через сборную шахту с зонтом или дефлектором над ней (рис. 8.1.6).

3. Вентиляционные системы квартир, общежитий и гостиниц не должны совмещаться с вентиляционными системами детских учреждений, торговых и других встроенных помещений.

4. Допускается объединение вентиляционных каналов туалета и ванной комнаты или душевых той же квартиры.

5. Допускается объединение вентиляционных каналов на чердаке здания, если вентилируемые помещения имеют одно назначение или близки по назначению.

6. Вытяжные отверстия снабжаются жалюзийными решетками или сетками, через которые удаляется воздух из помещений. Вытяжные отверстия должны располагаться ближе к местам загрязнения воздуха. В общественных зданиях приточные и вытяжные, а в жилых зданиях вытяжные отверстия располагаются на расстоянии 0, 5—0, 7 м от потолка. Для регулирования количества воздуха, поступающего и удаляемого через отверстия, необходимо предусматривать соответствующие регулирующие устройства. Наиболее часто в приточных и вытяжных отверстиях устанавливают решетки с подвижными жалюзи.

7. Вытяжные шахты вентиляционных систем должны быть по
возможности расположены в наиболее высокой части чердачного
помещения или кровли. Высоту шахты над кровлей определяют
следующими условиями: шахта расположена около конька, ее устье должно возвышаться над коньком не менее чем на 0, 5 м; если шахта расположена от конька на расстоянии 1, 5-3 м, ее устье устанавливается на уровне конька; если шахта расположена от конька на расстоянии более 3 м, ее устье выводится по прямой, проведенной от конька под углом 10° к горизонту. Во всех случаях расстояние от кровли (возле трубы) до низа выходного отверстия канала или патрубка дефлектора должно быть не менее 0, 5 м и не более 1, 5 м.

8. Во внутренних кирпичных стенах могут быть предусмотрены вентиляционные каналы в толще стен или в бороздах, закрываемых снаружи плитами (рис. 8.2). Наименьший размер канала 1/2 х 1/2 кирпича (140x140 мм). Толщина стенок канала и минимальное расстояние между каналами должно быть не менее 1/2 кирпича (140 мм). Каналы в кирпичных стенах должны быть расположены от проемов и стояков стен на расстоянии не менее 1, 5 кирпича (380 мм). Соотношение сторон канала принимается не более 3: 1, размеры сечения каналов должны быть кратны размерам 1/2 кирпича. В наружных стенах во избежание конденсации водяного пара устраивать вентиляционные каналы не следует.

Рис. 8.3

1- кирпичная (бетонная) стена; 2 - штукатурка; 3 - шлакогипсовые плиты.

9. При отсутствии кирпичных капитальных стен могут устраиваться приставные каналы из блоков и плит (рис. 8.3). Наименьший размер каналов 100х150 мм. В помещениях с нормальной влажностью воздуха приставные каналы выполняются из гипсовых и шлакогипсовых плит; в помещениях с повышенной влажностью воздуха- из шлакобетонных или бетонных плит.

10.Вентиляционные короба на чердаке здания и вытяжные шахты для удаления воздуха нормальной влажности устраиваются из одинарных пустотелых гипсовых плит или блочных конструкций из мало теплопроводных материалов (сопротивление теплопередачи стенки короба должны быть не менее 0, 5 м² °С/Вт). Наименьший размер короба на чердаке 200x200 мм. Максимальное соотношение размеров сторон прямоугольного сечения 3: 1; чердачные короба для воздуха с повышенной влажностью выполняются из двойных шлакогипсовых или шлакобетонных плит толщиной 40 - 50 мм с воздушной прослойкой 40 мм.

11. Вытяжные шахты систем вентиляции могут устраиваться с обособленными или объединенными каналами, могут выполняться из бетонных блоков с утеплением фибролитом, с утолщенными стенками из шлакобетона, керамзитобетона или другого малотеплопроводного и влагостойкого материала. Шахты с объединенными каналами выполняют из легкого бетона, каркасные - с заполнением малотеплопроводным, огнестойким и влагостойким материалом (пенопластом, пеностеклом, пенокералитом и др.), из бетонных плит с утеплителем, из досок толщиной 40 мм, обитых с внутренней сторон кровельной сталью по войлоку, смоченному в глиняном растворе, и оштукатуренных по драни с наружной стороны.

Рис. 8.4

1 - зонт; 2 - корпус дефлектора; 3 - лапки для крепления зонта; 4 – диффузор

12. Система вытяжной вентиляции должна обеспечить нормальную вентиляцию помещений при температуре наружного воздуха +5 °С и ниже. При более высоких температурах естественный напор настолько уменьшается, что практически не работает. Отсутствие вентиляции весной, летом и осенью в санитарных узлах недопустимо. Поэтому на шахтах, через которые удаляется воздух из санитарных узлов, устанавливают дефлекторы ЦАГИ (рис. 8.4), состоящие из диффузора, наружного цилиндра и зонта. Работа дефлектора основана на использовании пониженного давления, которое создается при его обтекании ветром на большей части его поверхности.

Наличие разрежения в диффузоре дефлектора побуждает внутренний воздух подниматься по каналам и выходить через дефлектор наружу. Для того, чтобы дефлекторы хорошо работали, их устанавливают на местах, доступных воздействию ветра. Нельзя ставить дефлекторы в зоне подпора ветра, например перед стеной, на которую направлен ветер, между высокими зданиями (в аэродинамической тени).

С учетом принятых решений и конструктивных требований к

устройствам вентиляции на планах этажей и чердака здания изображаются графически элементы системы вентиляции (каналы, вытяжные отверстия, жалюзийные решетки, вентиляционные короба и шахты см. рис. 8.5).