Ограждающие конструкции здания

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные для проектирования……………………………………3

2. Определение тепловых потерь……………………………………………..4

3. Определение потерь тепла по укрупненным измерителям………….……5

4. Конструирование системы отопления……………………………………..6

5. Гидравлический расчет системы отопления………………………………6

6. Расчет и подбор водоструйного элеватора………………………………...7

7. Расчет нагревательных приборов……..……………………………………8

8. Проектирование естественной вентиляции здания.……………………….9

9. Аэродинамический расчет вентиляционных систем.……………….……..9

Список используемой литературы……………………………………………11

Приложения…………………………………………………………………….12

 

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА

 

1.1. Исходные данные для проектирования

 

1) географическое местоположение объекта - г.Сургут

2) климатологические данные района строительства (принимаются по СНиП /1,2/):

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (средняя температура наиболее холодной пятидневки.t_н5.)..........................-43

- средняя скорость ветра в январе, м/с...............................................5

- расчетное барометрическое давление (Р_бар), кПа.........................100,5

3) параметры теплоносителя на вводе в здание (определяется по приложению I данных рекомендаций):

- температура горячей воды в подающем трубопроводе (Т_г), град.............170

- то же охлажденной воды в обратном трубопроводе (Т_о), град...................70

- располагаемый напор в тепловой сети на вводе в здание (Р_э.ад), кПа.........70

 

1.2. Характеристика здания и расчетные параметры внутреннего воздуха в помещениях

1) 2х этажный индивидуальный жилой дом (2-ой этаж мансардный), ориентация объекта по сторонам света;

2)

РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫВОЗДУХА

И КРАТНОСТЬ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ

 

№ помещения	Наименование	Расчетная температура воздуха в холодный период года, град.С	Кратность воздухообмена или количество удаляемого воздуха из помещения (Вытяжка)
1 этаж
	Госинная-столовая
	Кухня		60 куб.м/ч
	Спальня
	Входной тамбур
	Сан.узел		50 куб.м/ч
	Гараж
	Бойлерная
2 этаж
	Спальня
	Спальня
	Гостинная
	Спальня
	Сан.узел		50 куб.м/ч
	Спальня

 

Продолжительность отопительного периода z _ht = 257 суток.

Средняя расчетная температура отопительного периода t _ht = – 9,9 ºС.

Температура холодной пятидневки t _ext = – 43 ºС [1].

Расчет произведен для 2-х этажного жилого дома:

температура внутреннего воздуха t _int = + 22ºС [2];

влажность воздуха: = 55 %;

Расчетная температура воздуха в мансарде t _int^g = + 22 °С.

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:

D _d = (t _int – t _ht)· z _ht = (22–(–9,9))·257 = 8198,3.

Ограждающие конструкции здания

 

Расчетная температура наружного воздуха, tн5, °С	Наружные стены	Перекрытия над верхним этажом	Перекрытие над подвалом	Вид заполнения световых проемов
Материал	Толщина dнс, м	Термическое сопротивление, Rо, м2°С/Вт	Вид перекрытия	Толщина dпт, м	Термическое сопротивление, Rо, м2°С/Вт	Вид подвала	Толщина dпл, м	Термическое сопротивление, Rо, м2°С/Вт
-41, -42	Кирпич красный	0,78	1,1686	Чердачное n=1	0,30	1,6034	n=0,6	0,485	2,1080	Тройное остекление в деревянных переплетах Rо-0,55м2°С/Вт

 

Расчет воздухопроницания через проемы

Двухэтажное жилое здание, проектируемое в г. Сургут имеет высоту от земли 7,55 м, высота 1-ого этажа 3м., 2-ого 2.7 м.; тройное остекление в деревянных переплетах (сопротивление воздухопроницанию R_u =0,3 м²×ч×Па/кг).

При t_н5 = - 43°С плотность наружного воздуха определяется по формуле r_н = кг/м³; скорость ветра принимается равной 5 м/с.

 

Определение расхода воздуха через один м² оконного проема в час

 

№ этажа	hi, м	Н-hi, м	(Н-hi)* *(gн-gв)	к1	Ñ*к1	DP, Па	SG0, кг/(м2час)
	2,4	5,15	17,252	0,4	10,64	27,892	6,7
	5,4	2,15	7,202	0,59	15,694	22,896	5,8

 

 

Примечание:

Ñ=0,5×r_н×u²×(с_еn –c_ep)

 

 

2.2. Определение потерь тепла зданиями по укрупненным показателям

Ориентировочные значения теплопотерь здания Q_у (Вт) определяются по формуле

(10)

q₀ – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м³°С);

V_н – строительный объем отапливаемой части здания по наружному обмеру = 955 м³ ;

t_ср - расчетная температура внутреннего воздуха в большинстве помещений здания,°С; 22°С

t_н5 – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С, соответствующая расчетным параметрам Б по прил. 4 СНиП "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" / 2 / и равная средней температуре наиболее холодной пятидневки -43°С.

Удельная тепловая характеристика здания любого назначения может быть определена по формуле, предложенной Н. С. Ермолаевым

 

(11)

где P – наружный периметр здания, м; - 80,45 м

S - площадь здания по наружному обмеру, м²; - 184,42 м²

Н - высота отапливаемой части здания, м; - 7,55 м

k_нс, k_ок, k_пт, k_пл – коэффициенты теплопередачи соответственно стен, окон, перекрытия над верхним этажом и над подвалом, Вт/(м²°С);

k_нс= 0,855 Вт/(м²°С)

k_ок= 1,818 Вт/(м²°С)

k_пт=0,623 Вт/(м²°С)

k_пл= 0,474 Вт/(м²°С)

n_пт, n_пл – коэффициенты принятые в расчете теплопотерь

n_пт= 1

n_пл= 0,6

r₀ – коэффициент остекления здания

(12)

где F_пр – суммарная площадь окон и балконных дверей = 26,9 м²

F_ст – общая площадь наружных стен = 482,7 м²

 

Расхождение между суммой расчетных потерь тепла через наружные ограждения, вычисленных в "Ведомости расчета теплопотерь", и результатами, полученными по укрупнённым показателям, составляют 5,4 % .

 

 

3.2.Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления

 

Целью расчета является подбор диаметров трубопроводов при заданных тепловых нагрузках и расчетной величине располагаемого циркуляционного давления.

Располагаемое циркуляционное давление Р_расп (Па) при искусственном побуждении движения теплоносителя рассчитывается по формуле

где Р_и – искусственное давление, создаваемое насосом или элеватором, Па, при непосредственном присоединении систем отопления к наружным тепловым сетям величину искусственного давления нужно рассчитать в зависимости от давления перед элеватором по формуле

Па

 

где и – коэффициент смешения, или коэффициент инжекции элеватора;

Р_е – естественное циркуляционное давление в расчетном кольце, возникающее за счет остывания воды в нагревательном приборе, Па;

DР_е.тр – дополнительное естественное давление, возникающее от охлаждения воды в трубопроводах, Па, которое при верхней разводке магистралей можно определить по прил.4 учебника /5/; при нижней разводке подающих магистралей оно не учитывается;

Б - коэффициент, учитывающий снижение величины естественного давления в течение отопительного сезона по сравнению с максимальной величиной, соответствующей параметрам воды в системе при расчетной температуре наружного воздуха t_н5 в двухтрубных системах Б =0,5... 0,7.

Естественное давление Р_е (Па) рассчитывается по формуле

(15)

где h₁ – расстояние от оси элеватора до середины прибора 1-го этажа,м;-0,91м

g - ускорение земного притяжения, 10 м²/с;

r_г,r_о – плотность воды в подающих и обратных трубопроводах, прил.3 /5/, кг/м³. r_г= 962 кг/м³, r_о= 978кг/м³

Па

Па

Задачей гидравлического расчета является подбор таких диаметров трубопроводов главного циркуляционного кольца, чтобы суммарные потери давления в них на трение и местные сопротивления были на 5-10 % меньше располагаемого давления. Иначе должен быть создан запас на неучтенные потери и соблюдено равенство

 

 

где R - удельные потери напора на трение в трубопроводах отдельных участков, Па на I пог.м;

l - длина участков, м;

z - потери напора на местные сопротивления в тех же участках, Па.

Гидравлический расчет трубопроводов расчетных колец ведется в табличной форме.

Расчетный расход воды (кг/ч) на каждом участке определяется по формуле

где Q_i – тепловая нагрузка расчетного участка, Вт;

t_г, t_о – температура теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах системы отопления, °С;

с – теплоемкость воды, кДж/(кг°С), с=4,19 кДж/(кг°С);

b₁ – коэффициент учитывающий потри тепла через стены за нагревательными приборами, b₁=1,06;

b₂ – коэффициент учитывающий увеличение теплоотдачи за счет увеличения площади нагревательных приборов при округлении b₂=1,02.

Выбор диаметров участков производится исходя из условия максимального приближения фактических потерь напора на трение на участке R_i. к значению средних удельных потерь на трение на участке в рассматриваемом циркуляционном кольце – R_ср. Значение R_ср — определяется с учетом того, что около 65 % располагаемого циркуляционного напора расходуется на преодоление сопротивления трения. Отсюда

(18)

где Р_расп – располагаемое циркуляционное давление, рассматриваемого кольца, 3212 Па

Sl_ц.к. – сумма длин всех участков рассматриваемого циркуляционного кольца, 49 м

 

3.3. Расчет и подбор водоструйного элеватора

Одной из основных расчетных характеристик элеватора явля­ется коэффициент смешения (коэффициент инжекции), представляющий собой отношение массы подмешиваемой из системы отопления охлаж­денной воды к массе воды, подаваемой из тепловой сети в сопло элеватора G_с, кг/ч:

где G_см - количество воды, циркулирующей в системе отопления (кг/ч), которое определяется по формуле (I7);

Т_г - температура теплоносителя в подающей магистрали тепловой сети,°С, принимаемая по прил.1 настоящих рекомендаций;

t_гt_о - температура воды в подающей и обратной магистралях системы отопления, °С.

Величину коэффициента смешения нужно рассчитать для определе­ния основных размеров элеватора – диаметров сопла и горловины. Предварительный диаметр горловины (мм)

где Р_и - искусственное циркуляционное давление в системе отопления, Па.

По рассчитанному значению d_г^· необходимо подобрать серийный элеватор, имеющий близкий диаметр горловины d_г.ст= 15мм.

Затем определяется диаметр выходного сечения сменного сопла d_с по приближенной формуле

Давление (Па), которое необходимо иметь перед элеватором для преодоления гидравлического сопротивления сопла, других эле­ментов и создания циркуляции в системе отопления определяется по формуле

Р_э=Р_{э.зад=70КПА}

 

3.4. Расчет нагревательных приборов

Для поддержания в помещении температуры, соответствующей СНиП /З/, необходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, было равно расчетным теплопотерям помеще­ния.

Площадь поверхности нагревательного прибора F_экм, выраженная в эквивалентных квадратных метрах (экм), определяет­ся по формуле

(25)

где Q_р - тепловая нагрузка на прибор, равная расчетным теплопотерям помещения, Вт;

q_экм - теплоотдача I экм, Вт/экм;

F_тр - расчетная теплоотдающая поверхность труб, проходящих в данном помещении, экм;

b₁ - коэффициент, учитывающий охлаждение воды в трубах /5/;

b₂ - коэффициент, учитывающий способ установки прибора (рис. 8.13 /5/);

Теплоотдача I экм (Вт/экм) нагревательного прибора при схе­ме подводки воды "сверху вниз" в двухтрубных вертикальных систе­мах определяется по формуле

(26)

где D t - разность средних температур теплоносителя в нагрева­тельном приборе и воздуха в помещении (°C);

(27)

b₃ - коэффициент, учитывающий способ подводки теплоносите­ля к нагревательному прибору и относительный расход воды через прибор (для указанной выше схемы мож­но принять равным 1).

Теплоотдающая поверхность труб, проходящих в помещении, определяется по формуле

(28)

где А - эмпирический коэффициент (для труб d_у £ 32 мм А = 1,78; для труб d_у> 32 мм А = I,56);

d_н - наружный диаметр трубопровода, м;

l- длина трубопровода, м.

После.определения требуемой поверхности нагревательного прибора определяется число секций (n) радиатора, устанавливаемого в соответствующем помещении:

(29)

где f_экм - площадь поверхности нагрева одной секции радиатора, принятого к установке, табл. 8.1 /5/;

b₄ - коэффициент, учитывающий число секций в приборе и принимаемый равным: при числе секций до 5 - 0,95; от 6 до 10 - 1,0; от II до 20 - 1,05; более 20 - 1,1.

Поверхность нагревательного прибора, принимаемая к установ­ке, должна быть не менее 95 % поверхности, требуемой по расчету, но не должна быть сокращена более чем на 0,1 экм /2/.

Расчет необходимой площади поверхности нагревательных при­боров производится в табличной форме (см. прил.5 рекомендаций) и только для тех стояков, для которых выполнен гидравлический расчет.

Приступая к расчету приборов, необходимо задаться его типом по табл. 8.1 /5/ (например,MC-I40-98), опреде­лить схему подводки теплоносителя и способ установки. Чугунные секционные радиаторы в кирпичных жилых зданиях устанавливаются в подоконных нишах, в панельных - под подоконниками, у безо­конных наружных стен без каких-либо укрытий.

Результаты расчета (количество секций) занести в таблички на планах здания. На аксонометрической схеме то же самое проста­вить на рассчитанных приборах.

 

 

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЯ

4.1. Определение требуемых воздухообменов и выбор вентиляционной системы

В соответствии с рекомендациями СНиП /З/ в жилых зданиях проектируется вытяжная естественная вентиляция с устройством каналов во внутренних стенах или специальных вентиляционных блоках (см. рис.14.1, 14.2, 14.5 /5/).

При количестве жилых комнат в квартире до четырех вытяж­ка устраивается только из верхней зоны помещений кухонь, туале­тов, объединенных санузлов и ванных комнат. В квартирах с четырь­мя и более комнатами вытяжная вентиляция предусматривается также в тех жилых комнатах, которые не примыкают к кухням и санузлам. Допус­кается объединение вентиляционных каналов из ванной и туалета той же квартиры с устройством горизонтальных подшивочных коробов или без них.

Проектирование системы вентиляции начинается с выявления необходимого количества вентиляционного воздуха для каждого поме­щения. Нормы воздухообмена для жилых квартир L, м³/ч:

ванная комната.............................................25;

объединенный санузел................................ 50;

туалет индивидуальный...............................25;

кухня с двух конфорочной плитой..............60;

кухня с трех конфорочной плитой...............75;

кухня с четырех конфорочной плитой.........90.

Требуемые воздухообмены нужно занести в таблицу по форме прил.6 данных рекомендаций.

После выявления требуемых воздухообменов следует разместить на поэтажных планах здания жалюзийные вытяжные решетки в указан­ных выше помещениях. Затем необходимо выбрать схему естественной вытяжной системы. Для двух-, трехэтажных зданий рекомендуется применять: при совмещенной кровле схему "а" на рис. 14.6 /5/ с индивидуальными для каждого помещения каналами; при наличии чердака– схему "б" рис. 14.6 /5/, с объединяющим горизон­тальным каналом на чердаке и вытяжной шахтой с зонтом или дефлектором, рис.14.1 /5/, выведенной на 0,5 м выше конька крыши.

После выбора принципиальной схемы системы и определения положения вен­тиляционных каналов на планах этажей и чердака вычерчивается аксо­нометрическая схема системы в масштабе 1:50. При этом вертикальные каналы, идущие от жалюзийных решеток верхних этажей, необходимо располагать ближе к вытяжной шахте, как наиболее невыгодные. Про­кладывая каналы во внутренних кирпичных стенах, нужно иметь в виду, что их размеры должны быть кратными размерам кирпича (140х140 мм, 140х270 и т.д.), толщина стенок каналов и простен­ки между ними - не менее 140 мм, а расстояние от проемов и сты­ков стен - не менее 380 мм. При применении вентиляционных бло­ков и панелей размеры каналов принимаются стандартными, в соот­ветствии с их типом. Оформление аксонометрической схемы систе­мы следует выполнять в соответствии с рис. 14.8 /5/, обозначив расход воздуха на каждом участке и его порядковый номер, начиная с наиболее невыгодно расположенной жалюзийной решетки.

 

4.2. Аэродинамический расчет естественной вытяжной вентиляционной системы

 

В курсовом проекте рассчитывается одна вытяжная вентиляционная система с естественным побуждением движения воздуха.

Цели аэродинамического расчета:

а) подбор таких размеров. воздуховодов или каналов (прямоугольных или круглых), чтобы по каждому участку системы транспортировался требуемый расчетный объемный расход воздуха;

б) определение полных потерь давления на трение и в местных сопротивлениях, которые должны быть мень­ше располагаемого естественного давления.

Располагаемое естественное давление (в Па) рассчитывается по формуле

(30)

где h - вертикальное расстояние от центра вытяжной решетки(расположенной на 0,2–0,5 м от потолка рассчитываемого этажа) до плоскости устья общей шахты или индивидуального канала, м;

r_н - плотность наружного воздуха при t_н =5 °С, кг/м³;

r_в - плотность внутреннего воздуха при температуре рассматриваемого помещения, кг/м.

Сначала рассчитываются потери давления в каналах по пути воздуха

от его входа в систему через решетки верхнего этажа и выхода из устья шахты наружу (так называемая магистраль), а затем то же самое для нижних этажей.

Плотность воздуха можно рассчитать с помощью выражения

(31)

где Р_бар - атмосферное давление в районе строительства здания (см. исходные данные), кПа;

t_i - температура воздуха, °С.

Аэродинамический расчет производится в табличной форме (см. прил.7 данных рекомендаций) с помощью таблиц, представленных в /5/.

Указанный расчет осуществляется для каждого участка в сле­дующем порядке.

Определяются размеры сечения жалюзийных решеток или расчет­ных участков F_р, м²:

(32)

где L - расчетный расход участка, м³/ч;

u - рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с.

Средние скорости воздуха при естественной вытяжной венти­ляции принимаются (м/с):

в жалюзийных решетках.....................0,5 - 1,0;

в вертикальных каналах......................0,5 - 1,0;

в сборных горизонтальных каналах...0,5 - 1,0;

в вытяжных шахтах.............................1,0 - 1,5.

Большее значение скорости принимается при расчете каналов и решеток нижних, меньшее – верхних этажей.

По f_р подбираются стандартные размеры жалюзийных реше­ток и воздуховодов круглого (d) или прямоугольного (а хb) сечения так, чтобы фактическая площадь поперечного сечения была близка к расчетной. Для прямоугольных каналов затем определяет­ся эквивалентный по скорости диаметр

(33)

где а и в - стороны прямоугольного воздуховода, мм.

После вычисления фактической скорости (u_ф) в стандарт­ном прямоугольном воздуховоде или канале определяются удельные потери на трение (R) с помощью таблиц или номограмм (например.рис. 14.9 /5/) в соответствии со значениями d_э и u_ф, (расход воздуха в таблице не принимается во внимание, так как он не одинаков в круглом и прямоугольном воздуховодах).

Затем с помощью табл. 14.3 /5/ определяется поправочный коэффициент на шероховатость стенок воздуховодов (b_ш), изготов­ленных из неметаллических материалов, и рассчитываются потери дав­ления на трение каждого участка как произведение R×l×b_ш.

Потери давления в местных сопротивлениях рассчитываются по формуле

(34)

где z – сумма коэффициентов местных сопротивлений на каждом участке, которые отыскиваются по прил. 9 /5/;

– динамическое давление воздуха, Па.

Потери в местных сопротивлениях составляют большую долю от общих потерь давления, поэтому их следует считать очень тщательно. Помимо таблицы аэродинамического расчета сети воздуховодов в по­яснительной записке должен быть приведен расчет коэффициентов местных сопротивлений для каждого рассчитанного участка с обяза­тельной ссылкой на порядковый номер в таблице приложения по каж­дому виду местных сопротивлений.

Далее определяются потери давления на каждом участке

, а затем они суммируются по всей рассчитываемой магистрали от входа воздуха в систему до его выхода из нее:

.

Вычисленная величина потерь давления по магистрали должна быть сопоставлена с располагаемым давлением:

(35)

Если условие (35) не выполняется, следует пересчитать неко­торые участки, увеличив сечение каналов.

Далее необходимо провести последовательно расчет воздухо­водов для остальных жалюзийных решеток, расположенных как на верхнем, так и на нижнем этажах. При этом каждой из них будет соответствовать своя магистраль, поэтому следует каждый раз сравнивать полученные аэродинамические потери с индивидуальным располагаемым давлением в соответствии с выражением (35).

После окончания аэродинамического расчета на планах этажей и чердака и на схеме системы проставляются размеры поперечного сечения всех рассчитанных участков и жалюзийных решеток в соот­ветствии с ГОСТом /6/.

 

Список используемой литературы:

 

1. СНиП 2.01.01-92. Строительная климатология и геофизика / Госстрой России. М.: Стройиздат, 1992.

2. СНиП 2.04.05-91^*. Отопление, вентиляция и кондиционирова­ние / Госстрой России.– М.: ГУП ЦПП, 1998.–72 с.

3. СНиП 2.08.01-89*. Жилые здания / Госстрой России. – изд. офиц. М.: ГП ЦПП, 1995.–17с.

4. СНиП II-3-79^**. Строительная теплотехника. Нормы проекти­рования. М.: Стройиздат, 1979.

5. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазо-снабжение и вентиляция. М.: Стройиздат, 1991.

6. ГОСТ 21.602-79. Отопление, вентиляция и кондиционирова­ние воздуха. Рабочие чертежи. М.: Изд-во стандартов, 1980.