По проектированию систем ТГВ

По проектированию систем ТГВ

На тему: Отопление, вентиляция и горячее водоснабжение

Жилого дома в г. Иваново

 

 

Студента гр. ТГВ-52

            Карпов Д.П.

 

Состав курсового проекта:

1. Расчетно-пояснительная записка на 46 стр.

2. Графическая часть на 1 листе А4

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Руководитель Котков А.А.

                     

 

 

Иваново 2009.

Содержание

                                                                    Стр.

1. Задание на проектирование ……………………………………………………………… 3

2. Архитектурные решения …………………………………………………………………..4

3. Конструктивные решения для жилого дома ……………………………………………..5

4. Разработка инженерных систем для жилого дома, расположенных

в городе Иваново…………………………………………………………………………….. 6

4.1. Природно-климатические условия рассматриваемого варианта ……………………. 6

4.2. Теплотехнический расчет ……………………………………………………………….7

4.3. Расчет тепловых потерь отапливаемыми помещениями и составление

теплового баланса ………………………………………………………………………...….11

4.3.1. Расчет тепловых потерь ………………………………………………………………11

4.3.2. Составление теплового баланса ……………………………………………………...13

5. Выбор и расчет отопительных приборов ………………………………………………..15

6. Расчет тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения …………………………...17

7. Гидравлический расчет систем отопления ………………………………………………18   

8. Расчёт теплового пункта …………………………………………………………………..22

9. Системы вентиляции ……………………………………………………………………... 24        

10. Альтернативный источник теплоты ……………………………………………………28

10.1. Рассмотрение солнечного коллектора в качестве альтернативного

источника теплоты …………………………………………………………………………..28

10.2. Поступление тепла от солнца …………………………………………………………29

10.3. Исследование теплопрозводительности солнечных коллекторов ………………….33

10. 4. Определение параметров накопителей (аккумуляторов) энергии …………………37

11. Автоматическая пожарная сигнализация ………………………………………………42

12. Охрана окружающей среды ……………………………………………………………..43 

Заключение …………………………………………………………………………………..44

Библиографический список …………………………………………………………………45

 

Задание на проектирование

 

       В г. Иваново необходимо запроектировать жилое дом высотой два этажа. В доме должен быть подвал. Во всех помещениях необходимо обеспечить оптимальные параметры микроклимата.

       Необходимо предусмотреть автономное снабжение здания, не зависящее от городских коммуникаций.

       Площадь застройки не должна превышать 240м², а жилая - должна быть не менее 228 м². Высота подвального помещения должна быть 2,75 м, а этажей не менее - 3 м.

       По окончанию основных проектных работ необходимо предусмотреть благоустройство территории.

 

Архитектурные решения

 

      Офисное здание состоит из двух смежных строений. В одном строении три этажа, включая мансарду, а в другом – два. Подвал без световых проемов с заглублением в грунт на 2,75 м.

      Все внутреннее пространство здания имеет такое планировочное решение, в котором учтено наличие гостиной, гостевой комнаты, кухни, столовой, санузлов, спальнь, а также кладовые и складские помещений. В соответствии с требованиями санитарных норм, отделка помещений предполагается в основном из натуральных материалов. В основных помещениях отделка стен и полов предполагается из сосны и дуба соответственно, а потолков – с помощью побелки. В кладовых помещениях предполагается побелка потолков, покраска стен и укладка керамической плитки на пол. Во всех помещениях здания, за исключением кладовых и сануздов, естественное освещение осуществляется с помощью двухслойных стеклопакетов, установленных в проемы несущих стен. В кровле дополнительно установлены специальные окна для обеспечения проникновения как можно большего количества световых потоков.

      Естественное освещение здания дополняется искусственным. В качестве источников света приняты люминесцентные лампы накаливания для общего освещения и настольные лампы для местного освещения.

 

 

Расчет тепловых потерь отапливаемыми помещениями и составление теплового баланса

Расчет тепловых потерь

 

Вследствие теплопроводности строительных конструкций и разности температур между внутренним и наружным воздухом в холодное время года происходит передача тепла изнутри наружу через ограждения здания. Потери тепла через наружные ограждения складываются из потерь через ограждения и потерь на инфильтрацию воздуха.

Ограждающие конструкции имеют условные обозначения:

НС – наружная стена;

ПТ – чердачное перекрытие;

ПЛ – перекрытие над подвалом;

ТО – окно с тройным остеклением;

Дс – стеклянная часть остекленной двери;

Расчет тепловых потерь ведем согласно [8].

Основные теплопотери через наружные ограждения определяем по формуле:

Q_ОП = k · F · (t_В – t_Н) · n, Вт

где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²∙⁰С);

F – площадь ограждения, м²;

t_Н – расчетная температура наружного воздуха, t_Н = - 30 ⁰С – принята согласно [2];

t_В – температура воздуха внутри жилого помещения принимаем согласно [5];

n – коэффициент, зависящий от положения поверхности ограждения к наружному воздуху – определяем по [1]; n = 1 – для стен, окон, дверей, чердачного перекрытия; n = 0,6 для перекрытия 1-ого этажа жилого дома и n = 0,4 – для перекрытия 1-ого этажа офисного здания.

Расчет добавочных теплопотерь через наружные ограждения ведем по формуле:

Q_ДП = Q_ОП · h, Вт

где h - добавочные теплопотери на ориентацию по сторонам света, определяемые по [7].

Полные теплопотери через ограждения находим по формуле:

Q_ТП = Q_ОП + Q_ДП, Вт

Расчет производился на персональном компьютере с использованием программы "EXCEL". Результаты расчета сведены в таблицу 3.

4.3.2. Составление теплового баланса

 

Составление теплового баланса ведем согласно [8].

Расход теплоты на нагревание инфильтрационного воздуха определяем по формуле [1]:

Q_И = 0,278 · с · A_O · G_O · F_O · (t_В – t_Н), Вт,

где с = 1,005 кДж/(кг·^оС) – удельная теплоемкость воздуха;

A_O – коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока, для окон со спаренными переплетами A_O = 1,0;

F_O – площадь окна, м²;

G_O – количество воздуха, поступающего путем инфильтрации через 1 м² окна, кг/(м²·ч), рассчитываемое по формуле:

                                                , ,

где R_И - сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, (м²×ч×Па^2/3)/кг принимаем по [Справочник отопление и вентиляция], для окон R_И = 1,40 (м²×ч×Па^2/3)/кг;

DP - разность давления воздуха на наружной наветренной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па:

DP = 9,81 · (H – h) · (r_н - r_в) + 0,7 · n² · r_н · k,

где H – высота здания от поверхности земли до верха карниза шахты, м;

h – высота от поверхности земли до центра данного окна, м;

r_н и r_в – соответственно плотности наружного и внутреннего воздуха при t_Н и t_В, рассчитываемые по формуле:

r = , кг/м³;

n - расчетная скорость ветра в январе, принимаемая по [2];

k = 1 – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления ветра в зависимости от высоты и местности.

 

Расход теплоты на нагрев воздуха, поступающего для компенсации естественной вытяжки из помещений, определяем по формуле:

Q_В = (t_В – t_Н) · F_П, Вт,

где F_П – площадь пола, м².

Бытовые теплопоступления определяем для всех помещений, кроме лестничной клетки:

Q_Б = 10 · F_П, Вт,

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

Рассчитываем нагрузки на систему отопления по формулам:

- для жилых комнат

Q_ОТ = Q_ТП +  - Q_Б, Вт,

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

- для кухонь

Q_ОТ = Q_ТП + Q_И - Q_Б, Вт;

- для лестничных клеток

Q_ОТ = Q_ТП + Q_И, Вт.

 

 

Расчет производился на персональном компьютере с использованием программы "EXCEL". Результаты расчета сведены в таблицу 4.

 

 

Общая тепловая нагрузка здания

åQ_ОТ = 27016,26 Вт.

Определяем удельную тепловую характеристику здания:

q_уд =  , Вт/(м³·^оС)

где V_зд – отапливаемый объем здания, м³.

q_уд =  Вт/(м³·^оС) = 28,51 кДж/(м³·^оС·сутки)

Сравниваем q_уд с нормативным значением удельных потерь q_нор, приведенным в [1], q_нор = 33 кДж/(м³·^оС·сутки).

q_уд< q_нор. Отсюда следует, что данное здание удовлетворяет требованию СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» по нормированию отпуска тепловой энергии на жилые здания.

 

 

Расчёт теплового пункта

Тепловой пункт состоит из смесительного аппарата, контрольно-измерительных приборов и запорно-регулирующих арматур. На обратном трубопроводе расположен

регулятор давления, поддерживающий давление «до себя», необходимое для заполнения системы отопления воды из системы при аварийном опорожнении наружных теплопроводов.

Манометры, размещаемые попарно на одном и том же уровне от пола, позволяют судить не только о гидростатическом давлении в каждом теплопроводе, но и о разности давления, определяющий интенсивность движения теплоносителя.

Для смешения высокотемпературной и охлажденной воды применяем водоструйный элеватор.

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения, который рассчитываем по следующей формуле:

Выпускаются элеваторы нескольких типоразмеров отличающихся диаметром камеры смешения.

Диаметр камеры смешения d _к (диаметр горловины (d _г))  – основной геометрический размер элеватора.

Диаметр горловины водоструйного элеватора d _г, см,вычисляется по формуле

где

– расход воды в системе отопления (т/ч);

– насосное циркуляционное давление для системы кПа;

 

Выбираем элеватор №1 с диаметром горловины .

Другой важной геометрической характеристикой является диаметр сопла d_c,мм:

 

 

Также в тепловом пункте имеются термометры для контроля температуры воды на подающей и обратной магистрали.

Для очистки системы отопления от механических примесей применяются грязевики. 

Для подсчёта израсходованной воды используют счётчик воды.

Система вентиляции

 Аэродинамический расчет систем естественной вытяжной вентиляции

В жилых зданиях проектируется общеобменная естественная вентиляция с удалением воздуха из санитарных узлов и кухонь. Приточный воздух для компенсации естественной вытяжки поступает снаружи через неплотности окон и других ограждений.

 

Расчет ведем согласно нормативным документам.

Количество удаляемого воздуха для жилых зданий должно быть не менее 3м³/ч на1 м² жилой площади квартиры [7].

Нормы воздухообмена в кухнях и санузлах принимаем равными [7]:

Кухня негазифицированная, с элетрическими плитами 40 м³/ч

Санузел совмещённый                                                           50 м³/ч

 

Сначала подсчитываем воздухообмен по величине жилой площади дома.

 

Жилая площадь дома: F_д =147,94м²;

Воздухообмен по величине жилой площади:

;

Воздухообмен для кухонь и санузлов  м³/ч,

 к расчету принимается большая величина, т.е. 443,82 м³/ч.

 

Воздухообмен для залов второго этажа принимаем:

 

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы было сохранено равенство:

,

где - полные потери давления в расчетной ветви, Па;

- потери давления на местные сопротивления, Па;

- потери давления на трение, Па;

- располагаемое гравитационное давление, Па.

 

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

 

 

1 этаж:

2 этаж:

 

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

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

 = 1,27 кг/м³ – плотность наружного воздуха при температуре 5⁰С;

= 1,205 кг/м³ – плотность внутреннего воздуха при температуре 20⁰С.

 

Вентиляционные каналы металлические, расположены в гипсокартонных коробах. Вытяжные отверстия в помещениях располагаются на высоте 0,5 м от потолка.

 

Для определения площади сечения канала задаемся скоростью движения воздуха в нем 1 м/с. При этой скорости и расходе удаляемого воздуха по каналу L=50 м³/ч площадь сечения канала F, м² должна быть

 

Принимаем [24] площадь сечения канала  эквивалентные диаметр d_Э=160мм.

   При этой площади сечения фактическая скорость движения воздуха

 

Потери на трение в каналах с учётом коэффициента шероховатости, рассчитываемые по формуле:

  

Удельные потери давления на трение воздуховода определяются по номограмме [25], зная скорость движения воздуха и эквивалентный диаметр d _Э.

При и

Поправочный коэффициент к потерям давления на трение листовой стали β =1 [25].

 

Значения коэффициентов местных сопротивлений воздуховодов ξ по участкам:

- Регулируемая жалюзийная решетка с внутренними подвижными жалюзи [26] ξ=1,2;

- Конфузор [24] ξ=0,1;

- Колено под углом 90^о [26]  ξ=1,1;

- Зонт обычный [26] ξ=1,3.

  Потери давления в местных сопротивлениях:

, Па

где ρ  = 1,27 кг/м³.

 

Применяем регулируемые жалюзийные решетки типа AD120:

- с размером 150 x 200 мм и живым сечением 0,0173 м² – для санузлов (L=50 м³/ч);

- с размером 400 x 400 мм и живым сечением 0,092 м² – для кухни (L=343,82 м³/ч).

- с размером 400 x 500 мм и живым сечением 0,116 м² – для залов (L=331,95 м³/ч).

 

Скорость на входе в решетку в санузлах:

 

Скорость на входе в решетку в кухне при L =343,82 м³/ч:

 

Скорость на входе в решетку в залах при L =331,95 м³/ч:

                     

Суммарные потери давления на участке:                                                                

 

 

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

  

  Суммарные потери давления в магистральном воздуховоде не должны превышать располагаемого давления. Невязка не должна превышать 10 %:

  

Все полученные результаты сводим в таблицу 7.

 

Заключение

 

В ходе проделанной курсовой работы были проведены исследования по разработке систем ОВГ для энергоэкономичного жилого дома, и были сделаны следующие выводы:

1. Предложенные инженерные решения обеспечивают независимость систем ОВГ рассмотренных зданий от источников централизованного теплоснабжения. Такие системы имеют повышенную надежность, экономичность и экологичность.

2. Для рассмотренного дома нагрузку горячего водоснабжения, а также электрическую нагрузку системы автоматики для ее непрерывной работы предложено обеспечить абсолютно экологически чистыми, с дешевой вырабатываемой тепловой и электрической энергией – относительно недорогими для российского региона источниками теплоты и электричества –одностекольными коллекторами без селективного покрытия и фотоэлементами, срок окупаемости которых для жилого дома составляет 6,3 года.

 

 

 

Библиографический список

 

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

 

2. СНиП 23-01-99х Строительная климатология.

 

3. СП 41-102-98 Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлоплимерных труб.

 

4. СНиП 2.04.01-85 (2000) Внутренний водопровод и канализация зданий.

 

5. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

 

6. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети.

 

7. СНиП 41-03-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

 

8. Отопление и вентиляция гражданского здания: Методические указания к курсовой работе для студентов специальности 2903 Ивановская государственная арх.- строит. академия; Сост.: О. Б. Колибаба, Н. С. Котлярова. Иваново, 2003.-45 с.

 

9. Естественная вентиляция жилых зданий. Е. Х. Китайцева, Е. Г. Малявина.

 

10. Эффективность применения солнечных водонагревателей в климатических условиях средней полосы. О. С. Попель.

 

11. Микротурбогенераторы для распределенных энергетических систем. В. И. Ситников.

 

12. Устройство термоэлектрического модуля. WWW: http:// www.kryotherm.spb.ru.

 

13. Многофункциональный контроллер ТКМ410. Руководство по эксплуатации.

 

14. Алюминиевые и биметаллические радиаторы. Global, тел.: (095) 788 – 1112, (812) 103 – 4114.

 

15. Рыженков В. А., Погорелов С. А., Гашо Е. Г. К вопросу о повышении эффективности энергоиспользования в жилищно-коммунальном хозяйстве // Энергосбережение и энергоэффективность. 2004. № 1.

 

16. Байдаков С. Л., Рогалев Н. Д. О комплексном территориальном подходе к повышению энергетической эффективности коммунального хозяйства города // Энергосбережение. 2002. № 2.

 

17. Табунщиков Ю. А. Энергосбережение: дефицит знаний и мотиваций // АВОК. 2004. № 6.

    18. Лапир М. А. Целевая программа: комплекс первоочередных мер по энергосбережению в Москве // Энергосбережение. 2001. № 5.

 

19. Клименко А. В., Гашо Е. Г. Проблемы повышения эффективности коммунальной энергетики на примере объектов ЖКХ ЦАО г. Москвы // Теплоэнергетика. 2004. № 6.

20. Гагарин В. Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях «рыночной экономики» // Новости теплоснабжения. 2002. № 1.

 

21. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003.

 

22. Бутузов В. А. Анализ опыта разработки и эксплуатации гелиоустановок в Краснодарском крае. – «Промышленная энергетика». 1997, № 2.

 

23. Бутузов В. А. Анализ опыта проектирования и эксплуатации гелиоустановок горячего водоснабжения. Сборник трудов АВОК, 26–29 мая, Спб., 1998.

 

24. Н.Н. Павлов, Ю.И. Шиллер «Вентиляция и кондиционирование воздуха» справочник проектировщика. Часть 3. Книга 2. Москва, 1992- 416с.

 

25. А.С. Юрьев «Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем». 2001.-1154 с.

 

26. Р. В. Щекин, С. М. Кореневский «Справочник по теплоснабжению и вентиляции». Книга вторая. Киев, 1976.- 352с.

 

27. ГОСТ 13580-85 (1994). Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия.

 

28. ГОСТ 13579-78 (1994). Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия.

29. ГОСТ 948-84 (1991). Перемычки железобетонные для зданий с кирпичными стенами.

.

30. ГОСТ 9561-91. Плиты перекрытий железобетонные многоступенчатые для зданий и сооружений. Технические условия.

 

31. ГОСТ 6629-88. Двери деревянные внутренние для жилых и общественных зданий. Типы и конструкции.

 

32. ГОСТ 11214-86. Окна и балконные двери деревянные с двойным остеклением для жилых и общественных зданий. Типы, конструкции и размеры.

 

по проектированию систем ТГВ

На тему: Отопление, вентиляция и горячее водоснабжение

Жилого дома в г. Иваново

 

 

Студента гр. ТГВ-52

            Карпов Д.П.

 

Состав курсового проекта:

1. Расчетно-пояснительная записка на 46 стр.

2. Графическая часть на 1 листе А4

 

 

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Руководитель Котков А.А.

                     

 

 

Иваново 2009.

Содержание

                                                                    Стр.

1. Задание на проектирование ……………………………………………………………… 3

2. Архитектурные решения …………………………………………………………………..4

3. Конструктивные решения для жилого дома ……………………………………………..5

4. Разработка инженерных систем для жилого дома, расположенных

в городе Иваново…………………………………………………………………………….. 6

4.1. Природно-климатические условия рассматриваемого варианта ……………………. 6

4.2. Теплотехнический расчет ……………………………………………………………….7

4.3. Расчет тепловых потерь отапливаемыми помещениями и составление

теплового баланса ………………………………………………………………………...….11

4.3.1. Расчет тепловых потерь ………………………………………………………………11

4.3.2. Составление теплового баланса ……………………………………………………...13

5. Выбор и расчет отопительных приборов ………………………………………………..15

6. Расчет тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения …………………………...17

7. Гидравлический расчет систем отопления ………………………………………………18   

8. Расчёт теплового пункта …………………………………………………………………..22

9. Системы вентиляции ……………………………………………………………………... 24        

10. Альтернативный источник теплоты ……………………………………………………28

10.1. Рассмотрение солнечного коллектора в качестве альтернативного

источника теплоты …………………………………………………………………………..28

10.2. Поступление тепла от солнца …………………………………………………………29

10.3. Исследование теплопрозводительности солнечных коллекторов ………………….33

10. 4. Определение параметров накопителей (аккумуляторов) энергии …………………37

11. Автоматическая пожарная сигнализация ………………………………………………42

12. Охрана окружающей среды ……………………………………………………………..43 

Заключение …………………………………………………………………………………..44

Библиографический список …………………………………………………………………45

 

Задание на проектирование

 

       В г. Иваново необходимо запроектировать жилое дом высотой два этажа. В доме должен быть подвал. Во всех помещениях необходимо обеспечить оптимальные параметры микроклимата.

       Необходимо предусмотреть автономное снабжение здания, не зависящее от городских коммуникаций.

       Площадь застройки не должна превышать 240м², а жилая - должна быть не менее 228 м². Высота подвального помещения должна быть 2,75 м, а этажей не менее - 3 м.

       По окончанию основных проектных работ необходимо предусмотреть благоустройство территории.

 

Архитектурные решения

 

      Офисное здание состоит из двух смежных строений. В одном строении три этажа, включая мансарду, а в другом – два. Подвал без световых проемов с заглублением в грунт на 2,75 м.

      Все внутреннее пространство здания имеет такое планировочное решение, в котором учтено наличие гостиной, гостевой комнаты, кухни, столовой, санузлов, спальнь, а также кладовые и складские помещений. В соответствии с требованиями санитарных норм, отделка помещений предполагается в основном из натуральных материалов. В основных помещениях отделка стен и полов предполагается из сосны и дуба соответственно, а потолков – с помощью побелки. В кладовых помещениях предполагается побелка потолков, покраска стен и укладка керамической плитки на пол. Во всех помещениях здания, за исключением кладовых и сануздов, естественное освещение осуществляется с помощью двухслойных стеклопакетов, установленных в проемы несущих стен. В кровле дополнительно установлены специальные окна для обеспечения проникновения как можно большего количества световых потоков.

      Естественное освещение здания дополняется искусственным. В качестве источников света приняты люминесцентные лампы накаливания для общего освещения и настольные лампы для местного освещения.