Учебное пособие 789

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

65

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

Методические указания к выполнению курсовой работы

для студентов 4-го курса, обучающихся по специальности 270301 «Архитектура»

Воронеж 2010

УДК 697.9 ББК 38.762

Составители И.И. Полосин, М.Н. Жерлыкина

Отопление и вентиляция общественного здания : метод. указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Отопление и вентиляция» / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: И.И. Полосин, М.Н. Жерлыкина. – Во-

ронеж, 2011. – 22 с.

Приведены общие требования, объем и порядок выполнения курсовой работы, методика расчета и проектирования систем отопления и вентиляции общественных зданий.

Предназначены для студентов специальности 270301 «Архитектура» всех форм обучения.

Ил. 1. Табл. 7. Библиогр.: 6 назв.

УДК 697.9 ББК 38.762

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент – А.И. Колосов, канд. техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Пособие предназначено для студентов всех форм обучения специальности 270301 «Архитектура», учебным планом которой предусмотрено выполнение курсовой работы по отоплению и вентиляции общественного здания.

В методических указаниях приводятся в достаточном объеме нормативные и методологические сведения, позволяющие самостоятельно выполнить основные расчеты и конструктивно разработать системы обеспечения микроклимата сооружений. Приложения содержат необходимые данные для выбора варианта задания и последующей работы.

Целью работы является закрепление теоретических знаний, а также получение практических навыков в разработке и расчетах систем отопления и вентиляции общественных зданий.

Тема курсовой работы – центральное водяное отопление и вентиляция общественного здания. Для выполнения этой работы исходным материалом может служить архитектурно-строительный проект здания, выполняемый студентом по курсу «Архитектура зданий». Такое последовательное и комплексное курсовое проектирование наглядно показывает, насколько важно своевременно увязывать архитектурно-планировочные решения с системами отопления и вентиляции здания и другой санитарной техникой.

В современных построенных в больших городах отдельно стоящих кинотеатрах, клубах, театрах, рассчитанных на 400 и более мест, ночной перерыв в работе обычно составляет 9 часов. При работе этих кинотеатров в холодный период года тепловыделения в фойе и особенно в зрительных залах с избытком превышают теплопотери даже при температурах наружного воздуха, близких к расчетной для отопления. Для поддержания комфортных условий в фойе и зрительных залах кинотеатры оборудуют вентиляцией, а в ряде случаев – устройствами для кондиционирования воздуха. По действующим нормам в фойе и подвальных помещениях устанавливают отопительные приборы центральной системы отопления, а в зрительном зале предусматривают устройство дежурного отопления.

Последовательность изложения материала в методических указаниях соответствует очередности выполнения курсовой работы.

Методические указания предназначены для студентов специальности 270301 − «Архитектура», а также будут полезны студентам других специальностей, изучающим дисциплины «Отопление и вентиляция», «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция».

3

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

Цель курсовой работы – углубление и обобщение теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Отопление и вентиляция».

При выполнении курсовой работы студент должен показать умение принимать обоснованные решения при проектировании отопительновентиляционных систем и устройств общественных зданий на примере театра, кинотеатра, клуба и тому подобное, имеющих зрительный зал вместимостью 400 и более зрителей.

2. ВЫБОР ЗАДАНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Курсовая работа выполняется на основе индивидуального задания. Планировка здания, ориентация по странам света, конструкции наружных ограждений принимаются по усмотрению исполнителя. Район строительства, климатические данные принимаются по двум последним цифрам номера зачетной книжки исполнителя по прил. А.

Курсовая работа по разработке отопления и вентиляции общественного здания должна состоять из расчетно-пояснительной и графической части, выполненных на листах формата А4 (297 × 420 мм), сшиваются в тетрадь с заглавным листом, объемом 10 … 15 страниц.

Расчетнаячастькурсовойработыдолжнасодержатьследующиеразделы:

теплотехнический расчет наружной стены или чердачного перекрытия;

расчет теплопотерь через ограждающие конструкции для зрительного зала и фойе-вестибюля;

выбор вида систем отопления и типа нагревательных приборов;

определение поверхности нагревательных приборов для зрительного зала и фойе вестибюля;

выбор схемы систем вентиляции;

расчет воздухообмена в помещениях по нормам и кратностям;

определение сечения вентиляционных каналов и решеток.

Вграфической части необходимо:

вычертить план и разрез здания с нанесением отопительных приборов, вентиляционных каналов, вентиляционного оборудования;

вычертить аксонометрические схемы систем отопления и вентиляции для зрительного зала и фойе-вестибюля;

вычертить эскизы декоративного укрытия нагревательного прибора, решетки вентиляционного отверстия;

выполнить перспективу интерьера, зрительного зала или фойевестибюля с показом основных элементов систем отопления и вентиляции.

4

3. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Задачей теплотехнического расчета является выбор конструкций наружных ограждений и определение их теплотехнических характеристик.

В холодный период года вследствие разности температур происходит процесс передачи теплоты от внутреннего воздуха помещений к наружному. При этом теплопередающей средой являются наружные ограждения (наружные стены, окна, наружные двери и так далее). Основной теплотехнической характеристикой наружного ограждения считается коэффициент теплопередачи К , показывающий количество теплоты, передаваемой единицей площади ограждения в час при единичной разности температур внутреннего и наружного воздуха. Таким образом, коэффициент теплопередачи К , Вт/(м2 × °С), характеризует способность ограждения передавать тепловой поток от внутреннего воздуха к наружному и является величиной, обратной общему термическому сопротивлению ограждения, определяется по формуле

(м2 × °С)/Вт, определяемого исходя из санитарно-гигиенических условий по формуле (3.2) и условий энергосбережения по формуле (3.3).

tн – расчетная температура наружного воздуха, °С, принимается равной сред-

ней температуре наиболее холодной пятидневки по [1] или прил. A; n – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимается по

[2, табл. 3]; tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, для общественных и административных зданий; принимают равным: для наружных стен – 4,5; для покрытий и чердачных перекрытий – 4,0; для перекрытий над подвалами и подпольями – 2,5; в – коэффициент

теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2 × °С), принимается по [2, табл.4].

где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, следует определять по

5

где tв – то же, что и в формуле (3.2); tо.п , Zо.п– средняя температура, °С, и

продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой не более 8°С, принимаются по [1]; А и Б – эмпирические коэффициенты, для общественных и административных зданий принимают равными:

–для стен А=1,2; Б=0,3;

–для покрытий и чердачных перекрытий А=1,6; Б=0,4;

–для перекрытий над подвалами и подпольями А=1,3; Б=0,35. Величина фактического сопротивления, R0, (м2 × °С)/Вт, определяется в

соответствии с принятой конструкцией ограждения по формуле

где ∑Ri – суммарное термическое сопротивление отдельных слоев ограждения, (м2 × °С)/Вт, Rв.п. – суммарное термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек, (м2 × °С)/Вт, если они имеются в конструкции ограждения, принимается по [2, прил. 4]; Rв=1/αв – сопротивление теплоотдачи наружной поверхности, (м2 × °С)/Вт; αв – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 × °С), принимается по [2, прил. 6].

Термическое сопротивление, Ri, (м2 × °С)/Вт, отдельных слоев ограждения определяется по формуле

где δ – толщина слоя, м; λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2 × °С), принимается из [2, прил. 3].

После определения величины фактического термического сопротивления необходимо сравнить его с требуемым.

При этом должно быть соблюдено условие R0 > R0тр. Наиболее экономичное решение достигается при R0 = R0тр.

Если необходимо подобрать толщину одного из слоев ограждения для данных условий эксплуатации, то теплотехнический расчет рекомендуется провести в следующей последовательности: определить требуемое термическое сопротивление R0 по формулам (3.2) и (3.3), для дальнейшего расчета принимают большее значение R0тр из рассчитанных.

Из условия R0 = R0тр определить искомое значение толщины слоя:

принять фактическую толщину слоя;

определить общее фактическое сопротивление теплопередаче;

определить коэффициент теплопередачи ограждения.

Значения коэффициентов теплопередачи окон принимают равными: одинарное остекление в одинарном деревянном переплете К = 5,8 Вт/(м2×°С); двойное остекление в спаренных переплетах К = 2,9 Вт/(м2 × °С); то же в раздельных переплетах К = 2,7 Вт/(м2 × °С); наружные двери одинарные К

= 4,6 Вт/(м2 × °С); то же двойные К = 2,3 Вт/(м2 × °С).

6

Значение коэффициента теплопередачи входных дверей Кдв следует принимать равным 1,67 × Кст, Вт/(м2 × °С).

Термическое сопротивление теплопередаче для полов на грунте определяется по условным термическим сопротивлениям для отдельных зон пола. При коэффициенте теплопроводности материала пола 1,16 Вт/(м2 × °С) условная величина сопротивления теплопередаче первой зоны-полосы, расположенной на расстоянии до 2 м в глубину помещений от наружной стены,

RНПI 2,17 (м2 × °С)/Вт; второй зоны-полосы − последующих 2 м от наружной стены, RНПII 4,34 (м2 × °С)/Вт; третьей зоны-полосы для последующих 2

°С)/Вт; для четвертой зоны-полосы − последней, RНПIV 14,28 (м2 × °С)/Вт.

Для утепленных полов, когда имеются слои материала, коэффициенты теплопроводности которых λ<1,16 Вт/(м2 ×°С), сопротивление теплопередаче определяется по формуле

ев, (м2 × °С)/Вт.

Сопротивление теплопередаче конструкций полов на лагах определяют

В качестве утепляющих слоев учитывают воздушную прослойку и дощатый пол, уложенный по лагам.

Теплофизические характеристики строительных материалов (плотность, коэффициент теплопроводности) в зависимости от условий эксплуатации принимаются по [2, прил. 3].

Условия эксплуатации ограждающих конструкций следует устанавливать по [2, прил. 2].

4. РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТЕРЬ ПОМЕЩЕНИЙ

Для расчета теплопотерь помещений через ограждающие конструкции необходимо знать общее термическое сопротивление и коэффициенты теплопередачи всех наружных ограждений. Общие потери теплоты, состоящие из основных и добавочных, а также правила обмера наружных ограждений определяются по [3]. Расчет теплопотерь проводится в форме, представленной табл. 4.1.

7

Основные потери тепла через ограждающие конструкции зданий определяют путем суммирования потерь теплоты через отдельные ограждающие

где К –коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций, Вт/(м2 × °С); F – расчетная площадь ограждающих конструкций; tв – расчетная темпера-

тура воздуха внутри помещения, ºС; tн – расчетная температура наружного

воздуха для холодного периода года, ºС, соответствующая расчетным параметрам по [1] или прил. А; n – коэффициент, зависящий от положения поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по [2, табл.3]; β – коэффициент, учитывающий дополнительные потери через ограждения, в долях от основных теплопотерь.

Дополнительные потери теплоты учитываются добавками к основным теплопотерям:

добавка на ориентацию по сторонам горизонта на все наружные вертикальные (проекции на вертикаль) и наклонные ограждения: на север, восток, северо-восток, северо-запад – 0,1: юго-восток, запад – 0,05. При наличии двух наружных стен и более добавки на ориентацию по сторонам горизонта увеличивают на 0,05;

добавка на врывание холодного воздуха через наружные двери (не оборудованные воздушными завесами) при их кратковременном открывании при высоте здания Н, м. Для тройных дверей с двумя тамбурами добавка принимается в размере β = 0,2 × Н, для двойных дверей с тамбурами – 0,27 × Н, для тройных дверей без тамбура – 0,34 × Н, для одинарных дверей – 0,22 × Н. Для общественных зданий с частым открыванием дверей допускается принимать дополнительную добавку в размере (4 … 5) × Н;

добавки на высоту для помещений высотой более 4 м равны 0,02 на каждый метр высоты стен сверх 4 м. Общая величина этой добавки может составлять не свыше 0,15.

Теплообмен через ограждения смежных отапливаемых помещений учитывается только при разности температур внутреннего воздуха этих помещений более 3°С.

Расчетную площадь ограждающих конструкций определяют с точностью до 0,1 м.

При определении площади наружных стен площадь окон не вычитают,

авместо коэффициента теплопередачи окон берут разность между коэффициентами теплопередачи окон и стен. Сумма теплопотерь через наружные стены и окна при этом не изменяется.

При определении теплопотерь через наружные двери площадь их следует вычитать из площади стен и коэффициент теплопередачи принимать полностью, так как добавки на основные теплопотери у наружной стены и двери разные.

9

Ограждающие конструкции обозначаются сокращенно: НС – наружная стена, ДО – окно с двойным остеклением, Пл – пол, Пт – потолок, ДД – двойная дверь, ОД – одинарная дверь.

Ориентация наружных ограждений по сторонам горизонта обозначается сокращенно: С; Ю; Ю-В; С-3 и так далее.

Расчет расхода теплоты на нагревание наружного инфильтрующегося воздуха, Вт, проводится согласно [3]. При расчете суммарных потерь теплоты помещения данный расчет можно не проводить и величину расхода тепла на инфильтрацию наружного воздуха не учитывать.

Теплопотери через отдельные ограждения каждого помещения суммируют. Теплопотери лестничной клетки определяют как для одного помещения.

5.ВЫБОР ВИДА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

ИТИПА НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Впомещениях кинотеатров, клубов, театров, читальных залах, библиотеках и тому подобных помещениях, как правило, устраивают водяное отопление с радиаторами и конвекторами или системы воздушного отопления совмещенного с вентиляцией.

Расчетные перепады температур в системах водяного отопления допускается принимать в пределах от 95 / 70°С до 115 / 70°С.

Системы водяного отопления для зрительного зала и сцены должны иметь ветви трубопроводов.

Для зрительных залов рекомендуется применение горизонтальнооднотрубной системы отопления с размещением подающей и обратной магистралей в подвалах или подпольных каналах.

Источником теплоснабжения следует предусматривать тепловое сети ТЭЦ, районные или квартальные котельные. При централизованном теплоснабжении местная система отопления присоединяется к теплосети с помощью узла ввода или элеваторного узла, располагаемого, как правило, в подпольном помещении высотой не менее 2 м и площадью 10 … 12 м.

При отоплении помещений радиаторами и стальными конвекторами в зрительных залах, вестибюлях, фойе устраивают декоративное укрытие этих нагревательных приборов. Декоративное укрытие не должно снижать теплоотдачу нагревательного прибора больше 15 % от расчетной величины.

Отопительные приборы необходимо располагать преимущественно под световыми проемами, у наружных стен или вблизи входных дверей.

РасчетнаяплощадьFр, м, отопительногоприбораопределяетсяпоформуле

где Qп – теплопотребность помещения, Вт; qпр – плотность теплового пото10