balashov2

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Институт энергетики, приборостроения и радиоэлектроники

А.А. БАЛАШОВ, Н.Ю. ПОЛУНИНА, В.А. ИВАНОВСКИЙ, Д.С. КАЦУБА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЙ

Утверждено Методическим советом ТГТУ в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению

подготовки бакалавров 270800 «Строительство» и специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство»

Тамбов

2014

ВВЕДЕНИЕ

Повышение качества строительства, требует создания условий для высокопроизводительного труда и культуры производства, что неразрывно связано с состоянием воздушной среды на рабочих местах. Основной задачей специалистов в области теплоснабжения является создание в помещениях разного назначения такого микроклимата, при котором обеспечиваются благоприятные условия для технологических процессов и нормальной деятельности человека [2]. Именно эти условия внутренней среды на производстве, в промышленных и гражданских зданиях обеспечиваются с помощью систем отопления, теплоснабжения и вентиляции. Эффективность систем, их технико-экономические характеристики во многом зависят не только от принятых схем, от правильного монтажа, наладки и эксплуатации, но и от правильно выбранной методики расчёта и достоверности проведённых расчётов. Поэтому курсовая работа, включающая вопросы расчёта, проектирования, строительства и эксплуатации систем отопления, теплоснабжения и вентиляции воздуха играет важную роль в подготовке специалистов.

Основы рационального проектирования, методики инженерного расчёта и особенности принятия основных проектных решений в вопросах теплоснабжения, отопления и вентиляции являются важными знаниями для будущего специалиста, поскольку более одной трети всего вырабатываемого в стране тепла расходуется на отопление промышленных и гражданских зданий [2].

Предназначено для студентов 3 курса дневной и заочной форм обучения направления подготовки бакалавров 270800 «Строительство» и специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство», изучающих дисциплины «Теплогазоснабжение с основами теплотехники» и «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Выполнение курсовой работы [2] позволит студенту на практическом примере освоить основные подходы к расчётам и проектированию систем отопления и вентиляции и их основных элементов, ознакомиться с требованиями Санитарных норм и правил (СНиП), нормативными методиками расчётов отдельных конструкций, правилами эксплуатации энергетического оборудования и обширной справочной литературой.

Целью курсовой работы является приобретение практических навыков проектирования систем отопления и вентиляции гражданских зданий.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

Графическую часть работы выполняют параллельно с расчётом, для которого конструктивные размеры берут с чертежа.

На листе заданного формата в масштабе 1:100 вычерчивают план здания [2], где наносят нумерацию всех помещений в соответствии с ГОСТ 21.602-2003. На план наносят строительные размеры согласно варианту задания. На основе этого чертежа выполняют расчёт теплопотерь отапливаемыми помещениями.

После расчёта теплопотерь приступают к подбору нагревательных приборов и гидравлическому расчёту системы отопления. В результате вычерчивают аксонометрическую схему системы отопления согласно ГОСТ 21.602-2003, где указы-

1

вают расположение отопительных приборов, узла ввода, запорно-регулирующей арматуры и воздухосборников. На плане типового этажа указывают места установки нагревательных приборов, как правило, под оконными проёмами [2]. Точками обозначают места прохождения отопительных стояков, которые располагают на расстоянии 0,35 м от края окна.

Подбирают теплотехническое оборудование, соответствующее заданной схеме системы отопления. После согласования с преподавателем студент должен начертить схему подключения или конструкцию одного из элементов узла теплоснабжения.

Проектирование системы вентиляции начинают с размещения каналов на плане этажа. На разрезе пунктиром следует показать вентиляционные каналы и вытяжную шахту. Нанести уровни отметок центров окон и устья шахты. На основе плана и разреза в масштабе 1:100 вычертить аксонометрическую схему системы вентиляции. Условные графические изображения и обозначения элементов системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и теплоснабжения должны быть выполнены по требованиям.

В пояснительной записке необходимо дать расчётные соотношения и результаты расчётов для одного помещения в развёрнутом виде, а для остальных помещений – в виде таблиц. Единицы физических величин обязаны соответствовать системе СИ.

Пояснительная записка должна содержать задание и расчётные соотноше-

ния [2].

Задание студенту выдаёт преподаватель в виде двух цифр (например, 3–8). Первая цифра указывает на вариант задания. Вторая – исходные данные к варианту задания. Варианты заданий представлены в приложении А. В исходные данные входят: строительные размеры; высота этажа; конструкции наружных ограждающих конструкций здания, указанные в таблицах (конструкции наружных стен –

втабл. А6, конструкции полов – в табл. А7, конструкции перекрытий и крыш –

втабл. А8, окон – в табл. А9, наружных дверей – в табл. А10); район строительства указан в табл. А11; система теплоснабжения выбирается согласно табл. А12; система отопления здания выбирается согласно табл. А13; варианты нагревательных приборов выбираются из табл. А14, а элементы систем отопления для детального вычерчивания – из табл. А15.

2

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ И ВЛАЖНОСТНЫЙ РАСЧЁТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций

Целью теплотехнического расчёта является определение коэффициента теплопередачи отдельных ограждающих конструкций здания (наружных стен, чердачного и цокольного перекрытий, окон, дверей и т.д.).

В результате теплотехнического расчёта, зная приведённое сопротивление теплопередаче наружных ограждений, определяют общее термическое сопротивление теплопередаче и необходимую толщину теплоизоляционного слоя наружных ограждений и их окончательное сопротивление [2].

Общее термическое сопротивление теплопередаче однородного наружного ограждения (или неоднородного в характерном сечении, без теплопроводных включений) Rо, м2∙°С/Вт, и термическое сопротивление слоя конструкции Ri определяют, пользуясь формулами [15]:

Ri – термическое сопротивление теплопередаче отдельного слоя, м2∙°С/Вт; i и

i – соответственно толщина, м, и теплопроводность слоёв конструкции, кроме утеплителя, Вт/(м∙ С); в и н – нормированные значения коэффициентов теп-

лоотдачи от внутреннего воздуха к ограждающей конструкции и от ограждающей конструкции к наружному воздуху, Вт/(м2∙ С), принимаются по табл. 1.1, 1.2.

Таблица 1.1 – Значения коэффициента в, Вт/(м2·°С) [15]

Примечание. Коэффициент теплоотдачи в внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать по СНиП 2.10.03

3

В настоящее время требуемое сопротивление теплопередаче может определяться по санитарно-гигиеническим требованиям или по условиям энергосбережения [1].

Таблица 1.2 – Значения коэффициента н, Вт/(м2·°С), для условий холодного периода [15]

где tв – расчётная средняя температура внутреннего воздуха здания, ºС, принимаемая для расчёта ограждающих конструкций группы зданий по поз. 1 табл. 1.5 по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по [5] (в интервале 20...22 °С), для группы зданий по поз. 2 табл. 1.5 – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по [5] (в интервале 16...21 °С), для зданий по поз. 3 табл. 1.5 – по нормам проектирования соответствующих зданий; tн – расчётная зимняя температура наружного воздуха, С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (табл. А11); t н – нормативный температурный перепад, ºС, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по табл. 1.3; п – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимается по табл. 1.4.

4

Таблица 1.3 – Значения нормируемого температурного перепада tн, С [15]

tр – температура точки росы, °С, при расчётной температуре tв и относительной влажности внутреннего воздуха.

Примечание.

Для зданий картофеле- и овощехранилищ нормируемый температурный перепад для наружных стен, покрытий и чердачных перекрытий следует принимать по СНиП 2.11.02.

Таблица 1.4 – Значения коэффициента п, учитывающего положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [15]

Примечание.

Для чердачных перекрытий тёплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха в них tc большей tн, но меньшей tв коэффициент n следует определять по формуле n tв tc / tв tн .

5

Чтобы удовлетворить условиям энергосбережения, величину требуемого термического сопротивления Rотр , меньше которого Rо не может быть принята, т.е.

Rо ≥ Rотр , определяют по нормам (табл. 1.5) в зависимости от величины расчётного

значения градусо-суток отопительного периода (ГСОП), ºС∙сут, определяемой по формуле

где tоп – средняя температура наружного воздуха отопительного периода, °С,

принимаемая по [12] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С – в остальных случаях; zоп – продолжительность периода, сут, со средней суточной температу-

рой воздуха ниже или равной 8 °С (табл. А11).

По табл. 1.5 определяется требуемое сопротивление теплопередаче ограж-

дающих конструкций Rотр , м2∙°С/Вт, в зависимости от полученного значения ГСОП и типа здания или помещения [2].

Если Rотр > Rотр (ГСОП), то для дальнейших расчётов принимают Rотр ; если

Rотр < Rотр (ГСОП), то для расчётов принимают Rотр (ГСОП).

Таблица 1.5 – Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций [15]

6

Окончание таблицы 1.5

a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз. 1, где 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.

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

3.Нормируемые значения сопротивления теплопередаче чердачных и цокольных перекрытий, отделяющих помещения здания от неотапливаемых пространств с температурой tc (tн < tc < tв), следует уменьшать умножением величин, указанных в графе 5, на коэффициент n, определяемый по примечанию

ктаблице 1.4. При этом расчётную температуру воздуха в тёплом чердаке, тёплом подвале и остеклённой лоджии и балконе следует определять на основе расчёта теплового баланса.

4.Допускается в отдельных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнений оконных и других проёмов, применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с приведённым сопротивлением теплопередаче на 5% ниже установленного в таблице.

5.Для группы зданий в поз. 1 нормируемые значения сопротивления теплопередаче перекрытий над лестничной клеткой и тёплым чердаком, а также над проездами, если перекрытия являются полом технического этажа, следует принимать как для группы зданий в поз. 2.

Определяется невязка R Rотр Rо (или R Rотр (ГСОП) – Rо ) и выбирается материал утеплителя [2].

Заданная конструкция ограждения соответствует теплотехническим требованиям, если выполняется условие

Если же условие не выполняется, то необходимо определить толщину утепляющего слоя ут , м,

где ут – теплопроводность утепляющего слоя материала, Вт/(м·°С) [15].

После необходимо уточнить фактическое общее термическое сопротивление теплопередаче Rоф , м2∙°С/Вт, утеплённого наружного ограждения [2]

и, подбирая толщину утеплителя, добиться выполнения неравенства (1.5).

Если условие (1.5) не выполняется, то необходимо выбрать строительный материал с меньшей теплопроводностью ут , Вт/(м·°С).

7

Пример 1.1.

Исходные данные [2]:

– конструкция наружной стены: стены деревянные из тесанных брёвен с обшивкой досками;

–район строительства – г. Липецк;

–влажностный режим помещения – нормальный;

– расчётная температура внутреннего воздуха tв 18°С [5];

– расчётная зимняя температура наружного воздуха в Липецке, равная

–коэффициент n = 1 (табл. 1.4);

–t н = 4 °С (табл. 1.3);

Порядок расчёта.

1. Общее термическое сопротивление теплопередаче наружной стены определим по формуле (1.1)

Rо 1/8,7 0,015 0,002 0,260 0,012 1/ 23 1,05 м2∙°С/Вт. 0,15 0,14 0,36 0,21

2. По формуле (1.3) сопротивление теплопередаче, отвечающее условиям санитарно-гигиенических норм

тр 18 27 2

Rо 4 8,7 1 1,3 м ∙°С/Вт.

3. Градусо-сутки отопительного периода определяем по формуле (1.4)

ГСОП (18 3,4) 202 4322,8 °С·сут.

4. Величину сопротивления теплопередаче наружной стены с учётом энергосбережения определяем по табл. 1.5

Rотр (ГСОП) = 0,00035 4322,8 1,4 2,9 м2∙°С/Вт.

5.Сравниваем Rотр 1,3 м2∙°С/Вт и Rотр (ГСОП) = 2,9 м2∙°С/Вт и принимаем для дальнейших расчётов большее, т.е. Rотр (ГСОП) = 2,9 м2∙°С/Вт.

6.Определяем невязку R Rотр (ГСОП) – Rо = 2,9 – 1,05 = 1,85 м2∙°С/Вт.

8