Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Московский университет путей сообщения"

Смоленский филиал

Контрольная работа №1 по предмету

“Теплогазоснабжение с основами теплотехники”

Выполнил: Садовниченко А.В.

специальность 270800 "Строительство"

группа СМГС-391

шифр 1120п/СТб-1513

преподаватель:

Смоленск 2014

Содержание

1. Задание на курсовую работу и исходные данные

2. Тепловой расчет системы отопления

3. Тепловой расчет отопительных приборов

4. Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы отопления

5. Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции двухсветного зала 101

6. Список литературы

Задание на курсовую работу

Разработать схематически и выполнить расчет элементов системы водяного отопления двухэтажного здания и приточно-вытяжной вентиляции для двухсветного зала 101.

Исходные данные:

1. Географический район строительства здания – г. Смоленск.

2. Климатические данные района:

а) расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования системы отопления t^p_н = -26⁰C;

б) средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон

t^ср_от = - 5.8°C;

в) продолжительность отопительного сезона n = 215 суток;

г) расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции t^p_вент = -26°C.

3. Влажностный режим помещения нормальный φ_в = 50%.

4. Основные характеристики здания (см. рис. 1).

Наружные стены – из кирпича без наружной облицовки, с внутренней известково-песочной штукатуркой толщиной δ_шт = 0,02 м. Тип кирпичной кладки наружных стен из глиняного кирпича. Коэффициент теплопроводности кладки λ_кл = 0,814 Вт/(м²°С).

Коэффициент теплопроводности штукатурки λ_шт = 0,815 Вт/(м²°С).

Подвал под полами первого этажа – не отапливаемый, без окон.

Окна – с двойным остеклением на деревянных переплетах.

Входная дверь – двойная, с тамбуром, без тепловой завесы.

Размеры здания, помимо указанных размеров на чертежах (рис.1):

Полная ширина здания A = 12 м;

Высота этажей H =3,3 м;

Ориентация главного фасада – Восток;

Площадь одного оконного проёма F_до = 3,0 м²;

Площадь одного дверного проёма F_дд = 4,0 м².

5. Расчётные температуры воздуха внутри помещений t_в, °C:

а) в вестибюле (помещение 105) 12 °C;

б) на лестничной клетке, в санузлах 16 °C;

в) во всех остальных помещениях 18 °C.

6. Система отопления здания – двухтрубная тупиковая.

а) Вид циркуляции – насосная;

б) Распределение воды – верхнее;

в) Источник теплоснабжения – водяная теплосеть с температурами воды 150/70 ⁰С;

г) Присоединение к внешним тепловым сетям – через элеватор

7. Расчетная температура воды в системе отопления:

горячей t_г = 95°C;

обратной t_о = 70°C.

8. Отопительные приборы:

а) тип, марка отопительного прибора - чугунные двухколонковые радиаторы МС-90;

б) Площадь теплообменной поверхности секции f_с = 0,240 м²;

в) Номинальная плотность теплового потока q_ном = 725 Вт/м²;

г) Полная высота H = 588 мм;

д) Строительная длинна секции l_с = 98 мм.

Схема присоединения приборов к стоякам – сверху вниз.

9. Основные исходные данные для расчета воздухообмена двухсветного зала (помещение 101):

а) Расчетное число людей в зале n =110 человек;

б) Допустимая концентрация CO₂ в воздухе помещения b_уд = 0,7 л/м³;

в) Допустимая относительная влажность воздуха φ_доп = 55%;

г) Концентрация CO₂ в наружном воздухе b_пр = 0,3 л/м³.

Система вентиляции – приточно-вытяжная с механическим притоком и естественной вытяжкой, несвязанная с отоплением.

Подача приточного воздуха производиться в верхнюю зону.

Продолжительность работы калорифера системы вентиляции τ_кл = 1200 ч/год, средний коэффициент тепловой нагрузки φ_кл = 0,3.

Недостающие значения взяты в соответствии с имеющимися в литературе рекомендациями.

S_э = 2,02 руб.кВт/час

S_т = 2300 руб./м³

Sq_от = 900 руб./ГКалл

Тепловой расчет системы отопления

Назначение системы отопления состоит в обеспечении требуемого теплового режима во всех помещениях здания в холодный период года. Эта цель достигается установкой отопительных приборов, суммарная теплоотдача которых в каждом помещении компенсирует тепловые потери через наружные ограждения. Систему отопления проектируют на расчетную температуру наружного воздуха наиболее холодного периода года (средняя температура tр_н наиболее холодной пятидневки в данном населенном пункте из восьми зим за 50-летний период).

Для города Смоленска t^р_н = -27°C.

Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания

1. Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение, Вт/м²,

q_max = α_в ×∆t^н

q_{max нс} = 8,7 7 = 60,9 Вт/м²;

q_{max пт} = 8,7 5,5 = 47,85 Вт/м²;

q_{max пл} = 8,7 2,5 = 21,75 Вт/м²,

где α_в ≈ 8,7 Вт/(м²°С) – средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней по верхности ограждающей конструкции;

∆t^н = t_в t´_ст – нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения t_н и внутренней поверхности ограждения t_ст.

∆t^н_нс = 7°C - наружных стен;

∆t^н_пт = 5,5°C – покрытия и чердачные перекрытия;

∆t^н_пл = 2,5°C – покрытия над подвалами и подпольями.

2. Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции, Вт/(м²°К).

k_max = q_max /(t_в – t^р_н)

	Ψ	Вестибюль	Лестничная клетка, санузел	Остальные помещения
Стена	1	1.5615	1.4163	1.3533
Потолок	0.9	1.1042	1.0015	0.9570
Пол	0.6	0.3346	0.3035	0.2900

где - поправочный коэффициент на расчетную разность температур (t_в – t^р_н), учитывает положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.

Значение коэффициента принимаются:

а) для наружных стен Ψ_нс = 1;

б) для чердачных перекрытий Ψ_пт = 0,9;

в) для перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемов, расположенных выше уровня земли, Ψ_пл = 0,6.

3. Требуемое по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, м²ºС/Вт,

R_min = 1/k_max.

	Вестибюль	Лестн.Санузел	Остальные
Стена	0.640394	0.706075534	0.738916256
Потолок	0.905608	0.998490654	1.044932079
Пол	2.988506	3.295019157	3.448275862

4. Необходимая минимальная толщина наружных стен δ_кл^min , м.

Из выражения для термического сопротивления в процессе передачи теплоты через плоскую стенку

R_min^нс = 1/α_в + δ_кл^min /λ_кл + δ_шт/ λ_шт + 1/α_н^нс

Имеем

δ_кл^min = λ_кл(R_min^нс – 1/α_в – δ_шт/λ_шт – 1/α_н^нс).

	αв	αн	δ	принимаем
Ветибюль	8.7	23.2	0.3727	0.38
Лестничная клетка, санузел	8.7	23.2	0.4261	0.51
Остальные помещения	8.7	23.2	0.4529	0.51

Значения коэффициентов теплопроводности λ_кл и λ_шт, Вт/(м²°С) см. в задании выше;

α_н^нс ≈ 23,2 Вт/(м²°С) – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к наружному воздуху.

Найденные значения δ_кл ^min округляем до стандартной толщины кладки δ_кл:

Для вестибюля - полтора кирпича.

Для лестничной клетки и санузла - два кирпича.

Для остальных помещений - два кирпича.

5. Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен, Вт/(м²°С),

k^нс_расч. = 1/(1/α_в + δ_кл/λ_кл + δ_шт/λ_шт + 1/α_н^нс)

	k расч
Ветибюль	1.5398
Лестничная клетка, санузел	1.2359
Остальные помещения	1.2359
Окна	2.9000
Двери	2.3300

6. Расчетное термическое сопротивление теплопередачи, м²ºС/Вт;

R_расч.^нс =1/k_расч.^нс.

	Rрасч
Ветибюль	0.6494
Лестничная клетка, санузел	0.8091
Остальные помещения	0.8091

Проверяем условия предпочтения:

k_расч.^нс < k_max^нс или R^нс_расч. > R_min^нс, где запас не должен превышать 15%.

Допускается и k_расч.^нс > k_max^нс, но не более чем на 5%.

Для вестибюля:

1,54 < 1,56 Вт/(м²°С), или 0,6494 > 0,64 м²ºС/Вт.

Для лестничной клетки и санузла:

1,236 < 1,42 Вт/(м²°С), или 0,809 > 0,71 м²ºС/Вт.

Для остальных помещений:

1,236 < 1,35 Вт/(м²°С), или 0,809 > 0,74 м²ºK/Вт.

Условия выполняются.

Поскольку в задании на курсовую работу не указаны прочие ограждающие конструкции (ПТ, ПЛ и др.), то принимаем:

а) для пола первого этажа

k_расч.^пл = k_max^пл;

б) для потолка второго этажа

k_расч.^пт = k_max^пт,

т.е. найденные ранее максимально допустимые значения этих величин (см. п. 2).

Для окон и наружной двери принять:

k^до = 2,9 Вт/(м²°С); k^дд = 2,33 Вт/(м²°С).

7. Основные теплопотери через наружные ограждения.

Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находим по уравнению теплопередачи:

Q_осн = k_расч.F(t_в – t_н^р)Ψ

где F- площадь поверхности соответствующего наружного ограждения, м². Измерение площади поверхности наружного ограждения F, м², произведено по чертежам плана и разреза здания (см. рис.1), и сведено в табл.1.

Подвал без световых проемов.

Таблица 1

№ Помещения	Наименование помещения и его темпера- тура	Характеристика ограждения				Коэффициент теплопередачи ограждения k, Вт/( м2ºC)	Расчетная разность тем- пературы (tв –tн ) n, ºC	Основные теплопотери через ограждения, Вт	Добавочные Теплопотери Β		Коэффициент (1 + β)	Теплопотери, Вт
		Наименование	Ориентация по сторонам горизонта	Размеры, м	Площадь А, м2				На ориентацию по Сторолнам горизонта	Прочие		Через ограждение	На инфильтрацию	помещения
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
101	Двухсветный зал t =18ºС	Н.с.	В	8(3,6+3,7)	40,4	1.2359	45	2246.9	0,1	0,06	1,16	2606.4
		Н.с.	З	12(3,6+3,7)	85,9	1.2359	45	4777.4	0,05	0,06	1,11	5302,9
		Н.с.	Ю	8(36+3,7)	40,4	1.2359	45	2246.9	0	0,06	1,06	2381,7
		Д.о.	В	6(21,5)	18	2.9000	45	2349.0	0,1	-	1,1	2583,9
		Д.о.	З	3(21,5)	9	2.9000	45	1174.5	0,05	-	1,05	1233,2	0
		Д.о.	Ю	6(21,5)	18	2.9000	45	2349.0	0	-	1	2349,0	0
		Пл.	-	812	104	0.2900	45	814.32	-	-	1	814.32	0
		Пт.	-	812	104	0.9570	45	4030.9	-	-	1	4030.9	0	21302,3
102	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	З	33,6	7,8	1.2359	45	433.80	0,05	-	1,05	455,49	0
		Пл.	-	34	12	0.2900	45	93.96	-	-	1	93.96	0
		Д.о.	З	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,05		1,05	411,08	0	960,53
103	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	В	33,6	7,8	1.2359	45	433.80	0,1	-	1,1	477,18	0
		Пл.	-	37	21	0.2900	45	164.43	-	-	1	164.43	0
		Д.о.	В	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,1	-	1,1	430,65	0	1072,26
104	Санузел t = 16ºС	Н.с.	З	33,6	7,8	1.2359	43	414.52	0,05	-	1,05	435,25	0
		Пл.	-	34	12	0.3035	43	93.96	-	-	1	93.96	0
		Д.о.	З	21,5	3	2.9000	43	374.10	0,05	-	1,05	392,81	0	922,01
105	Вестибюль t = 12ºС	Н.с.	В	33,6	6,8	1.5398	39	408.37	0,1	-	1,1	449,2	0
		Пл.	-	37	21	0.3346	39	164.43	-	-	1	164.43	0
		Д.д.	В	22,0	4	2.3300	39	363.48	0,1	1,96	3,06	1112,3	0	1725,88
106	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	З	33,6	7,8	1.2359	45	433.80	0,05	-	1,05	455,49	0
		Н.с.	С	43,6	14,4	1.2359	45	800.87	0,1	-	1,1	880,96	0
		Пл.	-	43	12	0.2900	45	93.96	-	-	1	93.96	0
		Д.о.	3	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,05	-	1,05	411,08	0	1841,48
107	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	С	63,6	25,2	1.2359	45	1401.5	01	-	1,1	1321,4	0
		Н.с.	В	63,6	15,5	1.2359	45	862.05	0,1	-	1,1	951,37	0
		Пл.	-	66	36	0.2900	45	328.86	-	-	1	328.86	0
		Д.о.	В	2(21,5)	6	2.9000	45	783.00	0,1	-	1,1	861,3	0	3418,98
108	Коридор t = 18ºС	Н.с.	С	23,6	4,2	1.2359	45	233.59	0,1	-	1,1	256,95	0
		Пл.	-	122	24	0.2900	45	187.92	-	-	1	187.92	0
		Д.о.	С	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,1	-	1,1	430,65	0	875,52
109	Лестничная Клетка t = 16ºС	Н.с.	З	3(3,6+3,7)	15,6	1.2359	43	829.05	0,05	-	1,05	870,5	0
		Пл.	-	34	12	0.3035	43	93.96	-	-	1	93.96	0
		Д.о.	З	2(21,5)	6	2.9000	43	748.20	0,05	-	1,05	785,61	0
		Пт.	-	34	12	1.0015	43	465.10	-	-	1	465.10	0	2215,17
202	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	З	33,7	8,1	1.2359	45	450.49	0,05	-	1,05	473,01	0
		Пт.	-	36	18	0.9570	45	465.10	-	-	1	697,65	0
		Д.о.	З	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,05	-	1,05	287,25	0	1757,92
203	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	В	63,7	16,2	1.2359	45	900.98	0,1	-	1,1	991,07	0
		Пт.	-	66	36	0.9570	45	1627.9	-	-	1	1395,3	0
		Д.о.	В	2(21,5)	6	2.9000	45	783.00	0,1	-	1,1	861,3	0	3247,68
204	Санузел t = 16ºC	Н.с.	З	33,7	8,1	1.2359	43	430.47	0,05	-	1,05	451,99	0
		Д.о.	З	21,5	3	2.9000	43	374.10	0,05	-	1,05	392,81	0
		Пт.	-	34	12	1.0015	43	465.10	-	-	1	465.10	0	1309,9
205	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	С	63,7	22,2	1.2359	45	1440.4	0,1	-	1,1	1358,1	0
		Н.с.	В	63,7	16,2	1.2359	45	900.98	0,1	-	1,1	991,07	0
		Д.о.	В	2(21,5)	6	2.9000	45	783.00	0,1	-	1,1	861,3	0
		Пт.	-	76	42	0.9570	45	1627.9	-	-	1	1627.9	0	4838,37
206	Общественное помещение t =18ºС	Н.с.	З	33,7	8,1	1.2359	45	450.49	0,05	-	1,05	473,01	0
		Н.с.	С	43,7	14,8	1.2359	45	823.11	0,1	-	1,1	905,43	0
		Д.о.	З	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,05	-	1,05	411,08	0
		Пт.	-	34	12	0.9570	45	465.10	-	-	1	465.10	0	2254.62
207	Коридор t = 18ºС	Н.с.	С	23,7	4,4	1.2359	45	244.71	0,1	-	1,1	269,18	0
		Д.о.	С	21,5	3	2.9000	45	391.50	0,1	-	1,1	430,65	0
		Пт.	-	29	18	0.9570	45	697.65	-	-	1	697.65	0	1397,48

49140,13

8. Полные теплопотери через наружные ограждения:

Q_полн = Q_осн + Q_доб,

где Q_доб – добавочные теплопотери, Вт.

Q_доб определяются в процентах к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждения по сторонам света (рис. 2 [1]), от скорости обдувания их ветром (на ветер), на угловые помещения на поступление холодного воздуха (для наружных дверей с кратковременным открыванием), на высоту.

Добавку на высоту вводят для помещений общественных зданий высотой более 4 м; она составляет 2% на каждый метр высоты свыше 4 м, но не более 15%. Добавку на высоту следует учесть для двухсветного зала (помещения 101). Добавка на высоту не распространяется на лестничные клетки.

Теплопотери подсчитаны отдельно для каждого помещения и внесены в таблицу №1.

Q_{полн зд}=∑Q_полн = 49140.13 Вт.

9. Удельная тепловая характеристика здания, Вт/м³ºС,

q_от = Q_полн./V_зд.(t_в – t_н^р),

где Q_полн. – полные теплопотери через наружные ограждения для здания в целом, Вт;

V_зд –объем здания по наружному обмеру, м³, определяют умножением площади здания по внешнему очертанию стен на его высоту от уровня земли до карниза (размер Ф = 9,2 м).

V = (2012)9,2= 2208 м³;

q_от = 49140,13/2208(18-(-27)) =0,49 Вт/м³⁰С.

10. Расчетная тепловая мощность системы отопления здания, Вт

Q_от = Q_полн + Q_ин,

где Q_ин – расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещения при инфильтрации, Вт.

В целях упрощения расчета в курсовой работе принимаем

Q_ин = 0, т.е. Q_от = Q_полн=49140,13 Вт

11. Годовой расход тепла на отопление, кВтч/год,

Q^год_от = φ_от Q_от τ_от,

где φ_от = (t_в – t_от^ср)/(t_в – t_н^р) – относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период;

t_от^ср – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, ⁰С(см. табл.11[1]), t_от^ср = -5,8;

Q_от – расчетная тепловая мощность системы отопления здания, кВт;

τ_от = 24n – продолжительность отопительного периода, ч/год (значение n см. в табл.1[1]). n_от = 215 сут.

τ_от = 24215 = 5160 ч/год.

Найдем φ_от относительную отопительную нагрузку за отопительный период:

φ_от = (18 – (-5,8))/(18 – (-27)) = 0,529;

Найдем годой расход тепла на отопление:

Q^год_от = 0,52949140,135160 =134134864,5 Вт·ч/год = 134134,8 кВт·ч/год.

Выразим расход тепла на отопление в МДж/год.

Так как 1кВт = 1кДж/с, то 1кВтч = 3600 кДж = 3,6 МДж.

Q^год_от = 134134,8 кВтч/год = 482885,3 МДж/год

12. Годовой расход топлива на отопление, т/год (для твердого топлива), тыс.м³/год (для газообразного топлива).

B_от^год = Q_от^год/Q_н^рη_куη_тс ,

где Q_от^год - расход тепла на отопление, МДж/год;

Q_н^р = низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг(МДж/т)- для твердого и жидкого топлива; кДж/м³(МДж/тыс.м³) – для газообразного топлива;

η_ку – КПД теплогенерирующей установки;

η_тс – коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях;

B_от^год = 482885,3 / 39 0,750,75 = 6963  м³/год

В данной курсовой работе приняты значения:

η_куη_тс ≈ 0,75 – для центральных котельных, работающих на жидком и газообразном топливе, так как в нашем случае топливом является мазут.

а) низшая теплота сгорания Q_н^р = 39000 кДж/м³;

б) стоимость используемого для отопления топлива S_т = 2300 руб./м³;

в) стоимость отпускаемой теплогенерирующей установкой теплоты (с учётом транспортировки), плату за тепловую энергию, используемую на нужды отопления жилых и общественных зданий, S_Qот = 900 руб./ГКалл;

г) стоимость потребляемой электрической энергии, S_э = 2,02 руб./кВт;

д) дать оценку годовых затрат на теплопотребление S_Qот^год , и топливной составляющей S_т^год , руб./год;

S_Qот^год = S_Qот Q_от^год =900 4,19482,885 = 1820959 руб./год;

S_т^год = S_т B_от^год = 2300 6963 = 16015430 руб./год.