Отопление жилого здания

       Федеральное агентство по образованию 

ГОУ ВПО «Вологодский государственный технический университет» 
 
 
 

       Кафедра «Теплогазоснабжения  и вентиляции» 
 
 
 
 
 
 

       Расчетно-пояснительная  записка к курсовому  проекту

       «Отопление  жилого здания» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Выполнил:

       студент группы

       Проверил:  Корюкин С.И. 
 
 
 
 
 

       Вологда

       2008 

       Содержание 
 

       Введение……………………………………………………………………………………3

1 Гигиеническая оценка физиологического воздействия теплового режима на помещения на человека………………………………………………………………......4

       2 Теплотехнический расчёт наружных ограждений……………………………………4

2.1 Исходные данные и расчетные  параметры внутреннего и наружного                                           воздуха……………………………………………………………………………….5

2.2 Теплотехнический расчет толщины  утепляющего слоя стены………………8

2.3 Теплотехнический расчет толщины  утепляющего слоя покрытия…………9

2.4 Теплотехнический расчет толщины  утепляющего слоя конструкции  полов над подвалом……………………………………………………………………….11

2.5 Теплотехнический расчет пола  лестничной клетки…………………………12

2.6 Теплотехнический расчет световых проемов………………………………..13

2.7 Теплотехнический расчет наружных  дверей………………………………...13

       3 Расчет тепловых потерь наружными ограждениями помещений………………….13

             3.1 Уравнение теплового  баланса…………………………………………………13

             3.2 Расчет теплопотерь…………………………………………………………….13

       4 Определение удельной тепловой характеристики здания………………………….18

       5 Конструирование системы отопления……………………………………………….18

             5.1 Выбор систем  водяного отопления…………………………………………...18

             5.2 Выбор, размещение  и прокладка магистральных участков…………………19

             5.3 Выбор и размещение  стояков…………………………………………………19

             5.4 Выбор и размещение отопительных приборов………………………………19

       5.5 Размещение запорно – регулирующей арматуры……………………………20

             5.6 Устройства для удаления воздуха…………………………………………….20

             5.7 Уклоны труб систем водяного отопления……………………………………20

             5.8 Компенсация температурных удлинений труб………………………………20

             5.9 Теплоизоляция труб……………………………………………………………21

       6 Расчетная аксонометрическая схема системы отопления…………………………..21

       7 Гидравлический расчет системы водяного отопления……………………………...22

7.1 Расчетные параметры теплоносителя………………………………………...22

7.2 Расчет тепловой нагрузки системы  отопления………………………………23

7.3 Определение расчетного циркуляционного напора в системе водяного отопления…………………………………………………………………….……..24

7.4 Метод удельных потерь на трение. Расчет ветви 1………………..………...24

7.5 Расчет ветви №3 по методу гидравлических характеристик………..…..… 28

       8Тепловой расчет отопительных приборов …………………………………………....31

       Заключение  ………………………………..……………………………………..………34

       Список  используемых источников ………………………………………….………….35

       Приложения………………………………………………………………………………36 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

       Вследствие  особенностей климата на большей  части территории страны человек  проводит в закрытых помещениях до 80% времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

       Тепловой  режим в помещении, обеспечиваемый системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защищающих помещения от сложных Климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания и оттаивания, паро- и воздухопроницания.

       При принятии научно обоснованного решения  по теплотехнической оценке ограждения и выбору средств поддержания требуемого теплового режима необходимо базироваться на положениях теории тепло- и массообмена и теплопередачи, теории подобия, термодинамики воздуха, климатологии и других наук, которые лежат и в основе современных методик расчета, регламентируемых, в частности, действующими СНиП II-3-79*, СНиП 2.04.05-91*, СНиП 2.01.01-82 и другими нормативными документами.

       В данном пособии ставится цель ознакомить студентов с систематизированными теоретическими материалами по обозначенной проблеме, с существующими методиками расчета экономически целесообразного сопротивления теплопередаче наружных ограждений с наименьшими приведенными затратами, с имеющимися методиками проверочных расчетов принятых ограждений на соответствие влажностному и воздушному режиму, а также на теплоустойчивость и теплоусвоение.

       Ограждающие конструкции с высокоэффективными теплоизоляционными свойствами обеспечивают выбор экономически обоснованных систем отопления зданий на основе определения оптимальных теплопотерь, а следовательно, и тепловой нагрузки отопительных установок. Такой подход позволяет оптимизировать выбор оборудования и конструктивное исполнение систем отопления и, в частности, выбор обоснованных диаметров труб и площадей поверхностей нагрева отопительных приборов.

       Изложенные  в работе подходы позволяют при  минимальных энерго- и материальных затратах обеспечить тепловой режим помещений, который важен не только для создания среды обитания человека и сохранения зданий и сооружений, а также расположенных в них материальных ценностей, но в ряде случаев и для поддержания технологического процесса, высокой производительности труда и высокого качества продукции [8]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 Гигиеническая оценка физиологического воздействия теплового режима помещения на человека 

       Известно, что при взаимодействии человека с окружающей средой происходит теплообмен, в результате которого поверхность тела может поглощать теплоту или отдавать ее в окружающую среду. Так, в спокойном состоянии взрослый человек отдает 120 Вт, при легкой работе до 250 Вт, при тяжелой - до 500 Вт. Если выбранная телом теплота равна отдаваемой, то человек чувствует себя хорошо, не ощущает влияния окружающей среды. Такое его состояние называется комфортным, а внутренние условия помещения оптимальными, или комфортными.

       Процесс теплообмена тела человека с окружающей средой происходит на основе общих теплофизических законов путем конвективного теплообмена, лучистого теплообмена, испарения и через дыхание.

       При комфортных условиях теплоотдача, т.е. конвективный теплообмен, составляет 14-30% от общей величины теплообмена и зависит от разности температуры тела человека и внутреннего воздуха, а также от подвижности воздуха в помещении. В жилых помещениях для обеспечения комфортных условий, т.е. теплообмена конвекцией в указанных пределах (до 30%), должна поддерживаться температура от 18 до 28°С и подвижность воздуха в пределах от 0,1 до 0,3 м/с.

       Теплообмен  излучением, т.е. лучистый теплообмен, являющийся доминирующим и колеблющийся при оптимальных условиях в пределах от 44-65 % от общей величины теплообмена, определяется разностью температуры внутренних поверхностей помещения и поверхности тела человека и зависит от расположения и размеров нагретых поверхностей.

       Теплоотдача через испарение влаги с поверхности  тела человека, обусловленная разностью парциального давления водяных паров .на поверхности кожи и в воздухе, при оптимальных условиях составляет 20-30% от общей величины теплопотерь тела человека; наиболее оптимальной считается 35-40% при температуре внутреннего воздуха 18...20°С.

       Для ощущения полного теплового комфорта необходимо, чтобы тепловой режим в помещении обеспечивал указанные выше соотношения отдельных видов теплообмена между человеком и окружающей средой. Нарушение этих соотношений или глубокое их перераспределение приводит к резкому изменению физиологических процессов в организме человека и вызывает дискомфорт.

       При гигиенической оценке внутреннего  микроклимата, кроме указанных выше параметров и критериев, необходимо, кроме того, учитывать характер поддерживаемого в помещении теплового режима: статический (постоянный) или динамический (изменяющийся во времени). Динамический тепловой режим более благоприятен для человека, так как он соответствует ритмическому изменению активности человека, кроме того, при изменяющихся условиях происходит закаливание организма. По данным гигиенических наблюдений, в жилых помещениях рекомендуется изменять температуру воздуха в течение дня и понижать ее на 2..3°С ночью. Так, в учреждениях в зимнее время считается целесообразным поддерживать с утра внутреннюю температуру t_в=19°С, повышая ее к полудню до 21°С и понижая после обеда до 18°С [8].  

       2 Теплотехнический расчет наружных ограждений  

       Значительное  повышение требований к уровню теплозащиты зданий, согласно новым изменениям к СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» (особенно тем, в которых наибольшее внимание уделено параметрам микроклимата), приводит к необходимости широкого использования в однослойных ограждающих конструкциях легких и ячеистых бетонов с низкой плотностью от 400 до 1000 кг/м³, а в многослойных ограждениях - эффективных утеплителей из пенопласта и минваты с плотностью 40-100 кг/м³ и других современных утеплителей. Для большей части территории России проектирование конструкций наружных стен жилых, общественных и других зданий из обыкновенного кирпича становится нецелесообразным, т.к. это приводит к чрезмерно большой толщине ограждения. В этом случае рационально принять стену из облегченной кладки или из обыкновенного кирпича со сверхлегким утеплителем, размещенным снаружи или внутри ограждений.

       Теплотехнический  расчет проводится для всех наружных ограждений для холодного периода года с учетом района строительства, условий эксплуатации, назначения здания и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению, из условия, что температура на внутренней поверхности t_в,°С, должна быть выше температуры точки росы t_р, °С, но не менее чем на 2-3°С. Теплотехнический расчет внутренних ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий) проводится при условии, если разность температур воздуха в помещениях более 3°С. 

       2.1 Исходные данные  и расчетные параметры  внутреннего и  наружного воздуха

       В курсовом проекте разрабатываем  систему отопления с нижней разводкой семиэтажного жилого здания.

       В качестве исходных данных для выполнения теплотехнического расчета, определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций и проектирования систем отопления принимаются термодинамические параметры внутреннего и наружного воздуха и теплофизические характеристики строительных материалов ограждений.

       При выполнении теплотехнического расчета ограждений важно учитывать назначение и условия эксплуатации помещения, которые определяются температурой t_в, °С, и относительной влажностью φ_в, %, внутреннего воздуха, значения которых регламентируются санитарными нормами, строительными нормами и правилами, а также ГОСТ 12.1.005-88 (табл. 1).