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
Задание на курсовую работу и исходные данные
Тепловой расчет системы отопления
Тепловой расчет отопительных приборов
Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы отопления
Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции двухсветного зала 101
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:
Географический район строительства здания – г. Смоленск.
2. Климатические данные района:
а) расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования системы отопления tpн = -260C;
б) средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон
tсрот = - 5.8°C;
в) продолжительность отопительного сезона n = 215 суток;
г) расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции tpвент = -26°C.
3. Влажностный режим помещения нормальный φв = 50%.
4. Основные характеристики здания (см. рис. 1).
Наружные стены – из кирпича без наружной облицовки, с внутренней известково-песочной штукатуркой толщиной δшт = 0,02 м. Тип кирпичной кладки наружных стен из глиняного кирпича. Коэффициент теплопроводности кладки λкл = 0,814 Вт/(м2°С).
Коэффициент теплопроводности штукатурки λшт = 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 Fдо = 3,0 м2;
Площадь одного дверного проёма Fдд = 4,0 м2.
5. Расчётные температуры воздуха внутри помещений tв, °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 tг = 95°C;
обратной tо = 70°C.
8. Отопительные приборы:
а) тип, марка отопительного прибора - чугунные двухколонковые радиаторы МС-90;
б) Площадь теплообменной поверхности секции fс = 0,240 м2;
в) Номинальная плотность теплового потока qном = 725 Вт/м2;
г) Полная высота H = 588 мм;
д) Строительная длинна секции lс = 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 bуд = 0,7 л/м3;
в) Допустимая относительная влажность воздуха φдоп = 55%;
г) Концентрация CO2 в наружном воздухе bпр = 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 τкл = 1200 ч/год, средний коэффициент тепловой нагрузки φкл = 0,3.
Недостающие значения взяты в соответствии с имеющимися в литературе рекомендациями.
Sэ = 2,02 руб.кВт/час
Sт = 2300 руб./м3
Sqот = 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 tрн наиболее холодной пятидневки в данном населенном пункте из восьми зим за 50-летний период).
Для города Смоленска tрн = -27°C.
Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания
Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение, Вт/м2,
qmax = αв ×∆tн
qmax нс = 8,7 7 = 60,9 Вт/м2;
qmax пт = 8,7 5,5 = 47,85 Вт/м2;
qmax пл = 8,7 2,5 = 21,75 Вт/м2,
где αв ≈ 8,7 Вт/(м2°С) – средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней по верхности ограждающей конструкции;
∆tн = tв t´ст – нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения tн и внутренней поверхности ограждения tст.
∆tннс = 7°C - наружных стен;
∆tнпт = 5,5°C – покрытия и чердачные перекрытия;
∆tнпл = 2,5°C – покрытия над подвалами и подпольями.
2. Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции, Вт/(м2°К).
kmax = qmax /(tв – tрн)
-
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 (tв – tрн), учитывает положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.
Значение коэффициента принимаются:
а) для наружных стен Ψнс = 1;
б) для чердачных перекрытий Ψпт = 0,9;
в) для перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемов, расположенных выше уровня земли, Ψпл = 0,6.
3. Требуемое по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, м2ºС/Вт,
Rmin = 1/kmax.
-
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 δклmin , м.
Из выражения для термического сопротивления в процессе передачи теплоты через плоскую стенку
Rminнс = 1/αв + δклmin /λкл + δшт/ λшт + 1/αннс
Имеем
δклmin = λкл(Rminнс – 1/αв – δшт/λшт – 1/αннс).
-
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 λкл и λшт, Вт/(м2°С) см. в задании выше;
αннс ≈ 23,2 Вт/(м2°С) – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к наружному воздуху.
Найденные значения δкл min округляем до стандартной толщины кладки δкл:
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),
kнсрасч. = 1/(1/αв + δкл/λкл + δшт/λшт + 1/αннс)
-
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;
Rрасч.нс =1/kрасч.нс.
-
Rрасч
Ветибюль
0.6494
Лестничная клетка, санузел
0.8091
Остальные помещения
0.8091
Проверяем условия предпочтения:
kрасч.нс < kmaxнс или Rнсрасч. > Rminнс, где запас не должен превышать 15%.
Допускается и kрасч.нс > kmaxнс, 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
kрасч.пл = kmaxпл;
б) для потолка второго этажа
kрасч.пт = kmaxпт,
т.е. найденные ранее максимально допустимые значения этих величин (см. п. 2).
Для окон и наружной двери принять:
kдо = 2,9 Вт/(м2°С); kдд = 2,33 Вт/(м2°С).
7. Основные теплопотери через наружные ограждения.
Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находим по уравнению теплопередачи:
Qосн = kрасч.F(tв – tнр)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:
Qполн = Qосн + Qдоб,
где Qдоб – добавочные теплопотери, Вт.
Qдоб 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.
Qполн зд=∑Qполн = 49140.13 Вт.
9. Удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3ºС,
qот = Qполн./Vзд.(tв – tнр),
где Qполн. – полные теплопотери через наружные ограждения для здания в целом, Вт;
Vзд –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;
qот = 49140,13/2208(18-(-27)) =0,49 Вт/м30С.
10. Расчетная тепловая мощность системы отопления здания, Вт
Qот = Qполн + Qин,
где Qин – расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещения при инфильтрации, Вт.
В целях упрощения расчета в курсовой работе принимаем
Qин = 0, т.е. Qот = Qполн=49140,13 Вт
11. Годовой расход тепла на отопление, кВтч/год,
Qгодот = φот Qот τот,
где φот = (tв – tотср)/(tв – tнр) – относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период;
tотср – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, 0С(см. табл.11[1]), tотср = -5,8;
Qот – расчетная тепловая мощность системы отопления здания, кВт;
τот = 24n – продолжительность отопительного периода, ч/год (значение n см. в табл.1[1]). nот = 215 сут.
τот = 24215 = 5160 ч/год.
Найдем φот относительную отопительную нагрузку за отопительный период:
φот = (18 – (-5,8))/(18 – (-27)) = 0,529;
Найдем годой расход тепла на отопление:
Qгодот = 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.
Qгодот = 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).
Bотгод = Qотгод/Qнрηкуηтс ,
где Qотгод - расход тепла на отопление, МДж/год;
Qнр = низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг(МДж/т)- для твердого и жидкого топлива; кДж/м3(МДж/тыс.м3) – для газообразного топлива;
ηку – КПД теплогенерирующей установки;
ηтс – коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях;
Bотгод = 482885,3 / 39 0,750,75 = 6963 м3/год
В данной курсовой работе приняты значения:
ηкуηтс ≈ 0,75 – для центральных котельных, работающих на жидком и газообразном топливе, так как в нашем случае топливом является мазут.
а) низшая теплота сгорания Qнр = 39000 кДж/м3;
б) стоимость используемого для отопления топлива Sт = 2300 руб./м3;
в) стоимость отпускаемой теплогенерирующей установкой теплоты (с учётом транспортировки), плату за тепловую энергию, используемую на нужды отопления жилых и общественных зданий, SQот = 900 руб./ГКалл;
г) стоимость потребляемой электрической энергии, Sэ = 2,02 руб./кВт;
д) дать оценку годовых затрат на теплопотребление SQотгод , и топливной составляющей Sтгод , руб./год;
SQотгод = SQот Qотгод =900 4,19482,885 = 1820959 руб./год;
Sтгод = Sт Bотгод = 2300 6963 = 16015430 руб./год.