Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра теплогазопостачання і вентиляції
Комплексна контрольна робота
Тема: «Опалення і вентиляція односімейного будинку»
Львів-2010
Кліматичні дані місця будівництва
Знаючи зону вологості і тепловологісний режим будинку приймаємо умови експлуатації огороджувальних конструкцій. Для ІV зони вологості і нормального вологісного режиму приміщень умови експлуатації огороджувальних конструкцій будуть умови Б.
Для заданого місця будівництва,в даному випадку це м.Севастополь, приймаємо розрахункові параметри зовнішнього повітря в ХПР для житлових будинків:
Назва
Значення
Середньорічна температура зовнішнього повітря,tсер.рік
12.4
Абсолютна мінімальна температура зовн .повітря,tабс.мін
-20
Абсолютна максимальна температура зовн.повітря,tабс.макс
39
Середня максимальна температура найбільш гарячого місяця,tсер.макс
26,8
Температура зовнішнього повітря найбільш холодної доби
забезпеченістю 0.92,tх.д
-14
Температура зовнішнього повітря найбільш холодної
п ‘ятиденки забезпеченістю 0.92,tх.5
-11
Тривалість періоду з середньодобовою температурою зовнішнього повітря °С
140
Середня температура періоду з середньодобовою температурою зовнішнього повітря °С
3,6
Середня температура найбільш холодного періоду,tх.п
0
Тривалість періоду з середньодобовою температурю≤0°С
8
Кількість градусодіб обігрівального періоду ,
2016
Температурна зона
ІV
Система опалення (СО),вентиляції(СВ) і кондиціонування повітря (СКП) в холодну пору року (ХПР) розраховують за параметрами Б,а в теплу пору року (ТПР) СВ та СКП розраховують за параметром А.
Назва кімнати
Температура
Tв, °С
Вітальня,спальня,дитяча
20
Кухня-їдальня
20
Хол,загальний коридор
16
Ванна
25
Приміщення для пральної машини
18
Підбір будівельних захищень та визначення їх
коефіцієнтів теплопередачі.
Теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни будинку .
Приймаємо наступну конструкцію зовнішньої стіни, зображеної на малюнку 1.Де:
1-Цементно-піщаний тиньк, ɣ0=1800 кг/м,δ=0,02м, λ=0,93Вт/м*К;
2-Утеплювач плити піно полістирольні ɣ0=50 кг/м, λ=0.045 Вт/м*К;
3-Кладка цегляна з повнотілої керамічної цегли на цементно-піщаному розчині, ɣ0=1800 кг/м, δ=0.38м, λ=0,81 Вт/м*К;
4-вапняно-піщаний тиньк, ɣ0=1600 кг/м, δ=0.02м, λ=0.81 Вт/м*К
Товщину зовнішньої стіни приймаємо 380мм, товщину інших шарів приймаємо самостійно.
Будівельні матеріали, що входять в огороджувальну конструкцію повинні відповідати умовам експлуатації огороджувальної конструкції. Загальний опір теплопередачі однорідної непрозорої огороджувальної конструкції знаходимо за формулою :
Rзаг=1/αв+Σ δі/λі+1/αз , м²*К/Вт;
де αв,αз- коефіцієнти теплопередачі внутрішньої та зовнішньої поверхонь огороджувальної конструкції. Для зовнішні стін
αв=8,7 Вт/ м²*К, αз=23 Вт/ м²*К
Мінімально допустимий термічний опір конструкції зовнішньої стіни у ІV температурній зоні Rq.min(ЗС)= 2 м²*К/Вт. Товщину утеплювача визначаємо з рівняння загального опору теплопередачі однорідної непрозорої огороджувальної конструкції:
1/αв+ δ1/λ1 + δут/λут + δ3/λ3 + δ4/λ4 + 1/α3= Rq.min(ЗС)
З даного рівняння товщина утеплювача буде дорівнювати:
δут= λут *(Rq.min(ЗС)-1/αв –δ1/λ1 –δ3/λ3 –δ4/λ4 -1/α3)
δут= 0,045*(2 -1/8,7-0,02/0,93- 0,38/0,87-0,02/0,81-1/23)=0,06м
Приймаємо δут=0,08м.
Тоді фактичний опір теплопередачі зовнішньої стіни становить:
Rзс (факт)=1/8,7+0,02/0,93+0,08/0,045+0,38/0,81+0,02/0,81+1/23=
=2,427 м²К/Вт
Rзс(факт)=2,427 м²К/Вт > Rq.min(зс)=2,0 м²К/Вт
В даному випадку умова виконується,отже товщина утеплювача захищення підібрана вірно.
Коефіцієнт теплопередачі зовнішньої стіни:
Кзс= 1/ Rзс (факт)= 1/ 2,427=0,41 Вт/ м²К
Теплотехнічний розрахунок зовнішніх дверей.
Опори теплопередачі зовнішні дверей приймаємо рівним мінімально допустимому опору теплопередачі Rq.min д=0,45
Тоді коефіцієнт теплопередачі для зовнішніх дверей буде становити:
Кд= 1/Rq.min д=1/0,45=2,22 Вт/ м²К
Теплотехнічний розрахунок горищного перекриття.
Опори теплопередачі горищного перекриття приймаємо рівним мінімально допустимому опору теплопередачі Rq.min ГП.
Rq.min гп=3,3
Тоді коефіцієнт теплопередачі для горищного перекриття буде становити:
Кгп=1/ Rq.minГП=1/3,3=0,3 Вт/ м²К
Теплотехнічний розрахунок підвального перекриття.
Опори теплопередачі підвального перекриття приймаємо рівним мінімально допустимому опору теплопередачі Rq.min ПП.
Rq.minПП= 2,5
Тоді коефіцієнт теплопередачі для підвального перекриття буде становити:
КПП=1/Rq.minПП= 1/ 2,7=0,37
Теплотехнічний розрахунок вікна.
Опори теплопередачі вікна приймаємо рівним мінімально допустимому опору теплопередачі Rq.minВ.
Rq.min В=0,45
Тоді коефіцієнт теплопередачі для вікна буде становити:
Кв=1/Rq.minВ= 1/0,45=2,22 Вт/м²К
Підрахунок тепловтрат через захищення.
Розрахункові тепловтрати споруди визначаємо за формулою:
Q=Qзах+Qв,
де Qзах – тепловий потік через огороджувальні конструкції;
Qв- тепловтрати на нагрівання вентиляційного повітря .
Тепловтрати через огороджувальні конструкції.
Тепловий потік через огороджувальні конструкції розраховуємо для кожної зовнішньої огороджувальної конструкції опалювального будинку за формулою:
Qзах= k*F (tв – tз)*(1 + ∑β)*n
де k – коефіцієнт теплопередачі захищення ;
F - площа огороджувальної конструкції;
tв,tз – розрахункові температури відповідно внутрішнього та зовнішнього повітря ;
tв – приймаємо з таблиці 2.
tз – приймаємо температуру найхолоднішої п'ятиденки із забезпеченістю 0,92 (таблиця 1);
n – коефіцієнт, який враховує положення зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції відносно зовнішнього повітря
Назва огороджувальної конструкції
n
Зовнішня стіна
1
Горищне перекриття
0,9
Перекриття над неопалювальним підвалом
0,6
Вікно
1
β - додаткові втрати теплоти в долях одиниці від основних тепловтрат , що враховується для зовнішніх вертикальних і похилих огороджувальних конструкцій (таблиця 4)
Напрям вітру
Пн
ПнС
С
ПдС
Пд
Пд
З
ПнЗ
Повторюваність,%
13
30
10
8
28
7
5
5
Швидкість, м/с
5,7
6,1
2,3
4,6
6,4
6,3
6,9
8,5
β
0
0,1
0
0
0,1
0
0
0
Розрахунок тепловтрат через огороджувальні конструкції зводимо в таблицю
Розрахунок тепловтрат приміщень захищення
№
Приміщ
tв ,°С
Назва
захищ
Орієт
захищ
Розміри
захищення
Висота
Захищ
h.м
Площа
F,м²
tз ,°С
k
n
β
1+∑β
Q
В
L
101
18
ЗС
Пн
4,5
2,8
10,35
-11
0,41
1
0
1
406
18
В
Пн
,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
176
18
ЗС
Сх
2,9
2,8
8,12
-11
0,41
1
0
1
319
18
ГП
13,05
-11
0,3
0,9
0
0,9
241
∑=1142
102
16
ЗС
Сх
4,1
2,8
9,23
-11
0,41
1
0
1
337
16
В
Сх
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
165
16
ГП
14,35
-11
0,3
0,9
0
0,9
247
∑=749
103
25
ЗС
Сх
2,7
2,8
5,31
-11
0,41
1
0
1
258
25
В
Сх
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
219
25
ГП
8,1
-11
0,3
0,9
0
0,9
186
∑=663
104
20
ЗС
Сх
3,3
2,8
6,99
-11
0,41
1
0
1
293
20
В
Сх
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
189
20
ЗС
Пд
4,5
2,8
10,35
-11
0,41
1
0,1
1,1
447
20
В
Пд
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0,1
1,1
204
ГП
16,2
-11
0,3
0,9
0
0,9
305
∑=1438
105
20
ЗС
Пд
3,6
2,8
13,43
-11
0,41
1
0,1
1,1
581
20
В
Пд
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0,1
1,1
204
20
ЗС
Зх
6,6
2,8
18,48
-11
0,41
1
0
1
775
20
В
Зх
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
189
20
ЗС
Зх
6,6
2,8
18,48
-11
0,41
1
0
1
775
20
В
Зх
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
189
20
ГП
-11
0,3
0,9
0
0,9
685
∑=3398
106
16
ЗС
Зх
1,9
2,8
3,32
-11
0,41
1
0
1
121
16
Д
Зх
1,0
2,0
2,0
-11
2,22
1
0
1
156
16
ГП
-11
0,9
0,9
0
0,9
187
∑=484
107
20
ЗС
Зх
4,6
2,8
10,63
-11
0,41
1
0
1
446
20
В
Зх
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
189
20
ЗС
Пн
5,6
2,8
13,43
-11
0,41
1
0
1
564
20
В
Пн
1,5
1,5
2,25
-11
2,2
1
0
1
189
20
ГП
25,76
-11
0,3
0,9
0
0,9
309
∑=1897
Загальна сума ∑=9771
Тепловтрати на нагрівальння вентиляційного повітря.
Тепловтрати на нагрівання вентиляційного повітря розраховуємо для кожного приміщення , є хоча б одне вікно за формулою:
Qв = 0,337 * Fn * h* ( tв-tз)
де Fn – площа підлоги приміщення ;
h – відстань від підлоги до стелі ;
tв,tз – розрахункові температури відповідно внутрішнього та зовнішнього повітря;
Розрахунок тепловтрат на нагрівання вентиляційног повітря зводимо в таблицю.
Номер
кімнати
Fn
h
tв
tз
Qв
Qз
Q
101
0,337
13.05
2,8
18
-11
665
477
1142
102
0,337
18.45
2,8
16
-11
401
348
749
103
0,337
8.4
2,8
25
-11
328
335
663
104
0,337
19.35
2,8
20
-11
726
712
1438
105
0,337
38.28
2,8
20
-11
1440
1958
3398
106
0,337
11.4
2,8
16
-11
225
259
484
107
0,337
25.76
2,8
20
-11
1069
828
1897
∑=9771
Підбір радіаторів ,які будуть використовуватись для опалення приміщення .
Підбір радіаторів проводимо за номінальною потужністю радіатора, потрібною для обігріву відповідної кімнати. Номінальну потужність відповідного радіатора знаходимо за допомогою добутка тепловтрати у відповідній кімнаті на коефіцієнт f.
Qn=Qh * f
Розрахунок і підбір радіаторів зводимо до наступної таблиці
№
приміщення
Потужність
Q
f
Номін.
Потужність
Qn
Тип
радіаторів
Висота
радіатора
h,мм
Довжина
радіатора
l,мм
101
1142
0,96
1161
21KVEKE/CV
500
720
102
749
0,92
798
11KVEK/CV
500
720
103
663
1,12
798
11KVEK/CV
500
720
104
1438
1
1596
11KVEK/CV
500
720
105
3398
1
3567
33KVDKEK/CV
500
400
106
484
0,92
577
11KVEK/CV
500
500
107
1897
1
1934
21KVEKE/CV
500
600
∑=10431
Розрахунок вентиляції
Підібрати переріз внутрішньо стінового вентиляційного каналу з природним спонуканням руху повітря і жалюзійну гратку для вилучення забрудненого повітря з адміністративного приміщення з внутрішнім об’ємом 37 м³. Нормативна кратність повітрообміну приміщення -1, 1/год. Висота вентиляційного каналу від центру жалюзійної гратки до площини виходу повітря в атмосферу h=3м.
Нам задано:
Об’єм приміщення – 37 м³;
Висоту вентиляційного каналу – 3 м;
Температура для внутрішнього повітря - 18°С;
Температура для внутрішнього повітря – 5 °С;
Нормативна кратність – 1 ,1/год.;
Густину повітря визначаємо за формулою:
ρ1= 353/273+t; кг/м³
для зовнішнього повітря
ρз= 353/273+5=1,270 кг/м³;
для внутрішнього повітря
ρв=353/273+18=1,213 кг/м³;
Визначаємо перепад гравітаційного тиску , завдяки якому виникає рух повітря у вентиляційного каналі.
∆р гр. = h * (ρз – ρв)*q = 3*(1.270 – 1.213)* 9.81= 1.68 МПа
де – q=9.81 м/с² - прискорення вільного падіння .
Розраховуємо повітрообмін приміщення за нормативною кратністю.
L= K*V=1*37=37м³/год.
де К – кратність повітрообміну , 1/год.;
V – внутрішній об’єм приміщення, м³;
Приймаючи внутрішньо стіновий канал розміром а*в=140*140, визначаємо середню швидкість повітряного потоку.
V к = L/3600*fk= 37/3600*(0.14*0.14) = 0.52 м/с;
Визначена середня швидкість знаходиться в рекомендованих межах.
Передбачаємо на вході в каналі регульовану жалюзійну гратку РР 100*200 з живим перерізом для проходу повітря fж.п=0.0126м².
Визначаємо середню швидкість повітряного потоку в живому перерізі гратки.
V гр. = L/3600*fЖ.П= 37/3600* 0.0126= 0.81 м/с;
Визначена середня швидкість знаходиться в рекомендованих межах.