Расчет системы отопления и вентиляции промышленного здания

Министерство Путей Сообщения Российской Федерации

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Кафедра: «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»

Курсовой проект по дисциплине: теплогазоснабжение, отопление и вентиляция

«Расчет системы отопления и вентиляции промышленного здания»

Выполнила: Иванов М.Б.
гр. СГС-312
Проверил: Третьяков Г.А.

Принял: Третьяков Г.А.

Москва, 2008

Содержание.

0. Введение……………………………………………………………………………...3

1. Исходные данные. 3

2. Определение основных тепловых потерь. 4

2.1. Определение требуемых тепловых сопротивлений для наружных стен. 4

2.2. Определение требуемых тепловых сопротивлений для бесчердачного покрытия. 5

2.3. Определение тепловых потерь оконных проемов. 6

2.4. Определение тепловых потерь ворот. 7

2.5. Определение тепловых потерь пола. 8

2.6. Ведомость тепловых потерь. 9

2.7. Тепловые потери на инфильтрацию. 10

2.8. Тепловые потери на нагрев материалов. 11

3. Теплопоступления. 12

3.1. Расчет тепла, поступающего за счет лучистой энергии солнца. 12

3.2. Расчет тепла, поступающего от внутренних источников. 13

4. Уравнение теплового баланса. 14

5. Выбор типа и количества отопительных приборов. 15

6. Гидравлический расчет. 16

7. Вентиляция……………………………………………………………………………………18

Список использованной литературы………………………………………………………. 19

1. Исходные данные

В курсовом проекте ведется проектирование системы отопления и вентиляции промышленного здания.

Здание – одноэтажный ремонтный цех.

Размеры здания:

L = 105 м

B = 24 м

H = 8 м

Стены выполнены из кирпичной кладки, боковые стены имеют двойное остекление. Крыша – бесчердачное покрытие из железобетонных плит с цементной стяжкой со слоем изоляции и гидрозащитой.

На фасадной стене имеются двухстворчатые деревянные ворота. Пол покрыт асфальтобетоном (по земле).

Окна – двойной спаренный переплет с двойным остеклением (расстояние между стеклами 30÷60 мм).

Система отопления, применяемая в здании – двухтрубная с нижней разводкой, присоединенная к тепловой сети через узел управления, расположенный по фасадной стене. Источник отопления – вода из тепловой станции.

Параметры теплоносителя: температура наружной тепловой сети – 70 ÷ 150 ºС

Температура воды в местной сети – 70 ÷ 95 ºС.

Вентиляция – приточно-вытяжная с естественным и механическим побуждением.

Таблица исходных данных.

2. Определение основных тепловых потерь

2.1. Определение требуемых тепловых сопротивлений для наружных стен.

Q_осн = kF (t_вн – t_нро) [_Вт/м²/с],

где Q_осн - количество тепла, которое передается от внутренней среды к внешней через 1 м² разделяющей их стенки в единицу времени при разнице температуры внут­ренней и внешней поверхностей с 1° С;

F - площадь поверхности ограждения;

[к] - коэф. теплопередачи отдельного огражде­ния;

t_вн = 16 °С – температура внутреннего воздуха;

t_нро = -30 °С – температура наружного воздуха;

F(НС_т) = b*h = 192 м²

F(НС_бл) = F(НС_бп) = l*h – F_ост/100 * l*h = 420 м²

F(НС_ф) = b*h – F_в/100 * b*h = 144 м².

k= 1/R₀

R₀ ≥ R_0тр

R_0тр = (t_вн – t_нро)/Δt^H * R_вн * n

Δt^H = 10

R_вн = 0.115
n = 1

R_0тр = (16 – (-30))/10 * 0.115 * 1 = 0,529

Пусть R₀^кирп = 0,529 → δ_кирп = 395 мм

ΣR_сл = δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂ + δ₃/λ₃ = 0.015/0.93 + 0.025/0.93 + 0,395/0.815 = 0.527

R₀ = 1/α_int + ΣR_сл + 1/α_ext = 1/8.73 + 0,531 +1/23 = 0.689 ≥ R_0тр
k = 1/R₀ = 1.45

Q_{осн (НСф)} = 1,45*144 *(16 + 30) = 9604,8[Вт],

Q_{осн (НСт)} = 1,45*192 *(46) = 12806,4 [Вт],

Q_{осн (НСб)} = 1,45*840 *(46) = 56028 [Вт].

2.2. Определение требуемых тепловых сопротивлений для бесчердачного покрытия.

Q_осн = kF (t_вн – t_нро) [_Вт/м²/с],

F(ПТ) = b*l = 2520 м²

k= 1/R₀

R₀ ≥ R_0тр

R_0тр = (t_вн – t_нро)/Δt^H * R_вн * n

Δt^H = 8

R_вн = 0.115
n = 1

R_0тр = (16 – (-30))/8 * 0.115 * 1 = 0,66

ΣR_сл = δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂ + δ₃/λ₃ + δ₄/λ₄

δ₁ = 0,03 м; λ₁ = 1

δ₂ = 0,15 м (теплоизоляция); λ₂ = 0,4

δ₃ = 0,1 м (цем.стяжка); λ₃ = 0,75

δ₄ = 0,15 м (жб плита); λ₃ = 1,63

ΣR_сл = 0,03/1 + 0,1/0,4 + 0,1/0,75+0,15/1.63=0.51

R₀ = 1/α_int + ΣR_сл + 1/α_ext ≥ R_0тр

(0.51) + 1/8.73 +1/23=0.66 ≥ R_0тр

k = 1/R₀ = 1.515

Q_{осн (ПТ)} = 1,515 * 2520 *(16 + 30) = 175618.8 [Вт].

2.3. Определение тепловых потерь оконных проемов.

Q_осн = kF (t_вн – t_нро) [_Вт/м²/с],

k = 1/R₀ = 2,67

F(ПТ) = ½ *h*l = 420 м²

Q_{осн (ДОл)} = Q_{осн (ДОп)} = 2,67 * 420 *(16 + 30) = 51.6 [кВт].

2.4. Определение тепловых потерь ворот.

Q_осн = kF (t_вн – t_нро) [_Вт/м²/с],

k = 2*1,163

F(ПТ) = 1/4 *h*b = 48 м²

Q_{осн (В)} = 2*1,163 * 48 *(16 +30) = 5,1 [кВт].

2.5. Определение тепловых потерь пола.

Q_осн = kF (t_вн – t_нро) [_Вт/м²/с],

F_I =516 м²; R_I = 2.15 м²К/Вт

F_II = 468 м²; R_II = 4.3 м²К/Вт

F_III = 436 м²; R_III = 8.6 м²К/Вт

F_IV =1116 м²; R_IV = 14.2 м²К/Вт

Q_{осн (ПЛ)} = (F_I/R_I + F_II/R_II + F_III/R_III + F_IV/R_IV)*(t_вн – t_нро) = 21,9 [кВт].

2.6. Ведомость тепловых потерь.

В3=10%=1.1

В4=(8-4)*2%=8%=1,08

В5=15%=1,15

Qтп=3,33*∑ Q

2.7. Тепловые потери на инфильтрацию.

Q_инф = [kG_окF_ок + 0,7G_ВF_В] С_р (t_вн - t_нро)

k = 0,8
G_ок = 13 кг/(м²*К*ч) – для высоты расположения центра оконного проема 4 м

G_В = 100 кг/(м²*К*ч) – для высоты расположения центра ворот 3 м

С_р = 1006 Дж/(кг*К).

t_вн = 16 ºС; t_нро = -29 ºС

F_ок = 420 м²

F_В = 48 м²

Q_инф = [0,8*13*525 + 0,7*100*31,5]*1006*(16 – (-29)) = 96,39 кВт

2.8. Тепловые потери на нагрев материалов.

Q_нагр = G_m*c_m*(t_вн - t_нро)

G_m^сут = 43200 кг/сутки

G_m= 0,5 кг/с

c_{m (сталь)} = 0,482

Q_нагр = 0,5*0,482*(16 – (-29)) = 10,84 кВт

3. Теплопоступления

3.1. Расчет тепла, поступающего за счет лучистой энергии солнца.

Q_л = q_пт*S_пт + q_ост*S_ост

S_ост = 525*1 = 525 м²; q_ост= 100 Вт/м²

S_пт = 2700 м²; q_пт= 20 Вт/м²

Q_л = 106,50 кВт

3.2. Расчет тепла, поступающего от внутренних источников.

ΣQ_вн = Q_чел + Q_н.п.^ок + Q_эл + Q_техн

1) Q_чел = β_инт * β_од (2,5+10,36*√w_в)*(35 – t_вн)*n_чел
β_инт = 1
β_од = 1
w_в = 1 м/с
n_чел = (2700)/40 = 67,5
t_вн = 16 ºС

Q_чел = 16,49295 кВт

2) Q_н.п.^ок = α*F_нп (t_нп – t_вн)
α = 11,6
F_нп = 100 м²
t_нп = 60 ºС

Q_н.п.^ок = 51,04 кВт

3) Q_осв = k*N_осв

N_осв = q_ос/F_пл=100*2700=270 кВт
k^осв = k₁*k₂*k₃*k₄ = 0.8 * 0.5 * 1 * 0.5 = 0.2
Q_осв = 54 кВт

4) Q_эл = N*ab
N = 50 кВт
a=0,6 b=0,7

Q_эл = 21 кВт

ΣQ_вн = 142,53 кВт

4. Уравнение теплового баланса

Q₀ = [Q_тп + Q_инф + Q_нагр ] - [∑Q_вн ⁺Q_луч]

[Q_тп + Q_инф + Q_нагр ] = 678,24 кВт

[∑Q_вн ⁺Q_луч] = 226,8 кВт

Q₀ = 451,44 кВт

[Q_тп + Q_инф + Q_нагр ] > [∑Q_вн ⁺Q_луч]

5. Выбор типа и количества отопительных приборов.

Принимаем к установке приборы типа конвектор настенный без кожуха «Прогресс 15»

Тип – 15 К2 – 1,2

F_нагр = 5,3 м²

Q_н^усл = 1617 Вт

Габаритные размеры:

L = 1285 мм

B = 92 мм

H = 196 мм

Комплексный коэффициент приведения расчетного теплового потока к расчетным условиям:
φ_к = (Δt_ср/70)¹⁺ⁿ (G_пр/360)^P *b*ψ*c

Δt_ср = (Δt_б - Δt_м)/(2,3* lg (Δt_б/Δt_м)) = ((95-16) – (70-16))/(2,3* lg (95-16)/(70-16)) = 66,5 – среднелогарифмический температурный коэффициент,
n = 0.2
p = 0.06
c = 1 – экспериментальные числовые значения, учитывающие тип отопительного прибора, направление движения воды и ее расход,

G_пр = Q_н^усл /(с*(t_г – t_х)) = 1617/(4190*(95-70)) = 0,0154 кг/с = 55,57 кг/ч
b = 0.99 – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности
ψ = 1
φ_к = (66,5/70)^1+0,2 (55,57/360)^0,06 *0,99*1*1 = 0,832

Q* _пр = Q_пр * φ_к = 1617 * 0,832 = 1345,344 Вт
n_пр = Q₀ / Q* _пр = 340000/1345,344 = 252 приборов
n_сек = n_пр/ n_ок = 252/(60) ≈ 4 секции

6. Гидравлический расчет

ΔP = 10000÷12000 Па – располагаемый напор.

ΔP ≥ΔP_л + ΔP_м

ΔP_л = R_л *l

ΔP_м =∑ξ(ρw²/2)

R_л.ср = ΔP(0,5÷0,6)/ l_к

l_к = l_э + (b/2)*2 + (l/2)*2 + h_пр *2

l_к = 10+18+150+1,6=179,6 м

R_л.ср =10000*0,55/179,6=30.8

G = Q /(с*( t_r′ – t_м″))

Q= n_пр*(Q_пр *

∑ΔP_предв =9625,3

7. ВЕНТИЛЯЦИЯ

Для обеспечения чистоты воздуха в помещениях предприятий и поддержания его температуры и влажности на необходимом уровне предусматривают комплекс технологических мероприятий и вентиляционные устройства.

Вентиляционные системы классифицируют по трем признакам: способу вентилирования, по организации отдачи и извлечения воздуха из помещения и по побуждению, обеспечивающему движение воздуха в вентиляционной системе.

По способу действия вентиляционные системы разделяются на общеобменные и местные.

По организации подачи и извлечения воздуха в помещениях различают приточную и приточно-вытяжную вентиляцию.

По побуждению, обеспечивающему движение воздуха в вентиляционной системе, различают вентиляцию с естественным и механическим побуждением.

Список использованной литературы.

1. Методические указания для курсового и дипломного проектирования по дисциплинам: «Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности» и «Инженерные сети, оборудование зданий и сооружений» Ю.П.Сидоров, В.Н. Чернышов, А.В. Костин. Москва. МИИТ. 1996г.

2. СНиП 2,04,05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование

3. СНиП II-3-79 Строительная теплотехника

4. СНиП 23-01-99* Строительная климатология (СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика)

5. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. Тихомиров К.В., Москва, Стройиздат, 1981г.