ПРИМЕР РАСЧЕТА И ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра отопления, вентиляции и охраны

воздушного бассейна

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К РАЗРАБОТКЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ИНЖЕНЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ»

для студентов направления 6.060102 «Архитектура»

Учебно-квалификационный уровень – бакалавр.

Форма обучения дневная.

ОДЕССА-2010

УДК 697.4 УТВЕРЖДЕНО

Ученым советом института

«Инженерно-экологических систем»

Протокол № 8 от 24 июня 2010г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании научно-методической комиссии Института инженерно-экологических систем, протокол №4 от 23.06. 2010г.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Отопление,вентиляция и охрана воздушного бассейна», протокол № 9 от 26.05. 2010г.

Составитель: доц.,к.т.н. БАНДУРКИН С.К.

Рецензенты: проф.,д.т.н. ЗАЙЦЕВ О.Н. Зав. Каф. ТГС и В. Национальной академии природоохранного и курортного строительства г. Симферополь.

Доцент Афтанюк В.В. кафедра ОВ и ОВБ ОГАСА

Ответственный за выпуск зав. кафедрой ОВ и ОВБ , к.т.н. доц. Шевченко Л.Ф.

Введение

Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по учебной дисциплине «Инженерное оборудование зданий» составлены соответственно с рабочей программой курса для студентов учебно-квалификационного уровня «Бакалавр» направления 6.060102 «Архитектура».

Учебная дисциплина «Инженерное оборудование зданий» - является учебно-профессиональной, которая обеспечивает базовую подготовку студентов направления 6.060102 «Архитектура». Она предназначена дать студентам знания, умения и навыки достаточные для изучения и усвоения следующих общеинженерных профилирующих дисциплин. Состав дисциплины большей частью определяет уровень общенаучной подготовки специалиста к будущей профессии инженера-архитектора.

Курс«Инженерное оборудование зданий» состоит из теоретической и практической частей. В теоретической части анализируется вопрос проектирования и эксплуатации систем теплоснабжения , отопления и вентиляции зданий. В практической части рассматриваются задачи расчетов строительных конструкций под углом энергосбережения, расчетов теплопотерь и получения навыков выбора отопительно-вентиляционного оборудования.

Расчетно-графическая работа дает навыки расчета таких задач:

-теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий, согласно требований ДБНВ.2.6-31-2006. «Тепловая изоляция зданий»

- выбор остекления здания с учетом требований энергосбережения.

- расчет теплопотерь здания

- проверка значения минимально-допустимого значения сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций здания с допустимыми.

- получение навыков проектирования систем отопления для зданий.

- получение навыков конструирования индивидуальной топочной используемой для теплоснабжения здания.

- расчет воздухообменов помещений здания.

- конструирование вытяжной естественной вентиляции в здании и выбор необходимого для этого вентиляционного оборудования.

- расчет приточно-вытяжной естественной вентиляции в топочной и площади окон.

После выполнения расчетно-графической работы студент должен самостоятельно принимать решения и разрабатывать документацию связанную с поставленными вопросами для проектирования и эксплуатации систем отопления и вентиляции.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….3

Содержание……………………………………………………………………4

Выбор задания на расчетно-графическую работу………………………….5

1.Отопление.

1.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций…………………5

1.2 Расчет теплопотерь помещений…………………………………………11

1.3 Методика определения расчетных теплопотерь……………………….12

1.4 Общие положения………………………………………………………..13

1.5 Указания по конструированию систем отопления здания…………….13

1.6 Общие указания по проектированию помещения топочной………….15

2.Вентиляция.

2.1 Указания по проектированию вытяжной естественной вентиляции...16

2.2 Расчет вентиляции топочной…………………………………………...17

2.3 Расчет воздухообменов помещений здания и размеров жалюзийных решеток……………………………………………………………………….19

3.Пример расчета и оформления работы……………………………………..21

Приложение 1. Коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждений по отношению к наружному воздуху…………………………35

Приложение 2. Допустимая по санитарно-гигиеническим требованиям разница между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции………………………………..35

Приложение 3. Расчетные значения температуры и влажности воздуха в помещениях………………………………………………………………………………35

Приложение 4. Приведенное сопротивление теплопередачи стеклопакетов…36

Приложение 5. Расчетные значения теплофизических характеристик некоторых строительных материалов…………………………………………………….36

Приложение 6. Газовые котлы «BOSH»…………………………………………38

Приложение 7. Газовые котлы «JUNKERS»………………...…………………..39

Приложение 8. Номограмма для круглых воздуховодов применяемых в системах естественной вентиляции……………………………………………………..40

Приложение 9. Расчетная температура, объем или кратность воздухообмена

административных зданий, помещений детских дошкольных учреждений, школ, училищ и предприятий бытового обслуживания населения……………..41

Приложение 10. Номограмма для определения размеров вентиляционных решеток……………………………………………………………………………...43

Приложение 11.Планы проектируемых зданий………………………………...44

Литература ………………………………………………………………………….54

ВЫБОР ЗАДАНИЯ НА РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ

Исходные данные для выполнения РГР, определяются студентом самостоятельно из методических указаний по номеру зачетной книжки в следующей последовательности:

1. Номер плана строительной части проектируемого здания – последняя цифра зачетной книжки. (Планы изображены в масштабе 1:400)

2.Город в котором сооружено здание, температуры для расчета
отопления и вентиляции, количество градусо-суток, скорость ветра
и расчетная широта расположения города на карте Украины выбираются из

таблицы 1 по двум последним цифрам зачетной книжки.

3. Материал наружной стены, внутренней и наружной штукатурок выбираются из таблицы 3 по последней цифре зачетной книжки.

4.Вид кровли в проектируемом здании выбирается следующим образом:

а)сумма двух последних цифр зачетной книжки четная - кровля совмещенная;

б)сумма двух последних цифр зачетной книжки нечетная - кровля с чердаком.

5. Конструкция пола принимается в зависимости от вида кровли. В случае если в здании чердачное перекрытие-пол принять “лежащий на грунте”. В случае, если кровля совмещенная - в здании имеется подвал и пол первого этажа лежит над неотапливаемым подвалом.

6. Высота этажа в проектируемых зданиях Н=З,0м.

7.Ориентация здания по сторонам света приведена на строительных планах.

ОТОПЛЕНИЕ

1.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.

В данном разделе ставится задача произвести теплотехнический расчет наружной стены и пола, а для перекрытия верхнего этажа (кровли), оконных и дверных проемов заданного здания значения термических сопротивлений выбрать из нормативной литературы. Расчет стены производится в следующей последовательности:

1.Вычерчивается конструкция рассчитываемой стены (рис.1) с нанесением на ней выбранных по таблице3 наименований материалов и их толщин (мм).

2.По таблице 1 определяется количество градусо – суток отопительного периода для города выбранного по заданию.

Таблица 1

* данные приведены в учебных целях

Таблица 2

3.По таблице 2 для наружной стены в зависимости от количества градусо-суток определяется минимально допустимое значение сопротивление теплопередаче

4.По формуле (1.1) определяется расчетная толщина основного материала рассчитываемой стены.

(1.1)

Где коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены (принимаем 8,7 Вт/м²С)

коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены (принимаем 23 Вт/м²С).

- толщины внутренней и наружной поверхности штукатурок (таблица 3, в метрах)

- коэффициенты теплопроводности материалов рассчитываемой стены (принимаются по приложению 5 по наименованию материала и группе эксплуатации ограждения А и Б, выбираемой из табл. 1 по городу).

Определив расчетную толщину основного слоя, необходимо выбрать ее фактическую толщину . Для этого полученное значение округляется в большую сторону до следующих размеров: для кирпичных стен 395; 525; 650 (мм) и т.д., для всех типов бетоов 400; 450; 500; 550 (мм) и т.д.

После проведения корректировки подсчитывается фактическое термическое сопротивление стены:

(1.2)

Для проверки правильности расчетов должно выполниться условие:

Таблица 3

Для пола определяется расчетом. В рамках данной работы предложены две конструкции пола: над неотаплеваемым подвалом (рис.2) и на грунте (рис.3)

Доски хвойных пород Доски хвойных пород

γ=500кг/м δ=25мм γ=500кг/м δ=25мм

λ=0,18 Вт / м² К λ=0,18 Вт / м² К

Цементно-песчанный раствор Известково песчаный

γ=1800кг/м δ=30мм раствор γ=1600кг/м

λ=0,81 Вт / м² К δ=30мм λ=0,93 Вт/м²К

Железобетонная пустотелая Гравий керамзитный

плита δ=220мм γ=800кг/м δ=30мм

(R=0.162м³ºК/Вт) λ=0,23 Вт / м² К

Известково песчаный раствор Песок для строитель-

γ=500кг/м δ=5мм ных работ γ=1600кг/м

λ=0,93 Вт / м² К δ=150мм λ=0,58Вт/м²К

Рис. 2 Пол над неотаплеваемым Рис. 3 Пол на грунте

подвалом

Для пола над неотапливаемым подвалом расчет выполняется в следующей последовательности:

1. Определяем требуемое термическое сопротивление рассчитываемой конструкции.

( 1.3.).

t_B­ – температура воздуха внутри помещения (приложение 3)

t_H = 5 °С – температура неотапливаемого подвала

∆ t_H – нормативный температурный перепад (приложение 2)

α_В – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (для стен, полов и гладких потолков принимается 8,7 Вт / м² ºК).

2. Определяется величина фактического термического сопротивления пола R^факт.

(1.4)

R_B; R_H – термические сопротивления на внутренней и наружной поверхностях рассматриваемой конструкции пола. Принять:

R_B = 0,115 Вт / м² ºК ; R_H = 0,08 Вт / м² ºК.

R_ж/б – термическое сопротивление пустотелой железобетонной плиты. Принять R_ж/б =0,162 Вт / м² ºК

Значение “δ” принять по рисунку.

3.Сравниваются полученные значения. Если то расчет окончен, если то в рассчитываемый пол вводится слой утеплителя и выбирается такая его толщина, чтобы выполнилось условие

Для пола на грунте расчет выполняется в следующей последовательности :

1. Определяем тип пола. Для этого по приложению 5 выбираем значение коэффициентов теплопроводности, материалов заложенных в конструкцию пола.

(1.5)

Если значение суммы λ_i больше 1,2 Вт/(м² ºК), то данная конструкция пола является неутепленной на грунте.

Согласно действующим нормам значение фактических термических сопротивлений отдельных зон неутепленного пола численно равна :

R₁ =2,1 (м² ºК) / Вт; R₂ =4,3 (м² ºК) / Вт; R₃ =8,6 (м² ºК) / Вт; R₄ =14,2 (м² ºК) / Вт

2. Если значение Вт/(м² ºК),то конструкция пола является утепленной и значение «R» рассчитывается по формуле :

(1.6)

Расчет кровли сводиться к принятию в качестве расчетных значений, нормируемых ДБН.В.2.6.-31:2006, значений минимально допустимых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций (м²К/Вт). Для этого необходимо:

1. По таблице №1 определить количество градусо-суток N отопительного периода для города выбранного по заданию

2. По количеству градусо-суток и наименованию ограждающей конструкции из табл. №2 выписать значение:

Для окон по приложению 4 выбирается конструкция окна с . Это значение принимается в качестве расчетного при расчете теплопотерь.

1.2 Расчет теплопотерь помещений

Расчетные теплопотери помещений зданий любого типа целевого значения Q₁ определяется по формуле :

Q₁ =( Q_а+ Q_b) (1.7)

Где Q_а – тепловой поток через ограждающие конструкции (Вт)

Q_b – потери тепла на инфильтрацию воздуха (Вт)

(проникновение воздуха в помещение через неплотности в оконных и дверных проемах).

Величина Q_а рассчитывается для каждого помещения имеющего наружные стены; Q_b для помещений имеющих наружные окна и двери.

Тепловой поток Q_а, рассчитывается для каждой наружной ограждающей конструкции по формуле :

(1.8)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции (м²).

R – сопротивление теплопередаче рассчитываемой ограждающей конструкции, Вт/(м² ºК) (принимается из теплотехнического расчета).

t_B–температура внутреннего воздуха в помещении °С, принимается согласно требований норм проектирования зданий различного назнач. (приложение 3)

n – коэффициент, зависящий от положения ограждающей поверхности по отношению к наружному воздуху (приложение 1)

t_H – температура наиболее холодной пятидневки для города, в котором находится здание (см. таблицу 1).

∑β – добавочные потери тепла в долях от основных теплопотерь, принимаемые:

а). Для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда согласно СНиП 2.01.01-82 в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4,5 м/с с повторяемостью не менее 15%, в размере 0,05 и в размере 0,10 при скорости 5 м/с и более.

б). Для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0,2 для первого и второго этажей; 0,15 - для третьего; 0,1 - для четвертого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10 - 15 этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0,1 для первого и второго этажей и 0,05 - для третьего этажа.

Тепловой поток Q_B рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости подогрева наружного воздуха в объёме однократного воздухообмена в час по формуле:

Q_B = 0,337 A_nh(t_B-t_H) (1.9)

где A_n - площадь пола помещения, (м²).

h - высота помещения от пола до потолка, (м), но не более 3,5.

t_в и t_н- аналогично формуле (1.8).

1.3 Методика определения расчетных теплопотерь.

а). Поэтажно пронумеровать помещения, имеющие наружное ограждения (на первом этаже 101; 102; 103 и т. д. На втором и третьем 201 (301); 202 (302)

и т. д. Лестничные клетки ЛК1; ЛК2 и т. д.

б). На каждом этаже выбрать по одной угловой (имеющей две и более наружные стены) и одной средней комнате для расчета, а так же одну лестничную клетку

в). Определяются наименования этих помещений (по планам).

г). По каждой комнате определить наружные ограждения, через которые происходят потери тепла и внести их обозначения в расчетную таблицу (наружная стена - НС; окно - О; кровля - ПТ; двери - Д; перекрытие над подвалом или пол на грунте - ПЛ).

д). Определить ориентацию по сторонам света расчетных ограждений (см. планы здания по заданию) Север - С, юго-запад - ЮЗ; восток – В и т.д.)

ж). Подсчитывается площадь рассчитываемых ограждений,

з). Из теплотехнического расчета выписать значения величин термических сопротивлении ограждении « »

и). Определить расчетную разность температур t_B - t_H. (см. формулу 1.8)

к). Определить величины надбавок к основным теплопотерям по каждому ограждению рассчитываемого помещения «Σβ» и определить величину суммарной надбавки «1+Σβ»

л). По формуле 1.8 определить величину основных теплопотерь по каждому ограждению.

м). Для оконных и дверных проёмов по формуле 1.9 определяется дополнительное количество тепла на нагрев инфильтрующего воздуха.

н).Определить величину суммарных теплопотерь ограждений в рассчитываемых комнатах.

Результаты расчета теплопотерь для выбранных помещений заносятся в таблицу следующего вида:

Таблица 4

Теплопотери остальных комнат на этажах определить по укрупнённым показателям. Для этого необходимо рассчитать величины переводных коэффициентов для угловых и средних помещений каждого этажа:

Используя рассчитанные коэффициенты и длину наружных ограждений поэтажно определяются теплопотери не попавших в подробный расчет помещений. Расчеты сводятся в таблицу 5

Таблица 5

Сумма теплопотерь помещений (таблица 5) дает значение расчетных теплопотерь здания Q_здания.

1.4 Общие положения

В расчётно-графической работе принимаются следующие исходные данные:

- система отопления индивидуальная с использованием топочной;

- параметры теплоносителя: температура воды, которая подаётся в здание из

топочной t_г =90^оC . Температура воды, уходящей из здания t_о =70^оC;

- если сумма двух последних цифр зачетной книжки цифра четная, то систему отопления следует проектировать с нижней разводкой подающей магистрали(в подвале), если нечетная – с верхней(по чердаку и первому этажу).

1.5 Указания по конструированию систем отопления здания

а) Отопительные приборы следует размещать, как правило, под световыми

проёмами. Если их нет, возле стен(как правило у наружных).

б) Отопительные приборы лестничных клеток следует размещать на первом

этаже. Их не следует устанавливать в отсеках тамбуров с внешней дверью.

Стояки в лестничных клетках должны быть проточные однотрубные.

в) Вместе с отопительными приборами следует устанавливать

терморегуляторы, за исключением приборов гардеробных, душевых,

санитарных узлов, кладовых, лестничных клеток и всех помещений, где

есть опасность замерзания теплоносителя. При размещении в помещении

нескольких отопительных приборов, регулирующую арматуру следует

установить так, чтобы тепловой поток регулируемой части составлял не

меньше 50% общего теплового потока всех приборов.

г) Замыкающую арматуру следует предусматривать:

• для отключения и спуска воды из отдельных стояков и колец;

• для отключения части или всех отопительных приборов в помещениях

периодического или частичного пользования отоплением;

• замыкающую арматуру разрешается не устанавливать на стояках в домах

из трёх и меньше этажей.

д) В системах отопления следует предусматривать мероприятия для удаления

теплоносителя. В зданиях с четырьмя и более этажами, на каждом стояке

следует предусматривать кран с штуцером для присоединения гибких

шлангов. Арматуру и дренажное оснащение, как правило, не следует

располагать в подпольных каналах;

ж) Уклоны трубопроводов воды следует принимать не меньше 0,003;

з) Трубопроводы систем отопления прокладываются открыто, закрытая

прокладка должна быть обоснована;

и) Вывод воздуха из систем отопления при теплоносителе – воде

предполагается в верхних точках систем. Проектируются, как правило,

автоматические воздухоотводчики;

к) Систему отопления следует проектировать, однотрубной из

унифицированных узлов. В домах их трёх и менее этажей возможно

проектировать двухтрубные системы отопления.

Руководствуясь перечисленными указаниями, целесообразно сформулировать основные правила и последовательность выполнения задачи:

1. Под световыми проемами каждого этажа установить отопительные приборы(выполняется на планах первого и типового этажей строения). На лестничных клетках отопительные приборы устанавливают лишь на первом этаже. В тамбурах возле внешней двери отопительные приборы не ставят;

2. Определяют вид системы;

3. Размешают стояки и нумеруют их по ходу движения теплоносителя;

4. Прокладывают магистрали систем отопления:

а) при верхней разводке – на плане чердака магистраль проходит на расстоянии не менее 0,7 м от внешних стен. Главный стояк размешают у внутренней стены одного из помещений. Показывают присоединение стояков к магистрали, уклоны, воздухосборники, номера стояков;

б) при нижней разводке – на планах подвалов магистраль проходит возле внешних стен. Показывают присоединение стояков к магистралям, уклоны, номера стояков.

1.6 Общие положения по проектированию помещения топочной.

Топочная – это источник теплоснабжения зданий и сооружений мощностью до 200 кВт, представляющий из себя отдельно стоящее помещение, в котором установлены водогрейные котлы, либо помещение, встроенное в здание. При этом максимальное количество установленных в топочной котлов согласно ДБН В.2.5-20-2001 не должно превышать двух штук вне зависимости от конструктивного исполнения (навесные, напольные). В зависимости от количества котлов в топочной существуют следующие варианты их установки:

а) если в топочной один котел, то возможно установить либо навесной, либо напольный котел;б) если в топочной два котла, то возможно установить либо два напольных, либо два навесных, либо один напольный и один навесной.

Габаритные размеры топочной рассчитываются в зависимости от количества оборудования, которое необходимо в ней установить (котлы, циркулирующие насосы, расширительный бак, объемные подогреватели и т.д.). При этом должны выполняться следующие требования ДБН В.2.5-20-2001:

1. Минимальный объем топочной должен составлять 7,5 м³ при мощности до 30 кВт, 13,5 м³ при мощности от 30 до 60 кВт и 15 м³ при мощности от 61 до 200 кВт.

2. Высота топочной мощностью более 30 кВт должна быть не менее 2,5 м в свету.

3. Минимальное расстояние от фронта котла до стены топочной равно 1,0 м, расстояние между котлами 0,7 м.

4. В топочной обязательно должен быть первый свет, т.е. световой проем (окно, фонарь) непосредственно сообщающийся с наружным воздухом. Размеры оконного проема определятся расчетом (см. далее в примере расчета).

5. В топочной необходимо предусмотреть приточно-вытяжную вентиляцию с естественным побуждением. Размеры проема для подачи приточного воздуха и размер канала или каналов для удаления дымовых газов в случае установки двух котлов определяется расчетом (см. далее). При этом отметка верха дымовой трубы должна быть на 1,5 м выше отметки кровли топочной или отметки кровли здания, которое обслуживает топочная.

Мощность топочной определяется после расчета количества тепла на отопление(теплопотери) здания. Расчет количества тепла на горячее водоснабжение и вентиляцию в данной работе не производится.Котлы в топочной обвязываются трубопроводами и оборудованием по двум контурам. Первый контур – газовый, подающий газ на горелки котла (котлов). Он включает в себя подающий трубопровод к котлам, газовый счетчик, клапан - отсекатель газа, связанный с сигнализатором аварийной загазованности и запорными вентилями. Второй контур –тепломеханический, включающий в себя автоматику на подающем трубопроводе котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и взрывной клапан), расширительный сосуд, объемный подогреватель (для горячего водоснабжения) и циркулирующий насос.

ВЕНТИЛЯЦИЯ

Цель данного раздела расчетно-графической работы – научить определять воздухообмены для организации вытяжной естественной вентиляции в помещении топочной снабжающей теплом проектируемое задание, подобрать сечение вентиляционных решеток и каналов через которые воздух удаляется из вентилируемых помещений, а так же получить навыки расстановки используемых при этом вентиляционных каналов.

2.1. Указания по проектированию вытяжной естественной вентиляции

а) радиус действия системы вентиляции с естественным побуждением должен быть не более 8 м.,

б) прокладывать каналы допускается только во внутренних стенах ;

в) при наличии в зданиях внутренних кирпичных стен их используют для прокладки вентиляционных каналов. Наименьший размер каналов в кирпичных стенах 140*140 мм, при этом толщина стенок канала принимается не менее 140 мм., простенки между одноименными каналами – 140 мм, между разноименными – не менее 270 мм. Соотношение сторон канала следует принимать не более 1:3;

г) при невозможности прокладки каналов в тоннеле перекрытия допускается устройство подшивных горизонтальных каналов;

д) при отсутствии кирпичных капитальных стен и отсутствии каналов во внутренних стенах устраиваются приставные каналы из блоков или плит, наименьший размер каналов 100х150мм. При нормальной влажности в помещении устраивается гипсовые и шлакогипсовые плиты, при повышенной влажности – шлакобетонные и бетонные;

ж) если приставные воздуховоды по какой-либо причине размещаются у наружных стен, то между стеной и воздуховодом оставляют зазор не менее 5см. или делают утепление;

з) в помещениях на каналах устанавливаются жалюзийные решетки, на расстоянии 200-8500 мм от потолка, размеры определяются в зависимости от скорости прохода воздуха (0,5-1 м/сек);