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.
Введение……………………………………………………………………………...3
1. Исходные данные 4
2. Определение основных тепловых потерь 5
2.1. Определение требуемых тепловых сопротивлений для наружных стен. 5
2.2. Определение требуемых тепловых сопротивлений для бесчердачного покрытия. 6
2.3. Определение тепловых потерь оконных проемов. 7
2.4. Определение тепловых потерь ворот. 8
2.5. Определение тепловых потерь пола. 9
2.6. Ведомость тепловых потерь. 10
2.7. Тепловые потери на инфильтрацию. 11
2.8. Тепловые потери на нагрев материалов. 12
3. Теплопоступления 13
3.1. Расчет тепла, поступающего за счет лучистой энергии солнца. 13
3.2. Расчет тепла, поступающего от внутренних источников. 14
4. Уравнение теплового баланса 15
5. Выбор типа и количества отопительных приборов. 16
6. Гидравлический расчет 17
7. ВЕНТИЛЯЦИЯ 19
Список использованной литературы. 20
1. Исходные данныеВ 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 30ч60 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 ч 150 єС
Температура воды в местной сети – 70 ч 95 єС.
В
ентиляция – приточно-вытяжная с естественным и механическим побуждением.
| НСф | - Наружная стена фасад |
| НСт | - Наружная стена торец |
| НСп | - Наружная стена правая |
| НСл | - Наружная стена левая |
| Пт | - Потолок |
| Пл | - Пол |
| ДОл | - Двойное окно левое |
| Доп | - Двойное окно правое |
| В | - Ворота |
Таблица исходных данных.
| № варианта | 1 |
| Размеры здания (м) | 105х24х8 |
| Площадь остекления, % от площади наружной стены | 50% |
| Площадь ворот, % от площади наружной стены | 25% |
| Ориентирование ворот на стороны света | Ю-з |
| Расчетная наружная температура для отопления, tнро | - 30 єС |
2. Определение основных тепловых потерь 2.1. Определение требуемых тепловых сопротивлений для наружных стен.
Qосн = kF (tвн – tнро) [Вт/м2/с],
где Qосн - 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;
tвн = 16 °С – температура внутреннего воздуха;
tнро = -30 °С – температура наружного воздуха;
F(НСт) = b*h = 192 м2
F(НСбл) = F(НСбп) = l*h – Fост/100 * l*h = 420 м2
F(НСф) = b*h – Fв/100 * b*h = 144 м2.
k= 1/R0
R0 ≥ R0тр
R0тр = (tвн – tнро)/ΔtH * Rвн * n
ΔtH = 10
Rвн = 0.115
n = 1
R0тр = (16 – (-30))/10 * 0.115 * 1 = 0,529
Пусть R0кирп = 0,529 → δкирп = 395 мм
ΣRсл = δ1/λ1 + δ2/λ2 + δ3/λ3 = 0.015/0.93 + 0.025/0.93 + 0,395/0.815 = 0.527
R0 = 1/αint + ΣRсл + 1/αext = 1/8.73 + 0,531 +1/23 = 0.689 ≥ R0тр
k = 1/R0 = 1.45
Qосн (НСф) = 1,45*144 *(16 + 30) = 9604,8[Вт],
Qосн (НСт) = 1,45*192 *(46) = 12806,4 [Вт],
Qосн (НСб) = 1,45*840 *(46) = 56028 [Вт].
2.2. Определение требуемых тепловых сопротивлений для бесчердачного покрытия.
Qосн = kF (tвн – tнро) [Вт/м2/с],
F(ПТ) = b*l = 2520 м2
k= 1/R0
R0 ≥ R0тр
R0тр = (tвн – tнро)/ΔtH * Rвн * n
ΔtH = 8
Rвн = 0.115
n = 1
R0тр = (16 – (-30))/8 * 0.115 * 1 = 0,66
ΣRсл = 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
ΣRсл = 0,03/1 + 0,1/0,4 + 0,1/0,75+0,15/1.63=0.51
R0 = 1/αint + ΣRсл + 1/αext ≥ R0тр
(0.51) + 1/8.73 +1/23=0.66 ≥ R0тр
k = 1/R0 = 1.515
Qосн (ПТ) = 1,515 * 2520 *(16 + 30) = 175618.8 [Вт].
2.3. Определение тепловых потерь оконных проемов.Qосн = kF (tвн – tнро) [Вт/м2/с],
k = 1/R0 = 2,67
F(ПТ) = Ѕ *h*l = 420 м2
Qосн (ДОл) = Qосн (ДОп) = 2,67 * 420 *(16 + 30) = 51.6 [кВт].
2.4. Определение тепловых потерь ворот.Qосн = kF (tвн – tнро) [Вт/м2/с],
k = 2*1,163
F(ПТ) = 1/4 *h*b = 48 м2
Qосн (В) = 2*1,163 * 48 *(16 +30) = 5,1 [кВт].
2.5. Определение тепловых потерь пола.Qосн = kF (tвн – tнро) [Вт/м2/с],
FI =516 м2; RI = 2.15 м2К/Вт
FII = 468 м2; RII = 4.3 м2К/Вт
FIII = 436 м2; RIII = 8.6 м2К/Вт
FIV =1116 м2; RIV = 14.2 м2К/Вт
Qосн (ПЛ) = (FI/RI + FII/RII + FIII/RIII + FIV/RIV)*(tвн – tнро) = 21,9 [кВт].
2.6. Ведомость тепловых потерь.
| № п/п | Обозн огражд | Ориент огражд | Площ огражд | Основные теплопотери Q=KF(tвн-tнар) | Коэф теплопотерь | Попр коэф | Поправки | Q | ||||
| β1 | β2 | В1+в2 | β4 | |||||||||
| 1 | НСф | ЮЗ | 144 | 9,6 | 1,45 | 1 | 0 | 5 | 5 | 1,05 | 10,08 | |
| 2 | НСт | СВ | 192 | 12,8 | 1,45 | 1 | 10 | 5 | 15 | 0.86 | 9885,35 | |
| 3 | НСбл | СЗ | 420 | 56 | 1,45 | 1 | 10 | 5 | 1.5 | 0.86 | 56799,64 | |
| 4 | НСбп | ЮВ | 420 | 56 | 1,45 | 1 | 5 | 5 | 1.5 | 0.86 | 51793,5 | |
| 5 | ДОбл | СЗ | 420 | 51,6 | 2,67 | 1 | 10 | 5 | 1.5 | 0.86 | 67012,31 | |
| 6 | ДОбп | ЮВ | 420 | 51,6 | 2,67 | 1 | 5 | 5 | 1.5 | 0.86 | 61106,06 | |
| 7 | В | ЮЗ | 48 | 5,1 | 2,326 | 1 | 0 | 5 | 1.5 | 0.86 | 3744,11 | |
| 8 | ПТ | - | 2520 | 175,6 | 1,515 | 1 | 10 | 5 | 1.5 | 0 | 128398,77 | |
| 9 | ПЛ | - | 2520 | 21,9 | 0,22 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 92127,375 | |
| ∑ Q | 478,706 | |||||||||||
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.Qинф = [kGокFок + 0,7GВFВ] Ср (tвн - tнро)
k = 0,8
Gок = 13 кг/(м2*К*ч) – для высоты расположения центра оконного проема 4 м
GВ = 100 кг/(м2*К*ч) – для высоты расположения центра ворот 3 м
Ср = 1006 Дж/(кг*К).
tвн = 16 єС; tнро = -29 єС
Fок = 420 м2
FВ = 48 м2
Qинф = [0,8*13*525 + 0,7*100*31,5]*1006*(16 – (-29)) = 96,39 кВт
2.8. Тепловые потери на нагрев материалов.Qнагр = Gm*cm*(tвн - tнро)
Gmсут = 43200 кг/сутки
Gm= 0,5 кг/с
cm (сталь) = 0,482
Qнагр = 0,5*0,482*(16 – (-29)) = 10,84 кВт
3. Теплопоступления 3.1. Расчет тепла, поступающего за счет лучистой энергии солнца.Qл = qпт*Sпт + qост*Sост
Sост = 525*1 = 525 м2; qост= 100 Вт/м2
Sпт = 2700 м2; qпт= 20 Вт/м2
Qл = 106,50 кВт
3.2. Расчет тепла, поступающего от внутренних источников.ΣQвн = Qчел + Qн.п.ок + Qэл + Qтехн
1) Qчел = βинт * βод (2,5+10,36*√wв)*(35 – tвн)*nчел
βинт = 1
βод = 1
wв = 1 м/с
nчел = (2700)/40 = 67,5
tвн = 16 єС
Qчел = 16,49295 кВт
2) Qн.п.ок = α*Fнп (tнп – tвн)
α = 11,6
Fнп = 100 м2
tнп = 60 єС
Qн.п.ок = 51,04 кВт
3) Qосв = k*Nосв
Nосв = qос/Fпл=100*2700=270 кВт
kосв = k1*k2*k3*k4 = 0.8 * 0.5 * 1 * 0.5 = 0.2
Qосв = 54 кВт
4) Qэл = N*ab
N = 50 кВт
a=0,6 b=0,7
Qэл = 21 кВт
ΣQвн = 142,53 кВт
4. Уравнение теплового балансаQ0 = [Qтп + Qинф + Qнагр ] - [∑Qвн +Qлуч]
[Qтп + Qинф + Qнагр ] = 678,24 кВт
[∑Qвн +Qлуч] = 226,8 кВт
Q0 = 451,44 кВт
[Qтп + Qинф + Qнагр ] > [∑Qвн +Qлуч]
5. Выбор типа и количества отопительных приборов.Принимаем к установке приборы типа конвектор настенный без кожуха «Прогресс 15»
Тип – 15 К2 – 1,2
Fнагр = 5,3 м2
Qнусл = 1617 Вт
Габаритные размеры:
L = 1285 мм
B = 92 мм
H = 196 мм
Комплексный коэффициент приведения расчетного теплового потока к расчетным условиям:
φк = (Δtср/70)1+n (Gпр/360)P *b*ψ*c
Δtср = (Δtб - Δtм)/(2,3* lg (Δtб/Δtм)) = ((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,
Gпр = Qнусл /(с*(tг – tх)) = 1617/(4190*(95-70)) = 0,0154 кг/с = 55,57 кг/ч
b = 0.99 – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности
ψ = 1
φк = (66,5/70)1+0,2 (55,57/360)0,06 *0,99*1*1 = 0,832
Q* пр = Qпр * φк = 1617 * 0,832 = 1345,344 Вт
nпр = Q0 / Q* пр = 340000/1345,344 = 252 приборов
nсек = nпр/ nок = 252/(60) ≈ 4 секции
ΔP = 10000ч12000 Па – располагаемый напор.
ΔP ≥ΔPл + ΔPм
ΔPл = Rл *l
ΔPм =∑ξ(ρwІ/2)
Rл.ср = ΔP(0,5ч0,6)/ lк
lк = lэ + (b/2)*2 + (l/2)*2 + hпр *2
lк = 10+18+150+1,6=179,6 м
Rл.ср =10000*0,55/179,6=30.8
G = Q /(с*( tr′ – tм″))
Q= nпр*(Qпр *
| № | Кол-во приборов | Q, Вт | G, кг/ч | Rл | l,м | D, мм | w,м/с | ΔPл =Rл*l, Па | Σξ | ρw2/2 | ΔPм =ρ/2*Σξ*w2, Па | ΔP, Па/м |
| 0-1 | 6 | 7761,6 | 266,75 | 12 | 4,5 | 25 | 0,016 | 54 | 2 | 0,12 | 0,25 | 54,25 |
| 1-2 | 12 | 15523,2 | 533,49 | 6 | 4,5 | 40 | 0,12 | 27 | 2 | 7,02 | 14,04 | 41,04 |
| 2-3 | 18 | 23284,8 | 800,24 | 24 | 5,0 | 32 | 0,29 | 120 | 2 | 40,99 | 81,99 | 201,99 |
| 3-4 | 24 | 31046,4 | 1066,99 | 20 | 5,5 | 40 | 0,2 | 110 | 2 | 19,5 | 39 | 149 |
| 4-5 | 30 | 38808 | 1333,73 | 8 | 5,5 | 50 | 0,2 | 44 | 2 | 19,5 | 39 | 83 |
| 5-6 | 36 | 46565,6 | 1600,48 | 12 | 5,0 | 50 | 0,24 | 60 | 2 | 19,5 | 39 | 99 |
| 6-7 | 42 | 54331,2 | 1867,23 | 16 | 4,5 | 50 | 0,3 | 72 | 2 | 43,87 | 87,75 | 159,75 |
| 7-8 | 48 | 62092,8 | 2133,98 | 22 | 5,0 | 50 | 0,3 | 110 | 2 | 43,87 | 87,75 | 197,75 |
| 8-9 | 54 | 69854,4 | 2400,72 | 7 | 5,0 | 65 | 0,2 | 35 | 2,5 | 19,5 | 48,75 | 83,75 |
| 9-10 | 60 | 77616 | 2667,47 | 8 | 10 | 65 | 0,2 | 80 | 2,5 | 19,5 | 48,75 | 128,75 |
| 10-11 | 66 | 85377,6 | 2934,22 | 10 | 10 | 65 | 0,26 | 400 | 2 | 32,95 | 65,91 | 465,91 |
| 11-12 | 72 | 93139,2 | 3200,96 | 12 | 4,5 | 65 | 0,3 | 54 | 2 | 43,87 | 87,75 | 141,75 |
| 12-13 | 78 | 100900,8 | 3467,71 | 4 | 5,5 | 80 | 0,2 | 22 | 2 | 19,5 | 39 | 61 |
| 13-14 | 84 | 108662,4 | 3774,46 | 16 | 5,0 | 65 | 0,1 | 80 | 2 | 4,875 | 9,75 | 89,75 |
| 14-15 | 90 | 116424 | 4001,21 | 5 | 4,5 | 80 | 0,2 | 22,5 | 2 | 21,5 | 86 | 108,5 |
| 15-16 | 96 | 124185,6 | 4267,95 | 20 | 5,5 | 65 | 0,4 | 110 | 2 | 78 | 156 | 266 |
| 16-17 | 102 | 131947,2 | 4534,70 | 24 | 4,5 | 65 | 0,4 | 108 | 2 | 78 | 156 | 264 |
| 17-18 | 108 | 139708,8 | 4801,45 | 26 | 5,0 | 65 | 0,4 | 130 | 2 | 78 | 156 | 286 |
| 18-19 | 114 | 147470,4 | 5068,19 | 30 | 5,5 | 65 | 0,45 | 165 | 2 | 98,72 | 197,44 | 362,44 |
| 19-20 | 120 | 155232 | 5334,94 | 9 | 5,0 | 80 | 0,3 | 49,5 | 2 | 43,87 | 87,74 | 137,24 |
| 20-21 | 126 | 162993,6 | 5601,69 | 9 | 5,0 | 80 | 0,3 | 45 | 2 | 43,87 | 87,74 | 132,74 |
| 21-22 | 252 | 325987,2 | 11202 | 30 | 5,5 | 80 | 0,22 | 165 | 2 | 23,59 | 47.19 | 77,19 |
| 22-23 | 252 | 325987,2 | 11202 | 30 | 5,0 | 80 | 0,22 | 165 | 2 | 23,59 | 47,19 | 77,19 |
| 23-24 | 126 | 162993,6 | 5601,69 | 9 | 5,0 | 80 | 0,3 | 45 | 2 | 43,87 | 87,74 | 132,74 |
| 24-25 | 120 | 155232 | 5334,94 | 9 | 5,0 | 80 | 0,3 | 49,5 | 2 | 98,72 | 87,74 | 137,24 |
| 25-26 | 114 | 147470,4 | 5068,19 | 30 | 5,5 | 65 | 0,45 | 165 | 2 | 78 | 197,44 | 362,44 |
| 26-27 | 108 | 139708,8 | 4801,45 | 26 | 5,0 | 65 | 0,4 | 130 | 2 | 78 | 156 | 286 |
| 27-28 | 102 | 131974,2 | 7534,70 | 24 | 4,5 | 65 | 0,4 | 108 | 2 | 78 | 156 | 264 |
| 28-29 | 96 | 124185,6 | 7267,95 | 20 | 5,5 | 65 | 0,4 | 110 | 2 | 21,5 | 156 | 266 |
| 29-30 | 90 | 1164,24 | 4001,21 | 5 | 4,5 | 80 | 0,2 | 22,5 | 2 | 4,875 | 86 | 185,5 |
| 30-31 | 84 | 108662,4 | 3734,46 | 16 | 5,0 | 65 | 0,1 | 80 | 2 | 19,55 | 9,75 | 89,75 |
| 31-32 | 78 | 100900,8 | 3467,71 | 4 | 5,5 | 80 | 0,2 | 22 | 2 | 43,87 | 39 | 61 |
| 32-33 | 72 | 93139,2 | 3200,96 | 12 | 4,5 | 65 | 0,3 | 54 | 2 | 32,95 | 87,75 | 141,75 |
| 33-34 | 66 | 85377,6 | 2934,22 | 10 | 10 | 65 | 0,26 | 400 | 2 | 19,5 | 65,91 | 465,91 |
| 34-35 | 60 | 77616 | 2667,47 | 8 | 10 | 65 | 0,2 | 80 | 2,5 | 19,5 | 48,75 | 128,75 |
| 35-36 | 54 | 69854,4 | 2400,72 | 7 | 5,0 | 65 | 0,2 | 35 | 2,5 | 43,87 | 78,75 | 83,75 |
| 36-37 | 48 | 62092,8 | 2133,98 | 22 | 5,0 | 50 | 0,3 | 110 | 2 | 43,87 | 87,75 | 197,75 |
| 37-38 | 42 | 54331,2 | 1867,23 | 16 | 4,5 | 50 | 0,3 | 72 | 2 | 19,5 | 87,75 | 159,75 |
| 38-39 | 36 | 46569,6 | 1600,48 | 12 | 5,0 | 50 | 0,24 | 60 | 2 | 19,5 | 39 | 99 |
| 39-40 | 30 | 38808 | 1333,73 | 8 | 5,5 | 50 | 0,2 | 44 | 2 | 19,5 | 39 | 83 |
| 40-41 | 24 | 31046,4 | 1066,99 | 20 | 5,5 | 40 | 0,2 | 110 | 2 | 40,99 | 39 | 149 |
| 41-42 | 18 | 23284,8 | 800,24 | 24 | 5,0 | 32 | 0,29 | 120 | 2 | 7,02 | 81,99 | 21,99 |
| 42-43 | 12 | 15523,2 | 533,49 | 6 | 4,5 | 40 | 0,12 | 27 | 2 | 0,12 | 14,04 | 41,04 |
| 43-0 | 6 | 7761,6 | 266,75 | 12 | 4,5 | 25 | 0,016 | 54 | 2 | 0,25 | 54,25 |
∑ΔPпредв =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.
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.
СНиП 2,04,05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование
СНиП II-3-79 Строительная теплотехника
СНиП 23-01-99* Строительная климатология (СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика)
Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. Тихомиров К.В., Москва, Стройиздат, 1981г.