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. 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 ºС (Калуга) 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 R0 кирп = 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) = ½ *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 м2 К/Вт FII = 468 м2 ; RII = 4.3 м2 К/Вт FIII = 436 м2 ; RIII = 8.6 м2 К/Вт FIV =1116 м2 ; RIV = 14.2 м2 К/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 = [kGок Fок + 0,7GВ FВ ] 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 ºС; tнро = -29 ºС 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 ) Gm сут = 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 ºС Qчел = 16,49295 кВт 2) Qн.п. ок = α*Fнп (tнп – tвн ) α = 11,6 Fнп = 100 м2 tнп = 60 ºС 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 баланса Q0 = [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 Qн усл = 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 = Qн усл /(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 6. Гидравлический расчет ΔP = 10000÷12000 Па – располагаемый напор. ΔP ≥ΔPл + ΔPм ΔPл = Rл *l ΔPм =∑ξ(ρw²/2) Rл . ср = ΔP(0,5÷0,6)/ 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 Δ Pл =Rл*l, Па Σξ ρw2 /2 Δ Pм =ρ/2*Σξ*w2 , Па Δ P, 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. 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.