Содержание

1. 
   Исходные данные…………………………………………………………………………………………….…… 2
   

2. 
   Отопление………………………………………………………………………………………………………..……. 2
   

2.1) Теплотехнический расчет наружных ограждений………………………………………..……. 2

2.2) Определение теплопотерь через ограждающие конструкции здания……………..4

2.3) Выбор и расчет отопительных приборов…………………………………………..……………….. 5
3) Вентиляция…………………………………………………………………………………………..…………………. 7

3.1) Выбор системы вентиляции……………………………………………………………………..…………. 7

3.2) Определение воздухообменов………………………………………………………….……………….. 7

3.3) Аэродинамический расчет каналов……………………………………………………….…………… 8
4) Используемая литература……………………………………………………………………….…………….. 10


Исходные данные
Место строительства: г. Воркута
Обеспеченность: 0,92
Температура наружного воздуха, температура наиболее холодной пятидневки: t_н = - 41 ℃
Продолжительность отопительного периода: Z = 306 сут.
Температура внутреннего воздуха: t_в = 20 ℃.
Средняя температура суток: t = - 9,1 ℃.

Коэффициент теплоотдачи стены: α_в = 8,7 Вт/(м² х ℃), α_н = 23 Вт/(м² х ℃)
Нормированный температурный перепад : Δt^н = 4,0 ℃
2. Отопление
2.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений
Расчет сопротивления теплопередаче, коэффициент теплопередаче, подбор материала утеплителя, расчет толщины утеплителя и толщины стены:
Слой 1- внутренняя штукатурка,

толщина слоя (0,01 м)
Слой 2 - кирпич силикатный,

толщина слоя (0,12 м)
Слой 3 – утеплитель
Слой 4 - кирпич глиняный,

толщина слоя (0,25 м)
Слой 5 - наружная штукатурка,

толщина слоя (0,01м)


Определяем требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены, исходя из санитарно-гигиенических условий, по формуле:
R0тр=tв
-
tн×nαв×∆tн =(20--41)×18,7×4=1,75 м2×°СВт
Требуемое сопротивление теплопередаче, исходя из условий энергосбережения:
ГСОП=tв-tопZоп=20-(-9,1×306=8905 °С×сут

R0=aDd+b=0,00035×905 +4,2=4,52 м2×°СВт стены

R0=aDd+b=0,000025×905 +0,7=0,72 м2×°СВт окна

R0=aDd+b=0,00045×905 +5,5=5,91 м2×°СВт стены
Общее сопротивление теплопередаче ограждения:

R0=Rв+R1+R2+…+Rn+Rн=1αв+δ1λ1+δ2λ2+…+δnλn+1αн
R0=18,7+0,010,81+0,120,87+δ3λ3+0,250,76+0,010,93+123 = 4,52
Термическое сопротивление утеплителя:
Rут=δ3λ3=R0тр-1αв+δ1λ1+δ2λ2+…+δnλn+1αн

Rут=4,52-0,648=3,872 м2×°СВт

Утеплитель – экструзионный пенополистирол «Пеноплэкс»,
λут
= 0.029
Втм ×℃

Необходимая толщина слоя утеплителя:

δут=λут×Rут=0,029×3,872=0,112 м

Фактическое δут
= 12 см (кратное 2см)
Толщина стены = 51 см
Фактическое термическое сопротивление наружной стены:

R0Ф=1αв+δ1λ1+δ2λ2+δутстλутст+δ4λ4+δ5λ5+1αн=18,7+0,010,81+0,120,87+0,120,029+0,250,76+0,010,93+123

R0Ф=4,79 м2×°СВт
Определяем коэффициент теплопередачи:

К=1R0ф=14,79 =0,21 м2×°СВт

К=1R0ф=10,72 =1,39 м2×°СВт

К=1R0ф=15,91 =0,17 м2×°СВт
2.2 Определение теплопотерь через ограждающие конструкции
Потери теплоты через наружные ограждения: Q_огр = K × F( t_в- t_н) × n(1+Σβ),Вт

K - коэф. теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м²С

F - расчетная площадь ограждающей конструкции. Σβ – сумма добавочных потерь теплоты.
Спальня:

1. Qогр = 0,21×13,38×64×1×1.3 = 233,8 Вт

2. Qогр = 0,21×9,43×64×1×1,35 = 171,1 Вт

3. Qогр = 1.39×2,15×64×1×1,3 = 248,6 Вт

4. Qогр = 0,9×9,75×5×0,9×1 = 39,5 Вт

5,6. Qогр = 0,17×12,51×64×0,6×1,05 = 85,75 Вт
Зал:

1. Qогр = 0,21×8,22×64×1×1,35 = 143,6 Вт

2. Qогр = 1.39×2,58×64×1×1,3 = 298,37 Вт

3. Qогр = 0,21×4,8×64×1×1,3 = 83,87 Вт

4. Qогр = 0,9×10,2×5×0,9×1 = 41,31 Вт

5,6. Qогр = 0,17×18,53×64×0,6×1,05 = 127 Вт
Кухня:

1. Qогр = 0,21×10,6×59×1×1,35 = 177,3 Вт

2. Qогр = 1.39×2,15×59×1×1,3 = 229,2 Вт

3. Qогр = 0,21×9×59×1×1,35 = 150,54 Вт

5,6. Qогр = 0,17×8,76×59×0,6×1,05 = 53,55 Вт
Ванна:

1.Qогр = 0,9×7,68×7×0,9×1 = 43,55 Вт

2.Qогр = 0,9×4,35×7×0.9×1 = 24,66 Вт

3.Qогр = 0,9×4,35×7×0,9×1 = 24,66 Вт

4.Qогр = 0,21×7,68×66×1×1,25= 133,06 Вт

5,6. Qогр = 0,17×3,71×66×0,6×1,05 = 26,22 Вт
Коридор

1. Qогр = 0,21×6,15×59×1×1,35 = 102,87 Вт

2. Qогр = 0,21×6,15×59×1×1,3 = 99,06 Вт

3. Qогр = 0,21×33,6×59×1×1,25 = 520,38 Вт

4,5. Qогр = 0,17×17,7×59×0,6×1,05 = 111,84 Вт


2.3 Выбор и расчет отопительных приборов
В жилых зданиях в качестве отопительных приборов рекомендуется применять радиаторы и конвекторы, отопительные приборы рекомендуется устанавливать у наружных стен, преимущественно под окнами.

Применим чугунные секционные радиаторы отопления ЧМ3-500, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 8690-94.

Поверхность нагрева приборов определим по формуле: F_пр = Qпрqпр х β₁ х β₂

q_пр- расчетная плотность теплового потока, Вт/м² β₁ - 1,02 β₂ - 1,02
q_пр= q_ном × ( ^{∆tср70)1+n} х (Gпр360)^m ×С × b × p;

q_ном- номинальная плотность теплового потока,

q_ном = qcfc= 156,8 Вт0,246 м2 = 637,4 Вт/м²
n, m - эмпирические показатели: n = 0,33 m = 0,05 с = 1

b, p – безразмерный поправочный коэффициенты, b = 1 p = 1

_∆tср = tвх + tвых2 - t_в
101, 102: Δt_ср = 95+702 - 23 = 59,5 ℃

103, 104, 105 : Δt_ср = 95+702 - 18 = 64,5 ℃

G_пр- расход воды в приборе, кг/ч
G_пр = 3,6 × Qпрс × tг- to , c = 4.187 кДж/кг × ℃, tг= 95℃ , to = 70℃
101. G_пр = 3,6 × Qпрс × tг- to = 3,6 × 1705,24,187 × 95- 70 = 58,64 кг/ч

102. G_пр = 3,6 × Qпрс × tг- to = 3,6 × 2066,54,187 × 95- 70 = 71,07 кг/ч

103. G_пр = 3,6 × Qпрс × tг- to = 3,6 × 1200,34,187 × 95- 70 = 41,28 кг/ч

104. G_пр = 3,6 × Qпрс × tг- to = 3,6 × 222,94,187 × 95- 70 = 7,67 кг/ч

105. G_пр = 3,6 × Qпрс × tг- to = 3,6 × 680,24,187 × 95- 70 = 23,39 кг/ч
Число выбранных секций: N = Fпр • β3fc

β₃-поправочный коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе, = 1


спальная: q_пр = 637,4 × ( ^59.570)1.33 × (58,64360)^0,05 × 1 × 1× 1 = 468,96 Вт/м²

F_пр = 1705,2468,96× 1,02 × 1,02 = 3.783 м² N = 3.783 0,246= 16;

зал: q_пр = 637,4 × ( ^59.570)1.33 × (71,07360)^0,05 × 1 × 1 × 1 = 473,79 Вт/м²

F_пр = 2066,5473,79× 1,02 × 1,02 = 4,362 м² N = 4,3620,246 = 18;

кухня: q_пр = 637,4 × ( ^64.570)1.33 × (41,28360)^0,05 × 1 × 1 × 1 = 513 Вт/м²

F_пр = 1200,3513× 1,02 × 1,02 = 2,434 м² N = 2,4340,246= 10;

уборная: q_пр = 637,4 × ( ^64.570)1.33 × (7,67360)^0,05 × 1 × 1 × 1 = 471,66 Вт/м²

F_пр = 222,9471,66× 1,02 × 1,02 = 0.492 м² N = 0,4920,246= 2;

коридор: q_пр = 637,4 × ( ^64.570)1.33 × (22,39360)^0,05 × 1 × 1 × 1 = 497,55 Вт/м²

F_пр = 680,2497,55× 1,02 × 1,02 = 1,422 м² N = 1,4220,246= 6;

Таблица для расчета отопительных приборов

№	Qпр, Вт	Gпр, кг/ч	tср, °С	qпр, Вт/м2	Fпр, м2	β3	fc, м2	N, шт	Приборы
101	1705,2	58,64	59,5	468,96	3.783	1	0,246	16	2
102	2066,5	71,07	59,5	473,79	4,362	1	0,246	18	2
103	1200,3	41,28	64,5	513	2,434	1	0,246	10	1
104	222,9	7,67	64.5	471,66	0.492	1	0.246	2	1
105	680,2	22,39	64.5	497,55	1,422	1	0.246	6	1

Подбор котла

Q_кв = 5875,1 Вт
5875,1 Вт ×1,15 ≈ 7 кВт
Котёл Logano G 334 X BU8197200 (9 кВт)


3. Вентиляция:
3.1 Выбор системы вентиляции:
В жилых зданиях обычно устраивают естественную вытяжную вентиляцию по специально предусмотренным каналам. Вытяжная канальная вентиляция состоит из вертикальных внутристенных каналов с отверстиями, закрытыми решётками, сборных горизонтальных воздуховодов, и вытяжной шахты. Вытяжные системы устраивают в помещениях кухонь, санитарных узлов и ванных комнатах, которые должны быть рассчитаны на удаление воздуха и из жилых комнат.

3.2 Определение воздухообменов
Необходимый воздухообмен для жилых зданий определяется по кратности воздухообмена:

L = V
×
K_p, м³/ч

L - объём удаляемого воздуха, м³/ч;

K_р- кратность воздухообмена;

V- объём помещения, м³
Объемы удаляемого воздуха:

L = 50 м³/ч – в уборной

L = 26,3 + 100 = 126,3 м³/ч – на кухне L = 126,3 + 50 = 176,3 м³/ч – на кухне

Зная объём удаляемого воздуха L, определим сечение каналов: F = L3600 × v × ν, м²
ν -нормируемая скорость движения воздуха по каналам, 0,5 – 1 м/с; в шахте 1-1,5 м/с
F = 126,33600 × 0.75 = 0,047 м² – на кухне F = 176,33600 × 1,25 = 0,039 м² - шахта

F = 503600 × 0.75 = 0,019 м² – в туалете
Выберем размеры каналов из кирпича по площади живого сечения из приложения:

F_ф = 0,073 м² , a x b = 270 х 270 – на кухне

F_ф = 0,02 м² , a x b = 140 х 140 - в уборной, Fф = 0,038 м² , a x b = 140 х 270 - в шахте,
Определим фактическую скорость потока:

v_ф = LF • 3600 = 126,30.073 • 3600 = 0.48 м/с

v_ф = LF • 3600 = 500.02 • 3600 = 0.69 м/с

v_ф = LF • 3600 = 176,30.038 • 3600 = 1,29 м/с

Таблица определения воздухообмена

№	Помещение	Размеры, м	V,помещ. м3	Норм.возд, м3	Кратность	V удал. м3	Размер каналов	Число каналов
201	Спальная	3,25*3,85*3	37,5		1	37,5
202	Зал	3,4*5,45*3	55,6		1	55,6
203	Кухня	3,65*2,4*3	26,3	100		126,3	270х270	1
204	Уборная	2,56*1,4*3	11,1	50		50	140х140	1
205	Коридор	17,7*3	53,1		1	53,1



3.3 Аэродинамический расчет каналов
Цель расчета – определение размеров вытяжного канала для удаления нормируемого объема воздуха при расчетных условиях.
ΔР_е = h × (p_н - p_в) × g,

p_н – плотность наружного воздуха при температуре +5℃ равна, 1,27 кг/м³.

p_в – плотность внутреннего воздуха, кг/м³.

p_в = 353273+t_в при 20℃ p_{в = 1,21 кг/м}³

h – высота от оси жалюзийной решетки до верха вытяжной шахты, м.
ΔРе = h × (p_н-p_в) × g= 5,55 × (1,27-1,21) × 9,81= 3,27 Па – расчётное

h = 0.4 + 0.15 + 5 = 5,55 м (кварт + перекр + этаж + шахта)

Определим эквивалентный диаметр для прямоугольных каналов: d_э =2 • a • ba+b

d_э =2 • a • ba+b = 2 • 0.14 • 0.140.14+0.14 = 0,14 м – для 1-го участка

d_э =2 • a • ba+b = 2 • 0.14 • 0.270.14+0.27 = 0,184 м – для 2-го участка

d_э =2 • a • ba+b = 2 • 0.27 • 0.270.27+0.27 = 0,27 м – для 3-го участка
Найдем фактическую скорость: v =
LF • 3600

v = LF • 3600 = 500.02 • 3600 = 0,69 м/с – для 1-го участка

v =LF • 3600 = 176,30.038 • 3600 = 1,29 м/с – для 2-го участка

v = LF • 3600 = 126,30.073 • 3600 = 0,48 м/с – для 3-го участка
Потери давления на трение R определяются по номограмме. Значения занесены в таблицу .
1. R х L x β = 0.08 × 1,3 × (1.25 + 29*0.00375) = 0.141 Па

2. R х L x β = 0,14 × 5 × 1,5 = 1,05 Па

3. R х L x β = 0,018 × 2,95× (1.25 + 8*0.00375) = 0,068 Па
Рассчитаем потери давления в местных сопротивлениях: Z = Σξ ×
p • v2 2

1. Σξ = 2 + 1.2 -0,35 = 2,85 (решётка, колено квадр, ответвление) p • v2 2= 1.21 • 0,692 2=0,288 Па

2. Σξ = 0,64 (диффузор) p • v2 2= 1.226 • 1,292 2= 1,02 Па

3. Σξ = 2 + 1.2 + 0.14 = 3.34 (решётка, колено квадратное, проход) p • v2 2= 1.21 • 0,482 2 = 0,139 Па
Z = 2,85 x 0,288 = 0,821 Па – для первого участка Rхlxβ+Z = 0,141 + 0,821 = 0,962 Па

Z = 0,64 x 1,02 = 0,653 Па – для второго участка Rхlxβ+Z = 1,05 + 0,653 = 1,703 Па

Z = 3,34 x 0,139 = 0,464 Па – для третьего участка Rхlxβ+Z = 0,068 + 0,464 = 0,532 Па


Сравним потери давления на трение, в местных сопротивлениях с располагаемым давлением:

(∆P₁ + ∆P₂) > (∆P₃ + ∆P₂), (2,665 Па) ≅ (2,235 Па)

(∆P₁ + ∆P₂) x a ≤ ∆P_е^расч

(2,665) x 1,15 ≤ 3,27 Па

3,07 Па ≤ 3,27 Па
Условие выполняется, следовательно, сечения каналов подходят.
Таблица аэродинамического расчета каналов

№	L,м3/ч	H,м	а×b,мм	dэ,м	F,м2	V,м/с	R,Па/м	Rхlxβ,Па	pν,Па	Σ ξ	Z,Па	Rхlxβ+Z,Па
1	50	1,3	140х140	140	0,02	0,69	0,08	0,141	0,288	2,85	0,821	0,962
2	176,3	5	140х270	184	0,038	1,29	0,14	1,05	1,02	0,64	0,653	1,703
3	126,3	2,95	270х270	270	0,073	0,48	0,018	0,068	0,139	3,34	0,464	0,532

Аксонометрическая схема системы

1. 
   L = 50 м³, v = 0.69 м/с, l = 1,3 м, F = 0.02 м² (ответвление)
   

2. 
   L = 176,3 м³, v = 1,29 м/с, l = 5 м, F = 0.038 м² (слияние)
   

3. 
   L = 126,3 м³, v = 0.48 м/с, l = 2,95 м, F = 0.073 м² (проход)
   



Литература:
Методические указания «Отопление и вентиляция жилого дома», Казань, 2008г
Тихомиров К. В., Сергеенко Э. С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция.- М.: Стройиздат, 1991.


Таблица расчетов теплопотерь помещений

Номер помещения	Наименование помещения и его температура	Характеристика ограждения				Коэф. Теплопередачи, К	Разность температур, ℃	Коэфициент n				Дополнит. теплопотери		1+ сумма	Теплопотери ограждения, Вт	Потери теплоты помещения, Вт	Теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт			Бытовые тепловыделения, Вт		Полные теплопотери, Вт
		Наименование ограждения	Ориентация	Размеры, А*В, м2	Площадь F, м2				Добавка на ориентацию		На открывание наружных дверей
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11	12	13	14	15		16	17
101	Спальная угловая t=23℃	НС	З	4,46*3	13,38	0,21	64	1	0,05		0,25	1,3	233,8	864,5			187,65	1546,6
		НС	С	3,86*3 - Fo	9,43	0,21	64	1	0,1		0,25	1,35	171,1
		О	С	1,47*1,46	2,15	1,39	64	1	0,1		0,2	1,3	248,6
		Пер		3,25*3	9,75	0,9	5	0,9	0		0	1	39,49
		Пт		3,25*3,85	12,51	0,17	64	0,6	0		0,05	1,05	85,75
		Пл		3,25*3,85	12,51	0,17	64	0,6	0		0,05	1,05	85,75
102	Зал угловой t=23℃	НС	С	3,6*3 - Fo	8,22	0,21	64	1	0,1		0,25	1,35	143,6	821,2			278	1831,7
		0	С	1,77*1,46	2,58	1,39	64	1	0,1		0,2	1,3	298,37
		НС	З	1,6*3	4,8	0,21	64	1	0,05		0,25	1,3	83,87
		Пер		3,4*3	10,2	0,9	5	0,9	0		0	1	41,31
		Пт		3,4*5,45	18,53	0,17	64	0,6	0		0,05	1,05	127
		Пл		3,4*5,45	18,53	0,17	64	0,6	0		0,05	1,05	127
103	Кухня t=18℃	НС	С	4,26*3 - Fo	10,6	0,21	59	1	0,1		0,25	1,35	177,3	656,6			131,4	1079,9
		О	С	1,47*1,46	2,15	1,39	59	1	0,1		0,2	1,3	229,2
		НС	В	3*3	9	0,21	59	1	0,1		0,25	1,25	139,39
		Пт		2,4*3,65	8,76	0,17	59	0,6	0		0,05	1,05	55,35
		Пл		2,4*3,65	8,76	0,17	59	0,6	0		0,05	1,05	55,35
104	Ванная t=25℃	Пер		2,56*3	7,68	0,9	7	0,9	0		0	1	43,55	278,4			55,5	222,9
		Пер		1,45*3	4,35	0,9	7	0,9	0		0	1	24,66
		Пер		1,45*3	4,35	0,9	9	0,9	0		0	1	24,66
		НС	В	2,56*3	7,68	0,21	66	1	0,1		0,1	1,25	133,06
		Пт		2,56*1,45	3,71	0,17	66	0,6	0		0,05	1,05	26,22
		Пл		2,56*1,45	3,71	0,17	66	0,6	0		0,05	1,05	26,22
105	Коридор t=18℃	НС	В	2,06*3	6,15	0,21	59	1	0,1		0,25	1,35	102,87	946			265,8	680,2
		НС	З	2,06*3	6,15	0,21	59	1	0,05		0,25	1,3	99,06
		НС	Ю	11,2*3	33,6	0,21	59	1	0		0,25	1,25	520,38
		Пт			17,7	0,17	59	0,6	0		0,05	1,05	111,84
		Пл			17,7	0,17	59	0,6	0		0,05	1,05	111,84