Материал: Проектирование водо- и теплоснабжения здания

Проектирование водо- и теплоснабжения здания

Введение

здание водоснабжение отопление

Система отопления - это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения n количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне. Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

Центральными называют системы, предназначенные для отопления многих помещений из одного теплового центра. Тепловой центр может обслуживать одно обогреваемое сооружение или группу сооружений.

Теплоперенос в системах отопления осуществляется теплоносителем - жидкой средой (вода) или газообразной (пар, воздух, газ). В зависимости от вида теплоносителя системы отопления подразделяется на водяные, паровые, воздушные и газовые.

Центральные системы водяного и воздушного отопления устраивают с естественной циркуляцией теплоносителя или с механическим побуждением.

Водяное отопление применяют при местном и центральном теплоснабжении. Система отопления состоит из теплового пункта, магистрали, отдельных стояков и ветвей с приборными узлами.

Согласно существующим нормам, каждое жилое помещение (квартира) должно быть оборудовано вентиляцией, которая служит для удаления загрязнённого воздуха из нежилых помещений квартиры (кухня, ванная, туалет). Вентиляция - это движение воздуха, воздухообмен. В жилищном строительстве в России применяются системы естественной приточно-вытяжной вентиляции. Приточный, наружный воздух поступает в квартиры через щели в оконных переплётах, форточки, фрамуги или открываемые окна.

По способу перемещения удаляемого из помещения и подаваемого в помещение воздуха различают вентиляцию естественную (неорганизованную и организованную) и механическую (искусственную).

Под неорганизованной естественной вентиляцией понимают воздухообмен в помещениях, происходящий под влиянием разности давления наружного и внутреннего воздуха и действия ветра через щели ограждающих конструкций, а также при открытии форточек, фрамуг, и дверей.

Воздухообмен, так же происходящий под влиянием разности давлений, но через специально устроенные в наружных ограждениях фрамуги, степень открытия которых с каждой стороны здания регулируется, является естественной, но организованной. Этот вид вентиляции называется аэрацией.

Вентиляцию с механическим побуждением следует предусматривать:

А) если метеорологические условия и чистота воздуха не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением;

Б) для помещений и зон без естественного проветривания.

Внутренний водопровод служит для подачи воды из наружной водопроводной сети к местам ее потребления (водоразборным точкам).

В состав внутреннего водопровода входят следующие элементы: один или несколько вводов с водомерными узлами и внутренняя сеть трубопроводов, состоящая из магистралей, распределительных стояков, ответвлений (подводок) и водоразборной арматуры.

Тип системы внутреннего водопровода зависит в основном от давления воды в наружной сети у ввода в здание и требуемого давления для подачи воды к водоразборным устройствам.

Применяются следующие системы внутреннего водопровода: простые (без насосов для повышения давления);

с насосами для повышения давления;

Системы без насосов. Эти системы применяют в тех случаях, когда давление в наружной сети водопровода может обеспечить подачу воды к наиболее высоко расположенному крану внутреннего водопровода. В такой системе вода из городской сети поступает в водомерный узел, проходит через водомер, а затем по магистральным трубопроводам и распределительным стоякам подается к водоразборным кранам. Все стояки в нижней части снабжаются шаровыми кранами для спуска воды. Шаровые краны устанавливаются на каждой ветви системы для отключения ее в случае аварии.

Системы с насосами для повышения давления. Эти системы применяют в тех случаях, когда давление в наружной сети недостаточно велико для подачи воды к наиболее высоко расположенному водоразборному крану. Насос работает при открытых задвижках. Обратный клапан, установленный на обводной линии, препятствует циркуляции воды через обводную линию во время работы насоса. При выключении насоса вода из наружной сети поступает во внутреннюю сеть через обводную линию.

Схемы водопроводной сети с нижней и верхней разводкой магистралей. В системах с нижней разводкой, являющейся наиболее распространенной, магистрали прокладывают под полом первого этажа (в подвале или в специальных подземных каналах). В системах с верхней разводкой магистрали прокладывают по техническому этажу здания или под потолком верхнего этажа. Система с верхней разводкой уступает системе с нижней разводкой, так как подвержена замерзанию (при прокладке по чердаку), кроме того, в случае аварии трубопровода может произойти затопление и порча помещений, расположенных в нижележащих этажах здания.

Сети внутреннего водопровода сооружают с открытой или скрытой прокладкой трубопроводов. В первом случае трубопроводы прокладывают у стен, колонн, под потолком или у пола. Во втором случае трубопроводы монтируют в подпольных каналах, бороздах, нишах, расположенных в толще стен. Скрытая прокладка не ухудшает архитектурного оформления помещений и удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям, однако усложняет монтаж и обслуживание системы и увеличивает ее стоимость.

1. Технологическая часть

.1 Исходные данные для проектирования систем отопления, вентиляции, внутренних систем холодного водоснабжения и водоотведения

Содержит следующие параметры:

Город строительства: Кинешма

Высота типового этажа: 2,8 м

Высоту подвала: 1,8 м

Высоту чердака: 1,8 м

Количество этажей: 7

Система отопления: двухтрубная с нижней разводкой

Система вентиляции: естественная

Вариант конструкций наружного ограждения: 1;

t_ext= -31 ^oC (расчётная температура наружного воздуха в холодный период года, принимается равной средней температуре наиболее холодной 5-ти дневки (обеспеченность 0,92)).

t_hi= -4,1 ^oC (средняя температура наружного воздуха периода со среднесуточной температурой воздуха равной или ниже +8 ^oC.)

z_hi= 221 суток (средняя продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха равной или ниже +8 ^oC).

v= 4,9 м/с (средняя скорость ветра по румбам за январь).

t_int (внутренняя температура в помещениях: +20 ^oC для не угловых помещений , +22 ^oC для угловых, +19 ^oC для кухни, +16 ^oC для лестничной клетки, +25 для ванн и туалетов).

Зона влажности: 2 - нормальная (Б)

Влажностный режим помещения: нормальный.

Влажность воздуха: 55%

Условия эксплуатации здания: жилое здание. (Б)

Абсолютная отметка чистого пола первого этажа - 53,5 м;

Тип здания - жилое здание с централизованным водоснабжением и канализацией;

Гарантийный напор Нгар городской водопроводной сети - 36 м;

Абсолютная отметка лотка городской канализации - 49,5 м;

Плановый срок монтажных работ - 21 дней;

Абсолютная отметка ввода Zвв - 48,5 м;

Проектируем по четыре сантехнических прибора в каждой квартире

.        мойка - q^с₀ = 0,09 л/с;

.        ванна - q^с₀ = 0,18 л/с;

.        мойка - q^с₀ = 0,09 л/с;

.        унитаз - q^с₀ = 0,1 л/с;

Общая норма расхода воды - 15,6 л/ч;

Норма расхода холодной воды - 5,6 л/ч;

Заселённость квартиры 1 - 6 человек;

Заселённость квартиры 2 - 5 человек;

Заселённость квартиры 3 - 6 человек;

Заселённость квартиры 4 - 6 человек;

.2 Описание принятой системы отопления

В здании необходимо спроектировать систему отопления. Принимаем к проектированию двухтрубную систему отопления с нижней разводкой. Подающая магистраль прокладывается в подвале на высоте 30 см нише потолка на расстоянии 0,5 м от внутренней поверхности наружных стен, обратная магистраль непосредственно у наружных стен неотапливаемого подвала на высоте 50 см ниже потолка.

Для отвода в процессе эксплуатации скоплений воздуха в верхней части системы, а так же для самотёчного спуска воды из труб в нижней части системы подающая и обратная магистрали прокладываются с уклоном. Подающая магистраль монтируется с уклоном 0,003 против направления движения воды, а обратная магистраль с уклоном 0,003 в сторону теплового пункта здания.

Присоединение приборов к стоякам одностороннее со смещёнными замыкающими участками. Это обеспечивает компенсацию удлинения труб при нагревании. Нагревательные приборы расположены под каждым окном в квартире, а в угловых комнатах так же вдоль внешней стены. Длина подводок к приборам 250 мм в комнатах и 250 мм на лестничной клетке.

Для выключения стояков и спуска из них воды в местах присоединения стояков и обратной магистрали устанавливаются вентили и спускные краны, на подводках к отопительным приборам устанавливают запорные краны.

Система отопления присоединена к наружным тепловым сетям с параметрами теплоносителя T₁ = 95 ^oC, T_o = 70 ^oC. Параметры теплоносителя в системе отопления t₁ = 95 ^oC, t_o = 70 ^oC. Для здания шириной более 9 м принимают фасадное расположение магистралей, каждая магистраль разделена на правую и левую ветвь.

.3 Теплотехнический расчет наружных ограждений

Теплотехнический расчет заключается в определении толщины искомого слоя ограждения, при котором температура на внутренней поверхности ограждения будет выше температуры точки росы внутреннего воздуха и будет удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и условиям энергосбережения.

В дипломном проекте расчету подлежат наружные стены, чердачные перекрытия и перекрытия над не отапливаемым подвалом.

Приведенное сопротивление теплопередаче R₀^ф ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений R_{reg ,} определяемых в зависимости от градусо-суток района строительства D_d , т.е. R₀^ф ≥ R_reg .

Градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле

D_d. = (t_int - t_ht) z_ht . (1)

Где t _int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая 20 ^оС;

t_ht и z_ht - средняя температура наружного воздуха, ^оС и продолжительность, суток, отопительного периода, принимаемые для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8^оС .

D_d = (20 -(-4,1)) * 221 =5326 ^оС*сут.

Далее по вычисленным значениям D_d определяется приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен, чердачного перекрытия и перекрытия над не отапливаемым подвалом.

R _o^тр =3,27 м ²* ^оС/Вт (для стен).

R _o^тр =4,87 м ²* ^оС/Вт (для перекрытия над чердаком и подвалом).

Приведенное сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей:

R _o^тр =0,5 м ²* ^оС/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче входных дверей должно быть не менее произведения 0,6 R_reg , где

R_reg = n*(t _int - t _ext) /△t_n* α _int , м ^{2 о}С/Вт. (2)

где n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, △t_n - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^оС, α _int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, t_int = 20 ^оС - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания; t _ext расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

R _o^тр = 0,6*R_reg =0,6*(1*(20-(-31)) /8,7*4)= 0,88 м ^{2 о}С/Вт.

Толщина искомого слоя ограждения рассчитывается из условия равенства

R₀^{ф =} R_reg (3)

Раскрывая значение R₀^ф для многослойной конструкции, получается значение

R₀^{ф =} R_в +R ₁+R ₂ +...+R_x +R_н =1/α _int + δ ₁ /λ₁ +…+ δ _x / λ _x+ 1/α_ht = R_reg (4)

Откуда:

δ _x = [R_reg - (1/ α _int + δ ₁ / λ₁ +…..+1/ α_ht ) ] λ _x ,(м) (5)

Здесь R_1, R_2, R_x -сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждения, м ² град/Вт, δ _1, δ _x ^- толщины отдельных слоев конструкции

ограждения, м, λ₁ , λ _x - коэффициенты теплопроводности материалов,

принимаемые от влажностных условий эксплуатации ограждений.

α _int , α_ht -коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающих конструкций.

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждения определяется по формуле:

R₀^ф = 1/ α _int + δ ₁ / λ₁ + …. + δ _x / λ _x+ 1/ α_ht (м ^{2 о}С /Вт,) (6)

Расчет заканчивается определением коэффициента теплопередачи

К= 1/ R₀^ф (Вт/ м ^{2 о}С) (7)

Расчёт толщины наружной стены:

слой - кирпич сплошного силикатного:

λ_кирп = 0,87 Вт/ м* ^оС δ_кирп =0,38 м

слой - плита минералватная:

λ_плит = 0,075 Вт/ м* ^оС δ_плит = ? м

слой - пароизоляция: λ_руб = 0,17 Вт/ м* ^оС

δ_руб = 0,005 м

α_ht = 23 Вт/ м ^{2 о}С

α_int = 8,7 Вт/ м ^{2 о}С

δ_плит = [3,27-(1/23 + 0,38/0,87+ 0,005/0,17+1/8,7)] * 0,075 =0,2 м.

R₀^ф =0,043+0,437+0,03+0,115+0,2/0,075 =3,295 м ²* ^оС/ Вт

K = 1 / 3,295 =0,3 Вт/ м ^{2 о}С

Расчёт толщины перекрытия над подвалом:

слой - пол из линолиума: λ_пол = 0,38 Вт/ м* ^оС δ_пол = 0,04 м

слой - гидроизоляция:

R = 0,14 м ²* ^оС/Вт

δ_возд = 0,01 м

слой - утеплитель Вермикулитобетон:

λ_утеп = 0,124 Вт/ м* ^оС

δ_утеп = ? м

слой - плита железобетонная:

λ_плит = 2,04 Вт/ м* ^оС δ_плит = 0,22 м

α_ht = 12 Вт/ м ² * ^oС

α_int = 8,7 Вт/ м ² * ^oС

δ_утеп = [4,87- (1/12+0,04/0,14+0,14 +0,22/1,92 +1/8,7)]*0,124 =0,5 м

R₀^ф = 0,0435 + 0,286 + 0,14 + 0,115 + 0,14 +0,115 + 0,4/0,124 =

=4,065 м ²* ^оС/ Вт

K =1/4,065 =0,25 Вт/ м ^{2 о}С

Расчёт чердачного перекрытия:

слой - рубемаст 2 слоя:

λ_руб = 0,17 Вт/ м* ^оС δ_руб = 0,01 м

слой - цементно-песчаная стяжка:

λ_ст = 0,76 Вт/ м* ^оС δ_ст =0,02 м

3 слой - утеплитель Пеносиликат:

λ_ут = 0,134 Вт/ м* ^оС

δ_ут = ? м

слой - пароизоляция:

λ_пар = 0,17 Вт/ м* ^оС δ_пар = 0,005 м

5 слой - плита железобетонная: λ_плит = 1,92 Вт/ м* ^оС δ_плит = 0,22м

6 слой - цементно- песчаная затирка: λ_зат = 0,76 Вт/ м* ^оС

δ_зат = 0,02 м

α_ht = 12 Вт/ м ² * ^oС

α_int = 8,7 Вт/ м ² * ^oС

δ_утеп = [4,87 - (1/12 + 0,01/0,17 + 0,02/0,76 + 0,005/0,17 + 0,22/1,92