Данное расчетно-графическое задание представляет собой комплексную систему расчетов и графических приложений позволяющих оценить суть проекта, и являющихся теоретическим и наглядным представлением

Введение

Данное расчетно-графическое задание представляет собой комплексную систему расчетов и графических приложений позволяющих оценить суть проекта, и являющихся теоретическим и наглядным представлением расчета и компоновки конструктивных и вспомогательных элементов промышленного многоэтажного здания.

Проектный тепловой расчет позволяет подобрать толщину ограждающих конструкций и утеплительных материалов, что обеспечит постоянство температуры, как одного из параметров микроклиматических условий внутреннего объема здания.

Расчет тепловых потерь, сквозь ограждающие конструкции, обусловленных температурным напором внутреннего объема и окружающей среды дает возможность подобрать калориферную установку вентилятор и электродвигатель к ней. В проекте используется система воздушного отопления с частичной рециркуляцией воздуха

Задание варианта 10

Число шагов	Пролеты	Число этажей	Высота этажей, м	Тип ригеля	Тип стен	Тип утеплителя
І	ІІ	ІІІ
					4,8	I	К	КГ

1 Теоретические аспекты, учитываемые при проектировании

1.1 Деформационные швы

Деформационные швы – ответственная конструктивная деталь здания. Они представляют собой сквозные зазоры шириной 20 ... 25 мм», оставляемые при возведении здания в местах (стенах, перекрытиях, покрытии и т.п.), где можно ожидать смещения одной его части относительно другой. Деформационные швы подразделяются на температурные (ТШ) и осадочные (ОШ).

Температурные швы предусматриваются в зданиях значительной протяженности для компенсации температурных деформаций. Они обеспечивают возможность горизонтальных перемещений одной части здания относительно другой. Расстояния между ТШ рассчитываются и зависят от сезонного перепада температур, теплового режима здания и других факторов. Если специальный, расчет не производится, расстояние между ТШ устанавливают по СНиП П. B-I, 62. Например, для отапливаемых одноэтажных зданий со сборным железобетонным каркасом это расстояние не должно превышать 66 м (для неотапливаемых – 42 м). Если длина здания более 66 м, его следует разбить на температурные блоки одинаковой длины.

Поперечные температурно-усадочные швы устраивают на парных окнах. При этом ось шва совмещают с разбивочной осью, а оси колонн смещают на 500 мм.

1.2 Каркас здания и его элементы

Каркас многоэтажного промышленного здания – основная несущая конструкция которая представляет собой систему поперечных рам, состоящиx из колонн, жестко заделанных в отдельностоящие фундамента и шарнирно или жестко связанных с ригелями в виде балок или ферм покрытия верхним поясам которых создают настил под кровлю.

Все элементы сборных железобетонных каркасов унифицированы, при проектировании их подбирают по специальным каталогам.

Колонны. В зданиях высотой до 9.6 м и пролетами 12. 18 и 24 м, не оборудованных мостовыми кранами, применяют колонны квадратного поперечного сечения 400х400 мм. Колонны пристенных рядов – бесконсольные, колонны средних рядов имеют небольшие консоли. В зданиях, оборудованных мостовыми кранами и тлеющих большие пролеты номенклатурой предусмотрены колонны прямоугольного и двухветвевого сечений.

Фундаменты. Под колоннами каркаса возводят отдельностоящие железобетонные фундаменты ступенчатой формы, имеющие в верхней части стакан. в который при монтаже устанавливают колонну. Фундаменты колонн должны иметь отметку верхней плоскости – 0.150, т.е. располагаются на 150 мм ниже уровня чистого пола. В этом случае весь комплекс работ нулевого цикла, включая бетонную подготовку пола, можно выполнять до монтажа колонн, что способствует повышению темпов и снижению стоимости строительства.

Габаритные размеры фундамента – глубина его заложения, размеры подошвы, число ступеней зависят от ряда конкретных факторов (вида грунта основания, глубины промерзания, уровня залегания грунтовых вод и др.) и определяются расчетом.

Фундаменты небольших размеров могут быть сборными. Фундаменты больших размеров обычно бетонируют на месте.

При выполнении работы под колонны каркаса следует предусмотреть монолитные фундаменты.

Фундаментные балки предназначены для опирания внутренних и наружных самонесущих стен и передачи нагрузок от них на фундаменты колонн. Фундаментные балки применяют сборные железобетонные таврового сечения высотой 450мм для шага 6 м и высотой 600мм для шага 12 м. Фундаментные балки укладывают на ступени фундаментов или на бетонные столбики, выложенные по этим ступеням, с таким расчетом, чтобы верхняя грань была расположена на отметке – 0,030 (отметку чистого пола принимают за нулевую и располагают на 150 мм выше спланированной вокруг здания поверхности земли).

Для защиты фундаментных балок от воздействия пучинистых грунтов и для предохранения пристенной полосы от промерзания котлован, открытый для монтажа балок, засыпают шлаком.

Балки. В качестве несущих конструкций покрытия для пролетов 6. 9, 12. 18 м применяют железобетонные балки с обычным армированием и предварительно напряженной арматурой: односкатные, двускатные и с параллельными поясами.

1.3 Ограждающие конструкции

Покрытия. Основные ограждающие конструкции покрытия: настилы, парозоляция, теплоизоляция, выравнивающий слой асфальта или цементного раствора и кровля.

Настил проектируют из железобетонных ребристых плит. которые укладываются на верхние пояса балок и ферм и крепятся к ним сваркой закладных деталей. В зданиях с шагом 6 м применяют плиты размером 6х1,5 и 6х0.75 м высотой 400 мм. Плиты шириной 3 м экономичнее плит шириной 0.75 м как по расходу материала, так и по трудозатратам при монтаже. Плиты шириной 0.75 м обладают большей несущей способностью. Их применяют в качестве доборных и в тех случаях, когда несущая способность плит шириной 3 м недостаточна: у перепадов высот, фонаря и т.п.

Пароизоляционный слой защищает теплоизоляцию от увлажнения водяными парами, проникающими в покрытие из помещений, его выполняют из 1-2 слоев рубероида, наклеиваемого на битумную мастику.

Теплоизоляционный слой в зависимости от местных условий может быть плитный (пенобетон, керамзитобетон. минеральная пробка и др.) и в виде засыпки (шлак, керамзит и др.). Толщину слоя определяют теплотехническим расчетом. Ограждающие конструкции покрытия в зависимости от степени утепления делят на холодные (теплоизоляционный и пароизоляционный).

Перегородки. Для разделения внутренних объемов здания на отдельные производственные, вспомогательные, складские и другие помещения применяют перегородки. В зданиях высотой до 6 м их изготавливают из крупноразмерных железобетонных, гипсобетонных и гипсошлаковых панелей толщиной 80…100 мм. Панельные перегородки крепят к стенам и элементам каркаса с помощью анкеров. В промышленных зданиях применяются перегородки также сборно-раз­борные для складов, пунктов выдачи инструмента и др. Их собирают из готовых деревянных и металлических щитов толщиной 25…30 мм. Номенклатурой предусмотрены щиты рядовые и щиты с однопольными и двупольными дверями. Кроме того, для освещения помещения применяют перегородки из стеклоблоков толщиной 96 мм и стеклопрофилита толщиной 50мм.

При сложной конфигурации помещений и в помещениях с неблагоприятным внутренним режимом возможно применение перегородок из кирпича толщиной в 1/2 либо в один кирпич.

Внутренние стены и перегородки рекомендуется размещать по разбивочным осям, в случае необходимости – между осями, однако это усложняет привязку перегородок к конструкциям здания.

При значительной высоте и протяженности устойчивость внутренних стен и перегородок обеспечивается фахверком из прокатных профилей. Для устойчивости кирпичных стен устраивается также пилястр с шагом 3...4 м.

Окна. Размеры и размещение оконных проемов определяют в соответствии с требованиями рациональной организации естественного освещения и аэрации помещений, особенностями технологии производства и архитектурными соображениями.

Размеры оконных проемов выбирают:

в плане кратными 500 м – 1; 1,5: 2; 3; 4; 5; 6м;

по высоте кратными 600 м - в пределах 1.2...7.2 м.

Окна проектируют в виде раскосов с переплетами и ленточным остеклением с глухими и открывающимися створками рам. Переплеты выполняют из металла, железобетона, дерева.

В зданиях, оборудованных вентиляционными установками и кондиционерами» оконные проемы заполняют стекложелезобетонными панелями и стеклопрофилитом.

Двери, ворота. Выходы из производственных, помещений одноэтажных зданий располагают в соответствия с требованиями строительных норм в зависимости от категория производственных процессов, но не реже чем через 72 м по периметру.

Наружные двери по ширине должны иметь номинальные размеры проемов: 1; 1,5; 2,0 м. по высоте - 2,1...2,4 м. Внутренние двери проектируют шириной от 0,6 до 1,8 м при высоте 2, 2.3 м. Все двери на путях эвакуации должны быть распашными и, открываться наружу. Габаритные размеры ворот определяют по размерам подвижного состава в груженом состоянии:3х3; 3.6х3; 4х4.2 (ширина на высоту).

Полы. В многоэтажных промышленных зданиях устраивают без подполья на уплотненном грунте. Покрытие пола (чистый пол) применяют в зависимости от технологических требований. Обычно в производственных помещениях предприятий пищевой промышленности покрытие пола выполняют из керамических плиток. В местах интенсивного движения внутрицехового транспорта предусматривают бетонное покрытие.

Полы в складских помещениях, на рампах и под навесом выполняют с бетонным или с асфальтовым покрытием.

Во вспомогательных и бытовых помещениях возможно применение полов с покрытием из линолеума, древесноволокнистых плит и др.

Подвалы, рампы, навесы. В технологически обоснованных случаях допускают устройство подвалов, Которые рекомендуют размещать под всем зданием либо под температурным блоком. Подвал выполняют в виде заглубленного этажа (сетка колонн 6х6 м) высотой 3.6 или 4.8 м. стены которого возводят из сборных железобетонных блоков толщиной 600 м. Подвалы можно проектировать полузаглубленными с повышением отметки чистого пола первого этажа на 1.2 м в том случае, если вокруг здания или его части устанавливают рампы.

Рампы могут быть открытыми или с навесами. В бесподвальных зданиях устройство рампы, поднятой на 1.2 м над уровнем земли, влечет за собой подсыпку пола под всей площадью здания, что приводит к значительному удорожанию строительства.

1.4 Внутренняя отделка помещений

Внутренние поверхности кирпичных стен и перегородок оштукатуривают в сухих помещениях известково-песчаным раствором, а в мокрых – цементным. В панельных стенах предусматривают только затирку швов.

В основных производственных помещениях, моечных отделениях, лабораториях, душевых, туалетах и т.п. нижние части стеновых панелей, кирпичных стен, перегородок, а также поверхности железобетонных колонн на высоту 1.8 м облицовывают глазурованной плиткой. В остальных помещениях предусматривают масляные панели на высоту 1.8 м. Конструкции, образующие потолки, затирают цементным раствором.

Стены выше панелей и потолки белят или окрашивают клеевыми красками светлых тонов.

В холодильных камерах потолки затирают, стены штукатурят по изоляционному материалу и производят известковую побелку.

Заполнение оконных и дверных проемов окрашивают масляной краской 2 раза.

1ОТОПЛЕНИЕ

В холодный период года в результате разности температур внутреннего и на­ружного воздуха постоянно происходят потери через ограждающие конструкции
здания. Система отопления должна восполнить эти потери, поддерживая в
помещениях внутреннюю температуру, требуемую санитарными нормами. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций позволяет получить
оптимальную нагрузку на систему отопления. Тепло потери здания являются
исходной информацией для расчета системы воздушного отопления, совмещенного
с вентиляцией. '

1:1(. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Цель расчёта - определение толщины d наружных стен и толщины d_ут слоя утеплителя совмещённого покрытия, при которой коэффициент термического сопро­тивления ограждения R был бы несколько большим, чем требуемый по нормам R_min.

№ Варианта	Место расположения здания	Наиб. холодн. суток в году, ° С	Наиб. холодн. пятиднев, ° С	Расчетн. для зимн. вент, ° С	Расчёт скорости ветра м/с	Темп. внутр. воздуха, ° С	Нормир. темп. перепад, ° С	Ориент. здан. по стор. света, град	Кратность воздухообмена, 1/ч
tХС	tХП	tНВЗ	VВ	tВ	Dt^H	a	m
	Винница	-26	-21	-10	3,6

Тип стен и тип утеплителя заданы (из таблицы I-I1I [1]). Минимальное термическое сопротивление ограждающей конструкции вычисляют по формуле:

R_min= R_B n (t_B-t_H) / Dt^H = 0,115 1 (19-(-26))/6= 0,8625 м²К/Вт

R_min=R_B ·n ·(t_B-t_H) / D t^H = 0,115 ·1· (16-(-23,5)) / 5 = 0,851 м² К / Вт (1)

где

t_В =16° С – расчётная температура внутреннего воздуха.

t_H = t_ХП= -21 °С расчётная температура наружного воздуха, (выбираем согласно предва­рительно принятой степени массивности; для легких ограждений (t _ХС = -23,5 °С - температура самых холодных суток b году [1] табл. IV)

Dt^H - нормируемый температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхностью ограждения (Dt^H=5 ° С) [1 табл. IV]

R_B - коэффициент термического сопротивления ограждения тепловосприятию, для наружных стен и бес чердачных покрытий R_B= 0,115 м²К/Вт;

n - поправочный коэффициент к разности расчётных температур, учитывает расположение ограждения в здании (для наружных стен и бес чердачных покрытий n=1).

При выполнении расчёта предполагаем, что степень массивности утеплителя "лёгкая", степень массивности стен "массивные" (кладка). Выбираем из [1] табл. 1.2 и 1.3 по условию R > R_min толщину ограждения, (d=640 мм)

1.2 Определение тепловых потерь здания

Для расчёта тепловой мощности системы отопления и подбора оборудования необходимо определить основные и добавочные потери тепла здания через его огра­ждающие конструкции (покрытия, наружные стены, полы, двери, окна и пр.). ограждающей конструкции расчёт проводят по формуле:

Q_осн=A / R· (t_B-t_H) · n= 680,832 / 0,96·(16-(-23,5)) ·1=26240,4 Вт (2)

где R=0,96 К м² / Вт - коэффициент термического сопротивления ограждающей конструкции, [1] (табл. 1.2);

t_Н = -21 °С - расчетная температура наружного воздуха, приняли равной t_хп [1] (табл. IV);

Полные тепловые потери здания (ориентировочные)

Q_ПОЛ = q₀·V·(t_B-t_H)=0,462·14976·(16-(21)) = 130722,2 Вт (7)

Где V=(b+2·d)·(l+2·d)·H_P = (27+2·0,64)· (54+2·0,64)·9,6 = 14976 м³ - объем здания по наружному обмеру

q₀=0,462 Вт/м³ °С - удельная тепловая характеристика здания [1] (таб. 1.7)

(1.2.6)

1.3. Расчёт системы воздушного отопления, совмещённого с вентиляцией

На предприятиях пищевой промышленности для производственных зданий широко применяют комбинированные системы воздушного отопления, совмещённые с приточной вентиляцией (рис.1).

Подача воздуха [1] (рис. 4) в отапливаемое помещение 1 осуществляется вентилятором 2. Нагревание подаваемого от вентилятора.воздуха происходит в тепло обменных аппаратах 3 - калориферах, через которые пропускается пар или перегретая вода. Воздух к вентилятору подаётся из двух, каналов: свежий наружный воздух объёмом (м³/ч) L_В по каналу от воздухозаборной шахты и нагретый ре-циркуляционный воздух объёмом. L_P - по каналу из помещения 1. Клапаны -дроссели 5, установленные на каналах, позволяют регулировать объёмы вентилируемого L_B и ре--циркулируемого L_P воздуха, подаваемые к вентилятору, т.е. эксплуатировать систему в различных режимах.. Нагретый воздух объемом L_B удаляется из помещения через вытяжную шахту. Расчёт данной системы воздушного отопления сводится к определению расхода приточного (горячего) воздуха, расхода тепла на нагревание воздуха. (т.е. к определению тепловой мощности калориферной установки), подбору калориферов, вентиляторов и электродвигателей.

1.4. Определение расхода горячего воздуха и тепловой.мощности калориферной установки

Объем циркуляционного воздуха находим по формуле:

L_P= 3,6·Q_ПОЛ /r·с·(t_пр-t_В)=3,6·130722,2/1,08·1·(50-16) = 12815,9 м³/ч (8)

Где

3,6- коэффициент перевода

Q_ПОЛ = 130722,2 Вт -полные тепловые потери здания (см. формулу (7))

t_пр =45…70 °С – температура приточного воздуха, подаваемого в помещение принимаем t_пр=50 °С

r=1,08 кг/м³- плотность воздуха

с=1 кДж/кгК-удельная теплоемкость воздуха

Объем расходуемого свежего, наружного воздуха находим по формуле:

L_B=0,7·m·V= 0,7·1·14976= 10483 м³/ч (9)

Где

m= 1 1/ч –кратность воздухообмена [1] (таб. 1V)

V= 10483 м³

0,7- коэффициент, приводящий объем здания по наружному обмеру в суммарный объем вентилируемых помещений.

Расход горячего воздуха

L_C=L_P+L_B= 12815,9+10483= 18169 м³/ч (10)

Находим температуру смеси воздуха на входе в калорифер по формуле:

t_см=(L_P·t_B + L_B·t_HB) / (L_P+L_B) = (12815,9·16+5353,1·(-10)) / (5353,1+12815,9) = 8,54 °С (11)

Где

t_HB= t_HB3 = -10 °С - температура наружного воздуха [1] (таб.1V)

Расход тепла на нагревание воздуха (тепловая мощность калориферной установки) осуществляем по формуле:

Q_TP = 0,278·L_C·r ·c·(t_пр-t_CM) = 0,278·18169·1,08·1·(50-8,54) = 226167 Вт (12)

Где 0,278- коэффициент перевода кДж/ч в Вт

1.5 Подбор калориферов

Техническая характеристика калориферов моделей КФБ и КФС приведены [1] (таб.1.8 1.9)

Из калориферов одного типоразмера компонуется калориферная установка,
имеющая прямоугольную в плане форму и состоящая из не более двух параллельных между собой и потоку воздуха рядов и не более четырёх последовательно располо­женных калориферов и ряду (табл. 1.8).

Таким образом, число калориферов в установке может быть равным I, 2, 3, 4, 6, 8. При необходимости можно принять до четырёх одинаковых установок, каждая из которых обслуживается одним вентилятором с электродвигателем.

Для расчёта параметров установки необходимо знать требуемую площадь поверхности нагрева А_ТР и площадь живого сечения для прохода воздуха А_Ж.ТР.

A_TP = Q_TP/(T-t_CP)·K= 226167/(104-29,27)·27,5 = 106,19 м² (13)

Где

Т=104 °С -средняя температура теплоносителя,

t_CP=(t_np+t_CM)/2 = (50+8,54)/2=29,27 °C

К- коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м²К, определяемый по графику [1] (рис. 5) в зависимости от типа калорифера и массовой скорости Vp движения воздуха в живом сечении калорифера. При выполнении практического расчёта калориферной установки- предварительно, выбирают среднее значение массовой скорости воздуха Jp = 10кг/м²·с, которой - соответствует среднее значение коэффициента теплопередачи калорифера К = 27,5.

A_Ж.ТР=L_c·r/3600·J_r= 18169·1,08/3600·10 = 0,545 м² (14)

J_r-определяем методом подбора

Затем определяют обобщённый параметр установки

S=1,15·A_TP/A_Ж.ТР=1,15·106,19 / 0,545= 224,0 7 (15)

По табл.1.8 по ближайшему к расчетному значению параметра S = 224,17 выбираем модель калорифера КФБ и ориентировочно схему установки IV.
Уточнение схемы установки, номер калорифера, числа установок М выполняем [1] (таб.1.9) задавшись значением поверхности нагрева

Площадь нагрева калорифера

A_Y=1,15·A_TP/M=1,15·106,19/1=122,12 м² (16)

Живое сечение одной установки

A_ЖУ=A_Ж.ТР/М=0,545/1=0,284 м² (17)

Где

M=L_C/25000=18169/25000 = 0,73 Принимаем М=1 –число установок

Выбираем калорифер номер 10

Для определения степени оптимальности необходимо установить фактические значения массовой скорости и тепловой мощности.

(J_r)_Фак.=L_C·r/3600·A_ЖУ·M=18169·1,08/3600·0,558·1= 9,22 кг/м²с (18)

Q_Фак=К_Фак·А_У·М·(Т-t_cp)=25,5·122,4 ·1·(104-29,27)= 233247,3 Вт (19)

Где

К_Фак=25,5 Вт/м²К-фактический коэффициент теплопередачи принятого калорифера, найденный в зависимости от (J_r)_Фак=9,22 кг/м²К по диаграмме [1] (рис. 5)

В оптимальных запроектированных системах (J_r)_Фак=7…12 кг/м²с

а запас тепловой мощности

(Q_Фак-Q_TP)/Q_TP·100%=(233247,3-226167)/226167·100%=3,1 %

-что допустимо

Оба условия выполняются –калорифер подходящий

1.6 Подбор вентилятора

>»,

Для перемещения воздуха в системах воздушною отопления с большими
сопротивлениями, как в рассчитываемой приточной обще обменной системе, чаще применяют центробежные (радиальные) вентиляторы общего назначения для обычных сред (модели В-Ц4-70, В-Ц4-76). • • •

Исходные данные для подбора - требуемая производительность L_V
вентилятора и полное давление q_v,, которое должен создать вентилятор для
преодоления сопротивлений при движении воздуха по системе:

L_V = L_C/M = 18169/1 =18169 м³/ч (20)

" ' '(1.6.1)

Где

М=1 - количество вентиляторов равно принятому числу установок. Значение q_V определяют специальным расчётом, в данном задании принять q_V=500 Па

На рис.6[1] приведена номограмма для подбора центробежного вентилятора модели Ц4-70. КПД h_V выбираемого вентилятора должно быть не менее 0,65. Требуемую частоту вращения рабочего колеса вентилятора определяют по формуле:

n_V = E_i /N=6550/8 = 819 Об/мин (21)

Где

N =8- число, равное номеру выбранного вентилятора;

E_i=6550 Об/мин

V=35,25 м/с- окружная скорость колеса

h_V=0,72- КПД вентилятора

1.7 Выбор электродвигателя

Приводом для вентилятора служит электродвигатель. Вал вентилятора приво­дится в движение непосредственно от электродвигателя либо через клиноременную
передачу (рис. 7) [1]В санитарно-технических системах применяют асинхронные двигатели серии 4А но ГОСТ 19523-81 закрытого обдуваемого исполнения. Основные технические данные этих двигателей даны в (табл. 1.10) [1]

Установочная мощность электродвигателя

P_У = L_V ·q_V ·K_З/3600·h_V·h_P=18169·0,5·1,2/3600·0,72·0,95 = 4,43 кBт (22)

кВт,

(1.7.1)

Где

q_V = 0,5 кПа - полное давление воздуха в вентиляторе

h_P= 0,95 - КПД ременной передачи, (если передача необходима в приводе)

К₃ = 1,2 - коэффициент запаса;

Частота вращения Гц электродвигателя может принимать следующие
значения: 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Т.к. частота на валу вентилятора n_V=819 Об/мин то следует определить передаточное отношение, клиноременной передачи пo формуле:

u= n_Э/n_V = 3000 / 819 = 3,66 (23)

Найденное передаточное отношение удовлетворяет условию u=2…4

Литература

1. Методические указания и контрольные задания к курсу «основы промышленного строительства и санитарной техники»/Сост: Шендеров А.Р., Бурцев Е.Т., Субботина М.И.; ОГАПТ, Одеса, 2000, 28 с.

2. Методические указания к выполнению расчетно-графического задания “Многоэтажные промышленные здания с безбалочными перекрытиями”/ Сост. Рэм П.П., Аршакуни Д.Е., Шендеров А.Р., Жданов А.А..; ОТИПП им. Ломоносова, Одеса, 1984, 33 с.

3. Буренин В.А. и др. основы промышленного строительства и санитарной техники. – М.: Высшая школа, 1984 г.

Дата добавления: 2015-10-21