Теплогазоснабжение и вентиляция 1. Проектирование системы отопления 3х этажного жилого дома в г. Вологда Введение
![]()
|
Теплотехнический расчет стеныОпределяем требуемое термическое сопротивление ограждений по формуле: ![]() n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; n = 1 tв – расчетная температура внутреннего воздуха,°С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005–88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений; tв = 18C tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха,°С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 2.01.01–82; tн= -32С tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции; tн = 4C в-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций; в=8,7 ![]() Коэффициент теплопроводности принятого наружного ограждения стены k, Вт/(м2°С), определяется из уравнения: ![]() где ![]() ![]() Теплотехнический расчет чердачного перекрытия![]() n = 1; tв = 20C; tн= -32С; tн = 3C; в=8,7 ![]() ![]() Теплотехнический расчет подвального перекрытия![]() n = 0,75; tв = 20C; tн= -32С; tн = 2C; в=8,7 ![]() ![]() Теплотехнический расчет окна и подбор конструкцииТребуемое термическое общее сопротивление теплопередаче ![]() ГСОП = (tв-tоп) zот, где tоп = – 3,1°С – средняя температура отопительного периода; zот – продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой наружного воздуха ниже или равной 100С (отопительного периода). ГСОП=(20+3,1)*250= 5775, Со*сут Требуемое термическое сопротивление определено по табл. 2.7 [1] ![]() Такое сопротивление обеспечивает двухкамерный стеклопакет из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном (с межстекольным расстоянием 6 мм в деревянных или ПВХ переплетах: ![]() Коэффициент теплопередачи двойного остекления (светового проема), kдо, определяем по формуле: ![]() ![]() Теплотехнический расчет наружных дверейТребуемое сопротивление теплопередаче ![]() ![]() ![]() ![]() Коэффициент теплопередачи наружных дверей, kдв, определяем по формуле: ![]() ![]() Результаты произведенных вычислений сводим в таблицу:
3.3 Расчет тепловой мощности системы отопления. Уравнение теплового баланса здания Для компенсации теплопотерь через наружные ограждения здания устраивают системы отопления. Расчетные теплопотери помещений жилого здания ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет величин, входящих в формулы, приводится в разделах 2.3.1 – 2.3.5. Вычисление теплопотерь производим для каждого помещения здания. Результаты расчетов теплопотерь и теплопоступлений для каждого помещения записываются по форме таблицы «Ведомость расчета теплопотерь и бытовых теплопоступлений». Основные потери теплоты через ограждающие конструкции здания: стены, окна, двери, потолки, полы над подвалами и подпольями Основные потери теплоты ![]() ![]() где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2°С); А – расчетная площадь поверхности ограждающей конструкции, м2; tв – расчетная температура воздуха помещения,°С, (таблица 3.1); tн – расчетная температура наружного воздуха,°С; n – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности, по отношению к наружному воздуху (таблица 3.6). Вычисление теплопотерь производят для каждого помещения здания. Помещение 101, окно (ДО): ![]() Таким же образом считаем теплопотери через ограждающие конструкции оставшихся помещений. Расчет сводим в табличную форму (графа 10). Существуют помещения, в которых отопительные приборы не устанавливаются (коридор, санитарные узлы), но теплопотери в них через пол (первый этаж) или потолок (в данном случае – третий этаж) имеются. В этих случаях теплопотери данных помещений (или часть их) добавляются к теплопотерям ближайших помещений, имеющих отопительные приборы. Для данной курсовой работы толщины ограждающих конструкций жилого трехэтажного дома принимаются следующие: – толщина наружной стены – 300 мм; – толщина чердачного перекрытия – 200 мм; – толщина перекрытия над подвалом – 300 мм. Размеры оконного проема в свету – 1,8х1,5 м. Размеры остекления балконной двери – 1,5х0,7 м. Размеры балконной двери – 2,75х0,87 м. Подвал – без окон. Теплопотери подсчитываются для наружных стен (НС), перекрытий над подвалом (Пл), окон (ДО), балконных дверей (БД), наружной двери (ДН) и чердачных перекрытий (Пт). Расчет основных теплопотерь для каждого помещения здания записываем по форме таблицы 3.10. Данные заносим в таблицу 3.10 Дополнительные потери теплоты через ограждающие конструкции на ориентацию здания Дополнительные потери теплоты через ограждающие конструкции на ориентацию по сторонам света ![]() – север (С), восток (В), северо-восток (С-В) и северо-запад (С-З) – в размере: ![]() – юго-восток (ЮВ), запад (З) – в размере: ![]() – юг (Ю), юго-запад (ЮЗ) – ![]() ![]() ![]() где ![]() Дополнительные потери теплоты на открывание наружных дверей Дополнительные потери теплоты на нагревание холодного воздуха для дверей лестничных клеток, Вт, для двойных дверей с тамбурами между ними: ![]() ![]() где 0,27Н (т.е. 0,27х9,0 =2,43) – значение коэффициента добавочных теплопотерь, учитывающего тип дверей и высоту здания. ![]() Добавочные потери теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха В жилых и общественных зданиях инфильтрация происходит, главным образом, через окна, балконные двери, световые фонари, наружные двери, ворота, открытые проемы, щели, стыки стеновых панелей. Добавочные потери теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха и внутренних поверхностей ограждений необходимо определять для двух случаев: при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемой притоком подогретого воздуха Qи.в Вт; при действии теплового и ветрового давления Qи.тв, Вт. Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха Qи в данной курсовой работе не рассчитывают, а принимают в размере 17% от суммарных теплопотерь Qоб (графа 15) каждого помещения. Дополнительные бытовые теплопоступления в помещения При расчете тепловой мощности систем отопления необходимо учитывать регулярные бытовые теплопоступления в помещение от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, тела человека и других источников. При этом значения бытовых тепловыделений, поступающих в комнаты и кухни жилых домов, следует принимать в количестве 21 Вт на 1м2 площади пола [5] и определять по формуле (3.12), Вт: Q6ыт=10·Ап (3.12) где Ап – площадь пола отапливаемого помещения, м2. Бытовые теплопоступления в помещение 101, при площади пола А101=22,31 м², составят: Q6ыт=10·19,2 = 192 Вт Аналогичным образом рассчитываются бытовые теплопоступления в остальные помещения. Расчет сводится в табличную форму. Расчет дополнительных бытовых теплопоступлений записывают в графу 17. Результаты расчета теплопотерь и теплопоступлений Результаты расчетов теплопотерь и теплопоступлений для каждого помещения записываются по форме таблицы 3.10. В графу 18 заносят полные теплопотери, Qт.п., Вт, для всех ограждений помещения, которые получают суммированием значений, записанных в графах 15, 16 и вычитанием из этой суммы значений графы 17. 3.4 Конструирование системы отопления При проектировании систем отопления необходимо обеспечить расчетную температуру и равномерное нагревание воздуха помещений, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрывопожарную безопасность и доступность очистки и ремонта [5]. Для жилых зданий необходимо принимать [1,5] при температуре теплоносителя 95°С двухтрубные и при 105°С – однотрубные системы отопления с радиаторами или конвекторами. Системы отопления проектируются, как правило, из унифицированных узлов и деталей. Вертикальные однотрубные системы обладают лучшей тепловой и гидравлической устойчивостью, чем двухтрубные. Для отопления жилых и общественных зданий, как правило, рекомендуются регулируемые стояки и стояки с осевыми и смещенными замыкающими участками. Эти системы обладают высокой гидравлической и тепловой устойчивостью и имеют хорошие экономические показатели по трудозатратам и расходу металла. Отопительные приборы размещены под световыми проемами. На подводках к приборам однотрубных стояков, проточно-регулируемых, запроектированы трехходовые краны типа КРТ, Dу 15 и 20 мм с поворотной заслонкой. В системе отопления предусмотрены устройства для ее опорожнения. На каждом стояке предусмотрена запорная арматура со штуцерами для присоединения шлангов. В пониженных местах магистралей устанавливают спускные краны для слива теплоносителя. Арматура в тепловом узле здания предназначена для регулирования и отключения систем отопления и оборудования. Удаление воздуха из систем водяного отопления предусматривается через краны Маевского для выпуска воздуха, установленные на отопительных приборах верхних. Компенсацию удлинения подводок к приборам предусматривают в горизонтальных ветвях однотрубных систем путем их изгиба (добавления уток). В ветвях между каждыми пятью-шестью приборами проектируют П-образные компенсаторы. Тепловой расчет отопительных приборов системы водяного отопления Тепловой расчет системы отопления, заключается в определении площади поверхности отопительных приборов. К расчету приступают после выбора типа отопительных приборов, места установки, способа присоединения к трубам системы отопления, вида и параметров теплоносителя, температуры воздуха в отапливаемом помещении, диаметра труб по результатам гидравлического расчета. Поверхность отопительного прибора должна обеспечить необходимый тепловой поток от теплоносителя к воздуху помещения, равный теплопотерям помещения за вычетом теплоотдачи проложенных в них теплопроводов. 4.1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления Поверхность нагрева отопительных приборов в однотрубных системах отопления рассчитывается с учетом температуры теплоносителя на входе в каждый прибор tвх, 0С, количества теплоносителя, проходящего через прибор Gпр, кг/ч, и величины тепловой нагрузки прибора Qпр, Вт. Расчет площади каждого отопительного прибора осуществляется в определенной последовательности: а) Вычерчивается расчетная схема стояка, принимается тип отопительного прибора и место установки, схема подачи теплоносителя в прибор, конструкция узла прибора. На расчетной схеме проставляются диаметры труб, тепловая нагрузка прибора, равная теплопотерям данного помещения, Qт.п., Вт. б) Рассчитывается общее количество воды, кг/ч, циркулирующей по стояку, по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() с =4,187 кДж/(кг.оС) удельная массовая теплоемкость воды; ![]() Например, к стояку 1 относятся следующие помещения 101+108, 201+208, 301+308. Суммируя значения теплопотерь для каждого помещения (табл. 5.2), получим: ![]() Аналогично для остальных стояков. Тепловая нагрузка Qст, Вт и общее количество воды Gст, кг/ч, циркулирующей по стояку сведены в таблицу. Коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений ![]()
Сводная таблица расчета расхода воды в стояках
в) Определяется температура воды на входе в каждый отопительный прибор проточно-регулируемого стояка по ходу движения теплоносителя: – для первого прибора: ![]() – для второго прибора: ![]() ![]() – для третьего прибора: ![]() ![]() г) Рассчитывается расход воды, кг/ч, проходящий через каждый отопительный прибор Gпр, кг/ч, с учетом коэффициента затекания ![]() ![]() где ![]() Значения коэффициента затекания воды ![]()
д) Определяется средняя температура воды, в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя: – для первого прибора: ![]() ![]() – для второго прибора: ![]() ![]() е) Рассчитывается средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя, оС: – для первого прибора: ![]() – для второго прибора: ![]() и т.д. ж) Определяется плотность теплового потока, Вт/м2, для каждого отопительного прибора по ходу движения теплоносителя по формулам (4.16–4.18): – для первого прибора: ![]() – для второго прибора: ![]() и т.д., где qном =595 Вт/м2 - номинальная плотность теплового потока отопительного радиатора чугунного секционного МС-140-АО при стандартных условиях (таблица); n, р – показатели для определения теплового потока отопительного прибора, приниматся по таблице в зависимости от Gпр, кг/ч, и схемы подачи теплоносителя в приборы. Номинальная плотность теплового потока отопительных приборов при движении воды «сверху-вниз»
Значения показателей n, p для определения теплового потока отопительных приборов
з) Вычисляется расчетная наружная площадь, м2, отопительного прибора по ходу движения теплоносителя по формулам (4.19–4.21): – для первого прибора: ![]() – для второго прибора: ![]() и) Число секций чугунных радиаторов, шт., определяют по формуле: ![]() где а1 =0,299 м2 – площадь одной секции радиатора; β4=1,03 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении; β3=1 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе; Техническая характеристика отопительных приборов
Значения β4, учитывающего способ установки отопительных приборов
Значения поправочного коэффициента β3, учитывающего число секций в одном радиаторе
Результаты расчетов отопительных приборов каждого стояка системы водяного отопления сведены в таблицу 4.11. Результаты расчета отопительных приборов системы водяного отопления
5. Гидравлический расчет системы отопления Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления. На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб d, мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления, ![]() При гидравлическом расчете системы отопления расчет стояков и магистральных трубопроводов (в пределах подвального помещения) проводится методом удельных потерь давления. |