Теплогазоснабжение и вентиляция 1. Проектирование системы отопления 3х этажного жилого дома в г. Вологда Введение

• Название: Проектирование системы отопления 3х этажного жилого дома в г. Вологда Введение
• Дата: 12.03.2023
• Размер: 479.88 Kb.
• Имя файла: Теплогазоснабжение и вентиляция 1.docx
• Тип: Документы; #982174
• страница: 2 из 3

Теплотехнический расчет стены

Определяем требуемое термическое сопротивление ограждений по формуле:
, где
n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; n = 1

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха,°С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005–88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений; t_в = 18C

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха,°С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 2.01.01–82; t_н= -32С

t^н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции; t^н = 4C

_в-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций; _в=8,7

(м²*С / Вт)

Коэффициент теплопроводности принятого наружного ограждения стены k, Вт/(м²°С), определяется из уравнения:
,
где - общее требуемое сопротивление теплопередаче, м^2.°С / Вт.

(Вт/м^{2 0}С);

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

;
n = 1; t_в = 20C; t_н= -32С; t^н = 3C; _в=8,7

(м²*С / Вт);

Теплотехнический расчет подвального перекрытия

;
n = 0,75; t_в = 20C; t_н= -32С; t^н = 2C; _в=8,7

(м²*С / Вт);

Теплотехнический расчет окна и подбор конструкции

Требуемое термическое общее сопротивление теплопередаче , (м²°С)/Вт, для световых проемов определяют в зависимости от величины ГСОП (градусо-сутки отопительного периода,°С^. сут) которая вычисляется по формуле:
ГСОП = (t_в-t_оп) z_от,
где t_оп = – 3,1°С – средняя температура отопительного периода;

z_от – продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой наружного воздуха ниже или равной 10⁰С (отопительного периода).

ГСОП=(20+3,1)*250= 5775, С^о*сут

Требуемое термическое сопротивление определено по табл. 2.7 [1] (м²*С / Вт);

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), k_до, определяем по формуле:
Вт/(м²°С)

(Вт/м^{2 0}С)

Теплотехнический расчет наружных дверей

Требуемое сопротивление теплопередаче для наружных дверей (кроме балконных) должно быть не менее значения 0,6 для стен зданий и сооружений, определяемого при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92:
, (м²°С)/Вт
*2,241= 1,344 (м²°С)/Вт

Коэффициент теплопередачи наружных дверей, k_дв, определяем по формуле:
Вт/(м²°С)
(Вт/м^{2 0}С)
Результаты произведенных вычислений сводим в таблицу:

№№ п/п	Наименование ограждающей конструкции	Общее требуемое сопротивление теплопередаче Rотр	Коэффициент теплопроводности k
1	Наружные стены	1,49	0,671
2	Чердачное перекрытие	1,99	0,446
3	Подвальное перекрытие	2,241	0,502
4	Окна	0,65	1,538
5	Наружные двери	1,344	1,53

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 вычисляют по уравнению теплового баланса:
,

= +

= +
где - суммарные добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт, [5];

- добавочные потери теплоты на инфильтрацию Вт, [5];

- бытовые тепловыделения, Вт, [5];

- основные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт, [5];

– дополнительные потери теплоты через ограждающие конструкции на ориентацию по сторонам света, Вт;

– дополнительные потери теплоты на открывание наружных дверей лестничной клетки, Вт.

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 , Вт, через рассматриваемые ограждающие конструкции зависят от разности температуры наружного и внутреннего воздуха и рассчитываются с точностью до 10 Вт по формуле (3.10):
(3.10)
где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²°С);

А – расчетная площадь поверхности ограждающей конструкции, м²;

t_в – расчетная температура воздуха помещения,°С, (таблица 3.1);

t_н – 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 учитываются (в долях) только для наружных стен, окон, наружных дверей.

– север (С), восток (В), северо-восток (С-В) и северо-запад (С-З) – в размере: = 0,1;

– юго-восток (ЮВ), запад (З) – в размере: = 0,05;

– юг (Ю), юго-запад (ЮЗ) – = 0.

определяются по формуле (3.10):
(3.11)
где – коэффициент дополнительных потерь теплоты на ориентацию.

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:
(3.11)
-основные теплопотери через двери в помещении лестничной клетки, Вт

где 0,27Н (т.е. 0,27х9,0 =2,43) – значение коэффициента добавочных теплопотерь, учитывающего тип дверей и высоту здания.

Вт

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 Q_и.в Вт; при действии теплового и ветрового давления Q_и.тв, Вт.

Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха Q_и в данной курсовой работе не рассчитывают, а принимают в размере 17% от суммарных теплопотерь Q_об (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:
Q_6ыт=10·А_п (3.12)
где А_п – площадь пола отапливаемого помещения, м².

Бытовые теплопоступления в помещение 101, при площади пола А₁₀₁=22,31 м², составят:

Q_6ыт=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, Q_т.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, D_у 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.

4. 
   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 t_вх, ⁰С, количества теплоносителя, проходящего через прибор G_пр, кг/ч, и величины тепловой нагрузки прибора Q_пр, 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, Q_т.п., Вт.

б) Рассчитывается общее количество воды, кг/ч, циркулирующей по стояку, по формуле:
(4.1)
где – коэффициент учета дополнительного теплового потока, (для данного вида отопительных приборов = 1,02);

=1,02 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений;

с =4,187 кДж/(кг^.оС) удельная массовая теплоемкость воды;

–суммарные теплопотери в помещениях, обслуживаемых стояком, Вт.

Например, к стояку 1 относятся следующие помещения 101+108, 201+208, 301+308. Суммируя значения теплопотерь для каждого помещения (табл. 5.2), получим:

(кг/ч)

Аналогично для остальных стояков. Тепловая нагрузка Q_ст, Вт и общее количество воды G_ст, кг/ч, циркулирующей по стояку сведены в таблицу.
Коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений

Наименование отопительного прибора	Коэфф. учета , у наружной стены, в том числе под световыми проемами
Радиатор чугунный секционный	1,02
Радиатор стальной панельный	1,04

Сводная таблица расчета расхода воды в стояках

№ ст	Qст, Вт	Gст, кг/ч
1	5638,09	451,583
2	2839,53	172,57
3	3731,60	295,37
4	3991,82	102,02
5	2957,78	275,60
6	6105,10	156,04
7	6129,75	156,67
8	3605,91	192,16
	 Qст =50264,63	 Gст =1284,68

в) Определяется температура воды на входе в каждый отопительный прибор проточно-регулируемого стояка по ходу движения теплоносителя:
– для первого прибора: (4.2)

– для второго прибора: (4.3)

– для третьего прибора: (4.4) и т.д.
г) Рассчитывается расход воды, кг/ч, проходящий через каждый отопительный прибор G_пр, кг/ч, с учетом коэффициента затекания , по формуле:
(4.9)
где коэффициент затекания воды в отопительный прибор с трехходовым краном, определенный по таблице.
Значения коэффициента затекания воды в приборных узлах

Приборный узел	Присоединение приборов к стояку	Подводка с замыкающим участком	Коэффициент затекания
С трехходовым краном	одностороннее	-	1,00
	двухстороннее	-	0,5
С проходным краном КРП	одностороннее	смещенным	0,5
		осевым	0,33
С проходным краном КРП	двухстороннее	смещенным	0,20
		осевым	0,17

д) Определяется средняя температура воды, в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя:
– для первого прибора: (4.10)

– для второго прибора: (4.11) и т.д.;
е) Рассчитывается средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя, ^оС:
– для первого прибора: (4.13)

– для второго прибора: (4.14)

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: (4.16)

– для второго прибора: (4.17)

и т.д.,
где q_ном =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 G_пр, кг/ч, и схемы подачи теплоносителя в приборы.
Номинальная плотность теплового потока отопительных приборов при движении воды «сверху-вниз»

Наименование и обозначение отопительного прибора	Номинальная плотность теплового потока, qном, Вт/м2
Радиаторы чугунные секционные (ГОСТ 8690–75)
МС-140–108	758
МС-140–98	725
МС-140-АО	595
МС-140-А	646
МС-90	700
МС-90–108	802

Значения показателей n, p для определения теплового потока отопительных приборов

Тип отопительного прибора	Направление движения теплоносителя	Расход теплоносителя G, кг/ч	n	p
Радиатор чугунный секционный	снизу-вверх	18–61	0,25	0,12
		65–900	0,25	0,04
		90–900	0,35	0,07

з) Вычисляется расчетная наружная площадь, м², отопительного прибора по ходу движения теплоносителя по формулам (4.19–4.21):
– для первого прибора: (4.19)

– для второго прибора: (4.20)

и) Число секций чугунных радиаторов, шт., определяют по формуле:
, (4.22)
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

Обозначение прибора	Площадь нагревательной поверхности f, м2	Номинальный тепловой поток QT, Вт (кКал/ч)	n1 и n2			Строительные размеры, мм					Масса, кг
			n1	n2	l		l1	l2	l3
Радиаторы чугунные секционные (ГОСТ 8690–75)
МС-140–106	0,244	185 (159)	-	-	500		558	140	108	7,62
МС-140–98	0,240	174 (150)	-	-	500		558	140	98	7,4
М-140 АО	0,299	178 (153)	-	-	500		582	140	96	8,45
М-140А	0,254	164 (141)	-	-	500		582	140	96	7,8
М-90	0,2	140 (120)	-	-	500		582	90	96	6,15
МС-90–108	0,187	150 (129)	-	-	500		588	90	108	6,15

Значения β₄, учитывающего способ установки отопительных приборов

Эскиз установки прибора	Способ установки прибора	А, мм	β4
	У стены без ниши, перекрыт доской в виде полки	40 80 100	1,05 1,03 1,02

Значения поправочного коэффициента β₃, учитывающего число секций в одном радиаторе

Число секций	до 15	15–20	21–25
β3	1,0	0,98	0,96

Результаты расчетов отопительных приборов каждого стояка системы водяного отопления сведены в таблицу 4.11.
Результаты расчета отопительных приборов системы водяного отопления

№ стояка	Этаж	tвх, 0С	tвых, 0С	tср, 0С	tср, 0С	qном, Вт/м2	А, м2	N, секц.
1	1	105,00	92,19	98,60	78,60	662,96	3,11	11
	2	92,19	83,07	87,63	67,63	549,46	2,67	9
	3	83,07	70	76,54	56,54	439,19	4,80	16
2	1	105,00	91,38	98,19	80,19	661,43	1,67	6
	2	91,38	84,46	87,92	69,92	557,28	1,01	4
	3	84,46	70	77,23	59,23	452,88	2,59	9
3	1	105,00	91,45	98,23	80,23	669,06	2,16	8
	2	91,45	84,36	87,90	69,90	563,25	1,34	5
	3	84,36	70	77,18	59,18	457,37	3,35	12
4	1	105,00	91,39	98,20	80,20	670,54	2,31	8
	2	91,39	84,45	87,92	69,92	564,91	1,40	5
	3	84,45	70	77,22	59,22	459,04	3,59	12
5	1	105,00	91,24	98,12	80,12	661,75	1,76	6
	2	91,24	84,67	87,95	69,95	558,50	0,99	4
	3	84,67	70	77,33	59,33	454,63	2,73	10
6	1	105,00	92,26	98,63	78,63	665,43	3,34	11
	2	92,26	82,99	87,62	67,62	551,13	2,93	10
	3	82,99	70	76,50	56,50	440,19	5,15	18
7	1	105,00	91,85	98,43	78,43	663,38	3,47	12
	2	91,85	82,64	87,25	67,25	547,36	2,95	10
	3	82,64	70	76,32	56,32	438,55	5,05	17
8	1	105,00	91,26	98,13	80,13	667,14	2,12	7
	2	91,26	84,63	87,95	71,95	583,09	1,17	4
	3	84,63	70	77,32	61,32	477,47	3,16	11
9	лк	105	70	87,50	71,50	582,63	7,37	24
10	1	105,00	90,69	97,85	79,85	657,72	1,75	6
	2	90,69	85,44	88,07	70,07	558,62	0,76	3
	3	85,44	70	77,72	59,72	457,48	2,72	9
11	1	105,00	92,10	98,55	78,55	672,29	4,47	16
	2	92,10	83,23	87,66	67,66	557,90	3,70	13
	3	83,23	70	76,61	56,61	446,46	6,90	23

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, , Па, пропуск заданных расходов теплоносителя G, кг/ч (обеспечено затекание необходимого количества воды в каждое ответвление, стояк, отопительный прибор). Перед гидравлическим расчетом должна быть выполнена пространственная схема системы отопления в аксонометрической проекции.

При гидравлическом расчете системы отопления расчет стояков и магистральных трубопроводов (в пределах подвального помещения) проводится методом удельных потерь давления.