курсовая работа отопление. отопление. Уклоны трубопроводов предусматривают не менее 0,002

• Название: Уклоны трубопроводов предусматривают не менее 0,002
• Анкор: курсовая работа отопление
• Дата: 29.05.2020
• Размер: 0.55 Mb.
• Имя файла: отопление.doc
• Тип: Документы; #126492

2. Отопление

Системы отопления относятся к инженерным сетям зданий и являются системами жизнеобеспечения. Без них постоянное пребывание людей в зданиях невозможно. При конструировании здания предусматривают возможность размещения и удобной эксплуатации инженерных сетей и оборудования, обеспечивающих благоприятный климат в помещениях. В закрытых помещениях человек проводит до 80% времени. Поэтому для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

Тепловой режим в помещении, обеспечиваемый системой отопления, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защищающих помещения от сложных климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания.

Расчеты систем отопления и вентиляции основываются на законах физики, гидравлики, аэродинамики.

Система отопления жилого двухэтажного дома принята двухтрубная горизонтальная с тупиковым движением теплоносителя.

Система отопления состоит из следующих основных элементов: нагревательных приборов, стояков, подводок, запорно-регулирующей арматуры.

Источник теплоснабжения – газовый котел, расположенный в бойлерной. В качестве топлива принят природный газ с теплотворной способностью 8000 ккал/м³.


Магистрали рекомендуется проектировать тупиковыми, как более экономичные по расходу труб, чем магистрали с попутным движением воды.

Прокладка подающего и обратного трубопроводов предусмотрена совместная (скрытая – в полу).

Уклоны трубопроводов предусматривают не менее 0,002.

Стояки прокладывают открыто и располагают преимущественно у наружных стен на расстоянии 35 мм от внутренней поверхности до оси труб при диаметре ≤ 32 мм. В угловых помещениях стояки размещают в углах наружных стен во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности.

Трубопроводы системы отопления принимаются из полиэтилена.

Отопительные приборы размещают под световыми проёмами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проёма.

Отопительные приборы в лестничных клетках размещают на первом этаже. Отопительные приборы нельзя размещать в отсеках тамбуров, имеющих наружные двери.

Для обеспечения пуска системы по частям и для отключения отдельных веток на ремонт на последних устанавливается запорная арматура – краны или вентили.

1. Значения теплотехнических характеристик

Для нормальной жизнедеятельности людей в помещении необходимо поддерживать оптимальные тепловой, воздушный и влажностный режимы. Для помещений жилых домов расчетные параметры, определяющие микроклимат, принимаются по СНиП 23-01-99 *.

Таблица 2.1.1

Значения теплотехнических характеристик

№	Наименование	Ед. изм.	Показатель
1	Внутренняя температура воздуха (tв)	0С	+20
2	Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (tн)	0С	-28
3	Температура отопительного периода (tот.пер.)	0С	-3,5
4	Продолжительность отопительного периода (zот.пер.)	сут	213
5	Влажностный режим помещения		φ=55%
6	Зона влажности		Сухая
7	Условия эксплуатации		Б
8	Максимальная скорость ветра в январе	м/с	5,9

Задаемся параметрами:
Пеноблоки = 0,826 Вт/(м °С)

Цементо-песчаный раствор: = 0,93 Вт/(м °С)

Цементная стяжка: = 0,37 Вт/(м °С)

Ж/б плита: = 0,181 Вт/(м °С)

Таблица 2.1.2

Параметры стены

Толщина слоя δ,мм	Материал	Коэффициент теплопровод- ности λ, Вт/м20С
1	2	4
δ 1=400	Пеноблоки	0,38
δ 4=20	Цементно-песчаная штукатурка	0,76

Требуемое термическое сопротивление ограждения, м²°С/Вт, определяем по формуле:

,

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха в жилой комнате, С

t_н - расчетная зимняя температура, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки

п. - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху

∆t^н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰С

α_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м²°С)

(м² ·˚C) / Вт
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), ⁰С·сут, определяем по формуле
ГСОП = (t_в-t_оп)·z_оп,
z_оп – продолжительность отопительного периода, сут

t_оп – средняя температура отопительного периода, °С
ГСОП = (20-(-3,5)·213=5005,5 ⁰Ссут.
Определяем приведённое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, , (м²·⁰С)/Вт, по СНиП II-3-79*в зависимости от полученного значения ГСОП и типа здания или помещения. Промежуточные значения определяем интерполяцией.

=1,21 (м² ·˚C) / Вт
Находим фактическое термическое сопротивление наружной стены

(м² ·˚C) / Вт

> R : 1,23>1,21, следовательно, стена удовлетворяет требованиям сопротивления теплопередаче.

Коэффициент теплопроводности принятого наружного ограждения стены k, Вт/(м²⁰С), определяем из уравнения:

,(м² ·˚C) / Вт

• 
  Теплотехнический расчет потолка
  

Коэффициент расположения стены в данном случае n=0.9; в качестве утеплителя используется гравий керамзитовый λ=0.23

a =220 мм

d=110 мм

m =200 мм

Определим приведенный диаметр отверстия плиты: _{ }

b=97.46 (мм)

Ширину плиты примем равной 1м; длину – 6 м.

Конструкция потолка имеет вид:



λ _возд= 0.27 Вт/(м² С); λ _{цем стяж}= 0.58 Вт/(м² С); λ _{ж б плиты}= 1.69 Вт/(м² С).
а) Расчет требуемого сопротивления теплопередачи с точки зрения санитарно-гигиенических и комфортных условий:

R = = = 1,38 (м² ч/Вт)
б) Расчет градусосуток отопительного периода (ГСОП):

ГСОП = ( t_в – t_от ) Z_от = ( 20 + 3,5 ) 213 = 5005,5 (С сут.)
в) Требуемое сопротивление теплопередаче с точки зрения комфортности и энергосбережения находится интерполяцией по СНиП «Строительная теплофизика»
ГСОП, (С сут.) R_0эн^тр, (м² ч/Вт)

4000 3.7

6000 6.5
R_0эн^тр =5.09 (м² ч/Вт)
г) Площадь зоны I: _{ } (м²)

Площадь зоны II: _{ } (м²)

Суммарное сопротивление теплопередаче в зоне I: _{ }

Суммарное сопротивление теплопередаче в зоне II: _{ }

Сопротивление теплопередачи плиты будет равно:





x=0.762 (м)

Таким образом R=5,54 (м² ч/Вт) и K=0.18 (Вт/м²*ч)

• 
  Теплотехнический расчет окна
  

λ_стекла=0.7 Вт/(м² С)

λ_{воздуха}=0.27 Вт/(м² С)


R_ф^тр= _{ }

R_ф^тр=_{ } 0,44 (м² ч/Вт)
K=2,273 (Вт/м²*ч)

• 
  Теплотехнический расчет двери
  

Материалом двери является сосна λ_сосны=0.14 Вт/(м² С)

а) Расчет требуемого сопротивления теплопередачи с точки зрения санитарно-гигиенических и комфортных условий:

R = = = 1,38 (м² ч/Вт)

б) Расчет градусосуток отопительного периода (ГСОП):

ГСОП = 5005,5 (С сут.)

в) Требуемое сопротивление теплопередаче с точки зрения комфортности и энергосбережения находится интерполяцией по СНиП «Строительная теплофизика»

R_0эн^тр =2,9
г) Из двух полученных значений, R_0эн^тр и R₀^тр выбираем большее: 2,9>1,38.


Результаты вычислений различных типов ограждений сводим в таблицу 2.1.3:
Таблица 2.1.3
Теплофизические показатели ограждений

№	Наименование ограждения	, Вт/(м20С)	, Вт/(м20С)
1	Наружная стена	1,23	0,826
2	Чердачное перекрытие	5,54	0,18
3	Перекрытие над подвалом	5,54	0,18
4	Окно	0,440	2,273
5	Наружная дверь	4,7	0,2
6	Внутренняя дверь	2,9	0,34
7	Внутренняя стена	0,685	1,46

2. Определение теплопотерь помещений

В холодный период времени года, когда температура воздуха в помещении больше температуры наружного воздуха, через ограждающие конструкции здания имеют место теплопотери.

Основные потери теплоты Q₀, Вт, через ограждающие конструкции зданий определяем по формуле

Q₀=F·k·(t_в-t_н)n,

где

k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²⁰С);

F – расчётная поверхность ограждающей конструкции,м²;

t_в – расчётная температура воздуха помещения, ⁰С

t_н – расчётная температура наружного воздуха, ⁰С

n – коэффициент зависящий от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху

Вычисление теплопотерь производим для каждого помещения здания отдельно.

Коэффициент добавок для наружных стен, окон, дверей, обращённых на:

СЗ, С, СВ, В – β=0,1;

ЮВ, З – β =0,05;

Для угловых помещений, имеющих две и более наружных стены, на каждую наружную стену, окно и наружную дверь добавляются β =0,05;

Расчёт потерь теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха проводим дифференцированно по этажам и для наружной двери по формулам:
Q_инф=0,278·С·А₀·G₀(t_в-t_н)F₀, Вт,
где: С = 1 – удельная теплоёмкость воздуха;

А₀ – коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока; для окон с раздельными переплётами А₀=0,8; со спаренными переплётами А₀=1;

F₀ – площадь окна, м².

G₀ – количество воздуха, поступающего путём инфильтрации через 1 м² окна, кг/м²ч, определяется по формуле

, кг/м²ч,

где: R_u – сопротивление воздухопроницания, м²(Па)^2/3/кг

∆Р – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности окна, Па, определяется по формуле:

∆Р=9,8(Н-h)(р_н-р_в)+0,7v²р_н·k, Па,
где: Н – высота устья вентиляционной шахты над поверхностью земли, м;

h – высота центра окна от поверхности земли, м;

р_н,р_в – плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³, соответственно при t_в и t_н рассчитывается по формуле:

, кг/м³

v – расчётная скорость ветра в январе, м/с

k=1 – коэффициент, учитывающий изменение скоростного потока в зависимости от высоты местности.

Для данного здания: р_н = 353/(273+(-28)) = 1,44 кг/м³

Для жилых комнат: р_в = 353/(273+20) = 1,21 кг/м³;

Для кухонь: р_в = 353/(273+20) = 1,20 кг/м³;

Для лестничной клетки: р_в = 353/(273+16) = 1,23 кг/м³.

На первом этаже:

для жилых комнат:

∆Р=9,8(6,0-2,7)(1,44-1,2)+0,7·(5,9)²·1,44·1 = 68,1 Па;

для кухонь:

∆Р=9,8(6,0-2,7)(1,44-1,21)+0,7·(5,9)²·1,44·1 = 63,8 Па;

На втором этаже:

для жилых комнат:

∆Р=9,8·(6,0-5,4)·0,24+0,7·(5,9)²·1,44·1=58,7 Па;

для кухонь:

∆Р=9,8·(6,0-5,4)·0,23+0,7·(5,9)²·1,44·1 = 57,7 Па;

На первом этаже:

для жилых комнат:

G₀ = (68,1)^2/3/0,38 = 42,6 кг/м²ч;

для кухонь:

G₀ = (63,8)^2/3/0,38 = 42,0 кг/м²ч;

На втором этаже:

для жилых комнат

G₀ = (58,7)^2/3/0,38 =39,8 кг/м²ч;

для кухонь:

G₀ = (57,7)^2/3/0,38 = 39,3 кг/м²ч;

На первом этаже:

для жилых комнат:

Q_инф=0,278·0,8·42,6·50·2,7=1279,0 Вт

для кухонь:

Q_инф=0,278·0,8·42,0·46·2,7=1160,0 Вт

На втором этаже:

для жилых комнат:

Q_инф=0,278·0,8·39,8·50·2,7=1195,0 Вт

для кухонь:

Q_инф=0,278·0,8·39,3·46·2,7=1085,6 Вт

Бытовые теплопоступления определяем для помещений жилых комнат и кухонь в размере 21 Вт на 1 м² площади пола:

Q_быт = 21F_п, Вт,

где: F_п – площадь пола помещения, м².

Тепловые нагрузки на отопительные приборы определяем следующим образом:

для жилых комнат и кухонь:

Q_п= Q₀(1+∑β)+ Q_инф– Q_быт;

для санузлов:

Q_п= Q₀;

для лестничных клеток:

Q_п= Q₀(1+∑β)+ Q_инф.
Удельная тепловая характеристика здания определяем по формуле:
,Вт/м³,
где: ∑Q – отопительная нагрузка на всё здание, Вт;

V_н – объём здания по наружному обмеру, без чердака, м³;

t_в – средняя температура внутреннего воздуха по помещениям здания, ⁰С;

α – коэффициент, учитывающий влияние внешних климатических условий
Сравнивая полученное значение со справочными данными (для жилых зданий объемом до 3 тыс м³ q_уд=0,49, можно сделать вывод, что конструктивно – планировочное решение здания достаточно рационально.

Удельная тепловая характеристика численно равна теплопотерям 1 м³ здания при разности температур внутреннего и наружного воздуха 1˚С.

Подробные расчеты теплопотерь всего здания и каждого помещения в отдельности занесены в Приложение №№ 1,2.

3. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

Целью гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

Определяем вспомогательную величину – среднее значение удельной потери давления от трения Rср, Па/м, на 1 м трубы:
, Па/м
где: β – коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчётного циркуляционного давления; β=0,65 – для систем с искусственной циркуляцией;

∆рр – располагаемое давление в принятой системе отопления, Па;

∑l – общая длина расчётного циркуляционного кольца, м.
Определяем расход теплоносителя на участке:
, кг/ч
где: Qуч – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт;

С – теплоёмкость воды, кДж/(кг0К), С=4,2 кДж/(кг0К);

t2-t0 – перепад температур воды в системе, 0С.

Определяем потери на преодоление трения:

, Па
где: R–удельные потери давления, Па/м;

l–длина участка трубопровода, м.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений определяем по формуле:

,
где: ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке трубопровода;

- динамическое давление воды на данном участке трубопровода, Па
Расчёт главного циркуляционного кольца заканчивается определением запаса давления
∆рзап, величина которого должна быть в пределах 5-10% от ∆рр.

Все данные, полученные при расчёте, заносим в таблицу 6
Расчет заканчивается определением запаса давления , величина которого должна быть в пределах 5–10% от . Если по приведенному расчету с учетом запаса расходуемое давление в системе будет больше или меньше расчетного значения , то на отдельных участках кольца следует изменить диаметр труб.

Последовательность расчета:

• 
  На основании расчета теплопотерь на аксонометрической схеме наносят тепловые нагрузки отопительных приборов и стояков.
  
• 
  Далее выбирают главное циркуляционное кольцо.
  
• 
  Выбранное циркуляционное кольцо разбивают на участки по ходу движения теплоносителя, начиная от теплового пункта.
  

Участком циркуляционного кольца называют отрезок трубы неизменного диаметра, по которому проходит неизменное количество теплоносителя.

По таблице № 1 «Теплопотери» определим тепловую нагрузку на всех расчетных участках основного циркуляционного кольца Q_уч,Вт.

Определим массовый расход воды на участках G_уч,кг/ч по формуле:



где Q_уч – тепловая нагрузка участка,

c – теплоемкость воды, равная 4,2кДж/(кг °С),

t_г – температура воды, поступающей в систему отопления,

t_о – температура воды на выходе из системы отопления.

Длины расчетных участков L_уч, м определяем по чертежам.
Диаметр d,мм, Скорость V,м/с и удельные потери давления R,Па/м находим по номограмме для расчета трубопроводов систем отопления. Номограмма позволяет быстро и точно определить эти значения.

Определим потери давления на трение Rl,Па по формуле:



где R – удельные потери давления,

l – длина расчетных участков.

Используя справочник найдем сумму коэффициентов местных сопротивлений Σξ.

Местными гидравлическими сопротивлениями называются любые участки гидравлической системы, где имеются повороты, преграды на пути потока рабочей жидкости, расширения или сужения, вызывающие внезапное изменение формы потока, скорости или направления ее движения. В этих местах интенсивно теряется напор. 
Найдем потери давления в местных сопротивлениях Z,Па по формуле:



где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке,

ρ – плотность воды,

V– скорость движения воды на участке, м/с.

Далее определим суммарные потери давления Σ(Rl+Z).

Все данные, полученные при расчете, заносим в приложение №3.

4. Тепловой расчет отопительных приборов

К отопительным приборам предъявляется ряд требований:

1. 
   Санитарно-гигиенические: относительно пониженная температура поверхности; ограниченная площадь горизонтальной поверхности приборов; доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов.
   
2. 
   Экономические: относительно невысокая стоимость прибора, экономность расхода металла на прибор
   
3. 
   Архитектурно-строительные: соответствие внешнего вида прибора интерьеру помещения; сокращение площади помещения, занимаемой приборами (компактность).
   
4. 
   Производственно-монтажные: механизация изготовления и монтажа; достаточная механическая прочность.
   
5. 
   Эксплуатационные: управляемость теплоотдачей приборов; температурная устойчивость; влагонепроницаемость стенок при предельно допустимом гидростатическом давлении в приборе
   
6. 
   Теплотехнические: наибольший тепловой поток от теплоносителя в помещение через единицу площади прибора при прочих равных условиях (температуре и расходе теплоносителя, температуре окружающего воздуха)
   

Принимаются алюминиевые секционные радиаторы испанской фирмы ROCA. Эти радиаторы предназначены для установки в автономных и централизованных системах отопления. Созданы специально для российских условий.

Отличительными особенностями данных радиаторов являются: алюминий высокого качества, повышенное рабочее давление, повышенная температура теплоносителя, высокая теплоотдача, современный дизайн.

Отопительные приборы размещаются у наружных стен и, как правило, под световыми проемами. Оси световых проемов и отопительных приборов должны совпадать (для жилых зданий разрешается смещение прибора к стояку).
Расчётная поверхность нагрева F_р, экм, определяется по формуле:

, экм (5.1)

где:β₁ –коэффициент, учитывающий понижение температуры за счёт остывания её в трубах; для однотрубной и двухтрубной систем β₁ = 1;

β₃ – поправочный коэффициент, учитывающий способ подводки теплоносителя к отопительному прибору и изменение теплоотдачи в зависимости от относительного расхода воды через прибор

β₄ – коэффициент, учитывающий способ установки отопительных приборов. При открытой установке β₄ = 1;

q_э – теплоотдача 1 экм прибора, Вт/экм.
q_э = (5,6+0,035∆t) ∆t, Вт/экм (5.2)
где: ∆t –суммарное понижение расчётной температуры воды, ⁰С, на участках подающей магистрали от начала системы до расчётного стояка.
, ⁰С (5.3)
где: t_вх –температура воды на входе в прибор, ⁰С; для первого от магистрали прибора t_вх = t_г;

t_вых –температура на выходе из прибора, ⁰С;

t_в –температура воздуха в помещении

для однотрубных систем отопления

(5.4)
Относительный расход воды G равен:

, кг/ч (5.5)
Число секций в приборе определяют по формуле:

, (5.6)
где: f_i–поверхность нагрева по техническим характеристикам радиаторов,

β₂–коэффициент, учитывающий число секций в отопительном приборе:

. (5.7)
Весь расчет отопительных приборов занесен в Приложение №4.

5. Система «теплый пол»

В абсолютном большинстве случаев водяной теплый пол - это самостоятельная система отопления, не требующая дополнительных источников тепла (радиаторов, конвекторов и др.).
Основные преимущества водяных теплых полов:

Наиболее экономичная система. Экономия возникает по нескольким причинам:

- Отсутствуют источники высокотемпературного тепла (радиаторов) у внешних стен.

- Отсутствует конвективный поток теплого воздуха вверх, поэтому не греется избыточно крыша, окна и внешние стены, в отличии от радиаторной системы отопления.

- Средняя температура в помещения ниже на 1-2 градуса по сравнению с радиаторной системой.

- Большая разница температур в магистральном трубопроводе между котельной и смесителями позволяет делать магистральный трубопровод меньшего диаметра, использовать меньшие насосы.
Безопасность.

- Отсутствие открытых поверхностей с высокой температурой позволяют обезопасить себя от возможных травм.

- Все элементы скрыты от прямого доступа, что существенно снижает риск случайного повреждения системы.

- Количество соединений в 2-3 раза меньше, чем у радиаторной системы отопления, это существенно снижает риск протечек (человеческий фактор).

Эстетика.

- Отсутствие радиаторов дает свободу дизайнерским и архитектурным идеям.

В Приложении №5 приведен расчет теплоотдачи теплых полов.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП 16-270839.70-ПЗ