Отопление гражданского здания

Отопление гражданского здания

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Отопление гражданского здания

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция»

270102.2008.233.03 ПЗ КР

Аннотация

Максютова Б. Н. Отопление гражданского здания. – Челябинск:   ЮУрГУ, АС, 2008, 48 с. Библиографический список – 8 наименований. 5 листов чережей ф. А.4.

 В курсовой работе дана климатическая характеристика района строительства; выполнены теплотехнический расчёт ограждающих конструкций и теплоэнергетический баланс помещений гражданского здания, для которого выбрана и обоснована система отопления для трехэтажного односекционного жилого здания; приведено описание теплового пункта; сделан расчёт отопительных приборов, расчёт и подбор гидроэлеватора.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

В последнее время в России, как и во всем мире, существенно возросло и продолжает возрастать потребление энергии. И вместе с тем наблюдается постоянный рост стоимости всех видов топлива. Это связано с усложнением добычи топлива при освоении глубоких месторождений; к тому же запасы некоторых видов топлива подходят к концу. Известно, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого в России органического топлива. И поэтому все более актуальной и значимой задачей является экономное расходование теплоты на всех этапах от ее выработки до потребителя.

В России основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях являются затраты на отопление. Это объясняется тем, что на большей части территории страны в зимний период устанавливается низкая температура воздуха, и потери теплоты в зданиях через ограждающие конструкции превышают внутренние тепловыделения. Для поддержания необходимой температурной обстановки приходится оборудовать здания отопительными установками или системами.

Отопление является отраслью строительной техники. Монтаж стационарной отопительной системы проводится в процессе возведения здания, ее элементы при проектировании увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с планировкой и интерьером помещений.

1 Климатические характеристики района строительства

1.1     Район строительства: город Москва.

1.2          

1.2  Расчетные параметры наружного воздуха:

Таблица 1.1

Расчетные параметры наружного воздуха [1, табл.1*]

1.3  Зона влажности территории Российской Федерации:  2  – «нормальная»   [2, прил. В].

1.4 Влажностный  режим помещений зданий:  «нормальный»  [2, табл.1], т. к. по  [3 табл. 1]

где   tint  –  температура воздуха внутри здания, °С,                                  

φint – относительная влажность внутри здания, %.

Принимаем: tint = 20 °С, φint не более 60 %.

1.5  Условия эксплуатации ограждающей конструкции: «Б» [2, табл.2].                                        .

2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

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 теплотехническим требованиям: Ro ³ Rreg.

Расчет выполняется в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»,  СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Теплотехническому расчету подлежат наружные стены, чердачные перекрытия (бесчердачные покрытия), перекрытия над неотапливаемым подвалом, окна и наружные двери, внутренние стены (перегородки).

2.1 Наружная стена

2.1.1   Эскиз элемента ограждающей конструкции

2.1.2 Теплотехническая характеристика ограждающей конструкции (наружной стены)

Таблица 2.1

Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий [4, табл. Е.1]

2.1.3 Градусо-сутки отопительного периода  Dd ,°С∙сут.  [2, формула 2]

где: 

Dd   – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

tint – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по табл. 1 [4] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20…22 °С).

tht, zht – средняя температура наружного воздуха, °С  и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С –  в остальных случаях.

Dd  = (20 – (-3,1))·214 =4943,4 °С ·сут.

2.1.4 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче  Rreg, (м2∙°С)/Вт, ограждающей конструкции [2, п. 5.3, табл.4, формула 1]

где:

a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий и соответствующих видов конструкций за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: a = 0,000075  b = 0,15; для интервала 6000-8000 °С·сут: a_=_0,00005  b = 0,3; для интервала 8000 °С·сут и более: a = 0,000025  b = 0,5.

Rreg = 0,00035·4943,4 + 1,4 = 3,130 (м2·°С)/Вт.

2.1.5 Минимальная толщина искомого слоя ограждающей конструкции δmin, м, (для наружной стены – основного слоя или теплоизолирующего слоя, для перекрытий – теплоизолирующего слоя) принимается из теплотехнических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям:  Ro ³ Rreg.

Толщина будет минимальной при выполнении равенства Ro = Rreg,

Где Rreg – нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт;         

Ro – сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемое  по формуле  

где:                                                                    

 – термическое сопротивление теплоотдачи, (м2∙°С)/Вт;

 – термическое сопротивление тепловосприятию, (м2∙°С)/Вт;

aint – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции,   Вт/(м2∙°С), [2, табл.7];

aext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м2∙°С);

Rk – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемое для однородной (однослойной) ограждающей конструкции по формуле [4, формула 3]:

где:

δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м.

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м∙°С),   [4, табл. Е.1]

Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rk с последовательно расположенными однородными слоями, (м2∙°С)/Вт, следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоёв [4, формула 4]:

где:

R1, R2 … Rn – термические сопротивления отдельных слоёв ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемые по формуле (4).

Rа.l – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, (м2∙°С)/Вт.  

δmin => δ2 = [Rreg – ] · λ2

δ2 = [3,130 – ] · 0,041 = 0,119 м.

2.1.6 Фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ2, м.

Толщина панелий для стен должна быть кратной 0,05 м, но не менее 0,3 м.

Следовательно, фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ2=0,140 м.

2.1.7 Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, (м2∙°С/Вт),определяется на основании формулы (3)

где δ2, м,  принимается по п. 2.1.6.

Ro = =3,651 (м2·°С)/Вт.

2.1.8   Проверка выполнения условия : Ro ³ Rreg.

2.1.9   Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)

k = =0,274 Вт/(м2·°С).

2.2  Бесчердачное покрытие

2.2.1  Эскиз элемента ограждающей конструкции

2.2.2 Теплотехническая характеристика ограждающей конструкции (бесчердачного покрытия)

Таблица 2.2

Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий [4, табл. Е.1]

2.2.3   Градусо-сутки отопительного периода  Dd ,°С∙сут.  [2, формула 2]

где: 

Dd   – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

tint – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по табл. 1 [4] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20…22 °С).

tht, zht – средняя температура наружного воздуха, °С  и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С –  в остальных случаях.

Dd  = (20 – (-3,1))·214 =4943,4 °С ·сут.

2.2.4.   Нормируемое значение сопротивления теплопередаче  Rreg, (м2∙°С)/Вт, ограждающей конструкции [2, п. 5.3, табл.4, формула 1]

где:

a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий и соответствующих видов конструкций за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: a = 0,000075  b = 0,15; для интервала 6000-8000 °С·сут: a_=_0,00005  b = 0,3; для интервала 8000 °С·сут и более: a = 0,000025  b = 0,5.

Rreg = 0,0005·4943,4 + 2,2 = 4,672 (м2·°С)/Вт.

2.2.5 Минимальная толщина искомого слоя ограждающей конструкции δmin, м, (для наружной стены – основного слоя или теплоизолирующего слоя, для перекрытий – теплоизолирующего слоя) принимается из теплотехнических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям:  Ro ³ Rreg.

Толщина будет минимальной при выполнении равенства Ro = Rreg,

где

Rreg – нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт;         

Ro – сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемое  по формуле  

где:                                                                    

 – термическое сопротивление теплоотдачи, (м2∙°С)/Вт;

 – термическое сопротивление тепловосприятию, (м2∙°С)/Вт;

aint – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции,   Вт/(м2∙°С), [2, табл.7];

aext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м2∙°С),

Rk – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемое для однородной (однослойной) ограждающей конструкции по формуле [4, формула 3]:

где:

δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м.

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м∙°С),   [4, табл. Е.1]

Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rk с последовательно расположенными однородными слоями, (м2∙°С)/Вт, следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоёв [4, формула 4]:

где:

R1, R2 … Rn – термические сопротивления отдельных слоёв ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемые по формуле (4).

Rа.l – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, (м2∙°С)/Вт.

Расчёт термического сопротивлении железобетонной пустотной плиты:

Рисунок 1. Пустотная железобетонная плита (поток тепла снизу вверх).

Для упрощения расчетов выделим фрагмент плиты длиной 1000 мм и шириной 210 мм. Заменим круглый воздушный канал диаметром 160 мм равным ему по площади квадратным, со стороной квадрата 140 мм ().

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, фрагмент плиты условно разрезается на участки I…III.

Термическое сопротивление участков I и III:

Площадь участков I и III:

Термическое сопротивление участка II:

,

где - сопротивление воздушной прослойки, которое принимается при положительной температуре воздуха в прослойке и потоке тепла «снизу-вверх».

Площадь участка II:

Термическое сопротивление  находится по формуле:

где:

F1, F2, …, Fn – площади отдельных участков конструкции, м2

R1, R2, …, Rn – термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемых по формулам:

 - для однородных участков;

 - для неоднородных участков;

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, фрагмент плиты условно разрезается на участки IV … VI.

Термическое сопротивление однородных слоев IV и VI определяется по формуле:

Слой V имеет толщину 0,14 м и состоит из трех участков в том числе два площадью  и  выполнены из железобетона и один  - замкнутая воздушная прослойка.

Термическое сопротивлении слоя V определяем по формуле:

Термическое сопротивление всей конструкции определяется по формуле как сумма термических сопротивлений отдельных слоев:

Если величина  не превышает  более чем на 25%, то приведенное термическое сопротивление такой конструкции определяется по формуле:

.                                                                                           

Для рассматриваемой в примере железобетонной пустотной плиты приведенное термическое сопротивление составляет:

δmin => δ3 = [Rreg – ] · λ3

δ3 = [4,672 – ] · 0,09 = 0,386 м.

2.2.6  Фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ3, м.

Фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ3=0,40 м.

Для расчёта теплоэнергетического баланса примем толщину бесчердачного покрытия 0,7 м.

2.2.7 Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, (м2∙°С/Вт),определяется на основании формулы (3)

где δ3, м,  принимается по п. 2.2.6

Ro = =4,831 (м2·°С)/Вт.

2.2.8  Проверка выполнения условия : Ro ³ Rreg.

2.2.9   Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)

k = =0,207 Вт/(м2·°С).

2.3 Перекрытие над неотапливаемым подвалом.

2.3.1 Эскиз элемента ограждающей конструкции

2.3.2 Теплотехническая характеристика ограждающей конструкции (перекрытия над неотапливаемым подвалом)

Таблица 2.3

Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов и изделий [4, табл. Е.1]

2.3.3 Градусо-сутки отопительного периода  Dd ,°С∙сут.  [2, формула 2]

где: 

Dd   – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

tint – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по табл. 1 [4] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20…22 °С).

tht, zht – средняя температура наружного воздуха, °С  и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С –  в остальных случаях.

Dd  = (20 – (-3,1))·214 =4943,4 °С ·сут.

2.3.4 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче  Rreg, (м2∙°С)/Вт, ограждающей конструкции [2, п. 5.3, табл.4, формула 1]

где:

a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий и соответствующих видов конструкций за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: a = 0,000075  b = 0,15; для интервала 6000-8000 °С·сут: a_=_0,00005  b = 0,3; для интервала 8000 °С·сут и более: a = 0,000025  b = 0,5.

Rreg = 0,00045·4943,4 + 1,9 = 4,124 (м2·°С)/Вт.

2.3.5 Минимальная толщина искомого слоя ограждающей конструкции δmin, м, (для наружной стены – основного слоя или теплоизолирующего слоя, для перекрытий – теплоизолирующего слоя) принимается из теплотехнических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям:  Ro ³ Rreg.

Толщина будет минимальной при выполнении равенства Ro = Rreg,

где

Rreg – нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт;         

Ro – сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемое  по формуле  

где:                                                                    

 – термическое сопротивление теплоотдачи, (м2∙°С)/Вт;

 – термическое сопротивление тепловосприятию, (м2∙°С)/Вт;

aint – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции,   Вт/(м2∙°С), [2, табл.7];

aext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м2∙°С),

Rk – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемое для однородной (однослойной) ограждающей конструкции по формуле [4, формула 3]:

где:

δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м.

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м∙°С),   [4, табл. Е.1]

Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rk с последовательно расположенными однородными слоями, (м2∙°С)/Вт, следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоёв [4, формула 4]:

где:

R1, R2 … Rn – термические сопротивления отдельных слоёв ограждающей конструкции, (м2∙°С)/Вт, определяемые по формуле (4).

Rа.l – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, (м2∙°С)/Вт.

Расчёт термического сопротивлении железобетонной пустотной плиты:

Рисунок 2. Пустотная железобетонная плита (поток тепла сверху вниз).

Для упрощения расчетов выделим фрагмент плиты длиной 1000 мм и шириной 210 мм. Заменим круглый воздушный канал диаметром 160 мм равным ему по площади квадратным, со стороной квадрата 140 мм ().

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, фрагмент плиты условно разрезается на участки I…III.

Термическое сопротивление участков I и III:

Площадь участков I и III:

Термическое сопротивление участка II:

,

где - сопротивление воздушной прослойки, которое принимается при отрицательной температуре воздуха в прослойке и потоке тепла «сверху-вниз».

Площадь участка II:

Термическое сопротивление  находится по формуле:

где:

F1, F2, …, Fn – площади отдельных участков конструкции, м2

R1, R2, …, Rn – термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемых по формулам:

 - для однородных участков;

 - для неоднородных участков;

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, фрагмент плиты условно разрезается на участки IV … VI.

Термическое сопротивление однородных слоев IV и VI определяется по формуле:

Слой V имеет толщину 0,14 м и состоит из трех участков в том числе два площадью  и  выполнены из железобетона и один  - замкнутая воздушная прослойка.

Термическое сопротивлении слоя V определяем по формуле:

Термическое сопротивление всей конструкции определяется по формуле как сумма термических сопротивлений отдельных слоев:

Если величина  не превышает  более чем на 25%, то приведенное термическое сопротивление такой конструкции определяется по формуле:

.                                                                                           

Для рассматриваемой в примере железобетонной пустотной плиты приведенное термическое сопротивление составляет:

δmin => δ3 = [Rreg – ] · λ3

δ3 = [4,124 – ] · 0,095 = 0,317 м.

2.3.6  Фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ3, м.

Фактическая толщина искомого слоя ограждающей конструкции δ3=0,32 м.

Для расчёта теплоэнергетического баланса примем толщину перекрытия над неотапливаемым подвалом 0,7 м.

2.3.7 Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, (м2∙°С/Вт),определяется на основании формулы (3)

где δ3, м, принимается по п. 2.3.6.

Ro = =4,159 (м2·°С)/Вт.

2.3.8 Проверка выполнения условия : Ro ³ Rreg.

2.3.9 Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)

k = =0,240 Вт/(м2·°С).

2.4 Наружная дверь

2.4.1  Приведенное сопротивление теплопередаче Ro, (м2∙°С)/Вт, наружных дверей [4, п. 5,7].

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) Rreg, м2·°С/Вт, следует принимать не менее

значений, определяемых по формуле 3 [2]

где:

n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [2];

∆tn – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tint и температурой внутренней поверхности τint ограждающей конструкции,°С, принимаемый по таблице 5 [2];

aint  – то же, что и в формуле (3);     

tint  – то же, что и в формуле (1)

teхt  – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по таблице 1*[1].

Для наружной стены

=0,828 (м2 ·0С)/Вт.

2.4.2 Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)

k =

k = =1,208 Вт/(м2·°С).

2.5 Оконный блок

2.5.1  К заполнениям световых проемов относят окна, балконные двери, фонари, витрины и витражи.

2.5.2 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче заполнений световых проемов  Rreg,  (м2∙°С)/Вт

По пункту 2.1.4 получаем: Rreg = 0,000075∙4943,4 + 0,15=0,521(м2∙°С)/Вт.

2.5.3 Приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов Rreg (м2∙°С/Вт) принимается по сертификатным данным производителя, либо экспериментально по ГОСТ 26602.1. В курсовой работе приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов  Rreg (м2∙°С/Вт) допускается принять по табл. 5 [4].

2.5.4  Заполнение светового проема: три стекла в раздельно-спаренных переплетах.                            

                     = 0,55 (м2×°С)/Вт;                                 Ro = ,

где:

Ro – сопротивление теплопередаче заполнения светового проема (м2∙°С)/Вт.

2.5.5     Проверка выполнения условия : Ro ³ Rreg.

2.5.6   Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)

k =

k = =1,818 Вт/(м2·°С).

2.6  Внутренняя стена

2.6.1 Теплотехническая характеристика ограждающей конструкции (внутренней стены)

Таблица 2.4

Нормируемые теплотехнические показатели строительных        материалов и изделий [4, табл. Е.1]

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R0, (м2∙°С/Вт), определяется по формуле

Ro =

Ro = =0,328 (м2∙°С/Вт).

2.6.2 Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2∙°С)

k =

k = =3,049 Вт/(м2·°С).

2.7 Неутепленный пол лестничной клетки.

Не утепленными полами считают  полы, расположенные на грунте, и такие, конструкция   которых   независимо   от   толщины  состоит  из  слоев  материалов l  £ 1,2 Вт/(м °С).

Потери теплоты через не утепленные полы  с точностью, достаточной для практических целей, производят способом В.Д. Мачинского.

Поверхность пола делят на зоны, полосы шириной 2 м, параллельные линиям наружных стен. Нумерацию зон ведут, начиная от внутренней поверхности наружных стен. Всю поверхность пола делят на 4 зоны. К четвертой зоне относят всю площадь не занятую 1,2 и 3-и зонами; площадь первой зоны в наружном углу учитывают дважды. Значения, R, для каждой из зон принимают согласно [18].

Rнд1 = 2,1 Вт/(м2/с);                                  Rнд3 = 8,6 Вт/(м2/с);

 Rнд2 = 4,3 Вт/(м2/с);                                  Rнд4 = 14,2 Вт/(м2/с).

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/(м2·°С)

Вт/(м2 ·°С)

Вт/(м2 ·°С)

Вт/(м2 ·°С)

Вт/(м2 ·°С)

2.8 Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций.

Таблица 2.5

3                   Теплоэнергетический баланс здания

Составление теплоэнергетического баланса здания заключается в определении суммарного расхода тепловой энергии всех помещений и суммарных тепловых поступлений в помещения, т. е. с помощью теплового баланса помещений определяется дефицит или избыток теплоты. Тепловой баланс составляется для стационарных условий. Дефицит теплоты (ΔQ) указывает на необходимость устройства в помещении отопления, избыток теплоты обычно ассимилируется вентиляцией. Для определения мощности системы отопления составляется баланс часовых расходов теплоты для расчетного зимнего периода в виде:

,

где - потери теплоты через наружные ограждения;

- расход теплоты на прогрев инфильтрирующегося воздуха, поступающего в помещение;

- технологические и бытовые тепловыделения или расходы теплоты.

Этот раздел курсового проекта выполняется в соответствии со СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Расчет теплового баланса сводится в таблицу 3.1 и ведется в следующей последовательности:

1) Для определения потерь теплоты отдельными помещениями и зданием в целом необходимо иметь следующие данные:

·                                          планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными размерами;

·                                          выкопировку с генерального плана с ориентацией по сторонам горизонта и розой ветров;

·                                          назначение каждого помещения;

·                                          место постройки здания;

·                                          конструкции всех наружных ограждений, обоснованные теплотехническим расчетом.

Теплообмен через ограждения между смежными отапливаемыми помещениями при расчете теплопотерь учитывается, если разность температур этих помещений более 3ºС.

2) В графической части курсового проекта на листе, где размещены планы здания (вверху) наносится роза ветров с указанием сторон горизонта (приложения А и Б).

Все отапливаемые помещения здания на планах обозначены порядковыми номерами (начиная с № 01 и далее – помещения подвала, с № 101 и далее помещения первого этажа, с № 201 и далее – помещения второго этажа). Помещения нумеруются слева направо. Лестничные клетки обозначают отдельно буквами А, Б и т.д. или римскими цифрами и независимо от этажности здания рассматривают как одно помещение.

Теплопотери квартирных коридоров, в которых не предусматривается  установка отопительных приборов, рассчитываются вместе с теплопотерями смежных с ними помещений, где предусматривается установка отопительных приборов, прибавлением теплопотерь через пол (или перекрытие) в этих коридорах к теплопотерям этих смежных помещений.

3) В графе 2 приводится наименование помещения и указывается расчетная температура воздуха, которая принимается в соответствии с ГОСТ 30494-96. (Для курсового проекта по прил.18 [7]).

4) Названия ограждений в графе 3 таблицы 3.1 обозначены:

наружная стена – НС;

внутренняя стена – ВС;

окно – ОО, ДО, ТО (одинарное, двойное, тройное остекление);

балконные двери – БД;

входные двери лестничной клетки – ВД;

бесчердачные покрытия – Пт;

перекрытия над подвалом – Пл;

неутепленный пол ( по зонам) – Пл.1, Пл.2 и т. д.

5) Название сторон горизонта в графе 4 таблицы 3.1 обозначены:

юг – Ю;

север – С;

запад – З;

восток – В;

юго-запад – ЮЗ;

юго-восток – ЮВ;

северо-запад – СЗ;

северо-восток – СВ.

6) Расчетная площадь ограждений и линейные размеры записываются в графы 5 и 6 таблицы 3.1, а определяются по следующим правилам:

а) Высота стен первого этажа, если пол находится непосредственно на грунте, - между уровнями полов первого и второго этажей, если пол на лагах – от наружного уровня подготовки пола на лагах до уровня пола второго этажа, при неотапливаемом подвале или подполье – от уровня нижней поверхности конструкции пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа, а в одноэтажных зданиях с чердачным перекрытием высота измеряется от пола до верха утепляющего слоя перекрытия.

б) Высота стен промежуточного этажа – между уровнями чистых полов данного и вышележащего этажей, а верхнего этажа – от уровня его чистого пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия или бесчердачного покрытия.

в) Длина наружных стен в угловых помещениях – от кромки наружного угла до осей внутренних стен, а в неугловых – между осями внутренних стен.

г) Длина внутренних стен – по размерам от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен.

д) Площади окон, дверей и фонарей – по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

е) Площади потолков и полов над подвалами и подпольями в угловых помещениях по размерам от внутренней поверхности наружных стен до осей противоположных стен, а в неугловых – между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружной стены до оси противоположной стены.

ж) Для подсчета площадей ограждающих конструкций линейные размеры их принимаются с погрешностью до + 0,1 м, а величины площадей округляются с погрешностью + 0,1 м2. Потери теплоты через полы, расположенные на грунте или на лагах, из-за сложности точного решения задачи определяют на практике упрощенным методом – по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам.

7) В графу 8 записывается расчетная разность температур ,ºС.

8) Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции складываются условно из основных и добавочных. Добавочные теплопотери учитывают влияние некоторых факторов, как, например, ориентацию. Для их учета заполняются графы 9…11 в таблице 3.1.

Добавочные потери теплоты β через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере 0,1; на юго-восток и запад – в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно – по 0,1 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,05 – в других случаях;

б) через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере:

0,27 H – для двойных дверей с тамбурами между ними.

В графу 10 вносятся добавочные теплопотери на угловые помещения и добавочные теплопотери из п. а).

9) В графе 12 вводится коэффициент n, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [2, табл. 6].

10) Значения коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций k, Вт/(м2 · °С), принимаются из табл. 2.5 теплотехнического расчета и заносится в графу 7 табл. 3.1.

11) Затем по формуле (10) рассчитываются суммарные теплопотери через ограждающие конструкции. Результаты расчета занесены в графу 13.

Основные и добавочные потери теплоты следует определять суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещения по формуле:

,                                 (10)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

k - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции,

Вт/(м2 · °С);

 - расчетная температура воздуха, °С, в помещении с учетом повышения ее в зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м;

 - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения – при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения;

β – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [2, табл. 6].

12) Расход теплоты Qв, Вт, на нагревание инфильтрирующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции в нашем случае будет больше расхода теплоты Qi, Вт, на нагревание инфильтрирующегося воздуха, и поэтому рассчитываем только Qв  по формуле (11) и полученное значение заносим в графу 14.

,                              (11)

где Ln – расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий – удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2  жилых помещений (включая кухни и санузлы), но для кухонь с электроплитами – не менее 60 м3/ч, а для совмещенных санузлов - не менее 50 м3/ч;

ρ – плотность воздуха в помещении, кг/ м3, определяемая по формуле (12);

с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙°С);

 - то же, что и в формуле (10);

 - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года (параметры Б), °С;

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами.

Примечание: Примем, что в кухнях в нашем здании установлены электроплиты.

Плотность воздуха при температуре t можно определить:

                                               (12)

13) Для жилых зданий учет теплового потока, поступающего в комнаты и кухни в виде бытовых тепловыделений, производится в количестве 10 Вт на

1 м2 площади пола, т. е.:

,                                                         (13)

где Аn – площадь пола рассматриваемого отапливаемого помещения, м2.

Полученное значение записано в графе 15.

14) Результат теплового баланса помещения записывается в графу 16 и определяется по формуле:

,                                               (14)

15) Таблица 3.1 заканчивается определением потерь теплоты зданием в целом Qзд, Вт, суммируя потери теплоты всеми помещениями, включая лестничные клетки.

Таблица 3.1 Тепловой баланс здания.

Продолжение таблицы 3.1

Продолжение таблицы 3.1

Продолжение таблицы 3.1

Продолжение таблицы 3.1

Продолжение таблицы 3.1

Продолжение таблицы 3.1

16) Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного расчета теплопотерь здания пользуются показателем – удельная тепловая характеристика здания q, которая при известных теплопотерях здания равна:

,                                                (15)

где:   Qзд – расчетные теплопотери через ограждающие конструкции всех помещений здания, Вт;

V – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3;

(tint – text) – расчетная разность температур для основных помещений здания, °С.

V = 224,4∙12,2 ≈ 2378 м3

Контрольная удельная тепловая характеристика жилых и общественных зданий объемом до 3 тыс. м3: qк = 0,49 Вт/(м3 · °С).

17) Удельный расход теплоты на отопление 1 м2 общей площади является показателем тепловой эффективности зданий, который обеспечивается соблюдением требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций, проектными решениями архитектурно – строительной части зданий, систем отопления и вентиляции, способом регулирования подачи теплоты, качеством выполнения строительно – монтажных работ и техническим уровнем эксплуатации зданий и систем теплоснабжения.

Удельный расход теплоты на отопление 1 м2  общей площади определяется по формуле:

,                                                       (16)

где Sобщ – площадь здания, м2, которая равна произведению площади этажа на количество этажей.

Контрольный удельный расход теплоты на отопление 1 м2  общей площади трехэтажного жилого здания при расчетной температуре наружного воздуха - 30°С:    q1к = 131,1 Вт/м2.

18) По пунктам 16, 17 можно сделать вывод, что здание имеет тепловую эффективность выше нормируемой. Следовательно, при теплотехническом расчете выбраны эффективные решения ограждающих конструкций.

4                   Выбор и обоснование системы отопления

Отоплением называется искусственное, с помощью специальной установки или системы, обогревание помещений здания для компенсации теплопотерь и поддержания в них температурных параметров на уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производственных помещениях.

В жилом трехэтажном здании запроектирована централизованная водяная, низкотемпературная, вертикальная, двухтрубная система отопления, с нижней разводкой подающих и обратных магистралей и естественной циркуляцией теплоносителя, тупиковая.

Системы водяного отопления имеют гигиенические и технические преимущества. При водяном отоплении (по сравнению с паровым) поверхности приборов и труб имеют относительно невысокую температуру (средняя температура поверхности приборов в течение отопительного сезона практически не превышает гигиенического предела), а температура помещений поддерживается равномерной. У водяных систем значительный срок службы, они действуют бесшумно, просты в обслуживании и ремонте, экономичны.

При сравнении технико-экономических показателей применение централизованных систем отопления в жилых многоквартирных зданиях получается экономичнее.

Выбрана отопительная система с верхней разводкой магистральных теплопроводов, потому что в проектируемом здании отсутствует чердачное пространство.

Для трехэтажного и односекционного (компактного) здания запректирована система с естественной циркуляцией воды.

Система отопления здания состоит из теплового пункта, магистральных подающих и отводящих теплопроводов, стояков, подводок к отопительным приборам, дренажа, отопительных приборов и запорно-регулирующей арматуры.

Система присоединяется к наружным теплопроводам по зависимой схеме со смешением воды.

Она проще по конструкции и в обслуживании, и ее стоимость ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак и подпиточный насос.

Высокотемпературная вода (130 °С по заданию) из наружного подводящего теплопровода заходит в тепловой пункт здания и смешивается при помощи водоструйного элеватора с водой, охлажденной в системе отопления до 70 °С.

В результате чего мы имеем низкотемпературную систему отопления с расчетной температурой теплоносителя 95 °С.

Тепловой пункт размещен под нежилым помещением (под кухней). В тепловом пункте размещены вентили, грязевики, водоструйный элеватор, приборы регулировки и автоматики (расходометр, манометр, термометры). Основная запорная арматура дополнена воздушными и спускными кранами в повышенных и пониженных местах.

 Из теплового пункта вода подается в магистральный подающий теплопровод, а по магистральному отводящему теплопроводу она опять попадает в тепловой пункт. Из теплового пункта также выходит отдельная ветка на отопление лестничной клетки.

Учитывая простоту конструктивного и объемно – планировочного решения здания выбрана тупиковая схема движения теплоносителя, при которой горячая и охлажденная вода в магистралях движутся в противоположных направлениях. Тупиковые системы обладают простотой, лучшей гидравлической устойчивостью по сравнению с другими схемами, позволяют сократить длину и диаметр магистралей.

Магистральные теплопроводы проложены в неотапливаемом подвале вдоль каждой фасадной стены на кронштейнах, на расстоянии 1 м от наружных стен и потолка. Прокладка двух разводящих магистралей вдоль наружных стен позволяет сократить протяженность труб, обеспечивает эксплуатационное регулирование теплоотдачи отдельно для каждой стороны здания (пофасадное регулирование).

При размещении магистралей обеспечивается свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены в процессе эксплуатации систем отопления, а также компенсация температурных деформаций.

Компенсация удлинения магистралей выполняется естественными их изгибами, связанными с планировкой здания.

При прокладке предусмотрен уклон магистралей 0,002 в сторону теплового пункта, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию.

Устройство уклонов необходимо для отвода в процессе эксплуатации скоплений воздуха, а также для самотечного спуска воды из труб в стояк.

Для уменьшения бесполезных теплопотерь отопительных труб в неотапливаемом подвале устраивается сборная тепловая изоляция из штучных трубоподобных элементов. Поверх изоляционного слоя устраивается покровно-защитный слой, придающий изоляции правильную форму и защищающий ее от внешних механических повреждений. На поверхности защитного слоя делаются цветовые обозначения для каждой трубы.

В системе отопления использованы стальные неоцинкованные водогазопроводные (ГОСТ 3262-75*), легкие тонкостенные, трубы. Применение стальных труб объясняется их прочностью и простотой сварных соединений. Соединения труб устраиваются с помощью угольников, тройников, крестов, муфт и др.

Для отключения отдельных частей системы отопления на магистралях установлены муфтовые проходные краны. В пониженных местах установлены спускные краны, а в повышенных местах – воздушные краны.

Из магистральных теплопроводов горячая вода по стоякам и подводкам попадает к отопительным приборам и таким же образом отводится обратно уже охлажденной. Стояки и подводки проложены открыто, что проще и дешевле. В местах прохода стояков через перекрытия, они проложены в гильзах из кровельной стали для обеспечения свободного их движения.

Система отопления устроена вертикальной, в которой к общему вертикальному теплопроводу – стояку последовательно присоединяются  отопительные приборы, расположенные на разных этажах. В угловых комнатах стояки расположены в наружном углу помещения, а в остальных случаях – у наружных стен (на расстоянии 35 мм от поверхности стен до оси труб dн = 20 мм).

Это сделано для того, чтобы отапливать помещение равномерно. С этой же целью, а также, чтобы вода поступала к каждому отопительному прибору с наивысшей температурой, выбрана двухтрубная система, в которой горячая вода по подающим стоякам поступает в отопительные приборы, а отводится из них по отводящим. Двухтрубная система обеспечила максимальный перепад температур между наружным и внутренним воздухом и минимальную площадь поверхности приборов. Т. к. здание малоэтажное, то такая система обладает достаточной гидравлической устойчивостью. Двухтрубные стояки размещены на расстоянии 100 мм между осями труб, причем подающие стояки расположены справа (при взгляде из помещения).

Стояк располагается на расстоянии 150 мм от откоса окна. В местах пересечения стояков и подводок огибающие скобы устроены на стояках, причем изгиб обращен в сторону помещения. Компенсация температурных удлинений стояков обеспечена их естественными изгибами в местах присоединения к подающим магистралям. Материалом стояков является мягкая малоуглеродистая сталь.

На каждом подающем и обратном стояке установлены запорный шаровой кран и спускной кран со штуцером для присоединения гибкого шланга для слива воды.

Отопительные приборы присоединены к теплопроводам односторонне, с использованием стальных подводок диаметром dн = 15 мм и длиной подающих – 500 мм, а отводящих 600 мм. Расстояние между подводками 500 мм (подающая подводка сверху). Уклоны подающей и обратной подводок предусмотрены в сторону движения теплоносителя и равны 5 мм на всю длину подводки. На подающих подводках установлены краны двойной регулировки типа ПЗДШ (dн = 15 мм).

Эти краны обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, которое делается для равномерности распределения теплоносителя по отопительному прибору, а также допускают проведение монтажно-наладочного и эксплуатационного количественного регулирования теплоотдачи прибора. На подводке к отопительному прибору лестничной клетки регулирующей арматуры нет.

 В качестве отопительных приборов использованы чугунные секционные радиаторы МС – 90 – 108. Применение радиаторов экономично и при двухтрубной системе целесообразно, они обладают большой тепловой инерцией и теплоотдачей, большей, чем у конвекторов. Модель МС – 90 – 108 выбрана, потому что у нее наибольшая площадь нагревательной поверхности.

Радиаторы установлены у наружных стен под окнами без ниш и экранов. При таком размещении прибора возрастает температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиационное охлаждение людей.

Движение  теплоносителя  в  приборе  происходит  по  схеме  сверху – вниз (так как температура поверхности приборов получается наиболее равномерной и высокой). Расстояние от нижней грани радиатора до пола 60 мм (для удобства очистки подприборного пространства от пыли). Расстояние до подоконника 100 мм. Расстояние от радиатора до стены 25 мм.

В лестничной клетке отопительный прибор установлен только на первом этаже рядом с входной дверью в нише при входе. Это сделано, чтобы избежать перегрева верхних частей лестничной клетки. Отопительный прибор лестничной клетки такой же как и в остальных помещениях. Стояк лестничной клетки обособлен, регулировочная запорно-рабочая арматура не устанавливается.

Удаление воздуха из системы отопления обеспечивается устройством уклонов магистральных теплопроводов и подводок; газы, концентрирующиеся в колончатых радиаторах, установленных на верхнем этаже, удаляют в атмосферу периодически при помощи ручных воздушных кранов Маевского; газы, собирающиеся в магистралях, удаляют с помощью воздушных кранов, установленных в повышенных местах.

5                   Отопительные приборы

Отопительные приборы – один из основных элементов систем отопления, предназначенный для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемые помещения.

К отопительным приборам как к оборудованию, устанавливаемому непосредственно в обогреваемых помещениях, предъявляются следующие требования, дополняющие и уточняющие требования к системе отопления.

1.                 Санитарно-гигиенические. Относительно пониженная температура поверхности, ограничение площади горизонтальной поверхности приборов для уменьшения отложения пыли, доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов и пространства вокруг них.

2.                 Экономические. Относительно пониженная стоимость прибора, экономный расход металла на прибор, обеспечивающий повышение теплового напряжения металла.

3.                 Архитектурно-строительные. Соответствие внешнего вида отопительных приборов интерьеру помещений, сокращение площади помещений, занимаемой приборами.

4.                 Производственно-монтажные. Механизация изготовления и монтажа приборов для повышения производительности труда. Достаточная механическая прочность приборов.

5.                 Эксплуатационные. Управляемость теплоотдачи приборов, зависящая от их тепловой инерции. Температурная устойчивость и водонепроницаемость стенок при предельно допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри приборов.

В данном разделе курсовой работы приведен общий порядок расчета количества секций секционного радиатора, для которого определена из теплоэнергетического баланса теплоотдача в помещении, необходимая  для поддержания заданной температуры. А также произведен расчет приборов наиболее нагруженного стояка. Результаты этого расчета сведены в таблицу.

5.1 Расчет отопительных приборов

Стандартный температурный напор при теплоносителе воде определяется по формуле:

Δtср = 0,5·(tвх + tвых) – tв,

где:

tвх, tвых – температуры воды, входящей в прибор и выходящей из него, °С.

tв – температура воздуха в помещении, °С.

Устанавливают следующие значения температур для принятой системы отопления: tвх = 95°С, tвых = 70°С, tв = 20°С (температура воздуха в помещении, где проходит самый нагруженный стояк № 10).

Δtср = 0,5·(95+70) – 20 = 62,5°С

Ввиду того, что ведется расчёт малоэтажного здания, перепадом температур по высоте можно пренебречь.

а) Расчет 1-ого этажа (помещение № 108):

Действительный расход воды в отопительном приборе Gпр, кг/ч, определяется по формуле:

где:

Qп – тепловая нагрузка, Вт;

с – удельная массовая теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кг∙К);

Δt – расчетная разность температур воды в системе, °С;

Значение Qпр берется из таблицы 3.1 «Тепловой баланс здания».

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, определяется по формуле:

,

где:

qном – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2;

n, p, – экспериментальные значения показателей степени;

cпр – коэффициент, учитывающий схему присоединения отопительного прибора и изменения показателя ρ в различных диапазонах расхода теплоносителя.

Значения qном, n, p, cпр – принимаются по таблице [9, табл. 8.1]  в зависимости от марки отопительного прибора, qном=802, n=0,3, p=0, cпр=1:

Суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, определяется по формуле:

,

где:

qв, qг – теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м,           [6, табл. II.22];

lв, lг – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах       помещения, м; lв=2,7м (высота помещения);

При (tт-tв)=75°С (подающая подводка): для d=20 мм qв=81, для d=15мм qг =84 Вт/м, lг=0,5; при (tт-tв)=50°С (обратная подводка): для d=20 мм qв=47, для d=15 мм qг =50 Вт/м, lг=0,6 м;

 Необходимая теплопередача отопительного прибора в рассматриваемом помещении, Qпр, Вт, определяется по формуле:

Расчетная площадь отопительного прибора Fпр, м2, определяется по формуле:

,

где:

β1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока за счет округления сверх расчетной величины [6, табл. 9.4];

β2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты у наружных ограждений [6, табл. 9.5];

Расчетное число секций чугунных радиаторов определяется по формуле:

где:

β4 – коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, при открытой установке под подоконником на расстоянии 100 мм β4 = 1,02 [6, табл. 9.12];

β3 – коэффициент, учитывающий число секций в приборе, для радиатора МС-90-108 β3 = 1 при числе секций в приборе не более 15;

f1 – площадь поверхности нагрева секции, м2; для радиатора МС-90-108      f1 = 0,187м2;

В помещении № 108 устанавливается радиатор МС-90-108 с восемью секциями.

б) Расчет 2-ого этажа (помещение № 208):

Действительный расход воды в отопительном приборе Gпр, кг/ч, равен:

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, равна:

Суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, равна:

Необходимая теплопередача отопительного прибора в рассматриваемом помещении, Qпр, Вт, определяется по формуле:

Расчетная площадь отопительного прибора Fпр, м2, равна:

Расчетное число секций чугунных радиаторов равно

В помещении № 208 устанавливается радиатор МС-90-108 с шестью секциями.

в) Расчет 3-ого этажа (помещение № 308):

Действительный расход воды в отопительном приборе Gпр, кг/ч, равен:

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, равна:

Суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, равна:

Необходимая теплопередача отопительного прибора в рассматриваемом помещении, Qпр, Вт, определяется по формуле:

Расчетная площадь отопительного прибора Fпр, м2, равна:

Расчетное число секций чугунных радиаторов равно

В помещении № 308 устанавливается радиатор МС-90-108 с деветью секциями.

Результаты теплового расчета отопительных приборов представлены в таблице:

Таблица 5.1

Тепловыделения открыто проложенных труб

Таблица 5.2

Расчёт отопительных приборов стояка № 4

6                   Тепловой пункт

Устройство, расчет, подбор и установка гидроэлеватора

Тепловые пункты – это важное звено в системах централизованного теплоснабжения, связывающее тепловую сеть с потребителями и представляющие собой узел присоединения потребителей тепловой энергии к тепловой сети.

Основное назначение теплового пункта заключается в подготовке теплоносителя определенной температуры и давления, регулировании их, поддержании постоянного расхода, учете потребления теплоты.

Основное оборудование тепловых пунктов состоит из элеваторов, центробежных насосов, теплообменников, смесителей, аккумуляторов горячего водоснабжения, приборов контроля и учета теплоты и устройств для защиты от коррозии и образования отложений накипи в системах горячего водоснабжения.

Гидроэлеватор применяют в системе отопления для понижения температуры t1 сетевой воды, поступающей по подающему теплопроводу, до температуры t2, допустимой в системе.

Работа элеватора основана на использовании энергии воды подающей магистрали тепловой сети, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом статическое давления ее становится меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлажденная вода из обратной магистрали подсасывается струей воды из подающей магистрали в камеру всасывания. Образовавшийся поток воды поступает в камеру смешения, где выравниваются температуры и скорости, а давление постоянно. В диффузоре скорость потока уменьшается по мере увеличения его сечения, а статическое давление увеличивается. За счет гидростатического давления в конце диффузора в камере всасывания элеватора создается циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления.

Основной расчетной характеристикой элеватора служит коэффициент смешения, представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gо к массе воды G1, поступающей из тепловой сети в элеватор:

Где t1 – температура воды, поступающей в элеватор из подающей линии тепловой сети; tг – температура смешанной воды, поступающей в систему отопления после элеватора; to – температура охлажденной воды, поступающей из системы отопления.

Это означает, что на каждую единицу массы высокотемпературной воды должно подмешиваться 1,8 единицы охлаждённой воды.

Определить величину коэффициента смешения необходимо для выявления основного размера элеватора – диаметра горловины dг, мм, перехода камеры смешения в диффузор:

Где Gсм – количество воды, циркулирующей в системе отопления, кг/ч; Δρнас – гидравлическое сопротивление системы отопления, Па.

Δρнас = 9000 Па

Количество воды, циркулирующей в системе отопления Gсм, кг/ч, определяется по формуле:

Где  - суммарный расход теплоты на отопление, Вт; с – теплоемкость воды, кДж/(кг·К); 3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ч; β1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов; β2 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами.

кг/ч

По найденному диаметру горловины подбираем элеватор № 1 – d = 15мм.

После выбора серийного элеватора определяем диаметр сопла dc мм, пользуясь приближенной зависимостью:

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была выбрана система водяного отопления для трехэтажного односекционного жилого здания с заранее определенными конструктивными элементами и архитектурно-планировочным решениям. При выборе системы отопления были учтены санитарно-экономические, экономические, эксплуатационные и другие требования. С учетом составленного теплового баланса выбраны отопительные приборы для жилых комнат здания – чугунные радиаторы типа МС-140-98. Подобран элеватор теплового пункта.

 При расчете были высчитаны потери теплоты каждого помещения и здания в целом, а также были выбраны отопительные приборы и произведен их расчет для стояка №10.

 В результате, можно сказать, что запроектированная система отопления обеспечивает нормируемые условия микроклимата в здании, энергетическую эффективность здания и минимальные экономические затраты на его устройство.

Библиографический список

1.   СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2005.

2.   СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.

3.   ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры миПЗоклимата в помещениях / Госстрой России. – М.: МНТКС, 1999.

4.   СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2005.

5.   Сканави А. Н., Махов Л. М. Отопление: Учебник для вузов. – М.: Издательство АСВ, 2002.

5.   Богословский, В. Н. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление / В. Н. Богословский, Б. А. ПЗупнов, А. Н. Сканави и др.; Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1990. (Справочник проектировщика).

6.   Лымбина, Л. Е. Отопление и вентиляция гражданского здания. Учебное пособие к курсовому проекту. Часть 1. Теплотехнический расчет конструкций. Теплоэнергетический баланс здания / Л. Е. Лымбина, Н. Т. Магнитова – Челябинск, ЮУрГУ, 1998.

7.   Лымбина, Л. Е. Отопление и вентиляция гражданского здания. Учебное пособие к курсовому проекту. Задание / Л. Е. Лымбина, Н. Т Магнитова, И. С. Буяльская – Челябинск, ЧГТУ, 1994.

8.   Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1991. –  480 с.