Отопление гражданского здания

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    33,22 Кб
  • Опубликовано:
    2013-02-28
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Отопление гражданского здания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова

Инженерно-технический факультет

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»







КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Отопление»

на тему

«Отопление гражданского здания»











Якутск - 2008г.

Содержание

Введение

Исходные данные

Глава 1. Теплотехнический расчет ограждающей конструкции

§ 1 Определение коэффициента сопротивления теплопередаче

§ 2. Подбор толщины утеплителя в наружной ограждающей конструкции

Глава 2. Расчет теплопотерь помещений

§ 1. Тепловой баланс помещения

§ 2. Потери теплоты через ограждающие конструкции помещений

§ 3. Расход теплоты нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений

Глава 3. Выбор и конструирование системы отопления

§ 1. Двухтрубная гравитационная система отопления

§ 2. Гидравлический расчет гравитационной системы

§ 3. Расчет и подбор отопительного прибора

Литература

Введение

Изучение дисциплины «Отопление» предусматривает получение знаний по конструкциям, принципам действия и характерным свойствам различных систем отопление, используемых в современной отопительной технике; освоение научных методов расчета и регулирования; приемов проектирования; знакомство с перспективными путями развития способов отопления зданий.

Для овладения теоретическими, научно-техническими и практическими знаниями, относящимся к дисциплине «Отопление», необходимы глубокое понимание и усвоение физических процессов и явлений, происходящих в системах отопления и их отдельных элементах, в обогреваемых зданиях. К ним относятся движение воды, пара и воздуха по трубам и каналам, явления их нагревания и охлаждения, изменения температуры, плотности, объема, фазовых превращений, а так же процессы контроля и регулирования теплового режима здания.

Основное назначение системы отопления состоит в обеспечении заданных климатических условий в помещениях здания. Создание необходимых санитарно-гигиенических условий в помещениях должно быть увязано с требованиями технологического процесса.

Устройство систем отопления и их отдельных элементов характеризуется высокой степенью сложности: большим многообразием схем, использованием сложных механизмов и приборов для регулирования и контроля их работы.

Поддержание определенных параметром среды в помещении в течении года важно в целях обеспечения долговечности конструкции. Это особенно существенно для многих зданий и сооружение систем водоснабжения и канализации, которым свойственна высокая влажность воздуха при сравнительно низкой температуре. Такие условия часто приводят к преждевременному разрушению конструкции. В настоящее время особую актуальность получили вопросы долговечности зданий и сооружений из панелей и других крупносборных элементов с использованием новых строительных материалов. Успех полносборного строительства в большей мере связан с правильным решением вопросов строительной теплотехники, отопления и вентиляции.

Решение отопительно-вентиляционных задач в нашей стране осложняется исключительным разнообразием климата на её территории. Срок пользования отопление в наше стране больше, чем во многих других странах. На территории Якутии, в районе Оймякона, расположен «полюс холода», где температура понижается до минус 71°С. Во многих пунктах северо-восточной части страны низкие температуры сочетаются с сильными ветрами. На большей части территории холодный период столь продолжителен, что требуется непрерывное отопление зданий. В то же время для юга страны - черноморское побережье - характерна высокая температура.

Около 1/3 всего топлива, сжигаемого в нашей стране, расходуется для цели отопления зданий. Поэтому с экономической точки зрения и в связи с большой напряженностью энергетического баланса страны оказывается очень важным рациональной использование топлива в этих системах. Правильное инженерное решение теплоснабжения и вентиляции зданий в масштабах всей страны может дать заметный экономический эффект.

отопительный прибор гравитационный здание

Исходные данные

. Местонахождение здания: п. Бэрдигястях.

. Источник теплоснабжения: автономное.

. Параметры теплоносителя: 95-70°С.

. Система отопления: однотрубная с верхней разводкой.

. Вид нагревательного прибора: радиаторы чугунные секционные (ГОСТ 8690-75)

. Конструкции наружных ограждений, обоснованные теплотехническим расчетом:

Наружная стена: брус, утеплитель - изовер;

Покрытие: деревянное перекрытие, утеплитель - изовер;

Перекрытие: деревянное перекрытие, утеплитель - изовер;

Окна: тройное остекление;

Дверь: одинарная;

. Вариант планов этажей

Глава 1. Теплотехнический расчет ограждающей конструкции

§ 1. Определение коэффициента сопротивления теплопередаче

Согласно [3] приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций  следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не меньше требуемых значений, , определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (1) и условий энергосбережения - по таблице 1а* и таблице 1б* [3]

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле

                                                                                  (1)

где  - требуемое сопротивление теплопередаче, ;

n - поправочный коэффициент на расчетную разность температур, зависит от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по таблице 3* [3];

tв - расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

tн - расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневки, °С;

Dtн - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 2* [3];

aв - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, принимаемый по таблице 4* [3] (для гладких внутренних поверхностей принимают равным 8,7 ).


Сопротивление теплопередаче по условиям энергосбережения принимается по таблице 1б* [3] в зависимости от величины ГСОП (градусо сутки отопительного периода):

ГСОП = (tв - tот.пер.)· zот.пер.                                                    (2)

где tв - расчетная внутренняя температура;

tот.пер. - средняя температура за отопительный период;

zот.пер. - количество дней отопительного периода.

Из СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» для п. Бердигястях:

tот.пер. = -19,6 °С

zот.пер. = 268 сут.

ГСОП=(20 - ( -19,6) )·268 = 10452 ˚С·сут

tв=20 °С

По таблице 1б* [3] при помощи интерполяции получаем значения сопротивления теплопередачи для: стены, чердачного и цокольного перекрытий, окна и двери.

ограждающая стена

чердачное и цокольное перекрытия:

окно и дверь

Для дальнейшего расчета принимаем наибольшее из полученных значений требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции:

=2,89

§ 2. Подбор толщины утеплителя в наружной ограждающей конструкции

Из формулы для расчета сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции

                                                                                  (3)

где αв и αн - коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей наружной ограждающей конструкции (αв=8,7, αн=23);

Rк - термическое сопротивление ограждающей конструкции, ;

Термической сопротивление ограждающей конструкции определяется по формуле:

                                                                                          (4)

где δi - толщина i-го слоя, м;

λi - расчетный коэффициент теплопроводности материала i-го слоя, .

Выражаем толщину утеплителя:

δ2 =(R0 - 1/αв - δ1 / λ1 - δ3 / λ3 -1/αн )· λ2

а) Расчет толщены утеплителя и приведенного сопротивления теплопередачи для стены:

δ2 =(2,89 - 1/8,7 - 0,18/0,14 - 1/23)·0,06 ≈ 0,1 м

Принимая во внимание увеличение толщены утеплителя необходимо произвести повторный расчет сопротивления теплопередачи.

Значение расчетного сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции вычисляется по формуле (3):

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции определяется по формуле:

                                                                                               (4)

Сопротивление теплопередаче потолка, пола, окон, дверей принимается по таблице 1б* [3] в зависимости от показателя ГСОП путем интерполяции. Коэффициенты теплопередачи для вышеперечисленных ограждающих конструкций вычисляются по формуле (4).

Таблица 1

Наименование

Стена (НС)

Потолок (ПТЛ)

Пол (ПЛ)

Окно (О)

Дверь (ДВ)

R0

3,11

4,13

4,13

0,76

0,76

K

0,32

0,24

0,24

1,31

1,31

Глава 2. Расчет теплопотерь помещений

§ 1. Тепловой баланс помещения

В зданиях, сооружениях и помещениях с постоянным тепловым режимом в течение отопительного сезона для поддержания температуры на заданном уровне сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном установившемся режиме, когда возможен наибольший дефицит теплоты.

При сведении теплового баланса в жилых зданиях учитывают бытовые тепловыделения.

Тепловая мощность отопительной установки помещения Qот для компенсации дефицита теплоты равна:

Qот = Qпот - Qвыд                                                                        (5)

где Qпот и Qвыд - теплопотери и тепловыделения в помещении в заданный момент времени.

Теплопотери в помещениях в общем виде складываются из теплопотерь через ограждающие конструкции Qогр, а так же на нагревание поступающих снаружи материалов, оборудования и транспорта Qмат. Теплозатраты могут так же быть при испарении жидкости и других эндотермических технологических процессов Qтехн, при воздуха для вентиляции с пониженной температурой по сравнению с температурой помещения Qвент, т.е.

                                                       (6)

Тепловыделения в помещениях в общем виде составляются из теплоотдачи людьми Qл, теплопроводов нагревательного, технологического оборудования Qоб, тепловыделений источниками искусственного освещения и работающим электрическим оборудованием Qэл, нагретым материалами и изделиями Qмат, теплопоступление от экзотермических процессов Qтехн и солнечной радиации Qс.р, т.е.

                                                  (7)

Принимаются во внимание такие теплопоступления через ограждающую конструкцию из смежных помещений.

Тепловой баланс для выявления дефицита или избытка теплоты составляют по явной теплоте (вызывающей изменение температуры воздуха помещения). Принимая во внимание в течении расчетного промежутка времени максимальные теплопотери (с учетом коэффициента обеспеченности) и минимальные устойчивые тепловыделения.

Расчет вышеперечисленных теплопотерь производиться по методике приведенной в СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

§. 2. Потери теплоты через ограждающие конструкции помещений

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции производится по приложению 9 [2].

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

                                                              (8)

где А - расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;

R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, .

tp - расчетная температура воздуха, °С,

text - 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;

b - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с п. 2 приложения 9, [2];

п - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по таблице 3* [3].

Добавочные потери теплоты b 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 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,1 -в других случаях;

б) в помещениях, разрабатываемых для типового проектирования, через стены, двери и окна, обращенные на любую из сторон света, в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 для угловых помещений (кроме жилых), а во всех жилых помещениях - 0,13;

в) через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40°С и ниже (параметры Б) - в размере 0,05;

г) 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:

,2 H - для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

,27 H - для двойных дверей с тамбурами между ними;

,34 H -для двойных дверей без тамбура;

,22 H -для одинарных дверей;

д) через наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, - в размере 3 при отсутствии тамбура и в размере 1 - при наличии тамбура у ворот. Для летних и запасных наружных дверей и ворот добавочные потери теплоты по подпунктам "г" и "д" не следует учитывать.

Площади наружных ограждающих конструкций определяются по внешнему обмеру:

) Площади окон, дверей измеряются по наименьшему строительному проему;

) Площади пола и потолка измеряются между осями внутренних стен и внутренней поверхности наружной стены;

) Площади наружных стен измеряются:

а) В плане - по внешнему периметру между наружным углом и осями внутренних стен;

б) По высоте - на первом этаже (в зависимости от конструкции пола) - или от внешней поверхности пола по грунту, или от нижней поверхности перекрытия над подпольем или неотапливаемым подвальным помещением до чистого пола второго этажа; в средних этажах - от поверхности пола до поверхности пола следующего этажа; в верхнем этаже - от поверхности пола до верха конструкции чердачного перекрытия.

§ 3. Расход теплоты нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений

Расход теплоты Qi, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле

Qi = 0,28 S Gi c(tp - ti)k                                                                          (9)

где Gi - расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения, определяемый в соответствии с п. 3 приложения 10;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);

tp, ti - расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении и наружного воздуха в холодный период года (параметры Б);

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 0,8 - для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и 1,0 - для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

Расход теплоты Qi, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, следует принимать равным большей из величин, полученных по расчету по формулам (9) и (10):

Qi = 0,28 Ln pc(tp - ti)k                                                                           (10)

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;

p - плотность воздуха в помещении, кг/м3.

Расход инфильтрующегося воздуха в помещении Gi, кг/ч, через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле:

Gi = 0,216 S A1 Dpi0,67 /Ru + S A2 GH (Dpi/Dp1)0,67 +3456 S A3 Dpi0,5+0,5 S l

Dpi/Dp1                                                                                          (11)

где A1, A2 - площади наружных ограждающих конструкций, м2, соответственно световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей) и других ограждений;

A3 - площадь щелей, неплотностей и проемов в наружных ограждающих конструкциях;

Dpi, Dp1 - расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчетном этаже при Dp1 = 10 Па;

Ru - сопротивление воздухопроницанию, м2×ч×Па/кг, принимаемое по формуле (33)[3];

GH - нормативная воздухопроницаемость наружных ограждающих конструкций, кг/(м2×ч), принимаемая по таблице 12* [3];

l - длина стыков стеновых панелей, м.

Расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции Dpi, Па, принимается после определения условно-постоянного давления воздуха в здании pint, Па (отождествляется с давлениями на внутренних поверхностях наружных ограждающих конструкций), на основе равенства расхода воздуха, поступающего в здание SGi, кг/ч, и удаляемого из него S Gext, кг/ч, за счет теплового и ветрового давлений и дисбаланса расходов между подаваемым и удаляемым воздухом системами вентиляции с искусственным побуждением и расходуемого на технологические нужды.

Расчетная разность давлений Dpi, определяется по формуле

Dpi = (H - hi) (gi - gp) + 0,5 pi v2 (ce,n - ce,p) kl - pint                           (12)

где H - высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты;

hi - расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей;

gi, gp - удельный вес, Н/м3, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемый по формуле

g =                                                                                   (13)

pi - плотность наружного воздуха, кг/м3;

v - скорость ветра, м/с, принимаемая в соответствии с п.3.2 [2];

ce,n, ce,p - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания. (ce,n=0,8, ce,p= -0,6)

kl - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания (kl=1);

pint - условно-постоянное давление воздуха в здании, Па.

Максимальный расход теплоты на нагревание наружного воздуха следует учитывать для каждого помещения при наиболее неблагоприятном для него направлением ветра. При расчете тепловой нагрузки здания с автоматическим регулированием расход теплоты на инфильтрацию следует принимать при наиболее неблагоприятном направлении ветра для всего здания. Инфильтрацию воздуха в помещении через стыки стеновых панелей следует учитывать только для жилых зданий.

При расчетах по формуле принимаем только первое слагаемое, т.е. рассчитываем проникновение наружного воздуха только через окна и балконные двери. Полученные данные по формулам (8), (9) и (10) записываем в таблицу теплопотерь здания.

Теплопотери здания Таблица 2

Характеристика ограждений

Коэф.

Расч.

Коэф.

Основ.

Добавки

коэф.

Общие

Расх.теп-

Быт.

Расч.

Наимен.

Ориен.

Размер

Размер

Площадь

Тепл-чи

разн. Тм.

n

Теп. тери ВТ

на

1 этаж. и угол

доб.

Тепл-ри ВТ

ла на ин-

Тепл.-

Тепл.

нс

ю

2,7

4,8

11,96

0,32

76

1

291



0,1

1,05

305

616

115

1275

нс

з

2,7

2,4

6,48

0,32

76

1

158

0,05


0,1

1,10

173




то

з

1

1

1

1,31

76

1

100

0,05


0,1

1,10

110




нд

з

2

1

2

0,32

76

1

49

0,05


0,1

1,10

54




пл

-

2,4

4,8

11,52

0,24

76

0,6

126


0,05


1,05

132

















774




нс

з

2,7

3,3

6,75

0,32

76

1

164

0,05


0,1

1,10

181

847

158

1650

то

з

1,8

1,2

2,16

1,31

76

1

215

0,05


0,1

1,10

237




нс

с

2,7

4,8

12,96

0,32

76

1

315

0,1


0,1

1,15

362




пл

-

3,3

4,8

15,84

0,24

76

0,6

173


0,05


1,05

182

















962




нс

с

2,7

2,8

6,56

0,32

70

1

147


0,1

1,15

169

422

84

910

то

с

1

1

1

1,31

70

1

92

0,1


0,1

1,15

105




нс

в

2,7

3

8,1

0,32

70

1

181

0,1


0,1

1,15

209




пл

-

2,8

3

8,4

0,24

70

0,6

85


0,05


1,05

89




нс

в

2,7

2,7

6,29

0,32

74

1

149

0,1


0,1

1,15

171

396

76

876

то

в

1

1

1

1,31

74

1

97

0,1


0,1

1,15

111




нс

ю

2,7

2,8

7,56

0,32

74

1

179



0,1

1,05

188




пл

-

2,7

2,8

7,56

0,24

74

0,6

81


0,05


1,05

85




3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

нс

ю

4,8

2,7

12,96

0,32

76

1

315



0,1

1,05

331

1489

278

2793

нс

з

5,8

2,7

13,66

0,32

76

1

332

0,05


0,1

1,10

365




то

з

2

1

2

1,31

76

1

199

0,05


0,1

1,10

219




нс

с

4,8

2,7

12,96

0,32

76

1

315

0,1


0,1

1,15

362




пт

-

4,8

5,8

27,84

0,24

76

0,6

305




1,00

305

















1583




нс

с

2,8

2,7

6,56

0,32

76

1

160

0,1


0,1

1,15

183

427

80

919

то

в

1

1

1

1,31

76

1

100

0,1


0,1

1,15

114




нс

в

2,85

2,7

6,695

0,32

76

1

163

0,1


0,1

1,15

187




пл

-

2,8

2,85

7,98

0,24

76

0,6

87




1,00

87

















573




нс

в

2,85

2,7

6,695

0,32

76

1

163

0,1


0,1

1,15

187

427

80

929

то

в

1

1

1

1,31

76

1

100

0,1


0,1

1,15

114




нс

ю

2,8

2,7

7,56

0,32

76

1

184



0,1

1,05

193




пл

-

2,8

2,85

7,98

0,24

76

0,6

87




1,00

87

















582



















итого:

9353



Глава 3. Выбор и конструирование системы отопления

§ 1. Однотрубная гравитационная система отопления

В настоящее время гравитационная система отопления применяется сравнительно редко. Практика подтвердила гигиенические и технические преимущества водяного отопления. При водяном отоплении отмечают (по сравнению с паровым) относительно невысокую температуру поверхности приборов и труб, равномерную температуру помещений, значительный срок службы, экономию тепловой энергии, бесшумность действия, простоту обслуживания и ремонта.

Когда индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов не обязательно, проектируют наиболее экономичные однотрубные системы проточного типа.

Однотрубные системы проточно-ругулируемого типа используются, когда необходимо индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов.

Однотрубные системы с замыкающими участками у приборов применяют взамен проточно-регулируемых, когда требуется уменьшить потери давления в приборных узлах.

Однотрубные системы с верхней разводкой устраивают для обеспечения централизованного удаления воздуха из системы вне рабочих помещений.

Для сокращения длины и диаметра магистрали системы отопления многоэтажных зданий рекомендуется применять системы с тупиковым движение воды, особенно если предусматривается автоматическое пофасадное регулирование.

Для пропускания теплоносителя могут использоваться металлические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неметаллические (пластмассовые, стеклянные и др.) трубы. Преимущественно применяют стальные шовные (сварные) тубы. Бесшовные трубы устанавливают только в местах, недоступных для ремонта

Из стальных шовных труб используются неоцинкованные (воздушные и дренажные линии выполняют из оцинкованных труб) водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262-75*) обыкновенные, усиленные и легкие Dу=10, 15, 20, 25, 32, 40 и 50 мм и стальные электросварные трубы (ГОСТ 10704-76*), выбираемые со стенками наименьшей толщены (по выпускаемому сортаменту).

Конструирование системы включает в себя размещение отопительных приборов, стояков, магистралей и других элементов системы; деление системы на части постоянного и периодического действия, для позонного и пофасадного регулирования; назначение уклона труб; схемы движения, сбора и удаления воздуха; компенсации удлинения и изоляции труб; мест спуска и наполнения водой стояков и системы; выбор вида запорной - регулировочной арматуры и её размещение.

§ 2. Гидравлический расчет гравитационной системы

Гидравлический расчет гравитационной системы отопления здания, в котором циркуляция происходит в основном в результате охлаждения воды о отопительных приборах, выполняется по удельным линейным потерям. Гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления. Выполняется гидравлический расчет по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки.

Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединенные участки, образующие замкнутый контур циркуляции воды через теплогенераторы, составляют циркуляционное кольцо системы.

Гидравлический расчет начинается с выбора циркуляционных колец, которые принимаются через ближний и дальний приборы системы отопления, и расчетом циркуляционного давления ∆р по формуле:

                                                          (14)

где b - коэффициент зависящий от покрытия труб изоляцией, при неизолированных трубах b;

 - вертикальное расстояние от условного центра нагревания воды в котле (принимается на 150 мм выше уровня колосниковой решетки или горелки) до верхней горизонтальной трубы, м;

l - горизонтальное расстояние от главного стояка до расчетного, м;

 - вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в ветви или отопительном приборе на нижнем этаже и нагревания в системе, м;

 - плотность воды в обратном трубопроводе, ;

- плотность воды в подающем трубопроводе, ;

Плотность воды вычисляется по формуле:

                                                                                    (15)

где t - температура воды, °С;

∆рp б = 9,81 · [0,4 · 5,4 · (12,24+6,2) - 0,14 · (1,03-0,96)] = 391 Па

∆рp д = 9,81 · [0,4 · 5,4 · (7,61+6,2) - 0,14 · (1,03-0,96)] = 293 Па

После определения расчетного циркуляционного давления, для ближнего и дальнего циркуляционных колец, определяем среднее ориентировочное значение удельной линейной потери давления Rср по формуле:

                                                                              (16)

где k - коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе, подбирается по таблице II.21 [1], k = 0,5;

 - общая длина последовательных участков, составляющих расчетное циркуляционное кольцо, м.

Полученные значения заносим в таблицу

Таблица 3.

Расположение стояка

∆рp, Па

∑l, м

R,Па/м

Дальний

391

34,97

5,59

Ближний

293

27,42

5,34


Для определения диаметра, скорости и местных сопротивлений необходимо знать расход теплоносителя на участке, который рассчитывается по формуле:

                                                                         (17)

где  - теплопотери помещения, Вт.

с - теплоемкость воды, равная 4187 ;

 - температура воды соответственно в подающем и обратном трубопроводах, °С;

 - коэффициенты учитывающие вид прибора и дополнительные потери отопительных приборов в следствии размещения отопительных приборов у наружной ограждающей конструкции, .

По приложению II [1], подбираем по расходу воды на участках диаметры труб - d, выписываем скорости движения воды - W и потери давления на трение на 1м - R. Далее по таблице II.11 приложения II [1] выписываем значения коэффициентов местных сопротивлений - x для различных элементов системы отопления. По значениям x и W находим потери давления на местные сопротивления Z при помощи интерполяции.

Найденные значения записываем в таблицу гидравлического расчета.

Таблица гидравлического расчета

№ уч.

Q, Вт

G, кг/ч

L, м

dу, мм

R, Па/м

R*L, Па

ξ

z, Па

R*L+z, Па

примечание

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

9353

337,946

6,01

32

0,095

5

30,05

4

53,2

98,24


2

5718

206,609

6,01

32

0,057

2

12,02

2

9,195

29,41


3

2671

96,525

2,43

25

0,047

1,7

4,131

2

7,404

20,806


4

1275

46,068

13,2

20

0,035

1,2

15,876

23

56,79

97,18


5

2671

96,525

2,43

25

0,047

1,7

4,131

2

7,404

20,806


6

5718

206,609

6,01

32

0,057

2

12,02

1

6,13

36,365


7

9353

337,946

1,21

32

0,095

5

6,05

3

39

73,64











Σ

376,447



Суммируя RL и Z находим ∑(RL+Z) = 376,447 Па. Производим невязку потерь давления в циркуляционном кольце (для системы с естественной циркуляцией) по формуле:

                                                            (18)

так как невязка получилась меньше 10% следовательно данная система отопления рассчитана правильно и является работоспособной.

После гидравлического расчета циркуляционного кольца необходимо рассчитать ближний стояк. Что бы подобрать диаметр стояка, регулирующую арматуру. Для этого необходимо что бы выполнялось следующее неравенство:

                                                                 (19)

где  - расчетное циркуляционное давление, которое находиться путем суммирования RL и Z на участках расположенных после рассчитываемого стояка. ∑(RL+Z) = 130,8

 - расчетное циркуляционное давление 1-го стояка, Па.

Таблица гидравлического расчета 1-го стояка

№ ст.

Q, Вт

G, кг/ч

L, м

dу, мм

ω, м/с

R, Па/м

R*L, Па

ξ

z, Па

R*L+z, Па

примечание

1

1275

46,068

5,4

20

0,035

1,2

6,48

7

17,28

23,76



Суммируя RL и Z находим (RL+Z) = 23,76 Па. Вычисляем невязку потерь давления в циркуляционном кольце (для системы с естественной циркуляцией) по формуле (19):

 - невязка не сходится, следовательно, необходимо увеличить сопротивление системы отопления на данном участке.

Для увеличения величины (RL+Z) необходимо увеличить коэффициенты местного сопротивления на рассчитываемом участке. К данному стояку нельзя применить методы увеличения (RL+Z) перечисленные при расчете участков на магистрали, т.к. изменение диаметра возможно только на диаметр 15, а установка регулирующей арматуры экономически не целесообразно (потребуется сравнительно большое количество запорной арматуры).

Для этого необходимо при монтаже системы отопления установить шайбу на рассчитываемый стояк.

§ 3. Расчет и подбор отопительного прибора

Отопительные приборы системы центрального отопления делятся на радиационные (потолочные отопительные панели), конвективно-радиационные с гладкой поверхностью (радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы) и конвективные с ребристой нагревательной поверхностью (конвекторы с кожухом и без кожуха, ребристые трубы).

При выборе вида отопительных приборов следует, прежде всего, учитывать давление в системе, качество теплоносителя, а также состав воздушной среды помещений.

Принимают также во внимание назначение и архитектурно-технологическую планировку здания, особенности теплового режима помещений, места и длительность пребывания на них людей.

Отопительные приборы должны обеспечивать равномерное обогревание помещений. Наиболее равномерно помещения нагревают напольные и потолочные отопительные панели. Вертикальные приборы размещают, прежде всего, под световыми проемами, причем желательно чтобы под окнами длинна приборов составляла не менее 50% длины проемов, под витринами и витражами приборы располагают по всей их длине.

При размещении приборов под окнами вертикальные оси оконного проема и прибора совмещают, допустимо отклонение не более 50 мм. В жилых зданиях, гостиницах, общежитиях, административно-бытовых зданиях приборы могут быть смещены от оси проемов.

Отопительные приборы, при невозможности размещения их под окнами или у наружных стен, могут быть установлены у внутренних стен. Для ориентировки при размещении приборов используются данные о номинальном тепловом потоке и длине приборов, приложение Х [1].

Установка отопительных приборов во входных тамбурах с наружными дверями недопустима; приборы могут быть помещены во внутренних тамбурах (при тройных входных дверях с двумя тамбурами между ними).

Отопительные приборы размещают так, чтобы был обеспечен их осмотр, очистка и ремонт. Если применяются ограждения, экраны, или декорирование приборов, кроме конвекторов с кожухом, то уменьшение номинального теплового потока укрытых приборов допустимо не более чем на 10%.

Отопительный прибор подбирается по приложению Х [1]. Для подбора прибора необходимо знать номинальный тепловой поток Qн.т. который вычисляется по формуле:

                                                                                        (20)

где  - необходимая теплопередача прибора в рассматриваемом помещении, Вт;

 - комплексный коэффициент приведения  к расчетным условиям.

Необходимая теплопередача прибора вычисляется по формуле:

                                                                              (21)

где  - теплопотери помещения, Вт;

 - теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор, Вт, вычисляется по формуле:

                                                                                 (22)

где  и  - теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м, для неизолированных труб принимается по таблице II.22 [1], исходя из диаметра и положения труб, а также разности температуры теплоносителя при входе его в рассматриваемое помещение tг и температуры воздуха в помещении;

 и  - длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения.

Комплексный коэффициент,  зависящий от средней температуры теплоносителя, от расхода теплоносителя в приборе, от коэффициента учета атмосферного давления в данной местности, а так же и от экспериментальных числовых показателей принимаемых по таблицам 9.1 и 9.2 [1]. Численное значение  можно получить при подстановке вышеперечисленных коэффициентов в формулу:

                                                               (23)

где  - разность средней температуры воды  в приборе и температуры окружающего воздуха tв, °С, вычисляется по формуле:

                                                                             (24)

где tвх и tвых - это температуры воды входящей и выходящей из отопительного прибора, °С;

tв - температуры внутреннего воздуха, °С;

Gпр - расход воды в приборе, кг/ч, необходимо рассчитывать по формуле:

                                                                          (25)

где  - теплопотери помещения, Вт;

с - теплоемкость теплоносителя, для воды с=4187

 - температура воды соответственно в подающем и обратном трубопроводах, °С;

 - коэффициенты учитывающие вид прибора и дополнительные потери отопительных приборов в следствии размещения отопительных приборов у наружной ограждающей конструкции, .

b - коэффициент учета атмосферного давления в данной местности;

 - коэффициент учета направления движения теплоносителя в приборе;

                                                                             (26)

где а - коэффициент равный: а=0,006 - для чугунных секционных и стальных панельных радиаторов, а=0,002 - для конвекторов настенных.

Для остальных приборов = 1;

n, p, с - экспериментальные числовые показатели, определяются по таблице 9,2 [1].

Подставив значения в вышеприведенные формулы получим значения номинального теплового потока отопительного прибора и принимая данное значение за минимальное подбираем отопительный прибор по приложению Х [1]. Подбор отопительных приборов осуществлялся из радиаторов чугунных секционных (ГОСТ 8690-75).

Таблица расчета отопительного прибора

№ пр

Dy, мм

Тепловая нагрузка, Вт

tв, oC

Gст, кг/ч

α

Поправки

Температурный напор

φк

Qнт, Вт

Кол-во секций



Q0

Qтр

Qпр




β1

β2

tвх

tвых

tср

∆tср





стояк1
















1

20

1275

329

978

22

46,07

1

1

1

95

70

83

61

0,699

1398

9



1275
















стояк2
















2

20

1396

293

1132

22

50,46

1

1

1

95

70

83

61

0,704

1608

11



1396
















стояк3
















3

20

1650

342

1342

22

110,08

1

1

1

95

70

83

61

0,743

1806

12

4

20

1396

301

1125

22









0,780

1441

10



3047
















стояк4
















5

20

910

267

670

16

32,89

1

1

1

95

70

83

67

0,776

863

6



910
















стояк5
















6

20

919

248

696

22

33,22

1

1

1

95

70

83

61

0,683

1018

7



919
















стояк6
















7

20

876

260

642

20

65,22

1

1

1

95

70

83

63

0,748

857

6

8

20

929

301

658

22









0,815

807

5



1805

















Заключение

Результатом данного курсового проекта является расчет системы отопления для здания в городе Алдан с параметрами наружного воздуха в холодный период года:

Расчетная температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью

,92 = -54°С;

Продолжительность отопительного периода: 268 сут;

Средняя температура за отопительный период: -19,6°С.

При расчете наружной ограждающей конструкции был произведен подбор утеплителя. Утеплитель - изовер, толщиной - 0,1 м. Так же в следствии теплотехнического расчета были получены данные:

Наименование

Стена (НС)

Потолок (ПТЛ)

Пол (ПЛ)

Окно (О)

Дверь (ДВ)

R0

3,11

4,13

4,13

0,76

0,76

K

0,32

0,24

0,24

1,31

1,31

Из расчета теплопотерь здания видно, что помещения, которые имеют большую наружную площадь, световые и дверные проемы теряют сравнительно много тепла и для восполнения этого тепла необходимо устанавливать отопительные приборы которые имеют сравнительно большую тепловую мощность.

Вследствие гидравлического расчета системы отопления удалось добиться невязки равной 3,73%. Данная величина показывает не только работоспособность системы, но и экономическое обоснование выбранных диаметров труб.

При расчете отопительных приборов, учитывалась теплоотдача только стояков и подводок. Теплоотдача магистралей, как подающей, так и обратной, не учитывалась, эта величина была взята как запас тепловой мощности системы отопления.

Во время разработки курсового проекта приходилось решать инженерные задачи, так как выбор утеплителя для наружной ограждающей поверхности здания, размещения отопительных приборов в помещении, выбор мест для спуска стояков, распределение подающей и обратной магистрали, подбор запорно-регулирующей арматуры, подбор отопительных приборов, размещение котла в котельной и т.д.

По завершению данного курсового проекта были получены знания о расчете теплопотерь здания, гидравлическом расчете системы отопления, расчете и подборе отопительных приборов и запорно-регулирующей арматуры.

Список литературы

1. СНиП II-3-79** Строительная теплотехника / Мин строй России. - М.: ГУПЦПП, 1995.

. СНиП 2.04.05- 91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. - М.: ГУПЦПП, 1997.

1. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 1. Отопление / Под ред. И. Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1990.

2. СНиП 2.01.01 - 82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983.

3. Система проектной документации для строительства. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Рабочие чертежи. ГОСТ 21.602 - 79. - М., 1979.

4. Методические указания к курсовой работе «Отопление и вентиляция жилого здания» / Новосибирск, 1999.

5. Ерёмкин А.И., Королёва Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. -М.: Издательство АСВ, 2000.

6. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов - М.: Стройиздат, 1992.

7. Тихомиров и Сергеенко. Теплотехника, теплоснабжение и вентиляция.


Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!