Отопление жилого дома
Отопление
жилого дома
1. Задание
Отопление предназначено для
поддержания в объёме помещения и на внутренних поверхностях наружных ограждений
расчётных температурных параметров
Система отопления - комплекс
оборудования для выработки, перемещения и передачи в помещение расчётного
количества теплоты. Основными конструктивными элементами систем отопления
являются источник теплоты, теплопроводы и отопительные приборы.
Существует множество видов систем
отопления: водяная, паровая, воздушная, газовая, электрическая и печное
отопление.
Требования к системе отопления:
1. Санитарно-гигиенические:
- система отопления во всём объёме
помещения должна поддерживать расчётную температуру;
температура поверхности
нагревательных приборов не должна превышать 80-85 оС.
2. Архитектурно-строительные:
удобство, интерьер, минимальная площадь.
. Монтажные: унифицированная
система отопления.
. Экономические: минимальные
строительные и эксплуатационные затраты.
. Эксплуатационные:
- система должна быть подвержена наладке
и регулированию в процессе работы;
должна подавать во все помещения
расчётное количество теплоты при изменении температуры наружного воздуха, т.е.
она должна быть подвержена как качественному, так и количественному
регулированию.
В жилых и общественных зданиях
должна поддерживаться температура внутреннего воздуха, исходя из
санитарно-гигиенических требований.
2. Теплотехнический
расчёт
2.1 Наружная стена
Требуемое сопротивление
теплопередаче ограждающих конструкций определяем по одной из формул (в расчёте
используется большее значение):
(1)
где n - коэффициент, применяемый в
зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по
отношению к наружному воздуху;
tв - расчётная температура
внутреннего воздуха, 0С, принимаемая согласно нормам проектирования
соответствующих зданий;
tн - расчётная зимняя
температура наружного воздуха, 0С, равная средней температуре
наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; для Твери tн= - 32 0С;
- нормативный
температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой
внутренней поверхности ограждающей конструкции;
- коэффициент
теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций.
Для наружной стены
имеем:
, ,
.
В целях повышения
теплозащитных качеств ограждающих конструкций, исходя из технико-экономических
условий, согласно ГСОП, определяем термическое сопротивление по формуле:
(2)
где ,
-
средняя температура, 0С, и продолжительность, сут., отопительного
периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 0С.
0С сут
Согласно [4] в
зависимости от назначения помещения и наружного ограждения определяем
термическое сопротивление:
Принимаем .
Термическое
сопротивление для слоя или однородной ограждающей конструкции определяют по
формуле:
(3)
где -
толщина слоя, м;
- расчётный коэффициент
теплопроводности материала слоя, .
Состав стены:
1. штукатурка dшт = 0.02 м, lшт = 0.93 Вт/м0С
(п. 72, прил3*, л. 4);
2. кирпич глиняный м,
lк
= 0.81 Вт/м0С (п. 87, прил3*, л. 4);
. утеплитель
(минеральная вата) lут = 0.07 Вт/м 0С (п. 72, прил3*, л. 4);
Для наружной стены имеем:
(4)
где
- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (для
зимних условий), ;
м.
.2 Пол над
неотапливаемым подвалом
Имеем ;
;
n = 0.75;
Состав:
. железобетонная
плита (принимаем Rж/б
= 0,156 )
. утеплитель
. дощатый настил м,
. пароизоляция м,
Требуемое сопротивление
теплопередаче по формуле (1) равно:
Принимаем: .
Вычисляем толщину
утеплителя по формуле (4):
м
Суммарная толщина пола: м
.3 Безчердачное
перекрытие
Состав:
. железобетонная
плита (Rж/б = 0,22 )
. пароизоляция м,
. стяжка из
цементно-песчаного раствора ,
м
. гидроизоляция м,
Принимаем n=1,0; ;
;
Принимаем: ,
тогда толщина утеплителя равна:
Принимаем м
.4 Окна
По [4] для двойного
остекления принимаем .
Принимаем обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из
обычного стекла Ro
= 0.53 .
Тогда имеем:
.5 Наружная дверь
.6 Лестничная клетка
3. Определение
теплопотерь через ограждения
Общие потери теплоты помещением
через наружные ограждения определяются суммированием потерь теплоты через
ограждающие конструкции:
(5)
где -
расчётная площадь ограждающей конструкции, м2
- расчётная температура
воздуха помещения, ;
- расчётная температура
наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневки при расчёте потерь
теплоты через наружные ограждения или температуре воздуха более холодного
смежного помещения при расчёте потерь теплоты через внутренние ограждения,
- добавочные потери
теплоты в долях от основных потерь;
- коэффициент учёта
положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху [4].
Расчётные площади
ограждающих конструкций вычисляют с точностью до 0,1 м2, соблюдая
правила обмера ограждений по планам и разрезам здания.
Для определения площади
наружных стен измеряют: по планам - длину стен угловых помещений по внешней
поверхности от наружных углов до осей внутренних стен, неугловых помещений -
между осями внутренних стен; по разрезам - высоту стен на первом этаже: от
нижней поверхности перекрытия над холодным подвалом до уровня чистого пола
второго этажа; на средних этажах: от поверхности пола одного этажа до
поверхности пола следующего; на верхнем этаже: от поверхности пола до верха
конструкции чердачного перекрытия.
Площади окон, дверей
определяют по наименьшим размерам строительных проёмов.
Расчётную температуру
воздуха помещений принимают по нормам проектирования соответствующих зданий. В
приложении 4 [1] приведены значения расчётных температур для
помещений жилых зданий. Там же указаны нормативные документы, согласно которым
принимаются значения для
общественных зданий различного назначения [2]. В угловых помещениях квартир
температура воздуха должна приниматься на 2 выше указанной в [2].
Расчётную температуру
наружного воздуха принимают по [1] с коэффициентом обеспеченности 0,92, равную
температуре наиболее холодной пятидневки.
Добавочные потери
теплоты через ограждающие конструкции помещений любого назначения следует
принимать в долях от основных потерь:
a) Для помещений в зданиях любого
назначения для наружных вертикальных стен, дверей и окон, обращённых на север,
восток, северо-восток и северо-запад, - в размере 0,1, на юго-восток и запад -
в размере 0,05; для общественных, административно-бытовых зданий при наличии
двух наружных стен и более - соответственно 0,15 и 0,1;
b) Для
необогреваемых полов первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях
с расчётной температурой наружного воздуха минус 40
и ниже (параметры Б) - в размере 0,05;) Для наружных дверей, не оборудованных
воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий Н, м, в размере:
0,2 Н - для тройных дверей с двумя
тамбурами между ними;
,27 Н - для двойных дверей с
тамбурами между ними;
,34 Н - для двойных дверей без
тамбура;
,22 Н - для одинарных дверей;
d) Для помещений общественных
зданий (кроме лестничных клеток) высотой более 4 м суммарные теплопотери (с
учётом всех добавок) увеличивают на 2% на каждый метр высоты сверх 4 м, но не
более чем на 15%.
Теплопоступления в
помещения.
Тепловой поток, регулярно
поступающий в комнаты и кухни жилых домов от освещения, людей и других
источников следует принимать в количестве 10 Вт на 1 м2 площади
пола. Эти тепловыделения (бытовые) следует вычитать из суммарных теплопотерь
помещений:
(6)
Составление тепловых
балансов помещений.
Тепловой баланс определяется для
каждого помещения и лестничных клеток. Расчёт тепловых балансов сводится в
таблицу 1.
В графу 1 вносят номера отапливаемых
помещений. Нумерацию подвальных помещений начинают с №101, второго - с №201 и
т.д. Лестничные клетки нумеруются буквами ЛК1 и т.д. и определяют теплопотери
не по отдельным этажам, а сразу по всей высоте клеток.
Для обозначения ограждений (графа 4)
приняты следующие сокращения: наружная стена - НС; внутренняя стена - ВС; окно
с двойным остеклением - ОД; окно с одинарным остеклением - ОС; пол над подвалом
- ПЛ; покрытие или перекрытие - ПТ; дверь одинарная - ДО; дверь двойная - ДД.
В графу 5 вносят направление стороны
горизонта, на которое ориентировано ограждение (С, СВ, ЮВ, Ю и т.д.).
В графу 6 вносят линейные размеры
ограждений в соответствии с правилами обмера с точностью до 0,1 м. При наличии
в одном помещении нескольких однотипных ограждений указывают их количество.
При определении площади наружных
стен (графа 7), имеющих оконные проёмы, а так же внутренних стен с дверными
проёмами площади окон и дверей не вычитают из площади стен. Площадь наружной
стены с дверью определяется, как разность площадей стены и наружной двери.
Расчётные коэффициенты теплопередачи
(графа 10) для окон и внутренних дверей определяются как разность между их
действительными коэффициентами теплопередачи и коэффициентами теплопередачи
стен. Коэффициент теплопередачи наружной двери принимается согласно требованиям
[4].
В графу 11 вносят основные
теплопотери через ограждения.
В графу 14 вносится
коэффициент учёта добавочных потерь теплоты . Здесь -
суммарные добавочные потери теплоты для каждого ограждения.
В графу 15 вносят
значения теплопотерь через каждое ограждение, определяемые по формуле. Суммируя
эти значения, получают общие теплопотери каждым помещением.
Значения расходов
теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещения наружного воздуха вносят в
графу 16.
При наличии в помещении
тепловыделений, ,
их значения вносят в графу 17.
В графу 18 вносят
результаты составления тепловых балансов по каждому помещению.
Тепловая мощность
системы отопления здания определяется суммированием значений мощностей
отопительных установок отдельных помещений из графы 18.
Поскольку в системах
отопления неизбежны бесполезные потери теплоты (в трубопроводах, проходящих по
неотапливаемым помещениям или прислонённых и встроенных в конструкции наружных
ограждений, в узле теплового ввода и других элементах системы) необходимо
определить установочную тепловую мощность системы отопления здания с учётом
допустимой величины дополнительных потерь теплоты:
Из таблицы 1 имеем:
(7)
Для теплотехнической
оценки конструктивно-планировочных решений и для ориентировочного расчёта
теплопотерь зданий пользуются показателем - удельная тепловая характеристика
здания .
Величина ,
,
определяет средние теплопотери 1 м3 здания, отнесённые к расчётной
разности температур, равной 1:
(8)
где -
объём отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3.
м3 (9)
где =0,98
- поправочный коэффициент на расчетную разность температур.
4. Выбор системы
отопления
Система отопления - это комплекс
конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи
необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Основными
конструктивными элементами систем отопления являются источник теплоты,
теплопроводы и отопительные приборы.
При водяном отоплении циркулирующая
нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается в ИТП для
последующего нагревания.
Системы водяного отопления по
способу создания циркуляции воды разделяются на системы: с естественной
циркуляцией и с механическим побуждением циркуляции воды при помощи насосов.
В зависимости от схемы соединения
труб с отопительными приборами бывают системы: однотрубные и двухтрубные. В
каждом стояке однотрубной системы приборы соединяются одной трубой и вода
протекает последовательно через все приборы.
В курсовом проекте
применяется однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой
магистральных трубопроводов. Система тупиковая. В качестве нагревательных
приборов приняты радиаторы типа М-140. Снабжение теплом осуществляется от
тепловой сети через элеватор, установленный в ИТП. Параметры теплоносителя .
В здании применены две разводящие магистрали по каждой фасадной стене. В
подвальном помещении магистрали прокладываются на опорах вдоль стен.