Проектирование двухтрубной системы отопления

Проектирование двухтрубной системы отопления

Содержание

Задание на РГЗ

.     Теплотехнический расчёт наружных ограждений

.1   Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия

.2 Теплотехнический расчёт наружной стены жилого здания

.3 Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия

2.   Расчёт теплопотерь через наружные ограждения

3.      Описание проектируемой системы отопления

.        Расчёт поверхности нагрева и подбор нагревательных приборов

.        Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления

6.   Подбор Оборудования ИТП

.     Конструирование и расчёт системы вентиляции

.1   Описание проектируемой системы вентиляции

7.2    Аэродинамический расчет системы вентиляции и разработка мероприятий по интенсификации воздухообмена в здании

Библиографический список

Задание

1.   Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций

.1 Теплотехнический расчет перекрытия пола первого этажа

. Введение:

Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

СП 53.13330.2012 Тепловая защита зданий.

СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий

2. Исходные данные:

Район строительства: Новоаннинский

Относительная влажность воздуха: φ_в=55%

Тип здания или помещения: Жилые

Вид ограждающей конструкции: Перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов)

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания: t_в=20°C

2. Расчет:

Согласно таблицы 1 СП 53.13330.2012 при температуре внутреннего воздуха здания  и относительной влажности воздуха  влажностный режим помещения устанавливается, как нормальный.

Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче согласно формуле: , (где а и b- коэффициенты, для соответствующих групп зданий).

Так для ограждающей конструкции вида- перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и типа здания -жилые

Определим градусосутки отопительного периода ГСОП, ⁰С·сут по формуле , где -расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °C

(-средняя температура наружного воздуха, °C для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания - жилые =-3.4 °С

-продолжительность, сут, отопительного периода для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С). Для типа здания - жилые . Тогда

По формуле в таблице 3 СП 50.13330.2012 определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередачи  

Поскольку населенный пункт Новоаннинский относится к зоне влажности - сухой, при этом влажностный режим помещения - нормальный, то в соответствии с таблицей 2 СП50.13330.2012 теплотехнические характеристики материалов ограждающих конструкций будут приняты, как для условий эксплуатации A.

Схема конструкции ограждающей конструкции показана на рисунке:

1.   Линолеум теплоизолирующий ГОСТ 18108 , толщина , коэффициент теплопроводности .

Раствор цементно-песчаный, толщина , коэффициент теплопроводности

2.   Пенополистирол  толщина , коэффициент теплопроводности

3.      Пенополистирол , толщина , коэффициент теплопроводности

Условное сопротивление теплопередаче  определим по формуле E.6 СП 50.13330.2012:

,

где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012

 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012

 -согласно п.3 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для перекрытий чердачный (с кровлей из штучных материалов).

;

Приведенное сопротивление теплопередаче  определим по формуле 11 СП 23-101-2004: , где r-коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений . Тогда

Вывод: величина приведённого сопротивления теплопередаче  больше требуемого R₀^норм(3.71>3.91) следовательно представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.

1.2 Теплотехнический расчет утепленного чердачного перекрытия

. Введение:

Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

СП 53.13330.2012 Тепловая защита зданий.

СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий

2. Исходные данные:

Район строительства: Новоаннинский

Относительная влажность воздуха: φ_в=55%

Тип здания или помещения: Жилые

Вид ограждающей конструкции: Перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов)

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания: t_в=20°C

2. Расчет:

Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче согласно формуле:

,

(где а и b- коэффициенты, значения которых следует приниматься по данным таблицы 3 СП 50.13330.2012 для соответствующих групп зданий).

Так для ограждающей конструкции вида- перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и типа здания -жилые

Определим градусосутки отопительного периода ГСОП, ⁰С·сут по формуле

,

где -расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °C  -средняя температура наружного воздуха, °C для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания - жилые =-3.4 °С (-продолжительность, сут, отопительного периода принимаемые для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания - жилые; . Тогда

)

По формуле определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередачи  

Поскольку населенный пункт Новоаннинский относится к зоне влажности - сухой, при этом влажностный режим помещения - нормальный, то в соответствии с таблицей 2 СП50.13330.2012 теплотехнические характеристики материалов ограждающих конструкций будут приняты, как для условий эксплуатации A.

Схема конструкции ограждающей конструкции показана на рисунке (слева направо от - к +)

.        Раствор цементно-песчаный, толщина , коэффициент теплопроводности

.        URSA GEO M-15, толщина , коэффициент теплопроводности

.        Железобетон (ГОСТ 26633), толщина , коэффициент теплопроводности

Условное сопротивление теплопередаче  определим по формуле

,

где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С),

 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода.

 -согласно п.3 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для перекрытий чердачный).

;

Приведенное сопротивление теплопередаче  определим по формуле 11 СП 23-101-2004:

,

где r-коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений . Тогда

Вывод: величина приведённого сопротивления теплопередаче  больше требуемого R₀^норм(3,93>3.91) следовательно представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.

.3 Теплотехнический расчет наружных стен

. Введение:

Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

СП 53.13330.2012 Тепловая защита зданий.

СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий

2. Исходные данные:

Район строительства: Новоаннинский

Относительная влажность воздуха: φ_в=55%

Тип здания или помещения: Жилые

Вид ограждающей конструкции: Наружные стены

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания: t_в=20°C

2. Расчет:

Согласно таблицы 1 СП 53.13330.2012 при температуре внутреннего воздуха здания  и относительной влажности воздуха  влажностный режим помещения устанавливается, как нормальный.

Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче (п. 5.2) СП 50.13330.2012 согласно формуле:

,

(где а и b- коэффициенты, значения для соответствующих групп зданий). Так для ограждающей конструкции вида- наружные стены и типа здания -жилые

Определим градусосутки отопительного периода ГСОП, ⁰С·сут по формуле (5.2) СП 50.13330.2012.

,

где -расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °C ; -средняя температура наружного воздуха, °C принимаемые по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более8 °С для типа здания - жилые =-3.4 °С

-продолжительность, сут, отопительного периода принимаемые по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания - жилые

. Тогда

По формуле в таблице 3 СП 50.13330.2012 определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередачи  

Поскольку населенный пункт Новоаннинский относится к зоне влажности - сухой, при этом влажностный режим помещения - нормальный, то в соответствии с таблицей 2 СП50.13330.2012 теплотехнические характеристики материалов ограждающих конструкций будут приняты, как для условий эксплуатации A. отопление вентиляция перекрытие теплопотеря

Схема конструкции ограждающей конструкции показана на рисунке

1.   Раствор цементно-песчаный, толщина , коэффициент теплопроводности

2.      Пеностекло, толщина , коэффициент теплопроводности

.        Железобетон (ГОСТ 26633), толщина , коэффициент теплопроводности

4.      Раствор цементно-песчаный, толщина , коэффициент теплопроводности

Условное сопротивление теплопередаче  определим по формуле E.6 СП 50.13330.2012:

,

где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012 ;

 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода,  -согласно п.1 таблицы 6 СП 50.13330.2012 наружных стен.

;

Приведенное сопротивление теплопередаче  определим по формуле 11 СП 23-101-2004:

,

где r-коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений . Тогда

Вывод: величина приведеного сопротивления теплопередачи  больше требуемого R₀^норм(3.03>2.96) следовательно представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.

2.   Расчет теплопотерь через наружные ограждения

Системы отопления предназначены для поддержания в помещениях нормативных значений температуры воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями. Через нагревательные приборы в каждое помещение должно подаваться такое количество тепла, которое необходимо для компенсации теплопотерь через наружные ограждения.

Основные теплопотери через ограждения равны

,

где K - коэффициент теплопередачи ограждения, ; А - расчётная площадь поверхности ограждающей конструкции, м²; n - коэффициент уменьшения расчётной разности температур, зависящий от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху; - расчётная температура воздуха в помещении, °С; - расчётная температура наружного воздуха, °С.

Кроме того, вследствие разности температур и плотностей наружного и внутреннего воздуха в зимнее время возникает разность давлений с двух сторон наружных ограждений, вызывающая проникновение (инфильтрацию) холодного наружного воздуха через не плотности ограждения внутрь помещения. Это явление требует дополнительных затрат тепла на нагрев поступившего холодного воздуха (дополнительных затрат тепла на инфильтрацию

,

где с - изобарная теплоемкость воздуха равная ;

 - плотность воздуха равная ;

L - расход поступающего в помещение воздуха).

В данном РГЗ для помещения «1» общие теплопотери складываются из теплопотерь через стены, окна, пол, потолок, на инфильтрацию и на дополнительные теплопотери  если помещение угловое:

;

Вычислим и прибавим теплопотери коридора, расположенного рядом:

Итого суммарные теплопотери помещения «1» равны

Теплопотери рассчитывают поэтажно для всех отапливаемых помещений здания аналогично. Вычисляем общие теплопотери и  Вт

Результаты расчёта теплопотерь через наружные ограждения приведены в приложении таблица 1.

3.   Описание проектируемой системы отопления

В данном проекте применяем центральную водяную систему отопления.

Основные элементы системы отопления следующие:

)        источник тепла (пристроенная к зданию отопительная котельная);

)        главный стояк, подающий теплоноситель в систему отопления здания;

)        магистральные (подача и обратка) трубопроводы, подающие теплоноситель к стоякам;

)        нагревательные приборы;

)        стояки - вертикальные трубопроводы, подводящие теплоноситель к нагревательным приборам однотипных помещений всех обслуживаемых данным стояком этажей;

)        расширительный бак.

Кроме того, система отопления оснащена запорно-регулирующей арматурой и устройствами для удаления воздуха из системы.

Стояки приняты двухтрубными. Они размещаются открыто в углах помещений. Нагревательные приборы - чугунные радиаторы МС-140. Условные обозначения, применяемые при разработке графической части курсовой работы в соответствии с ГОСТ 21.002-79

При теплоснабжении от пристроенной котельной для восприятия излишнего объёма воды при её термическом расширении, устанавливается на чердаке расширительный бак. Он также служит для создания избыточного гидростатического давления на всасывающей стороне циркуляционных насосов.

Для обеспечения надежной работы системы отопления необходимо обеспечить мероприятия по предотвращению возникновения воздушных пробок, нарушающих циркуляцию.

Для этой цели в проектируемой системе с насосной циркуляцией с нижней разводкой подающую и обратную магистрали прокладываем под потолком подвала с уклоном i=0.003.

Удаление воздуха производится через воздушные краны, устанавливаемые в пробках радиаторов верхних этажей каждого стояка.

Для возможности производства ремонтных работ в системах отопления на стояках устанавливаются отключающие устройства - пробочные краны или вентили в верхней и нижней частях стояка у мест врезки в магистрали и установкой ниже верхнего и выше нижнего пробочного крана тройников с заглушкой на резьбе для слива воды из стояка.

На подающих подводках к каждому нагревательному прибору устанавливают краны двойной регулировки. На лестничных клетках перед радиаторами такие краны не ставятся во избежание размораживания системы.

4.   Расчёт поверхности нагрева и подбор нагревательных приборов

В качестве нагревательных приборов в данном проекте применяем чугунные радиаторы отечественного производства марки «Arbonia 4037». Паспортная поверхность нагрева одной секции радиатора равна a = 0,120 м², номинальная плотность теплового потока . (все примерочные расчеты ведутся на примере «1» комнаты все остальные расчеты для других помещений ведутся аналогично и заносятся в приложение таблицы 2)

Расчётная поверхность нагревательных приборов определяется в эквивалентных квадратных метрах (экм) по известным величинам теплопотерь отапливаемого помещения и теплоотдачи принятых к установке приборов, где  - теплопотери помещения, Вт;  - теплоотдача одного экм принятого к установке прибора, ккал/(ч·экм).

Температурный напор отопительных приборов определяют по формуле

,

где  - температура воды в подающем трубопроводе, где  - температура воды в подающем трубопроводе,  - температура внутри помещения принимается в соответствии с исходными данными задания .

Требуемый расход теплоносителя через отопительный прибор определятся по формуле

,

где  - теплопотери, которые должен компенсировать отопительный прибор в помещении,

 - коэффициент дополнительного теплового потока,  - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительным прибором.

Расчетная плотность теплового потока прибора определяется по формуле

,

где  - номинальный тепловой поток прибора, n, p - коэффициенты.

Требуемая площадь нагрева отопительным прибором определяется по формуле

,

где  - требуемая тепловая мощность Вт,  - расчетная плотность теплового потока.

Требуемое число секций отопительного прибора определяется по формуле

,

где a - площадь нагрева одной секции радиатора,  - поправочные коэффициенты.  принимаем к установке помещения «1» два радиатора «Arbonia 4037» по 8 секций.

5.   Гидравлический расчет системы отопления

Целью гидравлического расчёта системы отопления является подбор диаметров участков трубопроводов и определение потерь давления на участках и в системе в целом, при которых обеспечивается подача расчётных расходов теплоносителя во все нагревательные приборы здания.

В данной системе водяного отопления движение (циркуляция) воды в циркуляционных контурах создаётся за счёт давления , развиваемого насосом.

Гидравлический расчёт базируется на уравнении гидродинамики, согласно которому потери давления , Па, на любом участке системы равны сумме потерь давления на трение и в местных сопротивлениях:

 - потери давления на трение, где

 - объемный расход теплоносителя ;

d - диаметр трубопровода м;

 - плотность перемещаемой среды ;

 - скорость перемещаемой среды м/с;

 - коэффициент гидравлического трения,

где =0,2 - шероховатость среды;

 - местные потери давления,

где  - коэффициент местного сопротивления. Общие потери давления на главной магистрали составили 4668,913 Па.

Все посчитанные потери давления на каждом участке приведены в приложении таблицы 3.

6.   Подбор оборудования ИТП

В соответствии с исходными данными задания выбираем независимую схему подключения к наружным тепловым сетям.

Расчетный расход теплоносителя

,

 - температура в подающем и обратном трубопроводе;  - суммарные теплопотери всего здания; с - теплоемкость теплоносителя.

Требуемый расход теплоносителя

,

- температура в подающем и обратном трубопроводе;  - суммарные теплопотери всего здания; с - теплоемкость теплоносителя.

Оптимальное соотношение числа ходов греющей  и нагреваемой  воды в пластичном теплообменнике определяется по формуле

,

где  - допустимые потери давления греющей воды;  - допустимые потери давления нагреваемой воды,  - средняя температура теплоносителя в СО;  - средняя температура теплоносителя в тепловой сети.

Требуемое число каналов определяется по формуле

,

где  - оптимальная скорость движения воды;

 - живое сечение одного межпластинчатого канала теплообменника «Alfa Laval M3-XFG»;

 - плотность среды;  - расход нагреваемой воды.

Фактические скорости греющей и нагреваемой воды определяется по формуле

; ;

где  - живое сечение каналов греющей и нагреваемой воды.

Коэффициенты теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины вычисляются по формуле:

;

и от стенки пластины к нагреваемой воде вычисляем по формуле:

.

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

;

где  - коэффициент учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи (0,8);  - толщина пластины;  - теплопроводность пластины.

Температурный напор теплообменника находим по формуле

.

Требуемая поверхность теплообмена вычисляется по формуле

.

Количество ходов в теплообменнике вычисляем по формуле

.

Потери давления к нагреваемой воде

к греющей воде

;

где  - коэффициент учитывающий накипаеоброзование;

Б - коэффициент зависящий от типа пластины.

Циркуляционный насос в независимой системе отопления подираем на подачу расхода

 при давлении .

По приложению определяем циркуляционный насос Grundfos Hydro 2000 (гарантия 144кПа).

7.   Конструирование и расчёт системы вентиляции

7.1 Описание проектируемой системы вентиляции

Вытяжная вентиляция жилых помещений принята самостоятельной, т.е. вентиляционные каналы из жилых комнат на чердаке объединяются сборными коробами, подводящими воздух к вытяжной шахте. Аналогично для обслуживания санитарных узлов и кухонь также запроектированы самостоятельные системы вытяжной вентиляции.

Кухни, ванные, уборные имеют вытяжную вентиляцию непосредственно из помещений. Вытяжная вентиляция жилых комнат в квартирах осуществляется через вытяжные каналы кухонь.

Вытяжные системы кухонь рассчитаны на удаление воздуха из жилых комнат, в которых извлечение загрязнённого воздуха не предусмотрено.

При устройстве вентиляции из санитарных узлов объединяются вентиляционные каналы ванной и уборной одной квартиры.

Вертикальные каналы располагаются во внутренних кирпичных стенах. Устройство вентканалов в наружных стенах не допускается.

Размеры вертикальных каналов в кирпичных стенах принимаются кратными размерам кирпича. Расстояния между двумя каналами, а также между каналом и поверхностью стены принимаем в полкирпича.

Вытяжные решётки в помещениях необходимо располагаются на 0,3 м ниже потолка. Каждой вытяжной системе присваиваем номер (BЕ-1-, ВЕ-2, ВЕ-3…).

Таблица расчетов объема удаляемого воздуха приведена в приложении таблице 4.

7.2 Аэродинамический расчет системы вентиляции и разработка мероприятий по интенсификации воздухообмена в здании

Располагаемое давление для помещений первого этажа определяется по формуле

;

где  - плотность наружного воздуха;  - плотность внутреннего воздуха; - расстояние от оси решетки до плоскости выпускаемого отверстия. (Все остальные давления с остальных этажей вычисляются аналогично). Площадь живого сечения определяем по формуле

,

где  - расход воздуха перемещаемого по расчетному каналу; w - скорость воздуха в канале.

;

где d - диаметр круглого воздуховода;  - эквивалентный диаметр определяется по формуле

.

Определяем потери давления системы ВЕ-1

Па,

где  - потери давления на трение и на местные сопротивления.

Потери давления на трение вычисляются по формуле Дарси-Вейсбаха

;

где  - коэффициент гидравлического трения; l - длина участка;  - эквивалентный диаметр воздуховода;  - плотность перемещаемой воды; w - фактическая скорость воды;  - абсолютная шероховатость воздуховодов;  - число рейнольдса;  - динамическая вязкость. Местные сопротивления находим по формуле

,

где  - коэффициент местного сопротивления. (все остальные расчеты выполняются аналогично).

Библиографический список

1.   Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплин «Общая теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция».

.     Тихомиров Н. В. «Теплотехника, газоснабжение и вентиляция», М. Стройиздат, 1974.

.     Богословский В. Н. «Отопление и вентиляция», М.: Стройиздат, 1970.

.     СниП «Строительная теплотехника. Нормы проектирования».

.     СниП «Строительная климатология».

.     Справочник по теплоснабжению и вентиляции (книги 1 и2). Щёкин Р. В. и др. Киев: Будивельник, 1976.