1.4 Гидравлический расчёт системы отопления

Система отопления принята двухтрубная вертикальная с нижней разводкой магистралей, тупиковая. Параметры теплоносителя 90-70ºС. Расход теплоты 174107 Вт. В качестве нагревательных приборов приняты - чугунные радиаторы МС140 с теплоотдачей одной секции 150 Вт.

Цель гидравлического расчёта - подбор диаметров отдельных участков системы отопления таким образом, чтобы по ним проходили расчётные расходы теплоносителя. В данном случае гидравлический расчёт сводится к определению диаметров участков главного циркуляционного кольца и ответвления.

Гидравлический расчёт системы отопления выполняется в табличной форме. Заполняем первые 4 графы таблицы.

1.      Расход теплоносителя для первого участка.

За первый участок принимается стояк №36 и прилегающие к нему магистральные участки до стояка №35.

, где: (1.11)

,6 - переводной коэффициент, кДж/(Вт·ч);

Q - тепловая нагрузка на участке, Вт;

β₁ - коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов при округлении сверх расчётной величины = 1,03 по табл. 1 [6];

β₂ - коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных стен = 1,02 по табл. 2 [6];

с - удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/(кг·ºС);

t_г, t_о - температура горячей и обратной воды, ºС.

. Условно участок №1 разделён на две части: в первую входят узлы этажестояков, во вторую - оставшиеся трубопроводы с местными сопротивлениями. Поэтому в графе 4 для узлов этажестояков стоит прочерк, а в длину оставшейся части включены горизонтальные участки по подающей и обратной магистралям, включая перемычку между приборами на верхнем этаже.

Длины остальных участков определяются по масштабу в соответствии с планами и аксонометрической схемой системы отопления.

. Определяем естественное давление от охлаждения воды в приборах

 (1.12)

β - среднее увеличение объёмной массы воды при уменьшении её температуры на 1ºС, кг/(м³·ºС), при t_г - t_о = 95 - 70ºС равно 0,64;

q = 9,8 м/с²;

G - расход воды в стояке;

Q_n - тепловая нагрузка отопительного прибора n-го уровня, Вт;

h_n - высота между центром охлаждения отопительного прибора n-го уровня и уровнем обратной магистрали теплосети в узле ввода, м.

Давление от охлаждения воды в трубах при нижней разводке не учитывается. Так как ΔР_пр составляет 11,2% от ΔР_н = 15000 Па, то расчётное давление ΔР_р = 15000 + 570 = 15570 Па.

. Определяем среднее значение удельной потери давления на трение

, где (1.13)

,65 - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение;

∑L - общая длина главного циркуляционного кольца, м.

. Вычисляем удельную характеристику сопротивления для участка №1

 (1.14)

. По таблице принимаем в зависимости от значения S_уд диаметр участка №1, равный d_у = 15 мм. По диаметру стояка выбираем диаметры подводок и замыкающего участка.

Рассчитываем характеристики сопротивления первого участка. Для двух узлов верхнего этажа 2∙S_верх∙10⁴=23,5∙2=47 Па/(кг/ч)². Для двух узлов нижнего этажа 2∙S_ниж∙10⁴=103∙2=206 Па/(кг/ч)².

По таблице 11 [6] определяем характеристику сопротивления оставшейся части первого участка, определяем значения λ/d_в, А·10⁴ для d_у = 20 мм и заполняем графы 6, 7, 10 таблицы гидравлического расчёта.

. Составляем перечень местных сопротивлений, не вошедших в узлы этажестояков, определяем значения коэффициентов местных сопротивлений по таблицам и заполняем графы 8, 9 таблицы гидравлического расчёта.

Участок №1 (d_у=20 мм, кроме этажестояков)

6 отводов на 90º ξ = 0,6 · 6 = 3,6

- 2 пробковых крана ξ = 1,5 · 2 = 3,0

∑ξ = 6,6

8. Определяем характеристику линейной части стояка и всего участка №1, записываем в графу 11

9. Потери давления на участке №1, записываем в графу 12

, (1.15)

что составляет

и не удовлетворяет условию 0,7ΔР_р ≤ ΔР_ст ≤ 0,9 ΔР_р => для создания дополнительного сопротивления на стояке №36 следует поставить ручной балансировочный клапан.

После установки балансировочного клапана потери давления в стояке №36 составляют ΔР_ст = ΔР + Р_бал. = 3074 + 10000 = 13074 Па. Результаты заносим в графу 12 таблицы гидравлического расчёта.

. Приступаем к гидравлическому расчёту магистральных участков №2 - 25 главного циркуляционного кольца.

Определяем удельную характеристику сопротивления для участка №2 (1.14).

Аналогично рассчитываем S_уд для других участков.

Принимаем в зависимости от S_уд2 по таблице больший диаметр d_у = 25 мм и соответствующие ему значения:

λ/d_в = 1,4 l/м; А·10⁴ = 1,23 Па/(кг/ч)².

Аналогично принимаем значения d_у, λ/d_в, А·10⁴ для других участков и заполняем графы 5, 6, 7, 10 таблицы гидравлического расчёта.

. Рассчитываем коэффициенты местных сопротивлений и записываем их в графу 8. На границе двух участков местные сопротивления относим к участку с меньшим расходом воды.

Участок №2, 25 (d_у = 25 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,96

∑ξ = 0,96

Участок №3, 24 (d_у = 25 мм)

тройник на проход при  ξ = 1,3

- отвод на 90º ξ = 0,5

∑ξ = 1,8

Участок №4, 23 (d_у = 32 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,75

- отвод на 90º ξ = 0,5

∑ξ = 1,25

Участок №5, 22 (d_у = 32 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,77

- отвод на 90º ξ = 0,5

∑ξ = 1,27

Участок №6, 21 (d_у = 32 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,76

- отвод на 90º ξ = 0,5

∑ξ = 1,26

Участок №7, 20 (d_у = 40 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,74

∑ξ = 0,74

Участок №8, 19 (d_у = 40 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,78

- 2 отвода на 90º ξ = 0,4∙2=0,8

∑ξ = 1,58

Участок №9, 18 (d_у = 40 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,79

∑ξ = 0,79

Участок №10, 17 (d_у = 50 мм)

тройник на проход при  ξ = 0,74

- 2 отвода на 90º ξ = 0,3∙2=0,6

∑ξ = 1,34

Участок №11, 16 (d_у = 50 мм)

тройник на проход при  ξ = 1,3

- 2 отвода на 90º ξ = 0,3∙2=0,6

- задвижка ξ = 0,5

∑ξ = 2,4

Участок №12, 15 (d_у = 50 мм)

тройник на противоток при  ξ = 5,4

- 4 отвода на 90º ξ = 0,3∙4=1,2

∑ξ = 6,6

Участок №13, 14 (d_у = 65 мм)

тройник на противоток при  ξ = 2,3

∑ξ = 2,3

12. Определяем характеристику сопротивления участка №2

Аналогично рассчитываем значения S для следующих участков и записываем в графу 11 таблицы гидравлического расчёта.

. Рассчитываем потери давления на участке №2

Аналогично рассчитываем значения ΔР_уч для следующих участков и записываем в графу 12 таблицы гидравлического расчёта.

. В результате предварительного расчёта получаем ∑(Rl+Z) = 23910 Па, что составляет

и не удовлетворяет условию 0,9ΔР_р ≤ ∑(Rl+Z) ≤ 0,95 ΔР_р => увеличиваем диаметры участков №2 - 25 на один размер. Результаты расчётов заносим в таблицу гидравлического расчёта. После пересчёта получаем ∑(Rl+Z) = 15054 Па, что составляет 0,95 ΔР_р и является доступным.

. Рассчитываем циркуляционное кольцо через ближайший к узлу ввода стояк №26. Вычисляем удельную характеристику сопротивления для стояка №26 (участок №26).

Принимаем в зависимости от S_уд14 по таблице диаметр стояка d_у = 15 мм. По диаметру стояка принимаем диаметры подводок d_подв = 15 мм и замыкающего участка d_зу = 15 мм. Определяем характеристики сопротивления узлов стояка №26:

узел присоединения к подающей магистрали S_Т1·10⁴ = 128 Па/(кг/ч)²;

узел присоединения к обратной магистрали S_Т2·10⁴ = 85 Па/(кг/ч)²;

для верхнего этажестояка S_верх·10⁴ = 23,5 ∙ 2 = 47 Па/(кг/ч)²;

для нижнего этажестояка S_ниж·10⁴ = 103 Па/(кг/ч)²;

Длина оставшейся линейной части стояка составит 1,1 + 3,3 + 0,9 + 1,4 = 6,7. Местные сопротивления - 4 отвода на 90º при d_у=15 мм (∑ζ=4∙0,8=3,2).

∑S_уз · 10⁴ = 128 + 85 + 47 + 103 = 363

Характеристика сопротивления линейной части стояка, не вошедшей в узлы, определяется по формуле:

Для всего стояка №26

Потери давления составят ΔР₂₆ = S₂₆ · G²₂₆ = 558,7 · 118² · 10^-4 = 778 Па,

что не удовлетворяет условию, т.к.

Для создания дополнительного сопротивления на стояке №26 следует поставить ручной балансировочный клапан.

После установки балансировочного клапана потери давления в стояке №26 составляют ΔР_ст = ΔР + Р_бал = 778 + 11000 = 11778 Па.

Суммируем это сопротивление с потерями давления на остальных участках кольца и получаем ∑(Rl+Z) = 13674 Па, что составляет 0,9 ΔР_р и удовлетворяет условию.

Гидравлический расчёт системы отопления сведён в табл. 1.5.

Расчётная схема главного циркуляционного кольца приведена на рис. 1.4.

Таблица 1.5. Таблица гидравлического расчёта

1.5 Тепловой расчёт отопительных приборов

Тепловой расчёт отопительного прибора заключается в определении площади его поверхности.

Расчётная площадь поверхности нагрева отопительных приборов А_р, м², находится по формуле:

, где: (1.17)

Q_пр - тепловая мощность прибора, Вт;

q_пр - поверхностная плотность теплового потока прибора, Вт/м².

Тепловая мощность прибора определяется по формуле:

Q_пр = Q_п - β_трQ_тр, где:

Q_п - теплопотери помещения, Вт;

β_тр - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов (при открытой прокладке труб = 0,9);

Q_тр - суммарная теплоотдача проложенных в пределах помещения нагретых труб стояка, подводок, ветвей, Вт.

Суммарную теплоотдачу труб Q_тр, Вт, определяют по формуле:

Q_тр = q_вl_в+q_гl_г, где: (1.18)

l_в и l_г - длина вертикальных и горизонтальных трубопроводов в пределах помещения, м;

q_в и q_г - теплоотдача 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, принимается исходя из диаметра и положения труб, а также разности температуры теплоносителя при входе его в рассматриваемое помещение t_ср и температуры воздуха в помещении t_в.

Плотность теплового потока прибора q_пр, Вт/м², составит:

q_пр = q_ном(Δt_ср/70)⁽¹⁺ⁿ⁾ ·(G_пр/360)^р·с, где: (1.19)

q_ном - номинальная плотность теплового потока, Вт/м² (для чугунного секционного радиатора = 802);

Δt_ср - разница между средней температурой воды t_ср в приборе и температурой воздуха в помещении t_в, ºС;

G_пр - расход воды через прибор, кг/ч;

n, р, с - экспериментальные числовые показатели, выражающие влияние конструктивных и гидравлических особенностей прибора на его коэффициент теплопередачи.

Средняя температура воды в отопительном приборе равна:

, где: (1.20)

∑Δt_м - понижение температуры воды в участках по подающей магистрали от узла ввода до рассчитываемого стояка или горизонтальной ветви, ºС;

∑Q_п - сумма расчётных тепловых нагрузок приборов, расположенных по ходу движения воды в стояке до рассматриваемого отопительного прибора, Вт;

∑Q^’_тр - сумма дополнительной теплоотдачи труб и приборов до рассматриваемого помещения, Вт. Для одного открыто расположенного этажестояка = 115 Вт;

α - коэффициент затекания воды в прибор;

Q_п - тепловая нагрузка рассчитываемого отопительного прибора, Вт;

G_ст - расчётный расход воды в стояке, кг/ч.

Расход воды в стояке определяется по формуле:

, где: (1.21)

,6 - переводной коэффициент, кДж/(Вт·ч);

Q_ст - тепловая нагрузка стояка, Вт;

β₁ - коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов при округлении сверх расчётной величины;

β₂ - коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных стен;

с - удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/(кг·ºС);

t_г, t_о - температура горячей и обратной воды, ºС.

Число секций чугунных радиаторов, шт., определяют по формуле:

, где: (1.22)

β₄ - поправочный коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора;

а - площадь одной секции радиатора, м²;

β₃ - поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе:

, где: (1.23)

N - число секций без учёта коэффициентов β₃ и β₄;

Q_ном - номинальный тепловой поток одной секции = 150 Вт.

Принимается ближайшее большее целое число секций. При N < 2 к установке принимается 2 секции.

Результаты расчётов приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6

1.6 Расчёт и организация воздухообмена

Характеристика расчётного помещения

За расчётное помещение принято помещение №170 - гладильная. Высота помещения - 3,3 м, площадь - 16 м², объём - 52,80 м³. В помещении работают 4 человека (женщины), имеется оборудование - утюги гладильные (4 шт.) с мощностью 0,5 кВт каждый.

Определение выделений теплоты, водяных паров, вредных веществ

Выделение теплоты (явной и полной), водяных паров и вредных веществ является основой для определения величины необходимого в помещении воздухообмена. Теплота выделяется людьми, поступает от солнечной радиации, освещения, нагретого оборудования и т.д.

Выделение теплоты, влаги и двуокиси углерода (СО₂) человеком зависит от рода деятельности, температуры и подвижности окружающего воздуха и определяется по таблице. Данные приведены из расчёта на одного взрослого мужчину. Для женщин, значения принимаются с коэффициентом 0,85, для детей - 0,75. Принимаем тип работы - лёгкая работа.

Выделения явной теплоты:

ü  теплый период: ;

ü  холодный период и переходные условия: .

Здесь  - количество людей в помещении;

 - явные теплопоступления от одного человека, ;

k - понижающий коэффициент для женщин.

Выделения полной теплоты:

ü  теплый период: ;

ü  холодный период и переходные условия: .

Здесь  - полные теплопоступления от одного человека, .

Выделение влаги:

ü  теплый период: ;

ü  холодный период и переходные условия: .

Здесь  - выделение влаги от одного человека, .

Выделения двуокиси углерода:

ü  теплый период: .

ü  холодный период и переходные условия: .

Здесь  - выделение двуокиси углерода от одного человека, .

Теплопоступления от освещения: теплопоступления от осветительных приборов приняты в количестве 20 Вт на 1м².

теплый период:;

холодный период и переходные условия: .

Здесь  - площадь расчетного помещения, .

Результаты расчета представлены в таблице 1.7

Таблица 1.7. Количество поступления влаги, теплоты и углекислого газа в расчетном помещении

Выбор расчетных температур приточного и удаляемого воздуха

Приточный воздух.

В теплый период года подается наружный воздух без охлаждения, поэтому принимается .

В холодный период принимается температура приточного воздуха на  ниже нормируемой температуры в рабочей зоне, т.е. .

При переходных условиях температура приточного воздуха принимается равной , в связи с отключением системы теплоснабжения (примерно на один градус температура приточного воздуха поднимется из-за трения в воздуховодах).

Удаляемый воздух.

Температура удаляемого воздуха для всех периодов года определяется по формуле:

, (1.24)

где  - коэффициент воздухообмена по теплоизбыткам (принята настилающаяся струя с кратностью воздухообмена более ).

В теплый период года: .

В холодный период года: .

Результаты расчета представлены в таблице 1.8

Таблица 1.8. Расчетные значения температур приточного и удаляемого воздуха

Определение воздухообмена для расчетного помещения по избыткам полной и явной теплоты, влаговыделениям и вредным выделениям

Расход воздуха определяется отдельно для теплого и холодного периодов года и переходных условий.

Воздухообмен по избыткам явной теплоты , , определяется по формуле:

, (1.25)

где  - избыточные явные тепловыделения, ;

 - удельная теплоемкость воздуха;

, - температура приточного и удаляемого воздуха, .

Величина воздухообмена L_h, м³/ч определяется по формуле:

, (1.26)

где 1,2 - плотность воздуха, кг/м³

Теплый период:  

Холодный период:  

Переходные условия:  

Воздухообмен по избыткам полной теплоты , , определяется по формуле:

, (1.27)

где  - избыточные полные тепловыделения, ;

, - удельные энтальпии приточного и удаляемого воздуха, .

Теплый период:  

Холодный период:  

Переходные условия:  

Воздухообмен по влаговыделениям , , определяется по формуле:

, (1.28)

где  - избыточные влаговыделения в помещении, ;

, - удельные энтальпии приточного и удаляемого воздуха, .

Теплый период:  

Холодный период:  

Переходные условия:    

Воздухообмен по массе выделяющихся вредных веществ , , рассчитывается по формуле:

, (1.29)

где  - масса вредного вещества, поступающего в воздух помещения, ;

 - концентрация вредного вещества в удаляемом воздухе;

 - концентрация вещества в подаваемом воздухе (принимается концентрация вредного вещества в воздухе для городской местности).

Вредным веществом в нашем случае является двуокись углерода.

§    Теплый период: ,

§    Холодный период: ,

§    Переходные условия: ,

Результаты расчета представлены в таблице 1.9

Таблица 1.9. Воздухообмен для расчетного помещения

На расчетный воздухообмен, как по притоку, так и по вытяжке, принимается наибольший, т.е. по избыткам явной теплоты в холодный период года.

Определение воздухообмена для других помещений

Расчет по нормируемой кратности воздухообмена применяется для помещений, для которых по соответствующим СниП можно определить кратности воздухообмена по притоку и по вытяжке:

, (1.30)

где  - расчетный объем помещения, ;

 - нормируемая кратность воздухообмена, .

В помещениях приточных камер предусматривается приточная вентиляция с кратность воздухообмена 2 ч^-1.

Для отдельных помещений возможен расчет воздухообмена по нормируемому удельному расходу приточного или удаляемого воздуха:

L_sp = А. k, L_sp = N. m,

где А - площадь помещения, м²;- нормируемый расход приточного воздуха на 1м² площади пола помещения, м³/(ч^.м²);- число людей, рабочих мест, единиц оборудования;

m - нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека.

Расчетные воздухообмены, определенные для каждого помещения здания, заносятся в таблицу 1.10

Таблица 1.10. Определение требуемых воздухообменов

1.7 Выбор и расчёт систем воздухораспределения

Рассмотренные закономерности приточных струй позволяют организовать оптимальное распределение приточного воздуха, при котором обеспечиваются допустимые параметры воздушной среды и эффективное использование приточного воздуха. Расчёт позволяет определить, из какой зоны помещения (верхней или рабочей) целесообразно удалять загрязнённый воздух. Последнее может повлечь за собой необходимость уточнения расхода приточного воздуха, необходимого для вентиляции помещения.

В качестве исходных используются данные, полученные при расчёте воздухообмена в помещении:

. категория тяжести работ - лёгкая;

. Схема организации воздухообмена - сверху-вниз;

. высота помещения - 3,3 м; размеры помещения - 6,7×2,9 м;

. расход приточного воздуха - L_in = 480 м³/ч = 0,13 м³/с;

. температура приточного воздуха - t_in = 15ºС;

. нормируемая допустимая температура воздуха в рабочей зоне - t_wz = 18ºC;

. нормируемая скорость воздуха в рабочей зоне - V_wz = 0,2 м/с.

Выбор схемы подачи приточного воздуха и типа воздухораспределителя

Из возможных схем подачи приточного воздуха организации воздухообмена сверху-вниз соответствуют все схемы. кроме схемы подачи воздуха притока непосредственно в рабочую зону. Примем схему подачи приточного воздуха настилающимися горизонтальными струями воздухораспределителями типа РВ Выбираем регулировку воздухораспределителя на создание неполной веерной струи (m₀=6,3; n₀=5,1) и с учётом настилания (К_нас=1,4) переопределим скоростной коэффициент m=6,3∙1,4=8,82 и температурный коэффициент n=5,1∙1,4=7,14.

Максимальные допустимые параметры струи на входе в рабочую зону

Примем, что рабочие места расположены в зоне прямого воздействия струи и определим:

;

Δt_x.доп = -2ºС - (струя холодного воздуха, т.к. t₀<t_wz);

Выбор типоразмера и количества воздухораспределителей

Примем начальную скорость воздуха 3 м/с и найдём суммарную расчётную площадь воздухораспределителей:

Близкую по значению суммарную расчётную площадь можно обеспечить установкой двух воздухораспределителей (N=2) типа РВ1 с F₀=0,022.

Скорость воздуха в подводящем патрубке воздухораспределителя:

.

Уточнение расчётной схемы струи

Для уточнения схемы струи определим расстояние, на котором настилающаяся струя холодного воздуха может оторваться от потолка.

Начальная разность температур воздуха:

Расчётный диаметр:

Число Архимеда для компактной струи:

Расстояние, на котором струя оторвется от потолка:

При выпуске воздуха параллельно стене длиной В₁=6,7 м струя достигает противоположной стены, так как х_отр>В₁.

Струя расширяется на участке до первого критического сечения. Это расстояние составляет для компактной струи:

,

где  - площадь помещения в поперечном к струе направлении, приходящаяся на одну струю, F_п = А₁∙Н_п/N = 2,9∙3,3/2=4,78 м².

Аналогично определяются расстояния до остальных критических сечений:

.

.

.

Определяется интенсивность расширения струи до первого критического сечения:

.

Радиус границ струи в первом критическом сечении:

Расчетная длина оси струи от воздухораспределителя до входа в рабочую зону составляет:

.

Число Архимеда для струи на входе в рабочую зону определяется по формуле:

.

Коэффициент неизотермичности для определения скорости воздуха следует принимать равным . Коэффициент неизотермичности для расчета температуры воздуха определяется по уравнению:

.

Расстояние между воздухораспределителями: .

, поэтому коэффициент взаимодействия струй .

Определим коэффициент стеснения струи К_ст. Параметр

 => ; .

Из сравнения следует, что => коэффициент стеснения находим по формуле:

Рассматриваемая приточная стеснённая струя является проточной, так как схема воздухообмена сверху вниз, и весь воздух удаляется из нижней зоны помещения. Поэтому L_кон = L₀ и

Максимальная скорость воздуха в струе на входе в рабочую зону, определяется по формуле:

.

Максимальная скорость воздуха в обратном потоке, определяется по формуле:

Избыточная температура воздуха в обратном потоке:

,

не превышает допустимого отклонения Δt_х.доп. = -2ºС.

Потери давления в воздухораспределителе определяются по формуле:

,

где  - коэффициент местного сопротивления.

Вывод: скорость на оси струи на входе в рабочую зону соответствует требованиям. отклонение температуры воздуха в приточной струе от нормируемой в рабочей зоне не превышает допустимое значение.

1.8 Конструирование систем вентиляции

Выбор и размещение приточных и вытяжных камер

В здании детского сада предусматривается приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением из пищеблока, медицинского блока и помещений постирочной. В остальных помещениях предусмотрена вентиляция с естественным побуждением. Вытяжка осуществляется через вентиляционные клапаны в кирпичных стенах, приток - через приточные клапаны в окнах. Тепло на нагрев поступающего в холодные период наружного воздуха учтено в расчёте теплопотерь помещений.

В качестве вентиляционного оборудования приняты установки фирмы «Веза». Приточная установка П1 (расположена в венткамере в подвале) обслуживает помещения прачечной, пищеблока и медицинского блока. В проекте предусмотрены три самостоятельные системы вытяжной механической вентиляции: В1 (расположена на кровле) удаляет воздух из пищеблока, В2 (подвесная установка в комнате приёма грязного белья) - из помещений постирочной, В3 (подвесная установка в коридоре мед. блока) - из медицинского блока. В туалетных комнатах для усиления тяги установлены канальные вентиляторы.

При пересечении воздуховодами строительных конструкций с нормируемыми пределами огнестойкости устанавливаются огнезадерживающие клапаны КПУ-1М фирмы «Веза».

Воздуховоды, шахты

Подачу воздуха системами приточной вентиляции предусматриваем в помещениях постоянного пребывания людей. Допускается проектировать подачу воздуха в коридоры с целью соблюдения воздушного баланса. Воздухораспределители приточных и решетки вытяжных систем подбираются по скорости воздуха в них не более 3 м/с, исходя из требования неусиления аэродинамического шума.

В общественных зданиях, исходя из требований к интерьеру, допускается применение воздуховодов прямоугольного сечения. Воздуховоды прокладываются вдоль стен коридоров или вспомогательных помещений. Горизонтальные приточный и вытяжной воздуховоды располагаем друг под другом. Воздухораспределители типа РВ и вытяжные решетки следует устанавливать непосредственно на стенке либо на торце воздуховода (отвода, тройника) «заподлицо» с поверхностью стены.

Загрязненный воздух, удаляемый системами вытяжной вентиляции, необходимо выбрасывать выше здания. Для этого применяются вытяжные шахты. Они располагаются выше конька крыши не менее чем на 0.5 м при расположении шахты на расстоянии по горизонтали до 1.5 м от конька. На шахтах устанавливаются зонты, препятствующие попаданию атмосферной влаги в шахту. В системе вентиляции санузлов устройство зонтов запрещено.

1.9 Аэродинамический расчёт системы вентиляции

Задача аэродинамического расчёта - определение потерь давления в вентиляционной сети и размеров поперечных сечений воздуховодов. Расчёт включает два этапа: определение потерь давления воздуха в магистральной ветви и увязка потерь давления в ответвлениях.

Исходными данными для аэродинамического расчёта служат значения воздухообменов помещений и конструктивные решения по системам вентиляции.

Расчёт рекомендуется производить в следующей последовательности.

Определяются требуемые площади поперечных сечений участков магистральной ветви, м²:

 (1.31)

где L - расчётный расход воздуха на участке, м³/ч;

v_р - рекомендуемая скорость воздуха, м/с.

По требуемым площадям сечений подбираются стандартные размеры сечений воздуховодов или каналов на участках так, чтобы а × b ≈ f, и определяются эквивалентные диаметры сечений d_э, м:

 (1.32)

Определяются фактические скорости воздуха (м/с) на участках магистральной ветви и динамические давления (Па), соответствующие этим скоростям:

  (1.33), (1.34)

где ρ = 1,2 кг/м³ - плотность воздуха.

По номограммам [3] находятся удельные потери давления на трение R, Па/м, на участках магистральной ветви. Для прямоугольных воздуховодов R = f (v, d_э).

После этого рассчитываются потери давления на трение, Па:

ΔР_тр = Rln (1.35)

где l - длина участка, м;

n = f (K_э, v) - поправочный коэффициент на шароховатость каналов (для стальных воздуховодов n = 1);

К_э - эквивалентная шароховатость материала стенок каналов, мм.

На участках определяем коэффициенты местных сопротивлений V и находим потери давления на местные сопротивления, Па:

 (1.36)

где Р_d - динамическое давление воздуха, Па;

i - номер местного сопротивления на участке;

m - общее количество местных сопротивлений на участке.

Затем выполняется увязка ответвлений. Аналогично рассчитываются потери давления на участках ответвления от периферийного до точки подсоединения к магистральной ветви. Сумма потерь давления на этих участках не должна отличаться более чем на 10% от суммы потерь давления на участках магистральной ветви от точки подсоединения ответвления до периферийного. При необходимости увеличить потери давления в ответвлении на нём устанавливается диафрагма соответствующего проходного сечения. Требуемый коэффициент сопротивления диафрагмы определяется по зависимости

 (1.37)

где ΔР_м - суммарные потери давления воздуха на соответствующих участках магистральной ветви, Па;

ΔР₀ - суммарные потери давления воздуха на участках ответвления, Па;

Р_d - динамическое давление воздуха на участке установки диафрагмы, Па.

Аэродинамический расчёт приточной системы вентиляции

Перечень местных сопротивлений приточной системы вентиляции П1:

Участок №1

Воздухораспределитель типа РР2,         

Участок №2

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;  

Отвод 90°(1 шт.), а´ b = 100´400 мм

Участок №3

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;        

Участок №4

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;

Отвод 90°(1 шт.), а´ b = 200´400 мм

Участок №5

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;        

Участок №6

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;     

Участок №7

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;         

Отвод 90°(3 шт.), а´ b = 500´500 мм

Участок №8

Воздухораспределитель типа РВ2,        

Участок №9

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;       

Участок №10

Узел ответвления (тройник) при делении потока

;     

Расчет остальных систем выполняется аналогично П1, и сводится в таблицу аэродинамического расчета (табл. 1.11).

Расчётные схемы систем П1, В1, В2, В3 представлены на рис. 1.9, 1.10, 1.11, 1.12.

Таблица 1.11. Таблица аэродинамического расчёта

№ уч.     Расход воздуха, Длина уч

Скорость воздуха,

Размеры сечений воздуховодовПотери давления на трениеДинамическое сопротивление

.10 Подбор вентиляционного оборудования

При подборе вентиляционного оборудования приточной системы П1 используем программу фирмы А-CLIMA, для вытяжных систем В1, В2, В3 используем программу фирмы «Веза» Kckpmn_2010_01; при подборе канальных вентиляторов вытяжных систем В4, В5, В6, В7 используем каталоги фирмы «Ostberg».

Исходными данными для подбора являлись:

температура наружного воздуха;

температура приточного воздуха;

необходимый расход воздуха системы;

температура теплоносителя для нагревателя (теплоноситель-вода с параметрами 90-70 ºС).

Технические характеристики оборудования приточных и вытяжных систем вентиляции приведены в приложении 3 и 4.

2. Автоматизация

Автоматика - это отрасль науки и техники, оперирующая методами и средствами, высвобождающими человека от непосредственного управления производством.

Автоматика имеет четыре раздела:

автоматический контроль - занимается измерением, записью, интегрированием (суммированием по времени) технологических параметров;

автоматическое управление - осуществляет дистанционную (т.е. на расстоянии) перестановку регулирующих органов технологической системы по команде обслуживающего персонала или согласно управляющей программе; производит отключение установок, работающих в аварийном режиме, включает резервные установки;

автоматическое регулирование - система поддержания технологических параметров по заданному закону его изменения во времени и независимо от нагрузки на технологическую систему;

телемеханика - с помощью средств, которой может быть передано большое количество информации и сигналов по ограниченному количеству линий связи.

Автоматизация - процесс внедрения автоматики в технологическую систему, то есть перевод управления технологическими процессами с ручного на автоматическое.

Существует три уровня автоматизации:

частичная - автоматизирована только часть технологической системы, например, один узел;

комплексная - средствами автоматики оснащены все узлы технологической системы, но оптимальный режим работы системы выбирает человек - оператор, диспетчер;

полная - технологическая система автоматизирована полностью и оптимальный режим работы выбирает самостоятельно, путём сбора и анализа своих технологических параметров.

.1 Автоматизация приточной камеры

Автоматическое управление приточной камеры осуществляется по функциональной схеме следующим образом.

Включение и выключение приточной камеры производится кнопкой, расположенной на щите управления. В холодный период года перед пуском вентилятора от кнопки включается электродвигатель для обогрева клапана наружного воздуха. При включении вентилятора автоматически отключается электродвигатель для обогрева клапана наружного воздуха, включается исполнительный механизм клапана наружного воздуха, заслонка открывается, необходимое количество воздуха поступает в обслуживаемое помещение. При работающем вентиляторе автоматически включается система регулирования температуры приточного воздуха. При понижении температуры воздуха в помещении на 0,5 ^оС импульс датчика полупроводникового терморегулятора поступает на исполнительный механизм клапана, клапан открывается, расход теплоносителя в калориферах увеличивается. При повышении температуры на 0,5 ^оС аналогичным образом датчик полупроводникового терморегулятора прикрывает клапан.

При отключении вентилятора закрывается клапан, отключается система регулирования приточного воздуха.

При низких температурах наружного воздуха появляется опасность замораживания калориферной секции. При неработающей приточной камере в случае снижения температуры воздуха перед калориферной секцией на 0,5 ^оС импульс датчика температуры открывается регулирующий клапан увеличивая расход теплоносителя в калориферах, и прикрывается при повышении температуры на 0,5 ^оС.

Для предохранения калорифера от замораживания в момент запуска приточной системы вентиляции предусматривается предварительное открытие клапана на теплоносителе и его прогревание до открытия клапана наружного воздуха и включения вентилятора. При снижении температуры теплоносителя в обратном трубопроводе ниже 30 ^оС на 1,5 ^оС импульс датчика температуры поступает на исполнительный механизм клапана, клапан открывается, расход теплоносителя в калориферах увеличивается.

Сигналы об угрозе замораживания калориферной секции и об аварии вентилятора поступают на щит диспетчера и сигнализируются лампами.

.2 Структурная схема автоматизации

Структурной схемой предусматривается совместная работа приточных и вытяжных систем. На структурной схеме отображаются внутренние и внешние связи. Внутренние связи - связи между оборудованием одной системы, внешние связи - между оборудованием разных систем и технологий.

Автоматизация систем осуществляется в момент включения и выключения систем. После включения вытяжной системы через пять минут включается приточная система. Это сделано для удаления вредных веществ, накопившихся в помещении в нерабочее время. После выключения приточной системы через пять минут автоматически выключается вытяжная система, чтобы удалить остаточные вредные вещества.

3. Экономическая часть

Экономические расчеты являются сегодня неотъемлемой частью любого управленческого процесса.

В проекте дана экономическая оценка всех стадий инвестиционного цикла: от принятия решения о целесообразности строительства, выбора варианта выполнения поставленной задачи до распределения прибыли, полученной в результате осуществления проекта.

Выбор того или иного проектного решения - задача многофакторная. Во всех случаях имеется большое число возможных вариантов решения поставленной задачи, так как любую систему отопления характеризует множество переменных (набор оборудования системы, различные его параметры, сечения трубопроводов, материалы из которого они изготовлены и т.д.). Сравниваемые варианты должны быть сопоставимы по методам исчисления стоимостных показателей, кругу затрат, уровню цен, территориальной принадлежностью, продолжительностью строительства и т.д. Технико-экономическое сравнение вариантов следует производить с начала проектирования систем отопления.

В данной экономической части дипломного проекта предусматривается выполнение работ по монтажу систем отопления. Исходными данными для составления проекта являются рабочие чертежи, технический проект, нормативно-сметная документация. Целью расчетов является выявление наиболее экономически выгодного варианта, а так же определение финансовых показателей, технико-экономических показателей.

В данном проекте приведено сравнение системы отопления с различными нагревательными приборами:

1 вариант - конвекторы с терморегулятором (Локальная смета №1, прил. 1);

- 2 вариант - МС-140 (Локальная смета №2, прил. 2).

3.1 Определение сметной стоимости на монтаж системы отопления

Сметная стоимость является прогнозом затрат строительной организации на осуществление комплекса строительно-монтажных работ, необходимых подрядной строительной организации для заключения подрядного (субподрядного) договора на ведение строительных работ, оценки уровня прибыли и контроля за расходованием ресурсов в ходе строительства.

Для строительных организаций, выполняющих специализированные работы по монтажу систем отопления, сметная стоимость определяется по локальной смете. В этом случае она включает в свой состав средства на приобретение необходимого оборудования и материалов, покрытие лимитированных и прочих затрат.

В локальных сметах производится группировка данных в разделы по отдельным элементам сети, видам работ и устройств. Порядок группировки соответствует технологической последовательности работ и учитывает особенности отдельных видов строительства.

Локальные сметы составляем на основании следующих исходных данных:

0определяемые по проектным материалам объемы работ,

1сметные нормативы и показатели на виды работ,

2свободные и регулируемые цены на тарифы и продукцию.

Пояснительная записка к сметной документации

Район строительства - г. Екатеринбург

Сметная документация составлена в ценах 2001 г. коэффициент пересчёта на апрель 2011 г. составляет 4,717.

Сметная документация составлена на основании территориальных единичных расценок на строительные конструкции и на отдельные виды строительно-монтажных работ из соответствующих сборников сметных нормативов.

В расценку на прокладку трубопроводов предусмотрено применение
готовых труб, поставляемых на место монтажа транспортабельными
узлами, промывка трубопровода водой. Количество и тип арматуры принимается по проектным данным, стоимость определяется дополнительно.

В расценке по установке нагревательных приборов также предусмотрен полный комплекс работ по установке, включая комплектование, присоединения к трубопроводам.

НДС в размере 18% от общей стоимости СМР.

Составляем локальные сметы двух разработанных вариантов для определения капитальных затрат по этим вариантам, в результате чего определяем более выгодный вариант. Исходные данные по необходимому оборудованию, представленному для двух вариантов, и работам определены в результате расчётов технологической части и представлены в технологическом разделе.

Для сравнения вариантов составляем локальные сметы на проведение строительно-монтажных работ по прокладке системы отопления и приобретения необходимых материалов для монтажа отопительного оборудования и приборов.

В результате получим для первого варианта

3капитальные затраты на строительно-монтажные работы по прокладке системы отопления составят

К₁=К_смр

где К_смр - строительно-монтажные работы по прокладке системы отопления и установке радиаторов, руб., (смета №1).

К_{1 =} = 13721,44 тыс. руб.

Для второго варианта

4капитальные затраты на строительно-монтажные работы по прокладке системы отопления составят

К₂=К_смр

где К_смр - строительно-монтажные работы по прокладке системы отопления и установке конвекторов, тыс. руб., (смета №2).

К₂ = 13711,24 тыс. руб.

.2 Расчёт себестоимости услуг системы отопления

Определяем годовые эксплуатационные расходы по системе отопления для двух вариантов и, на основе этих данных, определяем себестоимость единицы продукции.

Годовые эксплуатационные расходы по системе отопления определяются по формуле:

Г_Э=Т+А+ Р_т+3+У, где (3.1)

Т - затраты на тепло;

А - амортизационные отчисления на полное восстановление основных фондов;

Р_т - годовые затраты на текущий ремонт систем;

- затраты на оплату труда (с начислениями) обслуживающего персонала;

У - затраты на управление, технику безопасности, охрану труда, спецодежду и др.

. Затраты на тепло рассчитываться по формуле:

Т=Q_т·Ц_т руб./год., где: (3.2)

_т - количество потребляемого тепла в год 823,4 Гкал;

Ц_т - цена 1 Гкал, принимаем 1036,98 руб. / Гкал.

Т=824,3 · 1036,98 = 853,35 тыс. руб./год.

. Амортизационные отчисления.

Расходы по этой статье подсчитываем в соответствии с нормами амортизационных отчислений на полное восстановление. Нормы приводятся в процентах от капитальных затрат. Для укрупненных расчетов амортизационные отчисления для систем водяного отопления принимаем в размере 5% от сметной стоимости систем.

Затраты на амортизацию А, руб., вычисляется по формуле

А=(К·а)/100, где: (3.3)

К - сметная стоимость систем, тыс. руб.;

а - годовая норма амортизационных отчислений, %.

Вариант №1

А₁=(К₁·а₁)/100=(13721,44·5,0)/100=686 тыс. руб./год.

Вариант №2

А₂=(К₂·а₂)/100=(13711,24·5,0)/100=685,5 тыс. руб./год.

. Затраты на текущий ремонт системы водяного отопления принимаем 4% от сметной стоимости системы

Вариант №1

Р_{т 1}=(К₁·4%)/100=(13721,44·4,0)/100=548,9 тыс. руб./год.

Вариант №2

Р_{т 2}=(К₂·4%)/100=(13711,24·4,0)/100=548,5 тыс. руб./год.

. Затраты на оплату труда обслуживающего персонала (З, тыс. руб.) определяем по формуле:

З=n*Ф, тыс. руб. где: (3.4)

n - количество обслуживающего персонала, чел.;

Ф - годовой фонд заработной платы на одного рабочего, руб.;

Примем количество обслуживающего персонала - 1 человек, среднюю зарплату в размере 15000 руб.

Тогда затраты на оплату труда составят:

З₁=З₂=1*15*12=180 тыс. руб.

Отчисления на социальные нужды (О, тыс. руб.) составляют около 26% от фонда оплаты труда, тогда получим:

О₁=О₂=26%*180=46,8 тыс. руб.

5. Затраты на управление, технику безопасности и охрану труда.

Принимаются в размере 20% от суммы затрат по оплате труда обслуживающему персоналу, амортизационных отчислений и затрат на текущий ремонт для систем водяного отопления

У=0,2·(А+Р_т+3) (3.5)

Для 1 варианта:

У=0,2· (А₁+Р_т1+3₁)=0,2·(686+548,9+46,8)=256,34 тыс. руб./год.

Для 2 варианта:

У=0,2· (А₂+Р_т2+3₂)=0,2·(685,5+548,5+46,8)=256,16 тыс. руб./год.

В результате получаем годовые эксплуатационные расходы для вариантов:

Для 1 варианта:

Г_э1=853,85+686+548,9+46,8+256,34=2391,89 тыс. руб./год.

Для 2 варианта:

Г_э2=853,85+685,5+548,5+46,8+256,16=2390,81 тыс. руб./год.

В заключении раздела определяем себестоимость единицы услуг, С,

С=Г_э/Q_год, где: (3.6)

С - себестоимость 1 Гкал, тыс. руб.;_год - годовое количество тепла, Гкал/год;

Г_э - годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб./год,

Себестоимость еденицы услуг составят:

Для 1 варианта:_год = 823,4 Гкал/год

Г_э = 2391,89 тыс. руб./год

С = 2391,89/823,4=2,91 тыс. руб.

Для 2 варианта: 

Q_год = 823,4 Гкал/год

Г_э = 2390,81 тыс. руб./год

С = 2390,81/823,4 = 2,90 тыс. руб.

.3 Технико-экономическая оценка проектных решений

В процессе сравнения вариантов используются основные и дополнительные, обобщающие и частные, расчетные и оценочные показатели:

капитальные вложения по вариантам К₁ и К₂;

5себестоимость годового выпуска тепловой энергии (эксплуатационные расходы на годовой объем работ) С₁ и С₂;

6приведенные затраты З_і, по вариантам

З_і=С_і+Е_н·К_і=min, где: (3.7)

З_і - приведенные затраты по сравниваем вариантам, тыс. руб.;

С_і - себестоимость годового выпуска тепла (эксплуатационные расходы на годовой объем работ), тыс. руб.;

Е_н - нормативное значение коэффициентов эффективности, Е_н=0,12;

К_і - капитальные вложения, тыс. руб.

срок окупаемости дополнительных капитальных вложений

Т_ок=(К₂-К₁)/(С₁-С₂) (3.8)

коэффициент эффективности дополнительных капитальных вложений

Ер=(С₁-С₂)/(К₁-К₂) (3.9)

годовой экономический эффект

Эф=(С₁+ЕК₁) - (С₂+Е_нК₂) (3.10)

. Приведенные затраты по сравниваемым вариантам

Для первого варианта

С_і1=2391,89 тыс. руб.

К_і1=13721,44 тыс. руб.

З_і1=2391,89+0,12·13721,44=4038,46 тыс. руб.

Для второго варианта

С_і2=2390,81 тыс. руб.

К_і2=13711,24 тыс. руб.

З_і2=2390,81+0,12·13711,24=4036,16 тыс. руб.

. Годовой экономический эффект

Эф=(С₁+ЕК₁) - (С₂+Е_нК₂) (3.11)

Э_ф=4038,46 - 4036,76=2,3 тыс. руб./год

. Условно-годовая экономия

Э_усл=С₂-С₁ (3.12)

Э_усл=2391,89 - 2390,81=1,08 тыс. руб./год

Показатели капитальных вложений и себестоимости годового объема являются исходными расчётными показателями, на их основе определяются все последующие оценочные показатели.

Для упрощения расчётов при определении капитальных вложения и себестоимости по вариантам учитываем только те составляющие, которые различаются между собой.

Результаты технико-экономической оценки проектных решений приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Экономическое сравнение вариантов

Краткая характеристика сравниваемых вариантов