Отопление жилого здания

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

ОТОПЛЕНИЕ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ

Реферат

Стояк, насосная циркуляция, потери давления, тепловая нагрузка, жилое здание, центральное водяное отопление, гидравлический расчет, тепловой расчет.

Объектом разработки является жилое девятиэтажное здание.

Цель работы - обоснование конструктивных и эксплуатационных параметров заданной системы отопления с разработкой чертежей и спецификаций.

В результате проектирования разработаны планы и схемы системы отопления, определены диаметры трубопроводов, определена поверхность нагревательных приборов, составлена спецификация отопительного оборудования и материалов.

Содержание

Реферат

Введение

. Разработка проекта центрального водяного отопления жилого здания

.1 Исходные данные к проекту

.2 Общая характеристика и обоснование проектных решений

. Гидравлический расчет системы отопления

.1 Расчет теплопотерь отапливаемых помещений

.2 Гидравлический расчет трубопроводов

.3 Расчет и подбор водоструйного насоса элеватора

.4 Разработка индивидуального теплового пункта

. Тепловой расчет нагревательных приборов

.1 Общие положения и алгоритм теплового расчета нагревательных приборов

.2 Определение поверхности нагревательных приборов

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

Отопление - один из видов инженерного (технологического) оборудования зданий и, кроме того, является отраслью строительной техники. Монтаж стационарной установки отопления производится в процессе возведения здания, ее элементы увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьером помещений.

Назначение отопления - создание необходимой тепловой обстановки в помещении, обеспечивающей наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности человека и эффективного проведения технологических процессов.

Как известно, значительную часть своей жизни люди проводят в закрытых помещениях. Поэтому весьма важно для здоровья и самочувствия людей, чтобы температурные параметры воздушной среды и ограждающих конструкций удовлетворяли санитарно-гигиеническим требованиям.

Наличие заданного теплового режима в помещении независимо от климатических условий окружающей среды, способствует также улучшению качества технологических процессов и сохранению самого здания от преждевременного старения и разрушения.

Уровень развития строительного производства в настоящее время определяется в числе других условий наличием высоко квалифицированных специалистов. Важность теплотехнической подготовки инженера-строителя определяется тем, что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются составными технологическими элементами современных зданий и на них приходится значительная часть капитальных вложений и эксплуатационных расходов. При разработке проекта необходимо учитывать выработанные требования к системе отопления: санитарно-гигиенические (обеспечение требуемых по норме температур в помещениях, и поддержание температур на поверхностях внешнего ограждения), экономические (проведения минимума затрат на сооружение и эксплуатацию, минимума затраты металла), архитектурные, монтажные, эстетические и эксплутационные.

В курсовой работе предпочтение отдано системе водяного отопления, как наиболее распространенной системе, благодаря высоким санитарно-гигиеническим качествам, надежности и долговечности.

Цель выполнения курсовой работы - углубление и закрепление знаний, полученных при изучении курса: «Теплогазоснабжение и вентиляция», усвоение приёмов проектирования, ознакомление с действующими нормативными документами.

1. Разработка проекта центрального водяного отопления жилого здания

.1 Исходные данные к проекту

Система отопления центральная водяная, с насосной циркуляцией однотрубная.

Теплоноситель - вода с параметрами [1]: tг=105ºС, tо=70ºС, .

Разводка системы - верхняя, тупиковая.

Конструкция унифицированного приборного узла проточно-регулируемая с трехходовым краном.

Тип нагревательного прибора - радиатор стальной панельный РСГ.

Этажность здания - 9.

Высота этажестояка - 2,8 м.

Длина подводки к нагревательному прибору - 0,37 м.

.2 Общая характеристика и обоснование проектных решений

Систему отопления выбирают на основании технико-экономического сопоставления различных вариантов, допустимых по санитарно-гигиеническим показателям с учетом эксплуатационных особенностей.

Выбор системы отопления только по наименьшим капитальным затратам недопустим и экономически не может считаться полноценным без учета стоимости ее эксплуатации. Стоимость эксплуатации зависит, прежде всего, от расхода топлива и долговечности системы отопления.

Расход топлива на отопление в паровых и воздушных системах превышает расход топлива при водяном отоплении вследствие возрастания бесполезной попутной потери тепла. Срок службы паропроводов (до 10 лет) и особенно конденсатопроводов (около 4 лет) из-за интенсивной внутренней коррозии значительно меньше, чем теплопроводов водяного отопления (25-40 лет) [2].

Система водяного топления обладает наибольшей надежностью, проста и удобна в эксплуатации, обеспечивает высокие гигиенические и акустические показатели.

Система водяного отопления обладает значительной тепловой инерцией, особенно при массивных и водоемких (радиаторы) отопительных приборах. Это качество является важным, а иногда и предопределяющим при выборе этой системы отопления. 

В проекте предусмотрена система отопления с насосной циркуляцией как более экономичная по расходу металла.

Использована однотрубная система с вертикальной прокладкой стояков (многоэтажность здания).

Магистральные трубопроводы системы отопления спроектированы по тупиковой схеме, т. к. она менее металлоемкая.

Применена система с верхней разводкой, т. к. она удобнее в эксплуатации ввиду централизованного удаления воздуха.

Для повышения индустриализации заготовительно-монтажных работ предусмотрено одностороннее подключение приборов к стояку с помощью унифицированных подводок длиной 0,37 м.

Приборные узлы однотрубных систем сконструированы по схеме: проточно-регулируемая с трехходовым краном (для местной регулировки количества воды, поступающей в прибор).

Система с замыкающим участком характеризуется меньшими диаметрами труб и большей поверхностью нагревательных приборов.

В качестве нагревательных приборов применены стальные панельные радиаторы. Его преимуществами являются - высокая культура производства, легкость (в 2,5-3 раза легче чугуна), дешевизна (на 25% дешевле чугуна).

2. Гидравлический расчет системы отопления

.1 Расчет теплопотерь отапливаемых помещений

Теплопотери помещений определяются по укрупненным измерителям путем умножения площади помещений на величину их удельной теплопотери (табл. 2.1).

Таблица 2.1 Расчет теплопотерь отапливаемых помещений

.2 Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов рекомендуется выполнять наиболее прогрессивным методом с помощью характеристик сопротивления и переменных перепадов температур на стояках. Задача гидравлического расчета заключается в обоснованном выборе экономических диаметров труб для циркуляции теплоносителя с целью обеспечения расчетной теплоотдачи нагревательных приборов.

Применение указанного метода исключает необходимость последующей монтажной регулировки системы отопления, повышает индустриализацию заготовок приборных узлов и стояков. Результаты гидравлического расчета трубопроводов и теплового расчета нагревательных приборов более достоверно отражают действительную картину работы системы отопления, так как расчетные расходы теплоносителя соответствуют фактическим.

Гидравлический расчет проводится для системы водяного отопления: однотрубной, с верхней разводкой, тупиковой, с насосной циркуляцией и унифицированными приборными узлами. Нагревательные приборы - стальные панельные радиаторы подключены по проточно-регулируемой схеме с трехходовым краном. Расчетная схема системы отопления приведена в приложении 3.

Нормативный перепад температуры воды на стояках:

Расчет стояка (в дальнейшем «Ст.») 1 (участок 1).

По тепловой нагрузке стояка, равной суммарной теплопотере отапливаемых от него помещений Q₁=12941 Вт. По таблице 10 приложения 9 принимаем диаметр стояка d=20 мм. Конструируем радиаторные узлы: задаемся диаметром обводного участка и подводок равными диаметру стояка, то есть d_стxd_оуxd_подв=20 мм.

По таблице 11 приложения 9 [3] имеем:

A₁ =3,19*10^-4 Па/(кг/ч)²;

(λ/d)₁ = 1,7 1/м.

Определяем эквивалентный К.М.С. ξ_экв,1, прямых участков труб (без этажестояков) стояка 1:

1,7*16,3=27,71,

где l₁ - расчетная длина участка без этажестояков;

l₁ = 16,3 м.

Выявляем местное сопротивление на стояке по таблице 12 приложение 9 [3]; определяем их К.М.С.:

воздухосборник проточный:

-       3 отвода d=20 мм: *3 = 1,8;

-       2 крана пробочных d=20 мм: *2 = 3.

  Итого: 6,3.

На горизонтальных участках стояка (на подающей и на обратной магистралях) имеется 2 тройника на проходе воды. Гидравлические характеристики тройников:

-       расход воды на проход:

 кг/ч,

где с = 4,19 кДж/(кг·К) - теплоемкость воды;

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

-       общий расход воды:

 кг/ч,

где Q₂ - тепловая нагрузка стояка 2.

Соотношение расходов:

.

По таблице 13 приложения 9 имеем:

-       для тройника на подающей магистрали ξ = 0,3;

-       для тройника на обратной магистрали ξ = 1,5.

Итого: 1,8.

Суммарный К.М.С. участка 1 (без этажестояков):

1,8+6,3=8,1.

Приведенный К.М.С. участка 1:

27,71+8,1=35,81.

Характеристика сопротивления участка (без этажестояков):

3,19*10^-4*35,81=114,23*10^-4 Па/(кг/ч)².

Определяем характеристику сопротивления этажестояка. Расчетный участок 1 включает в себя 9 этажестояков, приборные узлы которых имеют следующие характеристики:

1)   тип нагревательного прибора - радиатор стальной панельный РСГ;

2)      схема радиаторного узла - проточно-регулируемая с трехходовым краном;

)        конструкция радиаторного узла:

20 мм.

По таблице 14 приложения 9 [3] находим характеристику сопротивления стояка:

-       девять этажестояков 9х42=378*10^-4 Па/(кг/ч)².

Итого: S₀=378*10^-4 Па/(кг/ч)².

Общая характеристика сопротивления участка 1:

114,23+378 =492,23*10^-4 Па/(кг/ч)².

Вычисляем расход воды на участке. Задаемся перепадом температур на стояке в пределах 30-40ºС. В результате предварительных расчетов выявлено, что наиболее приемлемый вариант обеспечивается при Dt₁= 38 ^ºС.

293 кг/ч.

Падение давления на стояке Ст.1 (участок 1):

492,23*10^-4*293²=4225,7 Па.

Расчет Ст. 2 (участок 2).

Перепад давлений на стояке известен  Па. Тепловая нагрузка стояка  Вт. По табл. 10 приложения 9 принимаем диаметр стояка  мм. Конструируем радиаторные узлы: принимаем диаметры подводок и обводного участка равным диаметру стояка:

 мм.

По табл. 14 приложения 9 находим характеристику сопротивления стояка:

- узел присоединения к подающей магистрали

узел присоединения к обратной магистрали

девять этажестояков

Итого:

Расход воды по стояку 2:

 кг/ч.

Определяем перепад температур на стояке 2:

Полученный перепад выходит за допустимые пределы /30-40°С/. Необходимо уменьшить перепад, а, следовательно, увеличить расход воды на стояке.

Принимаем диаметр стояка и обвязки приборных узлов  мм.

Характеристика сопротивления стояка 2 с увеличенным до 20 мм диаметром составляет:

узел присоединения к горячей магистрали  

узел присоединения к обратной магистрали

девять этажестояков:

Расход воды по стояку:

 кг/ч.

Перепад температур на стояке:

Полученный перепад также выходит за допустимые пределы.

Конструируем составной стояк: 4 этажестояков и узел присоединения к подающей магистрали диаметром 20 мм, 5 этажестояка и узел присоединения к обратной магистрали диаметром 15 мм.

По табл. 14 приложения 9 находим характеристику сопротивления составного стояка:

узел присоединения к подающей магистрали диаметром 20 мм:

4 этажестояков :

5 этажестояка :

узел присоединения к обратной магистрали диаметром 15 мм

Итого:

Расход воды по стояку:

 кг/ч.

Перепад температур на стояке

,

что вполне допустимо.

Расчет магистральных трубопроводов участков 3 и 3’.

Расход воды на участках известен:

 кг/ч.

По табл. 9 приложения 9 принимаем диаметр магистралей мм. Расчетный расход 494 кг/ч находится внутри допустимого интервала /кг/ч и кг/ч /.

По табл. 11 приложения 9 имеем:

На участках магистралей имеется два тройника на проходе воды.

Гидравлические характеристики тройников:

расход воды на проход  кг/ч;

общий расход воды

 кг/ч.

Отношение расходов

.

По табл. 13 приложения 9 имеем:

для тройника на подающей магистрали ;

для тройника на обратной магистрали .

Характеристика сопротивления участка 3:

 Па/(кг/ч)².

Характеристика сопротивления участка 3':

Па/(кг/ч)².

Потеря давления на участке 3:

 Па.

Потеря давления на участке 3':

 Па.

Расчет Ст.3 (участок 4).

Перепад давлений на стояке известен:

 Па.

Тепловая нагрузка стояка  Вт.

Принимаем диаметр стояка и обвязки приборных узлов  мм.

Определяем эквивалентный К.М.С. ξ_экв,4, прямых участков труб (без этажестояков и участков, проходящих по этажам) стояка 3:

2,6*8=20,8,

где l₄ - расчетная длина участка без этажестояков;

l₄ = 8 м.

Выявляем местное сопротивление на стояке по таблице 12 приложение 9 [3]; определяем их К.М.С.:

-       3 отвода d=15 мм: *3 = 2,4.

Приведенный К.М.С. участка 4:

20,8+2,4=23,2.

Характеристика сопротивления участка (без этажестояков):

10,6*10^-4*23,2=245,9*10^-4 Па/(кг/ч)².

По табл. 14 приложения 9 находим характеристику сопротивления стояка:

- узел присоединения к горячей магистрали  

узел присоединения к обратной магистрали

три этажестояка

16,8 м прямой трубы  

 Итого:

Общая характеристика сопротивления участка 4:

245,9+970,5 =1216,4*10^-4 Па/(кг/ч)².

Расход воды по стояку:

 кг/ч.

Перепад температур на стояке:

.

Температурный перепад входит в допустимые пределы, но увеличить его нельзя, так как взятый диаметр является минимальным, поэтому на этом расчет участка 4 закончен.

Расчет магистральных трубопроводов участков 5 и 5’.

Расход воды на участках:

494+196=690 кг/ч.

По таблице 9 приложения 9 [3] принимаем диаметр магистралей d₅ = d₅^/ =25 мм.

По таблице 11 приложения 9 [3]:

На участках магистралей имеется два тройника на проходе воды. Гидравлические характеристики тройников:

-       расход воды на проходе 690 кг/ч.

-       общий расход воды 877 кг/ч.

Отношение расходов

0,79.

По таблице 13 приложения 9 [3] имеем:

-       для тройника на подающей магистрали 0,3;

-       для тройника на обратной магистрали 1,2.

Характеристика сопротивления участка 5:

1,23*10^-4*(1,25*3+0,3)=4,98*10^-4Па/(кг/ч)².

Характеристика сопротивления участка 5^/:

1,23*10^-4*(1,25*3+1,2)=6,09*10^-4 Па/(кг/ч)².

Потеря давления на участке 5:

237,1 Па.

Потеря давления на участке 5^/:

289,9 Па.

Расчет Ст. 4 (участок 6).

Перепад давлений на стояке известен:

237,1+289,9+4686,7=5213,7 Па.

Тепловая нагрузка стояка Q₆ = 7722 Вт.

Принимаем диаметр стояка и обвязки приборных узлов 15 мм.

По таблице 14 приложения 9 [3] находим характеристику сопротивления стояка:

-       узел присоединения к подающей магистрали 91,2*10^-4 Па/(кг/ч)²;

-       узел присоединения к обратной магистрали 85,6*10^-4 Па/(кг/ч)²;

-       девять этажестояков 9х155=1395*10^-4 Па/(кг/ч)².

Итого: S₆=1571,8*10^-4 Па/(кг/ч)².

Расход воды по стояку:

182 кг/ч.

Перепад температур на стояке:

ºС.

Полученный перепад укладывается в допустимые пределы //.

Расчет магистральных участков 7 и 7’.

Расход воды на участках известен:

182+690=872 кг/ч.

По таблице 9 приложения 9 принимаем диаметр магистралей d₇ = d₇^/ = 25. Расчетный расход 872 кг/ч находится внутри допустимого интервала (G_max =1600 и G_min =500).

По таблице 11 приложения 9 имеем:

На участках магистралей имеется два тройника на проходе воды. Гидравлические характеристики тройников:

-       расход воды на проходе 872 кг/ч;

-       общий расход воды 1074 кг/ч.

Отношение расходов:

0,81.

По таблице 13 приложения 9 имеем:

-       для тройника на подающей магистрали 0,2;

-       для тройника на обратной магистрали 0,7.

Характеристика сопротивления участка 7:

0,39*10^-4(0,9*5+0,2)=1,83*10^-4 Па/(кг/ч)².

Характеристика сопротивления участка 7^/:

0,39*10^-4(0,9*5+0,7)=2,03*10^-4 Па/(кг/ч)².

Потеря давления на участке 7:

139,2 Па.

154,4 Па.

Расчет Ст. 5 (участок 8).

Перепад давлений на стояке известен:

139,2+154,4+5213,7=5507,3 Па.

Тепловая нагрузка стояка Q₈ = 8034 Вт.

Принимаем диаметр стояка и обвязки приборных узлов 15 мм.

По таблице 14 приложения 9 находим характеристику сопротивления стояка:

-       узел присоединения к подающей магистрали 91,2*10^-4 Па/(кг/ч)²;

-       узел присоединения к обратной магистрали 85,6*10^-4 Па/(кг/ч)²;

-       девять этажестояков 9х155=1395*10^-4 Па/(кг/ч)².

Итого: S₈=1571,8*10^-4 Па/(кг/ч)².

Расход воды по стояку:

187 кг/ч.

Перепад температур на стояке:

.

Полученный перепад укладывается в допустимые пределы //.

Расчет магистральных трубопроводов участков 9 и 9’.

Расход воды на участках известен:

187+872=1059 кг/ч.

По таблице 9 приложения 9 принимаем диаметр магистралей d₉ = d₉^/ = 32. Расчетный расход 1059 кг/ч находится внутри допустимого интервала (G_max =3500 и G_min=875).

По таблице 11 приложения 9 [3] имеем:

На участках магистралей имеется два тройника на ответвлении потока воды и два вентиля. Гидравлические характеристики тройников:

-       расход воды на ответвлении1059 кг/ч;

-       общий расход воды2149 кг/ч,

где Q_прав - тепловая нагрузка правой ветки системы.

Отношение расходов:

0,49.

По таблице 13 приложения 9 [3] имеем:

-       для тройника на подающей магистрали ξ = 5,0;

-       для тройника на обратной магистрали ξ =1,5.

По таблице 12 приложения 9 К.М.С. вентиля с диаметром условного прохода 32 мм ξ = 9.

Суммарный К.М.С. участка 11 ξ =14.

Суммарный К.М.С. участка 11^/ ξ =10,5.

Характеристика сопротивления участка 9:

0,39*10^-4*(0,9*0,4+14)=5,6*10^-4 Па/(кг/ч)².

Характеристика сопротивления участка 11^/:

0,39*10^-4*(0,9*1,5+10,5)=4,62*10^-4 Па/(кг/ч)².

Потеря давления на участке 9:

5,6*10^-4*1059²=628 Па.

Потеря давления на участке 11^/:

4,62*10^-4*1059²=518,1 Па.

Общие потери давления на магистральных трубопроводах участков 9 и 9’.

Общие потери давления на магистральных участках P₉ + P₉^/ =1146,1 Па, что составляет 21% от потерь давления на стояке Ст. 5. В целях повышения гидравлической устойчивости систем водяного отопления СНиП 2.04.05-86 рекомендует суммарные потери давления на магистральных трубопроводах принимать не более 20-25% от общих потерь давления в стояке (не считая потерь давления на головных участках системы) [2].

Суммарные потери в расчетной левой ветке:

P_лев= P₉ + P₉^/+ P₈ =628+518,1+5507,3=6653,4 Па.

Расчет магистральных трубопроводов участков 10 и 10’.

Расход воды на участках 10 (10^/):

=2133 кг/ч.

По таблице 9 приложения 9 принимаем диаметр магистралей d₁₂ = d₁₂^/ = 50. Расчетный расход 2133 кг/ч находится внутри допустимого интервала (G_max =11700 и G_min =1950).

По таблице 11 приложения 9 [3] имеем:

На участках магистралей имеется два тройника на ответвлении потока воды. Гидравлические характеристики тройников:

расход воды на ответвлении 2133 кг/ч;

общий расход воды кг/ч.

Отношение расходов:

0,55.

По таблице 13 приложения 9 [3] имеем:

-       для тройника на подающей магистрали ξ₁₀ = 5,0;

-       для тройника на обратной магистрали ξ_10/ =1,5.

Характеристика сопротивления участка 10:

0,08*10^-4*(0,52*2,8+5)=0,52*10^-4 Па/(кг/ч)².

Характеристика сопротивления участка 10^/:

0,08*10^-4*(0,52*4,3+1,5)=0,3*10^-4 Па/(кг/ч)².

Потеря давления на участке 10:

0,52*10^-4*2133²=236,6 Па.

Потеря давления на участке 12^/:

0,3*10^-4*2133²=136,5 Па.

Расчет магистральных трубопроводов участков 11 и 11’.

Расход воды на участках 11 (11^/):

=3892 кг/ч.

По таблице 9 приложения 9 [3] принимаем диаметр магистралей d₁₃ = d₁₃^/ = 50. Расчетный расход 3892 кг/ч находится внутри допустимого интервала (G_max =11700 и G_min =1950).

По таблице 11 приложения 9 имеем:

Местные сопротивления на участках:

участок 11: 5 отводов d=50мм: ξ₁₁=5х0,3=1,5;

1 задвижка d=50мм: ξ₁₁=0,5;

  итого: ξ₁₁=2;

Участок 11^/: 3 отвода d=50мм: ξ_11/=3х0,3=0,9;

1 задвижка d=50мм: ξ_11/=0,5;

  итого: ξ_11/=1,4.

Характеристика сопротивления участка 11:

0,08*10^-4*(0,52*47,3+2)=2,13*10^-4 Па/(кг/ч)².

Характеристика сопротивления участка 11^/:

0,08*10^-4*(0,52*6,2+1,4)=0,37*10^-4 Па/(кг/ч)².

Потеря давления на участке 11:

2,13*10^-4*3892²=3226,5 Па.

Потеря давления на участке 11^/:

0,37*10^-4*3892²=560,5 Па.

Результаты гидравлического расчета системы.

Результаты гидравлического расчета системы приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Сводная таблица результатов гидравлического расчета однотрубной системы водяного отопления

Общие потери давления в системе и обеспечение гидравлической устойчивости.

Общие потери давления в системе отопления:

P_сист=P₁₁+P_11/+P₁₀+P_10/+P₉+P_9/+P₈=3226,5+560,5+236,6+136,5+628+518,1+

+5507,3=10813,5 Па,

в том числе без головных участков 11 и 11^/:

P_сист-P₁₁-P_11/=10813,5-3226,5-560,5=7026,5 Па.

В целях обеспечения гидравлической устойчивости системы отопления доля потерь давления в стояках должна составлять не менее 70% от общих потерь давления в системе (без головных участков). В данном случае имеем:

-доля стояка 5 (участок 8):

78,4% ;

-доля стояка 4 (участок 6):

74,2% ;

-доля стояка 3 (участок 4):

66,7% ;

-доля стояков 1 и 2 (участки 1 и 2):

60,1%.

Подбор водоструйного элеватора.

В результате гидравлического расчета получены следующие основные характеристики:

расчетный расход воды в системе отопления =3892 кг/ч;

расчетные потери давления в системе отопления P_сист =10813,5 Па.

Указанные параметры являются исходными для подбора водоструйного элеватора для системы отопления, которая подключается к городским тепловым сетям.

Для определения требуемого давления, развиваемого элеватором, необходимо из расчетных потерь давления в системе отопления вычесть естественное циркуляционное давление, то есть:

P_н=P_сист-P_ест

Циркуляционное давление в однотрубных системах с верхней разводкой можно определить по приближенной формуле:

,   (2.1)

где g - ускорение силы тяжести, м/с²;

h_эс - высота этажестояка, м;

n - количество этажей в здании;

 - плотность воды в горячей и обратной магистралях системы отопления, кг/м³;

В нашем случае имеем:

=2806 Па.

P_н=P_сист-P_ест=10813,5-2806=8007,5 Па.

С учетом этого результаты гидравлического расчета будут иметь вид:

= 3892 кг/ч = 3,89 т/ч;

P_н = 8007,5 Па = 0,8·10¹ кПа.

.3 Расчет и подбор водоструйного насоса элеватора

В настоящее время промышленностью изготавливаются водоструйные элеваторы марки 40с10бк, ТУ26-07-1255-82, выполненные из углеродистой стали, фланцевый, с температурой теплоносителя до 150°С.

Расчетная схема элеватора приведена на рисунке 2.1.

Рис.2.1 Расчетная схема элеватора

Конструктивные характеристики /длинна, диаметры/, масса различных типоразмеров элеватора 40с10бк приведена в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Конструктивные характеристики водоструйного элеватора 40с10бк

Номер элеватора, диаметр горловины и сопла определяется на основании расчета. После вычисления расчетного диаметра горловины по табл. 2.4. подбирается номер элеватора с ближайшим наибольший диаметром горловины.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Расчет элеватора 40с10бк

2.4 Разработка индивидуального теплового пункта

Индивидуальный тепловой пункт /узел управления/ размещен в подвале ближе к середине здания под вспомогательными помещениями первого этажа /кухня, санузел, коридоры/.

Место расположения индивидуального теплового пункта (рис.2.2) /И. Т. П./ в проектируемом здании выбрано с таким расчетом, чтобы одна стена помещения была капитальной.

Размеры помещений для И. Т. П. зависят от вида размещаемого в них оборудования. В жилых и общественных зданиях, при отсутствии водонагревателей системы горячего водоснабжения, И. Т. П. может быть размещен в помещении размером 4x2,0 при высоте 2,0 м.

Помещение должно быть изолированным, должно иметь дверь с замком и окно.

Элеваторный узел рекомендуется проектировать у капитальной стены помещения теплового пункта.

Рис. 2.2 Схема индивидуального теплового пункта

3. Тепловой расчет нагревательных приборов

.1 Общие положения и алгоритм теплового расчета нагревательных приборов

Расчет нагревательных приборов проводится после гидравлического расчета трубопроводов системы отопления по следующей методике. Требуемая теплоотдача нагревательного прибора определяется по формуле:

 ,    (3.1)

где  - теплопотери помещения, Вт; при установке в помещении нескольких нагревательных приборов теплопотери помещения распределяются между приборами поровну;

 - полезная теплоотдача трубопроводов отопления, Вт; определяется по формуле:

 ,   (3.2)

где  - удельная теплоотдача 1 м открыто проложенных вертикальных /горизонтальных/ трубопроводов, Вт/м; принимается по данным табл. 3 приложения 9 в зависимости от разности температур между трубопроводом и воздухом;

 - суммарная протяженность вертикальных /горизонтальных/ трубопроводов в помещении, м.

Фактическая теплоотдача нагревательного прибора:

 ,   (3.4)

где  - номинальный тепловой поток нагревательного прибора (одной секции), Вт. Принимается по данным табл. 1 приложения 9;

 - температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе нагревательного прибора и температуры воздуха помещения:

 , °С;   (3.5)

где  - расход теплоносителя через нагревательный прибор, кг/с;

 - эмпирические коэффициенты. Значения параметров  в зависимости от типа нагревательных приборов, расхода теплоносителя и схемы его движения приводят в табл. 2 приложения 9;

 - поправочный коэффициента способ установки прибора; принимается по данным табл. 5 приложения 9.

Средняя температура воды в нагревательном приборе однотрубной системы отопления в общем случае определяется выражением:

 ,  (3.6)

где  - температура воды в горячей магистрали, °C;

 - остывание воды в подающей магистрали, °C;

 - поправочные коэффициенты, принимаемые по табл. 4 и табл. 7 приложения 9;

 - сумма теплопотерь помещений, расположенных до рассматриваемого помещения, считая по ходу движения воды в стояке, Вт;

 - расход воды в стояке, кг/с /определяется на стадии гидравлического расчета системы отопления/;

 - теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кгград);

 - коэффициент затекания воды в нагревательный прибор. Принимается по табл. 8 приложения 9.

Расход теплоносителя через нагревательный прибор определяется по формуле:

 ,    (3.7)

Остывание воды в подающей магистрали находится по приближенной зависимости:

 ,    (3.8)

где  - протяженность магистрали от индивидуального теплового пункта до расчетного стояка, м.

Фактическая теплоотдача нагревательного прибора  должна быть не менее требуемой теплоотдачи , то есть . Допускается обратное соотношение , если невязка не превышает 5%.

.2 Определение поверхности нагревательных приборов

Определение марки радиатора на первом этаже

Определим марку стального панельного радиатора РСГ. Система отопления однотрубная с верхней разводкой со смещенным обводным участком и односторонним подключением приборов. Радиатор установлен под окном жилой комнаты с расчетной теплопотерей Q=1875 Вт (первый этаж) и температурой внутреннего воздуха °С. Унифицированный радиаторный узел имеет следующие характеристики:

диаметр труб d_{ст .}d_{о.у. .} d_подв. =20 мм;

подводка прямая длиной l_подв.=0.37 м;

длина этажестояка l_э.с.=2,8 м.

Регулирование количества воды, поступающей в прибор осуществляется трехходовым краном Ру = 1,0 МПа.

Стояк отопительной системы проложен открыто. Температура воды в горячей магистрали t_г=105⁰С. Протяженность горячей магистрали от индивидуального теплового пункта до расчетного стояка м. Расчетный расход воды в стояке  кг/ч (0,081 кг/с). Сумма теплопотерь помещений, расположенных до расчетного помещения по ходу движения воды  Вт.

По формуле (3.8) остывание воды в подающей магистрали:

.

По табл. 8 приложения 9 =1,0, по табл. 4 и табл. 7 приложения 9 [3]:1,07,1,06;

средняя температура воды в нагревательном приборе по формуле (3.6):

62,5;

перепад температур между прибором и воздухом:

62,5-20=42,5.

Удельная теплоотдача 1 м открыто проложенных в помещении трубопроводов при  °С:

для этажестояка диаметром 20 мм  Вт,

для подводок диаметром 20 мм  Вт.

Полезная теплоотдача трубопроводов в помещении:

 Вт.

Требуемая теплоотдача нагревательного прибора:

 Вт.

По табл.2 приложения 9 при питании прибора по схеме сверху-вниз m=1,3. Вычисляем расход воды через прибор:

G_приб=* G_ст=1,0*0,081=0,081 кг/с.

По табл.2 приложения 9 [3] имеем p=0,01, а=1,00.

Поправочный коэффициент на способ установки нагревательного прибора при А=100 мм  (по табл.5 приложения 9 [3]).

Принимаем к установке стальной панельный радиатор марки РСГ-2-2-5 с номинальным тепловым потоком Вт /табл. 1 приложения 9/.

Вычисляем фактическую теплоотдачу радиатора по формуле (4.4)

Вт.

Полученная теплоотдача  ниже требуемой теплоотдачи нагревательного прибора  на величину , то есть больше, чем на 5%, что недопустимо.

Принимаем к установке радиатор следующего номера РСГ-2-2-6 с номинальным тепловым потоком  Вт /по табл. 1 приложения 9/.

Фактическая теплоотдача радиатора

 Вт.

Превышение теплоотдачи радиатора над потребной

.

Примем радиатор номера РСГ-2-1-9 2 штуки, тогда изменится коэффициент р, он станет равным 0,025. Номинальный тепловой поток  Вт /по табл. 1 приложения 9/.

Фактическая теплоотдача радиатора

 Вт.

Превышение теплоотдачи радиатора над потребной

 .

Принимаем 2 радиатора марки РСГ-2-1-9.

Определение марки радиатора на пятом этаже.

Определим марку стального панельного радиатора РСГ. Система отопления однотрубная с верхней разводкой со смещенным обводным участком и односторонним подключением приборов. Радиатор установлен под окном жилой комнаты с расчетной теплопотерей Q=1313 Вт (пятый этаж) и температурой внутреннего воздуха °С. Унифицированный радиаторный узел имеет следующие характеристики:

диаметр труб d_{ст .}d_{о.у. .} d_подв. =20 мм;

подводка прямая длиной l_подв.=0.37 м;

длина этажестояка l_э.с.=2,8 м.

Регулирование количества воды, поступающей в прибор, осуществляется трехходовым краном Ру = 1,0 МПа.

Стояк отопительной системы проложен открыто. Температура воды в горячей магистрали t_г=105⁰С. Протяженность горячей магистрали от индивидуального теплового пункта до расчетного стояка м. Расчетный расход воды в стояке  кг/ч (0,081 кг/с). Сумма теплопотерь помещений, расположенных до расчетного помещения по ходу движения воды  Вт.

По формуле (3.8) остывание воды в подающей магистрали:

.

По табл. 8 приложения 9 =1,0, по табл. 4 и табл. 7 приложения 9 [3]:1,07,1,06;

средняя температура воды в нагревательном приборе по формуле (3.6):

80,97;

перепад температур между прибором и воздухом:

80,97-20=60,97.

Удельная теплоотдача 1 м открыто проложенных в помещении трубопроводов при  °С:

для этажестояка диаметром 20 мм  Вт,

для подводок диаметром 20 мм  Вт.

Полезная теплоотдача трубопроводов в помещении:

 Вт.

Требуемая теплоотдача нагревательного прибора:

 Вт.

По табл.2 приложения 9 при питании прибора по схеме сверху-вниз m=1,3. Вычисляем расход воды через прибор:

G_приб=* G_ст=1,0*0,081=0,081 кг/с.

По табл.2 приложения 9 [3] имеем p=0,025, а=1,00.

Поправочный коэффициент на способ установки нагревательного прибора при А=100 мм  (по табл.5 приложения 9 [3]).

Принимаем к установке стальной панельный радиатор марки РСГ-2-1-6 с номинальным тепловым потоком  Вт /табл. 1 приложения 9/.

Вычисляем фактическую теплоотдачу радиатора по формуле (4.4)

Вт.

Полученная теплоотдача  ниже требуемой теплоотдачи нагревательного прибора  на величину , то есть больше, чем на 5%, что недопустимо.

Принимаем к установке радиатор следующего номера РСГ-2-1-7 с номинальным тепловым потоком  Вт /по табл. 1 приложения 9/.

Фактическая теплоотдача радиатора

 Вт.

Превышение теплоотдачи радиатора над потребной

 .

Примем радиатор номера РСГ-2-1-8. Номинальный тепловой поток  Вт /по табл. 1 приложения 9/.

Фактическая теплоотдача радиатора

 Вт.

Фактическая теплоотдача больше требуемой. Принимаем радиатор марки РСГ-2-1-8.

Определение марки радиатора на девятом этаже.

Определим марку стального панельного радиатора РСГ. Система отопления однотрубная с верхней разводкой со смещенным обводным участком и односторонним подключением приборов. Радиатор установлен под окном жилой комнаты с расчетной теплопотерей Q=1875 Вт (девятый этаж) и температурой внутреннего воздуха °С. Унифицированный радиаторный узел имеет следующие характеристики:

диаметр труб d_{ст .}d_{о.у. .} d_подв. =20 мм;

подводка прямая длиной l_подв.=0.37 м;

длина этажестояка l_э.с.=2,8 м.

Регулирование количества воды, поступающей в прибор, осуществляется трехходовым краном Ру = 1,0 МПа.

Стояк отопительной системы проложен открыто. Температура воды в горячей магистрали t_г=105⁰С. Протяженность горячей магистрали от индивидуального теплового пункта до расчетного стояка м. Расчетный расход воды в стояке  кг/ч (0,081 кг/с). Сумма теплопотерь помещений, расположенных до расчетного помещения по ходу движения воды  Вт.

По формуле (3.8) остывание воды в подающей магистрали:

.

По табл. 8 приложения 9 =1,0, по табл. 4 и табл. 7 приложения 9 [3]:1,07,1,06;

средняя температура воды в нагревательном приборе по формуле (3.6):

99,47;

перепад температур между прибором и воздухом:

99,47-20=79,47.

Удельная теплоотдача 1 м открыто проложенных в помещении трубопроводов при  °С:

для этажестояка диаметром 20 мм  Вт,

для подводок диаметром 20 мм  Вт.

Полезная теплоотдача трубопроводов в помещении:

 Вт.

Требуемая теплоотдача нагревательного прибора:

 Вт.

По табл.2 приложения 9 при питании прибора по схеме сверху-вниз m=1,3. Вычисляем расход воды через прибор:

G_приб=* G_ст=1,0*0,081=0,081 кг/с.

По табл.2 приложения 9 [3] имеем p=0,025, а=1,00.

Поправочный коэффициент на способ установки нагревательного прибора при А=100 мм  (по табл.5 приложения 9 [3]).

Принимаем к установке стальной панельный радиатор марки РСГ-2-1-8 с номинальным тепловым потоком  Вт /табл. 1 приложения 9/.

Вычисляем фактическую теплоотдачу радиатора по формуле (4.4)

Вт.

Фактическая теплоотдача больше требуемой. Принимаем радиатор марки РСГ-2-1-8.

Тепловой расчет для стояка трех нагревательных приборов приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1

теплопотеря насос нагревательный

Заключение

В результате проведенных работ по расчету и проектированию отопления жилого здания:

1.  Обоснованы конструктивные и эксплуатационные параметры систем централизованного водяного отопления.

2.      Разработаны план и аксонометрическая схема системы отопления, выявлены диаметры трубопроводов и поверхности нагревательных приборов.

.        Разработана спецификация потребных материалов и оборудования.

.        Получены следующие расчетные технические характеристики системы центрального отопления здания:

ü тепловая нагрузка системы отопления Q=159,174 кВт.

ü  параметры теплоносителя t_г=105^ºС, t _о=70^ºС;

ü  расчетный расход воды в системе отопления:

=3,89 т/ч.

ü расчетные потери давления в системе отопления:

P_сист =10,814 кПа.

ü требуемое давление, развиваемое элеватором:

P_н=0,8·10¹ кПа.

Список использованных источников

1.  CНиП II 3-79. “Строительные нормы и правила. Нормы проектирования” Строительная теплотехника. М., 1979.

2.      Изменение №3 СНиП 3-79. Строительная теплотехника. М., 1995.

3.      Отопление жилого или общесвенного здания. Часть II. Приложения. Методические указания к выполнению курсового проекта. Курицын Б.Н., Казьмина А.В. Саратов: Издательство СГТУ, 2010.

4.      Отопление жилого или общесвенного здания. Часть I. Методические указания к выполнению курсового проекта. Курицын Б.Н., Казьмина А.В. Саратов: Издательство СГТУ, 2009.

5.  СНиП 2.04.05-91. “Строительные нормы и правила проектирования. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”.

6.      Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. “Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция”. М.: Стройиздат, 2012.

7. СНиП 2.04.01 - 85 “Внутренний водопровод и канализация”.

Приложение 1

Примечания

1.      Теплоноситель - вода с параметрами: t_г=105^ºС, t_о=70^ºС, .

.        Расход воды в системе отопления =3892 кг/ч.

.        Потеря давления в системе отопления P_сист =10,814 кПа.

.        Трубопроводы, проложенные в подвале и на чердаке, теплоизолированы минеральной ватой толщиной 30 мм с покровным слоем лака.

.        Трубопроводы, проложенные в помещениях, и радиаторы покрасить масляной краской 2 раза.

.        Спецификация материалов и оборудования дана на расчетную ветку системы отопления, нагревательных приборов - на расчетный стояк.

Приложение 2

Спецификация оборудования