Гидравлический расчет системы отопления здания

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    275,37 Кб
  • Опубликовано:
    2017-03-20
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Гидравлический расчет системы отопления здания





Гидравлический расчет системы отопления здания


Исходные данные

тепловой калорифер отопление

Жилой дом расположен в Ярославской области, в г. Рыбинске.

Длина дома - 42 м; ширина - 13 м; высота этажа от пола до потолка - 2,5 м; высота подвала от пола до перекрытия первого этажа - 2,5 м. В данном доме проживают 12 взрослых и 6 детей.

 - расчетная внутренняя температура воздуха согласно ГОСТ 30494 - 96 [1];

 - расчетная наружная температура воздуха ГОСТ 30494 - 96;

tht - средняя температура наружного воздуха за весь отопительный период, оС;

 - расчетная температура воздуха в техподполье, оС;

tT - температура теплоносителя, циркулирующего в трубопроводе при расчетных условиях, оС;

zht - продолжительность отопительного периода, сутки;d - градусо - сутки отопительного периода, ;

 - плотность внутреннего воздуха при 22 оС.

 - ускорение свободного падения;

 - удельная теплоемкость сухого воздуха;

Rст - термическое сопротивление стены, ;

Rок - термическое сопротивление оконного проема, ;

Rкр - термическое сопротивление крыши, ;

 - нормируемое сопротивление теплопередаче, части цокольной стены, расположенной выше уровня грунта, ;

 - сопротивление теплопередаче заглубленной части стен техподполья, ;

Rreq - нормируемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем жилого здания, ;

 - нормируемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем, ;

R1 - сопротивление воздухопроницанию окон, ;

R2 - сопротивление воздухопроницанию дверей, ;

 - нормируемое сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, ;

 - нормируемое сопротивление воздухопроницанию дверей,;

 - нормируемое сопротивление воздухопроницанию окон в деревянных переплетах,;

 - нормируемое сопротивление воздухопроницанию окон в пластиковых переплетах,;

 - удельный вес наружного воздуха, Н/м3;

 - удельный вес внутреннего воздуха, Н/м3;

qt - плотность теплового потока от трубопроводов, Вт/м;

q18 - линейная плотность теплового потока от трубопроводов, Вт/м;

qb.c - тепловой поток через цокольное перекрытие, Вт/м2;

 - расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях наружных ограждений, Па;

 - разность давлений , определенная для помещений 1 - го этажа, Па;

n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.

 - добавочные потери тепловой энергии в долях от основных потерь;

 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности; ;

 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности; ;

hi - высота от уровня земли до центра рассчитываемого помещения, м;

с - аэродинамический коэффициент для наветренной поверхности ограждения здания;

с1п - аэродинамический коэффициент для подветренной поверхности ограждения здания;

А1 - площадь окон (балконных дверей), м2;

А2 - площадь наружных дверей, м2;

Аок - расчетная площадь поверхности окна, м2;

Акр - расчетная площадь поверхности крыши, м2;

Аb - площадь цокольного перекрытия (над техподпольем), м2;

l - суммарная длина поперечного сечения ограждений техподполья, м;

Vb - объем техподполья, м3;

na - коэффициент кратности воздухообмена в техподполье; ч-1;

kс - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях;

 - количество инфильтрующегося воздуха, через ограждение помещения, кг/ч;

Qтв - тепловыделения в здании, кВт;

Qтп - тепловые потери здания, кВт;

Qint - бытовые тепловыделения, МДж;

Qs - теплопоступления от солнечной радиации, МДж;

 - теплоступления от отопительных приборов, кВт;


Введение

Для обеспечения комфортной температуры в зданиях и сооружениях используются централизованные и автономные (местные) системы отопления.

Систем автономного отопления здания предполагает наличие независимого источника тепла.

Система централизованного водяного отопления здания представляет разветвлённую систему трубопроводов, по которым теплоноситель от внешнего источника - тепловой магистрали, подается в отапливаемое здание с заданными параметрами.

Нагрев воздуха в помещениях здания происходит на установленных под оконными проемами теплообменниках - радиаторах, через которые прокачивается горячий теплоноситель.

Согласно техническим условиям, максимальная расчетная температура теплоносителя, подаваемого в здание может составлять 95 . Согласно Сан пин СанПиН 2.2.4.548-96 диапазон температур воздуха внутри здания составляет 18-22.

Существующие методики расчета водяной системы отопления позволяют определить расчетные параметры системы для наиболее нагруженного периода работы, при расчетной минимальной температуре окружающей среды для данного района. Согласно этих параметров, проводится проектирование системы отопления конкретного здания.

Актуальной является задача регулирование параметров работы спроектированной системы отопления при изменении температуры окружающей среды во время отопительного периода. Количества тепла, отдаваемое от теплоносителя воздушной среде помещений зависит от температуры и расхода теплоносителя. Для регулирования количества тепла проводится качественная или количественная регулировка системы отопления. Задача регулирования параметров работы, спроектированной системы отопления является основной целью курсовой работы.

Чертеж 1. Внешний вид и размеры отдельно стоящего здания

1.      Термодинамический расчёт здания

Необходимость постоянного подвода тепловой энергии в любое здание в холодное время года обусловлено тепловыми потерями через ограждающие конструкции здания, возникающими вследствие разности температур между его внутренними помещениями и окружающей средой. Значение температуры внутри помещения устанавливается нормативными документами ГОСТ 30494, ГОСТ 12.1.005 [2], СанПиН 2.1.2.1002 [3] и СанПиН 2.2.4.548 [4] в зависимости от назначения здания и его климатической категории.

Для поддержания установленной температуры в пределах постоянного значения здание должно находиться в состоянии теплового равновесия, т.е. должно осуществляться равенство между тепловыделениями и потерями тепловой энергии через ограждающие конструкции здания:


где  сумма тепловыделений в здании, кВт;

 сумма тепловых потерь, кВт.

К статьям тепловыделений  относятся:

‒       Бытовые тепловыделения  - выделения тепла от организма человека и теплопоступления от электрооборудования, эксплуатируемого в рассчитываемом помещении (система освещения, вентиляции, бытовая техника, и др.)

‒       Теплопоступления от солнечной радиации  - поступление тепловой энергии в здание через оконные и другие светопрозрачные конструкции за счет излучаемой электромагнитной энергии Солнца.

‒       Теплопоступления от отопительных приборов  - выделение тепловой энергии за счет обогрева помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта

Теплопоступления от отопительных приборов  соответствует потребному теплоснабжению здания.

Исходя из формулы следует, что значение потребного теплоснабжения  определяется как разность:

 

1.1 Определение теплопотерь здания

Тепловые потери здания состоят из утечек тепловой энергии через наружные стены, оконные и дверные проемы, пол и наклонную крышу здания в окружающую среду. Расчет тепловых потерь производится согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» [5].

Важной характеристикой объекта теплопотребления, определяющей коэффициенты теплопотерь вертикальных ограждающих конструкций, значения теплопоступлений солнечной энергии и другие расчетные величины, является расположение здания относительно сторон света. Для рассчитываемого объекта расположение относительно сторон света выбрано условно и представлено на рис. 1

Рис. 1. Расположение здания относительно сторон света

1.2 Определение тепловых потерь через наружные стены

В соответствии заданием наружные стены рассчитываемого здания выполняются из кирпича керамического рядового, пустотелого, 1,44NF 250x120x88 мм

Толщины слоев и теплопроводность материалов стен представлены в Таблице 1.

Материал слоя

Толщина слоя , м

Теплопроводность , Вт/(м·К)

1

Кирпич керамический рядовой, пустотелый, 1,44NF 250x120x88 мм

0,5

0,57

2

Штукатурка: Glims Velur

0,001

0,18


Тепловые потери через стены рассчитываются по формуле:

где   расчетная площадь поверхности стены, м2;

  термическое сопротивление стены, ;

  расчетная температура воздуха внутри помещения, ;

  расчетная температура наружного воздуха, ; коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, приведенный в [СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий];

 добавочные потери тепловой энергии в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с [СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий].

Термическое сопротивление стен определяется по формуле:


где  - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности,

 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности,

 - толщина соответствующего слоя;

 - теплопроводность соответствующего слоя в условиях эксплуатации;

Подставляя в формулу (2.4) численные значения имеем

Подставляя в формулу (2.3) численные значения имеем

Результаты расчета тепловых потерь через стены здания сведены в Таблицу 2.

Таблица 2. Значения тепловых потерь через стены здания

Ориентация стены

Площадь стены основного здания, м2

Теплопотери через стены основного здания, кВт

Север

163,5

9,18

Юг

157,6

8,85

Запад

55,3

2,96

Восток

55,3

2,96

Всего

431,6

24,09

1.3 Определение тепловых потерь через оконные проемы

Согласно проекту, в здании выполняются двухкамерные стеклопакеты в переплетах ПВХ. Теплопотери через окна определяются по формуле:


где   расчетная площадь поверхности окна, м2;

  термическое сопротивление оконного проема, .

Для данного здания были взяты двухкамерные стеклопакеты в пластиковых переплётах, с термическим сопротивлением 0,54 .

Подставляя в формулу (2.5) численные значения имеем


Таблица 3. Тепловые потери через окна


Ориентация окна

Площадь окна, м2

Тепловые потери, кВт

1

Север

37,5

4,05

2

Юг

15

1,62


Итого:

52,5

5,67


Суммарные тепловые потери через окна данного помещения составляют 5,67 кВт.

1.4 Определение тепловых потерь через крышу здания

Верхнее ограждающее перекрытие здания, в разрезе, показано на рис. 2

Составляющие:

- Железобетонная плита; 4 - Mин.вата маты теплоизоляционные: Good Shell; 5 - Сосна

Для расчета тепловых потерь через верхнее перекрытие используем данные о материалах: железобетонное основание, мин. вата маты теплоизоляционные: Good Shell, слой сосны.

Толщины слоев и теплопроводность материалов крыши представлены в таблице 4.


Материал слоя

Толщина слоя , м

Теплопроводность , Вт/(м·К)

3

ЖБИ

0,3

1,69

4

Mин.вата маты теплоизоляционные: Good Shell, 50 мм

0,05

0,038

5

Сосна

0,025

0,18


Тепловые потери через крышу рассчитываются по формуле:


где   расчетная площадь поверхности крыши, м2;

  термическое сопротивление крыши, ;

Термическое сопротивление крыши определяется по формуле:


где  - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности,

 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности,

 - толщина соответствующего слоя;

 - теплопроводность соответствующего слоя в условиях эксплуатации.

В результате вычислений термическое сопротивление крыши отдельно стоящего здания принимает значение:

Расчетная площадь поверхности крыши объекта составляет

546

Тепловые потери через крышу данного здания в соответствии с зависимостью (2.6) составляют

.5 Теплотехнический расчет техподполья

Место расположения здания - г. Рыбинск, ;


Площадь цокольного перекрытия (над техподпольем) Ab = 546 м2;

Ширина подвала - 13 м; площадь пола техподполья - 546 м2;

Высота наружной стены техподполья, заглубленной в грунт - 1,5 м;

Площадь наружных стен техподполья, заглубленных в грунт - 165 м2;

Суммарная длина l поперечного сечения ограждений техподполья, заглубленных в грунт:

Высота наружной стены техподполья над уровнем земли - 1,5 м;

Площадь наружных стен над уровнем земли - 110 м2;

Объем техподполья Vb = 1365 м3;

Расчетные температуры системы отопления нижней разводки 95 оС, горячего водоснабжения 60 оС.

Длина трубопроводов системы отопления с нижней разводкой lpi составила:

dpi, мм

80

lpi, м

132


Длина трубопроводов горячего водоснабжения составила:

dpi, мм40


lpi, м

83


Газораспределительных труб в техподполье нет, поэтому кратность воздухообмена в техподполье na = 0,5 ч-1.

Температура воздуха в помещениях первого этажа .

Порядок расчета

1.       Нормируемое сопротивление теплопередаче , части цокольной стены, расположенной выше уровня грунта, определяют согласно СНиП 23 - 02 для стен в зависимости от градусо - суток Dd отопительного периода климатического района. При этом в качестве расчетной температуры внутреннего воздуха принимают расчетную температуру воздуха в техподполье , оС, равную не менее плюс 2 оС при расчетных условиях.

В данном случае имеем значение градусо - суток  и нормируемое сопротивление теплопередачи цокольной стены, расположенной выше уровня грунт а .

.        Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части техподполья определим как для утепленных полов на грунте, состоящей из термического сопротивления стены, равного , и участков пола техподполья.

Сопротивление теплопередаче участков пола техподполья (начиная от стены до середины техподполья) шириной: 0,5 м - 2,1 ; 2 м - 4,3 ; 2 м - 8,6 ; 4 м - 14,2 . Соответственно площадь этих участков для части техподполья длинной 1 м будет равна 1,7 м2 (стены, контактирующей с грунтом), 0,5 м2, 2 м2, 2 м2, 4 м2.

Таким образом, сопротивление теплопередаче заглубленной части стен техподполья равно

 (2.8)

Вычислим приведенное сопротивление теплопередачи ограждений заглубленной части техподполья по формуле


.        Согласно СНиП 23 - 02 нормируемое сопротивление теплопередаче перекрытия над техподпольем жилого здания Rreq для  равно 4,6 .

Определим значение нормируемого сопротивления теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем , , по формуле

,

где Rreq - нормируемое сопротивление теплопередаче перекрытий над техподпольем, определяемое согласно СНиП 23 - 02 в зависимости от градусо - суток отопительного периода климатического района;

n - коэффициент, определяемый по формуле

,

где  - расчетная температура воздуха в техподполье;  - расчетная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая согласно СП 23 - 101 - 2004 [6];  - расчетная температура наружного воздуха, оС, принимаемая согласно СНиП 23 - 01 [7].

Подставляя значения в формулы (2.10) и (2.11), получаем следующие значения

,


.        Определим температуру воздуха в техподполье  по формуле (2.12)


где  - расчетная температура воздуха в помещении над техподпольем, оС;  - расчетная температура наружного воздуха, оС, принимаемая согласно СНиП 23 - 01; lpi - длина трубопровода i - го диаметра, м, принимается по проекту; Ab - площадь техподполья (цокольного перекрытия), м2;  - нормируемое сопротивление теплопередача цокольного перекрытия; Vb - объем воздуха, заполняющего пространство техподполья, м3; na - кратность воздухообмена в подвале, ч-1: при прокладке в подвале газовых труб na = 1,0 ч-1, в остальных случая na = 0,5 ч-1;  - плотность воздуха в техподполье, кг/м3, принимаемая равной ; As - площадь пола и стен техподполья, контактирующих с грунтом, м2;  - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части техподполья; Ab.w - площадь наружных стен техподполья над уровнем земли, м2;  - нормируемое сопротивление теплопередачи, части цокольной стены, расположенной выше уровня грунта, определяют согласно СНиП 23 - 02 для стен в зависимости от градусо - суток Dd отопительного периода климатического района, ; qpi - линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящейся на 1 м длины трубопровода i - го диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры, фланцевые соединения и арматуру, Вт/м; для чердаков и подвалов qpi приведены в таблице

Нормируемая плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции трубопроводов на чердаках и подвалах

Условный диаметр трупопровода

Средняя температура теплоносителя, оС


60

70

95

105

125


Линейная плотность теплового потока qpi, Вт/м

10 15 20 25 32 40 50 70 80 100 125 150

7,7 9,1 10,6 12 13,3 14,6 14,9 17 19,2 20,9 24,7 27,6

9,4 11 12,7 14,4 15,8 17,3 17,7 20,3 22,8 25 29 32,4

13,6 15,8 18,1 20,4 22,2 23,9 25 28,3 31,8 35,2 39,8 44,4

15,1 17,8 20,4 22,8 24,7 26,6 28 31,7 35,4 39,2 44,2 49,1

18 21,6 25,2 27,6 30 32,4 34,2 38,4 42,6 47,4 52,8 58,2


Предварительно определим значение членов формулы, касающихся тепловыделений от труб систем отопления и горячего водоснабжения, используя данные таблицы 5. При температуре воздуха в техподполье 2 оС плотность теплового потока от трубопроводов возрастет по сравнению с значениями, приведенными в таблице 5, на величину коэффициента полученного из уравнения


где q18 - линейная плотность теплового потока по таблице 5; tT - температура теплоносителя, циркулирующего в трубопроводе при расчетных условиях; t - температура воздуха в помещении, где проложен трубопровод.

Подставляя значения в это уравнение (2.13), получим следующие значения:

для трубопроводов системы отопления - [(95-2)/(95-18)]1,283 = 1,27;

для трубопроводов горячего водоснабжения - [(60-2)/(60-18)]1,283 = 1,51.

Тогда

Рассчитаем значение температуры  из уравнения теплового баланса (2.12) при назначенной температуре подполья 2 оС

Рассчитаем тепловой поток через цокольное перекрытие по формуле (2.14)

Рассчитаем тепловыделения со всей площади цокольного перекрытия по формуле (2.15)


1.6 Определение тепловых потерь на нагрев инфильтрующегося воздуха

Расчет инфильтрующегося воздуха производится по формуле:


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

 - удельная теплоемкость воздуха,

 - количество инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждение помещения, определяемое по формуле


где ,  - площади окон (балконных дверей) и наружных дверей соответственно, м2,

l - длина стыков стеновых панелей, м;

R1 и R2 - сопротивление воздухопроницанию соответственно окон (м2·ч·Па/кг) и дверей (м2·ч·Па/кг) определяемое по СНиП 23-02-2003 или по результатам натурных испытаний;

Dp - расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях наружных ограждений помещения, Па;

 - разность давлений Dp, определенная для помещений 1-го этажа, Па.

Для зданий с естественной вытяжной вентиляцией расчетную разность давлений Dр находят по формуле

 

где Нш - высота устья шахты от уровня земли, м;

hi - высота от уровня земли до центра рассчитываемого помещения, м;

v - скорость ветра, принимаемая в соответствии с СНиП 2.04.05-91 [8]. Для города Рыбинска величина ;

ri - плотность наружного воздуха, кг/м3, которую определяют по формуле

ri = 353/(273 + ti),

где ti - температура наружного воздуха по параметрам Б (согласно СНиП 2.04.05 - 91), для города Рыбинска величина ;

и  - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые в соответствии со СНиП 2.01.07 - 85 [9] равными (+0,8) и (-0,6);

ki и kш - коэффициенты учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты; принимают соответственно для рассчитываемого элемента и устья шахты по СНиП 2.01.07-85.

Для климатической зоны г. Рыбинска и высоты рассчитываемого здания коэффициенты ki и kш принимают значения:

ki = 1,22 и kш = 1,06.

Нормированное значение сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций (м2·ч·Па/кг), в соответствии с СНиП 23-02-2003, кроме окон, балконных дверей и фонарей, определяется по формуле

,

где Gn - нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м2·ч), принимаемая в соответствии с СНиП 23-02-2003.

Dр - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая по формуле:

,

где Н - высота здания от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты, м;

gext, gint - удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м3, определяемый по формуле

g = 3463/(273 + t),

t - температура воздуха: внутреннего (для определения gint) - принимается согласно оптимальным параметрам по СанПиН 2.1.2.1002 (для города Рыбинска gint = 20); наружного (для определения gext) - принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23.01-99 (для Рыбинска -31);

n - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по СНиП 23.01-99 (для Рыбинска n = 5,5 м/с).

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и фонарей  м2· ч/кг, согласно СНиП 23-02-2003 определяется по формуле

,

где = 10 Па - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию .

Нормированные значения сопротивления воздухопроницанию дверей, окон в деревянных переплетах и окон в пластиковых переплетах согласно расчетам составили

, .

соответственно.

Расчетные разности давлений для этажей объекта соответственно равны

1 = 2,16 Па.

Рассчитанное количество инфильтрующегося в здание воздуха составило

Расход теплоты  на нагрев инфильтрующегося воздуха равен


1.7 Суммарные значения тепловых потерь здания

Суммарные тепловые потери через конструкции ограждения здания объекта теплопотребления в результате расчетов составили 55,04 кВт. В таблице 6 представлены сводные значения тепловых потерь ограждающими конструкциями здания.

Следующим этапом определения потребной тепловой мощности для отопления здания является вычисление тепловых поступлений в здание за период отопительного сезона.

Сводная таблица тепловых потерь

Наименование

Количество потерь тепла, кВт

Стены

22,28

Крыша

17,78

Подвал

5,99

Окна

5,67

Инфильтрация

3,33

Всего

55,04


Рис. 3. Круговая диаграмма потерь тепла данного объекта

1.8 Определение бытовых теплопоступлений

Бытовые теплопоступления за отопительный период , МДж, следует определять по формуле в соответствии с требованиями СНиП 23-02-2003:

 

где  - удельная величина бытовых тепловыделений на 1 м2 расчетной площади здания, Вт/м2;

 - продолжительность, сут., отопительного периода, принимаемая по СНиП 23 - 01 - 99 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10°С;

 - площадь здания без учета коридоров, кладовой и т.д.

Удельная величина бытовых тепловыделений  рассчитывается по формуле:

 

 и - величина тепловыделений, Вт/чел., от взрослого человека и ребенка соответственно. Тепловыделения от взрослого человека принимаются равными 80 Вт/чел., от ребенка 40 Вт/чел.

- величина тепловыделений от электрооборудования, Вт;

 время нахождения людей в здании;

S - площадь здания, м2.

Теплопоступления от организма человека рассчитываются исходя из присутствия в здании 12 взрослых человек и 6 детей в продолжении 15 часов в сутки. Средняя потребляемая электрическая мощность в течение суток выбрана по статистическим данным и составляет 0,31 кВт.

В соответствии с этим величина  по формуле (2.25) составит:

Значение тепловых поступлений  согласно выражению (2.25) равно

Средняя мощность бытовых теплопоступлений: 0,86 кВт или 0,0007 Гкал/час.

1.9 Определение теплопоступлений от солнечной радиации

Теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода , МДж, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, следует определять по формуле в соответствии с СНиП 23 - 02 - 2003:


где ,  - коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по своду правил;

,  - коэффициенты относительного проникания солнечной радиации для светопропускающих заполнений соответственно окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий или согласно своду правил;

, , ,  - площадь светопроемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям, м2;

 - площадь светопроемов зенитных фонарей здания, м2;

, , , - средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированная по четырем фасадам здания, МДж/м2, определяется по СНиП 23 - 01 - 2003.

 - средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, МДж/м2, определяется по СНиП 23 - 01 - 2003;

Значения коэффициентов  и  определены в соответствии с СНиП 201-99 [10].

Согласно выше представленной зависимости (1.26) значение  составило:

Средняя мощность теплопоступлений в результате расчетов: 0,46 кВт или 0,0004 Гкал/час.

.10 Определение потребного теплоснабжения здания

Потребность здания в тепловой энергии определяется по формуле (2.2) на основании проведенного расчета тепловых потерь и теплопоступлений. Их величины за период отопительного сезона представлены в таблице 7.


Потребность в тепловой энергии за отопительный период

Показатель

Обозначение показателя

Расчетное значение показателя, МДж (Гкал)

Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания

945758 (225,89)


Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период

15408 (3,87)


Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период

4815 (2,12)


Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период

985534 (219,90)



Средняя отопительная нагрузка (в расчете на среднесезонную температуру 4) с учетом теплопоступлений: 22,8 кВт (0,0196 Гкал/час).

Максимальная отопительная нагрузка (в расчете на среднесезонную температуру 31) с учетом теплопоступлений: 48,47 кВт (0,042 Гкал/час).

2.      Расчёт количества секций калорифера

Согласно проведённым расчётам нам удалось рассчитать необходимую мощность системы отопления. Рассчитаем количество секций для каждого этажа здания.

Средние теплопоступления на один этаж, найдем по формуле (3.1)

,

где Qint - бытовые теплопоступления в здание за отопительный период, кВт; Qs - теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период, кВт;  - средние теплопоступления на один этаж, кВт.

Поставляя значения теплопоступлений, найденные в пунктах (2.9) и (2.10) в формулу (3.1), рассчитаем ее значение


Произведем расчет теплопотерь для каждого этажа отдельно по формуле (3.2)

,

где  - теплопотери через цокольное перекрытие, стены, окна, инфильтрацию и крышу здания, кВт;  - теплопотери с первого этажа здания.

После подстановки значений теплопотерь через ограждающие конструкции здания и инфильтрацию в формулу (3.2), получим следующие значения теплопотерь для первого этажа:

,

Выполним расчет необходимой мощности системы отопления для первого этажа по формуле (3.3)

,

где  - необходимая мощность системы отопления для i - го этажа здания, кВт;  - теплопотери i - го этажа здания, кВт.

Подставляя значения теплоступлений и теплопотерь в формулу (3.3), получим значения необходимой мощности системы отопления для первого этажа

,

Используя справочные материалы для биметаллических радиаторов Rifar B Base 500 (Россия) мощностью  Вт, рассчитываем необходимое количество секций n для отопления первого этажа по формуле (3.4):

 секций.

Принимаем коэффициент запаса, учитывающий изменение температуры теплоносителя, а также уменьшение входного сечения радиатора в результате загрязнения kзапаса = 1,3. Тогда требуемое количество секций составит  секций. Так как для создания тепловой завесы радиаторы отопления размещают под окнами, разделим количество секций для первого этажа на количество окон первого этажа и найдём количество секций под каждым окном как

.

Полученное значение округляем. Получим, что общее количество секций для первого этажа составит

.

3.      Гидравлический расчет системы отопления жилого здания

3.1 Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца однотрубной системы отопления с верхней разводкой и тупиковым движением теплоносителя

Основное циркуляционное кольцо выбираем через самый удаленный стояк (Чертеж 2).

Разделяем кольцо на участки.

Определяем тепловые нагрузки на участках и заносим результаты в табл. 9:

1, 12-й участок

, 11-й участок

, 10-й участок

, 9-й участок

, 8-й участок

-й участок

-й участок

Определяем расход теплоносителя на участках по формуле и заносим результаты в табл. 10:

,


Задаемся диаметром трубопровода d

, 12-й уч. - 40 мм; 2, 11-й уч. - 32 мм; 3, 10-й уч. - 25 мм; 4, 9-й уч. - 20 мм; 5, 8-й уч. - 20 мм; 6-й уч. - 20 мм; 7-й уч. - 15 мм.

Зная расход G и диаметр d, по прил. 1 [16] удельное сопротивление на трение R, Па/м, и скорость движения теплоносителя v, м/с.

Чертеж 2. Аксонометрическая схема системы отопления

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений на участках главного циркуляционного кольца по прил. 2 [16]

№ участка

d, мм

КМС


1

40

вентиль

7



Отвод под углом 90

0,3

7,3

2, 11

32

тройник на ответвление

1,5

3, 10

25

вентиль

7



тройник на ответвление

1,5

11,5

4

20

тройник на проход

1

5

20

тройник на проход

1



воздухосборник

1,5



отвод под углом 90 1 шт

0,8

3,1

6

20

тройник на ответвление

1,5



кран КРТ при проходе

3,4



Прибор Rifar Base 200

1,3

6,2

7

15

тройник на ответвление

1,5

8

20

отвод под углом 90 1 шт

0,8

9

20

тройник на проход

1

12

40

тройник на ответвление

1,5



вентиль

7

8,5


Определяем потери давления на трение, перемножая значения графы 4 на значения графы 6 (Rl).

Зная значения  и скорости движения воды v, по прил. 3 [16] определяем потери давления на местные сопротивления.

Складывая потери давления на трение и потери давления на местные сопротивления, получаем полные потери давления на каждом участке циркуляционного кольца.


Таблица 10. Ведомость гидравлического расчета

Номер участка

Тепловая нагрузка на участке Qуч, Вт

Расход воды на участке Gуч, кг/ч

Длина участка l, м

Диаметр участка d, мм

Удельное сопротивление на трение R, Па/м

Скорость теплоносителя v, м/с

Сумма КМС на участке

Потеря давления на трение на участке Rl, Па

Потери давления на местные сопротивления Z, Па

Суммарные потери давления (Rl+Z), Па

Главное циркуляционное кольцо

1

36720

1313,9

4

40

32

0,281

7,3

128

279,59

407,59

2

24480

875,93

6

32

30

0,248

1,5

180

44,25

224,25

3

12240

437,97

4

25

34

0,218

11,5

136

264,5

400,5

4

8160

291,98

8

20

55

0,236

1

440

27

467

5

4080

145,99

10

20

14,5

0,115

3,1

145

20,026

165,026

6

2040

72,994

1

20

3,4

0,058

6,2

3,4

10,788

14,188

7

510

18,249

0,5

15

1,8

0,026

1,5

0,9

0,45

1,35

8

4080

145,99

10

20

14,5

0,115

0,8

145

20,026

165,026

9

8160

291,98

8

25

55

0,236

1

440

27

467

10

12240

437,97

4

15

34

0,218

11,5

136

264,5

400,5

11

24480

875,93

6

15

30

0,248

1,5

180

44,25

224,25

12

36720

1313,9

2

20

32

0,281

8,5

64

279,59

343,59


3280,27

Малое циркуляционное кольцо

13

4080

145,99

10

20

14,5

0,115

3,1

145

20,026

165,026

14

2040

72,994

1

20

3,4

0,058

6,2

3,4

10,788

14,188

15

510

18,249

0,5

15

1,8

0,026

1,5

0,9

0,45

1,35

16

4080

145,99

10

20

14,5

0,115

0,8

145

20,026

165,026


345,59

тепловой калорифер отопление

3.2 Расчет малого циркуляционного кольца

Складываем полные потери на участках 13 - 16:

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений на участках малого циркуляционного кольца при прил. 2 [16] и заносим в табл. 10 графа 8.

Выполняем проверку гидравлической увязки между главным и второстепенным циркуляционным кольцом, используя формулу


Так как условие не выполняется, то на стояке 3 устанавливаем дроссельную шайбу.

Рассчитываем диаметр дроссельной шайбы по формуле


где  - разница давлений между кольцами, м вод. ст.; GУЧ - расход теплоносителя на участке, т/ч.



Выводы

В результате выполненной работы был произведён гидравлический расчёт системы отопления отдельно стоящего здания, в ходе которого определено:

1) Расчётная потребность в тепловой энергии на отопление здания, составило:

2) Получены зависимости теплопотерь здания при изменении температуры окружающей среды в отопительный период. Определен расчет качественной и количественной регулировки системы отопления здания.

3) Полные потери на участках с 13 по 16 равняются

) Из-за невыполнения условия гидравлической увязки между кольцами, была установлена дроссельная шайба с диаметром


Библиографический список

1. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника (с изм. №4).

. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.

. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.

СНиП 201-99 Энергосбережение в зданиях.

. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.

. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

. СНиП 2.08.02-89 Общественные здания и сооружения (с изм. №5).

. СП 23-101-2000 Проектирование тепловой защиты зданий.

. Сергеев, М.Н. Сборник задач по теплообмену [Текст]: Учебное пособие/ М.Н. Сергеев, Б.М. Конюхов, Н.Н. Новиков. - Рыбинск: РГАТА, 2010. - 190 с.

12. Источники системы теплоснабжения промышленных предприятий: учеб. пособие / А.М. Дубинин. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 161 с.

13. Курс лекций по дисциплине «Тепловодогазоснабжение» доцент кафедры «Авиадвигателестроение» Емец А.А.

14. Курс лекций по дисциплине «Тепломассообмен» доцент кафедры «Авиадвигателестроение» Веретенников С.В.

15. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1977.-334 с.

16. Типовые примеры расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха [Текст]/ Учебное пособие/ М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, Ю.Н. Дорошенко. - Томск: Изд - во Том. Гос. Архит. - строит. ун - та 2012. - 288 с.

Похожие работы на - Гидравлический расчет системы отопления здания

 

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