Проектирование системы отопления и вентиляции в жилом трехэтажном здании

Проектируются системы отопления и вентиляции в жилом трехэтажном здании. Строительство ведется в городе Архангельске. Здание кирпичное, с высотой этажа 3 метра. Система отопления централизованная , с температурой теплоносителя 15-70С. Ввод в здание осуществляется через подвал, высота подвала 2 метра.

Продолжительность отопительного периода Z=253 сут.

Температура наружного воздуха tн= -31С

Средняя температура отопительного периода tн= -4,4С

Температура внутреннего воздуха ж. к. tв= 20С

Температура внутреннего воздуха угловой ж.к. tв= 22С

Температура внутреннего воздуха кухни tв= 18С

Температура внутреннего воздуха л.м. tв= 16С

2. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания

Теплотехнический расчет наружной стены, перекрытия над подвалом и перекрытия над последним этажом.

1. Требуемое термической сопротивление теплопередаче R0ТР ограждающей конструкции.

n=1, =20С, =-31С, =4С, =8,7

.

ГСОП=(tB-tОТ. ПЕР)*ZОТ. ПЕР.

ГСОП=(20+4,4)*253=6173,2

=3,56 [м2 С/Вт]

2. Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя

R1= [м2 С/Вт]

R2=[м2 С/Вт]

R3=[м2 С/Вт]

=2,8.

3. Расчетная толщина теплоизоляционного слоя.

=2,8*0,06=0,170 м.

=0,170 м.

4. Фактическое термическое сопротивление ограждающей конструкции.

=3,58 [м2 0С/Вт]

5. Коэффициент теплоотдачи ограждающей конструкции.

=0,279[Вт/(м2 0С)]

Теплотехнический расчет пустотной плиты перекрытия

Участок I.

Общая длина участков:

L = B - an= = 1190 - 845,24 = 344,75 мм. = 0,344 м.

Общая площадь:

FI=L*1 = 0,344*1 = 0,344 м2.

0,115 [м2 С/Вт],

где лЖБ = 1,92 [Вт/м С] - коэффициент теплопроводности железобетона, RВП = 0,15 [м2 С/Вт]

Участок II:

,

где:

= 0,0395.

[м2 С/Вт]

Общее термическое сопротивление стенок и пустот:

RII = RВП + 2RСТ = 0,15 + 0,02*2 = 0,191 [м2 С/Вт]

Общая площадь участков II при расчетной длине 1 м.

FII = a*n*1 = 0,141*6 = 0,846 м2.

Среднее термическое сопротивление ограждения:

=0,16 [м2 С/Вт]

Расчет II

Условная толщина слоя 1 и слоя 3:

м.

Термическое сопротивление этих слоев:

=0,02057 [м2 С/Вт]

Термическое сопротивление 2-го слоя:

=0,15 [м2 С/Вт]

Термическое сопротивление всех 3-х слоев:

Rб = R1 + R2 + R3 = 0,13557[м2 С/Вт]

Расчет III

Действительная величина термического сопротивления железобетонной пустотной плиты:

=0,144 [м2 С/Вт]

Конструкция перекрытия над последним этажом.

Требуемое термической сопротивление теплопередаче R0ТР ограждающей конструкции.

n=0,9; =20С; =-31С; =3С; =8,7[Вт/(м2*С)]; =17 [Вт/(м2*С)]

[м2 С/Вт].

По ГСОПу берем R0ТР = 4.67 [м2 С/Вт]

1. Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя

,

где:

R1= [м2 С/Вт] - цементно-песчаная затирка,

R2=[м2 С/Вт] - гидроизоляция рубероид (ГОСТ 10923-82),

R3=[м2 С/Вт] - железобетонная плита.

RПП=0,144 [м2 С/Вт]

= 4,3[м2 С/Вт]

2. Расчетная толщина теплоизоляционного слоя:

= 4,3*0,08=0,25 м.

3.Толщина перекрытия =0,520 м.

4. Фактическое термическое сопротивление ограждающей конструкции:

=4,7 [м2 С/Вт]

5. Коэффициент теплоотдачи ограждающей конструкции.

=0,212 [Вт/(м2 С)]

Конструкция перекрытия пола 1-го этажа над подвалом.

Из таблицы выбираем R0ТР = 4,67 [м2 С/Вт]

1. Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя:

R1= [м2 С/Вт] - доски сосна вдоль волокон

R2=[м2 С/Вт] - воздушная прослойка

R3=[м2 С/Вт] - плита железобетонная

RПП=0,144 [м2 С/Вт]

2. Толщина теплоизоляционного слоя.

= 0,23 м.

Утеплитель - воздушная прослойка.

R = 0,25 [м2 С/Вт].

3. Фактическое термическое сопротивление ограждающей конструкции

= 4,71 [м2 С/Вт].

4. Толщина перекрытия=0,40 м

5. Коэффициент теплоотдачи ограждающей конструкции:

=0,212 [Вт/(м2 С)].

Теплотехнический расчет и выбор конструкции оконного проема (балконной двери).

ГСОП=(tB-tОТ. ПЕР)*ZОТ. ПЕР.

ГСОП=(20+4,4)*253=6173,2 =0,61

[Вт/(м2 С)]

3. Расчет мощности отопительной установки отопления и здания

Теплопотери в помещениях здания определяется по следующей формуле:

где - теплопотери через отдельные ограждения или их части, Вт.

где К - Коэффициент теплопередачи ограждения, tв - Расчетная температура внутреннего воздуха, С; tн - Расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, С; F - Площадь поверхности ограждения, м2; n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; - добавочные теплопотери: 1 - добавка на ориентацию вертикальных и наклонных ограждений по сторонам света. 2 - добавка на обдувание ветром (для всех вертикальных и наклонных ограждений).

4. Выбор и конструктивное решение системы отопления

В здании запроектирована система отопления с нижней разводкой (прокладка подающих магистралей по подвалу), однотрубная (вода поступает, а прибор и отводится из него по одному стояку, приборы присоединены последовательно по теплоносителю), вертикальная. Система отопления централизованная. В качестве теплоносителя используется вода, со следующими параметрами:

- для системы отопления: падающая магистраль - t = 95С, обратная магистраль - t = 70С;

- для тепловых сетей: падающая магистраль - t = 150С, обратная магистраль - t = 70С.

Схема присоединения приборов - прямоточная - регулируемая со смещенным замыкающим участком. Направление движения воды в подающих и обратных магистралях попутное, т.е. движение воды в одном направлении.

В качестве отопительных приборов, используются радиаторы чугунные секционные, марка М-140-АО (размеры 582х96х140 мм, высота, ширина, глубина соответственно).

Удаление воздуха из системы происходит через кран Маевского, который установлен на каждом отопительном приборе верхнего этажа.

5. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Основание для расчета - выполненная аксонометрическая схема системы отопления.

Потери давления на отдельном расчетном участке вычисляется как:

Руч = SG2,

где S - характеристика гидравлического сопротивления,

Для отдельных унифицированных узлов дана в справочнике а зависимости от используемого диаметра d; G2 - расход теплоносителя на участке, кг/ч;

Для нескольких участков, соединенных последовательно

S = Si,

где Si - характеристика гидравлического сопротивления на i-м участке,

Характеристика гидравлического сопротивления магистрального трубопровода вычисляется по формуле:

S = A(l/d + ),

где А - удельное динамическое давление, , из справочных данных; l - длина участка, м; /d - приведенный коэффициент гидравлического трения, м-1; - сумма коэффициентов местного сопротивления на участке.

6. Теплотехнический расчет труб и нагревательных приборов

Суть расчета - определение требуемой площади поверхности нагрева отдельно рассматриваемого отопительного прибора. Основание для расчета - выполненная аксонометрическая схема системы отопления.

Теплопоступление от отопительного прибора рассчитывается как:

Qо.п.т/пост=Qпомт/пот - Qтрт/пост,

где Qпомт/пот - потери помещения, Вт; Qтрт/пост - теплопоступление от трубопровода, Вт, по формуле:

Qтрт/пост = qтрlтртр,

где qтр - теплосъем с 1м погонного трубы в зависимости от температурного перепада (tг - tв) и диаметра трубопровода, Вт/м; lтр - длина трубопровода, м; тр - поправочный коэффициент, учитывающий полезную для поддержания температуры внутреннего воздуха долю теплоты.

Требуемый номинальный тепловой поток рассчитывают по формуле:

где Qо.п.т/пост - теплопоступление от отопительного прибора, Вт; к - комплексный коэффициент, рассчитываемый по формуле:

где tcр - средний температурный напор, рассчитывается по формуле:

tcр = tcр - tв,

где tср - средняя температура i - м приборе, С; tв - температура внутреннего воздуха, С; n, p, c - коэффициенты, учитывающие конструктивные особенности прибора; Gпр - расход воды в приборе, кг/ч; b - коэффициент, учитывающий атмосферное давление; - коэффициент, учитывающий направление движения теплоносителя.

tср = tвх - 0,5tпр,

где tвх - температура теплоносителя на входе в прибор, С, tпр - понижение температуры теплоносителя после прохождения отопительного прибора, С.

где tг - расчетная температура горячей воды в системе, С; i - коэффициент затекания i-го прибора, Qi - тепловая нагрузка i-го прибора, Вт; tо - расчетная температура обратной воды в системе, 0 С;

где с - удельная теплоемкость теплоносителя, ; Gпр - расход воды в приборе, кг/ч; 1 - коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительные площади сверх расчетных; 2 - коэффициент, учитывающий теплопотери вследствие размещения приборов у наружных стен.

Gпр = Gст,

где - коэффициент затекания; Gст - расход воды в стояке, кг/ч, определяется по формуле:

где Qст - тепловая нагрузка стояка, Вт, рассчитывается по формуле:

Qст = Qi,

где Qi - тепловая нагрузка i-го прибора, Вт;

Температура теплоносителя на выходе из прибора определяется как:

где - температура теплоносителя на входе в i-й прибор, С, - понижение температуры теплоносителя после прохождения отопительного прибора, С.

Количество секций чугунного радиатора определяется следующим образом:

где Qт.н. - требуемый номинальный тепловой поток, Вт; Qн.у. - нормативный условный тепловой поток с одной секции, Вт.

7. Расчет основного оборудования индивидуального местного теплового пункта

Подбор водоструйного элеватора осуществляются на основании расчета диаметра горловины dг и диаметра сопла dc.

dc = dr / (1+U)=20/(1+2,53)=56 мм=5,6 см

где dr - диаметр горловины, мм.; U - увеличенный коэффициент смещения.