Визначення теплової потужності системи опалення

Визначення теплової потужності системи опалення

Загальні положення

Система опалення будинку призначена для компенсування втрат теплоти приміщення. Додатковими джерелами теплоти являються побутові теплопідсилювачі.

Втрати теплоти приміщення з врахуванням побутових теплопідсилювачів,Вт:

де - втрата теплоти через огороджуючи конструкції,Вт;

- більша із двох величин:витрат тепла на нагрівання інфільтруючого зовнішнього повітря(Вт) і витрат тепла на нагрівання вентиляційного повітря (Вт)

- побутові теплонадходження,Вт.

Визначення витрат теплоти через огороджуючи конструкції

Втрати теплоти через зовнішні огороджуючи конструкції:

,

де - опір теплопередачі огороджуючих конструкцій,;

F- розрахункова площа огороджуючих конструкцій,;

- розрахункова температура внутрішнього повітря ,.

- середня температура найбільш холодної п'ятиденки забеспеченністю 0,92 ,;

- додаткові втрати в долях від основних втрат .

Витрати теплоти на нагрівання інфільтруючого повітря

Інфільтрація повітря в приміщені відбувається через нещільність огороджуючих конструкцій будинку в результаті різниці тисків внутрішнього і зовнішнього повітря і наявність природної вентиляції.

Витрати тепла на нагрівання інфільтруючого зовнішнього повітря слід вибирати більшу із двох величин:

- витрати тепла на нагрівання вентиляційного повітря;

- витрати тепла на нагрівання інфільтруючого повітря через нещільність огороджуючих конструкцій .

В курсовій роботі допускається розраховувати витрати тепла нанагрів вентиляційного повітря за:

,

де L- витрати питомого повітря,;для житлових будинків витрати питомого повітря приймаються рівними 3на площі житлових приміщень і кухонь.

- щільність зовнішнього повітря ,:

,

с-питома теплоємність внутрішнього повітря, с=1.

Визначення побутових теплонадходженнь

Тепловий потік регулярно надходить до житлових будинків від освітлення ,газових чи електричних плит,інших електроприборів, людей і т.д. і т.п.,слід приймати21Вт на площі підлоги.

В даній курсовій роботі детальне визначення тепловтрат виконується для однієї бокової кімнати, однієї рядової кімнати, однієї кухні по всім поверхам, а також сходової площадки. Тепловтрати решта приміщень визначаються приблизно пропорційно довжинам зовнішніх стін. При розрахунку сходової площадки слід враховувати те що вона являє собою одне приміщення на всю поверховість будинку.

Теплотехнический расчет ограждающей конструкции, м.Тула

t_H5 = -27⁰C

t_отп = -3,8⁰C

z_отп = -207 tв = 20⁰C

ГС = (t_{в -} t_отп) * z_отп = (20+3,8) * 207 = 4926,6

R_нс = =3,12

R_н = =4,12

R_ок = =0,423

К =

К_нс = = 0,3205

К_и = = 0,2427

К_и = = 2,5

Таблиця 1 - Визначення тепловтрат приміщень будинку

Номер приміщення	Позначення	Орієнта-ція	Розміри, м	Площа, FмІ	К Вт/ м2 0С	(t0-tн)n 0С	Q0 Вт	добав на ор.	1+	Qтпoгр Вт
101	HCI	C	6.31*3.35-3.95	21.14	0.3205	47	318.4	10	1.1	350.3
	HCII	B	3.21*3.35	7.16	0.3205	47	107.8	5	1.05	113.2
	Oк	В	1,5*1,5+0,8*2,1	3,93	2,5	47	461,8	5	1,05	484,9
	Пол	-	5,8*3	17,4	0,2427	35,25	148,9	-	1	148,9
	?Qтп=1097,3
102	HCI	B	3*3.35-2.25	7.8	0.3205	47	117.5	5	1.05	129.2
	O	B	1.5*1.5	2.25	2.5	47	264.4	5	1.05	290.8
	Пол	-	2,2*3	6,6	0,2427	35,25	56,5	-	1	56,5
	?Qтп=476,5
104	HCI	B	3*3,35-3,375	6,675	0,3205	47	100,5	5	1,05	110,6
	O	B	2,25*1,5	3,375	2,5	47	396,6	5	1,05	436,2
	Пол	-	5,8*3	17,4	0,2427	35,25	148,9	-	1	148,9
	?Qтп=695,7
201	HCI	C	6,31*3	18,93	0,3205	47	285,2	10	1,1	313,7
	HCII	B	3,31*3	5,98	0,3205	47	90,1	5	1,05	94,6
	О	В	1,5*1,5+0,8*2,1	3,93	2,5	47	461,8	5	1,05	484,9
	?Qтп=893,2
202	НСI	B	3*3.00	6.00	0.3205	47	103.9	5	1.05	109.6
	O	B	1.5*1.3	2.25	2.5	47	264.4	5	1.05	290.8
	?Qтп=400.4
204	HCI	B	3.00*3	5.775	0.3205	47	87	5	1.05	91.3
	O	B	2.25*1.5	3.375	2.5	47	396.6	5	1.05	436.2
	?Qтп=527.5
501	HCI	C	6.31*3.05	19.24	0.3205	47	299.8	10	1.1	318.8
	HCII	B	3.31*3.05	6.616	0.3205	47	92.8	5	1.05	97.4
	O	B	1.5*1.5	3.93	2.5	47	461.8	5	1.05	484.9
		-	5.8*3	17.4	0.2427	42.3	178.6	-	1	178.6
	?Qтп=1079.7
502	HCI	B	3.05*3	6.95	0.3205	47	104.7	5	1.05	110
	O	B	1.5*1.5	2.25	2.5	47	264.4	5	1.05	290.8
		-	2.2*3	6.6	0.2427	42.3	67.8	-	1	67.8
	?Qтп=468.6
504	HCI	B	3*3.05	5.775	0.3205	47	87	5	1.05	91.3
	O	B	2.25*1.5	3.375	2.5	47	396.6	5	1.05	436.2
		-	5.8*3	17.4	0.2427	42.3	178.6	-	1	178.6
	?Qтп=706.1

№ п/п	Qсо Вт
101; 108; 109; 118	1150
102; 107; 111; 112; 115; 116	496,3
103; 104; 105; 106; 110; 113; 114; 117	748
201; 301; 401; 208; 308; 408; 209; 309; 409; 218; 318; 418;	945,4
202; 302; 402; 207; 307; 407; 211; 311; 411; 212; 312; 412; 215; 315; 415; 216; 316; 416;	420,2
203; 303; 403; 204; 304; 404; 205; 305; 405; 206; 306; 406; 210; 310; 410; 213; 313; 413; 214; 314; 414; 217; 317; 417;	579,7
501; 508; 509; 518	1132
502; 507; 511; 512; 515; 516	488,4
503; 504; 505; 506; 510; 513; 514; 517;	758,3

Конструювання системи опалення

В курсовій роботі рекомендується проектувати однотрубну проточно-регулюючу систему опалення з кільцевими ділянками і триходовими кранами, а в якості опалювальних приладів приймаються чугунні секційні радіатори.

Опалювальні прибори встановлюються під вікнами, в окремих випадках - вздовж стін. На сходових площадках опалювальні прилади встановлюються в основному на першому поверсі під сходовим маршем.

Використовуються односторонні приєднання приборів до стояків. Діаметри стояків рекомендується приймати сталими по всій його довжині чи то 15,20 чи 25 мм. Стояки діаметром 25 мм застосовуються лише при неможливості ув'язки втрат тиску в них іншим способом. Дозволяється використовувати складові стояків із трубопроводів не більш двох діаметрів; при цьому стояк повинен мати лише один перехід із одного діаметру на інший. Стояки встановлюються на відстані 150…200 мм від скосу віконного прорізу, довжину підводки приймають 360…400 мм при діаметрах труб 15, 20 і 500 мм - при діаметрі труб 25 мм.

При нижній розводці постачальні магістральні трубопроводи влаштовують вздовж стін підвалу на висоті 0,4…0,7 м від стелі.

При верхній розводці постачальні трубопроводи влаштовують на чердачних приміщеннях на відстані 1..1,5 м від зовнішніх стін, зворотні магістральні трубопроводи -в підвалі так само як і при нижній розводці. Головний стояк проводять в підсобних приміщеннях.

Магістральні трубопроводи встановлюють с ухилом 0,002…0,005.

Напрямок ухилу повинен забезпечувати витіснення повітря із системи. Тому всі трубопроводи встановлюють із ухилом в напрямку руху теплоносія,за виключенням постачальних магістралей водяного опалення із насосною циркуляцією, влаштованих із підйомом до повітрозбірників.

Повітря із систем опалення витісняють в найвищих точках. При верхній розводці трубопроводів рекомендується проектувати проточні повітрозбірники. В системах опалення із нижньою розводкою повітря витісняють через повітряні крани на верхніх опалювальних приладах.

Передбачають запірну арматуру для відключення і очищення окремих складових системи:на кожному стояку будинку ; на окремих кільцях і гілках; до і після елеватора,клапанів і іншого обладнання. При температурі теплоносія в постачальних магістралях до 100 на стояках в місці приєднання до магістралі встановлюють прохідні крани і трійники із пробками. При температурі теплоносія в постачальних магістралях 100 на стояках встановлюють вентилі замість прохідних кранів і опускні крани трійників з пробками. Відстань від магістралей трубопроводів до запірної арматури, влаштованої на стояці повинна бути не більше 120 мм.

Система опалення приєднана до теплових мереж через гідроелеватор. Гідроелеватор, а також задвижки, грязьовики, контрольно-вимірювальні прибори розміщують в окремому приміщенні - тепловому пункті.

Тепловий пункт в основному знаходиться під сходовою площадкою, в приміщенні довжиною 4, шириною 1,5 і висотою не менше 2 м.

Гідравлічний розрахунок системи водяного опалення

Витрати води на ділянці:

де ,- розрахункові температури відповідно гарячої і зворотної води ;

- теплове навантаження ділянки ;

витрати води на перемичках :

де - витрати води в системі опалення, кг/год;

- кількість води що надходить із теплової мережі, кг/год;

Витрати води що надходить в систему опалення, кг/год:

де ,- розрахункові температури відповідно гарячої і зворотної води ;

- теплова потужність системи опалення будинку, Вт;

Витрати води мережі, кг/год:

де - теплова потужність системи опалення будинку, Вт;

,- температура відповідно гарячої і охолодженої мережевої води,.

Діаметр дальнього стояку приймають рівним 25, 20 чи 15 мм, але перед цим впевнюються в тому щоб витрати води в стояці були менші граничних.

Граничні витрати води в стояці: 830 кг/год(при діаметрі 15 мм), 1250 кг/го(при діаметрі 20 мм ), 2000 кг/год(при діаметрі 25 мм).

Якщо витрати води в стояці більші граничних то слід збільшити діаметр стояку або поставити ще один стояк.

Загальні втрати тиску в кільці циркуляції :

,

де - втрати тиску в дальньому стояці.

Ймовірний тиск для магістральних ділянок кільця циркуляції :

,

Втрати тиску в магістральних ділянках кільця циркуляції,Па:

,

де R- питомі втрати тиску від тертя на ділянках, Па;

l- довжина ділянки ,м;

z- втрати тиску в місцевих опорах ділянок, Па.

При визначенні втрат тиску в магістральних ділянках потрібно знати їх діаметри. А так як діаметри ділянок невідомі то їх приймають орієнтовно. Для цього спершу визначають середні питомі втрати тиску на ділянкаїх, Па:

,

де 0.6-приблизна доля втрат тиску на тертя від втрат тиску в магістральних ділянках;

- сумарна довжина ділянок кільця циркуляції, м.

Циркуляційний тиск для ближнього стояку :

,

де - ймовірний циркуляційний тиск для ближнього стояку, Па;

- втрати тиску в дальньому стояці, Па;

- втрати тиску на магістральних ділянках півкільця, Па;

n- кількість магістральних ділянок півкільця.

Втрати тиску в розрахунковому кільці циркуляції, Па:

,

де - втрати тиску в дальньому стояці;

- сумарні втрати тиску в магістральних ділянках кільця циркуляції, Па;

n- кількість магістральних ділянок півкільця.

Таблиця 2 - Гідравлічний розрахунок системи опалення

N	Q	?	G	d	V	R	R * ?	? о	Z	R ? + Z
7-8	2559	1.1	57.62	15	0.083	12.0	13.2	1.5	5.2	18.4
6-7	5118	0.9	115.25	20	0.092	9.5	8.55	1	4.1	12.65
5-6	7363.3	7.9	165.81	25	0.081	5.5	43.45	1	3.13	46.58
4-5	1080.1	3.1	243.3	32	0.069	2.8	8.68	1	2.39	11.37
3-4	14248.9	0.1	320.87	32	0.090	4.3	0.43	1	3.96	4.41
2-3	28497.8	4.4	641.73	40	0.139	8.3	37.4	2.3	22.2	59.6
1-2	61486.2	22.3	1384.59	50	0.176	9.5	211.83	5.3	34.6	246.45

Розрахунок кількості секцій радіаторів

Число секцій чугунних радіаторів :

,

де - теплове навантаження прибору, Вт;

- тепловий потік прибору, Вт;

- коефіцієнт ,що враховує напрямок руху теплоносія в приборі (для схеми “зверху вниз” ; для схеми “знизу в гору”- );

- коефіцієнт ,що враховує спосіб встановлення приборів (при відкритому встановлені ; при наявності перед прибором суцільного екрану ; при наявності декоративного укриття ; при встановлені прибору у відкритій ніші );

- коефіцієнт ,що враховує число секцій в одному приборі (при кількості до 5 шт-; при кількості від 5 до 10 шт - ; вище 10 шт - ).

Теплове навантаження опалювального приладу, Вт:

,

де - теплова необхідність приміщення, Вт;

- тепловіддача, Вт;

0.9-коефіціент , що враховує долю тепловтрат теплопроводів .

,

де - питома тепловіддача 1 м відповідно вертикального і горизонтального влаштування трубопроводів, Вт/м;

- довжина відповідно вертикально і горизонтально прокладених трубопроводів в межах приміщення, м;

Температурний напір:

,

- температура повітря, ;

- середня температура води в приборі, ;

,

де - температура води на вході в опалювальний прилад, ;

,

де - температура води що надходить в стояк, ;

- теплова необхідність, Вт, приміщення , розташованих по стояку до прибору, що розраховується;

- витрати води в стояці в продовж однієї години, кг;

- перепад температури води в приборі, ;

- коефіцієнт затікання води в прибор (для проточно-регулюючих систем );

c- питома теплоємність води рівна 4.187;

- кількість води, кг, що протікає в продовж однієї години через прибор;

Тепловий потік прибору, Вт:

,

де - номінальний тепловий потік, Вт;

- коефіцієнт, що враховує вплив зміни температурного натиску:

,

- коефіцієнт, що враховує зміну витрат теплоносія:

,

- коефіцієнт, що враховує зміну барометричного тиску().

Таблиця 3 - Розрахунок кількості секцій радіатора МС-140

N	Q	? Q	q r	q в	Q тр.	? Q тр	t вх	t вих	? t ср	Ш	Ш к	Q	' N	в S	N
5	566	0	96	74	258,8	0	103	95,3	3,83	- 6,75	0,16	1856,75	11,32	1	12
4	472,7	366	84	63	262,2	298,8	95,3	84,7	5,3	- 9,66	0,34	696,23	4,24	1	3
3	472,7	1138,7	70	53	215	561	84,7	73,3	5,7	-10,47	0,40	698	4,26	1	5
2	472,7	1611,4	33	41	165,4	776	73,3	64	4,63	-8,36	0,25	1295,4	7,89	1	8
1	373	2084,1	43	32	130,4	941,4	64	53,8	5,1	9,26	0,31	1476,26	9	1	9
5	488,4	0	96	74	298,8	0	103	95,3	3,83	-6,75	0,16	1371,8	8,36	1	9
4	420,2	488,4	84	63	262,5	298,8	95,4	84,2	5,6	-10,27	0,39	471,7	2,87	1	3
3	420,2	908,6	69	52	211,2	561,3	84,2	73,5	5,33	-9,76	0,34	676,8	4,13	1	5
2	420,2	1328,8	53	41	165,4	772,5	73,5	64	4,75	-8,36	0,26	1043,6	60,36	1	7
1	496,3	1749	43	32	130,4	937,9	64	53,4	5,3	-9,86	0,34	1114,53	6,79	1	7

Розрахунок водоструйного елеватора

Знаходимо коефіцієнт підмішування:

T_г=140⁰С

Т₀=70⁰С

t_г=105⁰С

t₀=90⁰С

u'=(143-70)/(105-70)=2,086

Розрахунковий коефіцієнт підмішування:

u_p=1.15u'

u_p=1.15*2.086=2.4

Витрати теплової мережі:

G_т.с=3.6*Q_со/С_води*(Т_г-Т₀)*1000

G_т.с=3.6*61486,2/4,187*(143-70)*1000=0,7242т/ч

Діаметр горловини сопла:

Визначаємо діаметр сопла:

Проектування вентиляції

В житлових будівлях проектують природну витяжну канальну вентиляцію.

В квартирах із наскрізним чи боковим провітрюванням витяжка здійснюється із санітарно-технічних приміщень. В приміщеннях де 4-і і більше кімнат витяжка передбачається також і в жилих кімнатах, не сумісних із кухнями і сантехвузлами.

Вентиляційні канали розташовують в внутрішніх стінах чи виконують приставними. На вході встановлюють жалюзійну решітку.

В житлових будинках допускається об'єднування в один канал витяжки із туалету і ванни однієї квартири; витяжки із ванни і кухні однієї квартири; витяжки із жилих приміщень однієї квартири.

При наявності горища канали об'єднують в збірний канал-короб. Радіус дії системи природної вентиляції - не більше 8м. Компактно розміщених в внутрішній стіні канали можна виводити за межі даху без об'єднання.

Збірні горищні кроба виготовляють із гіпсошлакових плит.

Розміри каналів в внутрішніх цегляних стінах, мм: 140140, 140270, 270270, 140400.

Розміри каналів в з/б вентиляційних блоках, мм: 240120, 210200, 200150, =140.

Аеродинамічний розрахунок каналів вентиляції

Ціль веродинамічного розрахунку - визначити розміри вентиляційних каналів, коробів, шахт. В результаті розрахунку необхідно забезпечити зведення втрат тиску із ймовірним тиском при русі розрахункової кількості повітря по каналам вентиляції.

Розрахунок ймовірного природного тиску:

де g- прискорення вільного падіння , рівне 9,81;

,- позначки відповідно устя шахти і середини витяжної решітки, м ; - густина зовнішнього повітря при температурі 5, ;

- щільність повітря що вентилюється, ,

,

де t - температура повітря, .

Виходячи із рекомендуємої швидкості руху повітря (приймати для вертикальних і горизонтальних каналів в межах 0.5..1 м/с, для вертикальних шахт-1…1.5 м/с) визначають приблизну площу розрізу каналу, :

,

де L - витрати повітря за годину,;

- приблизна швидкість повітря, м/с.

Уточнення швидкості повітря в каналі:

,

Таким чином визначають швидкість і площі всіх каналів розрахункової гілки.

Втрати тиску на розрахунковій гілці визначають сумуванням втрат тиску на всіх участках гілки, Па:

,

де R - втрати тиску на тертя в круглому стальному повітропроводі довжиною 1 м, з площею поперечного розрізу , рівній площі прямокутного каналу, Па/м;

l - довжина каналу, м.

m - поправочний коефіцієнт на форму каналу:

,

n - поправочний коефіцієнт на шероховатість каналу:

,

де - абсолютна шероховатість каналу,для цегляних каналів приймається рівна 4, гіпсошлакових-1, бетонних-2;

V - швидкість руху повітря в каналі, м/с;

z - втрати тиску в місцевих опорах каналу, Па.

,

де - щільність повітря при температурі повітря в каналі,;

- сума коефіцієнтів місцевих опорів по напрямку руху повітря.

Сумарні втрати тиску в розрахунковій гілці повинні бути на 10…15% менші , ніж ймовірний тиск:

,

де 0.85..0.9 - коефіцієнт, що враховує 10…15% запасу циркуляційного тиску на подолання неврахованих опорів.

Якщо остання умова не виконується, то потрібно на деяких ділянках змінити площу поперечного розрізу каналу.

Рішення.

Знаходимо щільність зовнішнього повітря при температурі 5:

Знаходимо щільність внутрішнього повітря :

Для кухні

Для кухні Па

Визначаємо приблизну площу поперечного розміру каналу:

Для кухні

Приймаємо канал:

Для кухні розміром 140270мм, площа якого рівна 0.042.

Уточнюємо швидкість повітря в каналі:

Для кухні

Визначаємо поправочний коефіцієнт на форму каналу:

Для кухні

Визначаємо поправочний коефіцієнт на шероховатість каналу:

Для кухні

де .

Визначаємо суму коефіцієнтів місцевих опорів на шляху руху повітря:

Визначаємо втрати тиску в місцевих опорах каналу:

Для кухні

Визначаємо втрати тиску в каналі:

Для кухні

Література

Методические указания:“отопление и вентиляция жилого здания”

Справочник по теплоснабжению и вентиляции(Отопление)

Справочник по теплоснабжению и вентиляции(Вентиляция)

Внутренние санитарно-технические устройства

Часть 1- Отопление