Отопление жилого здания с поквартирным учетом теплоты. Теплогазоснабжение и вентиляция

Размещено на http://www.allbest.ru/

				Отопление жилого здания	Лит.	Лист	Листов
					У	1

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по Отоплению

на тему Отопление жилого здания с поквартирным учетом теплоты. Теплогазоснабжение и вентиляция

1. Исходные данные для проектирования (научного исследования):

2.1. Район проектирования: город Санкт-Петербург. Таблица 1

3.2. Источник теплоснабжения: ЦВК

3.2.1. Перепад температур в теплоносителе: 130⁰С / 70⁰С

3.3. Теплотехнические показатели ограждающих конструкций. Таблица 2

3.4. Номер плана типового проекта: 108-059.13.88; 1с-9с

4. Содержание пояснительной записки курсового проекта:

4.1. Содержание, задание, введение. Таблица 1. Таблица 2

4.2. Расчет теплового баланса (теплопотерь) помещений здания. Таблица 3

4.3. Выбор и обоснование проектного решения

4.4. Тепловой расчет отопительных приборов. Таблица 4

4.5. Гидравлический расчет системы отопления. Таблица 5

4.6. Выбор схемы и оборудование теплового пункта

4.7. Библиографический список

5. Перечень графического материала:

5.1. План типового этажа и подвального помещения М1:100

5.2. Схема системы отопления М1:100

5.3. Узлы М1:20, М1:50

5.4. Принципиальная схема теплового пункта

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Исходные данные

Расчет тепловой мощности системы отопления

Выбор и конструирование системы отопления

Тепловой расчет отопительных приборов

Гидравлический расчет системы водяного отопления

Выбор терморегуляторов типа RTD

Выбор схемы и оборудования теплового пункта

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа основывается на индивидуальном задании, содержащем чертежи здания и необходимые для проектирования исходные данные.

Система отопления, вид и параметры теплоносителя, типы основного отопительного оборудования принимаются в соответствии с назначением и видом здания. При выборе схемы системы отопления руководствуемся конструктивными особенностями здания (наличием чердака и подвала), а также эстетическими и архитектурными требованиями, предъявляемыми к помещениям, установке отопительного оборудования. В настоящее время все чаще используются в гражданском строительстве системы отопления с использованием металлополимерных труб.

В процессе работы ориентируемся на новейшие научно-технические достижения в области техники отопления.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1.Климатические данные г. Санкт-Петербурга.

№ п/п	Наименование параметра	Величина
1	Температура наиболее холодной пятидневки (К=0,92), С.	- 26
2	Продолжительность отопительного периода от.пер. (при tн 8С), сут.	219
3	Средняя температура отопительного периода tот.пер. (при tн?80С), С.	- 2,2
4	Скорость ветра за январь V, м/с	4,2

Таблица 2.Теплотехнические данные ограждающих конструкций.

Наименование величины	Наименование ограждающей конструкции
	Наружная стена (нс)	Чердачное перекрытие (чп)	Пол первого этажа (ппэ)	Окна, балконная дверь (обд)	Входные наружные двери (внд)	Внутренняя межквартирная перегородка (мкв)	Внутренняя межкомнатная перегородка (мком)	Междуэтажное перекрытие (мп)
Сопротивление теплопередаче R0, м2?0С/Вт	3,07	4,05	3,94	0,48	0,76	0,68	0,51	1,19
Коэффициент теплопередачи К, Вт/м2?0С	0,33	0,25	0,25	2,08	1,32	1,47	1,96	0,84
Сопротивление воздухопроницанию, Ru, м2?ч?Па/кг				0,38
Толщина конструкции, м	0,644	0,384	0,416	-	-	0,16	0,10	0,21

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА (ТЕПЛОПОТЕРЬ) ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ

Для расчета теплового баланса всех помещений здания (жилых комнат, кухонь, лестничных клеток, ванных комнат, санузлов с наружными ограждающими конструкциями). Все помещения здания поэтажно пронумеруем: 1 этаж - 101-119, 2 этаж - 201-219 и т.д.

Подсобные помещения квартир (коридоры квартир) условно относим к смежным помещениям. Отопление ванных комнат, санузлов, распложенных внутри здания, от полотенцесушителей системы горячего водоснабжения.

Определение составляющих теплового баланса.

Потери теплоты через ограждающие конструкции помещения определим, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт по формуле:

Q = А ? К ? (t_р - t_ext) ? (1 + ?в) ? n, Вт (1)

где А - расчетная площадь ограждающей конструкции, м², определяемая по правилам обмера [3, пункт 8.2., стр. 35] согласно данных таблицы 2;

К - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции из таблицы 2, Вт/м²?⁰С;

Расчетный коэффициент теплопередачи окон и балконных дверей принимаем как разность значений для окон и наружных стен, т.к. поверхность стен измеряли без вычета площади окон, т.е.:

К_о^расч=К₀-К_нс = 2,08 - 0,33 = 1,75

t_р - расчетная температура воздуха в помещении, принимаемая по [10, приложение 4.], ^оС;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха равная средней температуре наиболее холодной пятидневки - при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения - при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения, ^оС;

?в - добавочные теплопотери в долях от основных потерь, определяемые по [3, страница 36]; добавочный коэффициент на угловое помещение не учитываем, так как повысили расчетную температуру внутреннего воздуха на 2⁰С;

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по [9, таблица 3].

Теплопотери через внутренние ограждающие конструкции не учитываем, так как смежных помещений с разницей температур более 3⁰С нет.

Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрирующегося воздуха.

Расход теплоты Q_i на нагревание инфильтрирующегося воздуха определяем по формуле:

Q_i = 0,28 ? ?G_i ? С ? (t_р - t_i), Вт (2)

где С - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/кг⁰С;

t_р, t_i - расчетные температуры воздуха в помещении и наружного воздуха в холодный период года, ⁰С;

?G_i - расход инфильтрирующегося воздуха, кг/ч, определяемый по формуле:

, кг/ч (3)

где: индексы 1 относятся к окнам, балконным дверям; 2- к наружным дверям лестничной клетки; 3- к стыкам стеновых панелей (эта составляющая учитывается только для жилых зданий);

А- площадь ограждений, м² ;

l₃- длина стыков панелей, м;

К- коэффициент учёта влияния встроенного теплового потока в конструкциях:

К₁= 0,7- для окон и балконных дверей с тройным переплётом;

К₂= 1- для входных наружных дверей;

К₃= 0,7- для стыков стеновых панелей.

R_и- сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций:

R_и,1 = 0,26 м²чПа^2/3/кг - одинарное остекление или двойное остекление в деревянных спаренных переплётах;

?P_i, ?P₁ - расчётная разность между давлениями воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчётном этаже при ?P₁ = 10Па, определяемая по формуле

(4)

где Н - высота здания, от уровня отметки земли до верха вытяжной шахты или верха карниза, м, определяемая по разрезу здания; Н=14,65 м;

h_i - расчетная высота, от уровня земли до верха окон, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей, м; h_i от уровня чистого пола до верха окон 2,2 м;

г_i, г_с - удельный вес, Н/м³, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении:

Н/м³ (5)

Н/м³

с_i - плотность наружного воздуха, кг/м³:

, кг/м³ (6)

V - скорость ветра, м/с, принимаемая по таблице 1;

С_1.n, С_1.p - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания принимаемые

С_1.n= +0,8; С_1.p= -0,6;

К_V - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" (при h_i5 м - К=0,5; при h_i10 м - К=0,65; при h_i20 м - К=0,85; при h_i40 м - К=1,1).

Определение затрат теплоты на естественную вытяжную вентиляцию

Расход теплоты Q_i^/, Вт, на нагревание инфильтрирующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, принимаем равным большей из величин, полученных по формулам (2) и (5):

Q_i^/ = 0,28 ? L_n ? с ? C ? (t_p - t_i), Вт (7)

где L_n - расход удаляемого воздуха, м³/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом (для жилых зданий удельный нормативный расход 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений, т.е. L_n = 3А_n, где А_n - площадь пола помещения, м²);

с - то же, что в формуле (6);

С, t_p, t_i - то же, что в формуле (2).

Бытовые теплопоступления в помещениях жилых зданий.

Бытовые теплопоступления в помещениях жилых зданий определяем по формуле:

Q_быт = 10 ? А_n (8)

где А_n - площадь пола комнаты или кухни, м².

Тепловой баланс помещения.

Дефицит теплоты в помещении определяем на основании составления теплового баланса ДQ, Вт, определяемого по формуле:

ДQ = Q_потери - Q_{поступл} (9)

где Q_потери - суммарные теплопотери помещения (через ограждающие конструкции, на естественную вытяжную вентиляцию и на нагревание инфильтрирующего воздуха), Вт;

Q_{поступл} - суммарные теплопоступления в помещение (бытовые), Вт.

Пример расчета теплового баланса 101 помещения первого этажа.

Угловая жилая комната - УЖК

Расчетная температура в помещении - t_р = 20⁰С

Ограждающие конструкции:

v наружная стена НС, ориентированная на север С:

Площадь: А = (3,6+0,4)?(2,76+0,416) = 12,7 м²

Коэффициент теплопроводности: К = 0,33 Вт/м²?⁰С

Температурный перепад: (t_р - t_ext) = (20-(-26)) = 46 ⁰С

Поправочный коэффициент: n = 1

Добавочные теплопотери: в₁ = 0,1; 1+Ув=1,1

Теплопотери: Q = 12,7 ? 0,33 ? 46 ? 1,1 ? 1 = 212,06 Вт

наружная стена НС, ориентированная на запад З:

А = (4,2+0,4)?(2,76+0,416) = 14,6 м²

К = 0,33 Вт/м²?⁰С

(t_р - t_ext) = (20-(-26)) = 46 ⁰С

n = 1

в₁ = 0,05; 1+Ув=1,05

Q = 14,6 ? 0,33 ? 46 ? 1,05 ? 1 = 232,71 Вт

двойное окно ДО, ориентированное на север С:

А = 1,5 ? 1,5 = 2,25 м²

К = 2,08 - 0,33 = 1,75 Вт/м²?⁰С

(t_р - t_ext) = (20-(-26)) = 46 ⁰С

n = 1

в₁ = 0,1; 1+Ув=1,1

Q = 2,25 ? 1,75 ? 46 ? 1,1 ? 1 = 199,24 Вт

пол первого этажа Пл:

А = (3,6-0,2) · (4,2-0,2) = 13,6 м²

К = 0,25 Вт/м²?⁰С

(t_р - t_ext) = (20-(-26)) = 46 ⁰С

n = 0,6

?в = 1,0

Q = 13,6 ? 0,25 ? 46 ? 1 · 0,6 = 93,84 Вт

Суммарные теплопотери через ограждающие конструкции:

УQ = 212,06 + 232,71 + 199,24 + 93,84 = 737,85 Вт

Расход тепла на инфильтрацию:

Высота здания: Н=14,65 м

Расчетная высота до верха окон: h^о=3,2 м

Расчетная высота до середины вертикальных стыков стен: h^нс=2,5 м

Коэффициент изменения скоростного давления ветра: К_V=0,5

Удельный вес наружного воздуха: г_i=14,02 Н/м³

Удельный вес воздуха в помещении: г_с=11,8 Н/м³

Плотность наружного воздуха: с=1,4 кг/м³

Скорость ветра: V=4,2 м/с

Аэродинамический коэффициент для наветренной поверхности: С_1.n= +0,8

Аэродинамический коэффициент для подветренной поверхности: С_1.p= -0,6

ДР_i^о = (14,65-3,2)?(14,02-11,8)+0,5?1,4?4,2²?(0,8+0,6)?0,5=34,06 Па

ДР_i^нс = (14,65-2,4)?(14,02-11,8)+0,5?1,4?4,2²?(0,8+0,6)?0,5=35,84 Па

Площадь световых проемов: А₁=2,25 м²

Сопротивление воздухопроницанию световых проемов: R_u=0,38 м²?ч?Па/кг

Коэффициент учета влияния теплового потока для окон: К^о=0,7

Давление: ДP₁=10 Па

кг/ч

Удельная теплоемкость воздуха: С=1 кДж/кг?⁰С

Температура в помещении: t_р=20⁰С

Температура наружного воздуха в холодный период года: t_i= -26⁰С

Q_i = 0,28 ? 9,52 ? 1 ? (20+26) = 122,6 Вт

Расход тепла на вентиляцию:

Расход удаляемого воздуха: L_n = 3 ? 13,6 = 40,8 м²

Q_i^/ = 0,28 · 40,8 · 1,4 · 1 · (20+26) = 735,7 Вт

Бытовые поступления:

Q_быт = 10 ? 13,6 = 136 Вт

Тепловой баланс помещения:

ДQ = 737,85 + 735,7 - 136 = 1337,55 Вт

Расчет теплового баланса /теплопотерь/ помещений здания выполняем в табличной форме - таблица 3.

					КП-02069562-290700-46-05	Лист
						12
Изм	Лист	№докум	Подп	Дата

Таблица 3. Расчет теплового баланса (теплопотерь) помещений здания.

№ помещения, название, 0С	Ограждающие конструкции	Коэффициент теплопередачи К, Вт/м2?0С	Расчетная разность температур (ti-text), 0С	Поправочный коэффициент n	Добавочные теплопотери (в долях)	Теплопотери через ограждающие конструкции Q, Вт	Суммарные теплопотери через ограждающие конструкции УQ, Вт	Расход теплоты на инфильтрацию Qi, Вт	Расход теплоты на естественную вентиляцию Qi', Вт	Бытовые теплопоступления, Qбыт, Вт	Тепловой баланс помещения (теплопотери помещения) ДQ, Вт
	наименование	ориентация	размеры axb, м	площадь А, м2				на ориентацию в1	на угловое помещение в2	на холодные полы в3	на наружные двери в4	1 + Ув
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
101 УЖК 200С	НС	С	4,0х3,18	12,7	0,33	46	1	0,1	-	-	-	1,1	212,06	737,85	122,6 (70%)	735,7	136	1337,55
	НС	З	4,2х3,18	13,36	0,33	46	1	0,05	-	-	-	1,05	232,71
	ДО	С	1,5х1,5	2,25	1,75	46	1	0,1	-	-	-	1,1	199,24
	Пл	-	3,4х4,0	13,6	0,25	46	0,6	-	-	-	-	1,0	93,84
201 УЖК 200С	НС	С	4,0х2,8	11,2	0,33	46	1	0,1	-	-	-	1,1	187,02	573,7	325,25 (65%)	365,78	75,6	790,56
	НС	З	4,2х2,8	11,76	0,33	46	1	0,05	-	-	-	1,05	187,44
	ДО	С	1,5х1,5	2,25	1,75	46	1	0,1	-	-	-	1,1	199,24
301 УЖК 200С	НС	С	4,0х3,2	12,8	0,33	46	1	0,1	-	-	-	1,1	213,73	767,95	314,36 (63%)	365,78	75,6	790,56
	НС	З	4,2х3,2	13,44	0,33	46	1	0,05	-	-	-	1,05	214,22
	ДО	С	1,5х1,5	2,25	1,75	46	1	0,1	-	-	-	1,1	199,24
	ЧП	-	3,4х4,0	13,6	0,25	46	0,9	-	-	-	-	1,0	140,76
102 УЖК 200С	НС	С	4,3х3,2	13,76	0,31	48	1	0,1	-	-	-	1,1	225,22	622,25	435,58	805,59	166,5	1261,34
	НС	В	1,5х3,2	5,25	0,31	48	1	0,1	-	-	-	1,1	85,93
	Пл	-	4,5х3,7	16,65	0,24	48	0,6	-	-	-	-	1,0	115,08
	ДО	С	1,5х1,5	2,25	1,65	48	1	0,1	-	-	-	1,1	196,02
202 УЖК 200С	НС	С	4,3х2,8	12,04	0,31	48	1	0,1	-	-	-	1,1	197,07	461,84	300,20	805,59	166,5	1100,93
	НС	В	1,5х2,8	4,2	0,31	48	1	0,1	-	-	-	1,1	68,75
	ДО	С	1,5х1,5	2,25	1,65	48	1	0,1	-	-	-	1,1	196,02
302 УЖК 200С	НС	С	4,3х3,2	13,76	0,31	48	1	0,1	-	-	-	1,1	225,22	686,99	316,02	805,59	166,5	1326,08
	НС	В	1,5х3,2	5,25	0,31	48	1	0,1	-	-	-	1,1	85,93
	ЧП	-	4,5х3,7	16,65	0,25	48	0,9	-	-	-	-	1,0	179,82
	ДО	С	1,5х1,5	2,25	1,65	48	1	0,1	-	-	-	1,1	196,02
У 2587,42
103, 104 К 180С	НС	С	2,7х3,2	8,64	0,31	46	1	0,1	-	-	-	1,1	135,53	458,07	320,65	416,85	89,9	785,02 1570,04
	ДО	С	0,9х1,5	1,35	1,65	46	1	0,1	-	-	-	1,1	112,71
	БД	С	0,9х2,0	1,8	1,65	46	1	0,1	-	-	-	1,1	150,28
	Пл	-	2,9х3,1	8,99	0,24	46	0,6	-	-	-	-	1,0	59,55
203, 204 К 180С	НС	С	2,7х2,8	7,56	0,31	46	1	0,1	-	-	-	1,1	118,59	381,58	248,03	416,85	89,9	708,53 1417,06
	ДО	С	0,9х1,5	1,35	1,65	46	1	0,1	-	-	-	1,1	112,71
	БД	С	0,9х2,0	1,8	1,65	46	1	0,1	-	-	-	1,1	150,28
303, 504 К 180С	НС	С	2,7х3,2	8,64	0,31	46	1	0,1	-	-	-	1,1	135,53	491,57	226,12	416,85	89,9	818,52 1637,04
	ДО	С	0,9х1,5	1,35	1,65	46	1	0,1	-	-	-	1,1	112,71
	БД	С	0,9х2,0	1,8	1,65	46	1	0,1	-	-	-	1,1	150,28
	ЧП	-	2,9х3,1	8,99	0,25	46	0,9	-	-	-	-	1,0	93,05
У 7458,24
118 ЛК 160С	НС	С	5,8х9,18	53,24	0,33	42	1	0,1	-	-	-	1,1	811,7	3025,98	1820,22	-	-	4846,2
	НС	Ю	2,8х9,18	25,7	0,33	42	1	-	-	-	-	1,0	356,2
	ДО (2)	Ю	1,0х0,8	0,8	1,75	42	1	-	-	-	-	1,0	117,6
	ДО (2)	С	1,0х0,8	1,2	1,75	42	1	0,1	-	-	-	1,1	194,04
	НД	С	1,2х2,0	2,4	1,32	42	1	0,1	-	-	3,96	5,06	673,26
	Пл	-	5,4+29,7+4,5	39,6	0,25	42	0,6	-	-	-	-	1,0	249,48
	ЧП	-	5,4+29,7+4,5	39,6	0,25	42	0,9	-	-	-	-	1,0	374,22
У Qзд = 47489,19

					КП-02069562-290700-46-05	Лист
						30
Изм	Лист	№докум	Подп	Дата

Удельную тепловую характеристику здания определим по формуле:

где Q_зд - суммарные теплопотери через ограждающие конструкции здания, Вт;

а - коэффициент учета района строительства здания, определяемый по формуле:

V_н - объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м³; (высоту отсчитываем от поверхности земли):

ВЫБОР И КОНСТРУИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Система водяного отопления состоит из следующих элементов: теплового пункта, магистральных подающего и обратного трубопроводов; горизонтальных веток, стояков; подводок; поквартирных вводов; отопительных приборов, запорно-регулирующей арматуры и оборудования для удаления воздуха, спуска воды из системы отопления и компенсации тепловых удлинений трубопроводов. На основании технико-экономических соображений и нормативных требований в зависимости от назначения здания, размеров, его планировочно-конструктивных особенностей и этажности здания выбираем принципиальную схему отопления, вид и параметры теплоносителя, типы нагревательных приборов, способ циркуляции теплоносителя (естественная или принудительная), вид разводки магистральных трубопроводов (нижняя или верхняя), схему движения воды в магистралях (тупиковую или попутную), схему присоединения нагревательных приборов к трубам (однотрубная или двухтрубная), схему теплового пункта и его оборудование и т.д.

В данном курсовом проекте источником тепла является циркуляционный водогрейный котел (ЦВК). Температура теплоносителя в наружных тепловых сетях Дt=130⁰С/70⁰С. Теплоносителем в системе отопления является горячая вода с параметрами Дt=90⁰С/70⁰С. Принимаем двухтрубную систему отопления с нижней поквартирной разводкой и тупиковой схемой движения воды лучевого типа.

В качестве отопительных приборов используем стальные радиаторы панельного типа четырехходовые однорядные РСГ2. Достоинства РСГ: небольшой расход металла, эстетичный внешний вид, высокий санитарный показатель. Технические характеристики РСГ2 приведены в [3, приложение Х]. Отопительные приборы устанавливаем под световыми проемами, открыто. Размещение отопительных приборов у наружных стен - это обусловлено тем, что увеличивается теплопередача отопительного прибора, так как устраняются теплопотери через наружную стену. Отопительный прибор на лестничной клетке имеет отдельный стояк системы отопления. Отопление помещений санитарных узлов от полотенцесушителей, присоединенных к системе горячего водоснабжения

В качестве трубопроводов используем металлополимерные трубы. Преимущества металлополимерных труб: обладают пониженным коэффициентом трения, вследствие чего снижается их гидравлическое сопротивление, они не зарастают и не подвержены коррозии; их гибкость и простота обработки значительно облегчают монтаж; пониженная теплопроводность уменьшает теплопотери через их стенки. Трубы укладываем в стяжку "чистого" пола. Трубопроводы прокладываются с теплоизоляцией в помещениях неотапливаемого подвала.

В системе отопления используется следующая арматура:

у отопительных приборов - термостатические вентили - RTD-N (в жилых помещениях и кухнях);

в наивысших точках системы отопления устанавливаем краны для удаления воздуха ручного или автоматического действия;

каждая квартирная ветка, каждый стояк, магистральное ответвление по подающей и обратной линии снабжены запорно-регулирующей арматурой (вентили, задвижки, шаровые вентили);

в самых низших точках системы отопления устанавливаем арматуру для спуска воды - спускные краны.

Каждый отопительный прибор присоединяется к подающему и обратному коллектору. Коллекторы устанавливаются в специальных шкафах, там же устанавливаем отключающую арматуру квартиры, фильтр, квартирный счетчик воды и теплосчетчик. Шкафы расположены непосредственно в квартире в помещении кладовой.

Горизонтальные трубы прокладываем с уклоном 0,002 в сторону спуска воды или теплового пункта.

Принятая схема теплового пункта - зависимая с насосным смешиванием воды на перемычке. Тепловой пункт находится в подвальном помещении здания. Циркуляция воды в системе отопления принудительная с помощью циркуляционного насоса.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Тепловой расчет приборов заключается в определении необходимой поверхности нагрева или требуемого номинального теплового потока с определением числа приборов, обеспечивающих необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение с целью компенсации тепловых потерь помещения. Расчет отопительных приборов двухтрубной системы водяного отопления выполняем в следующей последовательности. Расчет ведем по одному стояку 1, наиболее нагруженному и удаленному от теплового пункта.

Определяем требуемый номинальный тепловой поток прибора Q_н.т. по формуле

, Вт (12)

где Q_пр - требуемая теплопередача прибора в помещении, определяемая по формуле:

Q_пр = Q_п - в_тр · Q_тр , Вт (13)

где Q_п - теплопотери помещения, определяемые в расчете теплового баланса, (таблица 3, графа 19), Вт;

в_тр - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении; в_тр=1,7 для труб, замоноличенных в тяжелый бетон;

Q_тр - суммарная теплоотдача труб проложенных в пределах помещения, определяемая по формуле:

Q_труб = q_в · l_в + q_г· l_г , Вт(14)

где l_в, l_г - длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, определяемая по аксонометрической схеме, м;

q_в, q_г - теплоотдача 1 м вертикально или горизонтально проложенных труб, Вт/м; [12, таблица 4, 5]; q_г = 47,2 Вт/м

ц_к - комплексный коэффициент приведения Q_н.у к расчетным условиям для теплоносителя воды, определяемый по формуле:

 (15)

где n, р, с - экспериментальные числовые показатели [3, таблица 9.2];

b - коэффициент учета атмосферного давления в данной местности [3, таблица 9.1];

Дt_ср - разность средней температуры воды t_ср в приборе и температуры окружающего воздуха в помещении t_в:

, ⁰С(16)

Ш-коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе; Ш=1;

G_пр - расход воды через прибор, кг/ч; для двухтрубной системы определяем по формуле:

, кг/ч(17)

где с - теплоемкость воды, Дж/кг·⁰С;

Q_п - теплопотери помещения, Вт; таблица 3;

t_г, t_о - расчетная температура горячей и охлажденной воды в системе отопления, ⁰С;

в₁ - коэффициент, зависящий от шага номенклатурного ряда; принимаем по [3, таблица 9.4.]: для радиаторов типа РСГ2 - в₁=1,13;

в₂ - коэффициент, зависящий от вида прибора и способа установки; принимаем по [3, таблица 9.5.] в₂=1,04.

Расчетное число приборов определяем по формуле:

, шт. (18)

где Q_н.у - номинальный условный тепловой поток прибора или секции, Вт; [3, таблица X.1.];

в₃ - коэффициент учета числа секций чугунного радиатора [3, стр. 47]; учитывается только для чугунных радиаторов;

в₄ - коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора [3, таблица 9.12.]: у стены без ниши и перекрыт доской в виде полки в₄=1,02.

Полученное (округленное целое) число приборов следует оценить с возможностью их размещения в помещении, длина прибора должна составлять не менее 50% длины окна в жилых помещениях.

Пример теплового расчета отопительных приборов для помещения 304.

Расчетная температура помещения: t_р = 20⁰С

Теплоотдача 1 м горизонтальных труб: q_г = 52 Вт/м

Длина горизонтальных труб: l_г = 12 м

Условный диаметр трубы: d = 16 мм

Температурный напор: Дt_ср = = 60⁰С

Суммарная теплоотдача труб: Q_труб = 52·12 = 624 Вт

Теплопотери помещения: Q = 1369,12Вт, в_тр=1,7

Требуемая теплоотдача прибора: Q_пр = 1369,12 - 1,7 · 624 = 308,32 Вт, в₁=1,13; в₂=1,04

Расход воды в приборе: G_пр = 0,86 · (1369,12 / (90 - 70)) · 1,13·1,04 = 69,9 кг/ч

Значение b при атмосферном давлении 987 ГПа: b = 0,991, n = 0,3; р = 0,025; с = 1,0; Ш=1,0

Комплексный коэффициент приведения:

= 0,78

Требуемый номинальный поток: Q_нт = 308,32 / 7,8 = 395,28 Вт

Номинальный тепловой поток: Q_н.у= 400 Вт, в₄=1

Расчетное число приборов: N = 395,28 · 1,02 / 400 = 1,008

Принимаем один прибор марки РСГ2-1-2.

Тепловой расчет отопительных приборов выполняем в табличной форме с занесением результатов расчета в таблицу 4.

Таблица 4. Тепловой расчет отопительных приборов.

№ стояка, № помещения	Теплопотери помещения, Qп, Вт	Теплоотдача труб, Qтр, Вт	Требуемая теплопередача прибора, Qпр, Вт	Коэффициент в1	Коэффициент в2	Температура воздуха в помещении, tв, 0С	Температура воды на входе в прибор, tвх, 0С	Температура воды на выходе из прибора, tвых, 0С	Температурный напор, Дt, 0С	Расход воды через прибор, Gпр, кг/ч	Коэффициент n	Коэффициент р	Коэффициент с	Коэффициент ш	Коэффициент b	Коэффициент цк	Требуемый номинальный тепловой поток, Qнт, Вт	Коэффициент в4	Номинальный тепловой поток прибора Qну, Вт	Число приборов, N	Марка прибора
Стояк № 1
101	1353,32	598	336,72	1,13	1,04	20	90	70	60	68,39	0,3	0,025	1	1	0,991	0,78	431,69	1,02	400	1	РСГ2-1-2
102	930,46	364	311,66	1,13	1,04	20	90	70	60	47,02	0,3	0,025	1	1	0,991	0,77	404,75	1,02	400	1	РСГ2-1-2
103	1156,09	192,4	829,01	1,13	1,04	18	90	70	62	58,42	0,3	0,025	1	1	0,991	0,81	1023,5	1,02	1056	1	РСГ2-1-6
104	1308,67	624	247,87	1,13	1,04	20	90	70	60	66,13	0,3	0,025	1	1	0,991	0,78	317,78	1,02	400	1	РСГ2-1-2
201	1189,17	598	172,57	1,13	1,04	20	90	70	60	60,09	0,3	0,025	1	1	0,991	0,78	221,24	1,02	400	1	РСГ2-1-2
202	844,82	364	226,02	1,13	1,04	20	90	70	60	42,69	0,3	0,025	1	1	0,991	0,77	293,53	1,02	400	1	РСГ2-1-2
203	1033,91	192,4	706,83	1,13	1,04	18	90	70	62	52,24	0,3	0,025	1	1	0,991	0,81	872,63	1,02	881	1	РСГ2-1-5
204	1137,34	624	76,54	1,13	1,04	20	90	70	60	57,47	0,3	0,025	1	1	0,991	0,77	99,4	1,02	400	1	РСГ2-1-2
301	1383,42	598	366,82	1,13	1,04	20	90	70	60	69,91	0,3	0,025	1	1	0,991	0,78	470,28	1,02	400	1	РСГ2-1-2
302	962,01	364	343,21	1,13	1,04	20	90	70	60	48,61	0,3	0,025	1	1	0,991	0,77	445,73	1,02	400	1	РСГ2-1-2
303	1191,62	192,4	864,54	1,13	1,04	18	90	70	62	60,22	0,3	0,025	1	1	0,991	0,81	1067,3	1,02	1056	1	РСГ2-1-6
304	1369,12	624	308,32	1,13	1,04	20	90	70	60	69,19	0,3	0,025	1	1	0,991	0,78	395,28	1,02	400	1	РСГ2-1-2
Стояк № 4
118	4846,2	-	4846,2	1,13	1,04	16	90	70	64	244,9	0,3	0,01	1	1	0,989	0,88	5507,1	1,02	2574	2	РСГ2-2-9

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Гидравлический расчет трубопроводов системы водяного отопления заключается в определении диаметров трубопроводов, необходимых для перемещения определенного количества (расхода) теплоносителя в зависимости от располагаемого давления.

При этом должна быть гарантирована подача теплоносителя во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок нагревательных приборов, бесшумность работы и удаление воздуха из системы отопления.

Для начала размещаем на плане типового этажа здания (М1:100) нагревательные приборы, стояки, поквартирные ветки, подающие и обратные магистрали и конструируем пространственную схему системы отопления (М1:100). Для точного учета всех местных сопротивлений на расчетной схеме указываем все изгибы труб, фасонные части (тройники, крестовины, отводы и т.д.), арматуру, теплосчетчики или счетчики воды на квартирных ответвлениях, все вспомогательное оборудование и т.д.

Расчетную схему выполняем на миллиметровой бумаге.

По схеме определяем циркуляционные кольца системы отопления и выбираем из них главное и три смежных с главным второстепенных циркуляционных кольца. Главное циркуляционное кольцо имеет максимальные потери давления в системе отопления. В насосной водяной системе отопления главное циркуляционное кольцо - это кольцо через наиболее удаленный от теплового пункта стояк и нагруженный прибор верхнего этажа при тупиковой схеме движения воды. Все остальные кольца являются второстепенными. Главное циркуляционное кольцо, а затем второстепенные кольца разбиваем на расчетные участки. Расчетный участок - это участок трубопровода одного диаметра с неизменными тепловой нагрузкой или расходом теплоносителя.

На расчетной схеме проставляем нумерацию участков по ходу движения теплоносителя N_уч, с указанием длины l_уч в м, тепловой нагрузки Q_уч в Вт или расход воды G_уч в кг/час. В расчете учитываем, что участки с 1 по 5 выполнены из стальных трубопроводов, а с 5 по 8 - из металлополимерных труб.

На основании расчета теплопотерь помещений, подбора и размещения нагревательных приборов на схеме наносим тепловые нагрузки на приборы, суммируя их по отдельным стоякам и веткам, определяем тепловые нагрузки участков.

В данном курсовом проекте гидравлический расчет системы отопления выполнен по методу удельных потерь давления. По этому методу раздельно определяем потери на трение и потери давления в местных сопротивлениях на каждом расчетном участке.

Потери давления на трение.

Потери давления на преодоление сопротивления трения определяем по формуле:

, Па (19)

где ДС_тр - потери давления на трение на расчетном участке, Па;

л - коэффициент сопротивления трению о стенки трубы теплоносителя;

V - скорость движения воды на расчетном участке трубопровода, м/сек; с - плотность воды, кг/м³;

d - задаваемый внутренний диаметр расчетного участка трубопровода, мм;

R - удельная потеря на трение, Па/м;

l - длина расчетного участка, м.

Потери давления в местных сопротивлениях.

Местными называются сопротивления, которые возникают при изменении направления и скорости движения воды. Эти изменения происходят в отводах, фасонных частях - тройники, крестовины, сужения, расширения, регулировочно-запорной арматуре, фильтрах, компенсаторах, счетчиках воды, нагревательных приборах и т. д.

Потери давления в местных сопротивлениях определяем по формуле:

, Па (20)

где - безразмерный коэффициент местного сопротивления, определяемый по справочной литературе.

Величину потерь давления в местных сопротивлениях при расчете систем водяного отопления допускается определять по формуле:

Z = 500 · · V² , Па(21)

Применение этой формулы исключает необходимость использования таблицы, в которой значения Z приведены для ограниченного числа .

Общие потери давления на участке трубопровода выражаются суммой потерь на трение и в местных сопротивлениях.

Потери давления на участке трубопровода определяем по формуле:

, Па (22)

Или , Па(23)

Определив потери на каждом расчетном участке Р_уч, затем их суммируем по расчетному кольцу Р_уч и получаем потери давления в каждом циркуляционном кольце.

Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца.

Расчет начинаем с участка с наименьшей тепловой нагрузкой Q, Вт, т.е. определения наименьшего диаметра d, мм в системе отопления.

Порядок определения диаметров и определения потерь давления на участке заключается в следующем.

Определяем расчетный расход воды на участке, который является исходной величиной для выбора диаметра, по формуле:

, кг/час(24)

или, кг/час(25)

где Q_уч - тепловая нагрузка участка, определяемая по расчетной схеме и данным расчета теплопотерь в помещениях, Вт;

c, t_г , t_о , в₁ , в₂ - то же, что в формуле (17).

По значению расхода воды на участке G, кг/час, ориентируясь на допустимые скорости движения воды, назначаем минимальный диаметр трубопровода d мм и выписываем соответствующие значения удельной потери на трение по длине R, Па/м, скорость движения воды V, м/сек, используя таблицы гидравлического расчета [3, таблица II.1, стр. 212] - для стальных труб и [12, приложение Б, таблица Б.1, стр. 18] - для металлополимерных труб. При выборе диаметров труб учитываем предельные значения скорости движения воды. Минимальная скорость движения воды из условия удаления воздуха составляет 0,1 м/сек - вертикальные трубопроводы, 0,25 м/сек - горизонтальные трубопроводы. Рекомендуемые максимальные скорости движения воды из условия бесшумной работы ограничены допустимым уровнем звука в помещении и приведены в [8, приложении 14; 3, таблице 10.5] - для стальных труб и [12, пункт 3.16] - для металлополимерных труб. Аналогично определяем диаметры остальных участков, а данные расчета заносим в таблицу 6.

Определив виды местных сопротивлений на каждом расчетном участке по расчетной схеме (отопительные приборы, запорно-регулирующая арматура, фасонные части - переходы, отводы, тройники, крестовины, изгибы труб, теплосчетчики или счетчики воды, фильтры, коллекторы и т.д.), определяем значение ж каждого вида местного сопротивления для стальных труб [3, табл. II.10-II.12, стр. 258], а для металлопоолимерных по [12, таблица 3]. Затем значение Уж на расчетном участке. Местное сопротивление ж, принадлежащее двум смежным участкам (переходы, тройники, крестовины…) относим к участку с большей скоростью движения теплоносителя.

Используя значения Уж и скорости движения воды V, м/сек на расчетном участке, определяем потери давления в местных сопротивлениях расчетного участка Z, Па по [3, таблица II.3, стр. 235] - для стальных трубопроводов или по формуле (17) - для металлополимерных труб или если Уж не приведены в таблице. Данные расчета заносим в таблицу 6, при этом в графе 12 указываем виды местных сопротивлений по каждому участку. Потери давления в местных сопротивлениях принимаем: теплосчетчик (счетчик воды) квартирный ДС=10 кПа; автоматический термостатический вентиль (RTD-N), устанавливаемый у нагревательного прибора двухтрубных систем ДС=10 кПа.

Пример расчета участка 8-8?.

Тепловая нагрузка Q_уч=1369 Вт

Расчетный расход воды G_пр = 0,86 · (1369 / (90 - 70)) · 1,13·1,04 = 69,2 кг/ч

Длина участка l=24 м

Так как участок 8-8? выполнен из металлополимерных труб по [12, приложение Б, таблица Б.1, стр. 18] выбираем минимальный диаметр 12/16 мм.

Скорость движения теплоносителя V=0,17 м/с

Потери давления на трение R=50 Па/м

Потери давления на преодоление сопротивления трения Rl = 50·24 = 1200 Па

Виды местных сопротивлений: отвод L, отвод L, отвод L, отвод L, термо-регулятор ><, отопительный прибор , отвод L, отвод L отвод L, отвод L.

Сумма коэффициентов местного сопротивления Уж = 0,4·8 + 1,5 = 4,7

Потери давления в местных сопротивлениях Z = 500·4,7·0,17² + 10⁴ = 10067,9 Па

Гидравлический расчет второстепенных циркуляционных колец.

Расчет второстепенных циркуляционных колец системы проводим исходя из расчета главного - основного кольца. В каждом новом кольце рассчитываем только дополнительные (не общие) участки параллельно соединенные с участками основного - главного кольца.

Затем увязываем потери давления в смежных параллельно - соединенных участках колец без учета общих участков, т. е. сравниваем потери давления в каждом последующем ответвлении второстепенных колец с потерями давления на наиболее нагруженном направлении (главном).

Расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках (без учета общих участков) допустимо при тупиковом движении воды в магистралях до 15%.

При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметра труб и использования составных стояков прибегают к установке дроссельных шайб.

Диаметр дроссельной шайбы определяем по формуле:

, мм (26)

где G - расход воды, где устанавливается дроссельная шайба, кг/ч;

ДС_изб - избыточный напор, погашаемый дроссельной шайбой, Па.

Минимальный диаметр дроссельной шайбы - 3 мм. На аксонометрической схеме системы отопления указываем место установки и диаметр дроссельной шайбы.

Таблица 5. Гидравлический расчет системы отопления



ВЫБОР ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ ТИПА RTD

водяной отопление терморегулятор насос

Радиаторный терморегулятор предназначен для индивидуального автоматического регулирования теплоотдачи отопительного прибора системы водяного отопления с целью поддержания комфортных температурных условий в отапливаемом помещении и экономии тепловой энергии.

Радиаторный терморегулятор типа RTD-N состоит из двух частей:

а) регулирующего клапана RTD-N для двухтрубной системы отопления и RTD-G для однотрубной системы;

б) термостатического элемента (RTD или RTS).

Клапаны RTD-N имеют устройство предварительной настройки пропускной способности для обеспечения потокораспределения теплоносителя по всем отопительным приборам двухтрубной системы отопления.

Клапаны RTD-G являются проходимыми клапанами повышенной пропускной способности и применяются в однотрубных системах отопления с замыкающими участками между двумя подводками.

Номер предварительной настройки определяем по коэффициенту пропускной способности K_V, м³/ч по формуле:

K_V = G/?P^Ѕ (27)

где: G -расход теплоносителя через клапан прибора м³/ч, определяемый по формуле (17);

?P -перепад давления на клапане принемаем равным 0,1 бар (10кПа)

По полученному значению коэффициента K_V по таблице 6 подбираем номер предварительной настройки.

Если номер настройки находится между двумя значениями, то выбираем наибольший. Номер настройки радиаторного регулятора RTD-N указывают на чертеже плана типового этажа рядом с указанием марки отопительного прибора.

Таблица 6 -Клапаны RTD-N

Тип, условный проход	Предварительная настройка
	Значение KV
	1	2	3	4	5	6	7	N
RTD-N 10	0,04	0,08	0,12	0,18	0,23	0,3	0,34	0,5
RTD-N 15	0,04	0,08	0,12	0,2	0,27	0,36	0,45	0,6
RTD-N 20	0,1	0,15	0,17	0,25	0,32	0,41	0,62	0,83
RTD-N 25	0,1	0,15	0,17	0,25	0,32	0,41	0,62	0,83

Пример выбора номера предварительной настройки для отопительного прибора помещения 104

K_V = 66,13/v0,1 / 1000 = 0,2

Выбираем по таблице 6 номер предварительной настройки для условного прохода RTD-N 15. № 4

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ПУНКТА

Присоединение системы отопления к тепловым сетям осуществляем в тепловом пункте, где установлены: запорно-регулирующая арматура, приборы учета, регулирования и контроля параметров теплоносителя, фильтры, насосно-смесительное (насосы или элеваторы) и теплообменное оборудование. Проектирование теплового пункта, выбор схемы и оборудования выполняем согласно указаний по проектированию [5] и требований по энергосбережению в системах ТГВ. Автоматизация работы местного теплового пункта обеспечивается установкой в схеме следующего оборудования, в состав которого входят:

Электронный регулятор температуры с погодной коррекцией;

Теплосчетчик;

Регулятор перепада движения прямого действия.

Выбор схемы теплового пункта

Выбор схемы теплового пункта определяется необходимостью снижения температуры теплоносителя в системе отопления, при этом учитываем разность давлений на вводе тепловых сетей в здание, потери давления и величину допускаемого рабочего давления в системе отопления, а также назначение здания и другие технико-экономические показатели.

Для присоединения теплопотребляющих систем отопления к центральным тепловым водяным сетям используют две принципиальные схемы - зависимую и независимую.

В данной работе используется зависимая схема с установкой смесительного насоса. Данная схема приведена на чертежах. Данной схемой обеспечивается подача теплоносителя в систему отопления с предельным допустимым значением ф₀₁, полученная путем смешения первичного теплоносителя, поступающего из тепловых сетей ф₁ и охлажденного, поступающего из обратного трубопровода системы отопления ф₂ по перемычке в точку смешения "А".

Выбор смесительного насоса

Выбор насоса производится по двум характеристикам: величине напора Н и подаче насоса G по каталогу или справочной литературе [3].

При установке насосов на перемычке между подающим и обратным трубопроводами системы отопления напор Н, м.в.ст. и подачу G, кг/час определяем следующим образом.

Напор принимаем на 2ч3 м.в.ст. больше потерь давления в системе отопления ДС_со м.в.ст., т.е.

З = ДС_со + 2ч3(28)

где ДС_со - потери давления в системе отопления (по главному циркуляционному кольцу - максимальное значение из таблицы 5 гидравлического расчета), (1 м в.ст. = 10⁴ Па), т.е.

ДС_со = УДС_уч = У(Rl+Z) = 32889,76 Па = 3,29 м в. ст.

З = 3,29 + 2 = 5,29 м вод. ст.

Подачу насоса определяем по формуле:

G = 1,1 · G_do · u , кг/час(29)

где G_do - расчетный максимальный расход воды на отопление из тепловой сети, кг/час, определяем по формуле:

, кг/час(30)

где Q_оmax - максимальный тепловой поток на отопление (суммарные теплопотери здания из 19 графы таблицы 3), Вт;

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

u - коэффициент смешения, определяемый по формуле:

(31)

где ф₁ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t_o, ^оС следует 130 ⁰С;

ф₀₁ - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления,⁰С.

ф₂ - температура воды в обратном трубопроводе системы отопления, ⁰С; 70 ⁰С;

= 2

= 680,04 кг/час

G = 1,1 · 680,04 · 2 = 1496,09 кг/час

По полученным значениям напора Н и подаче G подбираем марку насоса, используя диаграммы характеристик насосов, приведенных в справочной литературе по насосному оборудованию для систем водяного отопления.

Выбираем циркуляционный насос UPS-25-80.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Богословский В.Н. Отопление. - М.: Стройиздат, 1991. - 436 с.

Тихомиров В.К. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. - М.: Стройиздат, 1991. - 379 с.

Справочник проектировщика. Внутренние санитарно - технические устройства. Под ред. Староверова И.Г. - М.: Стройиздат, 1990. - 343 с.

Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Вентиляция и кондиционирование воздуха. /Под редакцией Щекина Р.В./ - Киев: Будивельник, 1976. - 351 с.

Проектирование тепловых пунктов СП41-101-95 - М.: Стройиздат, 1999. - 78 с.

Будасов Б.В., Кашинский В.П. Строительное черчение. - М.: Стройиздат, 1990. - 464 с.

СНиП 23-01-99 Строительная климатология - М.: Стройиздат, 2000. - 57 с.

СНиП 2.04.05 - 91* Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Стройиздат, 1999. - 63 с.

СНиП II -3-79* Строительная теплотехника. - М.: Стройиздат, 1995. - 27 с.

СНиП 2.08.01 89 Жилые здания. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат. 1990. - 15 с.

ГОСТ 21.602-79. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи. - М.: Издательство стандартов, 1979. - 16 с.

СП 41-102-98 Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб.- М.: Госстрой России,1999.

ГОСТ 2.105-95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. - Минск: Издательство стандартов, 1995. - 36 с.

ГОСТР 21.1101-92. Основные требования к рабочей документации. - М.: Издательство стандартов, 1993, - 25 с.

Худяков А. Д. Теплозащита здания в северных условиях. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2001, - 107 с.

Размещено на Allbest.ru