Проектирование водяной системы отопления пятиэтажного жилого дома в г. Котлас

По рассчитанным расходам производится расчет затрат тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха.

1. Расход теплоты на нагрев санитарной нормы вентиляционного воздуха Q_в ,, определяется по формуле:

,

где - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом ;

- плотность воздуха в помещении, .

2. Расход теплоты на нагрев воздуха, инфильтрующегося через оконные проемы на лестничной клетке и входную дверь в здание Q_в , Вт, определяется по формуле

Q_и=0,28УG_и с(t_в-t_н^Б)k_н,

где - удельная теплоемкость воздуха, равная ;

- количество инфильтрующегося воздуха через ограждение, ;

- расчетные температуры воздуха в помещении и наружного воздуха, для лестничной клетки принято ;

- коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкции.

Коэффициент учета влияния встречного теплового потока принят:

- для окон и дверей с раздельными переплетами;

3. Расход инфильтрующегося в помещение воздуха определяется по формуле

,

где - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности наружных ограждений помещения на расчетном этаже, ;

- разность давлений для помещения первого этажа одноэтажного здания, ;

- длина стыков, ;

- площадь окон и дверей, ;

- площадь щелей, неплотностей и проемов, ;

- сопротивление воздухопроницанию, ;

- нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, , принимается равной 5 для окон и 1,5 для двери.

4. Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий R_и принимается равным требуемому сопротивлению воздухопроницания, определяемого по формуле:

,

где - разность давлений воздуха на наружной и внутренний поверхностях

ограждений, ;

- разность давлений, при которой определяется .

5. Разность давлений определяется по формуле:

?р=0,55Н(г_н - г_в)+0,03г_н н².

Расчетная разность давлений воздуха на наружную и внутреннюю поверхность ограждений определяется для каждого этажа и помещения по формуле

?р=(Н-h_i)(г_в - г_н)+0,5н²с_н (С_н - С_п)k_н -р_int ,

где - высота здания от уровня земли до верха карниза, ;

- расчетная высота от уровня земли до верха окон, ;

- удельный вес,

, ;

- скорость ветра по параметру , ;

С_н,С_п - аэродинамические коэффициенты для наветренной и подветренной

поверхностей ограждений,

;

- коэффициент учета изменения скоростного давления ветра;

- условно постоянное давление воздуха в помещении здания.

Произведем расчет лестничной клетки.

Определим расчетные высоты от уровня земли до верха окон лестничной площадки и до верха входной двери. Считаем, что окна на лестничной площадке расположены на высоте 1 м от пола межэтажных площадок.

h_дд =2,6 м,

h_ок =4,9 м,

h_ок =7,9 м,

h_ок =10,9 м,

h_ок =13,9 м.

Н/м³.

Н/м³.

.

.

.

.

.

.

Результаты расчета теплопотерь на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха лестничной клетки представлены в таблице 5.

Бытовые тепловыделения

Бытовые тепловыделения для кухонь и жилых комнат следует учитывать в размере не менее на площади пола:

.

Пример расчета:( произведем расчет для комнаты 101).

.

Тепловая мощность системы отопления жилого здания

Для жилой части здания определяем размеры и площади наружных ограждений.

Расчет выполняем в табличной форме (табл. 3). Вычисленные значения округляются до ближайшего кратного значения. В таблицу заносятся теплопотери первого, третьего и пятого этажей.

,

где - расчетные теплопотери помещения, ;

Теплопотери коридоров, туалетов, прихожих относим к потерям угловых комнат в квартире.

Тепловая мощность системы отопления определяется как сумма затрат теплоты на отопление отельных помещений и лестничных клеток:

.

Пример расчета произведем для помещения 301.

1. Для первой наружной стены:

.

.

Для оконного проема:

.

.

2. Для второй наружной стены:

.

.

Для оконного проема:

.

.

3. Для балконной двери:

.

.

4.

Определение удельной тепловой характеристики жилого здания

1. Теплотехническую оценку проектируемого здания производят сравнением фактической удельной характеристики здания с нормативной характеристикой, значения которой приведены в [4].

Фактическая удельная тепловая характеристика здания любого назначения определяется по формуле:

,

где - теплопотери всеми помещениями здания;

- объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру.

.

Фактическое значение удельной характеристики здания отличается от нормативной характеристики на 19 %, здание не отвечает теплотехническим требованиям. Причиной этого может быть недостаточная тепловая изоляция здания. Для сокращения теплопотерь здания необходимо изменить теплозащитные свойства ограждающих конструкций, повысить уровень теплоизоляции здания в целом.

2. Анализ эффективности отопления здания производится путем сравнения вычисленного значения удельной нормы расхода тепловой энергии q_уд^ф с контрольным q_уд^ф , приведенными в [4]. Фактический удельный расход теплоты на общей площади здания определяются по формуле:

,

где

У А - общая площадь всех отапливаемых помещений, м².

.

Фактическое значение удельной нормы расхода тепловой энергии превышает контрольное значение. Это связано с низким уровнем теплоизоляции здания, что приводит к перерасходу тепловой энергии и неэкономичному использованию топливно-энергетических ресурсов. Для повышения эффективности отопления здания необходимо уменьшить тепловые потери отапливаемых помещений путем улучшения теплозащитных свойств здания.

Конструирование системы отопления

В курсовом проекте предусмотрена однотрубная система отопления с нижней разводкой для жилой части здания.

Установка отопительных приборов

Отопительные приборы -конвекторы Комфорт 20. Устанавливаются у наружных стен под окнами, а в угловых помещениях - у обеих наружных стен. В угловых комнатах малой площади приборы устанавливаются у одной стены под окном. Во всех помещениях низ конвекторов располагается на высоте 0,15м. Отопительные приборы не устанавливаются в коридорах, туалетах, прихожих. В лестничной клетке конвекторы установлены сразу после тамбура так, чтобы они не выступали из плоскости стен на уровне движения людей и не сокращали требуемой нормами ширины маршей и площадок. Схемы этажей с установленными отопительными приборами приведены на рис. 1, 2.

Установка отопительных стояков

В угловых комнатах стояки расположены в углу, образованном наружными стенами. В кухнях, граничащих с лестничной клеткой, стояки установлены в углу, прилегающем к лестничной клетке.

Подъемный стояк прокладывается в помещении с меньшей тепловой нагрузкой, опускной стояк - в помещении с большей тепловой нагрузкой, оба стояка проложены в одной квартире. Стояки прокладываются открыто.

Отопительные приборы лестничных клеток присоединены к системе отопления самостоятельными стояками по проточной схеме. Схемы этажей с установленными стояками приведены на рис. 1, 2.

Прокладка магистральных труб

Обратный трубопровод прокладывается ниже на от потолка подвала на кронштейнах вдоль наружных стен. Магистральные трубопроводы теплоизолируются. Все магистральные трубопроводы в подвале имеют уклон в сторону узла ввода теплосети. Система отопления разделена на две примерно одинаковые части, расположенные симметрично относительно узла ввода. Для стояков и ветвей используются водогазопроводные трубы по , для магистральных трубопроводов - электросварные трубы по . Схема подвала с проложенными магистральными трубопроводами приведена на рис. 3.

Удаление воздуха

Воздух удаляется через воздуховыпускные краны, установленные на подводках к конвекторам верхних этажей.

Арматура

В начале каждой подающей пофасадной ветви после узла ввода устанавливается вентиль. Такая же арматура устанавливается в конце обратных пофасадных ветвей перед узлом ввода. На подающих и обратных пофасадных ветвях до отключающей арматуры перед узлом ввода устанавливаются трубки длиной с пробковыми кранами для спуска воды. В начале стояков устанавливаются вентили ,в конце стояков устанавливаются пробковые краны. Регулировка теплоотдачи конвекторов осуществляется воздушными клапанами, встроенными в корпус конвектора.

Тепловой расчет отопительных приборов

Производится расчет приборов первого последнего стояков расчетного кольца системы отопления жилого дома, расчет отопительных приборов на лестничной клетке. Рабочая аксонометрическая схема приведена на рис. 4.

Характеристика отопительных приборов

Используются конвекторы «Комфорт-20» . Конвектор «Комфорт-20» состоит из двух расположенных в горизонтальной плоскости водогазопроводных труб диаметром 20 мм с оребрением из тонких стальных пластин. Пластины заключены в кожух из стального листа. Конвектор снабжен воздушным клапаном для регулирования теплоотдачи, поэтому регулирующая арматура на подводках не устанавливается.

Расчет поверхности нагрева

Тепловой расчет отопительного прибора заключается в определение площади его поверхности [4].

1. Расчетная площадь поверхности нагрева отопительных приборов находится по формуле

,

где - тепловая мощность прибора, ;

- поверхностная плотность теплового потока прибора, .

2. Тепловая мощность прибора определяется по формуле

,

где - теплопотери помещения, ;

- суммарная теплоотдача проложенных в пределах помещения труб, ;

- поправочный коэффициент (при открытой прокладке труб ).

3. Суммарную теплоотдачу труб определяют по формуле

,

где - теплоотдача вертикально и горизонтально проложенных труб [4], ;

- длина трубопроводов.

4. Плотность теплового потока прибора составляет:

,

где - номинальная плотность теплового потока [4], ;

- разница между средней температурой воды в приборе и температурой воздуха в помещении, ;

- расход воды через прибор, ;

- экспериментальные числовые показатели, выражающие влияние конструктивных и гидравлических особенностей прибора на его коэффициент теплопередачи.

5. Средняя температура воды в отопительном приборе равна:

,

где - понижение температуры воды в участках по падающей магистрали от узла ввода до рассчитываемого стояка или горизонтальной ветви, принимается равной 3 при наличии холостой ветви и 1 при отсутствии в стояке холостой ветви;

- сумма расчетных тепловых нагрузок приборов, расположенных по ходу движения воды в стояке до отопительного прибора, ;

- сумма дополнительной теплоотдачи труб и приборов помещения;

- тепловая нагрузка рассчитываемого отопительного прибора, ;

- коэффициент затекания, для конвекторов равен 1;

- расчетный расход воды в стояке, .

6. Расход воды в стояке определяется по формуле:

,

где - тепловая нагрузка стояка, ;

- переводной коэффициент, ;

- удельная теплоемкость воды;

- коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов при округлении сверх расчетной величины [5];

- коэффициент учета дополнительных потерь отопительными приборами, расположенными у наружных стен.

Тепловая мощность отопительных приборов на лестничной клетке определяется теплопотерями в лестничной клетке.

Определение типоразмеров конвекторов

Выбор марок конвекторов производится по таблице [4]. Число марок в одном приборе не более двух. Фактическая площадь поверхности нагрева конвекторов А_ф должна находиться в пределах:

0,95А_р?А_ф?1,2А_р.

Результаты расчета приведены в таблице 6. Расчетная схема приведена на рис.4.

Пример расчета для приборов лестничной клетки, стояк №3.

Выбираем два конвектора КН20-1,970 с площадью поверхности нагрева 4,260 м².

А_ф=2*4,260=8,520м².

0,95*8,75<8,520<1,2*8,75;

8,313<8,520<10,500;

Фактическая площадь отопительного прибора находится в нормируемых пределах.

Пример расчета для 1 и 2 приборов стояка №18.

Прибор 1.

Выбираем конвектор КН20-0,985 с площадью поверхности нагрева 2,130 м².

А_ф=1,775.

0,95*1,76<1,775<1,2*1,76;

1,672<1,775<2,112;

Фактическая площадь отопительного прибора находится в нормируемых пределах.

Прибор 2.

Выбираем конвектор КН20-0,372 с площадью поверхности нагрева 0,710 м².

А_ф=0,710м².

1,2*0,48?0,710;

Выбран прибор с минимальной площадью поверхности.

Пример расчета для 1 и 2 приборов стояка №11.

Прибор 1.

Выбираем конвектор КН20-0,985 с площадью поверхности нагрева 2,130 м².

А_ф=1,775.

0,95*1,75<1,775<1,2*1,75;

1,663<1,775<2,1;

Фактическая площадь отопительного прибора находится в нормируемых пределах.

Прибор 2.

Выбираем конвектор КН20-0,372 с площадью поверхности нагрева 0,710 м².

А_ф=0,710м².

1,2*0,44?0,710;

Выбран прибор с минимальной площадью поверхности.

Результаты расчета площади поверхностей конвекторов для стояков № 3,11,18 приведены в таблице 6.

Таблица 6 Расчет конвекторов