Проектирование системы отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Выбор исходных данных для проектирования

· Район строительства - г. Омск.

· Ориентация главного фасада - Север.

· Источник тепла: местная котельная.

· Расчетная разность температур: t?-95-70?С.

· Разводка нижняя с тупиковым движением теплоносителя.

· Заполнение оконных проемов - тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах. R_о^пр=0,62 м^{2 о}С/Вт.

· Наружные стены - облегченная кирпичная кладка толщиной 510 мм

· R_о^пр=2,6 м^{2 о}С/Вт.

· Покрытие чердачное с утеплением из минераловатных плит толщиной 200 мм R_о^пр=2,8 м^{2 о}С/Вт.

· Пол первого этажа - утепленный, по железобетонным плитам. R_о^пр=1,4 м^{2 о}С/Вт.

· Внутренние стены - кирпичные: несущие толщиной 380 мм, перегородки - 120 мм.

· Входные двери - двойные R_о^пр=1,2 м^{2 о}С/Вт.

· Отопительные приборы М-90.

· Здание с подвалом, t = +5 ^оС.

За расчетную температуру наружного воздуха принимаем температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.

t^р_н = -37°С [2]

Расчётные параметры внутреннего воздуха

№	Помещения	tВ, ?С	LP, м3/ч	Примечание
1	Жилая комната	20	3	На 1 м2 площади пола
2	Угловая жилая комната	22	3	На 1 м2 площади пола
3	Кухня	18	90	На всю кухню
4	Совмещ. Сан. узел	25	25	На все
6	Лестничная клетка	16	0
8	Коридор	18	3	На 1 м2 площади пола

1. Расчетная требуемой мощность системы отопления

Цель расчёта теплопотерь - определение требуемой мощности системы отопления.

Уравнение теплового баланса:

, где

- суммарные теплопотери через ограждающие конструкции рассчитываемого помещения, Вт;

- мощность системы отопления;

- затраты теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха, Вт;

- бытовые теплопоступления, Вт.

2. Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции

Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции Q_огр, учитываемые при проектировании системы отопления, определены по следующей формуле:

, где

t^р_в - расчетная температура внутреннего воздуха помещения [1];

F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

n - коэффициент соприкосновения ограждающей конструкции с наружным воздухом [3];

?? - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь на ориентацию наружных стен и продувание через входные двери [5] .

? = 0,34*H - для двойной двери без тамбура.

H - высота от уровня пола 1 этажа до верха утеплителя верхнего этажа.

Расчёт производится для ограждающих конструкций, которые граничат:

- с наружным воздухом;

- с неотапливаемыми помещениями.

Расчёт производят при разности температур более 3 градусов.

При определении расчётной площади ограждающих конструкций необходимо руководствоваться правилами обмера [6].

Таблица 1

№ пом.	Наименован. помещения	tрв,0С	Характеристика ограждаюих конструкций	R	tрв-tрн, 0С	n	Qосн, Вт	Добавки	Qогр,Вт	?Qогр,Вт
			Наимен констр.	Ориентац.	Размеры (шир. длин.)	Площадь					На ор.	Проч.	1+??
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12		13	14	15
101	жил. Комн.	20	н.с.	Ю	4,6	3,1	12,46	2,6	57	1	273	0		1,00	273	826
		20	т.о.	Ю	1,2	1,5	1,8	0,62	57	1	165	0		1,00	165
		20	пол 1 эт.		4,6	3,4	15,64	1,4	15	0,6	101	0		1,00	101
		20	черд. пер.		4,6	3,4	15,64	2,8	57	0,9	287	0		1,00	287
102	Кухня	18	н.с.	Ю	3,3	3,1	8,88	2,6	55	1	188	0,0		1,00	188	898
		18	н.с.	З	3,4	3,1	9,19	2,6	55	1	194	0,05		1,05	204
		18	т.о.	Ю	0,9	1,5	1,35	0,62	55	1	120	0,0		1,00	120
		18	т.о.	З	0,9	1,5	1,35	0,62	55	1	120	0,05		1,05	126
		18	пол 1 эт.		3,3	3,4	11,22	1,4	13	0,6	63	0		1,00	63
		18	черд. пер.		3,3	3,4	11,22	2,8	55	0,9	198	0		1,00	198
103	Сан. Узел	25	н.с.	З	2,6	3,1	6,71	2,6	62	1	160	0,05		1,05	168	359
		25	т.о.	З	0,9	1,5	1,35	0,62	62	1	135	0,05		1,05	142
		25	пол 1 эт.		2,6	2,2	5,72	1,4	20	0,6	49	0		1,00	49
104	Жил. Комн.	22	н.с.	З	2,8	3,1	8,68	2,6	59	1	197	0,05		1,05	207	603
		22	н.с.	С	3,3	3,1	8,88	2,6	59	1	202	0,1		1,10	222
		22	т.о.	С	0,9	1,5	1,35	0,62	59	1	128	0,1		1,10	141
		22	пол 1 эт.		2,8	3,3	9,24	2,8	17	0,6	34	0		1,00	34
105	Жил. Комн.	22	н.с.	В	5,8	3,1	16,18	2,6	59	1	367	0,1		1,10	404	1435
		22	н.с.	С	3,2	3,1	8,57	2,6	59	1	194	0,1		1,10	214
		22	т.о.	В	1,2	1,5	1,8	0,62	59	1	171	0,1		1,10	188
		22	т.о.	С	0,9	1,5	1,35	0,62	59	1	128	0,1		1,10	141
		22	черд. пер.		5,8	3,2	18,56	2,8	59	0,9	352	0		1,00	352
		22	пол 1 эт.		5,8	3,2	18,56	1,4	17	0,6	135	0		1,00	135
106	Коридор	18	н.с.	С	2,2	3,1	5,2	2,60	55	1	110	0,1		1,1	121	299
		18	пол 1 эт.		6	2,4	17,2	1,4	13	0,6	96	0		1,00	96
		18	дверь вх.	С	0,9	1,8	1,62	1,2	55	1	74	0,10	2,11	1,10	82
107	Лестнич. Кл.	16	н.с.	Ю	1,6	3,1	4,96	2,6	53	1	101	0,00		1,00	101	480
		16	н.с.	В	4,1	3,1	12,71	2,6	53	1	259	0,1		1,1	285
		16	черд. пер.		3,6	1,1	3,96	2,8	53	1	75	0		1	75
		16	пол 1 эт.		3,6	1,1	3,96	1,4	11	0,6	19	0		1,00	19
201	Сан. Узел	25	н.с.	Ю	1,9	3,1	5,89	2,6	62	1	140	0		1	140	372
		25	н.с.	З	1,9	3,1	4,54	2,6	62	1	108	0,05		1,05	114
		25	т.о.	З	0,9	1,5	1,35	0,62	20	1	44	0,05		1,05	46
		25	черд. пер.		1,9	1,9	3,61	2,8	62	0,9	72	0		1	72
202	Жил. Комн.	22	н.с.	З	3,8	3,1	10,43	2,6	59	1	237	0,05		1,05	249	678
		22	н.с.	Ю	2,7	3,1	7,02	2,6	59	1	159	0		1	159
		22	т.о.	Ю	0,9	1,5	1,35	0,62	17	1	37	0		1	37
		22	т.о.	З	0,9	1,5	1,35	0,62	17	1	37	0,05		1,05	39
		22	черд. пер.		3,8	2,7	10,26	2,8	59	0,9	195	0		1	195
203	Жил. Комн.	22	н.с.	С	2,1	3,2	4,51	2,6	59	1	102	0,1		1,10	113	822
		22	н.с.	В	4,1	3,2	13,12	2,6	59	1	298	0		1	298
		22	дверь б.	С	1,3	1,7	2,21	1,2	59	1	109	0,1		1,1	120
		22	черд. пер.		3,5	4,4	15,4	2,8	59	0,9	292	0		1	292
204	Коридор	18	н.с.	Ю	1,6	3,1	4,96	2,34	55	1	117	0		1	117	195
		18	черд. пер.		1,6	1,9	4,2	2,64	55	0,9	79	0		1,00	79
															Сум	6967

3. Расчёт теплопотерь на подогрев приточного вентиляционного воздуха

В жилых зданиях теплопотери на подогрев приточного воздуха рассчитываются исходя из обеспечения воздухообмена в размере 3 м³/ч на 1 м² площади пола жилых комнат.

Затраты теплоты на подогрев приточного инфильтрующегося воздуха Q_вен в помещении рассчитывается по формуле:

, где

- удельная теплоёмкость воздуха, 1 кДж/кг?С;

- плотность приточного воздуха, кг/м³;

- нормативный воздухообмен [1].

4. Расчёт бытовых теплопоступлений

Бытовые теплопоступления Q_быт в помещениях рассчитываются для кухонь и жилых комнат по формуле:

.

5. Расчёт сводных теплопотерь

Таблица сводных теплопотерь

№пом.	Наимен.	?Qогр,Вт	QВЕНВт	Qбыт.Вт	Qот,Вт	Примеч.
1	2	3	4	5	7	8
101	Жил. Комн.	826	1112	328	1610
102	Кухня	898	2059	236	2721
103	Сан. Узел	359	1289	0	1648
104	Жил. Комн.	603	680	194	1089	283
105	Жил. Комн.	1435	1366	390	2411
106	Коридор	283	0	0	283	-283
107	Лестнич. Кл.	480	0	0	480
201	Сан. Узел	372	1289	0	1661
202	Жил. Комн.	678	755	215	1218	195
203	Жил. Комн.	822	1134	323	1632
204	Коридор	195	0	0	195	-195
				?:	14949

6. Расчет отопительных приборов

отопление трубопровод теплоноситель

Целью расчёта является определение оптимального количества секций (для секционных отопительных приборов), которое необходимо для возмещения теплопотерь помещения.

Тип системы отопления и отопительных приборов, схема движения теплоносителя в магистральных трубопроводах принимаются в соответствии с заданием. Стояки системы отопления устанавливаются в углах наружных стен. Отопительные приборы устанавливаются под оконными проёмами. Трубы системы отопления, проходящие по не отапливаемому чердаку, необходимо изолировать утеплителем. Расчётное количество секций отопительного прибора МС-140-98 определяется по формуле:



f ^c₁ - площадь поверхностного нагрева одной секции радиатора, 0,200 м²;

?₃ - коэффициент учёта секций в радиаторе;

?₄ - коэффициент учёта способа установки отопительного прибора,

?₄ = 1,04;

F_пр - требуемая площадь поверхности отопительного прибора, рассчитываемая по формуле:

, где

?₁ - коэффициент, учитывающий шаг ряда отопительного прибора [7];

?₂ - коэффициент, учитывающий тип отопительного прибора [7];

- теплоотдача открыто проложенных трубопроводов, Вт;

- расчётная плотность теплового потока, Вт/м².

Величина Q_тр рассчитывается по формуле:

, где

q - удельная теплоёмкость 1 п.м. трубы, Вт/м [7];

l - длина открыто проложенного трубопровода, определяемая по

аксонометрической схеме, м.

Величина q_пр рассчитывается по формуле:

, где

q_н - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, 725 Вт/м²;

n, p, c - показатели степени, определяемые в соответствии с типом устанавливаемого отопительного прибора по таблице основных технических данных [7].

? t - температурный напор, определяемый по формуле:

, где

t_г - температура воды в подающей магистрали, ^оС;

t_о - температура воды в подающей магистрали, ^оС ;

t_в^р - расчётная температура в помещении [1];

G_пр - расход воды через отопительный прибор, определяемый по формуле:

, где

с_вд - удельная теплоёмкость воздуха, принимаемая равной 4,187 кДж/(кг^оС);

Диаметр стояков для расчёта принимаем равный 15 мм, диаметр подводок 20 мм.

К установке принимается число секций прибора N_уточ, равное округлённому в большую сторону значению Nр.

Таблица расчета отопительных приборов

№пом.	Qот,Вт	tрв,0С	tГ,0С	t0,0С	?t	GПР	qпр	Коэфициент	Qтруб	Qпр	Fпр	Коэфициент	Nр	NУТОЧ
								?1	?2				?3	?4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
101	1610	20	95	70	62,5	55,40	604,11	1,04	1,02	214,5	1416,5	2,49	1	1,04	12,93	13
102	2721	18	95	70	64,5	93,66	629,36	1,04	1,02	324,7	2429,1	4,09	1	1,04	21,29	22
103	1648	25	95	70	57,5	56,73	542,05	1,04	1,02	364	1320,7	2,58	1	1,04	13,44	14
104	1372	22	95	70	60,5	47,22	577,73	1,04	1,02	379,4	1030,7	1,89	1	1,04	9,84	10
105	2411	22	95	70	60,5	83,00	579,10	1,04	1,02	385,5	2064,5	3,78	1	1,04	19,67	20
106	0	18	95	70	64,5	0,00	0,00	1,04	1,02	296,8	-267,1	0,00	1	1,04	0,00
107	480	16	95	70	66,5	16,52	639,72	1,04	1,02	73,9	413,5	0,69	1	1,04	3,57	4
201	1661	25	95	70	57,5	57,18	542,05	1,04	1,02	136,5	1538,4	3,01	0,98	1,04	15,98	16
202	1413	22	95	70	60,5	48,62	578,07	1,04	1,02	137,3	1289,2	2,37	1	1,04	12,30	13
203	1632	22	95	70	60,5	56,18	579,10	1,04	1,02	93,5	1548,1	2,84	1	1,04	14,75	15
204	0	18	95	70	64,5	0,00	0,00	1,04	1,02	0	0,0	0,00	1	1,04	0,00

7. Гидравлический расчет системы отопления

Целью расчёта является определение диаметров трубопроводов на всех участках системы отопления, обеспечивающих подвод к каждому отопительному прибору требуемого количества теплоносителя. При этом общее гидравлическое сопротивление системы должно быть согласовано с располагаемым циркуляционным давлением.

Расчётное циркуляционное давление определено по следующей формуле:

?P_рц = E ^. (?P_Е+?P_тр), где

?P_тр=0, для нижней разводки;

E - коэффициент учёта естественного циркуляционного давления, Е=0,4;

?P_Е - естественное циркуляционное давление, возникающее в результате охлаждения воды в отопительных приборах, определено по формуле:

?P_Е= h^.g^.(?_о - ?_г)

h - расстояние от центра отопительного прибора до центра элеватора в тепловом пункте, м

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²

?_о,? ?_г - плотности воды в подающем и обратном трубопроводах при, t_о =70 ^оС t_г =95 ^оС соответственно кг/м³: ?_о =978 кг/м³, ?_г =963 кг/м³;

Производится разбивка ГЦК на участки, при этом за один расчётный участок принят отрезок трубопровода с неизменным расходом теплоносителя (см. чертёж схемы отопления). На чертеже указаны номера участков, их тепловые нагрузки Q_уч, Вт и длины L_уч, м. Рассчитана суммарная длина всех участков ГЦК ?L_гцк м и определено среднее значение потерь давления R_ср по ГЦК по следующей формуле:

, где

k - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления от общей величины циркуляционного давления, принимаемый для систем с искусственной циркуляцией, равный 0,5[7].

На каждом расчётном участке определён расход воды, кг/ч:

, где

Q_уч - тепловая нагрузка участка, Вт;

С_вд - удельная теплоёмкость воды, принимаемая 4,187 кДж/(кг ^оС);

t_г - температура воды в подающей магистрали системы отопления, ^оС;

t_о - температура воды в обратной магистрали системы отопления, ^оС;

?1, ?2 - коэффициенты;

На основании полученных значений Q_уч, G_уч, L_уч заполнены соответствующие графы таблицы гидравлического расчёта. Для каждого участка подобраны диаметры трубопроводов d.

В соответствии с полученными значениями R,?, рассчитаны потери давления на трение R^.l и в местных сопротивлениях Z:

, где

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном расчётном участке [7];

- плотность теплоносителя на данном участке, кг/м³.

Критерием правильного подбора диаметров является выполнение следующего условия:

?(R^.l + Z)=(0,9-0,95) ?P_рц

Увязка потерь давлений всех остальных циркуляционных колец системы отопления с ГЦК произведена аналогичным образом. При этом допущена невязка равенства потерь давления между общими участками ГЦК и рассчитываемого циркуляционного кольца в размере до 5-10% при попутной схеме движения воды.

Гидравлический расчёт главного циркуляционного кольца
№ уч.	Q уч., Вт	G уч, кг/м	l уч, м	d, мм	w, м/с	R, Па/м	R*l, Па	е--x	z, Па	R*l+z
1	2206	76	0,9	20	0,062	3,6	3,24	3	5,587	8,83
2	4412	152	6,3	25	0,082	6,0	37,80	2,5	8,144	45,94
3	6044	208	3,5	32	0,062	2,4	8,40	1,5	2,794	11,19
4	8829	304	4	40	0,064	2,0	8,00	5,5	10,915	18,91
5	14949	514	5,4	50	0,069	1,6	8,64	4,5	10,380	19,02
6	14949	514	5,4	50	0,069	1,6	8,64	4,5	10,380	19,02
7	8829	304	4	32	0,103	6,0	24,00	4	20,560	44,56
8	6044	208	3,5	25	0,109	10,0	35,00	1,5	8,635	43,63
9	4412	152	6,8	25	0,082	6,0	40,80	1,5	4,887	45,69
10	2206	76	0,9	20	0,062	3,6	3,24	0,5	0,931	4,17
		е?l уч =	40,7		D Pрц=	288,41			?R*l+z	260,97

8. Проектирование и расчёт системы естественной вентиляции

В жилых зданиях предусматривается устройство естественной вытяжной вентиляции с удалением воздуха из санузлов и кухонь при неорганизованном притоке свежего воздуха вследствие инфильтрации.

Целью расчёта является подбор сечения вытяжных каналов и вентиляционных решёток, обеспечивающих удаление из помещения расчётного количества воздуха при расчётном естественном давлении ?P_E. Расчёт произведён по пространственной схеме системы вентиляции в следующей последовательности:

Величина требуемого воздухообмена L рассчитана следующим образом:

Определяем расчетный воздухообмен по притоку воздуха для 1 и 2 этажей.

L_пр = 3*F_жк

L_пр1 = 130 м³/ч

L_пр2 = 77 м³/ч

1. 2. Определяем расчетный воздухообмен по вытяжке воздуха из кухонь и сан/узлов для 1 и 2 этажей.

L_в1 = 140 м³/ч

L_в2 = 50 м³/ч

Из двух значений выбрано наибольшее, которое и является расчётным. Для 1 этажа L=140, для 2 этажа L=77.

Размещение каналов в толще внутренней несущей стены. Подвод вентиляционных каналов к уборной и ванной комнате производится при помощи приставных каналов.

Горизонтальные каналы на чердаке здания выполняются сборными по ж/б покрытию и утепляются минераловатными плитами.

Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции.

Целью расчета является подбор сечений вытяжных каналов, обеспечивающих удаление из помещения расчетного количества воздуха при расчетном естественном давлении.

Определяется естественное гравитационное давление для вытяжных вентиляционных каналов каждого этажа.

?P_iE = h_i^.g^.(?⁺⁵_H - ?_B)

h_i - разность отметок устья вытяжной шахты и середины вентиляционной решётки i-го этажа. ?⁺⁵_H = 1,27 кг/м³ - плотности наружного воздуха; ?_B = 1,2 кг/м³ - плотности внутреннего воздуха.

g - ускорение свободного падения.

Аксонометрическая схема системы вентиляции разбита на пронумерованные участки с неизменным расходом воздуха, определена длина каждого l_уч, и путём последовательного суммирования расход воздуха на каждом участке L_уч. Производится аэродинамический расчёт наиболее удалённого от вытяжной шахты вентиляционного канала верхнего этажа.

Определяем ориентировочную площадь сечения каналов на каждом участке

?_уч - ориентировочная скорость движения воздуха, принятая равной: в вертикальных каналах - 0,6 м/с, в горизонтальных - 1,0 м/с, в вытяжных вентиляционных шахтах - 1,5 м/с. Определяем скорость движения воздуха на каждом участке.



f _уч - уточнённая площадь сечения каналов.

Эквивалентный диаметр каналов d_экв определён из уточнённых размеров сечения каналов по формуле:

По полученным значениям d_экв и ?_уч по номограмме определены потери давления R на трение. Общие потери на трение на участках рассчитаны по формуле:

?P_тр = R^. l_уч^.?

? - коэффициент шероховатости.

Потери давления в местных сопротивлениях z рассчитаны по следующей формуле:

? ?- сумма коэффициентов местных сопротивлений на отдельных участках.

Рассчитываем общие потери давления на каждом участке

?P_ПОТ = R^.l_уч^.? + z и в целом по ветви ??P_ПОТ = ?(R^.l_уч^.? + z).

Критерием правильного подбора сечений каналов является выполнение следующего условия:

??P_ПОТ = (0,9 - 0,95)?P_E

Аэродинамический расчет системы естественной вентиляции

	Ре1=4,601Па, Ре2=2,472Па
№ уч.	L уч, м3/ч	fор, м2	wор, м/с	fуч, мм	w, м/с	dэкв	R, м3/ч	?	Ртр, Па	??	z	Рпот		Параметры участков
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13		а, мм	b, мм	l, м
1	77	0,0356	0,6	0,0378	0,6	184	0,040	1,33	0,048	3,2	0,615	0,663		140	270	0,9
2	127	0,0353	1	0,0400	0,9	200	0,080	1,2	0,048	2,6	1,213	1,261		200	200	0,5
3	217	0,0402	1,5	0,0500	1,2	222	0,100	1,25	0,338	0	0,000	0,338		200	250	2,7
											?Рпот:	2,262

Список использованных источников

1. СниП 2.08.01-89. Жилые здания.

2. СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.

3. СниП 2.04.05-91^*.

4. СниП II-3-79^**. Строительная теплотехника.

5. СниП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

6. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснобжение и вентиляция.

7. Внутренние санитарно-технические устройства: В24. Ч.I. Отопление, водопровод, канализация.

Размещено на Allbest.ru