Отопление 10-этажного жилого здания

Новосибирский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

(Сибстрин)

 

 

Кафедра ТГиВ

 

 

 

Курсовой проект по отоплению

«Отопление 10-этажного жилого здания»

 

 

 

 

Выполнил студент 341гр.

Журова В.А.

Проверил: Меденцова Н.Л.

 

 

 

 

Новосибирск, 2013

 Лист

2

КП-ТГиВ-2012

 

Cодержание

 

Введение 

1. Исходные данные                            
2. Тепловой баланс помещений
1. основные теплопотери
2. Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха
3. Бытовые тепловыделения
3. Тепловой расчет

3.1.  Тепловой расчет нагревательных  приборов жилой части здания

3.2.  Тепловой расчет лестничной  клетки и площадки лифта

4. Гидравлический расчет  систем отопления

4.1. Гидравлический расчет систем  отопления жилых помещений

4.2. Гидравлический расчет системы отопления лестничной клетки и площадки лифта

5. Подбор оборудования

5.1. Подбор насоса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Лист

3

 

КП-ТГиВ-2013

 

Введение

 

В помещениях для обеспечения нормальных условий для жизнедеятельности человека, комфортного микроклимата, производительности труда и т.д. необходимо обеспечивать постоянную комфортную температуру. Это осуществляется правильным подбором и установкой отопительного оборудования.

Водяное отопление - наиболее распространённая отопительная система, применяемая в современных жилых, общественных и промышленных зданиях; тепло в отапливаемые помещения передаётся горячей водой через находящиеся в них отопительные приборы.

В данном случае используется однотрубная вертикальная система  отопления, имеющая следующие плюсы: экономия соединительных труб; вследствие работы регулировочных вентилей радиаторов количество оборотной воды остается примерно постоянным; самое простое и дешевое из трубопроводного отопления.

В данной курсовой работе подобраны  отопительные приборы для 10-ти этажного жилого здания г. Охотска, произведен тепловой расчет, гидравлический и подбор оборудования для теплового узла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Лист

4

 

КП-ТГиВ-2013

 

Исходные данные

1. Район застройки   г. Охотск (Хабаровский край)

1.1 Температура наружного  воздуха t_н= - 33 °С

2.1 Длительность отопительного  периода Z_оп = 280 сут

2. Коэффициенты теплопередачи  наружных ограждений.

2.1 Наружная стена :

k = 0,23  Вт/(м°С).

2.2 Чердачное  перекрытие :

k = 0,18 Вт/(м°С).

2.3 Пол над  подвалом :

k = 0,18 Вт/(м°С).

2.4 Тройное остекление :

k = 1,42 Вт/(м°С).

2.5 Дверь :

k = 1,42 Вт/(м°С).

3. Секция жилого  10-ти этажного дома:

3.1 В жилой части однотрубная система отопления с верхней разводкой подающей магистрали. Приборы: биметаллические радиаторы «Сантехпром БМ» РБС-500.

3.2 На лестничной клетке и на площадке лифта однотрубная система отопления с нижней разводкой. Приборы: конвекторы «Комфорт-20».

4. Параметры теплоносителя.

4.1  В тепловой сети: 140°/70°;

4.2 В жилой части: 95°/70°;

4.3 На лестничной клетке и площадке лифта: 150°/70°;

5. Давление в трубопроводах тепловой сети на вводе:

5.1 В подающей  магистрали – Pп: 5,5 атм

5.2 В обратной  магистрали – Ро:2,0 атм.

6.  Отметка  земли: -0,6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Лист

5

 

 

КП-ТГиВ-2013

 

 

Тепловой баланс помещений

2.1. Основные теплопотери

 

Q_o=F*k*(t_в – t_н)*N, Вт  (1)

F – площадь ограждающей конструкции, м²;

K – коэффициент теплопередачи наружных ограждений. Принимается из исходных данных.

N – расчетный коэффициент.

2.2. Расход теплоты  на нагревание вентиляционного  воздуха.

 

Q_в = 0,28L_n Cr (t_в – t_н)k  , Вт        (2)  

L_n – расход удаляемого воздуха, м³/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; L_n=3*F_пола.

r - плотность воздуха в помещении, 1,2 кг/м³ ;

С – удельная теплоёмкость воздух, равная 1 кДж/кг ⁰С;

t_в , t_н – расчетные температуры воздух, ⁰С, в помещении и наружного воздуха в холодный период года;

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока, для двойного остекления равен 0,7;

 

2.3. Бытовые тепловыделения

 

Q_быт. = 10*F_пола  , Вт

 

Пример расчёта.

Расчетная комната 102 (20 °С).

Определяем ориентацию и площади  ограждающих конструкций.

НС	С	4,1×3,3	13,53
ТО	С	1,2х1,2	1,44
БД	С	0,8х2,2	1,76
ПЛ	-	4,1×3,3	17,63

 

С=1 кДж/кг; К=0.23; t_в =20 ⁰С; t_н=-33 °С;

Рассчитываем основные теплопотери:

Q_o=F×k×(t_в – t_н)×N

Q_о= 13,53×0,23×53×1=164,9 Вт.

Далее для двух других ограждающих  конструкций :  Q_o=108,4 Вт; Q_o=132,5 Вт

Q_в –?

Q_в = 0,28×L_n ×C×r× (t_в – t_н)×k = 0,28×3×17,63×1×1,2×53×0,7=659,3 Вт

L_п = 3×F_пола

Q_быт. -?

 Q_быт. = 10×F_пола  = 10×17,63=176,3 Вт

Расчетные теплопотери:

Q= 479,7+659,3-176,3≈960 Вт

 

 Лист

6

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

3. Система отопления

 

3.1. Тепловой расчет  нагревательных приборов 

Требуемый нормальный тепловой поток  Q_нт, Вт (ккал/ч), для выбора типоразмера отопительного прибора определяют по [5, формула 9.11]:                                    

        (14)

Q_пр -  необходимая теплопередача прибора в рассматриваемом помещение [5, формула 9.12]:                                    

Q_пр = Q_ном –  0,9*Q_тр (15)_;

 

Q_тр – теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым непосредственно подсоединён прибор  [5, формула 9.13]:  

                                    

Q_тр =q_в ×l_в + q_г ×l_г     (16);

 

 q_в, q_г – теплопередача, 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м (ккал ч м), для неизолированных труб принимается по табл. II.22. [5]

l_в, l_г – длинна вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.

 

j_к – комплексный коэффициент приведения Q_ну (номинальный условный тепловой поток прибора, Вт ) к расчетным условиям при теплоносителе воде, определяется по [5, формула 9.3]:         

   (17)

Dt_ср – разность температуры воды на входе и выходе из нагревательного прибора ⁰С по [5, формула 9.2]:

      (18)

t_вх и t_вых – температура воды, входящей в прибор и выходящей из него, ⁰С

     (19)

 Лист

7

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

     (20)

G_ст – расход воды в стояке по [5, формула 10.14]: , кг/ч

  (21)

       Расход  воды, проходящий через каждый  отопительный прибор с учетом  коэффициента затекания α по [5, таблица 9.3]:   кг/ч

Gпр=Gт*α    (22)

α=0,8 для радиаторов с краном КРТ;

b₁=1.04, b₂ =1.02 – добавочные коэффициенты.

b=0,989 – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности [5, табл. 9.1];

Y  - коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе Y=1 [5, табл. 9.11];

p, n, c – экспериментальные числовые показатели [5, табл. 9.2].

tг =95 – температура в подающей магистрали, ⁰С

tо =70 – температура в обратной магистрали, ⁰С

∆tпм – суммарное понижение расчетной температуры воды до рассматриваемого стояка по подающей магистрали, ⁰С по [5, пункт 9.4]:

∆tпм =L/10*0.2 (23)

 

Для радиаторов необходимо вычислить число секций:

  (24)

Q_ну – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт по [5, прил. X].

 

Вертикальную СО сначала  рассчитываем предварительным тепловым расчетом через «средний» прибор стояка, то есть:

Qср пр=Qст/10    (25)

 Лист

8

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

Тепловой расчёт для нагревательного прибора  технического этажа первого стояка системы отопления 

Для технического

 Вт

∆tпм =58,1*0,4=2,324 °С

Gст=0,86*6400*1,04*1,02/(95-2,324-70)=257 кг/ч

Gпр=0,8*257=205,6 кг/ч

∆ tср=(92,7+90,2)/2-5=86,4 °С

=1,271

n=0.3

p=0.04

b=0.989

c=1

ψ=1

qг=102 Вт/м          

qв=81 Вт/м

Lг=0,8 м         

Lв=1 м

Qтр=102*0,8+81*1=162,2 Вт

Qпр=700-0,9*162,2= 683,7 Вт

Qном пр=683,7/1,271=538 Вт

Выбираем радиатор РБС-500-3-0,585.

Далее тепловой расчет ведем  в таблице в приложении 2.

3.2 Гидравлический  расчет системы отопления

          Сначала определяем характеристики  гидравлического сопротивления  стотяков согласно табл. 10.19 [5]:

  (26)

 Лист

9

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

S₁ – сопротивление узла присоединения у подающей магистрали

S₂ – сопротивление узла присоединения у обратной магистрали

S₃ – сопротивление этажестояков

S₄ – сопротивление прямых участков труб стояков

S₅ – сопротивление приборных узлов

S₆ – сопротивление поворотов

 

S₅  = S_п + S_пр l_пр  (27)

S_п – сопротивления подвода, (Па/(кг/ч)²)

S_пр – сопротивление прибора длиной 1 (м), (Па/(кг/ч)²)

l_пр – длина прибора

Далее определяем потери давления стояка1 (для ветки 1) и поскольку в однотрубных системах отопления потери давления в стояках должны составлать не менее 70% потерь давления в системе отопления (без учёта общих участков), определяем :

  (28)

Перепад температур на первом стояке (для ветки 1) принимаем 33⁰С.

Потери двления на участках определяем по формуле 10.17 [5]:

  (29)

А – удельное динамическое давление на участке, (Па/(кг/ч)²), принимается по табл. 10.7 [5]

l – длина участка

- приведённый коффициент гидравлического трения, принимается по табл. 10.7 [5]

- сумма коффициентов местных сопротивлений на участке, выбирается по табл.II.2–II.20 [5]

Для увязки всей вертикальной системы отопления находим коффициенты пропорциональности:

 Лист

10

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

- для ветви 4      

- для ветви 3        

- для ветви BC      

- общий коффициент пропорциональности для всех веток   

         

Действительные потери давления в любой ветке при новых  расходах пересчитываем.

 

    Для расчета  лестничной клетки:

    По расходу  принимаем предварительный диаметр  стояка, скорость течения V и потери давления на трение на 1 м R по [5, таблица II.1].

Затем находим ∑ζ , состоящую  из радиаторных узлов и местных  сопротивлений по  [5, таблица 10.17, таблица II.10-II.21]. Находим потери давления на местные сопротивления Z по [5, таблица II.3] в зависимости от скорости движения воды V и местных сопротивлений.

    Потери давления  на участке [5, формула 10.27]:

∆p=R*L+Z    (33)

Невязка между участками  не должна превышать 15%.

 

Гидравлический  расчёт СО жилья:

 

Сначала определяем характеристики гидравлического сопротивления  стояка 1, диаметр 20 мм (26), (27):

S1=30*

S2=19*

S3=253*

S4=34.04*

 Лист

11

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

S5=275*

S6=15,498*

Sст1=627*

 

Потери давления в стояке 1:

∆Р=627* *257=4140 Па

 

Gст1=(∆Р/ Sст1)^0/5=257

∆tcт1=1,05*1,04*0,86*Q_ст1/ Gст1=1,05*1,04*0,86*6700/257=17,1 °С

Переменные перепады температур в стояках рекомендуется принимать  не более, чем на 8 °С от принятого  в СО, ∆tco=(17;33) °С.

 

Участок 1:

∑ζ=(1*0,2)*2=2,4

 

Для исходных данных по расходу  и местным сопротивлениям, подбираем  диаметр участка (20),  
 
Увязка веток

 

 

Ветка 1 и ветка 4:

Новый расход в ветке 2 при  равенстве давлений в обеих смежных  ветках трубопровода:

Р1=5480 Па; G1= 1092,48 кг/ч. 
Р4=4690 Па; G4=894,83 кг/ч.

 кг/ч

Коэффициент пропорциональности для ветки 2:

а₄=667,124/894,83=1,08079

 

 Лист

12

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

Ветка 2 и ветка 3:

Новый расход в ветке 4 при  равенстве давлений в обеих смежных  ветках трубопровода:

Р2=16255 Па; G2=2774,21 кг/ч.

Р3=14865 Па; G3=2262,68 кг/ч.

 кг/ч

Коэффициент пропорциональности для ветки 4:

а3=2366,11/2262,68=1,04571

 

Ветка AB и ветка BC:

Новый расход в ветке BC при равенстве давлений в обеих смежных ветках трубопровода:

Рав=540 Па, Рвс=264 Па 
кг/ч

Коэффициент пропорциональности для ветки BC:

аAB=4012.37/2347=1,70957

 

Суммарный расчетный расход:

Gрасч=4012.37+4203=8215.37 кг/ч

Gсо=6550 кг/ч

а0=8215.37/6550=0,79729

 

Действительные потери давления:

P’=P* а²

Ветка 1: Р=5480*1.36^2=10185.7 Па

Ветка 2: Р=16255*0.8^2=10333 Па

Ветка 3: Р=14865*0.83^2=10333 Па

Ветка 4: Р=4693*1.47^2=10185.7 Па

 Лист

13

 

 

КП-ТГиВ-2013

 

 

Ветка BC : Р=540*0.8^2=343.4 Па

Ветка AB:  Р=264*1.36^2=490.7 Па

1)  а0*аAB=0,79729*1.70957=1.36

2) а0 =0.79729

3) а0*а3=0,79729*1.04571=0.8

4) а0*а4*аAB=0,79729*1.70957*1,08079=1.47

5) а0=0,79729

6) а0*аAB=0,79729*1,70957=1,36

 

Проверка:

                             P(1)+P(AB)=P(3)+P(BC)

                            10676.4=10676.4

Потери давления в системе:

∆Р(СО)= 11,22 кПа

Полный гидравлический расчет СО жилья сведен в таблицу в  приложении 4.

Гидравлический расчет лестничной клетки сведен в таблицу в приложении 6.

3.3. Подбор оборудования  теплового пункта

3.3.1. Расчет и  подбор насоса

Производительность насоса равна производительности системы  отопления жилья и лестничной клетки:

G=6930 кг/ч,

напор – потерям напора в системе отопления по результатам  гидравлического расчета. Принимается  большие потери напора СО жилья и  лестничной клетки с учетом потерь напора в обвязке насоса (3 м вод  ст)

По каталогу «WILO» производится выбор насоса – Wilo-Top-Rl (10 , 7.5 м.вод.ст)

 

3.3.2. Подбор смесительного клапана

Подбираем клапан типа VB2 при следующих условиях:

- клапан устанавливается  на подающем трубопроводе до  СО;

 Лист

14

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

- теплоноситель вода с  температурой в подающем трубопроводе  Т1=140 °С

- потери давления в  теплоиспользующей установке ∆Рсо=11220 Па=1.122 м. вод. Ст.

- располагаемый напор  на регулируемом участке –  разность в подающей и обратной магистрали ∆Рру= 5.5 – 2-0,1 = 3,4 атм. = 340000 Па

- избыточное давление  до клапана регулирования Р1=550000 Па

- расчетный расход теплоносителя  Gp=6.888

         

1. Определяем расчётный перепад давлений на клапане из условия

 Па=1,7 атм

2. Рассчитывается требуемая пропускная способность клапана:

 

 м³/ч (34)

 м³/ч

3. По техническим характеристикам выбираем клапан VB2   Д_у= 20 мм с k_vs=6,3 м³/ч
4. Проверяем наличие или отсутствие кавитации при работе клапана. Согласно номограмме для проверки правильности выбора клапана при коэффициенте начала кавитации для выбранного клапана Z=0,6  и заданных параметрах температуры теплоносителя и давления перед регулирующем клапаном Па.

 

3.3.3. Подбор балансировочного  клапанa

 

Для балансировки системы  отопления на гребенке в тепловом узле, необходимо поставить балансировочные  вентили. На подачу в систему отопления лестничной клетки (СО2) – балансировочный вентиль HERZ Strömax 4117 M диаметром 20  . Для определения kv вентиля и значения его преднастройки, вначале нужно найти необходимое значение потерь давления на балансировочном вентиле. Это можно сделать по формуле:

 Лист

155

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

ΔРбв. = Рсо1. – Pсо2.

Где Рсо1. – потери давления в СО1, Па.

 ΔРcо2. – потери давления в СО2 (ЛК), Па.

ΔРбв.=11220-70=11150 Па=11,1 кПа.

Затем определяем необходимую  величину kv по формуле:

,     (29)

Где G – расход на участке, в т/ч.

∆P – потери давления на балансировочном вентиле, бар.

.

По номограмме (рис. 4.15 [8]) определяем значение преднастройку балансировочного вентиля. Оно составляет 2,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Лист

175

66

КП-ТГиВ-2013

 

 

Список литературы:

1. СНиП 23 – 01 – 99. Строительная климатология и геофизика / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1999. – 57 с.
2. СНиП 23 – 02 – 2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 25 с.
3. СНиП 31 – 01 – 2003. Здания жилые многоквартирные / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 20 с.
4. СНиП 2.08.01-89*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. -36 с.
5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства.  Ч. 1. Отопление / Под ред. И. Г. Староверова. – М.: Стройиздат, 1990.

 

6. СНиП 41 – 01 – 2003.  Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 54 с.
7. ГОСТ 21.602 – 2003 Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; введ. 01.06.03. – М., 2004. – 33 с. – Группа Ж 01 
8. Настольная книга проектировщика: Издание второе, исправленное и дополненное / Вена, Герц Арматурен Г. м. б. Х. – 2008., 192 с., ил.