Содержание.

 

1. Исходные  данные на проектирование системы отопление
2. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций
3. Определение теплопотерь помещений
4. Конструктивные системы отопления
5. Расчёт трубопровода двухтрубной системы отопления
6. Система вентиляции и расчёт воздухообмена
7. Список литературы

 

1.Иходные данные для проектирования системы отопления 

1. Место строительства  г.Соликамск(Б)
2. Температура наружного воздуха средняя наиболее хол суток t_сс=-38˚С
3. Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки t_сн=-34˚С
4. Температура наружного воздуха среднего наиболее холодного периода t_н.в =  -14˚С
5. Продолжительность отопительного периода n=226сут.
6. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_н.ср.= - 6,4˚С
7. Скорость ветра  в районе строительства в наиболее холодный период υ=3,5 м/c
8. Номер плана здания 3
9. Место ввода теплосети по оси (3) и ряду(В)
10. Разводка подающих магистралей – верхняя
11. Тип отопительных приборов МС-140
12. Расчётное располагаемое давление в системе отопления ∆Р_р=4000Па
13. Система отопления двухэтажного жилого здания-центральная, водяная, с расчётными температурами воды  t_г=95˚С   t_г=70˚С
14. Сист. Отопления присоед-ся ч/з узел ввода с гидроэлеватором к тепл сети котельной  t₁=150˚С,    t₀=70˚C

 

2.Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций.

2.1.Расчет стены :

 
 

 

Определяем требуемое  сопротивление теплопередачи ограждающей  конструкции, отвечающее санитарно-гигиеническим  и комфортным условиям:

               (1)

где: n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности  огр. конструкций  по отношению к наружному воздуху по табл3*[2], n=1;

 t_в-расчётная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88, t_в=20˚С;

t_н-расчётная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92 по СНиП 2.01.01-82, t_н=-34˚С;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности огр.конструкций, принимаемый по таблице 4[2], α_в=8.7;

∆tⁿ-нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый потаблице 2[2], ∆tⁿ =4˚С. 

        = _; 

      Cопротивление теплопередачи многослойной ограждающей конструкции следует определять по ф-ле:

               (2)

где: α_в–коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по [2], α_в=8.7 Вт/м˚С;

R_к–термич.сопр.огр конструкции, м²˚С/Вт;

α_н-коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по [2], α_в=12 Вт/м˚С; 

   Rк=R1+R2+R3+R4;        (3)

где R1,R2,R3,R4-термическое сопротивление слоёв ограждающей конструкции, м²˚С/Вт

                 (4)

где: δ-толщина  слоя, м;

λ-расчётный  коэффициент теплопроводности материала принимаемый по [2], Вт/м˚С, 

R_к= ; 

Определяем градусо-сутки отопительного периода: 

      ГСОП=(t_в-t_от.пер)·Z_от.пер       (5)

где t_в-расчётная температура внутреннего воздуха,˚С,tв=20˚С;

   t_н.ср-средняя температура наружного воздуха отопительного периода, ˚С, t_н.ср=-4,8˚С

   Z_от.пер -продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха равной или ниже 8˚С, Z_от.пер =201 сут.

      ГСОП=(20-(-6,4))·226=5966,4 ˚С*сут

 

      По  найденному значению ГСОП определяем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции по таблице 1 «б»(изм)[2].

      ГСОП=4000˚С*сут   R_пр=2,8 м²˚С/Вт

      ГСОП=6000˚С*сут   R_пр=3,5 м²˚С/Вт

Откуда находим  для ГСОП=5966,4˚С*сут R_пр=3,488 м²˚С/Вт

Т.к. R_пр>R₀^тр, то расчет ведем по R_пр 

Определяем толщину утеплителя, R₀=R_пр: 

Откуда X=0.226=>толщина утеплителя 0,25м 

Толщина стены:

0,02+0,12+0,25+0,25=0,64 м.

Определяем тепловую инерцию D ограждающей конструкции:       (6)

где R1,R2,R3,R4-термическое сопротивление слоёв ограждающей конструкции м²˚С/Вт;

S1,S2,S3,S4-расчётные коэф-ты теплоусвоения материала определённых слоёв огр. конструкции Вт/м˚С;

   

Т.к. 7<D, то ограждение массивное.

Определяем коэффициент  теплопередачи стены:

                 (7)

где R₀^тр-приведенное сопротивление теплопередаче конструкции, м²˚С/Вт.

      

2.2.Чердачное перекрытие

Находим термическое  сопротивление ж/б плиты.

Для упрощения  круглые отверстия диаметром  d=0.159 м заменяем равновеликими по площади квадратами со стороной:

      

Термическое сопротивление  панели в направлении, параллельном движению теплового потока, выполняем  для двух характерных сечений:

Сечение 1-1

1 слой-ж/б     δ1=0,04, λ1=2,04 Вт/м˚С, 

2 слой-воздушная прослойка δ2=0,14м, R2=0,18 Вт/м˚С

3 слой-ж/б     δ1=0,04, λ1=2,04 Вт/м˚С, 

Сечение 2-2

1слой-ж/б  δ1=0.22м, λ1=2,04 Вт/м˚С, 

R_2-2= δ1/ λ1=0.22/2,04=0.108 м²˚С/Вт 

Термическое сопротивление  неоднородной ограждающей конструкции  определяем по формуле:

        (8)

где F1,F2,Fn-площади отдельных участков конструкции, м²;

R1,R2,Rn-термическое сопротивление слоёв участков ограждающей конструкции, м²˚С/Вт.

Т.к. структура  панели не меняется в продольном направлении, то расчетную длину каждого участка принимаем 1м, следовательно расчетная площадь 1-го участка F1=0.14м², 2-го-F2=0,045м². 

 

Термическое сопротивление  панели в направлении, перпендикулярном к движению теплового потока, вычисляем  для трех характерных сечений.

Сечение 3-3 и 5-5

1слой-ж/б  δ1=0.04м, λ1=2,04 Вт/м˚С, 

R_3-3= R_5-5= δ1/ λ1=0.04/2,04=0,02 м²˚С/Вт

Сечение 4-4

1 слой-ж/б     δ=0,064, λ=2,04 Вт/м˚С, 

2 слой-воздушная  прослойка δ=0,14м, R=0,18 Вт/м˚С 

Для воздушной  прослойки необходимо найти эквивалентный коэффициет теплопроводности.

Тогда средний  коэффициент теплопроводности панели

Среднее термическое  сопротивление по сечению 4-4

Суммарное термическое  сопротивление всех трех слоев панели находим по формуле (3):

R_┴=0,02+0,119+0,02=0,159

Разница между  величинами R_┴ и R_║ составляет :

       (допустимо 25%)

Отсюда полное термическое сопротивление многослойной ж/б панели:

      

Определяем требуемое сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, отвечающее санитарно-гигиеническим и комфортным условиям:

       =1,862 _; 

Определяем  сопротивление теплопередаче ограждающей  конструкции по формуле (2): 

R_к= ; 

      По  найденному значению ГСОП определяем приведенное сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции по таблице 1 «б»(изм)[2].

      ГСОП=4000˚С*сут   R_пр=3,7 м²˚С/Вт

      ГСОП=6000˚С*сут   R_пр=4,6 м²˚С/Вт

Откуда находим  для ГСОП=5966,4˚С*сут R_пр=4,585 м²˚С/Вт

Т.к. R_пр>R₀^тр, то расчет ведем по R_пр 

Определяем толщину  утеплителя, R₀=R_пр: 

Откуда X=0.311=>толщина утеплителя 0,35м 

Толщина перекрытия:

0,03+0,35+0,015+0,22=0,615 м. 

Определяем  тепловую инерцию D ограждающей конструкции:

   

Т.к. 7<D, то ограждение массивное.

Определяем коэффициент  теплопередачи стены:

              (9)

2.3.Перекрытие над подвалом

 

 
 

 

Определяем требуемое  сопротивление теплопередачи ограждающей  конструкции, отвечающее санитарно-гигиеническим и комфортным условиям:

       =1,862 _; 

Определяем  сопротивление теплопередаче ограждающей  конструкции по формуле (2): 

R_к= ; 

      По  найденному значению ГСОП определяем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции по таблице 1 «б»(изм)[2].

      ГСОП=4000˚С*сут   R_пр=3,7 м²˚С/Вт

      ГСОП=6000˚С*сут   R_пр=4,6 м²˚С/Вт

Откуда находим  для ГСОП=5966,4˚С*сут R_пр=4,143 м²˚С/Вт

Т.к. R_пр>R₀^тр, то расчет ведем по R_пр 

Определяем толщину утеплителя, R₀=R_пр: 

Откуда X=0.288, толщина утеплителя 0,3м. 

Толщина перекрытия:

0,22+0,3+0,1+0,037=0,657м. 

Определяем  тепловую инерцию D ограждающей конструкции:

   

Т.к. 4<D<7, то ограждение средней массивности.

Определяем коэффициент  теплопередачи стены:

              (10)

Проверим  принятые конструкции  на отсутствие конденсации  водяных паров

 

Для обеспечения  нормального влажностного режима ограждения и исходя из указаний СНиП о недопустимости конденсационных паров на внуренней поверхности ограждения требуется, чтобы температура внутренней поверхности ограждения τ_в не была ниже температуры точки росы.

        (11)

где: t_в,t_н – тоже что в(1);

R₀ –сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²˚С/Вт;

R_в-сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждающей конструкции, м²˚С/Вт;

           (12)

где α_в –то же, что и в формуле (2); 

Делаем вывод, что на конструкциях не будет конденсата

3.Определение теплопотерь помещения

3.1.Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции.

 

Потери помещения  через ограждающие конструкции  разделяют на основные и на добавочные. Их следует определять суммируя потери через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 10 Вт по формуле:

    (13)

где F-расчётная площадь ограждающей конструкции, м²;

      К-коэффициент  теплопередачи данной ограждающей  конструкции, Вт.(м^{2 0}С);

      R₀-то же что в (12)

      t_в-расчётная температура внутреннего воздуха,˚С;

       расчётная температура наружного  воздуха для холодного периода  года,⁰С;

n-коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности огр. конструкций  по отношению к наружному воздуху, по табл3*[2];

     β – добавочные потери в долях от основных потерь. 

Расчетную площадь  ограждающей конструкции F принимаем по наружному обмеру. Коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций К принимаем в соответствии с теплотехническим расчетом. Коэффициент теплопередачи окно К принимаем как разницу между коэффициентом теплопередачи ограждающей конструкции и окна(К_окна=1,818).

      Результаты  расчета сведены в таблицу.

3.2.Удельная тепловая (нагрузка) характеристика здания

 

Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивнопланировочного решения расчёт потерь теплоты ограждениями зданий обычно заканчивают определением  удельной тепловой характеристики здания.

          (14)

 где Q_со- максимальный тепловой поток на отопление здания,Вт;

      V_н-строительный объём здания по наружному обмеру, м³;

      t_в-средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях,⁰С,

      t_н^б-расчётная температура наружного воздуха для холодного периода года,⁰С. 

4. Конструктивные системы отопления и расчёт нагревательных приборов.

 

      Основная  цель отопления – созданиен теплового  комфорта в помещениях, то есть условий  благоприятных для жизни и  деятельности человека. Отопление способствует увеличению срока службы зданий и оборудования.

      Для жилых зданий используем центральную  водяную систему отопления с  механическим побуждением циркуляции воды насосами. Теплоноситель- вода нагретая в теплообменнике, находящемся в  котельной, перемещается по теплопроводам в отдельные помещения и передав тепло в их через отопительные приборы возращается в тепловой центр. В системе отопления используется вода с параметрами: температура горячей воды tг=95˚С, обратной=70˚С

Принятая система  состоит из теплообменника, находящегося вне помещения, узлы управления, магистральных трубопроводов горячей и холодной воды, стояков подводов.

      Для удаления воздуха из системы используют воздухосборники с вантузами, установленные в верхних точках системы отопления.

      Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, чтобы количество тепла отдаваемого нагревательными приборами, установленными в помещении, соответствовало расчетным потерям тепла.

      Расчетная плотность теплового потока рассчитывается по формуле:

             (15)

      где q_ном –номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м;

            ∆t_ср-температурный напор, ⁰С;

            G_пр- расход теплоносителя, кг/ч;

      n,p- коэффициент, учитывающий схему присоединения прибора, принимается по таблице 8.1.[4]. 

Δt_ср=[0.5(t_вх+t_вых)-t_в]         (16)

где t_вх-температура входящей в прибор воды,(95˚С);

      t_вых–выходящей воды,(70˚С);

      t_в- температура воздуха в помещении.

         (17);

где Q_тр – тепловая мощность отопительных приборов, равна теплопотерям, Вт;

      с- теплоемкость теплоносителя (воды), кДж/(кг*⁰С);

      t_вх-температура входящей в прибор воды,(95˚С);

      t_вых–выходящей воды,(70˚С); 

Cуммарная теплоотдача теплопроводов Qтр, Вт: 

Q_тр=ΣК_тр·π·d_н·l(t_г-t_в)         (18);

где К_тр-коэффициент теплопередачиотдельного теплопровода, Вт;

      d_н –диаметр теплопровода, м;

      l –длина трубопровода, м;

      tг-tв-температура теплоносителя и воздуха в помещении,⁰С. 

Расчётная площадь  F_р, м² отопительного прибора определяется

      (19);

где Q_потр-тепловая мощность, равная теплопотерямпомещения, Вт;

      Q_тр-теплоотдача теплопровода, Вт;

      q_пр- расчетная плотность теплового потока отопительного прибора;

β₁-коэффициент, учитывающий изменение теплопередачи в зависимости от принятого способа установки прибора, по таблице 8.2.[1];

β₂-коэффициент, учитывающий снижение температуры воды относительно расчетногозначения , вследствие остывания в трубопроводах, по таблице 8,3[4].

Расчётное число  секций:

                (20);

где F_р-расчетная площадь прибора, м

      f1-площадь поверхности нагрева одной секции, зависящая от типа радиатора

      β_3,β₄-коэффициенты на количество секций в приборе, по таблице 8[4] 

Результаты расчета  заносим в таблицу.

5. Расчёт трубопровода двухтрубной системы отопления

 

      Система отопления представляет собой  разветвлённую  сеть теплопроводов, выполняющих важную функцию распределения теплоносителя по отопительным приборам. Целью гидравлического расчёта является определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетным циркуляционном давлением , установленным для данной системы . При движении реальной жидкости по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление сопротивления двух видов – трения и местных сопротивлений.

      Потери  давления на местных сопротивлениях определяют:

        (21)

где  -сумма коэффициентов местных сопротивлений в данном участке теплопровода