42826

Отопление жилого дома

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Выбор системы отопления.28 Тепловой расчет отопительных приборов32 Гидравлический расчет системы водяного отопления38 Список литературы. Система отопления: водяная вертикальная однотрубная Вентиляция: естественная Присоединение системы водяного отопления к наружным теплопроводам: со смешением воды с помощью водоструйного элеватора. Параметры теплоносителя Т1Т2: 13070 С Располагаемая разность давлений на вводе ΔP кПа: 120 Тип отопительных приборов: РСГ2 Температура...

Русский

2013-10-31

141.94 KB

151 чел.

  Выполнил

Проверил

Пантюхина

Стадия

Лист

Листов

У

КР 2011.270109.080694.Д.О

Инв. № подп.

Взам. инв. №

Подп. и дата

   2

46

Изм.

Кол.уч.

Лист

Дата

Подпись

№ док.

Орел ГТУ АСИ

Кафедра «ГСиХ» гр. 41-ТВ

Отопление жилого дома

Тимощук

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ-УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС

Кафедра: «ГСиХ»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине:

«Отопление»

Тема курсовой работы: «Отопление жилого дома»

Студентка:__________________________________ Тимощук В.В.

Шифр: 080694

Группа: 41-ТВ

Архитектурно-строительный институт

Преподаватель:____________________________ Пантюхина Г. И.

Работу защитил с оценкой:__________________

Орел 2011


 Содержание:

    Введение………………………………………..………………………………4

  1.  Задание и исходные данные для проектирования……………………….3
  2.  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций…………………7

Теплотехнический расчет стены………………………………………….8

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия…………………….10

Теплотехнический расчет перекрытия над техподпольем……………..12

Теплотехнический расчет окон и балконных дверей…………………..14

Расчет коэффициента теплопередачи ограждения……………………..14

  1.  Расчет теплопотерь помещений………………………………………….15
  2.  Выбор системы отопления……………………………………………….28
  3.  Тепловой расчет отопительных приборов………………………………32
  4.  Гидравлический расчет системы водяного отопления…………………38

Список литературы……………….………………………………………….46


  1.  Задание и исходные данные для проектирования

  1.  Район строительства: город Санкт Петербург
  2.  Наружные стены: из эффективного глиняного кирпича
  3.  Ориентация фасада: СВ
  4.  Высота техподполья: 2,0 м
  5.  Чердачное перекрытие: многопустотная ж/б плита 220 мм, керамзит γ=400  кг/м3.
  6.  Перекрытие над техподпольем: многопустотная ж/б плита 220 мм, бетон γ=600 кг/м3, цементно-песчаный раствор 20 мм, линолеум.
  7.  Система отопления: водяная вертикальная однотрубная
  8.  Вентиляция: естественная
  9.  Присоединение системы водяного отопления к наружным теплопроводам: со смешением воды с помощью водоструйного элеватора.
  10.  Параметры теплоносителя Т1-Т2: 130-70 ºС
  11.  Располагаемая разность давлений на вводе ΔP, кПа: 120
  12.  Тип отопительных приборов: РСГ2
  13.  Температура теплоносителя в системе отопления Т1-Т2: 95-70 ºС

 

Введение

В помещениях с постоянным длительным пребыванием людей и в помещениях, где по условиям производства требуется поддержание положительных температур в холодный период года, устраивается система отопления.

Система отопления является одной из строительно-технических установок здания, которая должна отвечать следующим основным требованиям:

  1.  санитарно-гигиеническим – обеспечивать необходимые внутренние температуры, регламентированные соответствующими СНиП, без ухудшения состояния воздушной среды;
  2.  экономическим – обеспечивать наименьшие приведенные затраты при уменьшении расхода металла;
  3.  строительным – предусматривать размещение отопительных элементов в увязке с архитектурно-планировочными и конструктивными решениями здания без нарушения прочности основных конструкций при монтаже и ремонте систем отопления;
  4.  монтажным – предусматривать возможность монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров и ограниченном применении узлов и деталей  индивидуального изготовления;
  5.  эксплуатационным – характеризоваться простотой и удобством управления и ремонта, бесшумностью и безопасностью действия;
  6.  эстетическим – хорошо гармонировать с внутренней отделкой и не занимать излишних площадей.

Системы отопления подразделяются на:

  1.  местные;
  2.  центральные.

Местными системами отопления или местным отоплением называют такой вид отопления, при котором генератор тепла и нагревательный прибор конструктивно скомпонованы вместе и установлены в обогревательном помещении. Характерным примером местной системы отопления может служить комнатная отопительная печь.

Центральными системами отопления называются системы, предназначенные для отопления нескольких помещений из единого теплового пункта, в котором размещается генератор тепла. В таких системах генератор вынесен за пределы отопительного помещения.

Центральная система отопления может быть районной, когда группа зданий отапливается из центральной котельной или центрального теплового пункта.

Системы отопления принято классифицировать и по преобладающему виду теплоотдачи нагревательных приборов.

Назначение систем отопления состоит в обеспечении теплом здания в холодный период года. Функцию непосредственного обогрева выполняют обогревательные приборы, являющиеся основным элементом системы отопления.

Виды и конструкции нагревательных приборов могут быть самыми разнообразными. Приборы отливаются из чугуна, выполняются из стали, бетона, керамики, фарфора, в виде панелей из бетона с заложенными в них трубчатыми нагревательными элементами и пр. Приборы различают по размерам и форме, они могут собираться из отдельных секций и элементов. В них могут подаваться различные теплоносители с различными параметрами.

Основные виды нагревательных приборов – это радиаторы, ребристые трубы, конвекторы и отопительные панели.

Различают 2 вида энергосберегающих мероприятий:

а) мероприятия, непосредственно связанные с работой систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; повышение уровня теплозащиты зданий различного назначения, совершенствование герметизации и тепловой изоляции технологического оборудования, совершенствование технологических процессов, использование вторичных энергоресурсов для технологических нужд. Применение энергосберегающих мероприятий этого вида всегда приводит к уменьшению мощности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха;

б) мероприятия, снижающие затраты тепловой или механической энергии при работе этих систем, повышение КПД котельных установок, автоматизация и диспетчеризация работы этих систем, совершенствование их проектных решений, использование вторичных энергоресурсов для нагрева проточного воздуха или воды и др.

При проектировании новых или реконструкции действующих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха могут решаться 3 типа технико-экономических задач:

  1.  имеется лишь один вариант энергосберегающего решения и его составляют с точки зрения экономической эффективности с «базовым» вариантом, не предусматривавшим энергосберегающих мероприятий;
  2.  могут быть применены несколько энергосберегающих мероприятий (или одно, но с различными количествами сберегающей энергии при разных режимах работы); все они сопоставляются по величине достигаемого экономического эффекта между собой и с «базовым» вариантом; применению подлежит экономически наиболее целесообразное мероприятие;
  3.  выявляют экономически оптимальный вариант решения, т.е. лучший из всех возможных в принятых условиях.

Целью данной курсовой работы является процесс проектирования систем водяного отопления и системы вентиляции многоквартирного жилого дома. Он включает в себя следующие основные этапы:

  1.  теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания;
  2.  расчет теплопотерь помещения;
  3.  выбор системы отопления;
  4.  конструирование систем отопления;
  5.  тепловой расчет отопительных приборов;
  6.  гидравлический расчет систем отопления.

 

  1.  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Исходные данные:

  1.  Место строительства – город Санкт-Петербург
  2.  Объект – жилое здание
  3.  Зона влажности – влажная (СНиП 23-02-2003, приложение В)
  4.  Влажность воздуха в помещении , расчетная температура внутреннего воздуха  (по нормам проектирования жилых зданий)
  5.  Влажностный режим помещения – нормальный (СНиП 23-02-2003, таблица 1)
  6.  Условие эксплуатации ограждающих конструкций – Б (СНиП 23-02-2003, таблица 2)
  7.  Технологические показатели и коэффициенты:
  8.  коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху –  (СНиП 23-02-2003, таблица 6)
  9.  нормальный температурный перепад -  (СНиП 23-02-2003, таблица 5)
  10.  коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции -  (СНиП 23-02-2003, таблица 7)
  11.  коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции -  
  12.  Климатические параметры:
  13.  Расчетная температура наружного воздуха (наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92) - (СНиП 23-01-99*, таблица 1)
  14.  продолжительность отопительного периода (со средней температурой ) – (СНиП 23-01-99*, таблица 1)
  15.  средняя температура отопительного периода (со средней температурой ) -  (СНиП 23-01-99*, таблица 1)

2.1 Теплотехнический расчет стены

  1.  Определяем градусо-сутки отопительного периода:

  1.  Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

, где  - коэффициент (СНиП 23-02-2003, таблица 4)

  1.  Конструкция наружной стены:

  1.  Параметры материалов наружной стены:

№ слоя

Материал слоя

Плотность

Теплопроводность

Толщина слоя

R=

м2*°С/Вт

1

Силикатный кирпич

1800

0,81

0,38

0,469

2

Теплоизоляционный слой – пенополистирол ГОСТ 15588

40

0,05

0,12

2,4

3

Силикатный кирпич

1800

0,81

0,12

0,148

  1.  Определяем толщину утеплителя:

Принимаем толщину утеплителя 0,120 м =120 мм.

  1.  Определяем сопротивление теплопередаче стены:

  1.  
  2.  Температурный перепад:

  1.  Толщина стены:

Поскольку, условия соблюдаются, то принятая конструкция стены является удовлетворительной.

 

2.2 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

  1.  Определяем градусо-сутки отопительного периода:

  1.  Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

, где  - коэффициент (СНиП 23-02-2003, таблица 4)

  1.  Конструкция перекрытия:

  1.  Параметры материалов перекрытия:

№ слоя

Материал слоя

Плотность

Теплопроводность

Толщина слоя

R=

м2*°С/Вт

1

Гравий керамзитовый

400

0,125

0,1

0,833

2

Теплоизоляционный слой – минераловатные плиты (ГОСТ 9573)

200

0,08

0,24

3

3

Многопустотная ж/б плита

2500

2,04

0,22

0,1078

  1.  Определяем толщину утеплителя:

Принимаем толщину утеплителя 0,240 м = 240 мм.

  1.  Определяем сопротивление теплопередаче перекрытия:

  1.  
  2.  Температурный перепад:

  1.  Толщина перекрытия:

Поскольку, условия соблюдаются, то принятая конструкция перекрытия является удовлетворительной.

2.3 Теплотехнический расчет перекрытия над техподпольем

  1.  Определяем градусо-сутки отопительного периода:

  1.  Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

, где  - коэффициент (СНиП 23-02-2003, таблица 4)

  1.  Конструкция перекрытия:

  1.  Параметры материалов перекрытия над техподпольем:

№ слоя

Материал слоя

Плотность

Теплопроводность

Толщина слоя

R=

м2*°С/Вт

1

Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе  

1800

0,38

0,005

0,013

2

Цементно-песчаный раствор

1800

0,93

0,02

0,0215

3

Теплоизоляционный слой – пенополистерол

125

0,064

0,22

3,43

4

Бетон

600

0,26

0,1

0,3846

5

Многопустотная ж/б плита

2500

2,04

0,22

0,1078

  1.  Определяем толщину утеплителя:

Принимаем толщину утеплителя 0,220 м =220 мм.

  1.  Определяем сопротивление теплопередаче перекрытия:

  1.  
  2.  Температурный перепад:

  1.  Толщина перекрытия:

Поскольку, условия соблюдаются, то принятая конструкция перекрытия является удовлетворительной.

2.4 Теплотехнический расчет окон и балконных дверей

  1.  Определяем градусо-сутки отопительного периода:

  1.  Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

, где  - коэффициент (СНиП 23-02-2003, таблица 4)

Принимаем: двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 8мм)

2.5 Расчет коэффициента теплопередачи ограждения

Коэффициент теплопередачи представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 поверхности стенки за 1 час при разнице температур между средами 1ºС.

Таблица 1 – Расчет коэффициентов теплопередачи ограждений

п/п

Наименование ограждения

Условное обозначение

Толщина конструкции или слоя утеплителя,     

Сопротивление теплопередаче

Коэффициент теплопередачи

1

Наружная стена

НС

0,620

3,17

0,305

2

Чердачное перекрытие

ПТ

0,560

4,14

0,24

3

Перекрытие над подвалом

ПЛ

0,565

4,16

0,24

4

Наружное окно

ДО

0,6

1,77

5

Дверь

ДВ

1,056

0,946

  1.  Расчет теплопотерь помещений

Прежде чем приступить к расчету этих теплопотерь, предварительно необходимо:

- обозначить на планах этажей все отапливаемые помещения порядковыми номерами;

- выполнить по планам этажей и разрезам здания обмеры отдельных ограждений и вычислить затем их площадь .

Помещения нумеруют слева направо по часовой стрелке. Помещениям подвала присваиваются номера 01, 02 и далее; помещения первого этажа получают номера 101, 102 и далее; номера 201, 202 и далее присваиваются помещениям второго этажа и т.д. Лестничные клетки рассматривают как одно помещение и обозначают отдельно буквами А, Б и т.д.

Тепловой баланс помещения имеет вид:

, Вт                                                  (1)

где:  – общие теплопотери помещения или тепловая мощность отопительной установки помещения, Вт;

– тепловыделения в помещениях, Вт;

– теплопотери помещения, Вт.

Теплопотери помещения равны:

, Вт                                           (2)

где:  – теплопотери помещения через его ограждающие конструкции;   

– теплопотери на нагревание наружного воздуха, инфильтрирующегося через наружные ограждения.

3.1 Потери тепла через отдельные ограждения в помещении

Расходы теплоты  через отдельные ограждения в помещении определяются по формуле:

 Вт                    (3)

где:  - коэффициент теплопередачи ограждения, ;

- расчетная площадь поверхности ограждения, ;

– температура внутреннего воздуха, ;

–  температура наружного воздуха, ;

– коэффициент, учитывающий положение поверхности наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаем равным 1 для стен, дверей и окон, и 0,9 для потолка;

– коэффициенты, учитывающие добавочные теплопотери через ограждение, принимаем в зависимости от ориентации здания.

Добавочные теплопотери учитывают ориентацию ограждений по сторонам света:

– северо-запад, северо-восток, север и восток – β=0,1;

– запад и юго-восток – β=0,05;

– на юг и юго-запад – β=0;

Расчетную температуру tв внутреннего воздуха в угловых помещениях жилых зданий следует принимать на 2° выше, чем в остальных помещениях. Этим учитываются добавочные теплопотери через наружные ограждения угловых помещений.

Коэффициент теплопотери  в формуле (3) ограждения определяется по выражению:

                                       (4)

где:  – сопротивление теплопередаче ограждения, ;

Коэффициент теплопотери окон определяются повыражению:

                       (5)

3.2 Потери теплоты на нагревание наружного воздуха, инфильтрирующегося через наружные ограждения

Для жилых зданий с естественной вытяжной вентиляцией расход теплоты на нагревание инфильтрирующегося воздуха через наружные ограждения определяется по формуле:

Вт                    (6)

где    – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом: 3  на 1 площади жилых помещений и кухни; ;

– удельная теплоемкость воздуха, равная 1 ;

– коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока в конструкциях;

– плотность наружного воздуха, равная 1,412;

3.3 Бытовые тепловыделения

Бытовые тепловыделения в комнатах и кухнях жилых домов определяются по формуле:

                                              (7)

где:  - теплопоступления на 1м2 площади пола помещений, принимаем

;

– площадь пола помещений , .

Рассмотрим пример расчета теплопотерь для комнаты 101:

Ограждающие конструкции:

- две наружные стены (НС),

- окно (ДО)

- пол (ПЛ).

Размеры стен принимаются:

  1.  Высота стен первого этажа от уровня чистого пола 1-го этажа до уровня пола 2-го этажа (h=2,4 м).
  2.  Высота стен промежуточного этажа между уровнем чистых полов данного и вышележащего этажей (h=3).
  3.  Высота стен верхнего этажа до уровня чистого пола (до линии пересечения внутренней поверхности наружной стены с верхней плоскостью чердачного перекрытия) (h=2,0м).
  4.  Длина наружных стен неугловых помещений между осями внутренних стен, а угловых помещений от угла до оси внутренних стен.

Площадь окон, дверей по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Площадь полов и потолков от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних стен.

Ориентация ограждений, коэффициенты, учитывающие добавочные теплопотери через ограждения в зависимости от ориентации ( и размеры ограждений известны:

НС        С       0,1      13,05

НС        В      0,1       9,96

ПЛ          -           -     10,29

Угловая комната с температурой внутреннего воздуха: ;

Температура наружного воздуха: ;

Коэффициенты теплопотерь:

для стен:

;

для окон:

;

Подставляя данные в формулу (3) получим соответствующие потери теплоты через отдельные ограждения:

НС    Вт

НС    Вт

ПЛ    Вт

Суммарные теплопотери для комнаты 101 будут составлять:

Подставляя данные в формулу (6) получим соответствующие потери теплоты на нагревание воздуха, инфильтрирующегося через наружные ограждения:

Вт

Подставляя данные в формулу (7) получим соответствующие бытовые тепловыделения:

Вт

В итоге получаем:

Вт

Вт

Аналогично выполняем расчет теплопотерь для других комнат и результаты расчетов заносим в таблицу 2.

 

  1.  Выбор системы отопления

В зависимости от места расположения источника теплоты различают центральные и местные системы отопления.

По виду теплоносителя, используемого для обогрева помещений, системы отопления подразделяются на водяные, паровые и воздушные.

Системы отопления могут быть  как с естественной, так и с искусственной циркуляцией теплоносителя.

Наиболее широкое распространение в настоящее время получили насосные водяные системы отопления. Они применяются в жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданиях.

Паровые системы отопления могут применяться при соответствующем обосновании в промышленных и коммунально-бытовых зданиях.

Воздушные системы отопления наиболее удобны для больших помещений. Их применяют в производственных и общественных зданиях, сельскохозяйственных сооружениях, используя рециркуляцию воздуха или совмещая отопление с общеобменной приточной вентиляцией.

Присоединение насосных систем водяного отопления зданий к тепловым сетям осуществляется в тепловых пунктах.

Существуют три схемы присоединения систем водяного отопления к тепловым сетям:

- независимая схема;

- зависимая схема со смешением воды;

- зависимая прямоточная схема.

Выбор той или иной схемы определяется прежде всего как температурой горячей воды в тепловых сетях, так и температурой, с которой воду можно подавать в отопительные приборы.

В соответствии с требованиями санитарных норм в жилых и общественных зданиях температура воды, подаваемой в отопительные приборы, в большинстве случаев не должна быть выше 95 °С. При централизованном теплоснабжении горячая вода в тепловых сетях, как правило, имеет температуру 130 или 150 °С.

Системы водяного отопления большинства жилищно-коммунальных зданий (80-85%) в настоящее время присоединены и продолжают присоединяться к тепловым сетям по зависимой схеме со смешением воды с помощью водоструйного элеватора. При этом водоструйные элеваторы применяет только в зданиях не выше девяти этажей.

Зависимая схема присоединения системы отопления к тепловым сетям с использованием смесительного насоса применяется при недостаточной разности давлений теплоносителя в тепловом пункте или для осуществления местного качественного регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

Зависимая прямоточная схема, обычно, находит применение в том случае, если вода в тепловой сети имеет температуру 95 °С. Вода с такой температурой обычно поступает от местной водогрейной котельной.

Зависимая прямоточная схема является самой простой и дешевой. По независимой схеме к тепловым сетям, как правило, присоединяются верхние зоны системы отопления в высотных зданиях.

В общем случае система водяного отопления включает в себя следующие элементы: тепловой пункт (или теплогенератор), магистральные теплопроводы, распределительные теплопроводы (стояки и ветви), подводки, отопительные приборы, расширительный бак, воздухосборники или воздушные краны, запорно-регулирующую арматуру.

По схеме соединения распределительных теплопроводов с отопительными приборами системы водяного отопления различает:

- однотрубные;

- двухтрубные;

- бифилярные.

В зависимости от положения распределительных трубопроводов системы водяного отопления бывают:

- вертикальные (со стояками)

- горизонтальные (с ветвями).

По месту расположения магистральных теплопроводов  (магистралей) системы водяного отопления различают:

- с верхней разводкой;

- с нижней разводкой;

- с опрокинутой циркуляцией воды.

По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях системы водяного отопления бывают:

- с тупиковым (встречным)

- с попутным (в одном направлении) движением воды в магистралях.

В настоящее время преимущественное распространение получили насосные однотрубные и бифилярные системы водяного отопления.

Вертикальные однотрубные системы рекомендуются для зданий, имеющих три этажа и более.

Однотрубные системы с верхней разводкой устраивают в зданиях с чердаками. В этом случае удаление воздуха из системы осуществляется централизовано вне помещений.

Однотрубные системы с нижней разводкой (с П-образными стояками) применяют в бесчердачных зданиях с техническими подпольями и подвалами. Удаление воздуха из этих систем осуществляется через воздушные краны, устанавливаемые в пробках верхних радиаторов и в верхних точках стояков с конвекторами.

Однотрубные системы с опрокинутой циркуляцией воды устраивают преимущественно в зданиях повышенной этажности (десять этажей и более), в зданиях с обогреваемыми чердачными помещениями (с "теплыми" чердаками) или верхними техническими этажами. В таких системах рекомендуется применять отопительные приборы с греющими элементами из стальных труб (например, конвекторы).

В вертикальных однотрубных системах водяного отопления стояки (как и приборные узлы) применяются трех типов: проточные, с замыкающими участками и проточно-регулируемые.

Системы отопления с проточными стояками являются наиболее экономичными. Они применяются в тех случаях, когда индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов не обязательно. В жилых зданиях проточные стояки могут устанавливаться в лестничных клетках и в ванных. В жилых комнатах этих зданий проточные стояки можно предусматривать при установке в них конвекторов с воздушными регулирующими клапанами.

Системы отопления с проточно-регулируемыми стояками предусматриваются в тех случаях, когда необходимо индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов.

Стояки с замыкающими участками применяют вместо проточно-регулируемых, в тех случаях, когда требуется уменьшить потери давления в приборных узлах, несмотря на относительное увеличение площади нагревательной поверхности приборов.

Горизонтальные однотрубные системы рекомендуется применять в протяженных зданиях, в зданиях с ленточным остеклением, в зданиях, у которых  каждый этаж имеет различное технологическое назначение иди свой тепловой режим.

Бифилярные системы с горизонтальными пофасадными ветвями наиболее часто применяются в производственных и сельскохозяйственных зданиях.

Вертикальные насосные двухтрубные системы с нижней разводкой могут применяться в зданиях, имеющих более двух-трех этажей и в зданиях, состоящих из разноэтажных частей.

Двухтрубные системы с верхней разводкой можно устраивать в малоэтажных зданиях (один - два этажа), особенно при естественной циркуляции воды. Такие системы используются для квартирного отопления при радиусе действия по горизонтали не более 15 м.

Вертикальные системы отопления многоэтажных зданий рекомендуется применять с тупиковым движением воды в магистральных теплопроводах. При такой схеме движения воды сокращается длина и уменьшается диаметр магистралей.

Принимаем: центральную систему отопления с водяным теплоносителем, используемым для обогрева помещения. Систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

Схему присоединения системы водяного отопления к тепловым сетям применяем без смешения воды по прямоточной схеме.

По схеме соединения распределительных теплопроводов с отопительными приборами систему водяного отопления принимаем однотрубную.

В зависимости от положения распределительных трубопроводов систему водяного отопления принимаем вертикальную (со стояками).

По месту расположения магистральных теплопроводов (магистралей) систему водяного отопления принимаем с верхней разводкой.

  1.  Тепловой расчет отопительных приборов

Цель теплового расчета отопительных приборов - это определение площади их наружной поверхности, обеспечивающей передачу необходимого количества теплоты от теплоносителя в помещения.

Тепловой расчет приборов проводят после того как определены теплопотери помещений, выбрана система отопления и тип отопительных приборов, проведено их размещение в помещениях.

Тепловой расчет отопительных приборов выполняют в следующей последовательности:

  1.  Рассчитывается теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым непосредственно присоединены приборы:

 Вт                                    (8)

где:  и  – теплоотдача 1 вертикальных и горизонтальных труб, принимается исходя из диаметра и положения труб, а также разности температур теплоносителя при входе его в рассматриваемое помещение, Вт/м;

 и  – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м;

  1.  Определяем необходимую теплопередачу прибора в рассматриваемом помещении:

Вт                                     (9)

где:  – теплопотребность помещения, принимается из расчета теплопотерь помещений, Вт

  1.  Подсчитываем тепловую нагрузку всего стояка:

 Вт                                          (

  1.  Находится расход теплоносителя через стояк:

где:  - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 ;

– расчетная температура горячей воды, поступающей в систему отопления (по заданию), ;

– расчетная температура охлажденной воды, уходящей из системы отопления (по заданию), ;

– поправочные коэффициенты, принимаемые соответственно 1,035 и 1,02;

  1.  Определяем среднюю температуру воды  в отопительном приборе для однотрубной системы отопления:

где:  – суммарная теплопотребность части помещения обслуживаемой стояком, которая расположена до понижения с рассматриваемым прибором (по ходу движения воды), Вт;

– коэффициент затекания воды в отопительный прибор, принимаемый по таблице 3.9.3 Староверова. В процессе выполнения гидравлического расчета  уточняется, при несовпадении принятого и расчетного значений расчет повторить.

– поправочные коэффициенты, принимаемые соответственно 1,035 и 1,02;

– суммарное понижение температуры воды на участке подающей магистрали от теплового пункта до рассматриваемого стояка, определяется из выражения:

где:  - длина рассматриваемого участка, м;

  1.  Определяем расход теплоносителя  через отопительный прибор:

                                          (14)

  1.  Вычисляем поверхностную плотность теплового потока отопительного прибора:

где:  – номинальная плотность теплового потока, Вт/м (для отопительных приборов типа МС 140-96  Вт/м);

 - показатели степени и поправочный коэффициент, принимаемые соответственно 1; 0,3; 0;

– расход теплоносителя через отопительный прибор, ;

– температурный напор для рассматриваемого отопительного прибора, определяемый по формуле:

                                           (16)

где:  – расчетная температура внутреннего воздуха в помещении, ;

  1.  Определяем расчетную площадь наружной поверхности отопительного прибора:

                                          (17)

где:  - теплоотдача отопительного прибора, Вт;

– плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м;

  1.  Определяем количество секций чугунных радиаторов:

                                          (18)

где:  - площадь наружной поверхности одной секции чугунного радиатора,  (для отопительных приборов типа РСГ2 );

Рассмотрим пример расчета отопительных приборов для комнат 101:

Вт

 Вт                                    

Вт                                     

 Вт

 

 

.

Аналогично выполняем расчет отопительных приборов для других комнат  и этажей и результаты расчетов заносим в таблицу 3.

6. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном определении и выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. Перед началом выполнения гидравлического расчета необходимо вычертить схему системы отопления в аксонометрической проекции. На схеме указывается расположение запорной арматуры, компенсаторов, воздухосборников и другого вспомогательного оборудования, создающего сопротивление движению воды. Если система отопления подсоединяется к наружным сетям через смесительную установку или теплообменник, то на схеме необходимо показать их обвязку с арматурой.

На каждом приборе необходимо поставить его тепловую нагрузку. После этого необходимо определить и поставить нагрузку у стояков, предварительно их пронумеровав. Затем по схеме в системе отопления выявляют циркуляционные кольца и выделяют среди них основное и второстепенное кольца. Эти кольца разбивают на расчетные участки. Расчетные участки нумеруют, начиная от теплового пункта до удаленного стояка подающей магистрали и затем от расчетного стояка по обратной магистрали до теплового пункта. Расчетный участок – это отрезок трубопровода постоянного диаметра, в пределах которого расход теплоносителя не изменяется.

На схеме системы отопления выявляют ее основное и второстепенное циркуляционные кольца. В качестве основного циркуляционного кольца в вертикальной однотрубной системе с попутным движением воды в магистралях принимается кольцо через один из средних наиболее нагруженных стояков и наиболее удаленных от теплового пункта. Второстепенные циркуляционные кольца - это те кольца, которые проходят через промежуточные (нехарактерные) стояки системы отопления.

Гидравлический расчет системы водяного отопления начинают с вычисления расчетного циркуляционного давления по формуле:

, Па                                            (19)

где:  – расчетное циркуляционное давление, Па;

– давление, создаваемое циркуляционным насосом, Па;

  естественное циркуляционное давление, Па;

Давление, создаваемое циркуляционным насосом определяем по формуле:

Па                                           (20)

где:  - длина всего циркуляционного кольца, м;

Естественное давление определяем по формуле:

, Па                                       (21)

где:   - естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждение воды в отопительных приборах, Па;

– естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце вследствие охлаждения воды в трубах, Па;

Значение величины  определяется по формуле:

где:  - среднее приращение плотности при понижении ее температуры на 1,   (при  );

- ускорение свободного падения, ;

- тепловая нагрузка стояка, Вт;

– тепловая нагрузка i-го прибора, Вт;

- вертикальное расстояние от условного центра охлаждение воды в приборе до центра его нагревание в системе, м;

– расчетная температура, соответственно, горячей и обратной воды, ;

Значение величины  определяется по формуле:

где:  – температура воды, соответственно, в начале и конце i-того участка, ;

В насосных системах допустимо не учитывать давление, если оно составляет менее 0,10∙.

6.1 Гидравлический расчет системы водяного отопление по удельной линейной потери давления

  1.  На расчетных участках основного циркуляционного кольца определяют расход воды по формуле:

где:  - тепловая нагрузка участка, определяется путем суммирования тепловых нагрузок последующих участков, Вт;

  1.  Вычисляют среднее ориентировочное значение удельной линейной потери на трение:

где:  - длина всего циркуляционного кольца, м;

- расчетное циркуляционное давление, Па;

  1.  По полученным значениям  и , используя таблицы приложения определяем условный диаметр труб  на участках и по значению расходов воды определяем скорость движения воды в них . Внутренний диаметр труб на участках основного циркуляционного кольца и скорость движения воды в них также можно найти по формулам:

где:  - средняя плотность воды на участке, ;

– коэффициент гидравлического трения;

Далее по полученным данным также по приложениям или по формуле (29) определяем удельную линейную потерю давления и вычисляют произведение , где  - длина расчетного участка.

При подборе диаметра труб необходимо иметь ввиду, что скорость движения воды в вертикальных трубопроводах рекомендуется принимать не менее 0,2-0,25 м/с, а в наклонных и горизонтальных - не менее 0,10-0,15 м/с и не более 1,2 м/с.

  1.  Потери давления в местных сопротивлениях участка определяются по формуле:

где:  - сумма коэффициентов потерь давления в местных сопротивлений на участках (крестовинах, тройниках, отводах, задвижках и т.д.)

  1.  Общие потери давления в основном циркуляционном кольце равны:

При расчете основного кольца необходимо предусматривать запас давления на неучтенные потери в размере до 10% расчетного циркуляционного давления:

Запас (невязка) циркуляционного давления вычисляется по формуле:

Пример:

  Выбираем основное циркуляционное кольцо, проходящее через стояк №11. Кольцо делится на 21 участок.

Для 1 участка:

Q=78236,8 ВТ, выписываем из таблицы 2.

вычисляем по формуле (19) и получаем  Па.

G= кг/ч, вычисляем по формуле (24)

Rср=39,09 Па/м, вычисляем по формуле (25).

По таблицам подбираем диаметр 50, скорость 0,278 м/с , R=22 Па/м.

Местные потери на 1 участке:

Отвод 90° - 0,5

Тройник – 5,525

Местные потери и потери на трение суммируются.

В конце считаем невязку, она должна быть не более 15%.

  Выбираем второстепенное циркуляционное кольцо, проходящее через стояк №10.

Кольцо делится на 26 участков.

Для 4 участка:

Q=28295,8 ВТ выписываем из таблицы 2.

вычисляем по формуле (19) и получаем  Па.

G=810,5 кг/ч, вычисляем по формуле (24)

Rср=39,4 Па/м, вычисляем по формуле (25).

По таблицам подбираем диаметр 40, скорость 0,162 м/с, R=10 Па/м.

Местные потери на 4 участке:

Тройник – 1,96

Местные потери и потери на трение суммируются.

В конце считаем невязку, она должна быть не более 15%.

Результаты заносим в таблицу 4.

Расчет основного циркуляционного кольца:

  Q главного стояка определяется как сумма Qст. всех стояков.

Q=76236,8 Па;

Расход воды на главном стояке определяется:

Расчет второстепенного циркуляционного кольца:

  Рассчитываем второстепенное циркуляционное кольцо до наиболее загруженного стояка.

  Вычисляем циркуляционное давление для рассматриваемого стояка.

Запас (невязка) циркуляционного давления:

В результате расчета должно выполняться:

Все условия выполняются.

Результаты гидравлических расчетов основного и второстепенного циркуляционных колец заносим в таблицу 4.

Список литературы:

1. СНиП 11-3-79", Строительная теплотехника/Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-32 с.

2. СНиП 2.04.05-91*, Отопление, вентиляция и кондиционирование/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.-64 с.

3. СНиП 2.01.01-99, Строительная климатология и геофизика/Госстрой России. -М.: Стройиздат, 2000.-136 с.

4. Еремкин А.И, “Отопление и вентиляция жилого здания”,- А.И. Еремкин. Издательство АСВ, Москва 2003-129с.

5. Тихомиров К.В, Теплотехника,  теплогазоснабжение  и вентиляция. Тихомиров К.В. Сергеенко  Э.С.  учебник для вузов.- 4-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1991.-480 с.

6. В.Н. Богославский, А.Н. Сканави, Отопление: учебник для вузов.-М.: Стройиздат, 1991.-735с.