Проектирование систем отопления

Тепловой поток от теплоносителя — воды или пара — передается в помещение через стенку отопительного прибора.

Интенсивность теплопередачи характеризуют коэффициентом теплопередачи kпр, который выражает плотность теплового потока на внешней поверхности стенки, отнесенную к разности температуры разделенных стенкой теплоносителя и воздуха отапливаемого помещения. Термин «плотность» в данном случае применяется для теплового потока, передаваемого через единицу площади внешней поверхности отопительного прибора.

Присоединение труб к отопительному прибору выполняется одно или двухсторонним. Теплотехнически целесообразнее двухстороннее присоединение, но в вертикальных системах конструктивно более рационально выполнять одностороннее присоединение.

В качестве нагревательных приборов в отопительной технике применяются радиаторы — гладкие чугунные или штампованные из листовой стали; гнутые или сварные регистры из гладких труб; чугунные ребристые трубы, а также конвекторы с нагревательными элементами из оребренных стальных труб.

В качестве отопительных приборов данного здания выбираются стальные радиаторы «Termal 300».

Расход воды G, кг/с, требуемый для обеспечения тепловой мощности, рассчитывается по формуле:

где Qп — тепловая мощность, кВт; с — теплоемкость воды; τ1 = 95оС и τ2 = 70оС — температуры соответственно прямой и обратной воды в отопительном приборе.

В помещение необходимо подвести тепловую мощность Qп, Вт, для покрытия тепловых потерь. Эта мощность подводится радиаторами отопления.

Мощность одной секции радиатора (по каталогу) qр = 0,120 кВт (120 Вт), если вода в нем охлаждается с 95 до 70оС и температура воздуха в помещении 20оС.

При иных параметрах теплоносителя или температуры воздуха, которую необходимо поддерживать в помещении, необходимо пересчитать действительную мощность одной секции qрд, кВт, по формуле:

где tср — средняя температура воды в радиаторе (принимаем, что вода в радиаторах остывает с 95 до 70оС), оС, tср = 82,5оС.

Рассчитывается необходимое количество секций (nс) в каждом радиаторе.

.

В тех помещениях, где по расчету получается требуется установить меньше двух секций радиатора (то есть теплопотери незначительны), радиаторы устанавливать не будем. Добавим эту теплоту в других помещениях (преимущественно в холлах и коридорах, сообщающихся с рассчитанным).

Теплопотери в санузлах покрываются полотенцесушителями, циркуляция в которых обеспечивает из системы горячего водоснабжения и в данном проекте не рассматривается.

Расчеты по каждому помещению сведем в таблицу.

Таблица 5.

Тепловой расчет отопительных приборов.

№ поме-щения Наименование помещения Теплопотери помещения, Вт Расход воды в радиаторах помещения Мощность секции радиатора, Вт Кол-во секций в помещении расчетное Количество секций принятое кг/с кг/час 1 этаж 101 Жилая комната 844,2 0,008 29,0 109,2 7,7 8 102 Жилая комната 1495,1 0,014 51,4 109,2 13,7 14 103 Кухня 547,9 0,005 18,8 112,8 4,9 5 106 Л/кл 1081,0 0,010 37,2 118,2 9,1 9 107 Кухня 547,9 0,005 18,8 112,8 4,9 5 109 Жилая комната 1440,6 0,014 49,5 109,2 13,2 14 111 Жилая комната 816,9 0,008 28,1 109,2 7,5 8 112 Кухня 877,5 0,008 30,2 109,2 8,0 8 115 Жилая комната 1397,8 0,013 48,0 109,2 12,8 13 116 Жилая комната 494,9 0,005 17,0 112,8 4,4 5 117 Жилая комната 1264,3 0,012 43,5 109,2 11,6 12 118 Жилая комната 1257,7 0,012 43,2 109,2 11,5 12 120 Жилая комната 494,9 0,005 17,0 112,8 4,4 5 122 Жилая комната 1397,8 0,013 48,0 109,2 12,8 13 123 Кухня 877,5 0,008 30,2 109,2 8,0 8 2 этаж 201 Жилая комната 615,2 0,006 21,1 109,2 5,6 6 202 Жилая комната 1126,2 0,011 38,7 109,2 10,3 11 203 Кухня 401,8 0,004 13,8 112,8 3,6 4 206 Л/кл 396,0 0,004 13,6 118,2 3,4 4 207 Кухня 401,8 0,004 13,8 112,8 3,6 4 209 Жилая комната 1071,8 0,010 36,8 109,2 9,8 10 211 Жилая комната 587,9 0,006 20,2 109,2 5,4 6 212 Кухня 527,1 0,005 18,1 109,2 4,8 5 215 Жилая комната 1087,6 0,010 37,4 109,2 10,0 10 216 Жилая комната 354,2 0,003 12,2 112,8 3,1 4 217 Жилая комната 918,1 0,009 31,6 109,2 8,4 9 218 Жилая комната 911,5 0,009 31,3 109,2 8,3 9 220 Жилая комната 354,2 0,003 12,2 112,8 3,1 4 222 Жилая комната 1087,6 0,010 37,4 109,2 10,0 10 223 Кухня 527,1 0,005 18,1 109,2 4,8 5 3 этаж 301 Жилая комната 601,2 0,006 20,7 109,2 5,5 6 302 Жилая комната 1095,6 0,010 37,7 109,2 10,0 10 303 Кухня 387,9 0,004 13,3 112,8 3,4 4 306 Л/кл 382,1 0,004 13,1 118,2 3,2 4 307 Кухня 387,9 0,004 13,3 112,8 3,4 4 309 Жилая комната 1041,1 0,010 35,8 109,2 9,5 10 311 Жилая комната 573,9 0,005 19,7 109,2 5,3 6 312 Кухня 513,2 0,005 17,6 109,2 4,7 5 315 Жилая комната 1057,0 0,010 36,3 109,2 9,7 10 316 Жилая комната 340,3 0,003 11,7 112,8 3,0 3 317 Жилая комната 887,5 0,008 30,5 109,2 8,1 8 318 Жилая комната 880,9 0,008 30,3 109,2 8,1 8 320 Жилая комната 340,3 0,003 11,7 112,8 3,0 3 322 Жилая комната 1057,0 0,010 36,3 109,2 9,7 10 323 Кухня 513,2 0,005 17,6 109,2 4,7 5 4 этаж 401 Жилая комната 586,5 0,006 20,2 109,2 5,4 6 402 Жилая комната 1063,2 0,010 36,5 109,2 9,7 10 403 Кухня 373,2 0,004 12,8 112,8 3,3 4 406 Л/кл 367,4 0,004 12,6 118,2 3,1 4 407 Кухня 373,2 0,004 12,8 112,8 3,3 4 409 Жилая комната 1008,7 0,010 34,7 109,2 9,2 10 411 Жилая комната 559,2 0,005 19,2 109,2 5,1 6 412 Кухня 498,5 0,005 17,1 109,2 4,6 5 415 Жилая комната 1024,6 0,010 35,2 109,2 9,4 10 416 Жилая комната 325,5 0,003 11,2 112,8 2,9 3 417 Жилая комната 855,1 0,008 29,4 109,2 7,8 8 418 Жилая комната 848,5 0,008 29,2 109,2 7,8 8 420 Жилая комната 325,5 0,003 11,2 112,8 2,9 3 422 Жилая комната 1024,6 0,010 35,2 109,2 9,4 10 423 Кухня 498,5 0,005 17,1 109,2 4,6 5 5 этаж 501 Жилая комната 731,6 0,007 25,1 109,2 6,7 7 502 Жилая комната 1281,7 0,012 44,0 109,2 11,7 12 503 Кухня 457,5 0,004 15,7 112,8 4,1 5 506 Л/кл 694,1 0,007 23,9 118,2 5,9 6 507 Кухня 457,5 0,004 15,7 112,8 4,1 5 509 Жилая комната 1227,2 0,012 42,2 109,2 11,2 12 511 Жилая комната 704,3 0,007 24,2 109,2 6,5 7 512 Кухня 734,0 0,007 25,2 109,2 6,7 7 515 Жилая комната 1199,3 0,011 41,2 109,2 11,0 11 516 Жилая комната 405,8 0,004 13,9 112,8 3,6 4 517 Жилая комната 1056,7 0,010 36,3 109,2 9,7 10 518 Жилая комната 1050,0 0,010 36,1 109,2 9,6 10 520 Жилая комната 405,8 0,004 13,9 112,8 3,6 4 522 Жилая комната 1199,3 0,011 41,2 109,2 11,0 11 523 Кухня 734,0 0,007 25,2 109,2 6,7 7.

6 Гидравлический расчет системы отопления.

Целью гидравлического расчёта трубопровода является определение экономически целесообразных диаметров трубопровода и определения режимов настройки балансировочных клапанов, т. е. обеспечение затекания необходимого количества теплоносителя в каждую ветку и отопительный прибор при заданном располагаемом циркуляционном давлении. Принят следующий ход расчёта:

1. Принимается базовое кольцо (циркуляционное), т. е. самое загруженное кольцо, проходящее от элеваторного узла через главную горизонтальную магистраль, и далее через трубопровод более загруженных участков подающей магистрали, и, наконец, через обратную магистраль к тепловому пункту.

2. Выявляется тепловая нагрузка для всех рассчитываемых участков системы Qуч (Вт), т. е. сумма тепловых нагрузок от всех приборов, подключённым к веткам, обслуживаемым данным участком.

3. Устанавливается длина участков L, м, с точностью до 0,1 м.

4. Вычисляется массовый расход воды на участках по формуле:

кг/час.

При нахождении общего расхода воды в системе отопления её расход, определённый исходя из общих теплопотерь здания, увеличивается пропорционально поправочным коэффициентам. Первый из них (β1 = 1,005) зависит от номенклатурного шага радиатора и принимается в зависимости от типа радиатора, а второй — (β2 = 1,04) определяется долей увеличения теплопотерь через зарадиаторный участок и принимается в зависимости от типа наружного ограждения.

5. Определяется располагаемое циркуляционное давление Ррасп, Па.

6. Рассчитывается диаметр трубопровода из условия максимально допустимой скорости по формуле:

Скорость движения воды при этом не должна превышать:

— в трубопроводах, прокладываемых в основных помещениях, при диаметре 15 мм — 1,2 м/с; 20 мм и более — 1 м/с.

— в трубопроводах — во вспомогательных помещениях — независимо от диаметра труб — 1,5 м/с.

Диаметр трубы округляется до стандартного значения.

7. Рассчитывается значение средней величины удельной потери давления на трение в трубопроводах основного циркуляционного кольца Rср. (Па/м):

где ρ - средняя плотность воды на участке, кг/м3,.

wуч — скорость воды на участке, м/с,.

λ - коэффициент потерь давления от трения, который рассчитываем по формуле Альтшуля:

где kэ = 0,2 мм для выбранных трубопроводов,.

Re — критерий Рейнольдса, который рассчитываем по формуле:

.

где υпр = 2,8 · 10−7 м2/с для прямого трубопровода (температура 105оС) — коэффициент кинематической вязкости воды, υоб = 4,13 · 10−7 м2/с для обратного трубопровода (температура 70оС).

7. Определяется динамическое давление:

Па где ρ - плотность воды, кг/м3,.

wуч — скорость движения воды на участке, м/с.

8. Принимаются по диаграммам [6] для рассчитываемого участка коэффициенты местных сопротивлений и определяется их сумма Σζ. При этом тройники и крестовины, расположенные на границе двух участков по ходу рассчитываемого циркуляционного кольца, относят к участкам с меньшим массовым расходом воды. Сопротивление узлов отопительных приборов принято по диаграммам [6].

9. Определяется потеря давления на трение ΔРл и местные сопротивления ΔРм. Путём суммирования этих потерь выявляется полная потеря давления на участке:

10. Устанавливаются суммарные потери давления на всех участках основного циркуляционного кольца.

Расчеты сведем в таблицу.

Таблица 6.

Гидравлический расчет.

Q, Вт G, кг/с l. м dст, мм vр, м/с Rl, Па/м Δрл, Па Δрм, Па Δр, Па Потери давления через стояк 1 1 59 400 0,567 17,2 0,04 0,451 93,2 1603 247 1850 2 26 071 0,249 8 0,032 0,310 58,6 469 23 492 3 14 872 0,142 4,1 0,032 0,177 19,5 80 8 88 4 11 608 0,111 4 0,025 0,226 42,9 172 12 184 5 9440 0,090 3,8 0,025 0,184 28,7 109 8 117 6 3378 0,032 11,8 0,02 0,103 12,3 145 13 158 7 2646 0,025 2,8 0,02 0,080 7,7 22 2 23 8 2060 0,020 2,8 0,02 0,063 4,8 13 1 14 9 1459 0,014 2,8 0,02 0,044 2,5 7 0 7 10 844 0,008 6 0,02 0,026 0,9 5 1 7 11 1459 0,014 2,8 0,02 0,044 2,5 7 0 7 12 2060 0,020 2,8 0,02 0,063 4,8 13 1 14 13 2646 0,025 2,8 0,02 0,080 7,7 22 2 23 14 3378 0,032 11,8 0,02 0,103 12,3 145 13 158 15 9440 0,090 3,8 0,025 0,184 28,7 109 8 117 16 11 608 0,111 2,7 0,032 0,138 12,1 33 5 37 17 26 071 0,249 8 0,032 0,310 58,6 469 23 492 18 59 400 0,567 20,7 0,04 0,451 93,2 1929 148 2078.

Сумма 5868.

Потери давления через стояк 7 1 59 400 0,567 17,2 0,04 0,451 93,2 1603 247 1850 2 26 071 0,249 8 0,032 0,310 58,6 469 23 492 3 11 199 0,107 2,7 0,032 0,133 11,3 30 4 35 4 9031 0,086 3,8 0,025 0,176 26,3 100 7 107 5 3242 0,031 11,8 0,025 0,063 3,7 43 1 44 6 2538 0,024 2,8 0,02 0,077 7,1 20 7 27 7 1979 0,019 2,8 0,02 0,060 4,4 12 1 13 8 1405 0,013 2,8 0,02 0,043 2,3 7 0 7 9 817 0,008 6 0,02 0,025 0,9 5 0 5 10 1405 0,013 2,8 0,02 0,043 2,3 7 4 11 11 1979 0,019 2,8 0,02 0,060 4,4 12 1 13 12 2538 0,024 2,8 0,02 0,077 7,1 20 1 21 13 3242 0,031 11,8 0,02 0,099 11,4 134 2 137 14 9031 0,086 3,8 0,02 0,275 83,2 316 91 408 15 11 199 0,107 6,8 0,025 0,218 40,0 272 12 284 16 14 463 0,138 1,3 0,032 0,172 18,5 24 7 31 17 26 071 0,249 8 0,032 0,310 58,6 469 23 492 18 59 400 0,567 20,7 0,04 0,451 93,2 1929 148 2078.

Сумма 6055.

Потери давления через стояк 15 1 59 400 0,567 17,2 0,04 0,451 93,2 1603 247 1850 2 31 605 0,302 8,3 0,032 0,375 85,6 710 34 744 3 15 819 0,151 6,3 0,032 0,188 22,0 139 9 147 4 10 837 0,103 4,2 0,025 0,211 37,5 158 32 190 5 8917 0,085 4,7 0,025 0,174 25,7 121 7 128 6 3150 0,030 8 0,02 0,096 10,8 86 11 97 7 2416 0,023 2,8 0,02 0,073 6,5 18 1 19 8 1918 0,018 2,8 0,02 0,058 4,2 12 1 13 9 1405 0,013 2,8 0,02 0,043 2,3 7 0 7 10 878 0,008 6 0,02 0,027 1,0 6 2 7 11 1405 0,013 2,8 0,02 0,043 2,3 7 0 7 12 1918 0,018 2,8 0,02 0,058 4,2 12 1 13 13 2416 0,023 2,8 0,02 0,073 6,5 18 1 19 14 3150 0,030 8 0,02 0,096 10,8 86 11 97 15 8917 0,085 4,7 0,025 0,174 25,7 121 7 128 16 10 837 0,103 4,2 0,032 0,129 10,6 44 12 56 17 15 819 0,151 0,9 0,032 0,188 22,0 20 9 28 18 31 605 0,302 8,3 0,032 0,375 85,6 710 34 744 19 59 400 0,567 20,7 0,04 0,451 93,2 1929 148 2078.

Сумма 6375.

Потери давления через стояк 8 1 59 400 0,567 17,2 0,04 0,451 93,2 1603 247 1850 2 31 605 0,302 8,3 0,032 0,375 85,6 710 34 744 3 15 786 0,151 0,9 0,032 0,187 21,9 20 9 28 4 10 838 0,103 4,2 0,025 0,211 37,6 158 32 190 5 8917 0,085 4,7 0,025 0,174 25,7 121 7 128 6 3150 0,030 8 0,02 0,096 10,8 86 11 97 7 2416 0,023 2,8 0,02 0,073 6,5 18 1 19 8 1918 0,018 2,8 0,02 0,058 4,2 12 1 13 9 1405 0,013 2,8 0,02 0,043 2,3 7 0 7 10 878 0,008 6 0,02 0,027 1,0 6 2 7 11 1405 0,013 2,8 0,02 0,043 2,3 7 0 7 12 1918 0,018 2,8 0,02 0,058 4,2 12 1 13 13 2416 0,023 2,8 0,02 0,073 6,5 18 1 19 14 3150 0,030 8 0,02 0,096 10,8 86 11 97 15 8917 0,085 4,7 0,025 0,174 25,7 121 7 128 16 10 838 0,103 4,2 0,032 0,129 10,6 44 12 56 17 15 786 0,151 6,4 0,032 0,187 21,9 140 9 149 18 31 605 0,302 8,3 0,032 0,375 85,6 710 34 744 19 59 400 0,567 20,7 0,04 0,451 93,2 1929 148 2078.

Сумма 6376.

Диктующим стояком является стояк 8, потери давления в нем составляют 6376.

Па.

7 Подбор оборудования.

Грязевик.

Предназначен для улавливания взвешенных частиц. Подбирается по диаметру подводящей трубы. Устанавливается на подающей и обратной магистрали.

Принимается грязевик ТС-569; Ду=40мм; H=360мм.

Тепловычеслитель:

Q = 59 400.

Вт.

Picocal-140.

Водосчетчик.

Счетчик крыльчатый предназначен для измерения объема сетевой воды, счетчики работают в диапазоне +5до +150оС Ду = 40 мм.

Заключение

.

В проекте рассмотрена система отопления здания жилого дома. Отопление принято водяным с отопительными поверхностями в виде стальных отопительных приборов, которые имеют хорошую теплоотдачу.

Расчет характеристик наружных ограждающих конструкций проводился по современным стандартам и заложена тепловая изоляция, отвечающая требованиям к тепловой защите зданий. Поэтому мощность, требуемая на восполнение потерь через ограждающие конструкции и с инфильтрацией воздуха, получилась небольшая.

Список используемой литературы.

1. Крупнов Б. А., Аверин Б. Н. Отопление и вентиляция гражданского здания. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 290 300 ПГС. М. — 2006.

2. СНиП 23−02−2003.

Тепловая защита зданий.

3. СНиП 2.

04.05−91* Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

4. СНиП II-3−79** Строительная теплотехника.

5. СНиП 23−01−99 Строительная климатология.

6. СНиП 2.

08.01−89 (1999) Жилые здания.

7. ГОСТ 21.602−79 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи. СПД для строительства.

8. Теплоснабжение и вентиляция. Учебник для вузов. Изд. 2-у. В. М. Гусев. Ленинград: Стройиздат. Ленинградское отделение. 1975. — 232 стр.

9. Методические указания к выполнению курсового проекта по отоплению и тепловым сетям. НМТ 2006 г.

10. Сканави А. Н Махов Л. М. Отопление. Учебник для техникумов, изд.-м.: АСВ Москва 2008 г.

11. Внутренние санитарно-технические устройства В 3 ч.

1. Отопление. Подред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера 4 изд.-м.: Срой издат. 1990 г.

12. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Щекин. Том 1. Киев: 1976.

Приложение 1.

Спецификация на систему отопления Поз. Обоз. Наименование Кол-во Ед. изм. Примеч. 1 Труба водогазопроводная d15 52 м 2 Труба водогазопроводная d20 420 м 3 Труба водогазопроводная d32 110 м 4 Труба водогазопроводная d40 40 м 5 Радиатор «Термал-3» 4 шт.

6 Радиатор «Термал-4» 13 шт. 7 Радиатор «Термал-5» 12 шт. 8 Радиатор «Термал-6» 7 шт. 9 Радиатор «Термал-7» 4 шт.

10 Радиатор «Термал-8» 8 шт. 11 Радиатор «Термал-9» 3 шт. 12 Радиатор «Термал-10» 13 шт. 13 Радиатор «Термал-11» 3 шт. 14 Радиатор «Термал-12» 4 шт. 15 Радиатор «Термал-13» 2 шт. 16 Радиатор «Термал-14» 2 шт.

17 Кран Маевского 75 шт. 18 Кран балансировочный 15 шт. 19 Кран шаровый 25 шт.