Расчет отопительной системы помещения

Определение задачи работы

В данном курсовом проекте нам необходимо рассчитать систему отопления жилого здания, которое имеет две независимые системы отопления: систему отопления жилых помещений и систему отопления лестничных клеток. Но первая в свою очередь состоит также из двух частей: для 2-х секций однотрубная вертикальная система отопления с унифицированными стояками, а для 2-ух других секций — двухтрубная поквартирная система отопления со стабилизирующими вентилями и счетчиками воды.

Назначение отопления — создание требованной температурной обстановки в помещениях в холодное время года.

1. Определение тепловых нагрузок помещений на систему отопления

Для упрощения решения данного вопроса разделим все помещения здания на представительные. К представительным помещениям будем относить однотипные и примерно одноразмерные помещения с разной ориентацией внешних ограждающих конструкций.

Расчет же тепловых потерь произведем для представительных помещений наихудшей ориентации.

Для определения теплопотерь помещения нам необходимы следующие данные из СНиП «Строительная климатология и геофизика» 2.01.01.-82, Москва 1982, для г. Минска:

Средняя температура наружного воздуха во время отопительного периода — = -6,6 0С;

Продолжительность отопительного периода — = 214 суток;

Температура наружного воздуха в самую холодную пятидневку с обеспеченностью = -35 0С.

Тогда, согласно СНиП «Строительная теплотехника» ІІ-3−79*, Москва 1996,

ГСОП= (tв-tотоп.пер)*= (22+6,6)•214= 6120,4 ,

а следовательно:

— Для наружной стены

— Для пола и потолка

— Для окон и балконных дверей

Определяем коэффициент теплопередачи для всех ограждающих конструкций (для наружных стен r=0,7 — понижающий коэффициент учитывающий наличие жестких или гибких связей, для безчердачного покрытия r=0,9):

Для внутренних стен:

— Несущих

— пергородки

Расчет теплопотерь для всех представительных помещений верхнего, нижнего и промежуточного этажей приведен в таблице № 1.

Для определения теплопотерь через ограждающие конструкции используем формулу где — коэффициент теплопродности, — теплотеряющая площадь ограждения, определяется по специальным правилам обмера,

— относительная величина дополнительных теплопотерь.

Примечание: Для оконных проемов и балконных дверей записываем коэффициент теплопроводности К уменьшенный на величину теплопередачи наружной стены (чтобы площадь наружной стены определять как результат перемножения ее ширину на высоту). tв — нормативная температура внутреннего воздуха, из первого условия комфортности:

для рядовых жилых комнат 22 0С для угловых комнат 24 0С

для кухонь 20 0С для ванной комнаты 25 0С для лестничных клеток 16 0С.

В зависимости от ориентации ограждения, оно будет находится под разными ветровыми нагрузками, чтобы это учесть вводят поправку на ветер в размере р=10% от теплопотерь если скорость превышает 5м/с, и 5% если в пределах 4,5−5 м/с (в рабочих проектах вводят также поправку на высотность, на ориентацию и т. д.). В нашем случае при, р=10%,

Теплопотери из-за инфильтрации вследствии несбалансированной вентиляции учитываем по зависимости

где,; - теплоемкость воздуха, А — коэффициент учитывающий влияние ветреного теплового потока (для одинарных и спаринных переплетов-1,0; для 2-х роздельных-0,8; для 3-х переплетов-0,7). Для расчета теплопотерь лестничной клетки необходимо учитывать надбавку на открывание наружной двери:

Тепловая нагрузка системы отопления всего здания определяется по формуле:

где — тепловые потери через ограждающие конструкции, -теплопотери из-за инфильтрации, — бытовые тепловыделения.

Согласно расчету имеем (табл.№ 1. Расчет тепловых нагрузок помещений на систему отопления):

Для последующего подбора приборов необходимо знать тепловую нагрузку на систему отопления каждого отдельно взятого помещения:

Ком. № 117,136 1352

Q= 1202 1292

Ком. № 120,125,130,135 1290

Q= 1098 1213

Ком. № 118,119,123,124,128,129,133,134 666

Q= 315 622

Ком. № 101,116 1948

Q= 1732 1862

Ком. № 102,103,106,107,110,111,114,115 1618

Q= 1378 1522

Ком. № 104,105,108,109,112,113 1404

Q= 1196 1321

Ком. № 121,122,126,127,131,132 974

Q= 829 916

Тогда, тепловая нагрузка системы отопления всего здания:

2. Подбор отопительных приборов

В графу № 3 заносим расчетную тепловую нагрузку данного помещения на систему отопления.

Так как в этой части здания запроектирована однотрубная система отопления, то проходя через прибор теплоноситель будет остывать на

(где, — надбавка на шаг прибора (табл.9.4 стр. 45), — надбавка на размещение отопительного прибора (табл. 9.5 стр.46)), а следовательно температура выхода для первого прибора будет температурой входа второго.

Можем определить среднюю температуру прибора и температурный напор:

Дальше определяют номинальный тепловой поток

который уточняют в зависимости от способа установки

в4= 1,02:

По данной величине окончательно подбирают отопительный прибор.

Расчет чугунных секционных радиаторов Для расчета принимаю чугунные секционные радиаторы марки М-140АО, что соответствует заданию Подбор отопительных приборов идентичен к предыдущему подбору, но имеет свои особенности, которые можно свести в следующие положения:

1) По табл.9.3 на стр. 45 определяю коэффициент затекания воды в приборных узлах с радиаторами, =0,33.

2) Дальше определяем расход воды в приборе:

.

так как система отопления двухтрубная, то теплоноситель заходит во все приборы с одинаковой температурой, и естественно с одинаковой и выходит. Температуры на входе будут рассчитываться так же, как и при расчете конвекторов, а температуры на выходе рассчитываются по формуле:

.

А тепловой напор (tТ) будет рассчитываться, как:

.

4) Теплоотдача труб (), теплоотдача прибора (), комплексный коэффициент приведения номинальных условий теплового потока (), номинальный тепловой поток () и рассчитываем так же, как и в предыдущем случае.

5) рассчитывая комплексный показатель приведения, коэффициенты n, p и c соответственно равны: 0.3; 0.07; 1;

6) Схема питания — «снизу-вниз»;

7) Дальше определяем предварительное число секций:

где — теплоотдача 1 секции (стр.295) М-140АО.

8) так как отопительные приборы — радиаторы, то вводят поправочный коэффициент на количество секций, а точнее на лучистое тепло которым «обмениваются» секции. До 15 секций в3= 1;

Теперь можем определить точное количество секций в приборе:

.

Все данные занесены в Табл.№ 3. Расчет чугунных секционных радиаторов.

3. Подготовка системы отопления к гидравлическому расчету

Для решения этой задачи нам нужно знать расчетное циркуляционное давление, которое будет действовать в системе отопления.

Разность давлений в подающей и обратной магистрали тепловой сети:

Тогда, действующее давление перед элеватором:

(потери в индивидуальном тепловом пункте примем равными 20 кПа).

Располагаемое давление состоит из двух компонентов: насосного давление (давление после элеватора) и естественного.

где, Б — коэффициент учета величины естественного давления (для традиционной системы — 1, для не традиционной — 0,4).

Тогда,

где U — коэффициент подмешивания, помещение отопление прибор гидравлический

= 95 0С — температура теплоносителя на входе в систему отопления здания (по заданию); = 70 0С — температура теплоносителя на выходе из системы отопления здания (по заданию); - температура воды перед элеватором. Она будет отличаться от температуры теплоносителя поступающего из внешней тепловой сети на величину остывания в системе отопления лестничных клеток.

Расход воды в системе отопления:

где,, так как у нас 4 секции в доме.

Проверка:

.

Естественное циркуляционное давление зависит от геометрии расположения и от тепловой нагрузки стояка:

hi — высота расположения прибора от оси элеватора.

Естественное циркуляционное давление для каждого стояка определяется отдельно. Рассчитаем естественное циркуляционное давление для трех стояков (ст № 5, 9, 14).

Тогда, сумма потерь давления в кольце должно составлять, а 10% должен быть запас для неучтенных местных сопротивлений, которые могут возникнуть при монтаже данной системы.

Для ускорения гидравлического расчета, его целесообразно начинать с ближнего стояка, предварительно разбив главное кольцо на участки и определив их длины и расход. Принимаем минимально возможный диаметр, учитывая следующие факторы:

чтобы скорость воды не превышала предельно допустимых: 1м/с для диаметров 20 мм и больше, 1,2 м/с для диаметра 15 мм.

чтобы потери давления в стояке были меньше или равны (в крайнем случае) 70% от располагаемого.

Гидравлический расчет системы представлен в виде таблицы.

Q (графа № 2) — расчетная тепловая нагрузка на данный участок системы отопления. G (графа № 4) — расчетный расход воды на данном участке.

.

L (графа № 3) — длина данного участка.

Дальше определяют желательную характеристику сопротивления магистрального участка:

При ее определении учитывается 25% на местные сопротивления.

Дальше по желательной характеристики сопротивления и с учетом вышеприведенных двух факторов подбирают диаметры магистралей, отношения л/d, G/v и удельное динамическое давление А.(Заполняются графы № 5−10).

Пользуясь справочной литературой, определяем сумму местных сопротивлений (№ 11, 14) для принятого диаметра Определяем уточненную характеристику сопротивления участка (№ 12):

.

Определяем фактические потери давления (№ 13):

Стояк № 5 (первый стояк главной ветви): Ш = 20 мм.

Для d = 15 мм:

Для d = 20 мм:

Стояк № 9 (последний стояк главной ветви): Ш = 20 мм.

Для d = 15 мм:

Для d = 20 мм:

Стояк № 14 (последний стояк дворовой ветви): Ш = 20 мм.

Для d = 15 мм:

Для d = 20 мм:

Определение тепловых нагрузок участков Участок — часть кольца по длине которого расход воды не меняется. Последний участок перемычка.

Определяем тепловые нагрузки участков начиная с последнего стояка дворового фасада:

Определяем расчетные расходы для каждого участка:

И так рассчитываем до последнего участка.

Гидравлический расчет ведем по методу удельных характеристик сопротивления:

Расчет потерь давления для ст. 5 (первый стояк главного фасада) Потери давления в стояке должны быть:

поэтому принимаем и d = 20 мм.

Рассчитываем потери давления на магистральных участках:

Подбор диаметров магистральных участков по характеристике сопротивления:

.

Подбираем диаметры участков при которых табличное значение ближе к расчетному значению каждого участка.

Для принятых диаметров участков на стр. 91 определяем удельное динамическое давление А, приведенный коэффициент гпдравлического трения, расход воды при скорости 1 м/с .

Определяем скорость движения воды:

.

Характеристика сопротивления считается по формуле:

.

Дальнейшие расчеты сводим в таблицу № 4.

Расчет кольца ст.9

Если в 2-х циркуляционных кольцах действует разное давление, то потери давления в необщих участках должны отличаться на величину разницы естественных давлений.

Дальнейшие расчеты ведем аналогично предыдущему кольцу ст. 5 и заносим в табл.№ 4.

Расчет кольца ст.14

Для определения потерь давления ст. 14 необходимо определить тепловые нагрузки на участках:

Определяем расход воды на участках:

Потери давления от точки, А до точки Б ст.14:

4. Гидравлический расчет системы отопления двухтрубной поквартирной системы

Данный гидравлический расчет производим по методу удельных потерь давления:

где R — удельные потери давления на 1 м длинны трубопровода, Z — потери давления на местных сопротивлениях.

Все действия сведем в таблицу.

Выбираем направление самого дальнего прибора І этажа удаленного двухтрубного стояка.

Кольцо прибора IV разбиваем на участки.

Определяем длины и тепловые нагрузки участков.

Определяем расчетный расход воды:

И так рассчитываем до 37 участка.

Определяем располагаемое циркуляционное давление в кольце:

Определяем рекомендуемые потери давления на магистральных участках:

Определим удельные потери на трение:

По величине Rср и расходу воды на каждом участке выбираем диаметры трубопровода. По известному диаметру уточняем R и определяем скорость теплоносителя в трубопроводе, которая при диаметре 15 мм не должна превышать 1м/с.

Потери давления на местных сопротивлениях определяют за формулой:

Z определяю на стр. 235 по скорости и сумме коэффициентов местных сопротивлений.

Рассчитаем потери давления на УЗК:

Определяю расчетное циркуляционное давление кольца прибора III на I этаже.

Расчетное циркуляционное давление кольца прибора II на I этаже.

Расчетное циркуляционное давление кольца прибора I на I этаже.

Для последнего этажа назначаем аналогично диаметры труб колец. Расчетные потери давления в верхнем кольце будут составлять:

ДPр = ДРа-ст-б+0,4(ДРе верх.эт.-ДРе ниж.эт.)=22 928+0,4(2676−204)=23 917 Па Разница потер давления между нужными и расчетными теряем на стабилизирующий вентиль:

Ступень настройки вентиля n=1.17.

Выбор рабочего положения замыкающего клапана типа HERZ

Отсутствуют потери давления, которые должны быть в кольце создаваемые с помощью замыкающего клапана типа HERZ.

На участке 18 (прибор IV):

Р=23 149−5186=17 963 Па По потер ям давления, расходом теплоносителя на участке прибора по диаграмме «Гидравлические с предварительной настройкой типа RL-5 производства HERZ» определяем нужный ступень настройки головки крана:

G = 23 кг/час

n = оберти Аналогично для других участков. Кольцо прибора III

Рр=P18+Pузк=160+17 963=18123 Па

Pузк=Рр-Р38=18 123−294=17 829 Па

n= Кільце приладу ІІ Рр=Pузк+P17=17 829+451=18 280 Па Pузк=Рр-Р39=18 280−629=17 651 Па n= Кільце приладу І

Рр=P16+Pузк=431+17 651=18082 Па

Pузк=Рр-Р40=18 082−890=17 192 Па

n=

Расчет системы отопления лестничной клетки Подбор отопительных приборов.

По найденным R і G по справочнику определяем диаметр труб подводок к отопительным приборам лестничной клетки.

d=15 мм Температура воды перед элеватором Необходимые коэффициенты:

Выбираем конвектор «Универсал-С» КН20−1,226к

5. Подбор оборудования ИТП

— Определяем кольцо с максимальными потерями давления

— Потом для этого кольца определяем суммарные потери давления на всех участках

— Определяем необходимое давление после элеватора

— Определяем необходимый перепад давлений перед элеватором

Определяем потери давления в диафрагме и её диаметр Подбор элеватора делаем по диаметру горловины:

По полученному диаметру горловины подбираем ближайший стандартный элеватор: Элеватор № 3;

Диаметр сопла элеватора:

Диаметр труб ИТП Грязевик подбираем по расходу в тепловой сети за диаметром фланца и при скорости движения воды 0,05 м/с Таблица. Технические характеристики грязевика

СНиП «Строительная климатология и геофизика» 2.01.01.-82, М., 1982

СНиП «Строительная теплотехника» II-3−79*, М, 1996

СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» 2.04.05−91*

Внутренние санитарно-технические устройства. Ч1. Отопление/ В. Н. Богословский, Б. А. Крупнов, А. Н. Сканави и др.; Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера.- 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1990. 344 с.:ил.