Расчет отопления и вентиляции жилого здания

Аннотация Основными среди тепловых затрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в период отопительного сезона на большей части территории России, когда тепловых потерь через их наружные ограждающие конструкции значительно превышают внутренние тепловыделения. Для поддержания необходимой температурной обстановки приходится оборудовать здания отопительными установками или системами.

Отопление является отраслью строительной техники. Монтаж стационарной отопительной системы проводится в процессе возведения здания, ее элементы при проектировании увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с планировкой и интерьером помещений.

Параметры работы отопительной системы должны учитывать теплофизические особенности конструктивных элементов здания и быть увязаны с работой других инженерных систем, прежде всего, с рабочими параметрами системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

Функционирование отопления характеризуется определенной периодичностью в течение года и изменчивостью используемой мощности установки, зависящей от метеорологических условий в районе строительства. При понижении температуры наружного воздуха и усилении ветра должна увеличиваться, а при повышении температуры наружного воздуха, воздействии солнечной радиации — уменьшаться теплопередача от отопительных установок в помещения, т. е. процесс передачи теплоты должен постоянно регулироваться.

Для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях зданий требуются технически совершенные и надежные отопительные установки. И чем суровее климат местности и выше требования к обеспечению благоприятных тепловых условий в здании, тем более мощными и гибкими должны быть эти установки.

Отопление зданий начинают при устойчивом (в течение 5 суток) понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до +8?С и ниже (при), и до +10?С и ниже (при), а заканчивают при устойчивом повышении температуры наружного воздуха выше данной температуры. Период отопления здания в течение года называют отопительным сезоном. Длительность отопительного сезона устанавливают на основании многолетних наблюдений как среднее число дней в году с устойчивой среднесуточной температурой воздуха? 8? (10?)С.

Введение

отопление вентиляция однотрубный Система отопления для данного здания принята однотрубная вертикальная, с пофасадной нижней разводкой, с одним узлом управления, проточная, регулируемая. Трубы применяются водогазопроводные по ГОСТ 3262–75*. Марки отопительных приборов: МС-140-АО, КВ 20−5,665−600 и гладкотрубные нагревательные приборы в виде змеевика. Отопительные приборы устанавливаем под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки (ниши отсутствуют).

Запорную арматуру следует предусматривать для отключения и спуска воды от отдельных колец, ветвей и стояков систем отопления; для отключения части или всех отопительных приборов в помещениях. Для регулирования теплоотдачи применяются трехходовые краны, устанавливаемые перед каждым отопительным прибором по ходу движения теплоносителя (кроме стальных панельных радиаторов на лестничных клетках и змеевиков в совмещенных санузлах).

1. Исходные данные г. Вологда зона влажности — 2 (нормальная);

;

;

;

t= 22? C — в жилых помещениях), t= 18? C — в кухнях, t= 18? C — в туалетах, t= 25? C — в ванных комнатах, t= 16? C — на лестничной клетке;

Значения количеств теплоты, необходимых для отопления помещений, взять из курсовой работы по ТОСМП.

Насосное давление= 20 000Па;

Объект исследования — девятиэтажное жилое здание.

2. Система отопления Система отопления однотрубная, с нижней разводкой. Прокладка подающих и обратных теплопроводов предусмотрена в подвале.

Стояки проложены открыто и располагаются преимущественно у наружных стен на расстоянии 35 мм от внутренней поверхности стены до оси труб. Конструкция стояков обеспечивает унификацию узлов и деталей. В угловых помещениях стояки располагают в углах наружных стен во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности. Тип стояка выбирался в зависимости от архитектурно-планировочных решений, разводки магистралей и требований к тепловому режиму здания. В данном многоэтажном здании для обеспечения гидравлической и тепловой устойчивости применяют проточную, регулируемую систему. При непарных отопительных приборах восходящую часть стояков делают «холостой». В лестничных клетках многоэтажных зданий предусматривается установка отдельных стояков к отдельной магистрали, подключенной до узла управления.

Конструкцию отопительных приборов выбрали в соответствии с характером отапливаемых помещений.

Отопительные приборы размещались под световыми проёмами, т. е. в местах доступных для осмотра, ремонта и очистки. В угловых помещениях приборы размещались на обеих наружных стенах. При размещении прибора под окнами оси прибора и оконного проёма не совпадают. Отопительные приборы на данном объекте устанавливались от пола помещения на расстоянии 100 мм, от стены 40 мм. В угловых помещениях приборы необходимо размещать на обеих наружных стенах.

Удаление воздуха из системы водяного отопления предусматривается в верхних точках через краны, установленные в отопительных приборах верхних этажей.

В данной системе отопления с нижней разводкой удаление воздуха целесообразно предусматривать через ручные краны конструкции Н. Б. Маевского, установленные в верхних пробках радиаторов верхних этажей.

Магистральные трубопроводы прокладываются с уклоном 0,003 в сторону теплового пункта здания, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию. Так как подающая и обратная магистрали проложены вместе, то для удобства крепления при монтаже их прокладывают с уклоном 0,003 в одном направлении в сторону теплового пункта.

3. Гидравлический расчет системы водяного отопления Правильный гидравлический расчёт предопределяет работоспособность системы отопления. На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб, мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления, пропуск заданных расходов теплоносителя. Гидравлический расчет производим по методу характеристик сопротивления.

Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды, Па, в насосной вертикальной однотрубной системе с качественным регулированием теплоносителя с нижней разводкой магистралей определяется в зависимости от параметров теплоносителя:

При ;

.

Для повышения гидравлической устойчивости потери давления в стояках должны составлять не менее 80% общих потерь давления в системе отопления:

.

Исходя из этого условия производим подбор оптимальных диаметров системы отопления.

Потери давления на стояке вычисляются по формуле:

Па, (1)

где

— характеристика сопротивления (табл. ЙЙЙ. 69/3/), ;

— температура теплоносителя в подающем трубопроводе, ;

— температура теплоносителя в обратном трубопроводе, ;

— общее количество воды, циркулирующей по стояку, .

Расчет стояков приведен в таблице 1 приложения.

Расчет естественного циркуляционного перепада давления в однотрубной системе отопления с нижней разводкой.

Порядок расчета:

1.Определяем общее количество воды в стояке 1 по формуле:

где (2)

— тепловая нагрузка стояка, Вт;

с — теплоёмкость воды, ;

2. Определяем температуры на выходе из нагревательного прибора по формуле:

где

— температура теплоносителя на входе в прибор, ;

— перепад температуры в приборе, .

3. Определяем перепад температуры в приборе по формуле:

, (4)

где

— тепловая нагрузка прибора, Вт;

— удельная теплоемкость воды, ;

— общее количество воды в стояке, ;

2. Определяем количество воды, циркулирующей в приборе по формуле:

где (5)

— общее количество воды, циркулирующей в стояке, ;

— коэффициент затекания воды в прибор (для радиаторов с трехходовыми кранами =1).

Тепловой расчет приборов Порядок расчета:

1.Требуемый номинальный тепловой поток для выбора типоразмера отопительного прибора определяют по формуле:

Вт, где (6)

— необходимая теплопередача прибора в рассматриваемое помещение, Вт;

— комплексный коэффициент приведения к расчетным условиям.

Необходимую теплопередачу прибора в рассматриваемое помещение определим по формуле:

Вт, где (7)

— тепловая нагрузка прибора, Вт;

— теплоотдача открыто расположенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым присоединен прибор, определяется по формуле:

Вт, где (8)

и — теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб соответственно,, (табл. ЙЙ.24/2/);

и — длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения.

Комплексный коэффициент приведения находим по формуле:

где (9)

— разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха, ;

— расход воды в приборе, ;

— коэффициент учета атмосферного давления в данной местности (табл. 9.11/2/);

— экспериментальные числовые показатели (табл. 9.2/2/);

— коэффициент учета направления движения теплоносителя в приборе, вычисляется по формуле:

где (10)

=0.006 для чугунных и стальных радиаторов;

— температура теплоносителя на входе в прибор,;

— температура теплоносителя на выходе и з прибора, .

2. Определяем минимальное число секций чугунного радиатора по формуле (округление ведется в большую сторону):

шт, где (11)

— номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт (табл. Ч.½/);

— коэффициент учета способа установки радиатора (при открытой установке =1);

— коэффициент учета числа секций в приборе.

Расчет приведен в таблице 1 приложения.

Расчет лестничной клетки Порядок расчета:

1. Находим температуру теплоносителя на выходе из нагревательного прибора по формуле:

где (12)

— температура теплоносителя на входе в нагревательный прибор, ;

— тепловая нагрузка прибора, Вт;

— удельная теплоемкость воды, ;

— суммарный расход теплоносителя на отапливаемое здание, .

Суммарный расход теплоносителя рассчитывается по формуле:

где (13)

— температура теплоносителя в подающем трубопроводе, ;

— температура теплоносителя в обратном трубопроводе, ;

— удельная теплоемкость воды, ;

— суммарная тепловая нагрузка с учетом предвключенного отопительного прибора лестничной клетки, Вт.

2. Требуемый номинальный тепловой поток для выбора типоразмера отопительного прибора определяют по формуле 6.

Необходимую теплопередачу прибора в рассматриваемое помещение определим по формуле 7.

Комплексный коэффициент приведения находим по формуле:

где (14)

— разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха, ;

— суммарный расход теплоносителя, ;

— коэффициент учета атмосферного давления в данной местности (табл. 9.11/2/);

— экспериментальные числовые показатели (табл. 9.2/2/);

— коэффициент учета направления движения теплоносителя в приборе, вычисляется по формуле 10.

3. Определяем минимальное число последовательно устанавливаемых приборов по формуле:

шт, где (15)

— номинальный условный тепловой поток одного прибора, Вт (табл. Ч.½/);

Расчет приведен в таблице 1 приложения.

Расчет больших циркуляционных колец системы отопления.

Расчет выполняем по методу характеристик сопротивления.

Выбираем диаметры расчетных участков магистрального трубопровода d, мм по таблице ЙЙЙ.33./3/, по известным значениям расхода воды, и температурного перепада .

По таблице 10.7/2/ находим значение приведенного коэффициента гидравлического трения по известному значению диаметра расчетного участка d, мм.

Подсчитываем сумму коэффициентов местных сопротивлений расчетных участков по элементам значений коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке трубопровода (по табл.ЙЙЙ.65/3/).

Находим приведенный коэффициент местного сопротивления по формуле:

где (16)

— сумма коэффициентов местных сопротивлений;

— приведенный коэффициент гидравлического трения ;

— длина расчетного участка, м.

Находим удельное динамическое давление (по табл. 10.7/2/).

Находим значения гидравлических характеристик сопротивления для стояков по таблице 2 приложения, для расчетных участков по формуле:

где (17)

— приведенный коэффициент местного сопротивления;

A — удельное динамическое давление.

Находим гидравлическое сопротивление для первого стояка по таблице 2 приложения, для расчетных участков по формуле:

где (18)

— гидравлическая характеристика сопротивления, ;

— расход воды, .

Для последующих стояков гидравлическое сопротивление равно сумме предыдущего стояка и следующих за этим стояком участков.

Потери давления и расход в правой и левой ветвях системы отопления:

;

;

;

.

Новый расход в левой ветви при равенстве давлений в обеих смежных ветвях трубопровода расчетной схемы находим по формуле:

где (21)

— расход в левой ветви, ;

— потери давления в правой ветви, Па;

— потери давления в левой ветви, Па;

Находим суммарный расчетный расход в обеих ветвях по формуле:

где (22)

— расход воды в правой ветви, ;

— новый расход в левой ветви, ;

.

Суммарный расход воды в ветвях должен быть:

где (23)

— перепад температур в системе отопления, ;

— суммарная нагрузка правой ветви, Вт;

— суммарная нагрузка левой ветви, Вт;

.

Отсюда находим общий коэффициент пропорциональности по формуле:

. (24)

Действительные расходы в левой и правой ветвях трубопровода будут следующие:

; (25)

. (26)

По таблице 2 приложения находим увязки по давлению в стояках. Если невязка получилась больше 10%, то устанавливаем дроссельную шайбу.

Производим расчет диаметра дроссельной шайбы :

мм, где (30)

— расход воды, ;

— увязка по давлению, Па.

Расчет приведен в таблице 3 приложения.

4. Расчет водоструйного элеватора Водоструйные элеваторы предназначены для снижения температуры воды, поступающей из тепловой сети в систему отопления, до необходимой температуры путем ее смешивания с водой, прошедшей систему отопления.

Методика расчета и подбора элеватора:

1.Определяем коэффициент смешивания:

где (31)

температура теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети,;

температура теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления, ;

температура теплоносителя в обратном трубопроводе системы отопления,

=1,3

2.Определяем расчетный коэффициент смешивания:

3. Определяем расход воды, поступающей в элеватор из тепловой сети:

где (32)

полные тепловые потери здания, Вт;

судельная теплоемкость воды, равная 4,19 ;

— параметры теплоносителя в обратном трубопроводе системы отопления, .

температура теплоносителя в подающем трубопроводе тепловой сети,;

4. Определяем приведенный расход смешанной воды:

где (33)

Gсм — расход смешанной воды, определяемый по формуле:

где (34)

полные теплопотери здания, Вт;

судельная теплоемкость воды, равная 4,19 ;

— параметры теплоносителя в обратном трубопроводе системы отопления, .

температура теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления,;

5. Определяем диаметр горловины

где (35)

— приведенный расход смешанной воды, м см (36)

6. Определяем диаметр сопла:

где (37)

— диаметр горловины, см;

— приведенный расход смешанной воды, м;

U-расчетный коэффициент смешивания;

Выбираем номер элеватора по номограмме 1 /3/ стр. 369 по вычисленным значениям и. Принимаем номер 1 к установке в данную систему водяного отопления. Схема элеваторного узла представлена на листе 2 графической части.

5. Расчет естественной вентиляции В канальных системах естественной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Расчет выполняем в следующей последовательности:

1. Задаваясь скоростью движения воздуха w, м/с, вычисляем предварительное живое сечение канала и вытяжной решетки:

где (38)

L — объем вентиляционного воздуха, перемещаемого по каналу, м/ч (принимается равным 60 для кухонь); w — скорость движения воздуха, м/с.

При предварительном определении площади сечений каналов и решеток системы естественной вентиляции задаемся скоростью движения воздуха w= 1 м/с,

2. Определив предварительное живое сечение канала, уточняем его и находим фактическую скорость движения воздуха:

где (39)

L — объем вентиляционного воздуха, перемещаемого по каналу, м/ч (принимается равным 60 для кухонь);

f — предварительное живое сечение канала и вытяжной решетки, м Выбранные размеры вентиляционных каналов заносим в таблицу.

3.Находим эквивалентный диаметр:

где (40)

a, b — размеры сторон прямоугольного канала, мм.

4.Определяем динамическое давление:

где (41)

— плотность воздуха (=1,2)

w — скорость движения воздуха, м/с.

5.Определяем удельные потери давления R (Таблица VII.11/10/).

6. Находим потери давления в местных сопротивлениях z, Па, по формуле:

где (42)

— коэффициент местных сопротивлений на участках (таблица VII.13/10/).

— динамическое давление.

7. Сравниваем суммарные потери давления в каналах, Па с естественным давлением .

должна быть меньше

— естественное давление, определяем по формуле:

где (43)

h — высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

Для первого этажа м;

Для девятого м.

— плотность соответственно внутреннего и наружного воздуха,, определяем по формуле:

где (44)

t — температура наружного и внутреннего воздуха, ;

;

.

Находим естественное давление для первого и девятого этажей:

;

10,7 < 13,98

1,04 < 1,26

Если условие проверки не выполнено, то изменяем размеры канала или число каналов и повторяем расчет. Он ведется для кухни, где установлена четырехкомфорочная плита. Т.к. эти помещения типовые, то проводить расчет для всех помещений не целесообразно.

Результаты расчета сводим в таблицу 4 приложения.

Заключение

отопление вентиляция однотрубный В данном проекте разработана система отопления и естественной вентиляции жилого девятиэтажного дома, в котором представлены аксонометрическая схема системы отопления, планы типового этажа и подвала, схема узла управления. Также приведен гидравлический расчет системы водяного отопления и расчет поверхности нагревательных приборов.

Данные о расходе требуемых материалов приведены в спецификации.

Приложения Приложение А

Приложения Б

Приложение В Таблица 1 — Тепловой расчет системы отопления.