16) Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного расчета теплопотерь здания пользуются показателем – удельная тепловая характеристика здания q, которая при известных теплопотерях здания равна:

,                                                (15)

где:   Qзд – расчетные теплопотери через ограждающие конструкции всех помещений здания, Вт;

V – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3;

(tint – text) – расчетная разность температур для основных помещений здания, °С.

V = 224,4∙12,2 ≈ 2378 м3

Контрольная удельная тепловая характеристика жилых и общественных зданий объемом до 3 тыс. м3: qк = 0,49 Вт/(м3 · °С).

17) Удельный расход теплоты на отопление 1 м2 общей площади является показателем тепловой эффективности зданий, который обеспечивается соблюдением требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций, проектными решениями архитектурно – строительной части зданий, систем отопления и вентиляции, способом регулирования подачи теплоты, качеством выполнения строительно – монтажных работ и техническим уровнем эксплуатации зданий и систем теплоснабжения.

Удельный расход теплоты на отопление 1 м2  общей площади определяется по формуле:

,                                                       (16)

где Sобщ – площадь здания, м2, которая равна произведению площади этажа на количество этажей.

Контрольный удельный расход теплоты на отопление 1 м2  общей площади трехэтажного жилого здания при расчетной температуре наружного воздуха - 30°С:    q1к = 131,1 Вт/м2.

18) По пунктам 16, 17 можно сделать вывод, что здание имеет тепловую эффективность выше нормируемой. Следовательно, при теплотехническом расчете выбраны эффективные решения ограждающих конструкций.

4                   Выбор и обоснование системы отопления

Отоплением называется искусственное, с помощью специальной установки или системы, обогревание помещений здания для компенсации теплопотерь и поддержания в них температурных параметров на уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производственных помещениях.

В жилом трехэтажном здании запроектирована централизованная водяная, низкотемпературная, вертикальная, двухтрубная система отопления, с нижней разводкой подающих и обратных магистралей и естественной циркуляцией теплоносителя, тупиковая.

Системы водяного отопления имеют гигиенические и технические преимущества. При водяном отоплении (по сравнению с паровым) поверхности приборов и труб имеют относительно невысокую температуру (средняя температура поверхности приборов в течение отопительного сезона практически не превышает гигиенического предела), а температура помещений поддерживается равномерной. У водяных систем значительный срок службы, они действуют бесшумно, просты в обслуживании и ремонте, экономичны.

При сравнении технико-экономических показателей применение централизованных систем отопления в жилых многоквартирных зданиях получается экономичнее.

Выбрана отопительная система с верхней разводкой магистральных теплопроводов, потому что в проектируемом здании отсутствует чердачное пространство.

Для трехэтажного и односекционного (компактного) здания запректирована система с естественной циркуляцией воды.

Система отопления здания состоит из теплового пункта, магистральных подающих и отводящих теплопроводов, стояков, подводок к отопительным приборам, дренажа, отопительных приборов и запорно-регулирующей арматуры.

Система присоединяется к наружным теплопроводам по зависимой схеме со смешением воды.

Она проще по конструкции и в обслуживании, и ее стоимость ниже стоимости независимой схемы, благодаря исключению таких элементов, как теплообменники, расширительный бак и подпиточный насос.

Высокотемпературная вода (130 °С по заданию) из наружного подводящего теплопровода заходит в тепловой пункт здания и смешивается при помощи водоструйного элеватора с водой, охлажденной в системе отопления до 70 °С.

В результате чего мы имеем низкотемпературную систему отопления с расчетной температурой теплоносителя 95 °С.

Тепловой пункт размещен под нежилым помещением (под кухней). В тепловом пункте размещены вентили, грязевики, водоструйный элеватор, приборы регулировки и автоматики (расходометр, манометр, термометры). Основная запорная арматура дополнена воздушными и спускными кранами в повышенных и пониженных местах.

 Из теплового пункта вода подается в магистральный подающий теплопровод, а по магистральному отводящему теплопроводу она опять попадает в тепловой пункт. Из теплового пункта также выходит отдельная ветка на отопление лестничной клетки.

Учитывая простоту конструктивного и объемно – планировочного решения здания выбрана тупиковая схема движения теплоносителя, при которой горячая и охлажденная вода в магистралях движутся в противоположных направлениях. Тупиковые системы обладают простотой, лучшей гидравлической устойчивостью по сравнению с другими схемами, позволяют сократить длину и диаметр магистралей.

Магистральные теплопроводы проложены в неотапливаемом подвале вдоль каждой фасадной стены на кронштейнах, на расстоянии 1 м от наружных стен и потолка. Прокладка двух разводящих магистралей вдоль наружных стен позволяет сократить протяженность труб, обеспечивает эксплуатационное регулирование теплоотдачи отдельно для каждой стороны здания (пофасадное регулирование).

При размещении магистралей обеспечивается свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены в процессе эксплуатации систем отопления, а также компенсация температурных деформаций.

Компенсация удлинения магистралей выполняется естественными их изгибами, связанными с планировкой здания.

При прокладке предусмотрен уклон магистралей 0,002 в сторону теплового пункта, где при опорожнении системы вода спускается в канализацию.

Устройство уклонов необходимо для отвода в процессе эксплуатации скоплений воздуха, а также для самотечного спуска воды из труб в стояк.

Для уменьшения бесполезных теплопотерь отопительных труб в неотапливаемом подвале устраивается сборная тепловая изоляция из штучных трубоподобных элементов. Поверх изоляционного слоя устраивается покровно-защитный слой, придающий изоляции правильную форму и защищающий ее от внешних механических повреждений. На поверхности защитного слоя делаются цветовые обозначения для каждой трубы.

В системе отопления использованы стальные неоцинкованные водогазопроводные (ГОСТ 3262-75*), легкие тонкостенные, трубы. Применение стальных труб объясняется их прочностью и простотой сварных соединений. Соединения труб устраиваются с помощью угольников, тройников, крестов, муфт и др.

Для отключения отдельных частей системы отопления на магистралях установлены муфтовые проходные краны. В пониженных местах установлены спускные краны, а в повышенных местах – воздушные краны.

Из магистральных теплопроводов горячая вода по стоякам и подводкам попадает к отопительным приборам и таким же образом отводится обратно уже охлажденной. Стояки и подводки проложены открыто, что проще и дешевле. В местах прохода стояков через перекрытия, они проложены в гильзах из кровельной стали для обеспечения свободного их движения.

Система отопления устроена вертикальной, в которой к общему вертикальному теплопроводу – стояку последовательно присоединяются  отопительные приборы, расположенные на разных этажах. В угловых комнатах стояки расположены в наружном углу помещения, а в остальных случаях – у наружных стен (на расстоянии 35 мм от поверхности стен до оси труб dн = 20 мм).

Это сделано для того, чтобы отапливать помещение равномерно. С этой же целью, а также, чтобы вода поступала к каждому отопительному прибору с наивысшей температурой, выбрана двухтрубная система, в которой горячая вода по подающим стоякам поступает в отопительные приборы, а отводится из них по отводящим. Двухтрубная система обеспечила максимальный перепад температур между наружным и внутренним воздухом и минимальную площадь поверхности приборов. Т. к. здание малоэтажное, то такая система обладает достаточной гидравлической устойчивостью. Двухтрубные стояки размещены на расстоянии 100 мм между осями труб, причем подающие стояки расположены справа (при взгляде из помещения).

Стояк располагается на расстоянии 150 мм от откоса окна. В местах пересечения стояков и подводок огибающие скобы устроены на стояках, причем изгиб обращен в сторону помещения. Компенсация температурных удлинений стояков обеспечена их естественными изгибами в местах присоединения к подающим магистралям. Материалом стояков является мягкая малоуглеродистая сталь.

На каждом подающем и обратном стояке установлены запорный шаровой кран и спускной кран со штуцером для присоединения гибкого шланга для слива воды.

Отопительные приборы присоединены к теплопроводам односторонне, с использованием стальных подводок диаметром dн = 15 мм и длиной подающих – 500 мм, а отводящих 600 мм. Расстояние между подводками 500 мм (подающая подводка сверху). Уклоны подающей и обратной подводок предусмотрены в сторону движения теплоносителя и равны 5 мм на всю длину подводки. На подающих подводках установлены краны двойной регулировки типа ПЗДШ (dн = 15 мм).

Эти краны обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, которое делается для равномерности распределения теплоносителя по отопительному прибору, а также допускают проведение монтажно-наладочного и эксплуатационного количественного регулирования теплоотдачи прибора. На подводке к отопительному прибору лестничной клетки регулирующей арматуры нет.

 В качестве отопительных приборов использованы чугунные секционные радиаторы МС – 90 – 108. Применение радиаторов экономично и при двухтрубной системе целесообразно, они обладают большой тепловой инерцией и теплоотдачей, большей, чем у конвекторов. Модель МС – 90 – 108 выбрана, потому что у нее наибольшая площадь нагревательной поверхности.

Радиаторы установлены у наружных стен под окнами без ниш и экранов. При таком размещении прибора возрастает температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиационное охлаждение людей.

Движение  теплоносителя  в  приборе  происходит  по  схеме  сверху – вниз (так как температура поверхности приборов получается наиболее равномерной и высокой). Расстояние от нижней грани радиатора до пола 60 мм (для удобства очистки подприборного пространства от пыли). Расстояние до подоконника 100 мм. Расстояние от радиатора до стены 25 мм.

В лестничной клетке отопительный прибор установлен только на первом этаже рядом с входной дверью в нише при входе. Это сделано, чтобы избежать перегрева верхних частей лестничной клетки. Отопительный прибор лестничной клетки такой же как и в остальных помещениях. Стояк лестничной клетки обособлен, регулировочная запорно-рабочая арматура не устанавливается.

Удаление воздуха из системы отопления обеспечивается устройством уклонов магистральных теплопроводов и подводок; газы, концентрирующиеся в колончатых радиаторах, установленных на верхнем этаже, удаляют в атмосферу периодически при помощи ручных воздушных кранов Маевского; газы, собирающиеся в магистралях, удаляют с помощью воздушных кранов, установленных в повышенных местах.

5                   Отопительные приборы

Отопительные приборы – один из основных элементов систем отопления, предназначенный для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемые помещения.

К отопительным приборам как к оборудованию, устанавливаемому непосредственно в обогреваемых помещениях, предъявляются следующие требования, дополняющие и уточняющие требования к системе отопления.

1.                 Санитарно-гигиенические. Относительно пониженная температура поверхности, ограничение площади горизонтальной поверхности приборов для уменьшения отложения пыли, доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов и пространства вокруг них.

2.                 Экономические. Относительно пониженная стоимость прибора, экономный расход металла на прибор, обеспечивающий повышение теплового напряжения металла.

3.                 Архитектурно-строительные. Соответствие внешнего вида отопительных приборов интерьеру помещений, сокращение площади помещений, занимаемой приборами.

4.                 Производственно-монтажные. Механизация изготовления и монтажа приборов для повышения производительности труда. Достаточная механическая прочность приборов.

5.                 Эксплуатационные. Управляемость теплоотдачи приборов, зависящая от их тепловой инерции. Температурная устойчивость и водонепроницаемость стенок при предельно допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри приборов.

В данном разделе курсовой работы приведен общий порядок расчета количества секций секционного радиатора, для которого определена из теплоэнергетического баланса теплоотдача в помещении, необходимая  для поддержания заданной температуры. А также произведен расчет приборов наиболее нагруженного стояка. Результаты этого расчета сведены в таблицу.

5.1 Расчет отопительных приборов

Стандартный температурный напор при теплоносителе воде определяется по формуле:

Δtср = 0,5·(tвх + tвых) – tв,

где:

tвх, tвых – температуры воды, входящей в прибор и выходящей из него, °С.

tв – температура воздуха в помещении, °С.

Устанавливают следующие значения температур для принятой системы отопления: tвх = 95°С, tвых = 70°С, tв = 20°С (температура воздуха в помещении, где проходит самый нагруженный стояк № 10).

Δtср = 0,5·(95+70) – 20 = 62,5°С

Ввиду того, что ведется расчёт малоэтажного здания, перепадом температур по высоте можно пренебречь.

а) Расчет 1-ого этажа (помещение № 108):

Действительный расход воды в отопительном приборе Gпр, кг/ч, определяется по формуле:

где:

Qп – тепловая нагрузка, Вт;

с – удельная массовая теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кг∙К);

Δt – расчетная разность температур воды в системе, °С;

Значение Qпр берется из таблицы 3.1 «Тепловой баланс здания».

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, определяется по формуле:

,

где:

qном – номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2;

n, p, – экспериментальные значения показателей степени;

cпр – коэффициент, учитывающий схему присоединения отопительного прибора и изменения показателя ρ в различных диапазонах расхода теплоносителя.

Значения qном, n, p, cпр – принимаются по таблице [9, табл. 8.1]  в зависимости от марки отопительного прибора, qном=802, n=0,3, p=0, cпр=1:

Суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, определяется по формуле:

,

где:

qв, qг – теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м,           [6, табл. II.22];

lв, lг – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах       помещения, м; lв=2,7м (высота помещения);

При (tт-tв)=75°С (подающая подводка): для d=20 мм qв=81, для d=15мм qг =84 Вт/м, lг=0,5; при (tт-tв)=50°С (обратная подводка): для d=20 мм qв=47, для d=15 мм qг =50 Вт/м, lг=0,6 м;

 Необходимая теплопередача отопительного прибора в рассматриваемом помещении, Qпр, Вт, определяется по формуле:

Расчетная площадь отопительного прибора Fпр, м2, определяется по формуле:

,

где:

β1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока за счет округления сверх расчетной величины [6, табл. 9.4];

β2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты у наружных ограждений [6, табл. 9.5];

Расчетное число секций чугунных радиаторов определяется по формуле:

где:

β4 – коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, при открытой установке под подоконником на расстоянии 100 мм β4 = 1,02 [6, табл. 9.12];

β3 – коэффициент, учитывающий число секций в приборе, для радиатора МС-90-108 β3 = 1 при числе секций в приборе не более 15;

f1 – площадь поверхности нагрева секции, м2; для радиатора МС-90-108      f1 = 0,187м2;

В помещении № 108 устанавливается радиатор МС-90-108 с восемью секциями.

б) Расчет 2-ого этажа (помещение № 208):

Действительный расход воды в отопительном приборе Gпр, кг/ч, равен:

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, равна:

Суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, равна:

Необходимая теплопередача отопительного прибора в рассматриваемом помещении, Qпр, Вт, определяется по формуле:

Расчетная площадь отопительного прибора Fпр, м2, равна:

Расчетное число секций чугунных радиаторов равно

В помещении № 208 устанавливается радиатор МС-90-108 с шестью секциями.

в) Расчет 3-ого этажа (помещение № 308):

Действительный расход воды в отопительном приборе Gпр, кг/ч, равен:

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, равна:

Суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок Qтр, Вт, равна:

Необходимая теплопередача отопительного прибора в рассматриваемом помещении, Qпр, Вт, определяется по формуле:

Расчетная площадь отопительного прибора Fпр, м2, равна:

Расчетное число секций чугунных радиаторов равно

В помещении № 308 устанавливается радиатор МС-90-108 с деветью секциями.

Результаты теплового расчета отопительных приборов представлены в таблице:

Таблица 5.1

Тепловыделения открыто проложенных труб

Таблица 5.2

Расчёт отопительных приборов стояка № 4

6                   Тепловой пункт

Устройство, расчет, подбор и установка гидроэлеватора

Тепловые пункты – это важное звено в системах централизованного теплоснабжения, связывающее тепловую сеть с потребителями и представляющие собой узел присоединения потребителей тепловой энергии к тепловой сети.

Основное назначение теплового пункта заключается в подготовке теплоносителя определенной температуры и давления, регулировании их, поддержании постоянного расхода, учете потребления теплоты.

Основное оборудование тепловых пунктов состоит из элеваторов, центробежных насосов, теплообменников, смесителей, аккумуляторов горячего водоснабжения, приборов контроля и учета теплоты и устройств для защиты от коррозии и образования отложений накипи в системах горячего водоснабжения.

Гидроэлеватор применяют в системе отопления для понижения температуры t1 сетевой воды, поступающей по подающему теплопроводу, до температуры t2, допустимой в системе.

Работа элеватора основана на использовании энергии воды подающей магистрали тепловой сети, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом статическое давления ее становится меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлажденная вода из обратной магистрали подсасывается струей воды из подающей магистрали в камеру всасывания. Образовавшийся поток воды поступает в камеру смешения, где выравниваются температуры и скорости, а давление постоянно. В диффузоре скорость потока уменьшается по мере увеличения его сечения, а статическое давление увеличивается. За счет гидростатического давления в конце диффузора в камере всасывания элеватора создается циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления.

Основной расчетной характеристикой элеватора служит коэффициент смешения, представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды Gо к массе воды G1, поступающей из тепловой сети в элеватор:

Где t1 – температура воды, поступающей в элеватор из подающей линии тепловой сети; tг – температура смешанной воды, поступающей в систему отопления после элеватора; to – температура охлажденной воды, поступающей из системы отопления.

Это означает, что на каждую единицу массы высокотемпературной воды должно подмешиваться 1,8 единицы охлаждённой воды.

Определить величину коэффициента смешения необходимо для выявления основного размера элеватора – диаметра горловины dг, мм, перехода камеры смешения в диффузор:

Где Gсм – количество воды, циркулирующей в системе отопления, кг/ч; Δρнас – гидравлическое сопротивление системы отопления, Па.

Δρнас = 9000 Па

Количество воды, циркулирующей в системе отопления Gсм, кг/ч, определяется по формуле:

Где  - суммарный расход теплоты на отопление, Вт; с – теплоемкость воды, кДж/(кг·К); 3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ч; β1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов; β2 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами.

кг/ч

По найденному диаметру горловины подбираем элеватор № 1 – d = 15мм.

После выбора серийного элеватора определяем диаметр сопла dc мм, пользуясь приближенной зависимостью:

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была выбрана система водяного отопления для трехэтажного односекционного жилого здания с заранее определенными конструктивными элементами и архитектурно-планировочным решениям. При выборе системы отопления были учтены санитарно-экономические, экономические, эксплуатационные и другие требования. С учетом составленного теплового баланса выбраны отопительные приборы для жилых комнат здания – чугунные радиаторы типа МС-140-98. Подобран элеватор теплового пункта.

 При расчете были высчитаны потери теплоты каждого помещения и здания в целом, а также были выбраны отопительные приборы и произведен их расчет для стояка №10.

 В результате, можно сказать, что запроектированная система отопления обеспечивает нормируемые условия микроклимата в здании, энергетическую эффективность здания и минимальные экономические затраты на его устройство.

Библиографический список

1.   СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2005.

2.   СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.

3.   ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры миПЗоклимата в помещениях / Госстрой России. – М.: МНТКС, 1999.

4.   СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2005.

5.   Сканави А. Н., Махов Л. М. Отопление: Учебник для вузов. – М.: Издательство АСВ, 2002.

5.   Богословский, В. Н. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление / В. Н. Богословский, Б. А. ПЗупнов, А. Н. Сканави и др.; Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1990. (Справочник проектировщика).

6.   Лымбина, Л. Е. Отопление и вентиляция гражданского здания. Учебное пособие к курсовому проекту. Часть 1. Теплотехнический расчет конструкций. Теплоэнергетический баланс здания / Л. Е. Лымбина, Н. Т. Магнитова – Челябинск, ЮУрГУ, 1998.

7.   Лымбина, Л. Е. Отопление и вентиляция гражданского здания. Учебное пособие к курсовому проекту. Задание / Л. Е. Лымбина, Н. Т Магнитова, И. С. Буяльская – Челябинск, ЧГТУ, 1994.

8.   Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1991. –  480 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6