2.3. Удельная отопительная характеристика здания.

Удельная отопительная характеристика используется для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно планировочного решения здания, а также для ориентировочного расчета необходимого количества теплоты для отопления здания.

Qор- расчетные потери теплоты здания;

Qор = ∑Qпол = 128648,59 Вт

Vн- объем здания по наружному обмеру;

Vн= 21,38*294=4381,04 м3

a- поправочный коэффициент учитывающий зависимость отопительной характеристики здания от расчетной температуры наружного воздуха tн и для жилых зданий определяется по формуле:

3. Конструирование системы отопления.

При разработке системы отопления руководствуемся требованиями третьей главы СНиП II.04.05 – 91* “Отопление вентиляция и кондиционирование”.

Тепловой пункт размещают в подвале центральной части зданий.

В данном курсовом проекте разрабатывается однотрубная проточно-регулирующую систему водяного отопления с нижней тупиковой разводкой магистралей и П-образным стояком.

Магистральные трубопроводы системы отопления прокладываются в подвале на кронштейнах вдоль наружных стен здания.

Для обеспечения выпуска воздуха и спуска воды уклоны магистральных трубопроводов горячей и обратной воды должны быть не менее 0,002. Уклон магистралей обычно направлен в сторону теплового пункта.

Система отопления обычно состоит из нескольких отдельных ответвлений, подключённых к общей распределительной магистрали, что позволяет производить регулировку теплоотдачи разных частей системы и отключать их при необходимости ремонтных работ. Удаление воздуха в системе с нижней разводкой магистралей осуществляется через краны, устанавливаемые на отопительных приборах верхних этажей. В нижних точках разводящих трубопроводов и на стояке устанавливаются устройства для спуска воды. Присоединение системы отопления к тепловой сети осуществляется через элеватор.

В жилых зданиях применяются чугунные и стальные радиаторы, конвекторы и, при обосновании, отопительные панели. В данном курсовом проекте рекомендуется применять чугунные радиаторы.

Отопительные приборы размещают в нишах под окнами, если это невозможно - у наружных или внутренних стен. В угловых помещениях приборы размещают вдоль обеих наружных стен, в лестничных клетках отопительные приборы устанавливаются под лестничным маршем первого этажа, их присоединяют к отдельным стоякам системы отопления.

П-образные стояки системы отопления имеют подъемный и опускной участки.   Подъемный участок прокладывают по помещениям с меньшими тепловыми нагрузками. Отопление ванных комнат осуществляется полотенце- сушителем, которое присоединяется с циркуляционным стояком системы горячего водоснабжения. На подводках к накопительным приборам для регулирования теплоотдачи устанавливают регулирующую арматуру.

4. Гидравлический расчет системы отопления.

Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления выполняется по методу характеристик сопротивления с постоянными перепадами температур воды в стояках.

Для гидравлического расчёта из всей системы отопления выбираем наиболее нагруженную ветвь. Её чертёж со всеми необходимыми данными представлен на расчётной схеме в масштабе 1:100.

В связи с тем, что для проектируемой системы отопления не задан определённый располагаемый перепад давлений, гидравлический расчёт начинаем с последнего по ходу горячей воды стояка 1.

Общая методика расчёта методом характеристик сопротивления:

·                    Определяем тепловые нагрузки всех стояков в системе отопления как сумму общих потерь теплоты отопительных приборов:

Для остальных стояков расчёт производится аналогичным образом:

·                    Определяем расходы воды по стоякам:

tг - расчетная температура горячей воды в начале подающей

магистрали системы отопления, °С;

tо- расчетная температура горячей воды на обратной магистрали системы отопления, °С;

β1- поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь, принимаемых к установке отопительных приборов, в нашем случае β1=1.02;

β2- поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты, вызванные размещением отопительных приборов у наружных стен, для нашего случая β2=1.04;

Значения tг и tо принимаем из задания равными соответственно 95 и 70°С.

·                    Действительные потери давления в стояке рассчитывают по формуле:

- характеристика сопротивления стояка;

·                    В зависимости от принятого диаметра участка магистрали определяем его характеристику сопротивления:

А- удельное динамическое давление в трубопроводе;

L- длина участка трубопровода;

d- диаметр трубопровода;

l- коэффициент трения;

- сумма коэффициентов всех сопротивлений на участке;

·                    Потери давления на участке магистрали определяются по формуле:

·                    Располагаемый перепад давлений для второго стояка равен сумме потерь давления в стояке 1, в подающей и обратной магистрали:

·                    По известным значениям располагаемого перепада давления  и расхода теплоносителя для второго стояка  находим требуемую характеристику сопротивления для данного стояка.

·                    Задаемся диаметром второго стояка и определяем его действительную характеристику сопротивления. Она должна быть близка к требуемой характеристике сопротивления:

·                    По расходу воды и полученному значению действительной характеристики сопротивления второго стояка находим действительные потери давления во втором стояке. Невязка давлений располагаемого и действительного не должна превышать 15%:

·                    Общее гидравлическое сопротивление системы отопления высчитывается по формуле:

Расчет стояка 1

Руководствуясь данными табл. 1, принимаем диаметры стояка 1 и радиаторных узлов равными 20 мм.

Таблица 1

Данные для предварительного выбора однотрубных стояков водяного отопления

Определение полной характеристики сопротивления стояка 1 как суммы характеристик сопротивления:

а) 7 вертикальных этажестояков проточно-регулируемых систем d = 20 мм:

кгс/м2 /(кг/ч)2

б) радиаторных узлов верхнего этажа:

 кгс/м2 /(кг/ч)2

в) прямых участков труб стояка d=20 мм общей длиной l =7,5+12+0,8=20,3м:

 кгс/м2 /(кг/ч)2

г) местных сопротивлений:

-                   вентиля на подающей магистрали с коэффициентом ξ=10

-                   пробкового крана на обратной магистрали с ξ=2

-                   отводов (4 шт.), гнутых под углом 90°, с ξ=1·4=4

-                   отступов от стояка к магистрали (2 шт.) с ξ=0,5·2=1

-                   тройников на проход горячей магистрали при Gпр/Gсб = 565,6/1052,7 = 0,53 с ξ=0,5

-                   тройников на проход обратной магистрали при Gпр/Gсб = 0,53 с ξ=3

Общая сумма составляет ∑ξ=20,5.

 кгс/м2 /(кг/ч)2

Таким образом, полная характеристика сопротивления стояка 1:

 кгс/м2 /(кг/ч)2

Действительные потери давления в стояке 1:

Расчет Ст2.

= 1896 кгс/м2 G=487,1 кг/ч

 Ориентировочный расчёт показывает, что сконструировать стояк 2 из труб одного диаметра так, чтобы его характеристика сопротивления соответствовала требуемой, нельзя. Поэтому конструируем стояк из следующих частей:

·                    подъёмного участка с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 20мм.

·                    опускной части с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 15мм.

Подъемная часть(d=20мм):

S1=6*3.15*10-4=18,9*10-4 кгс/м2

радиаторный узел верхнего этажа с d=20мм: S12=1*1.46*10-4 =1.46*10-4 кгс/м2

Опускная часть(d=15мм):

S2=6*13.38*10-4=80,29*10-4 кгс/м2

радиаторный узел верхнего этажа с d=15мм: S22=1*5.03*10-4 =5.03*10-4

кгс/м2

Прямые участки труб с d=15мм и d=20 мм:

S3= 0.8*2.89*10-4 +0.8*0.59*10-4 +0.49*2.89*10-4 =8,45*10-4 кгс/м2

Местные сопротивления:

для подъемной части(d=20мм):

Вентиль на подающей магистрали x=10

Отвод гнутый под углом 900 (1): x=1-для d=20мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5

Внезапное сужение x=0.5;

по формуле  , для труб с с d=20мм A=0.325*10-4 кгс/м2, находим:

Для опускной части(d=15мм):

Пробковый кран на обратной магистрали x=3.5

Отвод гнутый под углом 900 (1): x=1.5-для d=15мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5;

по формуле  , для труб c d=15мм A=1.08*10-4 кгс/м2 , находим

Полная характеристика сопротивления Ст2

Sст2 =(18,9+1.46+80,29+5.03+8,4+3.9+5.94) *10-4= 123,92*10-4 кгс/м2

Расчет действительной потери давления для Ст2:

=∑S*G2

=123,92*10-4*487,12 =2940 кгс/м2

Невязка давлений

Расчет участка 2-3.

Принимаем диаметр участка d=25 мм

G= 1052,7 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 2-3:

А=0,125 *10-4 кгс/м2

Расчет потери давления для участка 2-3:

=∑S*G2

Расчет участка 2’-3’.

Принимаем диаметр участка d=25 мм.

G= 1052,7 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 2’-3’:

Расчет потери давлений для участка 2’-3’

Расчет Ст3.

Gст3=387,1 кг/ч

Перепад давлений (располагаемый) для Ст3:

Рст3= 1896 +103,3+111,6= 2110,9 кгс/м2

Ориентировочный расчёт показывает, что сконструировать стояк 3 из труб одного диаметра так, чтобы его характеристика сопротивления соответствовала требуемой, нельзя. Поэтому конструируем стояк из следующих частей:

·           подъёмного участка с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 20мм.

·           опускной части с радиаторным узлом верхнего этажа диаметром 15мм.

Подъемная часть(d=20мм):

S1=6*3.15*10-4=18,9*10-4 кгс/м2

радиаторный узел верхнего этажа с d=20мм: S12=1*1.46*10-4 =1.46*10-4 кгс/м2

Опускная часть(d=15мм):

S2=6*13.38*10-4=80,28*10-4 кгс/м2

радиаторный узел с d=15мм: S22=1*5.03*10-4 =5.03*10-4 кгс/м2

Прямые участки труб с d=15мм и d=20 мм:

S3= 0.8*2.89*10-4 +0.8*0.59*10-4 +0.79*2.89*10-4 =5.06*10-4 кгс/м2

Местные сопротивления:

Для подъемной части(d=20мм):

Вентиль на подающей магистрали x=10

Отвод гнутый под углом 900 (1): x=1-для d=20мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5

Внезапное сужение x=0.5;

по формуле  , для труб с с d=20мм A=0.325*10-4 кгс/м2, находим

Для опускной части(d=15мм):

Пробковый кран на обратной магистрали x=3.5

Отвод гнутый под углом 900 (1): x=1.5-для d=15мм

Отступ от стояка к магистрали(1шт) x=0.5;

по формуле  , для труб c d=15мм A=1.08*10-4 кгс/м2 , находим

Полная характеристика сопротивления Ст3

Sст3 =(18,9+1.46+80,28+5.03+5.06+3.9+5.94) *10-4= 120,57*10-4 кгс/м2

Расчет действительной потери давления для Ст3:

=∑S*G2

=120,57*10-4*387,12= 1806.6 кгс/м2

Невязка давлений

Расчет участка 3-4.

Принимаем диаметр участка d=32 мм.

G= 1439,8 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 3-4:

А=0.04 *10-4 кгс/м2

Расчет потери давления для участка 3-4:

=∑S*G2

Расчет участка 3’-4’.

Принимаем диаметр участка d=25 мм.

G= 1439,8 кг/ч d=32мм

Расчет характеристики сопротивления на участке 3’-4’:

Расчет потери давлений для участка 3’-4’

Расчет участка 4-5.

Принимаем диаметр участка d=40 мм.

G= 1859,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 4-5:

А=0.0235 *10-4 кгс/м2

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=8

Расчет потери давления для участка 4-5:

=∑S*G2

Расчет участка 4’-5’.

Принимаем диаметр участка d=40 мм.

G= 1859,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 4’-5’:

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=8

Расчет потери давлений для участка 4’-5’

=∑S*G2

Расчет участка 5-6.

Принимаем диаметр участка d=50 мм.

G= 2339,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 5-6:

А=0.0084 *10-4 кгс/м2

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=7

Расчет потери давления для участка 5-6:

=∑S*G2

Расчет участка 5’-6’.

Принимаем диаметр участка d=50 мм.

G= 2339,5 кг/ч

Расчет характеристики сопротивления на участке 5’-6’:

Тройник на проход с поворотом x=1.5

Вентиль x=7

Расчет потери давлений для участка 5’-6

Гидравлический расчёт однотрубной системы с нижней разводкой при тупиковой схеме сети с постоянными перепадами температуры воды в стояках.

5. Расчет отопительных приборов.

Для поддержания в отапливаемом помещении расчетной температуры воздуха необходимо, чтобы количество теплоты, отдаваемой отопительными приборами и трубопроводами, равнялось тепловым потерям.

По заданию вид отопительных приборов - чугунные секционные радиаторы типа МС-140.

Пример расчёта отопительных приборов:

Радиатор находится в 102-м помещении

Т.к в помещении два радиатора, то для одного радиатора принимаем

Qпом =1517,51/2=757,75 Вт

tвн=18 0С

tвх=95 0С

tвых=70 0С

Температура на выходе из прибора:

tвых=tвх-Qпом*β1 *β2/(cαGст)

где tвх - температура входа воды в этаже-стояк, °С .

Qпом - тепловая нагрузка помещения, в состав которого входит рассчитываемый отопительный прибор, Вт;

Gст - расход воды по стояку;

с - теплоёмкость воды, равная 1.163Вт;

a - коэффициент затекания, при установке кранов КРТ a = 1,0.

 0С

Средний температурный напор

Коэффициент теплопередачи отопительного прибора

,

где - коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе, при схеме движения теплоносителя ”снизу- вверх” для чугунных радиаторов определяется по формуле , в остальных случаях =1;

n,p,с- экспериментальные числовые показатели;

b- коэффициент учета атмосферного давления, для чугунных секционных радиаторов про р=760 мм. рт. ст. b=1.0;

kном- номинальный коэффициент теплопередачи, для отопительных приборов вида МС-140 kном=10.36 Вт/ч*м2*С

Теплоотдача трубопроводов:

,

где Lв , Lг – общие длины соответственно вертикальных и горизонтальных трубы, м;

qв , qг - теплоотдача 1 м соответственно вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м, определяемая по прил.8(стр.302) учебного пособия “Тепловой режим зданий’;

Теплоотдача прибора в отапливаемое помещение:

,

где β- коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи трубопроводов, в помещении при открытой прокладке труб β=0.9

Поверхность нагрева отопительного прибора:

Расчетное число секций:

,

где β3- коэффициент, учитывающий количество секций в приборе, для отопительных приборов вида МС-90 определяется по формуле:

,

где β4- коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора, при открытой установке β4=1.0

Получившееся число округляют до целого с учётом того ,что если оно превышает целое на 25% то число секций радиатора округляется в большую сторону.

=5

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта я приобрел навыки самостоятельного решения задач, связанных с проектированием систем центрального отопления зданий, а именно с теплотехническим расчетом наружных ограждений, определением тепловых потерь здания, конструированием систем отопления, гидравлическим расчетом системы отопления и расчетом отопительных приборов.

Список литературы

1.                 Методические указания к выполнению курсового проекта «Пример гидравлического расчёта однотрубных вертикальных систем центрального отопления», №6918

2.                 Методические указания к выполнению курсового проекта «Гидравлический расчет однотрубных вертикальных систем центрального отопления», №6918

3.                 Ерёмкин А.И., Королёва Т.И.

 Учебное пособие «Тепловой режим зданий» Издательство ABC,2003.368с.

4.                 СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»

5.                 СНиП 2.04.05-91* « Отопление вентиляция и кондиционирование СНиП 2.01.01-82 « Строительная климатология и геофизика »

6.                 СНиП 2.08.01-85* « Жилые здания »

Страницы: 1, 2, 3, 4