Курсовая работа

При анализе выполненных ранее курсовых проектов стало очевидно, что практически всегда большее значение теплопотерь на нагрев инфильтрующегося воздуха получается по формуле (3.3). Поэтому студенту рекомендуется выполнять расчет затрат теплоты на инфильтрацию по формуле (3.3).

При составлении теплового баланса для жилых зданий учитываются бытовые теплопоступления в кухнях и жилых комнатах в размере 21 Вт на 1 м2 площади пола, т.е.

где Fп– площадь пола помещения, м2.

Полный расчет теплопотерь и теплопоступлений производится для лестничной клетки и одной четырехкомнатной квартиры на первом, промежуточном и последнем этажах здания. При этом отдельно рассчитывается каждое помещение в квартире (жилые комнаты, кухни, коридоры и др.). Результаты расчета заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Тепловой баланс помещений

Примечание: в таблице помещения и ограждения обозначаются сокращениями следующего вида: жилая комната – ЖК, кухня – К, коридор – Кор, ванна – В, туалет – Т, совмещенный санузел – СС, лестничная клетка – ЛК, наружная стена – НС, тройное остекление – ТО, пол – ПЛ, потолок – ПТ, внутренняя стена – ВС, внутренняя дверь – ВД, наружная дверь – НД.

Для остальных помещений количество теплопотерь помещений определяется по укрупненным показателям, для чего определяется удельная тепловая характеристика здания.

3.3. Определение удельной тепловой характеристики здания

Удельный расход тепловой энергии на отопление жилого здания, Вт/(м3·°С) определяется в соответствии с требованиями приложения А [7] по формуле

где Qs – суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление, Вт;

V – отапливаемый объем, м3;

tср– средняя по объему здания расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимается tср= 18 °С;

tнот– средняя за отопительный период температура наружного воздуха,

°С, для периода с температурой наружного воздуха ниже +8 ºС [6, табл.3.1 ]. Суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление Qs , Вт, оп-

ределяется по формуле

где Qts , Qis – основные, добавочные годовые потери теплоты и годовой расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт;

Qhs – годовые поступления теплоты от бытовых приборов, Вт;

η1– коэффициент, принимаемый по [7, табл.А.1] в зависимости от спо-

соба регулирования системы отопления (для водяного отопления без автоматического регулирования принимается равным 0,2).

Основные, добавочные годовые потери теплоты и годовой расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Qts +Qis , Вт, определяются

по формуле

где ∑Q – сумма основных и добавочных потерь теплоты помещениями здания, Вт, принимается по таблице 3.1;

∑Qинф– сумма расходов теплоты на нагревание наружного воздуха,

инфильтрующегося в помещениях здания, Вт, принимается оп таблице 3.1; tн – средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченно-

стью 0,92, °С, принимаемая по табл.3.1 [6].

Годовые поступления теплоты от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников Qhs , Вт, определяются по формуле

мещения здания от бытовых приборов, Вт, принимается по таблице 3.1.

3.4. Определение тепловой мощности системы отопления

После определения удельной тепловой характеристики производится расчет теплопотерь остальных помещений здания, не вошедших в составленный тепловой баланс, и результаты расчета для этих помещений заносятся в таблицу 3.2. Теплопотери таких помещений определяются по формуле

где Vпом– объем помещения, м3.

Результаты расчета теплопотерь для всех оставшихся помещений заносятся в таблицу 3.2.

После расчета потерь теплоты всеми помещениями определяется тепловая нагрузка стояков (ветвей) и тепловая мощность системы отопления. Тепловая нагрузка стояка (ветви) определяется по формуле

n

Qcm(ветви) = ∑Qпрi (3.11) i=1

где Qnpi – тепловая нагрузка прибора, принимаемая равной теплопотерям

помещения, в котором этот прибор установлен, Вт; в случае, когда в помещении установлено несколько приборов, теплопотери делятся поровну на каждый прибор;

n – число отопительных приборов, присоединенных к стояку (ветви). Результаты расчета заносятся в таблицу 3.3.

Тепловая мощность системы отопления определяется как сумма тепловых нагрузок всех стояков (ветвей) и должна быть равна суммарным теплопотерям всех помещений в здании.

3.5.Выбор системы отопления и ее конструирование

Вданном разделе курсовой работы студент описывает запроектированную в здании систему отопления, указывая вид системы, тип отопительных приборов, вид и параметры применяемого в системе теплоносителя, выбирает места расположения магистральных трубопроводов, стояков (ветвей) и подводок к отопительным приборам и задается уклонами их прокладки.

Для жилых зданий рекомендуются следующие системы отопления, отопительные приборы, теплоноситель и его параметры [7, прил. Л]:

–водяное с радиаторами и конвекторами, при температуре теплоносителя для систем: 95°С – двухтрубных и 105°С – однотрубных;

–водяное со встроенными в перекрытия и полы нагревательными элементами;

–воздушное;

–местное (квартирное) водяное с радиаторами или конвекторами при температуре теплоносителя 95°С;

– электрическое или газовое с температурой на теплоотдающей поверхности 95°С.

Уклоны трубопроводов воды, пара и конденсата следует принимать не менее 0,002. Трубопроводы воды допускается прокладывать без уклона при скорости движения воды в них 0,25 м/с и более.

3.6. Гидравлический расчет трубопроводов

Целью гидравлического расчета трубопроводов систем отопления является выбор таких сечений теплопроводов для наиболее протяженного и нагруженного циркуляционного кольца или ветви системы, по которым, при располагаемой разности давлений в системе, обеспечивается пропуск заданного расхода теплоносителя.

Располагаемая разность давлений выражает собой ту энергию, которая при движении теплоносителя по трубам может быть израсходована на преодоление сопротивлений трения и в местных сопротивлениях.

В разветвленных системах теплопроводов участком называют отрезок теплопровода, по которому проходит постоянная масса теплоносителя.

Гидравлическому расчету должна предшествовать подготовительная работа: подсчитываются теплопотери каждого отапливаемого помещения, расставляются отопительные приборы и стояки, намечается место расположения теплового пункта, намечаются места прокладки магистралей, вычерчивается аксонометрическая схема системы отопления.

Неблагоприятным циркуляционным кольцом следует считать:

–при естественной циркуляции – кольцо, у которого в зависимости от расчетного циркуляционного давления ориентировочное значение удельной потери давления на трение Rср, Па/м, будет наименьшим;

–при искусственной циркуляции и тупиковой разводке в однотрубных системах – кольцо через наиболее удаленный (от узла управления) стояк;

–при искусственной циркуляции и попутном движении воды в однотрубных системах – кольцо через наиболее нагруженный стояк;

–в двухтрубных системах – кольцо через самый низко расположенный (над водонагревателем или элеватором) прибор наиболее удаленного стояка (для тупиковых систем) или самого нагруженного стояка (для систем с попутным движением);

–в горизонтальных однотрубных системах – кольцо через ветвь верхнего этажа.

Неблагоприятное циркуляционное кольцо служит показателем допускаемого расхода давления по всем остальным кольцам в системе, в нем расходуется максимальное давление на трение и в местных сопротивлениях.

После выбора неблагоприятного циркуляционного кольца оно разбивается на расчетные участки, которые нумеруются, начиная от водоподогревателя (элеватора) по расчетному кольцу. Расчетным участком называется отрезок трубопровода, на котором остаются постоянными тепловая нагрузка и диаметр. Практически чаще всего участок начинается у одного разветвления и кончается у другого разветвления.

Для систем с искусственной циркуляцией величина располагаемого давления определяется по формуле

( рн = 10÷12 кПа);

ре.пр– давление, возникающее за счет охлаждения воды в отопитель-

ных приборах, Па; ре.тр – давление, вызываемое охлаждением воды в теплопроводах,

Па, принимаемое по прил.4 [22] или по приложению Б; Б– коэффициент, определяющий долю максимального естественного

давления, которую целесообразно учитывать в расчетных условиях; для двухтрубных и однотрубных горизонтальных систем 0,4; для однотрубных 1.

Величина естественного давления, возникающего за счет остывания воды в отопительных приборах определяется в зависимости от вида системы по следующим формулам:

– для двухтрубной системы с верхней или нижней разводкой

где g – ускорение силы тяжести, м/с2;

hi – вертикальное расстояние от середины водонагревателя (элеватора)

до середины рассматриваемого отопительного прибора, м (см. рис. 3.1а, б); ρo ,ρг – плотности, соответственно обратной и горячей воды, кг/м3;

а) б)

Рисунок 3.1. Расчетная схема вертикального двухтрубного стояка при верхней (а)

инижней (б) разводках.

–для системы однотрубной вертикальной с верхней разводкой:

ре.пр = h1g(ρсм1 −ρг )+ h2 g(ρсм2 −ρг )+ ... + hпg(ρo −ρг ) (3.14)

где hп– вертикальное расстояние от середины водонагревателя (элеватора)

до низа или центра (для проточных систем) прибора нижнего этажа, м (см.рис. 3.2 а, б);

h1, h2 – вертикальные расстояния для систем отопления с рабочими осе-

выми или смещенными замыкающими участками от низа приборов одного этажа до низа приборов следующего этажа (см. рис. 3.2, а), для систем отопления проточных от центра приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м (см. рис. 3.2, б);

ρсм1,ρсм2 – плотности воды на соответствующих участках стояка, кг/м3

(см.рис. 3.2 а, б).

– для системы однотрубной с нижней разводкой:

ре.пр = h1g(ρсм1(о) −ρсм1(п))+ h2 g(ρсм2(о) −ρсм2(п))+ ... + hпg(ρo −ρг ),(3.15)

где h1, h2 – вертикальные расстояния для систем отопления с рабочими осе-

выми и смещенными замыкающими участками от низа приборов одного этажа до низа приборов следующего этажа (см. рис. 3.3 а), для систем отопления

проточных от центра приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м (см. рисунок 3.3, б);

Рисунок 3.2. Расчетная схема вертикального однотрубного стояка при верхней разводке с рабочими замыкающими участками (а) и проточного регулируемого (б).

Рисунок 3.3. Расчетная схема стояка вертикального однотрубного при нижней разводке с рабочими замыкающими участками (а) и проточного регулируемого (б).

hп– вертикальное расстояние от середины водонагревателя (элеватора)

до центра (для проточных систем) прибора нижнего этажа, м (см. рис. 3.5). Для определения плотности воды необходимо знать ее температуру на

участках стояка после смешивания потоков. Температура воды после отопительного прибора определяется по формуле

где ti – температура воды на предыдущем участке, ºС;

Qпр(i+1)– тепловая нагрузка отопительного прибора, присоединенного

до расчетного участка (i + 1), Вт;

Gст– расход воды через отопительный стояк, кг/ч, определяемый по формуле

Qст– тепловая нагрузка стояка, Вт.

Плотность воды в зависимости от ее температуры определяется по формуле

где t – температура воды, ºС.

Гидравлический расчет системы отопления выполняется методом удельных потерь давления. При расчете по данному методу вначале определяют ориентировочное значение удельной потери давления на трение при движении теплоносителя по трубам Rср, Па/м, по формуле

где К – доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с естественной циркуляцией равной 0,5; для систем с искусственной циркуляцией равной 0,65;

∑l – сумма длин участков расчетного кольца, м.