Теплоснабжение и вентиляция

Пояснительная записка ТГТУ 270105.041 ТЭ-ПЗ.doc

Разработать проект теплоснабжения отопления и вентиляции столовой на 50 мест. Выполнить тепловой расчет и подбор необходимого оборудования разработать и вычертить с необходимыми разрезами один из элементов системы отопления.
Исходные данные для проектирования принять из таблицы методички [4]. Вариант задания 41.
Основные размеры30000х12000х6000 мм
Наружные стены480х8 мм
Полы29х50х25х5х150 мм
Перекрытия и крыша5х30х200х3х200 мм
Наружные двери2600х2400х60 мм
Район строительстваг. Екатеринбург (СВ)
Система теплоснабженияЦентральная от общей котельной
открытая теплоноситель – пар t2 = 85 °C t0 = 65 °C
Система отопленияЦентральная паровая двухтрубная
Элементы системы отопления Скоростной водоподогреватель
для детального вычерчивания
Нагревательный приборРадиаторы стальные штампованные Мз-300-1
Теплотехническая оценка наружных ограждений2
1.Проверка теплозащитных свойств наружных ограждений3
2.Проверка на отсутствие конденсации влаги5
Тепловой баланс помещения7
1.Расчет теплопотерь через наружные ограждения7
1.1.Расчет основных теплопотерь через наружные стены8
1.2.Расчет основных теплопотерь через окна8
1.3.Расчет основных теплопотерь через пол9
1.4.Расчет основных теплопотерь через потолочное перекрытие12
2.Расчет добавочных теплопотерь через ограждающую конструкцию13
3.Расчет тепла на нагрев воздуха поступающего инфильтрацией14
4.Расчет бытовых теплопоступлений15
Расчет воздухообмена в помещении17
Определение мощности системы теплоснабжения19
Расчет теплопотерь зданием по укрупненным показателям20
Определение числа отопительных приборов21
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления25
Расчет системы вентиляции28
Тепловая нагрузка системы ГВС30
Расчет расхода теплоносителя ГВС31
Список используемых источников33
Энергетическое хозяйство является жизненно важной частью всего производства а также одним из основных элементов системы энергоснабжения всех областей производства.
Современное состояние экономики страны включая и сельскохозяйственное производство очень остро ставит проблему всемерной экономии топливно-энергетических ресурсов путем проектирования и внедрения а также грамотной эксплуатации различных энергосберегающих систем конструкций и технологий.
В настоящее время более одной трети всего вырабатываемого тепла расходуется на теплоснабжение и отопление промышленных и гражданских зданий и именное здесь кроются большие резервы для его экономии. Поэтому знание основ рационального проектирования систем отопления теплоснабжения навыки принятия эффективных проектных решений умение экономичной эксплуатации этих систем являются очень важным и необходимым для широкого круга технических специалистов.
Целью нашей курсовой работы является приобретение навыков подбора технологического теплотехнического оборудования регламентирующих подходов к решению возникающих вопросов ознакомление с нормативно и справочной литературой все это позволит нам решить все возникающие при проектировании вопросы.
Теплотехническая оценка наружных ограждений
1.Проверка теплозащитных свойств наружных ограждений
К наружным ограждениям столовой относятся все те строительные конструкции разделяющие воздух внутри помещения с наружным воздухом: наружные стены окна двери крыша. Основные ограждения (стены крыша) должны удовлетворять ряду важнейших требований: в частности обладать гарантированной прочностью не допускать больших потерь чем установленные нормами тепловых потерь и удовлетворять определенным санитарно-гигиеническим требованиям (температура внутренней поверхности стен tсв не должна заметно отличаться от температуры внутреннего воздуха tв и ни при каких обстоятельствах на той поверхности не должна конденсироваться влага из внутреннего воздуха).
Чтобы удовлетворить всем этим требованиям (не касаясь прочности) необходимо правильно подобрать и толщину самой стены и при необходимости толщину слоев уплотнителей которые приходится применять чтобы обеспечить выполнение названных требований.
Основной характеристикой ограждения определяющей величину потерь и температуру tсв является величина общего термического сопротивления R0 [10]:
Где Rв=1αв; Rн=1αн; αв и αн – нормированные значения коэффициентов теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене и от стены к наружному воздуху соответственно.
По заданию наружные стены здания кирпичные штукатуренные изнутри и имеют следующие слои: кирпич обыкновенный по ГОСТ 530-74 = 0480 м штукатурка известковая = 0008 м. Из справочных данных [10] определим величины αв αн и коэффициенты теплопроводности λi каждого слоя. Получим:
αв=87 Вт(м2К) αн=23 Вт(м2К).
Кирпич обыкновенный по ГОСТ 530-74 – λ2=07 Вт(м2К) штукатурка известковая – λ3=07 Вт(м2К). Подставим все полученные значения в формулу (1) и найдем величину R0:
R0=187+048007+000807+123 = 086 м2КВт.
Чтобы удовлетворить условиям теплосбережения необходимо определить величину требуемого термического сопротивления Rтр и сравнить его с полученным значением общего термического сопротивления R0 [10]. Если Rтр R0 то термическое сопротивление ограждений удовлетворяет условию теплосбережения. Определим значение Rтр в зависимости от величины расчетного значения градусо-суток отопительного периода рассчитываемой по формуле:
Где tв – температура воздуха внутри помещения tоп – средняя температура воздуха за время отопительного периода Zоп – продолжительность отопительного периода в сутках.
Из справочных данных [9] определим значения следующих величин: температура воздуха внутри здания tв=18 ºС средняя температура воздуха за время отопительного периода в г. Волгоград составляет tоп= –6 ºС продолжительность отопительного периода в этом городе составляет Zоп = 230 суток.
Подставим полученные значения в формулу (2):
=(18–(–6))*230= 5060 ºС*сут.
На основании полученных данных по табличным данным [10] определим значение Rтр:
Проверим выполняемость условия Rтр R0:
Условие не выполняется ограждения не имеют достаточного термосопротивления. Чтобы увеличить термическое сопротивление ограждений утеплим наружные стены здания плитами из пенополиуретана =01 м λ10= 004 Вт(мК). Пересчитаем термическое сопротивление ограждений с учетом дополнительного теплоизолирующего слоя:
R0=187+04807+000807+123+01004 = 336 м2КВт.
Условие выполняется стены обладают необходимым термическим сопротивлением для заданной климатической зоны.
Определим значение Rтр для оконных проемов [10]:
По заданию оконные перекрытия с двойным остеклением. Согласно [1] данные окна термическое сопротивление:
Условие Rтр R0 выполняется.
2.Проверка на отсутствие конденсации влаги
Чтобы убедиться в отсутствии конденсации влаги из внутреннего воздуха рассчитаем температуру внутренней стороны ограждающей стены tсв по следующей формуле [6]:
Где tн – средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки.
Из справочных данных [9] возьмем значение tн:
По формуле (3) рассчитаем значение температуры внутренней стороны ограждающей стены tсв:
Сравним полученную температуру с температурой точки росы tр которую рассчитаем по последовательно реализую следующие формулы [6]:
рн=447+1333*(1+014 tв)2=447+1333*(1+014*16)2=1846*102 Па
рп=φв* рн=05*1846=923*102 Па.
tр = 201-(575-000206 рп)2=201-(575-000206*923)2 = 53 ºС.
где рн – нормальное давление внутреннего воздуха рп – парциальное давление внутреннего воздуха φв – относительная влажность внутреннего воздуха равная для жилых зданий φв=50%.
Сравним температуру внутренней стороны ограждающей стенки tсв и температуру точки росы tр если tсв> tр то конденсация влаги на поверхность стенки происходить не будет:
Условие выполняется конденсация влаги внутреннего воздуха на поверхность стенки происходить не будет.
Тепловой баланс помещения
Тепловой баланс помещения сводится к определению тепловой мощности системы отопления затраченную на компенсацию теплонедостатка в помещении и находится по следующей формуле [8]:
где Qсо – расчетная мощность системы отопления Qпот – суммарные тепловые потери помещения Qпост – суммарные теплопоступления в помещении.
Так как по заданию дано жилое здание то расчетная формула упрощается:
Qсо= Qогр+ Qи – Qбыт – Qч (4)
где Qогр – теплопотери через ограждающие конструкции основные и добавочные Qи – теплопотери на подогрев воздуха поступающего инфильтрацией Qбыт – бытовые тепловыделения Qч – тепловыделения от человека.
1.Теплопотери через ограждающие конструкции
Теплопотери через ограждающие конструкции условно разделяют на основные Qосн и добавочные Qдоб [6]:
Qогр= Qосн+ Qдоб. (5)
Основные теплопотери определяются теплопередачей через конструкцию ограждения и рассчитываются по следующей формуле [6] с учетом добавочных потерь на ориентацию наружной стенки:
Qосн=F*(tв – tн)*(1+ )*n*kо (6)
где F – площадь ограждения; n – коэффициент зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху; – коэффициент зависящий от ориентации поверхности по сторонам света.
К основным теплопотерям относятся следующие теплопотери: наружных стенок Qнс потолочного перекрытия Qпп общие потери через пол Qоп окон Qок:
Qосн= Qнс+ Qпп + Qоп + Qок. (7)
1.1.Расчет основных теплопотерь через наружные стены
Определим теплопотери через наружные стены помещения №1 по формуле:
Qнс = Qосн1 + Qосн2. (8)
По заданию высота помещения составляет h=315 м; длина – с1= 153 м; ширина – а1 = 59 м.
В стене имеется оконные проемы (5 шт) размером 117х116. Площадь стены будет равна:
F =153*315 – 5*117*116 = 4141 м2.
Стена ориентирована северо-восток значит коэффициент будет равен =01 [2]. Так как стена наружная то коэффициент n=1 [2].
Значение коэффициента теплопередачи стены kо из выше найденных данных будет иметь вид:
kст = 1Rо = 1336 = 03 Вт(м2К).
Подставим все полученные значения в формулу (6) и получим значение тепловых потерь через первую стенку Qосн1:
Qосн1 = 4141*(18–(–35))*(1+01)*1*03 =724 Вт.
1.2.Расчет основных теплопотерь через окна
Определим потери тепловой энергии через окна. Коэффициент теплопроводности kок будет равен [1]:
kок = 1Rок = 1048 = 208 Вт(м2К).
Размер окна 117х116. Площадь равна F = 14 м2. Определим потери тепловой энергии через окна (5 шт) расположенные на юго-восточной стене здания:
Qок1 =5*14*(18–(–35))*(1+01)*208 = 849 Вт.
1.3.Расчет основных теплопотерь через пол
Теперь определим тепловые потери через половое покрытие дома расположенное на лагах [2]. Разобьем весь пол на полосы параллельные наружным стенам и равные по ширине а=2 м как показано на рис. 1. Пол состоит из материалов коэффициент теплопроводности которых λ116 поэтому будем считать что полы утепленные.
Рисунок 1 – Схема разделения пола здания по зонам
Общие потери через пол буду определяться суммой потерь через первую и вторую полосы:
Qоп = Qуп1 + Qуп2 + Qуп3. (10)
Определим площадь первой полосы F1:
Термическое сопротивление первой полосы пола расположенного на лагах Rуп1 находится по следующей формуле [6]:
Rуп1 = 118*(Rнп1 + ) (11)
где – сумма термических сопротивлений каждого из слоев пола; Rнп1 – термическое сопротивление первой полосы неутепленного пола.
Термическое сопротивление первой полосы неутепленного пола величина ненормированная и принимается равной Rнп1= 215 (м2К)Вт.
По заданию пол состоит из следующих слоев: сосновые доски – =0029 м λ=014 Вт(м К); лага – = 005 м λ=014 Вт(м К); прокладка – =0025 м λ=014 Вт(м К); два слоя толя – = 0005 м λ=017 Вт(м К); кирпичный столбик 250х120х150 λ=07 Вт(м К)[7].
По формуле (11) определим термическое сопротивление первой полосы пола Rуп1:
Rуп1 = 118*(215 + 0029014 + 005014 + 0025014 + 0005017 +
+ 01507 ) = 371 м2КВт.
Коэффициент теплопередачи утепленного пола первой полосы пола kуп1 будет равен:
kуп1 = 1 Rуп1 = 1371 = 027 Вт(м2К).
Коэффициент n для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах расположенные выше уровня земли будет равен n=06 [10]. Коэффициент для пола не учитывается.
По формуле (6) определим тепловые потери через первую полосу Qуп1:
Qуп1 =306*(18–(–35))*06*027 = 264 Вт.
Площадь F2 будет равна:
F2 = 153*2 = 306 м2.
Термическое сопротивление второй полосы пола Rуп2 найдем по следующей формуле [6]:
Rуп2 = 118*(Rнп2 + ) (12)
где Rнп2 – термическое сопротивление второй полосы неутепленного пола.
Термическое сопротивление второй полосы неутепленного пола принимается равной Rнп2 = 43 (м2К)Вт.
По формуле (12) найдем термическое сопротивление Rнп2:
Rнп2 = 118*(43 + 0029014 + 005014 + 0025014 + 0005017 +
+ 01507) = 624 (м2К)Вт.
Коэффициент n будет равен n = 06 [2]. Коэффициент для пола не учитывается.
Коэффициент теплопередачи утепленного пола второй полосы пола kуп2 будет равен:
kуп2 = 1 Rуп2 = 1624 = 016 Вт(м2К).
Так как данная площадь не граничит с углами здания то температуру внутри помещения будем принимать tв=18 °С [9].
По формуле (6) определим тепловые потери через вторую полосу Qуп2:
Qуп2 =306*(18–(–35))*06*016 = 163 Вт.
Термическое сопротивление третьей полосы неутепленного пола принимается равной Rнп3 = 86 (м2К)Вт.
Rуп3 = 118*(86 + 0029014 + 005014 + 0025014 + 0005017 +
+ 01507) = 1132 (м2К)Вт.
Коэффициент теплопередачи утепленного пола третьей полосы пола kуп2 будет равен:
kуп3 = 1 Rуп3 = 11132 = 009 Вт(м2К).
По формуле (6) определим тепловые потери через третью полосу Qуп2:
Qуп2 =306*(18–(–35))*06*009 = 88 Вт.
Подставим найденные значения в формулу (10) и найдем общие потери через половое покрытие Qоп:
Qоп = 264+163+88 = 515 Вт.
1.4.Расчет основных теплопотерь через потолочное перекрытие
Размер потолочного перекрытия 153х59 [7]. Площадь потолка Fп = 9027 м2. Коэффициент n для чердачных перекрытий будет равен n=09 [2]. Коэффициент для потолка не учитывается.
Потолочное перекрытие состоит из следующих слоев: три слоя рубероида на битумной мастике – =0005 м λ = 027 Вт(м К); цементно-песчаная стяжка – =003 м λ=058 Вт(м К); керамзит - =02 м λ=018 Вт(м К); пароизоляция из двух слоев рубероида – =0003 м λ=017 Втм К плита железобетонная пустотелая – =02 м λ=192 Вт(м К) [10].
По формуле (1) определим термическое сопротивление потолочного перекрытия Rпп:
Rпп = 187+3*0005027+003058+02018+2*0003017+02192+123 =
Коэффициент теплопередачи перекрытия kпп будет равен:
kпп = 1Rпп = 1234 = 043 Вт(м2К).
По формуле (6) определим тепловые потери через потолочное перекрытие Qпп:
Qпп =9027*(18–(–35))*09*043= 1851 Вт.
Теперь по формуле (7) найдем все основные тепловые потери Qосн:
Qосн = 724+849+515+1851 = 3939 Вт.
2.Расчет добавочных теплопотерь через ограждающую конструкцию
Рассчитаем добавочные тепловые потери Qдоб они будут складываться из потерь на врывание холодного воздуха через входные двери Qвхв; количество тепла необходимое для нагревания воздуха в объеме обеспечивающем минимальный нормативный воздухообмен здании Qв [6].
Qдоб = Qвхв + Qв. (13)
Потери на врывание холодного воздуха через входную дверь Qвхв для комнаты №3 рассчитаем как [8]:
где Qдв – теплопотери через дверное ограждение.
В помещении №1 входных дверей нет поэтому расчет дополнительных потерь на нагрев холодного воздуха для данного помещения не ведем.
Количество тепла необходимое для нагревания воздуха в объеме обеспечивающем минимальный нормативный воздухообмен здании Qв [8]:
Qв = (tвн – tн)*Fп (18)
где Fп – площадь пола.
Размер комнаты №1 153х59 [7]. Площадь всего пола равна Fп = 9027 м2.
По формуле (18) определим количество тепла необходимое для нагревания воздуха в объеме обеспечивающем минимальный нормативный воздухообмен Qв:
Qв = (18–(–35))*9027 = 4965 Вт.
Для помещения №1 добавочные потери тепловой энергии будут равны:
Теперь по формуле (5) определим полные тепловые потери комнаты №1 Qогр:
Qогр = 3939 + 4965 = 8904 Вт.
3.Расчет тепла на нагрев воздуха поступающего инфильтрацией
Потери на подогрев воздуха поступающего инфильтрацией через притворы окон балконных и входных дверей оборудованных естественной вентиляцией количество тепла на нагревание инфильтрируемого воздуха определяется по формуле которая для окон и балконных дверей имеет вид [6]:
Qи = 0278*(Ао*Go*( Fок + Fдв))*(tвн – tн) (15)
где Ао – коэффициент учитывающий подогрев воздуха трансмиссионным тепловым потоком; Go – расход воздуха поступающего путем инфильтрации через 1 м окон и балконных дверей; Fок – площадь окон.
Расход воздуха поступающего путем инфильтрации через световые проемы окон и балконных дверей Go определяется по формуле [6]:
где р – разность давлений воздуха на наружной наветренной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций; Rвп – сопротивление воздухопроницанию световых проемов.
Разность давлений воздуха р определяется по следующему выражению [6]:
р = 98*((H – ho)*(ρн – 127) + 005*ρн* 2*(Сн – Сз)*k) (17)
где H – высота от поверхности земли до верха вытяжной шахты; ho – высота от поверхности земли до центра окон или дверей; ρн – плотность воздуха при наружной температуре; – скорость ветра; Сн и Сз – аэродинамические коэффициенты для наветренной и заветренной поверхностей соответственно; k – коэффициент учитывающий изменение скорости напора в зависимости от высоты здания и типа местности.
Определим основные размеры по чертежу: H=428 м; ho=18 м [7]. Плотность воздуха ρн=14 кгм3 [6]; скорость ветра для г. Свердловск = 37 мс [9]; аэродинамический коэффициент для наветренной Сн=08 [6] и заветренной Сз=06 поверхностей; коэффициент учитывающий изменение скорости напора примем k =075 [6].
Подставим все значения в формулу (17) и рассчитаем разность давлений воздуха р:
р = 98*((428–18)*(14–127)+005*14*372*(08–06)*075) = 639 кгм3.
Сопротивление воздухопроницанию световых проемов двойного остекления в раздельных перелетах примем равной Rвп= 133 м2ч ПаВт [10].
Из формулы (16) найдем расход воздуха поступающего путем инфильтрации Go:
Определим общую площадь окон. Количество окон в помещении №1 – Z = 5 ширина окон а=117 м высота h=116 м [7]. Площадь оконных перекрытий Fок будет равна:
Fок = 5*117*116 = 679 м2.
Коэффициент Ао примем для окон с раздельными переплетами Ао=08 [6].
Подставим все найденные значения в формулу (15) и определим потери теплоты на подогрев воздуха поступающего инфильтрацией Qи:
Qи = 0278*(08*259*(679 + 0))*(18–(–35)) = 207 Вт.
4.Расчет бытовых теплопоступлений
Бытовые тепловыделения в помещении №1 рассчитаем по следующей формуле [8]:
Qбыт = 21*Fп = 21*9027 = 1896 Вт.
Зададим число рабочих в помещении №1 равное n = 16. Тепловыделения от одного человека определим предварительно приняв коэффициент учитывающий интенсивность работы человека 1 равным 1=1 [6] коэффициент учитывающий теплозащитные свойства одежды 2 равным 2=1 [6] подвижность воздуха в помещении равным = 01 [6] по формуле [6]:
Qч = 1* 2*(25 + 103)*(35 – tв) = 1*1*(25 + 103*01)*(35 – 18) = 60 Вт
Аналогично проведем расчет остальных комнат полученные результаты представим в табличной форме.
Таблица 1 – Тепловой расчет здания
Расчет воздухообмена в помещении
Воздухообмен в помещении призван поддерживать в заданных пределах содержание влаги СО2 и других вредных примесей в воздухе помещения. Для жилого здания расчетный воздухообмен L находят суммированием соответствующих составляющих: воздухообмена при условии удаления из помещения избыточной влаги LW и воздухообмена для понижения концентрации углекислоты LСО2.
Воздухообмена при условии удаления из помещения избыточной влаги LW определим по следующей формуле [2]:
где Wч – масса водяных паров выделяющихся в помещении от человека; dв – влагосодержание внутреннего воздуха; dн – влагосодержание наружного воздуха; ρ – плотность воздуха при температуре помещения; n – колличество людей в помещении.
Массу водяных паров выделяющихся в помещении от одного человека определим по таблице выделения влаги человеком взависимисти от температуры [8]:
Рассчет проведем для помещения №1. Количество работников в комнате n = 16.
Плотность воздуха при температуре внутри помещения равной tвн = 18 ºС будет равна:
Влагосодержание внутреннего воздуха определим по i – d диаграмме воздуха [2]:
Влагосодержание наружного воздуха определим по i – d диаграмме воздуха [2]:
Подставим значения в формулу (19) и определим воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги:
Воздухообмена для понижения концентрации углекислоты LСО2 найдем из следующей формулы [2]:
где с – колличество СО2 выделяемое одним человеком; с1 – предельно допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения; с2 – концентрация СО2 в наружнем воздухе.
Колличество СО2 выделяемое одним человеком равно:
Предельно допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения по [10] равна:
Концентрацию СО2 в наружнем воздухе примем равной по [2]:
Подставим значения в формулу (20):
По формуле (18) определим расчетный воздухообмен здания:
L = 1375+29 = 1665 м3ч.
Определение мощности системы теплоснабжения
Мощность системы теплоснабжения здания определяется по следующей формуле:
N = 11*ΣQ = 11*32587 =35846 Вт.
Расчет мощности системы теплоснабжения для каждого помещения приведем в табличной форме.
Таблица 2 – Расчет мощности системы теплоснабжения здания.
Расчет теплопотерь зданием по укрупненным показателям
Для ориентировочных расчетов потребности в тепле на отопление здания в целом используют удельную тепловую характеристику здания qо. Зная qо можно определить количество тепла необходимое для компенсации теплопотерь зданием не делая подробного расчета по формуле [8]:
= qо*V*(tвн – tн)*α (21)
Где V – объем всего здания; α – поправочный коэффициент к средней разности температур.
Высота здания h = 428 м длина – а= 30м ширина – b = 12м [7] значит объем здания V найдем по следующей формуле:
V = а* b* h = 30*12*428 = 1541 м3.
Удельную тепловую характеристику общественного здания qо определим по табличным данным [1]:
Поправочный коэффициент α определим также по табличным данным [9] в зависимости от средней температуры наиболее холодной пятидневки:
Подставим полученные данные в формулу (21) и найдем количество тепла необходимое для компенсации теплопотерь зданием :
= 054*1541*(18–(–35))*095 = 41898 Вт.
Ориентировочные расчеты потребности в тепле на отопление помещений столовой в целом оказались ниже вышеприведенного полного расчета здания на потребности отопления. Это говорит о том что характеристика не учитывает такие теплоты как потери через наружные стенки через потолочное покрытие через полы. Рассчитаем процент ошибки ориентировочных расчетов необходимой теплоты :
Определение числа отопительных приборов
По заданию в качестве отопительного прибора заданы радиаторы стальные штампованные «Мз-300-1» [7]. Для определения необходимой площади прибора Fпр воспользуемся следующей формулой [1]:
Где Qтр – сумма теплоотдач открытых трубопроводов; kпр – коэффициент теплопередачи нагревательного прибора; tпр – средняя температура теплоносителя; 1 – поправочный коэффициент на способ установки прибора; 2 – поправочный коэффициент учитывающий остывание воды в трубопроводах; 3 – поправочный коэффициент на число секций n в радиаторе; 4 – поправочный коэффициент учитывающий схему присоединения радиатора к стоякам системы отопления и расход воды через нагревательный прибор.
Теплоотдачи открытых трубопроводов проложенных в отапливаемом помещении Qтр находятся из соотношения [1]:
Qтр = kтр* Fтр*( tтр – tвн)* (23)
где kтр – коэффициент теплопередачи материала трубы; Fтр – площадь наружной поверхности трубы; tтр – средняя температура теплоносителя в трубопроводе; – коэффициент учитывающий положение трубопровода и линию подачи теплоносителя к нагреваемому прибору.
Площадь наружной поверхности трубопроводов в помещении №1 Fтр найдем по следующей формуле [1]:
где f – эквивалентная площадь поверхности нагрева; l – длина трубопровода.
По таблице зависимости эквивалентной площади нагрева f от диаметра 1 м открыто проложенного трубопровода [1] определим значение f задавшись сначала диаметром трубы равным d = 005 м:
Для помещения №1 длину горизонтального подающего трубопровода зададим равную длина горизонтального обратного трубопровода длина вертикальных труб для обратной подводки – 2 = 075; для вертикальных труб – 3 = 05 [1].
Площадь каждой из линий трубопровода найдем подставив значения в формулу (24):
Fтр1 = 018*15*1 = 27 м2.
Fтр2 = 018*15*075 = 2025 м2.
Fтр3 = 018*0*05 = 000 м2.
Среднюю температуру теплоносителя в трубах tтр найдем по следующему выражению:
tтр = (tг + tх)2 (25)
Где tг – температура горячего теплоносителя; tх – температура холодного теплоносителя.
Для теплоснабжения здания примем значения температур холодного и горячего теплоносителей равными соответственно tг = 85 ºС и tо = 65ºС [1] . Тогда средняя температура воды tтр по формуле (25) будет равна:
tтр = (85 + 65)2 = 75 ºС.
Коэффициент теплопередачи материала трубы kтр примем для принятых труб равным kтр = 14 Вт(м2К) [3].
По формуле (23) определим тепловые поступления через все линии трубопровода:
Qтр1 = 14*27*(75 – 18)*1 = 2154 Вт
Qтр2 = 14*2025*(75 – 18)*075 = 1212 Вт
Qтр3 = 14*000*(75 – 18)*05 = 0 Вт.
Коэффициент теплопередачи равен kпр = 6 Вт(м2К) [1]. Нагревательный прибор установим непосредственно на стене значит коэффициент на способ установки нагревательного прибора будет равен 1 = 1 [1]; по заданию здание одноэтажное поэтому коэффициент 2 учитывать не будем; число труб условно примем равным Z = 2 – коэффициент 3 примем 3 = 1 [1]; коэффициент 4 примем равным 4 = 1 [1].
Подставим все полученные значения в формулу (22) и найдем площадь нагревательного прибора Fпр:
Площадь отопительного прибора секционного стального радиатора Мз-300-1 составляет 016м2
Определим необходимое количество отопительных приборов по формуле:
Принимаем число приборов:
Аналогично проведем расчеты числа отопительных приборов для остальных комнат
Таблица 3 – Расчет числа отопительных приборов
Мощность отопления Вт
Поступления от труб Вт
Необходимая площадь нагревательного прибора м2
Определим расход пара в системе:
где hп – энтальпия пара при температуре t = 85°С и давлении ризб кДжкг*К; hк – энтальпия конденсата при температуре t = 65°С и атмосферном давлении кДжкг*К.
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления
Давление пара в котле ризб примем равным:
Задача гидравлического расчета состоит в подборе диаметров труб на отдельных участках циркуляционного кольца таким образом чтобы по ним протекали расчетные расходы теплоносителя со скоростями близкими к оптимальным (80 мc). Проведем упрощенный инженерный расчет по средним гидравлическим сопротивлением [3]. За главное циркуляционное кольцо примем участок трубопровода от помещения №11 до помещения №12. Расход пара в кольце:
Согласно [1] скорость пара в системе отопления зададим равной w = 80 мс.
Определим диаметр трубопровода:
где ρ – плотность пара при температуре Т = 85°С и давлении ризб кгм3.
Ближайшее стандартное условное проходное сечение трубы d = 008 м. Пересчитаем скорость воды в принятом диаметре трубы:
Потери давления на прямолинейном участке Δрл определяются по следующей формуле [3]:
где kш – абсолютная шероховатость труб теплопровода равная для водяных тепловых сетей kш = 5*10-4 м [3]; l – дина подающего трубопровода расчетного участка м.
Длина участка составляет:
Определим по формуле (29) потери давления на прямолинейном участке трубопровода Δрл [3]:
Падение давления в местных сопротивлениях Δрм определим по выражению:
где – коэффициент местных сопротивлений.
На данном участке около узла ввода поставим один шаровой кран с коэффициентом местного сопротивления 1=02 8 углов-поворотов на 90º с коэффициентом местного сопротивления 1=021 [1]. Значит по формуле (30):
Δрм = (8*021+1*02)*42652*00282 = 4788 Па
По формуле Дарси – Вейсбаха [3] рассчитаем гидравлическое сопротивление первого участка Δрi:
Δрi = Δрл + Δрм (31)
где Δрл – сумма потерь давления на прямолинейных участках горизонтального теплопровода; Δрм – падение давления в местных сопротивлениях.
По формуле (31) рассчитаем полное сопротивление главного полукольца Δрг:
Δрг = 813 + 4788 = 86088 Па.
Аналогично проведем расчет всех участков и результат занесем в таблицу 4
Таблица 4. Гидравлический расчет системы отопления.
Расчет системы вентиляции
Расчетная вентиляционная температура для г. Екатеринбург по [2] t= -35высота устья шахты составляет 3 м
Располагаемое давление в системе естественной вентиляции расчитывается по формуле :
h- высота воздушного столба принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты
- плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха кгм
Воздуховод помещения №2 (кухня)
Расчетный воздухообмен
k – кратность вентиляции
V – объём помещения (комната приема пищи)
L = 60*825 = 4950 м .
Для определения площади сечения канала задаемся скоростью движения воздуха в нем 12 мс . При этой скорости и количестве удаляемого воздуха L=4950 м найдем площадь сечения канала из формулы
Принимаем вытяжной канал из кирпича .
По [2] выбираем ближайшее сечение канала
Размер: 140х140мм площадь сечения 002м
Выбираем стандартную жалюзийную решетку (Ж.Р.) 150х150мм
Действительная скорость воздуха :
Определи потери давления по ходу движения воздуха
- коэффициент местного сопротивления при входе воздуха с поворотом
P - динамическое давление по [2] при w = 714мс P= 37Па
R - удельное падение давления на трение Пам
- коэффициент шераховатости для кирпичного канала
Cуммарная потеря давления
= Z+ + Z= 74+47+416=1626Па.
Получено : значит естественная вентиляция не будет работать необходимо ставить вентилятор .
По расчетной производительности L ми требуемому полному давлению по [2] выбираем центробежный вентилятор серии Ц 4-70
Полное давление Р=100 Па
Тепловая нагрузка системы ГВС
Средняя тепловая мощность Ф кВт системы горячего водоснабжения общественных зданий определяется по формуле
Где m – расчетное количество населения
a-cуточная норма расхода воды в общественных зданиях из расчета на одного работающего человека кгсутки .
для предприятий общественного питания 80 кгсутки [6]
Максимальная тепловая мощность системы горячего водоснабжения
Где - коэффициент числовой непрерывности принимается в зависимости от назначения системы горячего водоснабжения кВт (2 .24)
Тепловая нагрузка системы горячего водоснабжения в летний период кВт
Где - коэффициент учитывающий изменение среднего расхода на горячее водоснабжение в неотапливаемый период;
- температура холодной воды в неотапливаемый период
- температура холодной воды зимой
Ф - средняя тепловая мощность ГВС кВт
Расчет расхода теплоносителя ГВС
Расчет расхода теплоносителя ГВС производится по соответствующим тепловым нагрузкам и температурам до и после потребителей.
Расход воды на горячее водоснабжение определяется по формулам :
- максимальный расход
Где Ф и Ф - средняя и максимальная мощность соответственно
с - удельная теплоемкость воды кДжкгК
t - температура горячей воды
t - температура холодной воды зимой
В данной курсовой работе были приведены все необходимые основные расчеты здания на тепловые потери конденсацию влаги было подобрано необходимое количество нагревательных приборов.
Расчетное термическое сопротивление заданных наружных ограждений здания для данных климатических условий были ниже требуемых термических сопротивлений. Вследствие чего была увеличена толщина стенки за счет утеплителя. За счет утепления наружных ограждений удалось сократить потери через наружные ограждения здания до минимальных значений.
Основная мощность системы отопления затрачивается на компенсацию потерь тепловой энергии при организации вентиляции помещений.
Также в работе был выполнен гидравлический расчет системы отопления с определением необходимых диаметров труб и потерь давления на каждом участке и системы отопления в целом.
Список используемых источников
Тихомиров К.В. Теплотехника теплогазоснабжение и вентиляция К.В. Тихомиров. – М.: Стройиздат 1981. – 272 с.
Захаров А.А. Применение тепла в сельском хозяйстве А.А. Захаров. – М.: Колос 1974. – 311 с.
Теплоэнергетическое установки и системы сельского хозяйства Р.А. Амерханов А.С. Бессараб Б.Х. Дрананов С.П. Рудобашта Г.Г. – М.: Колос-Пресс 2002. – 424 с.
Теплоснабжение отопление и вентиляция: Метод. указ. к курсовой работе по дисциплине «Основы теплотехники и применения тепла в сельском хозяйстве» В.И. Ляшков С.Н. Кузьмин. – Тамбов.: Тамбовск. ин-т хим. машиностр. 1993. – 48 с.
Солнечная водонагревательная установка: Метод. разр. Сост.: В.И. Ляшков С.Н. Кузьмин. – Тамбов.: Тамб. гос. тех. ун-т 2004. – 20 с.
Отопление и вентиляция промышленных и гражданских зданий: Метод. указ.Сост.: В.И. Быченок. – Тамбов.: ТИХМ 1987. – 28 с.
Отопление и вентиляция промышленных и гражданских зданий: Метод. указ.Сост.: В.И. Быченок. – Тамбов.: Тамбовск. гос. техн. ун-т. 1995. – 50 с.
Расчеты теплоснабжения отопления и вентиляции: Метод. разраб.Сост.: В.И. Ляшков В.И. Быченок. – Тамбов.: ТГТУ 1998. – 44 с.
СНиП 23-01-99 Строительная климотология М.: Госстрой России 2000. – 67 с.
МДК 4-05.2004 «Методика определения потребности в топливе электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения».
СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование».

Титульный лист ТГТУ 270105.041 ТЭ-ПЗ.docx

Министерство образования и науки
Российской Федерации
ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Гидравлики и Теплотехники
Зав. кафедрой Н. Ф. Майникова
подпись инициалы фамилия
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по «Теплогазоснабжение и вентиляция»
наименование учебной
на тему: «Проектирование систем теплоснабжения отопления и
Автор работы Воробьева С.А. Группа СГС-31
подпись дата инициалы фамилия
Специальность 270105-«Городское строительство и хозяйство»
Обозначение курсовой работы ТГТУ. 270105. 041 КР
Руководитель работы Н.Ю.Тужилина
Работа защищена Оценка
Члены комиссииН.Ю.Тужилина
НормоконтролерН.Ю.Тужилина

Схема отопления аксонометрическая ТГТУ 270105.041 2Д.dwg

Планировка предприятия. Схема тепловых сетей.
Кафедра "ГСиАД" гр СГС-31
Аксонометрическая схема системы отопления
Проектирование системы теплоснабжения
отопления и вентиляции здания

План здания. Общий вид и разрез ТГТУ 270105.041 2Д-ВО.dwg

Планировка предприятия. Схема тепловых сетей.
Экспликация помещений
Кафедра "ГСиАД" гр СГС-31
План здания с основными размерами
Проектирование системы теплоснабжения
отопления и вентиляции здания

Скоростной водоподогреватель. Общий вид. ТГТУ 270105.041ДЭ-ВО.dwg

- отвод к регулятору
- пружина регулирования
- муфта кинематическо связи
- поворотная часть лопасти
Вход греющего теплоносителя
Вход нагреваемого теплоносителя
Выход нагреваемого теплоносителя
Выход греющего теплоносителя
Штуцер входа нагреваемого теплоносителя
Штуцер выхода нагреваемого теплоносителя
Штуцер выхода греющего теплоносителя
Штуцер входа греющего теплоносителя
Скоростной водоподогреватель
Проектирование системы теплоснабжения
отопления и вентиляции здания