ТГВ 5-ти этажный дом г. Санкт-Петербург

Курсовой проект по отоплению и вентиляции.dwg

План типового этажа М 1:150
План подвала М 1:150
Аксанометрическая схема системы отопления
Аксанометрическая схема вентиляции
Верхний уровень воды
Теплогазоснабжение и вентиляция
-этажный дом в Санкт-Петербурге
План типового этажа (М 1:150)
план подвала (М 1:150)
аксанометрическая схема отопления (М:1:150)
генплан (М:1:750) аксанометрическая схема вентиляции

курсач отопление Павлов.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Забайкальский государственный университет »
Факультет строительства и экологии
Кафедра водного хозяйства и экологии
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
По дисциплине: Теплогазоснабжение и вентиляция
на тему «Теплотехника отопление и вентиляция»
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций6
Расчет теплопотерь здания и тепловой мощности системы отопления9
Определение удельной тепловой характеристики здания15
Общие сведения о выбранной системе отопления15
Расчет отопительных приборов27
Гидравлический расчет системы отопления31
Расширительный бак удаление воздуха из системы отопления34
Система вентиляции36
Технико-экономические показатели37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ39
Задание к курсовому проекту
Номер плана здания – 5
Количество этажей – 5
Количество секций – 2
Вариант генплана – 10
Город Санкт-Петербург
Стоимость тепла – 384 р.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей «Промышленное и гражданское строительство» «Экспертиза и управление недвижимостью» и написано в соответствии с утвержденной программой дисциплины «Теплогазоснабжение и вентиляция» с учетом что им будут пользоваться студенты после изучения общетехнических дисциплин «Теплотехника» «Гидравлика».
Цель учебной дисциплины «Теплогазоснабжение и вентиляция» заключается в формировании у будущих дипломированных специалистов базовых знаний в области теории и практики строительства зданий и сооружений со всеми видами инженерного оборудования знаний основ технической термодинамики и теплопередачи тепловых режимов зданий конструированных систем отопления и вентиляции. По результатам изучения дисциплины «Теплогазоснабжение и вентиляции» специалист должен уметь:
) Разбираться в устройстве и конструктивных особенностях данных инженерных систем;
) Выполнять гидравлические расчеты систем отопления и вентиляции расчеты по определению площади отопительных приборов осуществлять выбор основных элементов данных систем с учетом новейших разработок в этих областях.
Система отопления – техническая установка состоящая из комплекта оборудования связанного между собой конструктивными элементами предназначенная для получения переноса и передачи заданного количества теплоты в обогреваемое помещение. Первая система водяного отопления в России была предложена и осуществлена в 1834 г. инженером П.Г. Соболевским. Пар впервые использованный в 1745 г. для обогрева оранжерей получил широкое применение для отопления зданий лишь в 19 в. В России паровое отопление в жилых домах (как не отвечающее санитарно-техническим требованиям) почти не применялось. Отечественным ученым и инженерам принадлежит большая заслуга в развитии воздушного отопления – «русской системы» которая широко применялась в середине прошлого века для отопления дворцов и других больших зданий.
В 1909 г.Н.П.Мельников достиг успеха в практическом применении системы водяного отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя а в 1924 г. была построена первая теплофикационная установка с тепловой сетью по которой подавалась перегретая вода в несколько общественных зданий. Одновременно с техникой теплоснабжения равивалась и техника вентиляции зданий. В 60-х гг. прошлого века была устроена приточно-вытяжная вентиляция в нескольких госпиталях и других общественных зданиях.
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Объект расчёта жилой дом в городе Санкт-Петербург. Конструктивные схемы стен и перекрытий представлены на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1 – Разрез стены жилого дома; 1 – керамзитобетон 2 – минеральная вата 3 – керамзитобетон
Рисунок 2 - Разрез чердачного перекрытия; 1 – пустотная железобетонная плита 2 – рубероид 3 – минеральная вата 4 – цементно-песчанная стяжка.
Климатические условия и микроклимат в здании: Согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» микроклимат в проектируемом здании должен быть нормальным а влажность не должна быть меньше 50% и не превышать 60% при температуре внутреннего воздуха 20°С (пункт 4.3 таблица 1). Для города Санкт-Петербург зона влажности – влажная (приложение В – Карта зон влажности из СП 50.13330.2012). Условие эксплуатации здания Б (пункт 4.4 таблица 2 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»).
Характеристика отопительного сезона: Согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» средняя температура наружного воздуха за отопительный период равна минус 22°С а продолжительность отопительного периода составляет 219 суток.
Характеристика материалов ограждающих конструкций:
Данные для ограждающей конструкции стены представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Данные для расчета ограждающей конструкции стены
Коэффициент теплопроводности
Условие эксплуатации Б
Данные для конструкции чердачного перекрытия представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Данные для расчета конструкции чердачного перекрытия
) Пустотная железобетонная плита
) Цементно-песчанная стяжка
По данным приведенным выше необходимо провести расчет требуемого сопротивления теплопередачи по санитарно-гигиеническим требованиям по требованиям энергосбережения и произвести проектирование ограждающих конструкций по максимальному сопротивлению теплопередаче.
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) рассчитываются по формуле 2 СНиП 23-02-2003 « Тепловая защита зданий»:
tht= - 22°C zht= 219 суток tint=20°C.
Итак ГСОП Dd= 4861°C×сут. С помощью Dd находим значение Rreq в таблице 4 пункте 5.3 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Для конструкции стены Rreq=310 м2×°СВт а для конструкции чердачного перекрытия Rreq=408 м2×°СВт.
Проектирование осуществляется согласно формуле 4.15 ГОСТ Р 54851-2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления передаче»
где α – коэффициент теплообмена внутренней поверхности ограждающих конструкций Вт(м2·°С); λi – коэффициент сопротивления теплопередачи отдельного слоя Вт(м2·°С).
Используя данные представленные в таблице 1 вычислим толщину утеплителя для конструкции стены х при Rreq= 310 м2×°СВт. Толщина слоя утеплителя по расчетам x=1186 см. Толщина минераловатных плит кратна 5 см поэтому окончательно принимаем х=15 см. Размер стены с учетом утеплителя составляет 300 мм.
Используя данные представленные в таблице 2 вычислим толщину утеплителя для конструкции чердачного перекрытия х при Rreq=408 м2×°СВт. Толщина слоя утеплителя по расчетам x=1669 см. Толщина минераловатных плит кратна 5 см поэтому окончательно принимаем х=20 см.
Расчет теплопотерь здания и тепловой мощности системы отопления
В жилых зданиях тепловой режим помещения должен поддерживаться круглосуточно в течение всего отопительного периода. Сведением всех составляющих теплопотерь и теплопоступлений в тепловом балансе помещения определяется недостаток или избыток теплоты. Тепловая мощность системы отопления для компенсации теплонедостатка в помещении определяется разностью этих величин.
Производим расчет тепла через наружные ограждения всех помещений этажей и лестничной клетки здания. Теплопотери помещений 2 3 и 4 этажей принимаем (с целью уменьшения расчетов) такими же как 1- го.
Для кухонь и комнат жилых зданий учитывают только теплопотери через ограждения (Qогр) и теплозатраты на нагревание инфильтрующего наружного воздуха (Qи) а также бытовые теплопоступления (Qбыт):
Qот = Qогр + Qи – Qбыт.
Основные тепловые потери через ограждающие конструкции Qосн (Вт) рассчитываются по формуле:
Q = k×F×(tв – tн)×n
где F – площадь ограждающих конструкций здания через которую происходит потеря тепла м2. Определяется по планам и размерам зданий согласно правилам обмера ограждающих конструкций; k = 1R – коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции Вт(м2·К); tв – расчётная температура внутреннего воздуха оС; tн – расчётная температура наружного воздуха оС; n – поправочный коэффициент учитывающий ограждающие конструкции в направлении наружного воздуха (при выполнении курсового проекта обычно принимают n=1). Добавочные потери тепла учитываются от основных теплопотерь в процентах в зависимости от конструкции ограждения. Результаты расчетов представлены в таблице 3.
Таблица 3-Определение теплопотерь помещений через стены и потолок
Назначение помещения
Внутренняя температура tв оС
Поверхность ограждения
Разность температур
Поправочный коэффициент n
Коэффициент теплопередачи К
Основные потери тепла Qосн
Добавка к основной потере тепла
Общая потеря тепла Qобщ
Ориентирование по странам света
Расчетные размеры их количество а·в
Лестничная клетка рассчитывается по формуле как одно помещение в котором наружная стена идет от уровня земли до верха чердачного перекрытия.
Расчет теплопотерь через лифтовые шахты и лифты представлен в таблице 4.
Таблица 4 – расчет теплопотерь через лифтовые шахты и лестничные клетки
Для расчёта потери тепла через полы воспользуемся следующей формулой:
где площадь зоны пола; термическое сопротивление отдельных зон пола;
Подставив характеристики в формулу 5 получим:
Рассчитываем теплопотери всех отдельных помещений а затем определим суммарные теплопотери по зданию в соответствии с формулой:
178 + 5591+ 6991= 79565 .
Затраты теплоты Вт для нагревания инфильтрующего воздуха в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции не компенсируемого подогретым приточным воздухом определяют по формуле:
Qи = L × C (tв – tн) × An × ρ
где L – нормативный теплообмен отнесенный к 1 м2 пола комнат который должен быть обеспечен при расчетной температуре наружного воздуха (L = 3 м3(чм2); С – теплоемкость (С = 024 ккалкг°С); tв – расчётная температура внутреннего воздуха оС; tн – расчётная температура наружного воздуха оС; Аn– площадь помещений м2; ρ – плотность воздуха внутри помещения (ρ = 121 кгм3).
Qи ==3*024*(20+265)*52416*121=2123414 Вт.
Для жилых зданий учёт теплового потока поступающего в комнаты и кухни в виде бытовых тепловыделений находится по формуле:
где Fn – площадь пола рассматриваемого отапливаемого помещения м2.
Qбыт = 21 × 52416=1100736 Вт
Qот=Qогр+Qи–Qбыт =79565+21234-11007=89792 Вт
Определение удельной тепловой характеристики здания
Определив теплопотери всего здания определяем удельную тепловую характеристику здания по формуле:
где Vн - строительный объем здания по наружному обмеру м3; L– поправочный коэффициент численное значение которого принимается по таблице.
Таблица 5 - Поправочный коэффициент L для жилых зданий
Средняя температура наиболее холодной пятидневки оС
Поправочный коэффициент
Для рассматриваемого курсового проекта.
Vн =572*(33*5+1) =10011 м3.
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки -30 L=1
Найденную величину q сравнить с табличной (табл. 6).
Таблица 6 - Удельные тепловые характеристики жилых зданий (для расчетной
наружной температуры – 30 оС)
Объем здания тыс. м3 до
Нормативная удельная характеристика
Отклонение q от табличной величины не должно превышать 15%.
Общие сведения о выбранной системе отопления
Основная цель отопления – создание тепловых условий в помещениях благоприятных для жизни и деятельности человека. Комфортные условия в холодное время года обеспечиваются если поддерживать определенную температуру воздуха в помещении.
Отопление начинают при устойчивом в течение 5 суток понижении температуры наружного воздуха до 8 °С и ниже когда теплопоступлений в помещение уже недостаточно для поддержания нормальной температуры . Заканчивают отопление при устойчивом повышении температуры наружного воздуха выше 8 °С также в течение 5 суток. Продолжительность отопления домов в холодное время года называют отопительным сезоном. На большей территории России характеризующейся суровой и длительной зимой отопительный сезон 6-8 а на севере страны 9-11 месяцев. Длительность отопительного сезона устанавливают на основании многолетних наблюдений как среднее количество дней в году с устойчивой среднесуточной температурой воздуха 8 °С и ниже.
Суровость или мягкость зимы выражают количеством градусо-суток т. е. произведением количества суток действия отопления на разность внутренней и наружной температур средней для этого периода времени.
Под влиянием разности между температурой внутреннегоtви наружногоtнвоздуха возникают теплопотери через наружные ограждения и для поддержания необходимойtвтребуется подача теплоты в помещения т. е. отопление. Теплозатраты на отопление домов и сооружений очень велики поэтому для этой цели приходится расходовать до 13 добываемого топлива.
Отопление предназначено для подачи в помещения дома тепловой энергии в количестве равном теплопотерям. Следовательно при понижении температуры наружного воздуха а также при усилении ветра подача теплоты в помещения должна увеличиваться а при повышении наружной температуры – уменьшаться.
Кроме внешних метеорологических условий на температуру отапливаемых помещений влияют теплопоступления от бытовых источников что требует изменения теплоподачи отопительных установок. Поэтому отопительные установки должны регулировать количество теплоты изменяющееся в соответствии с теплопотерями.
К отопительным установкам предъявляют следующие требования:
- санитарно-гигиенические (поддержание равномерной температуры помещений ограничение температуры нагревательной поверхности и возможность ее очистки);
- архитектурно-строительные (соответствие планировки помещений компактность эстетичность);
- экономические (невысокие капитальные вложения и небольшой расход металла и энергии);
- эксплуатационные (безотказность и долговечность простота и удобство управления бесшумность и безопасность действия).
Отопительная установка – одно из основных конструктивных элементов системы отопления которая представляет собой совокупность отдельных элементов предназначенных для получения переноса и передачи необходимого количества тепловой энергии во все обогреваемые помещения.
В системах водяного отопления циркулирующая нагретая вода охлаждается в отопительных приборах и возвращается в отопительную установку для последующего нагревания. Системы водяного отопления подразделяют на низкотемпературные с предельной температурой горячей водыtг 100 °С и высокотемпературные сtг> 100 °С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150 °С и применяется в системе централизованного теплоснабжения.
Системы водяного отопления по положению труб объединяющих отопительные приборы по вертикали или горизонтали делят на: вертикальные и горизонтальные.
Теплопроводы вертикальных систем подразделяют на магистрали стояки и подводки: подающие – для подачи горячей воды к отопительным приборам и обратные – для отведения охлажденной воды к теплообменникам.
Теплопроводы горизонтальных систем кроме магистральных стояков и подводок имеют горизонтальные ветви объединяющие отопительные приборы расположенные на одном уровне.
В зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами системы отопления подразделяют на: однотрубные двухтрубные и бифилярные.
В каждом стояке или горизонтальной ветви однотрубной системы приборы соединяют одной трубой и вода протекает последовательно через все приборы. Если приборы разделяют пополам и соединяют трубами таким образом чтобы вода последовательно протекала через все первые половины а потом в обратном направлении через вторые половины приборов то такую систему называют бифилярной (двухпроточной).
В двухтрубной системе отопительные приборы присоединяют отдельными трубами к двум стоякам - подающему и обратному при этом вода протекает через каждый прибор независимо от других приборов.
При расчете теплозащитных качеств и выборе конструкций наружных ограждений принимают расчетную зимнюю температуру наружного воздухаtн. Для перекрытий над подвалами и подпольями соответственно среднююtхолодного периода. Расчетную температуру наружного воздуха и скорости ветра принимают на основании СНиП 2.01.01-82. «Строительная климатология и геофизика. Основные положения проектирования». Расчетные температуры внутреннего воздухаtв относительную влажность воздуха φ и кратности вентиляционных обменов в жилых домах находят по таблице 7.
Таблица 7. - Температура и воздухообмен в помещениях жилых здании (СНиП 2.04.05-86)
Кратность обмена воздуха за 1 ч
Жилая комната квартиры
Кухня квартиры (негазифицированная)
Ванная индивидуальная
Уборная индивидуальная
Объединенный санитарный узел
Кухня квартиры с газовыми конфорочными плитами:
Вестибюль передняя тамбур
Систему отопления и параметры теплоносителя выбирают на основании технико-экономического обоснования в соответствии с требованиями санитарных и против о пожарных норм в зависимости от назначения здания и режима его эксплуатации. При этом предельные значения допустимых температур на поверхности нагревательных приборов любых типов и конструкцийtнпринимают руководствуясь правилами СНиП 2.04.05-86 «Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха».
Промышленностью нашей страны выпускаются различные типы отопительных батарей чугунных и стальных – штампованных радиаторов. Характеристики некоторых из них приведены в таблицах 2-5.
Таблица 8 - Чугунные радиаторы
Размеры одной секции
Таблица 9 - Теплоотдача 1 экм. чугунных радиаторов в 2-трубных системах водяного отопления при подаче воды по схеме сверху-вниз Вт
Температура помещения
Температура теплоносителя °С
Таблица 10 - Теплоотдача радиаторов Вт
Строительная ширина м
Таблица 11 - Коэффициенты теплопередачиkпри теплоотдачи одной секцииqсдля радиаторов M - I 40
Обозначение коэффициентов
Нагревательные приборы следует размерить так чтобы их удобно было осмотреть и очистить. Располагают их преимущественно под окнами в соответствии с правилами СНиП 2.04.05-86.
Для правильной технико-экономической оценки дающей максимальный тепловой эффект и экономию металла принят за единицу исчисления поверхности нагревательных приборов эквивалентный квадратный метр (экм). В качестве его принимают поверхность нагревательного прибора отдающую 05 кВт теплоты в 1 час при разности средних температур 645 °С параметрах теплоносителя 95-70°С расходе на 1 экм 174 кгч и подаче теплоносителя по схеме сверху-вниз. Поверхность испытываемых нагревательных приборов должна быть 2 экм. Схема установки диаметры труб и тепловые нагрузки даны на рис. 10.
Рис. 3 - Стояк двухтрубной системы отопления о радиаторами (этажный узел): d1 d2 – диаметр труб стояка магистрали и обратной отводки мм; qрасч – тепловая нагрузка нагревательного прибора Вт; h – расстояние от пола до потолка мм
1 Характеристика системы отопления
По виду теплоносителя система отопления – водяная; по способу циркуляции – насосная; по месту расположения генератора – центральная. По способу создания циркуляции – система с искусственной циркуляцией; по схеме включения отопительного прибора в стояк – двухтрубная; по направлению объединения отопительных приборов – вертикальная; по месту расположения подающей и обратной магистралей – система с нижней разводкой; по направлению движения теплоносителя в магистралях – с попутным движением воды; по параметрам теплоносителя – высокотемпературная.
Система отопления состоит из следующих основных элементов: нагревательных приборов магистральных теплопроводов стояков подводок запорно-регулирующей арматуры.
При нижней разводке обе магистрали падающая и обратная прокладываются непосредственно у наружных стен неотапливаемого подвала на высоте 30 см ниже потолка.
Уклоны магистральных трубопроводов предусматривают не менее 0002.
Стояки прокладывают открыто и располагают преимущественно у наружных стен на расстоянии 35 мм от внутренней поверхности до оси труб при диаметре ≤ 32 мм. В угловых помещениях стояки размещают в углах наружных стен во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности.
Проточные стояки без кранов для регулирования теплоотдачи отопительных приборов применяются в помещениях лестничных клеток.
Отопительные приборы размещают под световыми проёмами в местах доступных для осмотра ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проёма.
Отопительные приборы в лестничных клетках размещают на первом этаже. Отопительные приборы нельзя размещать в отсеках тамбуров имеющих наружные двери. Отопительные приборы лестничных клеток присоединяют к отдельным магистралям и стоякам систем отопления по однотрубной проточной схеме.
Присоединение труб к отопительным приборам – разностороннее.
Для подводок к приборам в однотрубных стояках применяют проходные краны. В лестничных клетках краны у нагревательных приборов не устанавливают. Для обеспечения пуска системы по частям и для отключения отдельных веток на ремонт на последних устанавливается запорная арматура – краны или вентили.
Отопление здания обеспечивает регулирование и учет расхода теплоты на отопление каждой квартиры. Поэтому предусмотрено устройство поквартирной системы отопления с горизонтальной разводкой труб. Горизонтальная разводка труб связана с неизбежным пересечением трубами помещений дверных проемов. Открытая прокладка в этом случае практически не применима и возможна лишь скрытая прокладка в стяжке и под штукатуркой. При этом трубопроводы выдерживают рекомендуемые параметры теплоносителя.
Горячая вода подающаяся по трубопроводу к домам не сразу попадает в систему отопления многоквартирного строения. Любое здание снабжено собственным тепловым узлом регулирующим уровень давления и температурного режима воды. Эти функции выполняются при помощи специальных устройств.
Обычно при выходе из котельной теплоноситель достигает температуры от 105 до 150 . По нормам безопасности использование теплоносителя с такими высокими показателями недопустимо. Его температура не должна превышать 95 .
Работа механизма сантехнического элеватора приводит температурный режим жидкости в системе к нормативным показателям.Кроме этого оборудование не даёт возникнуть:
ожогу по неосторожности из-за слишком горячих батарей;
разрыву контура отопления в результате длительного воздействия повышенной температуры.
Если разводка системы выполнена из металлопластика или полипропилена существует вероятность её разрушения из-за циркуляции горячего теплоносителя. Поэтому на теплоузле здания необходимо снижать температуру и давление до эксплуатационной нормы чтобы обеспечить конкретный дом достаточным уровнем тепла. Это выполняется при помощи специального технического оборудования.
Горячий теплоноситель поступает в подвал дома где на вводе в элеваторный узел на трубе встроена запорная арматура. Раньше вместо неё ставились задвижки сейчас всё чаще пользуются шаровыми стальными кранами. Дальнейшее поступление водяного потока зависит от его температуры. В системе горячего водоснабжения соблюдаютсятри основных тепловых режима измеряющихся в °C:
При температуре воды в подающей магистрали не более 95 °C происходит её распределение по системе отопления коллектором оснащённым регулируемыми устройствами. Если больше 95 °C то по нормативным требованиям такой теплоноситель запрещается распространять по отопительной системе. Его следует охладить. Здесь и начинается работа элеваторного узла – самого дешёвого и простого способа охлаждения теплоносителя. При помощи этого устройства температура воды снижается до рабочего состояния. Только после этого она поступает в отопительные радиаторы.
Принцип работы элеватора в системе отопления заключается в смешивании перегретой воды из подающей магистрали с остывшей поступающей из обратного трубопровода. При этом оборудование выполняетдве функции повышающие эффективность общей отопительной системы:
работает в качестве циркуляционного насоса;
смешивает холодную воду с теплоносителем температура которого превышает нормативные показатели.
Преимущества элеватора заключаются в простом устройстве и высокой эффективности при относительно небольшой стоимости. Для его функционирования не требуется источник питания в виде электричества.Существуют и негативные моменты:
отсутствует возможность корректирования температуры воды на выходе;
разница давления в подающей и обратной магистрали не должна отходить от нормы (08-2 бар);
эффективной работы можно добиться только путём точного расчёта каждого элемента устройства.
Тепловой узел монтаж которого обеспечивается по предварительному проекту в коммунальные системы многоквартирных домов изготавливается из целого комплекса оборудования и приборов.Такое устройство способно выполнять от одной до нескольких функций таких как:
Измерение количества и массы тепловой энергии ее давления температуры жидкости циркулирующей по трубопроводу и времени функционирования.
Накопление и хранение этой информации на локальном носителе.
Отображение ее на приборах учета.
На основе полученных данных осуществляется проверка за работой отопительного оборудования в многоквартирных домах его регулирование и обслуживание.
Учетным прибором выступает такое устройство как счетчик схема которого состоит из:
Термопреобразователя сопротивлений.
Первичного преобразователя расхода.
В зависимости от того какая модель первичного преобразователя установлена (с вихревым ультразвуковым электромагнитным или тахометрическим вариантами измерения) теплосчетчик может иметь в своем составе фильтры и датчики давления.
Тепловой узел – комплекс оборудования монтаж проекта которых обеспечивается с целью предоставления принципиального учета и регулирования энергии объема теплоносителя а также произведение регистрации и контроля его параметров.
В многоквартирных зданиях работает центральное отопление (ТС) и горячее водоснабжение (ГВС) магистральный трубопровод для подачи которых располагается в подвалах оснащая его запорной арматурой. Последняя позволяет отключать внутридомовую систему подачи отопления от внешней сети.
Системы теплоснабжения применяемые в настоящее время состоят из магистральных трубопроводов и теплопунктов с помощью которых тепло распределяется по потребителям. Любой многоквартирный дом оснащен специальным тепловым узлом в котором регулируется давление и температура воды. С этой задачей призваны справляться специальные устройства называемые элеваторными узлами (рис. 4).
Рисунок 4 - Принципиальная схема теплового узла
Элеваторный узел представляет собой модуль с помощью которого любой многоквартирный дом подключается к общей теплосети. Теплоноситель часто имеет температуру превышающую допустимые пределы. Сильно нагретая вода не должна поступать в радиаторы квартир. Для охлаждения воды в отопительных системах домов применяются элеваторные узлы.
Данные модули понижают температуру поступающего в подвалы домов теплоносителя из внешней теплосети путем добавления в него воды из обратной трубы. Элеваторы являются наиболее простыми вариантами охлаждения теплоносителей в жилых домах.
Любой элеваторный узел требует обвязки. Нагретая вода движется по магистрали через трубопровод подачи. Ее возвращение происходит по обратному трубопроводу. От магистральных труб внутренняя система дома может отключаться благодаря задвижкам.
На входе в систему как и на ее выходе фиксируются специальные грязевики. Их функция сводится к сбору твердых частиц которые попадают в теплоноситель. Благодаря грязевикам частицы не проникают дальше в отопительную систему оседая в них. Используются грязевики прямого и косого типов. Данные элементы нуждаются в очищении от накопившихся в них осадков.
Обязательным элементом являются манометры. Данные контрольные приборы выполняют функцию регулирования показателей давления теплоносителя внутри труб.
При попадании в узел управления системой отопления теплоноситель может иметь давление достигающее 12 атмосфер. На выходе из элеватора давление значительно снижается. Его показатель зависит от числа этажей в многоквартирном доме.
Не может быть эффективным функционирование элеваторного узла при температуре 150 °C. Например чугун не выдерживает термические перепады. Если в помещении применяются батареи из этого материала они подвергнутся деформации и выйдут из строя. Может возникнуть аварийная ситуация из-за полного разрушения радиаторов.
Расчет отопительных приборов
Поскольку теплоотдача приборов с одинаковыми поверхностями теплообмена зависят от многих факторов то расчет отопительных приборов сводится в определении поверхности нагрева и количества секций радиаторов или количества приборов. Вид отопительных приборов как правило выбирается в зависимости из числа современных конструкций.
Система теплоснабжения обязана функционировать таким образом чтобы в помещении было комфортно. Согласно нормативным документам температура в жилых домах не должна опускаться ниже 18 градусов а для детских учреждений и больниц – это 21 градус тепла.
Но следует учитывать что в зависимости от температуры воздуха снаружи здания строение через ограждающие конструкции может терять разную величину тепла.
Чтобы определить какая должна быть температура теплоносителя в отопительных приборах используют специально разработанные температурные графики для конкретных групп зданий. В них отражена зависимость степени нагрева теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Для автоматизации процесса используется автоматическая регулировка согласно показаниям датчика температуры отопления расположенного в помещении.
Таким образом оптимальная температура теплоносителя во многом зависит от внешних факторов. Для ее определения нужно учитывать следующие параметры:
Тепловые потери дома. Они являются определяющими для расчета любого типа теплоснабжения. Их вычисление будет первым этапом проектирования теплоснабжения;
Характеристики подающего узла. Если работа этого оборудования не будет отвечать расчетным требованиям – температура воды в системе отопления частного дома не поднимется до нужного уровня;
Материал изготовления труб и радиаторов. В первом случае необходимо использовать трубы с минимальным показателем теплопроводности. Это позволит сократить тепловые потери в системе во время транспортировки теплоносителя подающего узла к радиаторам. Для отопительных приборов важно обратное – высокая теплопроводность. Поэтому температура воды в радиаторах центрального отопления изготовленных из чугуна должна быть немного выше чем у алюминиевых или биметаллических конструкциях.
Тепловой расчет системы отопления заключается в определении площади поверхности отопительных приборов. К расчету приступают после выбора типа отопительных приборов места установки способа присоединения к трубам системы отопления вида и параметров теплоносителя температуры воздуха в отапливаемом помещении диаметра труб по результатам гидравлического расчета.
Поверхность отопительного прибора должна обеспечить необходимый тепловой поток от теплоносителя к воздуху помещения равный теплопотерям помещения за вычетом теплоотдачи проложенных в них теплопроводов.
В двухтрубных системах отопления расчет поверхности нагрева отопительных приборов производится при постоянном температурном перепаде в каждом приборе равном перепаду температуры теплоносителя на стояке т. е. tг – tо º С. Расчет площади каждого отопительного прибора на стояке осуществляется отдельно в определенной последовательности.
На начальном этапе вычерчивается расчетная схема стояка проставляются на ней диаметры труб и величина теплового потока прибора (равная теплопотерям помещения).
Площадь поверхности нагрева приборов Fпр экм определяется по формуле:
где общие тепловые потери n-помещения; – теплоотдача с 1 экм. приборов определяется по формуле 9; =105 - для двухтрубной системы с нижней разводкой скрытой прокладкой трубопроводов для 4-ех этажного здания; =102 - для прибора установленного у стены без ниши и перекрыт доской в виде подоконника на расстоянии 100мм.
где - разность средней температуры теплоносителя в нагревательном приборе и окружающего воздуха; z –поправочный коэффициент зависящий от схемы подачи воды в прибор (сверху- вниз z = 1);
Число секций в радиаторе определяется по формуле:
где площадь поверхности нагрева одной секции радиатора (принято по таблице 031 экм.)- Площадь поверхности прибора вычисленная по таблице 12;
Таблица 12 - Расчет поверхности отопительных приборов
Тепловая нагрузка на прибор Qобщ.п Вт
Поправочный коэфф. 1
Поправочный коэфф. 2
Средняя температура воды в приборе оС
Теплоотдача с 1 экм прибора qэкм
Площадь поверхности трубы Fт экм
Площадь поверхности прибора Fпр экм
Число секций в приборе n
Гидравлический расчет системы отопления
Гидравлический расчет системы отопления сводится к определению диаметров трубопроводов системы отопления при которых используя располагаемое давление будет обеспечено распределение на каждый участок в стояк и прибор нужного количества теплоносителя. Прежде чем приступить к расчету необходимо вычертить аксонометрическую схему системы отопления с нанесением всей необходимой арматуры поворотов и последнего стояка с приборами расчетного циркуляционного кольца.
Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммой тепловых нагрузок стояков обслуживаемых этих участков. Расчет диаметров участков трубопроводов главного циркуляционного кольца ведется по номограмме результаты внесены в таблицу 5.
Определяем расход теплоносителя на каждом участке по формуле: кгч где Qуч– тепловая нагрузка участка составленная из тепловых нагрузок от отопительных приборов обслуживаемых протекающей по участку водой Вт;
С – теплоёмкость воды кДж(кг0К) С=42 кДж(кг0К);
tг-t0 – перепад температур воды в системе 0С.
Определяем вспомогательную величину – среднее значение удельной потери давления от трения Rср Пам на 1 м трубы:
где –коэффициент учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчётного циркуляционного давления; =065 – для систем с искусственной циркуляцией; рр =8800–располагаемое давление в принятой системе отопления Па; Rср=0658800907=63.
Ориентируясь на полученные значения Rср. и определив количество воды G при помощи монограммы определяем оптимальные значения диаметров труб.
Расчёт главного циркуляционного кольца заканчивается определением запаса давления рзап величина которого должна быть в пределах 5-10% от рр.
hзап=(8800-(3774+2180))100%8800=32%
Запас давления больше нормы поэтому на участках 8 и 1’ уменьшаем диаметр трубопровода и пересчитываем.
hзап=(8800-(5571+2390))100%8800=95%
Вывод: Запас давления по кольцу в пределах нормы.
Таблица 13 - Гидравлический расчет водного отопления
По схеме трубопровода
По предварительному расчету
По окончательному расчету
Тепловая нагрузка Q Вт
Расход тепло-носителя G кгч
Удельная потеря на трение R Пам
Потеря на трение Rl Па
Потеря давления в местных сопроти-влениях Z
Расширительный бак удаление воздуха из системы отопления
Расширительный бак представляет собой металлическую цилиндрическую емкость со съемной крышкой и патрубками для соединения следующих труб (рис. 3.5): 1 – расширительной; 2 – контрольной; 3 – переливной; 4 – циркуляционной.
Рисунок 6 - Расширительный бак (сосуд)
Расширительные трубы предназначены для обеспечения основной функции расширительного бака: отдача избытка воды. Контрольные трубы предназначены для наблюдения за уровнем воды. Переливные трубы – для слива избытка воды при переполненном расширительном баке. Циркуляционные трубы – для предотвращения замерзания воды в расширительном сосуде и соединяющих трубах. При параметрах теплоносителей 95–70 оС и температуре водопроводной воды при пуске системы в эксплуатацию – 5 оС объем расширительного бака равен 00465·Vс где Vс – объем воды заполняющей систему в л. На каждые 1000 Вт тепловой мощности системы отопления при температурном перепаде 25 оС на отдельные ее элементы приходится следующий объем воды: чугунные радиаторы – 10 л бетонные панели – 2 л ребристыетрубы – 6 л стальные штампованные панели – 8 л конвекторы – 08 л на теплопровод при естественной циркуляции – 16 л при искусственной – 8 л.
Размеры расширительного сосуда (РС) и диаметры труб присоединяемых к нему принимаются по табл. 3.13.
Таблица 14 - Размеры расширительных сосудов и диаметры труб
Полезная вместимость л
Диаметры присоединяемых труб мм
Расширительный сосуд устанавливают в наивысшей точке системы отопления обычно на чердаке здания. Поверхности его покрывают тепловой изоляцией. При отсутствии чердака расширительный сосуд устанавливают в специальном боксе на бесчердачном покрытии (совмещенной крыше) в лестничной клетке в верхнем техническом этаже или других доступных местах верхней части здания. Расширительный сосуд рекомендуется устанавливать вблизи главного стояка чтобы соединительная труба была возможно короче.
Для наиболее надежного удаления воздуха и стока воды из системы водяного отопления с естественной циркуляцией воды магистрали теплопровода а также ответвления от стояков к приборам и от приборов к стоякам прокладывают с уклоном 0002 по направлению движения теплоносителя.
В домах квартирного типа проектируется общеобменная естественная вентиляция с вытяжкой из санитарных узлов и кухонь через каналы выполненные в виде гипсобетонных блоков или в толщине кирпичной стены. Наружный придаточный воздух для компенсации естественной вытяжки поступает через неплотности окон и других ограждений.
Не допускается присоединение к одному вентиляционному каналу вытяжных решеток из кухни и уборной из кухни и жилой комнаты из уборной или ванной и жилой комнаты.
Рекомендуется рассматривать размеры вытяжного канала квадратного сечения со стороной не менее 014 м.
В данном случае устройство каналов для вытяжки из отдельных помещений – вытяжка обособленными каналами с объединением каналов на чердаке.
Наименьший размер чердачного короба составляет 200х200мм а наименьшее отношение его ширины к высоте или высоты к ширине 1:3.
Сборный короб заканчивается шахтой. Шахты размещают в наиболее высокой части чердака со стороны ската выходящего на дворовый фасад.
Высота шахты над кровлей определяется расстоянием от кровли (возле трубы) до низа выходного отверстия оно должно быть не менее 05 и не более 15м.
Минимальные размеры вентиляционных решеток: 200х250 мм в ванных150*150 мм в объединенных санитарных узлах 150х200. Жалюзийные решетки устанавливаются на расстоянии 200-500 мм.
Технико-экономические показатели
Расход тепла на отопление здания за отопительный период Qгод МВт определяется по формуле:
Qгод=264Qот(tв-tср.от.)n(tв-tн)106
где tср.от. – средняя температура;
n – отопительный период в сутках
Qгод=26489792(20-(-22))219((20-(-265))106)=248 МВт
Стоимость тепла за отопительный период рубгод:
где С – стоимость 1Вт отпускаемого ТЭЦ тепла рубВ
Ргод=248 384= 95174 рубгод
Удельная стоимость определяется по отношению к единице объема здания:
где V – объем здания куб.м.
Руд=9517410011= 0095 рубМВт
В результате выполнения курсовой работы для данного здания рассчитаны толщина наружных ограждений потери теплоты отапливаемых помещений диаметры трубопроводов поверхность отопительных приборов. Выбран тип системы отопления и дана ее характеристика по классификационным признакам а также описана система вентиляции.
Преимуществами водяной системы отопления использованной в проекте являются: обеспечение равномерности температуры помещения простота центрального регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха бесшумность действия долговечность невысокая температура поверхности от приборов; недостатки: высокий расход металлов опасность размораживания системы.
Система вентиляции использована естественная в которой подача наружного воздуха или удаление загрязненного осуществляется по специальным каналам предусмотренным в конструкциях здания или приставным воздуховодам. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха.
Список использованных источников
Тепловой режим зданий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСБ 2000 – 368 с.
Теплотехника теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. Для вузов. 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат 1991. – 480 с.: ил.
Отопление и вентиляция гражданского здания: Методические указания по выполнению курсовой работы . – Чита: ЧитГУ 2000. – 41с.
Теплогазоснабжение и вентиляция: учеб. пособиеВ.В.Звягинцев.–Чита: ЧитГУ 2010. -138с.
СНиП 11-3-79**: Строительная теплотехника. М.: Стройиздат 1979.
СП 7.13130.2013 Отопление вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности. - М.: ФГБУ ВНИИПО МЧС России 2013.