Проектирование систем отопления и вентиляции двухэтажного жилого здания с применением биоэнергетической установки

1. Графическая часть.dwg

0112-ИК-Балабаново-ИОС 4.С
Условные обозначения
Направление движения теплоносителя
Переход с одного диаметра на другой
Подающий трубопровод
Обратный трубопровод
Горизонтальная ветвь
Экспликация помещений

2. Текстовая часть.docx

Министерство образования РФ
Тамбовский Государственный Технический университет
Кафедра гидравлики и теплотехники
подпись инициалы фамилия
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Нетрадиционные и
возобновляемые источники энергии»
«Проектирование систем отопления и вентиляции двухэтажного жилого здания с применением биоэнергетической установки»
(подпись дата)(инициалы фамилия)
Специальность 140106
Обозначение курсовой работы 140106-СЭП51з-058
(подпись дата) (инициалы фамилия)
Министерство образования и науки
Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
подписьинициалы фамилия
на курсовую работу по дисциплине
«Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»
Студенткод 140106-группа СЭП-51з
Тема: «Проектирование систем отопления и вентиляции двухэтажного жилого здания с применением биоэнергетической установки»
Срок предоставления работы к защите
Исходные данные для проектирования (приводятся в соответствии с вариантом)
Перечень разделов пояснительной записки
3. Теплотехническая оценка ограждающих конструкций здания
4 Проверка стен на отсутствие конденсации влаги
5. Расчет основных и дополнительных теплопотерь через ограждающие конструкции здания
6. Расчет теплопоступлений
7. Расчет тепловой мощности систем отопления
8. Расчет площади поверхности и числа отопительных приборов
9. Гидравлический расчет системы отопления. Определение диаметров трубопроводов
10. Тепловая нагрузка системы горячего водоснабжения
11. Расчет системы вентиляции
12. Расчет нетрадиционного источника энергии
14. Список используемых источников
Перечень графического материала:
1. Фасад и план здания с основными размерами (А3)
2. Аксонометрическая схема системы отопления (А3)
3. Технологическая схема биоэнергетической установки (А2)
подпись датаинициалы фамилия
Задание принял к исполнению
Теплотехническая оценка ограждающих конструкций6
1.Определение нормируемых значений сопротивления теплопередаче6
2.Определение условий эксплуатации ограждающих конструкций7
3.Определение приведенных значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания7
3.1.Приведенное значение сопротивления теплопередаче наружных стен8
3.2.Приведенное значение сопротивления теплопередаче пола9
3.3.Приведенное значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия11
3.4.Приведенное значение сопротивления теплопередаче окон12
3.5.Приведенное значение сопротивления теплопередаче наружных дверей12
4.Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции13
5.Сверка параметров ограждающих конструкций здания14
Теплотехнический расчет здания16
1.Расчет основных и добавочных теплопотерь через ограждающие конструкции здания16
2.Определение требуемого сопротивления воздухопроницания ограждающих конструкций.20
3.Расчет теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции21
4.Расчет бытовых теплопоступлений25
5.Определение суммарной нагрузки на систему отопления.25
Расчет мощности и числа отопительных приборов27
Гидравлический расчет системы отопления31
Расчет тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения37
1.Расчет системы вентиляции38
Расчет нетрадиционного источника энергии39
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ41
В наше время мировая промышленность ощущает на себе действие двух противоречивых факторов: с одной стороны все увеличивающиеся темпы производства требуют привлечения все большего количества ресурсов с другой стороны уже в ближайшем обозримом будущем намечается настоящий энергетический коллапс.
Единственной возможностью человечества избежать пата в этой непростой ситуации где на кону развитие и процветание будущих поколений является умелое использование и распределение природных богатств. Необходимо понимать что энергетическая эффективность – это не роскошь а условие которое диктует нам сама жизнь.
В скором времени инновации в энергоемких технологиях затронут все сферы жизнедеятельности: тяжелую промышленность коммунальное хозяйство даже бытовую сферу; вряд ли кто останется в стороне когда цены на стремительно исчезающие виды топлива поползут вверх.
В свете вышесказанного в данной курсовой работе рассматриваются варианты использования возобновляемых источников энергии при решении задач отопления и теплоснабжения абстрактного объекта. Необходимо заметить что все то что сегодня мы внедряем лишь в рамках учебной деятельности относясь к альтернативным технологиям может быть с недоверием уже завтра будет совершенно привычным и повседневным. Таково требование самого времени.
Двухэтажное жилое здание; вариант №2;
Основные размеры здания: a = 8500 мм; b = 3600 мм; c = 10870 мм.
Чердачная конструкция
Кровля по обрешетке на стропилах
Асбоцементные волокнистые плиты
Окна с двойным остеклением
Двери деревянные однопольные
Район строительства: Мурманск;
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 092: минус 27 °C;
Средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С: минус 32 °C;
Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С: 275 суток;
Ориентация фасада: ЮЗ;
Система отопления: Центральная водяная двухтрубная с нижней разводкой t1 = 85 оС t0 = 65 оС насосная или безнасосная;
Нагревательные приборы: Регистры из гладких труб диаметром 80 мм
Теплотехническая оценка ограждающих конструкций
1.Определение нормируемых значений сопротивления теплопередаче
Нормативной документацией в частности [1] устанавливаются следующие показатели тепловой защиты здания:
приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;
санитарно-гигиенический включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы.
Приведенное сопротивление теплопередаче м2·°CBт ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений м2·°CВт определяемых по таблице 4 [1] в зависимости от градусо-суток района строительства °С·сут.
Значение градусо-суток отопительного периода определяется по формуле:
где - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания °С; примем = 20 °C.
- средняя температура наружного воздуха °С и продолжительность сут отопительного периода принимаемые по [2] для г. Мурманск; = -32 °C = 275 сут.
Таким образом по формуле (1):
В соответствии с примечанием к таблице 4 [1] для жилых зданий справедлива формула:
со следующими коэффициентами:
для стен: = 000035 = 14;
для перекрытий чердачных: = 000045 = 19;
для перекрытий над подвалами: = 000045 = 19;
для окон: = 0000075 = 015.
Таким образом для наружных стен нормируемое значение сопротивления теплопередаче равно:
для перекрытий чердачных:
для перекрытий над подвалами:
для дверей (в соответствии с п. 5.7 [1]):
2.Определение условий эксплуатации ограждающих конструкций
В соответствии с [5] допустимая относительная влажность в зданиях жилых не должна превышать шестидесяти процентов. Следовательно по таблице 1 [3] принимаем нормальный режим помещений. Далее по таблице приложения 2 [3] принимаем условия эксплуатации ограждающих конструкций «А».
3.Определение приведенных значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания
В соответствии с п. 2.6 [3] сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции следует определять по формуле:
где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимаемый по табл. 4* [3] Вт(м2·°C).
– коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции принимаемый по табл. 6* [3] Вт(м2·°C);
- термическое сопротивление ограждающей конструкции м2·°CВт определяемое: однородной (однослойной) - по формуле (4) неоднородной – по формуле (5).
Термическое сопротивление м2·°CВт слоя многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции следует определять по формуле:
- расчетный коэффициент теплопроводности материала i-го слоя Вт(м2·°C).
3.1.Приведенное значение сопротивления теплопередаче наружных стен
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в конструкцию наружных стен:
строганные доски = 014 Вт(м2·°C); = 0015 м;
строительная бумага = 021 Вт(м2·°C); = 0003 м;
наружные доски = 014 Вт(м2·°C); = 0014 м;
воздушный слой = 015 м2·°CВт; = 0018 м;
два слоя д.с.п = 023 Вт(м2·°C); = 0027 м;
два слоя д.с.п. = 023 Вт(м2·°C); = 0027 м;
внутренние доски = 014 Вт(м2·°C); = 0014 м;
сухая штукатурка = 076 Вт(м2·°C); = 0012 м;
Тогда совместив формулы (3) и (4) получим:
3.2.Приведенное значение сопротивления теплопередаче пола
Приведенное термическое сопротивление неоднородной ограждающей конструкции определяется следующим образом:
Плоскостями параллельными направлению теплового потока ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) - из одного материала а другие неоднородными - из слоев различных материалов и термическое сопротивление ограждающей конструкции определяется по формуле:
где и – соответственно площади м2 и термические сопротивления м2·°CВт отдельных участков конструкции.
Плоскостями перпендикулярными направлению теплового потока ограждающая конструкция условно разрезается на слои из которых одни слои могут быть однородными - из одного материала а другие неоднородными - из однослойных участков разных материалов. Термическое сопротивление ограждающей конструкции определяется как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев:
Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции следует определять по формуле:
Примем шаг между лагами равным одному метру. Ширину лаги примем равной ста пятидесяти миллиметрам. Для расчета приведенного значения сопротивления теплопередаче пола на лагах условно примем два участка и три слоя по предложенной выше методике.
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в конструкцию пола:
доски = 014 Вт(м2·°C); = 0037 м;
битум = 017 Вт(м2·°C); = 0002 м;
лага = 014 Вт(м2·°C); = 005 м;
бетон В 75 = 174 Вт(м2·°C); = 01 м;
воздушная прослойка (второй участок) = 022 м2·°CВт.
Разделим конструктивный элемент плоскостями параллельными направлению теплового потока.
Площади участка I участка II соответственно составляют:
Определим сопротивление теплопередаче участка I:
Определим сопротивление теплопередаче участка II:
Определим значение м2·°CВт для пола на лагах по формуле (5):
Теперь разделим конструктивный элемент плоскостями перпендикулярными направлению теплового потока.
Определим сопротивление теплопередаче слоя 1:
Определим сопротивление теплопередаче слоя 2 по формуле (5):
Определим сопротивление теплопередаче слоя 3:
Определим значение м2·°CВт для пола на лагах по формуле (6):
Приведенное термическое сопротивление конструкции пола определим по формуле (7):
Из чертежей жилого здания видно что пол находится не на грунте и под первым этажом здания находится неотапливаемый подвал. В таком случае приведенное сопротивление теплопередаче найдем по формуле (3) приняв
3.3.Приведенное значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в чердачную конструкцию:
минеральный войлок = 011 Вт(м2·°C); = 014 м;
щит из досок = 014 Вт(м2·°C); = 0019 м;
сухая штукатурка = 076 Вт(м2·°C); = 0012 м.
Для перекрытий чердачных:
3.4.Приведенное значение сопротивления теплопередаче окон
Для окон с двойным остеклением в раздельных переплетах по [3] приведенное сопротивление теплопередаче равно:
3.5.Приведенное значение сопротивления теплопередаче наружных дверей
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в конструкцию наружных дверей (металлической обшивкой пренебрежем):
пенопласт ПХВ-1 = 0064 Вт(м2·°C); = 005 м;
4.Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции
В соответствии с п. 5.8. [1] расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин и определяется по формуле:
где - коэффициент учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;
– расчетная температура внутреннего воздуха °C
- расчетная температура наружного воздуха °C
- приведенное сопротивление теплопередаче конкретной ограждающей конструкции м2·°CВт;
– то же что и в формуле (3).
Кроме того температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций) должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года а температура внутренней поверхности конструктивных элементов остекления окон зданий (кроме производственных) должна быть не ниже плюс 3 °С
Для зданий жилых нормируемые температурные перепады равны для наружных стен:
для чердачных перекрытий:
По справочным данным температура точки росы при заданных параметрах микроклимата в помещении составляет плюс пять градусов Цельсия следовательно данный параметр никак не отразится на дальнейших расчетах.
Преобразуем формулу (8) и определим требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций исходя из условий ограничения температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности. Для наружных стен:
5.Сверка параметров ограждающих конструкций здания
Сведем в таблицу значения полученные в предыдущих разделах:
Таблица 1 - Нормируемые и приведенные значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
Ограждающая конструкция
Перекрытие над подвалом
Перекрытие чердачное
Как видно из таблицы наружные стены перекрытие над подвалом перекрытие чердачное и окна и двери не соответствуют условиям энергоэффективности.
Включим в конструкцию наружных стен дополнительно пенополистирол с параметрами:
= 005 Вт(м2·°C); = 015 м.
Тогда уточненное приведенное значение сопротивления теплопередаче стен составит:
что удовлетворяет условиям энергоэффективности.
Включим в конструкцию перекрытия над подвалом дополнительно пенопласт ПХВ-1 с параметрами:
= 0064 Вт(м2·°C); = 025 м.
Тогда уточненное приведенное значение сопротивления теплопередаче перекрытия над подвалом составит:
Включим в конструкцию перекрытия чердачного дополнительно засыпку вермикулита вспученного с параметрами:
= 011 Вт(м2·°C); = 032 м.
Тогда уточненное приведенное значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия составит:
В качестве остекления световых проемов выберем однокамерный стеклопакет из обычного стекла с твердым селективным покрытием сопротивление теплопередаче которого равно:
Утеплим дверь минеральной ватой Isoroc с параметрами:
= 0047 Вт(м2·°C); = 006 м.
Тогда уточненное приведенное значение сопротивления теплопередаче двери составит:
Теплотехнический расчет здания
1.Расчет основных и добавочных теплопотерь через ограждающие конструкции здания
В соответствии с [7] основные и добавочные потери теплоты следует определять суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции по формуле:
где - расчетная площадь
- сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции м2·°CВт;
- расчетная температура внутреннего воздуха °C; примем для помещений комфортную температуру
- расчетная температура наружного воздуха °C;
– добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;
- коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху.
Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции следует принимать:
В помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные стены двери и окна обращенные на север восток северо-восток северо- запад в размере 01. На юго-восток и запад – в размере 005.
В угловых помещениях дополнительно по 005 на каждую стену дверь и окно.
Через наружные двери не оборудованные воздушно-тепловыми завесами при высоте от средней планировочной отметки земли до верха здания в размере 022·H – для одинарных дверей.
Для удобства расчет ограждающих конструкций на тепловые потери по формуле (9) представим в виде таблицы:
Таблица 2 – Теплотехнический расчет здания.
Добавки к теплопотерям %
Общий добавочный множитель
На число наружных стен
Окончание таблицы 3.
Чердачное перекрытие
Таким образом суммарные основные и добавочные потери теплоты равны = 10494 Вт
2.Определение требуемого сопротивления воздухопроницания ограждающих конструкций.
Требуемое сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций определим в соответствии с [8] и [1] по формулам для наружных стен:
для окон (при = 10 Па):
где - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Па;
- разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций при которой определяется сопротивление воздухопроницанию
- нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций принимаемая равной:
Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций определим по формуле:
где – высота высота здания м;
- удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха Нм3;
- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь мс;
Удельный вес воздуха определяется по эмпирической формуле:
где t – расчетная температура воздуха °C.
Определим удельный вес наружного воздуха по формуле (14):
определим удельный вес внутреннего воздуха:
Определим разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций по формуле (13):
Тогда по формулам (10) (11) (12) требуемое сопротивление воздухопроницанию составит для наружных стен:
3.Расчет теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции
В соответствии с [7] расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле:
где – расход инфильтрующегося воздуха кгч;
– удельная теплоемкость воздуха равная = 1 кДж(кг·°C)
- расчетная температура внутреннего воздуха °C;
- коэффициент учета влияния встречного теплового потока принимаемый равным = 1.
В соответствии с [9] расход инфильтрующегося воздуха в помещение через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле:
где – площадь соответственно
- разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Па; для простоты расчетов примем что каждая рассматриваемая конструкция находится на отметке первого этажа следовательно примем это значение равным полученному по формуле (13).
– то же что и в формуле (12);
– фактическое сопротивление воздухопроницанию соответственно i-ой светопрозрачной конструкции и i-ой двери или секции ворот.
Необходимо отметить что формула (16) не учитывает инфильтрацию через наружные стены так как обычно их воздухопроницание ничтожно мало по сравнению с остальными конструкциями и в расчетах не учитывается.
Для соблюдений условий энергетической эффективности примем фактическое сопротивление воздухопроницанию конструкций равным требуемому:
Для удобства расчет ограждающих конструкций на инфильтрацию по формулам (11)-(16) представим в виде таблицы:
Таблица 4 – Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Таким образом суммарные потери теплоты на инфильтрацию = 3676 Вт
4.Расчет бытовых теплопоступлений
В соответствии с [1] бытовые тепловыделения учитываются по расчетному числу людей с расчетом
и по установочной мощности освещения.
Примем число людей постоянно присутствующих в здании равным
а установочную мощность освещения
Таким образом суммарные теплопоступления составят:
= 6·90 + 900 = 1440 Вт.
5.Определение суммарной нагрузки на систему отопления.
Подытожив предыдущие разделы определим суммарные потери тепла зданием по формуле:
где – значения полученные в предыдущих разделах;
– коэффициент запаса мощности.
В соответствии с приложением 12 [7] требуемая суммарная нагрузка на систему отопления определяется по формуле:
где – часть расчетных потерь теплоты Вт возмещаемых отопительными приборами;
– коэффициент учета дополнительного теплового потока за счет округления сверх расчетной величины; примем
– коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами расположенными у наружных ограждений для регистров из гладких труб по таблице 2 приложения 12 [7] прием
– дополнительные потери теплоты при остывании теплоносителя в подающих и обратных магистралях проходящих в неотапливаемых помещениях Вт;
- часть расчетных потерь теплоты Вт возмещаемых поступлением теплоты от трубопроводов проходящих в отапливаемых помещениях. При этом необходимо помнить что в соответствии с п. 3.46 [7] необходимо учитывать девяносто процентов расчетного теплового потока от трубопроводов.
Трубопроводы в неотапливаемых помещениях не прокладываются следовательно:
Теплоотдача открыто проложенных в пределах помещений труб определяется по формуле:
– длина i-й трубы м.
Часть выражения (18) представим в виде:
где – требуемая мощность отопительных приборов с учетом полезной теплоотдачи трубопроводов и добавочных коэффициентов.
Для соблюдения правил теплового баланса необходимо выполнение условия:
где – фактическая мощность одного прибора Вт
– число отопительных приборов.
Расчет мощности и числа отопительных приборов
В соответствии с разделом 9.3 [8] фактическая теплопередача отопительного прибора определяется по формуле:
где – номинальный условный тепловой поток прибора Вт;
– комплексный коэффициент приведения к расчетным условиям для теплоносителя воды определяется по формуле:
где – разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха ºС;
– расход воды через прибор кгч;
– коэффициент учета атмосферного давления; примем = 1;
– коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе снизу-вверх; примем = 1;
n p c – экспериментальные числовые показатели зависящие от направления движения и расхода воды через отопительный прибор для регистра из гладких труб при движении теплоносителя сверху вниз составляют:
360 – соответственно ºС и кгч температура и расход воды через прибор при стендовых испытаниях (расчетные условия первого типа).
Разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха определяется по формуле:
где – температура теплоносителя в подающем трубопроводе ºС
– падение температуры до рассматриваемого прибора ºС
- температура теплоносителя в обратном трубопроводе ºС
- расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания °С;
Требуемое число рядов труб в регистре:
где – номинальный условный тепловой поток одного метра одной трубы регистра Вт;
– число труб в регистре в соответствии с заданием
– коэффициент учета числа секций в приборе примем
– коэффициент учета способа установки радиатора. Примем открытую установку у стены без ниши:
где – длина регистра из гладких труб м в соответствии с заданием
Для удобства преобразуем формулы (22) и (25) в виде:
Необходимо помнить что при использовании устаревшей литературы номинальная мощность отопительного прибора (или одной секции) задается как правило в размерности эквивалентного квадратного метра (экм). Эта величина по сути равна отношению тепловой мощности отопительного прибора (или одной секции) при расчетных условиях второго типа к принятой для удобства ранее величине
При этом расчетными условиями второго типа являются:
Площадь поверхности при испытаниях приблизительно составляет
Разность средней температуры теплоносителя и окружающего воздуха
Расход теплоносителя через прибор при расчетных условиях второго типа составляет:
= 174 (кгч)экм = 348 кгч;
В справочной литературе для регистра из гладких труб диаметром сто сорок миллиметров при количестве рядов труб более одного:
Следовательно теплопередача прибора при расчетных условиях второго типа составит:
Приведем теплопередачу секции прибора к расчетным условиям первого типа. Совместим формулы (23) (26) учитывая что = = = = 1:
Подставим значения в формулу (27)
При определении фактической теплопередачи отопительного прибора необходимо учитывать падение температуры в подающих участках трубопровода до места установки прибора. В соответствии с разделом 9.4 [8] среднее падение температуры в подающей теплоизолированной магистрали составит:
Определим разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха по формуле (24):
Примем в первом приближении расход через прибор равным:
и подставим все известные значения в формулу (23):
Тогда по формуле (26):
В первом приближении примем к установке
Определим полезную теплоотдачу от труб проложенных в помещении.
Примем что разводящая магистраль теплоизолирована следовательно ее тепло не используется. Примем во внимание тепло от подводок к отопительным приборам; тогда выражение (19) примет вид:
где – тепловая мощность подводки к одному прибору Вт;
Тепловая мощность подводки к одному прибору вычисляется по формуле:
где – соответственно теплоотдачи подающих горизонтальных и вертикальных труб Втм;
- соответственно теплоотдачи обратных горизонтальных и вертикальных труб Втм;
– длины этих труб м.
Примем подводки условным диаметром пятнадцать и длиной в половину метра; найдем их параметры при = 84 ºС и = 65 ºС:
По формуле (28) определим полезную теплоотдачу от трубопроводов:
Проверим выполнение условия (21):
· = 1444 · 12 = 17328 Вт
Условие (21) соблюдается следовательно расчет количества отопительных приборов был произведен верно.
Фактическую суммарную нагрузку на систему отопления определим по формуле:
Гидравлический расчет системы отопления
В соответствии с заданием принята система отопления центральная водяная двухтрубная с нижней разводкой.
Разделим систему отопления на четыре независимые аналогичные горизонтальные ветви. В таком случае произведем гидравлический расчет для одной ветви параметры оставшихся ветвей будут аналогичными.
Уточним расход теплоносителя через отопительный прибор по формуле:
где – фактическая мощность отопительного прибора рассчитанная в предыдущем разделе Вт
87 – удельная теплоемкость воды Дж(кг·ºС);
– то же что и в предыдущем разделе ºС.
Гидравлический расчет системы будем вести по удельным линейным потерям давления.
В соответствии с разделом 10.9 [8] среднее ориентировочное значение удельной потери давления определяется по формуле:
где – ориентировочная доля местных потерь в системе; примем
– располагаемый перепад давления в системе Па. Примем
– суммарная длина трассы (всех расчетных участков) м. В соответствии с планом длина трассы через отдаленный прибор составит ориентировочно
Определим среднее ориентировочное значение удельной потери давления по формуле (31):
На это значение будем ориентироваться в дальнейшем при определении линейного падения давления.
В соответствии с параграфом 49 [10] падение давления вызванное трением и местными сопротивлениями измеряется в долях динамического давления и выражается формулой:
где – коэффициент гидравлического трения определяющий в долях динамического давления линейную потерю давления на длине трубопровода равной его диаметру;
– длина участка сети м;
– сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке определяется по справочным данным;
– скорость жидкости в трубопроводе мс;
– плотность жидкости кгм3; примем
– внутренний диаметр трубопровода м;
– линейное падение давления вследствие трения о стенки трубы Пам;
– падение давления на преодоление местных сопротивлений Па.
В соответствии с параграфом 50 [10] коэффициент гидравлического трения подчиняется различным алгоритмам в зависимости от режима течения жидкости.
Для гидравлически гладких труб:
где – число Рейнольдса определяющее режим течения.
В переходной области течения коэффициент гидравлического трения определяется по формуле:
где – абсолютная шероховатость трубопровода = 02 мм.
В области квадратичного закона коэффициент гидравлического трения определяется по формуле:
Первое переходное число Рейнольдса определяющее переход от области гладких труб к переходной области определяется по формуле:
Второе переходное число Рейнольдса от переходной области к области квадратичного закона определяется по формуле:
Таким образом при определении коэффициента гидравлического трения определяется фактическое число Рейнольдса по формуле
где – кинематический коэффициент вязкости м2с примем
сравнивается со значениями полученными по формулам (36) и (37) после чего выбирается расчетная формула (33) (34)или (35).
Коэффициенты местных сопротивлений в соответствии с таблицей II.11 [8]
Таблица 5 – Коэффициенты местных гидравлических сопротивлений
Внезапное расширение
Скорость жидкости в трубопроводе определим по формуле:
где – расход теплоносителя на i-том участке кгч.
Гидравлический расчет произведем для основного циркуляционного кольца горизонтальной ветви номер один – через наиболее удаленный отопительный прибор данной ветви.
Вследствие громоздкости расчетов по формулам (31) - (39) представим расчеты в виде таблицы:
Таблица 6 – Гидравлический расчет системы отопления
Расчетное падение давления в основном циркуляционном кольце горизонтальной ветви номер один складывается из потерь давлений на участках 1-3 1’-3’:
Как мы видим падение давления в основном циркуляционном кольце горизонтальной ветви номер один меньше располагаемого давления следовательно расчет произведен верно. Избытки давления на отопительных приборах не принадлежащих основному кольцу будут гаситься при помощи регулировочной арматуры установленной на этих приборах.
Расчет тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения
Предусмотрим установку емкостного водоподогревателя мощность которого рассчитана на средний часовой расход горячей воды за сутки максимального водопотребления. В периоды максимального водопользования накопленная в баках-аккумуляторах горячая вода покроет дефицит тепловой мощности.
В соответствии с [11] средний часовой расход горячей воды за период (сутки смена) максимального водопотребления следует определять по формуле:
где - норма расхода горячей воды л потребителем в сутки (смену) наибольшего водопотребления; для жилого дома по приложению 3 [11] примем
- число водопотребителей; примем
- расчетный период ч; примем
Таким образом по формуле (40):
Тепловую нагрузку системы горячего водоснабжения определим по формуле:
где – температура горячей воды °C; в соответствии с требованием [11] принимаем
- температура холодной воды °C; примем
1.Расчет системы вентиляции
В соответствии с приложением М [12] для зданий жилых площадью более двадцати квадратных метров минимальный расход наружного воздуха в расчете на одного человека принимается равным:
Расчетное число жильцов примем как и в предыдущем разделе:
Таким образом необходимый расход воздуха определим по формуле:
Подставим значения в формулу (42):
Как мы видим необходимый расход воздуха меньше расхода поступающего с инфильтрацией. Следовательно условия комфортности соблюдены.
Расчет нетрадиционного источника энергии
В качестве нетрадиционного источника энергии примем биоэнергетическую установку.
Зададимся проточной системой для производства биогаза. Основными компонентами биогаза являются метан и углекислый газ соотношение которых зависит от исходного субстрата и технологии брожения кроме того в биогазе содержатся незначительные количества водорода сероводорода а также азота. [13]
Суммарные нагрузки на системы отопления и водоснабжения составят:
= 18430 + 1727 = 20157 Вт.
Известно что низшая теплота сгорания метана составляет:
Расход биогаза на покрытие нужд систем отопления и водоснабжения рассчитаем по формуле:
где – коэффициент полезного действия котельной установки примем
Подставим значения в формулу (44):
Таким образом принимаем установку по производству биогаза производительностью рассчитанной выше.
В качестве заключения приведем ниже объем работ произведенный в данной курсовой работе:
- Был произведен теплотехнический расчет здания были определены нормируемые и фактические сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций расчет на ограничение конденсации влаги расчет инфильтрации теплопоступлений; расчет потерь теплоты зданием в целом.
- Была определена фактическая тепловая мощность отопительных приборов полезная теплопередача трубопроводов внутри здания; подобрано необходимое количество отопительных приборов.
- Была рассчитана гидравлическая сеть системы отопления в соответствии с заданной схемой разводки и принятой трассировкой; подобраны диаметры трубопроводов.
- Были рассчитаны системы вентиляции и горячего водоснабжения; определена суммарная мощность систем отопления и ГВС.
- В соответствии с потребной мощностью была разработана схема системы отопления здания с применением биоэнергетической установки.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. – Взамен СНиП II-3-79*; Приняты постановлением Госстроя РФ от 26.06.2003 N 113.
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. - Взамен СНиП 2.01.01-82; Введены в действие с 1 января 2000 г. постановлением Госстроя России от 11.06.99 г. № 45.
СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника; в ред. Изменений утв. Постановлением Госстроя СССР от 19.12.1985 N 241N 3 введенного в действие постановлением Минстроя РФ от 11.08.1995 N 18-81 иN 4 утв. Постановлением Госстроя РФ от 19.01.1998 N 18-8.
ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.введения 1989-01-01.
ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении.введения 01.03.1999.
Малявина Е.Г. Теплопотери здания. Справочное пособие. М. «АВОК-ПРЕСС» 2007.
СНиП 2.04.05-91*. Отопление вентиляция и кондиционирование. - Является переизданием СНиП 2.04.05-91 с изменением № 1 утвержденным постановлением Госстроя России от 21 января 1994 г. № 18-3 и изменением № 2 утвержденным постановлением Госстроя России от 15 мая 1997 г. № 18-11.
Богословский В. Н. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В трех частях. Ч. I. Отопление В.Н. Богословский Б.А. Крупнов А.Н. Сканави и др. – М.: Стройиздат 1990. – 344 с.
Сканави А. Н. Отопление А. Н. Сканави Л.М. Махов. – М.: АСВ 2002. – 576 с.
Каменев П. Н. Отопление и вентиляция. Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. I. Отопление. Изд. 3-е перераб. и доп.П. Н. Каменев А. Н. Сканави В. Н. Богословский и др. – М.: Стройиздат 1975. - 483 с.
СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий. - Является переизданием СНиП 2.04.01-85 с изменениями № 1 2 утвержденными постановлением Госстроя СССР от 28 ноября 1991 г. № 20 от 11 июля 1996 г. № 18-46 и поправками введенными письмом Госстроя СССР от 6 мая 1987 г. № АЧ-2358-8.
СНиП 41-01-2003. Отопление вентиляция и кондиционирование. – принят и введен в действие с 01.01.2004 г. постановлением Госстроя России от 26 июня 2003 г. № 115.
Баадер В. Биогаз. Теория и практикаВ. Баадер Е. Доне М. Бренндерфер – М.: «Колос». 1982. - 148 с.