• RU
  • icon На проверке: 19
Меню

Проектирование систем отопления и вентиляции трехкомнатного жилого дома с применением системы гелиотеплоснабжения

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 761 KB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Проектирование систем отопления и вентиляции трехкомнатного жилого дома с применением системы гелиотеплоснабжения

Состав проекта

icon
icon 1. Графическая часть.dwg
icon 2. Текстовая часть.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon 1. Графическая часть.dwg

1. Графическая часть.dwg
0112-ИК-Балабаново-ИОС 4.С
Пьезометрический график
Принципиальная технологическая схема системы отопления и ГВС с применением гелиоустановки
отмеченный символом "*"
по заданию составляет 7800 мм. Размещение элементов ограждающих конструкций при данном значении невозможно. Параметр был увеличен на 4000 мм.
Полуармированное стекло
Тепловоспринимающая панель
Плоский солнечный коллектор. Общий вид
Насосы котлового контура
Циркуляционные насосы системы отопления
Гидравлический разделитель
Предохранительный клапан
Циркуляционные насосы системы ГВС
Циркуляционные насосы контура "коллектор система отопления
Бойлер гелиоустановки
Условные обозначения
Направление движения теплоносителя
Переход с одного диаметра на другой
Горизонтальная ветвь
Гидравлические параметры горизонтальной ветви 2 аналогичны параметрам горизонтальной ветви 1
Экспликация помещений

icon 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 трехкомнатного жилого дома с применением системы гелиотеплоснабжения»
(подпись дата)(инициалы фамилия)
Специальность 140106
Обозначение курсовой работы 140106-СЭП51з-089
(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 трехкомнатного жилого дома с применением системы гелиотеплоснабжения»
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.Общий вид солнечного коллектора и технологическая схема солнечной установки (А2)
подпись датаинициалы фамилия
Задание принял к исполнению
Теплотехническая оценка ограждающих конструкций здания6
1.Определение нормируемых значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания6
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 пола8
3.3.Приведенное значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия10
3.4.Приведенное значение сопротивления теплопередаче окон11
3.5.Приведенное значение сопротивления теплопередаче наружных дверей11
4.Оганичение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции11
5.Сверка параметров ограждающих конструкций здания13
Теплотехнический расчет здания14
1.Расчет основных и добавочных теплопотерь через ограждающие конструкции здания14
2.Определение требуемого сопротивления воздухопроницания ограждающих конструкций.17
3.Расчет теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции18
4.Расчет бытовых теплопоступлений22
5.Определение суммарной нагрузки на систему отопления.22
Расчет мощности и числа отопительных приборов24
Гидравлический расчет системы отопления30
Расчет тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения35
1.Расчет системы вентиляции36
Расчет нетрадиционного источника энергии37
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ41
Энергоэффективные технологии все увереннее и увереннее входят в нашу жизнь развиваются с каждым днем и что важно для конечного потребителя дают положительный экономический эффект.
В нашей стране в связи с ее климатическими особенностями теплоснабжение жилищно-коммунального сектора в зимний период является наиболее энергоемкой составляющей. Несмотря на выдвижение жестких требований к теплоизоляционным характеристикам конструктивных элементов зданий положение вещей вряд ли изменится.
Гелиоэнергетика имеет ряд преимуществ по сравнению к примеру с малой гидроэнергетикой и ветроэнергетикой.
Во первых ее гораздо легче адаптировать к частному строительству. Если строительство ветро- и гидроагрегатов для энергоснабжения жилого дома на одну семью кажется весьма экзотическим решением то гелиоустановка аккуратно «спрятанная» в кровле здания не выглядит дико даже в глазах весьма консервативного хозяина.
Во-вторых по сравнению с теми же агрегатами задача которых в первую очередь – выработка электричества гелиоустановки не требуют дополнительных преобразований энергии при производстве тепла; в эксплуатации они проще; работают в тандеме с традиционным газовым водогрейным котлом. Можно сказать что единственная причина по которой солнечные панели до сих пор не стоят на крыше каждого дома – относительно низкие цены на газ. Впрочем интенсивность солнечного света в отличии от ценовой политики гораздо лучше поддается прогнозированию.
В соответствии с заданием имеется одноэтажный одноквартирный трехкомнатный жилой дом из деталей заводского изготовления (утеплённые щиты из древесно-волокнистых плит) предназначен для строительства в сельской местности в районах с расчётной зимней температурой от минус 30 °С до минус 40 °С.
Основные размеры здания: a = 7800 мм; b = 6000 мм; c = 3000 мм;
Штукатурка известково-цементная
Кирпич обыкновенный по ГОСТ 530-2007
Штукатурка известковая
Цементно-песчаная стяжка
Пароизоляция из двух
Плита железобетонная
Асбоцементная плитка
Окна с двойным остеклением
Двери деревянные двухпольные
Район строительства: Хабаровск;
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 092: минус 31 °C;
Средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С: минус 93 °C;
Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С: 211 суток;
Ориентация фасада: ЮЗ;
Система отопления: центральная водяная однотрубная с верхней разводкой t1 = 80 оС t0 = 65 оС насосная или безнасосная;
Нагревательные приборы: змеевики из гладких труб диаметром 32 мм
Теплотехническая оценка ограждающих конструкций здания
1.Определение нормируемых значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания
В соответствии с [1] нормами установлены 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.
Градусо-сутки отопительного периода определим по формуле:
где - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания °С; примем = 22 °C.
- средняя температура наружного воздуха °С и продолжительность сут отопительного периода принимаемые по [2] для г. Хабаровск; = -93 °C = 211 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 окон: = 000005 = 03.
Таким образом для наружных стен нормируемое значение сопротивления теплопередаче равно:
для перекрытий чердачных:
для дверей (в соответствии с п. 5.7 [1]):
2.Определение условий эксплуатации ограждающих конструкций
В соответствии с [5] относительная влажность в здании жилого дома не должна превышать шестидесяти процентов. Следовательно по таблице 1 [3] принимаем сухой 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).
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:
штукатурка известково-цементная = 070 Вт(м2·°C); = 0012 м;
кирпич обыкновенный по ГОСТ 530-2007 = 070 Вт(м2·°C); = 051 м;
штукатурка известковая = 070 Вт(м2·°C); = 0012 м;
Тогда совместив формулы (3) и (4) получим:
3.2.Приведенное значение сопротивления теплопередаче пола
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в конструкцию пола:
цементная стяжка = 070 Вт(м2·°C); = 0024 м;
бетон В 75 = 174 Вт(м2·°C); = 012 м;
Приведенное термическое сопротивление конструкции пола определим совместив формулы (3) и (4):
Приведенное термическое сопротивление пола жилого дома определим по формулам и рекомендациям [6]:
Для расчета сопротивления теплопередаче конструкций расположенных на грунте применяют упрощенную методику. Поверхность пола и стен (при этом пол рассматривается как продолжение стены) по грунту делится на полосы шириной два метра параллельные стыку наружной стены и поверхности земли. Отсчет зон начинается по стене от уровня земли а если стен по грунту нет то зоной I является полоса пола ближайшая к наружной стене. Следующие две полосы будут иметь номера II и III а остальная часть пола составит зону IV. Для каждой зоны неутепленного пола предусмотрены нормативные значения сопротивления теплопередаче:
Приведенное термическое сопротивление пола на грунте по каждой зоне определяется по формуле:
где - приведенное термическое сопротивление пола на грунте
- сопротивление теплопередаче неутепленного пола
- приведенное термическое сопротивление конструкции пола на грунте м2·°CВт.
Подставим значения в формулу (5). Для зоны I:
Среднее приведенное термическое сопротивление пола по грунту (всех зон в соответствии с площадью занимаемой каждой зоной) определяется по формуле:
где – площади соответствующих зон м2; исходя из плана здания:
Определим среднее приведенное термическое сопротивление пола на лагах по формуле (6):
3.3.Приведенное значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в конструкцию чердачного перекрытия:
цементно-песчаная стяжка = 076 Вт(м2·°C); = 035 м;
шлак топливный = 016 Вт(м2·°C); = 012 м;
рубероид = 017 Вт(м2·°C); = 0004 м;
железобетон = 192 Вт(м2·°C); = 005 м.
Для перекрытия чердачного:
3.4.Приведенное значение сопротивления теплопередаче окон
Для окон с двойным остеклением по [3] приведенное сопротивление теплопередаче равно:
3.5.Приведенное значение сопротивления теплопередаче наружных дверей
Коэффициенты теплопроводности и толщина элементов входящих в конструкцию наружных дверей:
Сосна и ель поперек волокон = 014 Вт(м2·°C); = 04 м;
4.Оганичение 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 здания должна быть не ниже плюс 3 °С
Для жилых зданий нормируемые температурные перепады равны для наружных стен:
для покрытий и чердачных перекрытий:
для пола на грунте– не нормируется;
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 (7) 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
Чердачное перекрытие
Как видно из таблицы наружные стены чердачное перекрытие и окна не соответствуют условиям энергоэффективности.
Включим в конструкцию наружных стен дополнительно плиту пенополистирола с параметрами:
= 0041 Вт(м2·°C); = 012 м.
Тогда уточненное приведенное значение сопротивления теплопередаче стен составит:
что удовлетворяет условиям энергоэффективности.
Включим в конструкцию чердачного перекрытия дополнительно плиту пенополистирола с параметрами:
= 0041Вт(м2·°C); = 015 м.
Тогда уточненное приведенное значение сопротивления теплопередаче кровли составит:
В качестве остекления примем двухкамерный стеклопакет из стекла с мягким селективным покрытием:
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 (8) представим в виде таблицы:
Таблица 2 – Теплотехнический расчет здания.
Добавки к теплопотерям %
Общий добавочный множитель
На число наружных стен
Таким образом суммарные основные и добавочные потери теплоты равны = 5812 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 (13):
определим удельный вес внутреннего воздуха:
Определим разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций по формуле (12):
Тогда по формулам (9) (10) (11) 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 (12).
– то же что и в формуле (11);
– фактическое сопротивление воздухопроницанию соответственно i-ой светопрозрачной конструкции и i-ой двери или секции ворот.
Необходимо отметить что формула (15) 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 (10)-(15) представим в виде таблицы:
Таблица 3 – Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Таким образом суммарные потери теплоты на инфильтрацию = 2258 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:
= 3·90 + 1200 = 1470 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 змеевиков из гладких труб по таблице 2 приложения 12 [7] прием как для чугунного секционного радиатора:
– 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.
Неотапливаемых помещений в составе здания не имеется следовательно:
Теплоотдача открыто проложенных в пределах помещений труб определяется по формуле:
– длина i-й трубы м.
Часть выражения (17) 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 отопительных приборов Вт.
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 змеевика 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 змеевике:
где – номинальный условный тепловой поток одной трубы змеевика Вт;
– число труб в змеевике в соответствии с заданием
– коэффициент учета числа секций в приборе примем
– коэффициент учета способа установки змеевика. Примем установку в стенной нише от верха змеевика до низа ниши сто миллиметров:
где – длина змеевика м в соответствии с заданием
Для удобства преобразуем формулы (21) и (24) 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 одного метра гладкой трубы диаметром тридцать два миллиметра при числе рядов труб более двух:
Следовательно теплопередача одного метра гладкой трубы диаметром тридцать два миллиметра при числе рядов труб более двух при расчетных условиях второго типа составит:
Приведем теплопередачу одного метра трубы змеевика к расчетным условиям первого типа. Совместим формулы (22) (25) учитывая что = = = = 1:
Подставим значения в формулу (26)
Примем систему с обходными участками («байпасами»). Для этой системы характерно разделение теплоносителя после отопительного прибора при этом часть теплоносителя идет через отопительный прибор часть – через байпас.
При расчете однотрубной системы отопления необходимо учитывать что в каждый следующий по ходу движения теплоносителя прибор поступает вода с меньшей температурой за счет использования ее теплоты в предыдущем приборе. При этом также падает теплоотдача каждого последующего прибора за счет снижения разности средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха меняется требуемый расход теплоносителя для поддержания расчетной мощности прибора.
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:
Зададим температуру выхода после каждого отопительного прибора
Температуру подачи в каждый конкретный отопительный прибор (кроме первого)определим по формуле:
где - температура подачи в предыдущий отопительный прибор;
- полезная теплоотдача от труб проложенных в помещении;
– суммарный расход теплоносителя через горизонтальную ветвь. Примем две горизонтальных ветви по десять приборов каждая.
В первом приближении примем
Расход теплоносителя через отопительный прибор определим по формуле:
где – фактическая мощность отопительного прибора Вт
87 – удельная теплоемкость воды Дж(кг·ºС);
–температура подачи в каждый конкретный отопительный прибор и температура в обратном трубопроводе отопительного прибора ºС.
Полезную теплоотдачу от труб проложенных в помещении будем определять исходя из следующих соображений.
Примем что разводящая магистраль теплоизолирована следовательно ее тепло не используется. Теплоотдача подводок к отопительным приборам будет меняться за счет понижения температуры в подающих участках. В таком случае выражение (18) примет вид:
где – тепловая мощность подводки к
Тепловая мощность подводки к i-му 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 все подводки условным диаметром пятнадцать и длиной в половину метра
Для примера рассчитаем теплоотдачу подводок у первого отопительного прибора.
Найдем теплоотдачу нетеплоизолированных труб = 79 ºС и = 65 ºС:
Вследствие громоздкости вычислений представим результаты полученные по формулам (22) (23) (25) (27) (28) в виде таблицы
Таблица 4 – Расчет мощности отопительных приборов ветви номер один.
Температура подаси ºС
Температура обратки ºС
Разность средней температуры воды и воздуха ºС
Комплексный коэффициент приведения
Расход воды через прибор кгч
Тепловая мощность i-ой подводки Вт
Горизонтальная ветвь номер два аналогична ветви номер один ее расчет предоставлять не будем. Учтем ее удвоив значения теплоотдачи отопительных приборов и трубопроводов.
= 3434 · 2 = 6868 Вт
Суммарная теплоотдача подводок к отопительным приборам составит:
Проверим выполнение условия (20):
Нехватка мощности составляет сто пятьдесят один Ватт что вполне допустимо учитывая большой запас в начале расчета.
Фактическую суммарную нагрузку на систему отопления определим по формуле:
Гидравлический расчет системы отопления
В соответствии с заданием принята система отопления водяная однотрубная с верхней разводкой.
Для экономии места у наружных стен греющие змеевики вследствие их низкой теплоотдачи будем располагать в два яруса – один над другим.
Так как горизонтальные ветви идентичны произведем расчет лишь горизонтальной ветви номер один.
Зададимся циркуляционным кольцом включающим в себя все отопительные приборы (минуя байпасы) так как для этого кольца в случае полного перекрытия трехходовых клапанов в сторону байпасов характерно наибольшее падение давления.
Также необходимо отметить что в принципе в таком случае при расчете нет необходимости разбиения системы на участки так как расход будет постоянным в любой точке системы. Тем не менее условное разбиение на участки до каждой пары отопительных приборов сделает расчет более наглядным.
В качестве расхода теплоносителя примем половину расхода принятого в предыдущем разделе так как он разделяется поровну между двумя горизонтальными ветвями.
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
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.
Вследствие громоздкости расчетов по формулам (31) - (39) представим расчеты в виде таблицы:
Таблица 6 – Гидравлический расчет системы отопления
Падение давления в основном циркуляционном кольце определяется как сумма падений давлений на участках 1-6:
Получившаяся потеря давления меньше расчетного располагаемого перепада давлений:
следовательно расчет произведен верно.
Расчет тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения
В случае использования гелиоустановки как нетрадиционного источника энергии бойлер гелиоустановки будет нести функцию накопительной емкости. В таком случае достаточно будет произвести расчет среднего часового расхода воды. В пиковых режимах потребность в горячей воде будет компенсироваться за счет воды накопленной в бойлере.
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 для расчета сутки
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 минимальный расход наружного воздуха в расчете на одного человека принимается равным:
Расчетное число людей 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. Другими словами естественное воздухопроницание в здание полностью покрывает потребность в свежем воздухе и удовлетворяет гигиеническим требованиям.
Расчет нетрадиционного источника энергии
В качестве нетрадиционного источника энергии примем гелиоустановку.
Технологическая схема системы отопления и горячего водоснабжения на базе гелиоустановки состоит из солнечного коллектора бойлера гелиоустановки системы регуляторов и автоматики распределяющих теплоту между системами отопления и системой ГВС. Также в схеме присутствуют традиционный отопительный котел и бойлер-водонагреватель в качестве резервных элементов.
В соответствии с [13] площадь поверхности солнечного коллектора определяется по формуле:
где – полная годовая нагрузка теплоснабжения кВт·ч;
- удельная годовая теплопроизводительность солнечного коллектора кВт·чм2.
Полную годовую нагрузку теплоснабжения определим по формуле:
где – значения из предыдущих разделов;
- число дней работы системы ГВС примем
Подставим значения в формулу (45):
Удельная годовая теплопроизводительность солнечного коллектора определяется по формуле:
где – параметры солнечного коллектора;
- среднегодовая суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность кВт·чм2 в соответствии с приложением 2 [13] для города Хабаровск
Параметры солнечного коллектора находятся по формулам:
=(1 + 2·r + 3·r2)+(4 + 5·r + 6·r2) ·f + (7 + 8·r + 9·r2) ·f2
=(1 + 2·r + 3·r2)+( 4 + 5·r + 6·r2)·f + (7 + 8·r + 9·r2) ·f2
где 1 - 9 1 - 9 – группа коэффициентов принимаемая по таблице 3.1 [13] в зависимости от типа коллектора; примем II тип коллектора;
r – здесь - отношение суточной нагрузки отопления при температуре наружного воздуха равной 0 °С к суточной нагрузке ГВС;
f – здесь - коэффициент замещения ориентировочно принимается от 02 до 04. Примем
Параметр r определим по формуле:
Подставим значения в формулу (49):
Вследствие громоздкости формул (47) и (48) предоставим конечный результат без описания значения переменных:
Таким образом по формуле (46):
Определим требуемую площадь солнечного коллектора по формуле (44):
Очевидно что такая площадь солнечного коллектора в частном строительстве является недостижимой и нерациональной. Большое требуемое значение площади коллектора вызвано суровым климатом расчетного района строительства. Тем не менее абстрагируясь от реальности в рамках учебной деятельности примем в качестве базы системы теплоснабжения солнечный коллектор II типа рассчитанной выше площадью.
В заключение подытожим предыдущие разделы.
В рамках данной курсовой работы было выполнено следующее:
- Был произведен расчет ограждающих конструкций зданий в частности расчет нормируемых и фактических сопротивлений теплопередачи расчет на ограничение конденсации влаги расчет инфильтрации теплопоступлений; расчет потерь теплоты зданием в целом.
- Была уточнена 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 теплоснабжения на базе гелиоустановки.
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.
РД 34.20.115-89. Методические указания по расчету и проектированию систем солнечного теплоснабжения. – Утверждено Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 07.12.89 г.
up Наверх