Расчет элементов системы водяного отопления двухэтажного здания и приточно-вытяжной вентиляции для двухсветного зала 101

все.dwg

Рис.П2 Аксонометрическая схема трубопроводов отопления
Рис.П2 Аксонометрическая схема

готовый кп вар.7.doc

Тепловой расчет системы отопления5
Тепловой расчет отопительных приборов 13
Гидравлический расчет циркуляционного кольца
Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции
двухсветного зала 10119
Используемая литература24
По эскизным чертежам разработать схематически и выполнить расчет элементов системы водяного отопления двухэтажного здания и приточно-вытяжной вентиляции для двухсветного зала 101.
Географический район строительства здания: г. Вязьма
Климатические данные района:
а) расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования системы отопления °С;
б) средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон °С;
в) продолжительность отопительного сезона сут;
г) расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции °С.
Влажностный режим помещений – нормальный ().
Основные характеристики здания (см. рис.П1).
Наружные стены – из кирпича без наружной облицовки с внутренней известково-песочной штукатуркой толщиной .
Тип кирпичной кладки: из силикатного кирпича коэффициент теплопроводности кладки Вт(м·К).
Коэффициент теплопроводности штукатурки Вт(м·К).
Подвал под полами первого этажа – неотапливаемый без окон. Окна – с двойным остеклением на деревянных переплетах. Входная дверь – двойная с тамбуром без тепловой завесы.
Размеры здания: полная ширина здания А=16 м;
высота этажей Н=35 м;
ориентация главного фасада – З.
Площадь одного оконного проема .
Площадь одного дверного проема .
Расчетные температуры воздуха внутри помещений :
в вестибюле (помещение 105) 12 °С;
на лестничной клетке в санузлах 16 °С;
во всех остальных помещениях 18 °С.
Система отопления здания – двухтрубная тупиковая.
Вид циркуляции: насосная.
Распределение воды: нижнее.
Источник теплоснабжения: водяная теплосеть с температурами воды 13070 °С.
Присоединение к внешним тепловым сетям: через элеватор.
Расчетная температура воды в системе отопления:
Отопительные приборы: чугунные двухколонковые радиаторы МС-140. Основные теплотехнические характеристики указанных отопительных приборов представлены в табл.1.
Технические характеристики отопительных приборов
Тип отопительного прибора
Площадь теплообменной поверхности секции
Номинальная плотность теплового потока
Строительная линия секции мм
Схема присоединения отопительных приборов к стоякам – сверху вниз.
Основные исходные данные для расчета воздухообмена двухсветного зала (помещение 101):
Расчетное число людей в зале: чел;
Допустимая концентрация в воздухе помещения ;
Допустимая относительная влажность воздуха ;
Концентрация в наружном воздухе .
Система вентиляции – приточно-вытяжная с механическим притоком и естественной вытяжкой не связанная с отоплением. Подача приточного воздуха производится в верхнюю зону. Продолжительность работы калорифера системы вентиляции средний коэффициент тепловой нагрузки .
Тепловой расчет системы отопления
Назначение системы отопления состоит в обеспечении требуемого теплового режима во всех помещениях здания в холодный период года. Эта цель достигается установкой отопительных приборов суммарная теплоотдача которых в каждом помещении компенсирует тепловые потери через наружные ограждения. Систему отопления проектируют на расчетную температуру наружного воздуха наиболее холодного периода года (средняя температура наиболее холодной пятидневки в данном населенном пункте из восьми зим за 50-летний период).
Для города Вязьма °С.
Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания
Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение
где - средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности ограждающей конструкции;
- нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения и внутренней поверхностью ограждения .
°С – для наружных стен
°С – для чердачных перекрытий
°С – для покрытий над подвалами и подпольями.
- для наружных стен;
- для чердачных перекрытий;
- для покрытий над подвалами и подпольями.
Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции
где - поправочный коэффициент на расчетную разность температур учитывает положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.
Значения коэффициента принимается:
а) для наружных стен ;
б) для чердачных перекрытий ;
в) для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов расположенных выше уровня земли .
Выполним расчет для наружных стен:
- на лестничной клетке(ЛК) и в санузлах(СУ);
- в вестибюле (помещение 105);
- во всех остальных помещениях.
Аналогично выполняются расчеты для потолка 2 этажа и пола 1 этажа.
Для потолка 2 этажа:
Требуемое минимальное по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции
Необходимая минимальная толщина наружных стен м. Из выражения для термического сопротивления в процессе передачи теплоты через плоскую стенку
где - значения коэффициентов теплопроводности [9 табл1];
- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к наружному воздуху.
Найденное значение округляется до стандартной толщины кладки .
Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен
Расчетное термическое сопротивление теплопередаче ;
Предпочтительнее когда т.е. . Однако запас не должен превышать 15%. Допускается и но не более чем на 5%.
Аналогичные расчеты следует проводить и для прочих ограждающих конструкций (ПТ ПЛ и др.). Поскольку в задании на курсовую работу указанные ограждения не конкретизированы то принимают:
а) для пола первого этажа =029
б) для потолка второго этажа =096
Для окон и наружной двери принять:=29=233
Основные теплопотери через наружные ограждения.
Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находят по уравнению теплопередачи:
где- площадь поверхности соответствующего наружного ограждения м2;
- расчетная температура воздуха внутри помещения °С;
- расчетная температура наружного воздуха для наиболее холодного месяца при расчете теплопотерь через наружные ограждения °С.
Полные теплопотери через наружные ограждения Вт:
где - добавочные теплопотери Вт.
Добавочные теплопотери определяют в процентах к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждения по сторонам света от скорости обдувания их ветром на угловые помещения на поступление холодного воздуха (для наружных дверей с кратковременным открыванием) на высоту. Добавку на высоту вводят для помещений общественных зданий высотой более 4 м; она составляет 2% на каждый метр высоты свыше 4м но не более 15%. Добавку на высоту следует учесть для двусветного зала (помещение 101). Добавка на высоту не распространяется на лестничные клетки. Если расчетная зимняя скорость ветра не превышает 5мсек то добавка на обдувание принимается в размере 5% теплопотерь для ограждений защищенных от ветра и 10% - для незащищенных. Ограждение считается защищенным если расстояние по высоте от верха ограждения до верха защищающего его противоположного здания больше 15 расстояния между ними. В данной курсовой работе считаем что здания защищены от ветра.
Добавочные теплопотери на поступление холодного воздуха через входы в здания и сооружения не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами. Принимают при высоте здания м:
для одинарных дверей ;
для двойных дверей с тамбуром между ними без тамбура при наличии двух тамбуров между тройными дверями ;
для наружных ворот при отсутствии тамбура и в размере при наличии тамбура.
Результаты расчета сводятся в таблицу 2.
Расчет тепловых потерь двухэтажного здания.
Наименование помещения
Внутренняя температура помещения tв °С
Поверхность охлаждения
Разность температур tв-tн °С
Поправочный коэффициент n
Коэффициент теплопередачи k
Добавка к основной потере тепла %
Всего добавочных потерь Q Вт
Общая потеря тепла SQ Вт
Размеры м и их количество
Удельная тепловая характеристика здания
где - полные теплопотери через наружные ограждения для здания в целом Вт;
- объем здании по наружному обмеру
Расчетная тепловая мощность системы отопления здания Вт
где - расход тепла на нагревание воздуха поступающего в помещения при инфильтрации Вт. В курсовой работе можно условно принять т.е. .
Годовой расход тепла на отопление
где - относительная отопительная нагрузка средняя за отопительный период;
- средняя за отопительный период температура наружного воздуха °С
- продолжительность отопительного периода чгод;
Годовой расход топлива на отопление тыс. м3год (для газообразного топлива)
где - расход тепла на отопление МДжгод;
- низшая теплота сгорания топлива кДжм3
- КПД теплогенерирующей установки;
- коэффициент учитывающий потери тепла в тепловых сетях.
- для центральных котельных работающих на жидком и газообразном топливах;
а) газообразное топливо кДжм3
б) стоимость используемого для отопления топлива
в) стоимость отпускаемой теплогенерирующей установкой теплоты плату за тепловую энергию используемую на нужды отопления жилых и общественных зданий
г) стоимость потребляемой электрической энергии
Расход условного топлива определяется по формуле:
Для пресчета расхода условного топлива в натуральное используют тепловой эквивалент:
тыс. м3год – расход натурального топлива на отопление.
Тогда стоимость топлива составит:
Годовые затраты на теплопотребление составят:
Тепловой расчет отопительных приборов
Расположение отопительных приборов представлено на рис П1. Устанавливаются приборы типа МС-140-108.
Расчетную тепловую мощность отопительных приборов Вт определяют исходя из полных потерь теплоты Вт для каждого ш-го помещения. Из уравнения теплового баланса следует:
где - теплоотдача открыто расположенных в пределах помещения труб системы отопления Вт (в данной курсовой работе можно не учитывать).
Если в помещении устанавливают отопительные приборы одинаковой мощности то
где - число отопительных приборов устанавливаемых в i–м помещении.
Расчетную площадь теплообменной поверхности отопительного прибора м2 определяют из уравнения теплопередачи:
где - коэффициент теплопередачи отопительного прибора
- средняя разность температур греющей воды и нагреваемого воздуха (средний температурный напор) К
Для упрощения расчетов в данной курсовой работе значение можно принять одинаковым для отопительного прибора типа МС-140-108 независимо от расхода теплоносителя .
Требуемая площадь теплообменной поверхности отопительного прибора м2:
где - поправочный коэффициент на число секций в приборе (уточняется в конце расчета когда известно число секций в приборе);
- коэффициент учитывающий характер установки отопительного прибора. Для чугунных секционных радиаторов устанавливаемых у наружных стен в том числе под световым проемом [10табл 8.3]
Требуемое число секций в отопительном приборе
Для остальных помещений расчет выполняется аналогично. Для двусветного зала 101 целесообразно установить отопительные приборы в 2 яруса. При этом принимают:
Результаты расчетов по определению тепловой мощности отопительных приборов и числу секций в каждом из них для всех помещений представлены в таблице 3.
Расчет отопительных приборов
Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы отопления.
Приступая к гидравлическому расчету системы отопления предварительно выполнили следующее:
Разместили на планах этажей нагревательные приборы а так же горячие и обратные стояки; на каждом нагревательном приборе проставили тепловые нагрузки в зависимости от теплопотерь помещений и числа устанавливаемых в них приборов.
Изобразили аксонометрическую схему трубопроводов отопления указав расположение запорно–регулировочной арматуры. (рис.П2 )
Определили основное циркуляционное кольцо.
Обозначили на аксонометрической схеме трубопроводов отопления расчетные участки основного циркуляционного кольцауказав для каждого участка тепловую нагрузку Вт и длину.
Находим расчетное циркуляционное давление в кольце:
Для системы отопления с насосной циркуляцией
где - давление создаваемое насосом (или элеватором) Па;
- коэффициент принимаемый равным 04-05;
- естественное дополнительное давление от остывания воды в приборах Па;
- естественное дополнительное давление от остывания воды в трубах Па.
При определении суммы для насосных систем отопления можно воспользоваться формулой:
где - число этажей в здании;
- высота одного этажа м.
При обычной протяженности колец системы () принимают
Средняя для кольца удельная потеря давления на трение Пам:
где - коэффициент учитывающий долю потери давления преодоление сопротивления трения от расчетного циркуляционного давление в кольце:
- для насосных систем. Фактическая удельная потеря давления на трение должна быть близка к .
Результаты гидравлического расчета участков циркуляционного кольца сводятся в таблицу 4. Графы 12 и 4 заполняются по данным расчетной схемы отопления. В графе 3 указывают расход теплоносителя для каждого участка кгч
где - средняя теплоемкость воды в интервале температур .
Аналогично выполняется расчет для остальных участков.
По величинам и пользуясь таблицами гидравлического расчета трубопроводов систем отопления [3] определяется диаметр трубы участка округляя его до ближайшего значения изготавливаемых труб. По выбранному диаметру и расходу пользуясь таблицами гидравлического расчета трубопроводов систем отопления находят фактическую скорость движения воды на участке мс и фактическую удельную потерю давления на участке Пам.
Потери давления на трение Па
Для остальных участков расчет производится аналогично.
Потери давления в местных сопротивлениях определяются по формуле:
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке выбирается по [9 табл.12]
Общие потери давления на участке Па.
Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы отопления
Предварительный расчет
Окончательный расчет
В результате расчета необходимо произвести перерасчет циркуляционного кольца изменив соответственно диаметры некоторых участков. Изменим диаметры участков 7– 8 и 17 – 18 примем тогда
Для систем отопления присоединяемым к внешней тепловой сети через элеватор определяют коэффициент смешения – количество подмешиваемой в элеватор обратной воды из системы отопления (при температуре ) к количеству сетевой воды подаваемой из прямого трубопровода тепловой сети (с температурой для получения требуемой температуры смеси (горячей воды) подаваемой в систему отопления) т.е.
Расчетную формулу для определения коэффициента смешения получаем исходя из уравнений материального и теплового баланса при смешении двух потоков воды:
Входящие в уравнение теплового баланса средние теплоемкости воды считаем одинаковыми. [9]
Давление создаваемое элеватором определяют в зависимости от коэффициента смешения и располагаемого давления в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание. (Поскольку последнее не задано принять ).
Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции двухсветного зала 101
Необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и переходного периодов
где - теплоизбытки в помещении в зимний и переходный периоды Вт;
- средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении в интервале температур ;
- плотность воздуха поступающего в помещение ;
- температура воздуха удаляемого из помещения °С;
- температура приточного воздуха °С.
Величину определяют из уравнения теплового баланса помещения:
где - тепловыделения в помещении Вт;
- потери тепла помещением Вт.
В общественных помещениях основным источником тепловыделений (кроме системы отопления) являются люди т.е.
где - явные тепловыделения от людей Вт;
- тепловая мощность системы отопления Вт.
Потери тепла в жилых и общественных помещениях – это в основном потери тепла через наружные ограждения:
Т.к. при проектировании системы отопления помещения 101 не учитывались явные тепловыделения от людей и принимались что то тепловыделения от людей являются теплоизбытками:
где - явные тепловыделения от одного человека в состоянии покоя Втчел.;
- число людей в зале чел.
В состоянии покоя при °С .
Значение изобарной теплоемкости воздуха принимаем:
Плотность воздуха поступающего в помещение определяется из уравнения состояния:
где - атмосферное давление воздуха Па;
Температуру воздуха удаляемого из помещения °С определяют в зависимости от места забора удаляемого воздуха. При извлечении воздуха из нижней зоны °С. Температуру приточного воздуха °С определяют в зависимости от периода года и места подачи воздуха в помещение. Так для зимнего и переходного периодов при подаче воздуха в верхнюю зону принимают °С. Принимаем °С.
Необходимый воздухообмен по влагоизбыткам находят для переходного периода (°С)
где при °С - количество влаги выделяемое одним человеком в зависимости от характера работы и температуры воздуха в помещении гч;
- влагосодержание удаляемого воздуха гкг сухого воздуха;
- влагосодержание приточного воздуха гкг сухого воздуха;
- плотность поступающего в помещение воздуха .
При °С и по Id – диаграмме влажного воздуха
При °С и (средняя относительная влажность воздуха для района строительства в переходные период) по Id – диаграмме влажного воздуха
Необходимый воздухообмен по избыткам
где - количество углекислоты выделяемое одним человеком лч;
- предельно допустимое содержание углекислого газа в удаляемом воздухе лм;
- содержание углекислого газа в приточном воздухе лм.
Расчетный воздухообмен по притоку
где - расчетный воздухообмен
Расчетный воздухообмен по вытяжке
Секундный расход тепла на нагрев приточного воздуха в калорифере кВт
где - расчетная температура для проектирования вентиляции °С.
Годовой расход тепла и топлива на нагрев приточного воздуха в калориферной установке системы вентиляции:
Годовой расход топлива на вентиляцию тыс. м3год (для газообразного топлива)
Используемая литература
Богословский В.П. Сканави А.Н. Отопление: Учеб. для вузов. АСВ. – М.1991.
Строительные нормы и правила. Строительная теплотехника. СНиП II-3-79 (1998). Госстрой России. М. 1998г.
Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1 Отопление под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера М. : Стройиздат 1990-344с.: ил.
Инженерные сети. Оборудование зданий и сооружений под. ред. Сонина Ю.П.– М.: Высшая школа 2001 г.
СНиП 2.04.05-91 – Отопление вентиляция и кондиционирование. 1991 г.
Еремкин А.И. Королева Т.И. Орлова Н.А. Отопление и вентиляция жилого здания: Уч. пос. – 2-е изд.- М.:Издательство АСВ 2003.-129с.
Чайковский Г.П. Отопление и вентиляция зданий: МПС РФ; Дальневосточный Государственный Университет путей сообщения.-2-е изд. исп. и доп. – Хабаровск: ДВГУПС 2003. – 71с. Б.ц.
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети 5-изд: Учеб для вузов – М.:Энергоиздат1982.
РГОТУПС Методические указания Теплогазоснабжение и вентиляция. Москва 2007.
Тихомиров К.В. Теплотехника теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. – М.:Стройиздат1991.-480с.