Расчёт системы водяного отопления

Курсовая работа.doc

Министерство науки и образования Российской Федерации
Саратовский Государственный технический университет
Кафедра: Промышленной теплотехники
Курсовая работа по дисциплине
“Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности человека”
«Расчёт системы водяного отопления»
Данная курсовая работа содержит 25 страниц текста 3 таблицы спецификацию 4 чертежа выполненных на одном листе формата А1.
ОТОПЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ТРУБОПРОВОД ТЕМПЕРАТУРА РАДИАТОР ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ТЕПЛООТДАЧА ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТЬ КОЛЬЦО ЦИРКУЛЯЦИИ.
Цель работы: Рассчитать систему водяного отопления административного корпуса промышленного предприятия.
В результате расчета будут получены следующие результаты:
фактическое сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции (стены здания);
фактическое сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции (подвального перекрытия);
фактическое сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции (чердачного перекрытия);
коэффициенты теплопередачи окон для первого и для второго этажа;
количество радиаторов;
суммарные тепловые потери;
суммарные гидравлические потери.
Выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха9
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 10
1 Теплотехнический расчет наружных стен10
2 Теплотехнический расчет подвального перекрытия12
3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия14
Теплотехнический расчет окон 16
Расчет тепловых потерь и определение тепловой нагрузки
на систему отопления 19
Расчёт нагревательных приборов20
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления 22
Список использованных источников 25
Приложение 1 таблица №1 Приложение 2 таблица №2
Приложение 3 таблица №3
Отопление — один из видов инженерного (технологического) оборудования здания и кроме того является отраслью строительной техники.
Отопление поддерживает в помещении на определенном уровне температуру воздуха и внутренних поверхностей конструкций. В помещении обеспечивается тепловой комфорт - оптимальная температурная обстановка благоприятная для жизни и деятельности людей в холодное время года.
Монтаж стационарной установки отопления производится в процессе возведения здания ее элементы увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьером помещении. Функционирование отопления характеризуется определённой периодичностью в течение года и изменчивостью использования мощности установки зависящей прежде всего от метеорологических условий в холодное время года. При понижении температуры наружного воздуха и усилении ветра должна увеличиваться а при повышении температуры наружного воздуха и воздействии солнечной радиации уменьшаться теплоотдача от отопительных установок в помещения. Изменение интенсивности внешнего воздействия на здание может также сочетаться с неравномерным поступлением тепла от внутренних производственных и бытовых источников что требует дополнительного регулирования действия отопления.
Очевидно что для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях зданий требуются технически совершенные отопительные установки. И чем суровее климат местности и выше требования к обеспечению благоприятных условий в здании тем более мощным и надёжным должно быть отопление.
Состояние воздушной среды в помещениях в холодное время года обусловливается действием не только отопления но и вентиляции. Отопление и вентиляция совместно обеспечивают в помещениях помимо температуры определенные влажность подвижность давление состав и чистоту воздуха. В производственных и сельскохозяйственных сооружениях во многих гражданских зданиях отопление и вентиляция неотделимы они взаимно создают требуемые санитарно-гигиенические условия способствуют снижению числа заболеваний улучшению самочувствия людей и повышению производительности их труда.
ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННЕГО И НАРУЖНОГО ВОЗДУХА
Выбираем основные расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха на основании СНиПа 23-01-99 1:
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки:
Средняя продолжительность отопительного периода:
Средняя температура отопительного периода:
Температура внутреннего воздуха для административных зданий:
Максимальная из средних скорость ветра за январь:
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ
1 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНИХ СТЕН
Градусо-сутки отопительного периода определяются по формуле:
где tht– средняя температура отопительного периода;
zht- средняя продолжительность отопительного периода;
Dd = (18 – (-41))·231 = 51051 °C·сут.
Rreq. =0.0003·51051+1.2 = 2732 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче внутреннего слоя штукатурки:
Rшт. вн = 0.0150.47 = 0.032 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче кладки (2 кирпича):
Rкл= 0.510.70 = 0.729 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче наружного слоя штукатурки:
Rнар = 0.020.47 = 0.043 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности:
Rint= 18.7 = 0.115 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплоотдаче наружной поверхности:
Rext= 123 = 0.043 (м2·°C)Вт.
Суммарное сопротивление стены без теплоизоляции:
=0.115+0.032+0.729+0.043+0.043=0.961 (м2·°C)Вт.
Требуемое сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя:
=2.7320.93 - 0.961=1.976 (м2·°C)Вт.
Расчет требуемой толщины теплоизоляционного слоя.
dти =1.976·0.051 = 0.101м.
Так как теплоизоляционные материалы выпускаются определенной толщины с определенным шагом по толщине (шаг – 10 мм) для нашего материала принимаем ближайшее большее целое значение толщины то есть 100 мм.
Определяем фактическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционного материала:
= 0.110.051 = 2.157 (м2·°C)Вт.
Определим фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:
= (2.157+0.961)*0.93=2.900 (м2·°C)Вт > Rreg=2732 (м2·°C)Вт.
Проверка санитарно-гигиенических требований:
На основании СНиПа 23-02-2003 2 =4.5
≤ Конструкция удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям.
Расчет коэффициента теплопередачи
где Кст. – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции;
Кст. = 12.9 = 0.3448 Вт(м2·°C).
2 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОДВАЛЬНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Dd =5105.1 °C·сут Rreq. =0.00035·5105.1+1.3 = 3.087 (м2·°C)Вт.
Rлин = 0.0030.38 = 0.008 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче цементной стяжки:
Rц.с. = 0.050.58 = 0.086 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче пенобетона:
Rпб = 0.10.29 = 0.345 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче защитного слоя:
Rз.с. = 0.0030.17 = 0.018 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплопередаче многопустотной железобетонной панели дано в задании и равно:
Rжб = 0.14 (м2·°C)Вт.
Сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности и наружной поверхности определяются по тем же формулам и они соответственно равны:
Rint= 187=0115 (м2·°C)Вт.
Rext=112= 0083 (м2·°C)Вт.
=0.115+0.008+0.086+0.345+0.14+0.018+0.083=0.787 (м2·°C)Вт.
Полученное значение округляем как и в предыдущем случае до ближайшего большего целого то есть до 100 мм.
На основании СНиПа 23-02-2003 2 =2.5
Кпод. = 13.168 = 0.3157 Вт(м2·°C).
3 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЧЕРДАЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ
Rжб п = 0.14 (м2·°C)Вт.
Rint= 187 = 0115 (м2·°C)Вт.
Rext= 112 = 0083 (м2·°C)Вт.
=0.115+0.086+0.14+0.083=0.424 (м2·°C)Вт.
Полученное значение округляем как и в предыдущем случае до ближайшего большего целого то есть до 120мм.
На основании СНиПа 23-02-2003 2 =4
кпод. = 13.282 = 03047(м2·°C).
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОКОН
Расчет требуемого сопротивления теплопередаче
По таблице 4 СНиПа 23.02.2003 2 для административных зданий определим значения коэффициентов a и b:
Значение Dd определяется по той же формуле и оно равно:
Значение требуемого сопротивления теплопередаче определим по формуле:
Rreq = 0.00005·5105.1+ 0.2 = 0.455 (м2·°C)Вт.
По приложению 6 СНиПа 11-3-79 3 выбираем тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах с фактическим значением приведенного сопротивления теплопередаче:
т.к. то примем его к остеклению.
Коэффициент теплопередачи определяем по формуле:
кокна = 10.55 = 1818 Вт(м2·°C).
Определяем значение основных (трансмиссионных) потерь:
qок = 1818·(18 – (-32))·1 =90909 Втм2.
Рассчитаем требуемый и фактический эксплуатационные режимы воздухопроницаемости оконного поема при использовании двойного остекления в раздельных переплетах для рассматриваемого здания при скорости ветра 6 мс.
Определяем плотности внутреннего и наружного воздуха по формулам:
rext = 353(-32 + 27315) = 1.464 кгм3.
Среднее по зданию значение разности давлений на наружной и внутренней поверхностях ограждений определяется по формуле:
DP = 0.55·H·g·(rext - rint) + 0.3·rext·V2
DP = 0.55·7.8·9.807·(1.464 – 1.212) + 0.3·1.464·62 = 26386 Па.
Нормативную воздухопроницаемость окон определяем из СНиПа 23.02.2003 2:
Определим требуемое сопротивление к воздухопроницаемости окон по формуле:
где DP – средний перепад давления по зданию;
DP0 – стандартный перепад давления;
= (16)·(2638610)23 = 0.318 (м2·ч·Па)кг.
Оконные блоки зданий согласно СНиПу 23.02.2003 2 нужно выбирать согласно воздухопроницаемости: для двухэтажных зданий и ниже до класса Д.
При DP = 26386 Qn = 3.639 кг(ч*м2) Gn = 4.366 кг(ч*м2); оконный блок соответствует классу В по воздухопроницаемости.
Фактическое сопротивление воздухопроницаемости при использовании данного типа оконных блоков определяется по формуле:
= (14.366)·(2638610)23 = 0.437 (м2·ч·Па)кг.
Так как > - принимаем блок к установке.
Расчетные значения разности давлений внутреннего и наружного воздуха для окон первого и второго этажа определяются по формуле:
где Cеп Cер – аэродинамические коэффициенты воздуха с наветренной и подветренной сторон (Cеп = 08; Cер = -06);
h – высота от земли до окна (первый этаж – 2 м; второй этаж – 59 м);
k1 – коэффициент изменения давления по высоте;
Pint – избыточное условно постоянное давление внутри здания определяется из баланса притока-вытяжки.
DP = 9.807·(7.8– 2)·(1.464 – 1.212) + 0.5·62·1.464·(08 +06)·1+0=51.187 Па;
DP = 9.807·(78 – 59)·(1.464 – 1.212) + 0.5·62·1.464·(08 +06)·1+0=41.572 Па.
Удельный воздушный поток инфильтрирующийся через 1м2 поверхности заполнения оконных проемов определяется для каждого этажа отдельно по формуле:
Показатель режимов фильтрации - n = 23.
Ginf.2 = (10.437)·(41.57210)23 = 5912 кг(м2·*ч).
Дополнительная величина удельных теплопотерь на нагрев воздуха инфильтрирующегося на 1м2 оконных проемов определяют так же отдельно для каждого этажа по формуле:
qinf i = 0.28·Ginf i·C·(tint – te
где C – удельная теплоемкость воздуха (C = 1.005 кДжкг·°C);
k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока для тройного остекления он равен 07;
qinf 2 = 0.28·5.912·1.005(18+32)·0.7 = 58.228 Втм2.
Суммарная величина удельных теплопотерь заполнения оконных проемов с учетом инфильтрационной и трансмиссионной составляющих определяется по формуле:
q1 = 90909 + 66891 = 157800 Втм2;
q2 = 90909 + 58228 = 149.137 Втм2;
Результирующие приведенные коэффициенты теплопередачи окон каждого этажа с учетом трансмиссии и инфильтрации составят:
kок1 = 157.8(18 + 32) = 3.1560 Вт(м2·°C);
kок2 = 149.137(18 + 32) = 2.9827 Вт(м2·°C).
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА СИСТЕМУ ОТОПЛЕНИЯ
Теплопотери рассчитываются отдельно для каждого помещения по всем ограждающим конструкциям имеющимся в помещении.
Расчетная формула имеет вид:
Qi = ki·Fi·(tint – te
где k – коэффициент теплопередачи;
F – площадь ограждающей конструкции;
n – поправочный коэффициент на положение;
Sb - сумма дополнительных коэффициентов на ориентацию на продувание на врывание холодного воздуха и на северные климатические районы (b1 – на ориентациюb2 – на продуваемость в помещениях с двумя и более стенами обращенными наружу b3 – на врывание воздуха через наружные двери).
Расчет тепловых потерь сводится в таблицу 1 приложения 1. Для ее заполнения дополнительно необходимы следующие исходные данные:
Фактическая толщина стены - dст=0.655 м;
Фактическая толщина подвального перекрытия - dп.п.=0.406м;
Фактическая толщина чердачного перекрытия - dч.п.=0.32 м.
РАСЧЕТ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Методика теплового расчета нагревательных приборов сводится к определению требуемой номинальной теплоотдачи и расчету требуемого количества приборов или секций обеспечивающих номинальную теплоотдачу не меньшую требуемой. В справочной литературе приводятся значения номинальной теплоотдачи Qн.у. Вт приборов каждого типа.
Под номинальной теплоотдачей понимается величина отводимого теплового потока определенная в результате испытаний приборов данного типа по стандартной методике при стандартной разности температур Δtпр = 70 °С то есть
Отношение фактической теплоотдачи прибора Qпр Вт при любых заданных условиях к его номинальной теплоотдаче определенной в стандартных условиях эксперимента принято обозначать символом φк то есть
Фактическая теплоотдача нагревательного прибора является величиной известной. Она определяется предшествующим расчетом теплового баланса помещения (Qпр = Qот). Требуемая номинальная теплоотдача рассчитывается по известной фактической теплоотдаче и коэффициенту φк который называется коэффициентом приведения
Для расчета значений φк используется следующая зависимость:
где Gпр - расход воды протекающей через прибор кгч;
b - коэффициент учета атмосферного давления равный 099 (при В=990 гПа) ;
- коэффициент учета направления движения воды в приборе; при движении снизу-вверх рассчитываемый по формуле
где а = 0006 для радиаторов любых типов и а = 0002 для конвекторов;
для остальных приборов = 1;
n; р; с - экспериментальные коэффициенты зависящие от типа нагревательных приборов; для радиаторов любых типов при движении воды сверху-вниз n = 03; значения р и с в зависимости от расхода:
при G = 18÷50 кгс р = 002 с = 1039;
при G = 51÷536 кгс р = 0 с = 1;
при G = 536÷900 кгс р = 001 с = 0996;
Δtпр - расчетный температурный перепад нагревательного прибора °С;
Расчетный температурный перепад Δtпр принимают равным разности между среднеарифметической температурой поверхности данного прибора и температурой внутреннего воздуха то есть
где tвх; tвых - температуры теплоносителя на входе и выходе из прибора °С.
Расчетный расход теплоносителя проходящий через данный нагревательный прибор:
с – теплоёмкость воды 419 кДжкг* оС
Пример. Определим количество секций радиатора МС 140-180 требуемое
Требуемое предварительное количество секций
где - номинальная теплоотдача одной секции Вт;
Поправочные коэффициенты на способ установки и количество секций в одном приборе: при открытой установке 4 = 10;
при числе секций до 15 3 = 10
Окончательное количество секций принимаемое к установке
Округляем до целого числа в большую сторону.
Радиатор: МС 140-180 =185 Вт.
Расчет нагревательных приборов для отопления каждого помещения сводится в таблицу 2 приложения 2.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ.
Целью расчета является определение диаметров труб необходимых для пропуска требуемых расходов теплоносителя по расчетному кольцу циркуляции при заданной величине располагаемого перепада давлений на вводе в здание. Потери давления подразделяются на два вида: потери на трение и местное сопротивление.
Потери на трение определяются по формуле:
Где: λ - коэффициент трения;
- длина участка трубопровода;
d - внутренний диаметр трубопровода.
Потери на местные сопротивления:
Где – коэффициент местного сопротивления.
Динамическое давление:
Где ρ – плотность воды
ρ = 97795 кгм3 – при температуре 70оС
ρ = 95854 кгм3 – при температуре 100оС
– скорость движения воды
Где R – удельная потеря
– длина трубопровода
С аксонометрической схемы системы отопления выбирается расчетное кольцо циркуляции. В качестве расчетного выбирается кольцо циркуляции от узла управления до самого удаленного прибора нижнего этажа т.к. по сравнению с другими приборами эти приборы работают в самых неблагоприятных условиях (потери большие а давление маленькое). Располагаемый перепад давлений в расчетном трубопроводе: Нр = 18кПа.
Это кольцо разбивается на участки границами участка являются точки в которых изменяется расход теплоносителя либо диаметр трубопровода или оба одновременно участки нумеруются на аксонометрической схеме определяются длины соответствующих участков.
Суммируем длины определяем протяженность кольца циркуляции с учетом которой определяем требуемые ориентировочные потери давления на трение:
Определяем тепловые нагрузки участков.
Определяем расход воды на каждом расчетном участке:
По справочным таблицам гидравлического расчета 4 подбирается стандартный диаметр скорость и фактическое значение удельной потери давления на трение. А также по справочным таблицам вычисляем коэффициенты местных сопротивлений относящиеся к каждому участку.
Потери на местное сопротивление:
Где = 2 для радиатора;
= 4 для крана двойной регулировки;
= 15 для тройника на ответвление;
= 4 для пробкового крана;
= 1 для тройника с пробкой;
= 15 для отвода 90°;
= 3 для тройника на слияние;
= 3 для тройника на разделение.
Вычисляем суммарные потери давления RL+Z на каждом участке затем суммируем. Условием является:
где RL - потери на местное сопротивление.
Полученные значения заносим в таблицу 3 приложения 3
В данной курсовой работе была рассчитана система отопления административного корпуса промышленного предприятия города Вологда.
В результате расчета были получены следующие результаты:
фактическое сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции (стены здания) Rdes=2.900(м2*0С)Вт;
фактическое сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции (подвального перекрытия) Rdes=3168(м2*0С)Вт;
фактическое сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции (чердачного перекрытия) Rdes=3282(м2*0С)Вт;
коэффициенты теплопередачи окон
для первого этажа Кок1 = 31560Вт(м2*0С)
для второго этажа Кок2 = 29827Вт(м2*0С).
количество радиаторов 41 штука;
суммарные тепловые потери Q = 3209517 Вт;
суммарные гидравлические потери Р = 641972 Па.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
СНиП 23-01-99: “Строительная климатология”.
СНиП 23-02-2003: “Тепловая защита зданий”.
СНиП 11-31-79: “Строительная теплотехника”.

Таблицы.doc

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ТАБЛИЦА 1
Наименование помещения
Огрождающие конструкции
Бухгалтерия расчетный отдел
Бухгалтерия группа зарплаты
Бухгалтерия материальный отдел
Кабинет главного бухгалтера
Отдел охраны труда и ТБ
Кабинет начальника отдела ТБ
Кабинет нач. отдела снабжения
Кабинет начальника ОК
Помещение деж. Вахтера
Кабинет главного инженера
Кабинет начальника техотдела
Отдел главного энергетика
Кабинет главного энергетика
Конструкторское бюро
Планово-экономический отдел
Кабинет коммерч директора
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ТАБЛИЦА 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ТАБЛИЦА 3.

Спецификация.spw

Трубы стальные водопроводные
Кран двойной регулировки

Чертеж.cdw

Ответвление к системе вентиляции
и горячего водоснабжения
Водоструйный насос элеватор
Система водяного отопления
административного корпуса
промышленого предприятия
План типового этажа М1:100
Схема абонентского ввода