Проектирование системы отопления в доме отдыха поездных бригад на узловой станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные для проектирования

2. Теплотехническая часть

2.1 Наружная стена (НС)

2.2 Наружные и входные двери (НДВ)

2.3 Бесчердачное перекрытие-потолок (ПТ)

2.4 Перекрытие над неотапливаемым подвалом (ПЛ)

2.5 Окна и балконные двери (ОК)

2.6 Определение потерь теплоты помещениями

2.7 Определение удельной отопительной характеристики здания

3. Отопление

3.1 Проектирование системы отопления

3.2 Гидравлический расчет системы отопления

3.3 Определение поверхности нагревательных приборов

3.4 Подбор элеватора

3.5 Определение годовых расходов теплоты на отопление

Список литературы

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1. Дом отдыха поездных бригад на узловой станции;

2. Номер варианта 0-51;

3. г. Астрахань;

4. text = -23°C;

5. Zht = 167 сут;

6. tht = -1.2°C;

7. Зона климатической влажности - 3-я (сухая);

8. Режим эксплуатации помещений - нормальный, ц = 50-60 % (для всех вариантов);

9. Условия эксплуатации ограждений - А (устанавливается согласно СНиП по п.п. 4 (прил. 1* СНиП II-3-79*), 5 (табл. 1 СНиП II-3-79*));Внутренний климат - жилое здание: tint = +20°C (т.к. text < -31°C).

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Теплотехнический расчет наружных ограждений

К наружным ограждениям, через которые отапливаемое помещение теряет теплоту, относятся стены, окна и балконные двери, наружные входные двери, перекрытия над неотапливаемым подвалом (подпольем), чердачные и бесчердачные перекрытия, полы на грунте.

Теплотехнический расчет заключается в определении толщины слоя ограждения или утеплителя, при которой термическое сопротивление теплопередаче ограждения будет не менее требуемых значений.

2.1 Наружная стена (НС)

табл. 4 СНиП 23-02-2003;

при Dd = 2000 Rreq = 2,1 м2К/Вт

Dd = 4000 Rreq = 2,8 м2К/Вт

при Dd = 3540,4 Rreq = 2,64 м2К/Вт

Проверяем условие : 2.64 > 1.32 м2К/Вт - верно

В качестве расчетной величины принимаем термическое сопротивление, исходя из условий энергосбережения, т.е. Rreq = 2.64 м2К/Вт.

Задаемся конструкцией наружной стены (НС), см. рис. 1:



Рисунок 1

1 - Штукатурка на известково-песчаном растворе, д1 = 0,015 м. Согласно СНиП (прил. 3* СНиП II-3-79*): позиция 73, с = 1600 кг/м3, лА = 0,7 Вт/мК;

2 - Сплошная кладка из керамического пустотелого кирпича, д2 = 0,38 м. Согласно СНиП: позиция 91, с = 1400 кг/м3 (кирпич), с = 1600 кг/м3 (кладка) лА = 0,58 Вт/мК;

3 - Утепляющий слой - жесткие минеральноватные маты, д3 = ? м. Согласно СНиП: позиция 135, с = 100 кг/м3, лА = 0,06 Вт/мК;

4 - Штукатурка цементно-песчаная, д4 = 0,02 м. Согласно СНиП: позиция 71, с = 1800 кг/м3, лА = 0,76 Вт/мК.

Расчет толщины утепляющего слоя д3 :

;

Исходя из конструктивных соображений, принимаем д3 = 0,12 м.

В таком случае:

;

Рисунок 2

1, 4 - аналогичны указанным на рисунке 1;

2 - бетон, д2 = 0,06 м, разновидность бетона выбирать согласно СНиП исходя из плотности с = 700 кг/м3;

3 - пенополиуретан, д3 = ? м, параметры выбирать согласно СНиП.

Коэффициент теплопередачи:

Толщина перекрытия:

2.2 Наружные входные двери (НДВ)

Коэффициент теплопередачи:

2.3 Бесчердачное перекрытие (покрытие) (ПТ)

при Dd = 2000 Rreq = 3.2 м2К/Вт

Dd = 4000 Rreq = 4,2 м2К/Вт

при Dd = 3540 Rreq = 3,97 м2К/Вт

Проверяем условие : 3.97 > 1.76 м2К/Вт - верно

С учетом целесообразного коэффициента запаса, равного 7%,

Задаемся конструкцией перекрытия, см. рис. 3:



Рисунок 3

1 - Рубероид, д1 = 0,05 м;

2 - Утепляющий слой - жесткие минеральноватные маты, д2 = ? м. Согласно СНиП: позиция 135, с = 100 кг/м3, лА = 0,06 Вт/мК;

3 - Плита перекрытия, д3 = дпл= 0,22 м, Rпл = 0,19 м2К/Вт.

Расчет толщины утепляющего слоя д2 (расчет производится без учета рубероида):

Из конструктивных соображений принимаем д2 = 0,3 м.

В таком случае:

> ;

Коэффициент теплопередачи:

Толщина перекрытия:

2.4 Перекрытие над неотапливаемым подвалом (ПЛ)

при Dd = 2000 Rreq = 2,8 м2К/Вт

Dd = 4000 Rreq = 3,7 м2К/Вт

при Dd = 3540 Rreq = 3,493 м2К/Вт

Проверяем условие : 3,493 > 1,85 м2К/Вт - верно

С учетом целесообразного коэффициента запаса, равного 7%,

Расчет толщины утепляющего слоя д2 (без учета цементной стяжки и линолеума):

Из конструктивных соображений принимаем д2 = 0,2 м.

В таком случае:

;

Коэффициент теплопередачи:

Рисунок 4

1 - Линолеум+цементная стяжка, д1 = 0,05 м;

2 - Утепляющий слой - жесткие минеральноватные маты, д2 = ? м. Согласно СНиП: позиция 135, с = 100 кг/м3, лА = 0,06 Вт/мК;

3 - Плита перекрытия, д3 = дпл= 0,22 м, Rпл = 0,19 м2К/Вт.

Толщина перекрытия:

2.5 Окна и балконные двери (ОК)

при Dd = 2000 Rreq = 0,3 м2К/Вт

Dd = 4000 Rreq = 0,45 м2К/Вт

при Dd = 3540 Rreq = 0,4155 м2К/Вт

Согласно СНиП принимаем (прил. 6* СНиП II-3-79*):

Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных (деревянных или ПВХ) переплетах из обычного стекла .

Коэффициент теплопередачи:

Наименование ограждения
НС НДВ ПТ ПЛ ОК	1.32 - 1.76 1.85 -	2.64 - 3.97 3.493 0.415	2.86 0.79 4.25 3.738 0,51	0.35 1.266 0.187 0,27 1,96	0.55 - 0.59 0,47 -

2.6 Определение потерь теплоты помещениями

Произведен расчет потерь теплоты через наружные ограждения всех отапливаемых помещений.

Теплопотери каждого помещения, Вт, определены путем суммирования потерь теплоты через отдельные ограждения, рассчитываемых (с точностью до 10 Вт) по формуле

Q = k*F*(tint-text)nP + Qinf

k - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2·єС);

F - расчетная площадь ограждения, м2;

tint - температура внутреннего воздуха рассчитываемого помещения, єС;

text - температура наружного воздуха для расчета отопления, єС,

n - поправочный коэффициент к разности температур;

P - множитель, учитывающий дополнительные потери теплоты, определяемой из выражения

P=1+Ур,

где Ур - сумма добавочных потерь теплоты, принимаемых в долях от основных теплопотерь;

Qinf - добавочные потери теплоты, Вт, на подогрев инфильтрационного наружного воздуха, поступающего через неплотности окон и балконных дверей, определяемые по формуле

Qinf = 0,28А0К· F0К·Ginf·(tint-text),

где А0K - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока; для окон и балконных дверей (стеклопакетов) А0K=0,7.

F0K - расчетная площадь окон и балконных дверей, м2;

Ginf - нормативное количество наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации через 1 м2 площади окон и балконных дверей, кг/(м2·ч);

В таблице 2 приведен расчет теплопотерь помещений.

2.7 Определение удельной отопительной характеристики здания

Определив путем суммирования теплопотерь отдельных помещений тепловую нагрузку на отопление всего здания Qзд, находим удельную отопительную характеристику здания q0, Вт/(м3·єС): Qзд= 25170,9Вт.

q0=Qзд/V*(tint - text)* б

где V = 2086,56 м3 - строительный объем здания (без подвала);

б - поправочный коэффициент, учитывающий фактическое значение наружной температуры text:

б = 0,54+22/(tint - text) = 0,54+22/43 = 1,05

q0 =25170,9/(2177.6 * 43*1,05) =0,25Вт/(м3·єС)

По величине q0 судят о теплотехнической экономичности здания. Полученные значения q0 сравниваем со справочными данными: значения удельных отопительных характеристик зданий объемом 2000-5000 м3 для жилых зданий лежат в пределах 0,25ч0,19 Вт/(м3·єС), следовательно q0 удовлетворяет требуемым условиям.

3. ОТОПЛЕНИЕ

3.1 Проектирование системы отопления

Расчетные параметры теплоносителя для однотрубных систем 105-70єС.

На листе ватмана представлены планы 1-ого,2-ого этажей, подвала с размещением в них трубопровода, а также разрез проектируемого здания и аксонометрия инженерных сетей.

3.2 Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления заключается в определении диаметров трубопроводов, при которых используется располагаемое давление в расчетном циркуляционном кольце и обеспечивается подача к каждому нагревательному прибору расчетного количества воды.

В курсовом проекте произведен гидравлический расчет наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца системы, которым считается в однотрубной системе - кольцо от элеватора, через весь стояк, наиболее удаленный от теплового центра.

Гидравлический расчет представлен в таблице 3.

Определяем располагаемое давление в расчетном большом циркуляционном кольце. Величина располагаемого давления, Па, для систем с механическим побуждением определяется из выражения

ДPР=ДPм+0,5ДPгр

где ДPм - давление, создаваемое элеватором, величину которого принимаем 60 Па на один погонный метр кольца:

ДPм = 60*?li = 60*84,27 = 5056,2 Па

ДPгр - гравитационное давление, вызываемое охлаждением воды в нагревательных приборах, Па.

В однотрубных системах:

ДPгр=hприв*(с0-сг)*g

hприв - приведенное расстояние, м, между центрами охлаждения (расчетный стояк) и нагревания (элеватор), определяемое по формуле:

hприв = ?Qihi/Qст = (Qприб 1 эт*h1эт + Qприб 2 эт*h2эт)/ (Qприб 1 эт + Qприб 2 эт) = (626*1,67 + 647*4,67)/(626 + 647) = 3,19

с0, сг - плотность охлажденной и горячей воды, кг/м3

ДPгр = 3,19*(977,8-954,8)*9,81 = 719,8 Па;

ДPР=ДPм+0,5ДPгр = 5056,2 + 0,5*719,8 = 5416,1 Па;

Определяем необходимый расход теплоносителя на участке, кг/ч:

Gуч = 3,6*Qуч/С*(tг-tо)

где С - удельная теплоемкость воды; С=4,19 кДж/(кг·єС);

tг ,t0 - расчетные температуры воды в начале и конце стояка,

Определение среднего значения удельного сопротивления на трение в кольце, Па/м,

Rср= (1 - б)0,9* ДPР/ ?li= (1 - 0,25)*4874,49/84,27 = 37,6 Па/м

где б - доля потерь давления, приходящаяся на местные сопротивления для однотрубных б=0,25;

Уli - сумма длин участков расчетного циркуляционного кольца, м.

Определив потери давления на трение по длине участка R*l и в местных сопротивлениях Z=Pд*Уо , находим полные потери давления на каждом участке (Rl+Z). Расчет диаметров участков расчетного циркуляционного кольца приведен в таблице 3.

Проверка правильности произведенного гидравлического расчета большого циркуляционного кольца:

7%? (0.9* ДPР-?(Rl+Z)) / (0.9* ДPР)*100 ?12% ;

(0.9* ДPР-?(Rl+Z)) / (0.9* ДPР)*100 =

(0,9*5416,1 -4530,01)/ (0,9*5416,1) *100% = 7,06%

7% < 7,06% < 12%

Условие выполняется!

3.3 Определение поверхности нагревательных приборов

В курсовом проекте необходимо определить поверхность нагрева и количество секций в каждом из приборов, присоединенных к последнему стояку расчетного циркуляционного кольца.

В качестве нагревательных приборов приняты чугунные радиаторы типа МС 140-98 (площадь одной секции fс=0,24 м2, номинальный тепловой поток qном= 725 Вт/м2).

Тепловая нагрузка рассчитываемого прибора Qпр, Вт, определяется с точностью 10 Вт путем распределения теплопотерь помещения на установленные в нем радиаторы. Требуемая площадь радиатора, м2, определяется из выражения

Fпр= Qпр/q пр

где qпр - расчетная плотность теплового потока в конкретных условиях эксплуатации прибора, Вт/м2

q пр= q ном(Дtср/70)m*( Gпр /360)p

где m - показатель, принимаемый при движении воды в радиаторе «сверху-вниз», равным 1,3;

P - показатель, принимаемый при расходе теплоносителя через прибор Gпр до 60 кг/ч и схеме движения «сверху-вниз», равным 0,02

Дtср - средний температурный напор (tср.пр.-tint), єС,

где tср.пр.- средняя температура воды в приборе, єС;

tint - температура внутреннего воздуха в рассматриваемом помещении, єС.

Средняя температура воды в рассчитываемом приборе tср.пр. с учетом остывания воды в магистральных трубопроводах до расчетного стояка, принимаемого для проектируемых в работе зданий, равным 2 єС.

Для однотрубной системы отопления:

t12 = tг -2 - (3,6*Qпрi*в1в2)/(Gст*C)

Qпрi - тепловая нагрузка каждого радиатора, присоединенного к рассматриваемому стояку по ходу движения воды до рассчитываемого этажеузла, Вт;

в1 -коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых приборов за счет округления сверх расчетной величины для радиатора МС140; в1 =1,05

в2 -коэффициент учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения приборов у наружных ограждений; для радиаторов в2 =1,02

Gст - количество воды, поступающее в однотрубный стояк, кг/ч, определяемое по выражению:

Gcт = (3,6*? Qпрi * в1в2)/(С*( tг -2 - tо))

? Qпрi - тепловая нагрузка на стояк, Вт;

Gcт = (3,6*(626+647)*1,05*1,02)/(4,19*(105-2-70)) = 35,5 кг/ч

t122эт = tг -2 - (3,6*Qпр2эт*в1в2)/(Gст*C) = 105-2-(3,6*647*1,05*1,02)/(35,5*4,19) = 86,2 єС

t121эт = tг -2 - (3,6*Qпр1эт*в1в2)/(Gст*C) = 105-2-(3,6*626*1,05*1,02)/(35,5*4,19) = 86,8 єС

tср.пр.2эт = (tг - 2)+ t122эт /2 = (105-2+86,2)/2 = 94,6 єС

tср.пр.1эт = (t121эт + tо)/2 = (86,8+70)/2 = 78,4 єС

Дtср2эт = tср.пр.2эт - tint = 94,6 - 18 = 76,6 єС

Дtср1эт = tср.пр.1эт - tint = 78,4 - 18 = 60,4 єС

Количество воды, кг/ч, затекающей приборы для однотрубного стояка:

Gпр =G cт * б = 35,5 * 1 = 35,5 кг/ч

б = 1, коэффициент затекания воды в приборы однотрубного стояка с односторонним присоединением приборов.

Расчетная плотность теплового потока:

q пр2эт = 725*(76,6/70)1,3*(35,5/360)0,02 = 778,2 Вт/м2

q пр1эт = 725*(60,4/70)1,3*(35,5/360)0,02 = 571,6 Вт/м2

Требуемая площадь радиатора:

Fпр2эт= Qпр2эт /q пр2эт = 647/778,2 = 0,83 м2

Fпр1эт= Qпр1эт /q пр1эт = 626/571,6= 1,1 м2

Число секций в нагревательном приборе, шт

n = (Fпр * в4 )/(fc* в3)

fc = 0,24 м2, площадь одной секции;

в4 - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора: при открытой установке в4 =1;

в3 - коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе:

в3 = 0,97+0,06/ Fпр

в32эт = 0,97+0,06/ Fпр2эт = 0,97 + 0,06/0,83 = 1,04

в31эт = 0,97+0,06/ Fпр1эт = 0,97 + 0,06/1,1 = 1,02

Т.о. число секций в радиаторе:

n 2эт = Fпр2эт* в4/(fс*в32эт) = 0,83*1/(0,24*1,04) = 3,3

Принимаем 4 секции;

n 1эт = Fпр1эт* в4/(fс*в31эт) = 1,1*1/(0,24*1,02) = 4,49

Принимаем 5 секций.

3.4 Подбор элеватора

Основной характеристикой для подбора элеватора является коэффициент смешения:

U= (tс - tг)/ (tг - tо)*1,15 = (150 - 105)/(105 - 70)*1,15 = 1,48

tс = 150 єС - температура сетевой воды в тепловой сети.

Массовый расход воды, циркулирующей в системе отопления, т/ч:

G сист=3,6 Qсист/(С*( tг - tо)*103) = 3,6*25170,9/(4,19*(105-70)*103) = 0,62т/ч;

Qсист = 25170,9Вт - тепловая мощность системы отопления.

Диаметр горловины элеватора, мм:

dг = 15.5* (G сист2/ ДHсист)1/4 = 15,5*(0,622/4319,96)1/4 = 7 мм

ДHсист=У(R*l+Z ) =- потери давления в расчетном циркуляционном кольце системы отопления в кПа (из таблицы 3).

По найденному диаметру горловины подбираем номер стандартного элеватора: т.к. dг < 18 мм - принят элеватор № 1;

Диаметр сопла, мм, для подобранного элеватора определён по приближенной зависимости:

dс = dг/(1+ U) = 8/(1+ 1,48) = 2,82 мм

Требуемая разность давлений перед элеватором, кПа:

ДРэл=6,28*Gс2/ dс4 = 6,28*0,252/ 0,2824 = 62 кПа

Gс - расход сетевой воды, т/ч;

dс = 0,282 - диаметр сопла в см.

Gс= 3,6* Qсист/(С*( tс - tо)*103) = 3,6*25170,9/(4,19*(150-70)*103) = 0,27т/ч

3.5 Определение годовых расходов теплоты на отопление

Расход тепла на отопление здания на весь отопительный период, ГДж:

Qгод= 3,6* в * Qзд*( tint - tht)*Zht*24)/ ( tint - text)*106 =

= 3,6*1,05*25170,9*(20-(-1,2))*167*24/(18-(-23))*106 =197 ГДж.

в - коэффициент, учитывающий непроизводительные потери тепла системой отопления, при нижней разводке в =1,05;

tht = -1,2 єС - средняя температура отопительного периода;

Zht = 167 сут - продолжительность отопительного периода

наружный ограждение отопление

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отопление и вентиляция. Методическое указание для курсового проекта. Зибрев О.А. Санкт-Петербург, 2004 г.

2. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника (с изменениями № 3 и № 4).

1998.- 24 с. (в качестве справочного пособия).

3. ГОСТ 30 494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

4. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.

5. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

6. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

7. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

8. СНиП 2.08.01-89*. Жилые здания и общежития.

Размещено на Allbest.ru