Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Исходные данные к проекту
• Введение
• 1. Определение условий эксплуатации наружных ограждений
• 2. Расчет тепловой мощности системы отопления
• 2.1 Уравнение теплового баланса здания
• 2.2 Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции
• 2.3 Расчет дополнительных тепловых потерь
• 2.4 Расчет теплоты на нагрев инфильтрующего воздуха
• 2.5 Расчет бытовых теплопоступлений в помещение
• 2.6 Сводная таблица тепловых потерь
• 3. Тепловой расчет системы отопления
• 3.1 Выбор и размещение отопительных приборов
• 3.2 Тепловой расчет отопительных приборов
• 4. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца
• 5. Расчет и подбор гидравлического элеватора
• Список литературы
• тепловой нагрев воздух гидравлический
• Исходные данные к проекту
• Назначение здания - жилой дом
• Место расположения здания - район г. Челябинск
• Фасад здания ориентирован на север
• Температура наиболее холодной пятидневки - 34 ?С
• Характеристики наружных ограждений:
• - стены наружные: толщина 0,7 м;
• - потолочное перекрытие: толщина 0,5 м;
• - пол: толщина 0,4 м;
• - оконные проемы:
• - стены внутренние:
• - двери наружные:
• Тип системы отопления: однотрубная с нижней разводкой
• Движение теплоносителя - попутное
• Тип отопительных приборов: радиатор МС - 140 - 108
• Высота этажа: 2,9 м.
• Введение

В данной курсовой работе произведено проектирование насосной системы водяного отопления индивидуального жилого дома. Работа представлена в виде пояснительной записки и графического материала.

Пояснительная записка представлена следующими разделами:

- расчет тепловых потерь через ограждения;

- тепловой расчёт отопительных приборов;

- гидравлический расчет циркуляционного кольца;

- расчет и подбор гидравлического элеватора.

Графическая часть курсовой работы состоит из:

- схема системы отопления (в аксанометрии);

- схема узла присоединения;

- поэтажные планы системы отопления на листах формата А2.

Всего листов в работе: 27

Всего чертежей: 2

Ключевые слова: сопротивление теплопередаче, коэффициент теплопроводности, тепловой поток, коэффициент теплопередачи, тепловая мощность системы отопления.

1. Определение условий эксплуатации наружных ограждений

Для расчета принято пятиэтажное здание - индивидуальный жилой дом.

Месторасположение объекта - г. Челябинск.

Зона влажности - 2 (нормальная) по приложению В к СНиП 23?02?2003.

Температура внутреннего воздуха t_в = 18..23 ?С.

Режим внутри помещения - нормальный по таблице 1 СНиП 23?02?2003.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности - Б (по таблице 2 СНиП 23?02?2003).

2. Расчет тепловой мощности системы отопления

2.1 Уравнение теплового баланса

Для компенсации потерь через наружные ограждения устраивают системы отопления.

При определении тепловой мощности систем отопления жилых и общественных зданий необходимо учитывать

а) потери теплоты через наружные ограждающие конструкции;

б) расход теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещение наружного воздуха, не компенсируемого подогретым приточным воздухом;

в) потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции, если разность температур в смежных помещениях равна 3 ?С и более

г) тепловой поток, поступающий в комнаты и кухни жилых домов (бытовые тепловыделения)

Таким образом, расчетные теплопотери помещений жилого здания ??Q₀ вычислим по уравнению теплового баланса:

??Q₀= Q_огр+ ??Q_д+ Q_и - Q_б,

где Q_огр - основные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт;

??Q_д - суммарные добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции здания, Вт;

Q_и - добавочные потери теплота на инфильтрацию, Вт;

Q_б - бытовые тепловыделения, Вт.

2.2 Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции

Основные потери теплоты Q_огр, Вт, через рассматриваемые ограждающие конструкции зависят от разности температуры наружного и внутреннего воздуха и рассчитываются с точностью до 10 Вт по формуле:

Q_огр=A·k·(t_в - t_н)·n,

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; t_в - расчетная температура воздуха помещения, ^оС;

t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, ^оС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

k - коэффициент теплопередачи наружного ограждения (величина обратная общему термическому сопротивлению теплопередаче через ограждение), т.е.

k = 1/R₀, Вт/(м²С);

А - расчетная поверхность ограждающей конструкции, м².

Вычисления теплопотерь производят для каждого помещения здания отдельно. Результаты расчета представлены в таблице 1.

2.3 Расчет дополнительных тепловых потерь через ограждающие конструкции

Основные теплопотери через наружные ограждения, обусловленные разностью температуры внутреннего и наружного воздуха, оказываются меньше фактических теплопотерь, так как не учитывается ряд факторов, вызывающих дополнительные потери теплоты, исчисляемые в долях от основных теплопотерь. Дополнительные теплопотери, определяемые ориентацией ограждений по сторонам света, рассчитываются так:

Q_д.ор=Q_огр·в_ор,

где в_ор - коэффициент добавки на ориентацию;

Q_огр - основные теплопотери через данное ограждение, Вт.

Дополнительные теплопотери через одинарные двери:

Q_д.нд=Q_{огр нд}·(0,22·Н),

где Q_{огр нд} - основные тепловые потери через наружные двери в помещении лестничной клетки.

2.4 Расчет теплоты на нагрев инфильтрующего воздуха

Расход теплоты на нагревание организованного инфильтрационного потока определяется по формуле:

Q_и=0,28·L_н·с_н·с·(t_в - t_н)

где L_н - нормативный расход удаляемого воздуха, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, для жилых зданий зданий принимается равным 3 м³/ч на 1 м² площади жилых помещений и кухонь;

с_н - плотность наружного воздуха, кг/м³:

,

с - удельная теплоемкость воздух, равная 1 кДж/(кг· ^оС).

2.5 Расчет бытовых теплопоступлений в помещения

Тепловой поток, регулярно поступающий в комнаты и кухни жилых зданий от освещения, людей и других источников, следует принимать в количестве не менее 10 Вт на 1 м² площади пола, F_п, м²

Q_выд = 10·F_п,

где F_п - площадь пола в помещении, м².

2.6 Сводная таблица тепловых потерь

Расчёт тепловых балансов сводится в таблицу 1.

В графу 1 вносим номера отапливаемых помещений. Нумерацию помещений первого этажа начинают с №101, второго - с №201 и т. д. Лестничные клетки нумеруются буквами ЛК1 и т. д. и определяют теплопотери не по отдельным этажам, а сразу по всей высоте клеток.

В графе 2 указываем наименование ограждений с учетом следующих сокращений:

наружная стена - НС;

внутренняя стена - ВС;

окно с двойным остеклением - ДО;

пол над цокольным этажом - ПЛ;

покрытие или перекрытие - ПТ;

дверь одинарная - ДО;

дверь двойная - ДД.

В графу 3 вносим направление стороны горизонта, на которое ориентировано ограждение и наименование ограждения (С, СВ, ЮВ, Ю и т. д.).

В графу 4, 5 вносим линейные размеры ограждений в соответствии с правилами обмера с точностью до 0,1 м. При наличии в одном помещении нескольких однотипных ограждений указывают их количество.

При определении площади наружных стен (графа 5), имеющих оконные проёмы, а так же внутренних стен с дверными проёмами площади окон и дверей не вычитают из площади стен. Площадь наружной стены с дверью определяется, как разность площадей стены и наружной двери.

В графу 6 заносим расчетные коэффициенты теплопередачи ограждений.

В графу 7 вносим величину разности температур между температурой внутри помещения и расчетной температурой для проектирования отопления в данном регионе.

В графу 8 вносим основные теплопотери через ограждающие конструкции.

В графу 9, 10 заносим добавочные теплопотери на ориентацию и прочие.

В графу 11 вносят значения теплопотерь через каждое ограждение, определяемые, как сумма основных и дополнительных тепловых потерь.

Значения расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещения наружного воздуха вносят в графу 12.

В графу 13 вносим величину теплопоступлений в помещение.

В графу 14 определяем результаты составления тепловых балансов.

Тепловая мощность системы отопления здания определяется суммированием значений мощностей отопительных установок отдельных помещений.

Таблица 1 - Расчет тепловой мощности системы отопления

3. Тепловой расчет системы отопления

3.1 Выбор и размещение отопительных приборов

В курсовом проекте применяется однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой магистральных трубопроводов. Система с попутным движением теплоносителя.

В качестве нагревательных приборов приняты радиаторы типа МС-140-108.

Снабжение теплом осуществляется от тепловой сети через элеватор, установленный в ИТП.

Параметры теплоносителя 130 - 70 ?С. В здании применена одна разводящая магистраль по периметру стен. В цокольном помещении магистрали прокладываются на опорах вдоль стен.

Размещение стояков зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопительным приборам. Обязательным является обособление стояков лестничных клеток, а также расположение стояков в наружных углах помещений.

Конструирование системы отопления заключается в размещении на планах здания теплового пункта, теплопроводов, отопительного оборудования, а также создания условий для ее нормальной работы.

Рекомендуется применять для однотрубных систем отопления стояки с одним размером по всей длине (15,20,25). Допускается применение составных стояков из трубопроводов не более двух диаметров, при этом стояк должен иметь только один переход с одного диаметра на другой.

Размещение подводки зависит от вида отопительного прибора и положения труб в системе отопления. Подводки для большинства приборов прокладывают горизонтально длиной от 300 до 500мм.

Отопительные приборы размещают преимущественно у наружных стен под световыми проемами.

Для ручного регулирования системы отопления используют следующую запорно-регулирующую арматуру: задвижки, вентили, пробковые краны, обратные клапаны, краны проходные двойной регулировки и трехходовые краны. Запорную арматуру устанавливают на отдельных ветвях для отключения каждой ветви в отдельности, а также до и после элеваторов, на вводе в здание. Регулирующую арматуру устанавливают на подводках к нагревательным приборам. В однотрубных системах отопления такая арматура имеет пониженный коэффициент местных сопротивлений. Для удаления воздуха из системы отопления у верхних приборов предусматривается установка воздушных кранов. Для выключения стояков и спуска воды из них на подъёмном и опускном участках в местах присоединения к магистрали устанавливаются запорные вентили или краны для спуска воды и, если требуется, регулирующие диафрагмы.

3.2 Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет системы отопления заключается в определении площади поверхности отопительных приборов.

Поверхность нагрева отопительных приборов в однотрубных системах отопления рассчитывается с учетом температуры теплоносителя на входе в каждый прибор t_вх,^оС, количества теплоносителя, проходящего через прибор G_пр, кг/ч, и величины тепловой нагрузки прибора Q_пр, Вт.

Результаты расчета отопительных приборов оформим в форме таблицы 2.

Таблица 2 - Ведомость расчета отопительных приборов

Графа 1. На стояке нумеруются отопительные приборы, первый прибор - прибор на первом этаже, последний прибор - прибор на пятом этаже.

Графа 2. Каждому отопительному прибору соответствует величина теплопотерь рассматриваемого помещения.

Графа 3. Определяется суммарное понижение расчетной температуры воды на участках подающей магистрали Дt_пм, ^оС:

,

где - теплопередача 1м открыто проложенных труб в помещении с температурой t_в;

- расход воды на участке, принимается согласно гидравлическому расчету, кг/ч;

- длина расчетного участка, м;

с - удельная теплоемкость воды, с=4,187 кДж/(кг ^оС).

Графа 4. Рассчитывается общее количество воды, кг/ч, циркулирующей по стояку, по формуле:

,

где - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины;

- коэффициент учета дополнительных тепловых потерь теплоты отопительных приборов у наружных ограждений;

- суммарные теплопотери в помещениях, обслуживаемых стояком, Вт;

- температура воды на входе в систему отопления, принимается равной 95^оС;

- температура воды на выходе из системы отопления, принимается равной 70^оС.

Графа 6. Определяется температура воды ^оС, на входе в каждый отопительный прибор по ходу движения теплоносителя с учетом :

,

где - общая тепловая нагрузка отопительных приборов, расположенных, по направлению течения теплоносителя до рассчитываемого прибора, Вт;

?t_пм - суммарное понижение температуры воды, С, на участках подающей магистрали от теплового пункта до рассматриваемого стояка.

Графа 7. Определяется средняя температура воды, ^оС, в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя:

Графа 8. Рассчитывается средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя, ^оС:

Дt_ср=t_ср - t_в

Графа 9. Определяется плотность теплового потока, Вт/м², для каждого отопительного прибора по ходу движения теплоносителя:

где - номинальная плотность теплового потока, Вт/м²;

Для радиатора МС -140 - 108 имеем = 758 Вт/м².

n, р, с - экспериментальные числовые показатели, зависящие от типа прибора и расхода теплоносителя.

Для радиатора МС -140 - 108 имеем n = 0,25.

Значения р выбираем в зависимости от расхода воды:

р = 0,04;

Графа 10. Рассчитывается полезная теплоотдача, Вт, труб стояка, подводок к отопительным приборам, проложенным в помещении:

,

где l_в, l_r - длины горизонтальных и вертикальных труб стояка и подводок в пределах помещения, м;

q_r, q_в - удельные величины теплоотдачи горизонтальных и вертикальных труб, Вт/м.

В работе принимаем, что подводящие к приборам трубы теплоизолированы, к тому же они имеют незначительную длину (не более 1 м), поэтому теплоотдачу горизонтальных трубопроводов не учитываем.

Данные расчетов полезной теплоотдачи труб занесем в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчет теплоотдачи открыто проложенных трубопроводов

№ пом	Вертикальные участки
	tвх, С	tвх-tв, С	qв, Вт/м	lв, м	Qтр, Вт
101	94,7	71,7	96	3,8	364,8
102	94,6	75,6	103	3,8	391,4
103	73,3	52,3	64	3,8	243,2
104	94,5	71,5	96	3,8	364,8
106	94,8	75,8	103	3,8	391,4
105	73,2	52,2	64	3,8	243,2
107	73,2	50,2	62	3,8	235,6
201	92,1	69,1	93	3,4	316,2
202	92,2	73,2	95	3,4	323
203	76,0	55,0	67	3,4	227,8
204	88,9	65,9	85	3,4	289
206	91,9	72,9	93	3,4	316,2
205	75,4	54,4	65	3,4	221
207	75,5	52,5	64	3,4	217,6
301	90,0	67,0	76	3,4	258,4
302	90,5	71,5	83	3,4	282,2
303	78,6	57,6	70	3,4	238
304	84,4	61,4	78	3,4	265,2
306	89,8	70,8	85	3,4	289
305	77,6	56,6	70	3,4	238
307	77,9	54,9	67	3,4	227,8
401	87,9	64,9	83	3,4	282,2
402	88,8	69,8	90	3,4	306
403	81,2	60,2	68	3,4	231,2
404	80,0	57,0	70	3,4	238
406	87,8	68,8	88	3,4	299,2
405	79,8	58,8	68	3,4	231,2
407	80,3	57,3	70	3,4	238
501	85,7	62,7	82	0,8	65,6
502	87,1	68,1	88	0,8	70,4
503	84,6	63,6	84	0,8	67,2
504	75,5	52,5	64	0,8	51,2
506	85,8	66,8	76	0,8	60,8
505	82,9	61,9	78	0,8	62,4
507	83,3	60,3	69	0,8	55,2
ЛК	94,6	76,6	103	17,9	1843,7

Графа 11. Определяется требуемая теплоотдача отопительного прибора, Вт, в помещении с учетом полезной теплоотдачи проложенных в помещении труб:

где часть тепловых потерь помещения, которая должна быть возмещена за счёт теплоотдачи от поверхности отопительного прибора и подводящих к нему теплоноситель труб, Вт;

Q _тp - теплоотдача открыто проложенных трубопроводов, Вт.

в_тр - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов, полученную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении; для открыто проложенных труб принимают в_тр=0,9.

Графа 12. Вычисляется расчетная наружная площадь, м², отопительного прибора по ходу движения теплоносителя:

Вычисляется расчетная наружная площадь, м², отопительного прибора по ходу движения теплоносителя:

,

Графа 13. При установке чугунных радиаторов число секций определим по формуле:

,

где - площадь нагревательной поверхности одной секции радиатора, м².

4. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

Расчет начинаем с выбора главного циркуляционного кольца, далее определяются расходы воды через ветви системы.

Трубопроводы разбиваются на участки. Участок - это отрезок трубопровода определённого диаметра с постоянным расходом теплоносителя. Гидравлический расчёт магистральных трубопроводов удобнее вести по методу удельных потерь давления.

Расходы воды на других участках системы определяются путем суммирования расходов в стояках присоединенных к этим участкам.

Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды в главном циркуляционном кольце определим по формуле:

,

где - естественное циркуляционное давление, возникающее в следствие охлаждения воды в отопительных приборах, Па:

где - среднее приращение плотности воды при понижении ее температуры на 1^оС;

с - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/кг ^оС;

- расход воды в стояке кг/ч;

- необходимая теплопередача теплоносителя в i-м помещении, Вт;

- вертикальное расстояние между условными центрами;

- давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе, для расчетных условий принимается

= 2500 Па

Па.

Па.

Таблица 4 - Гидравлический расчет системы отопления

Ведомость гидравлического расчета

Графа 1. Ставится номер участка.

Графа 2. Записываются тепловые нагрузки на участках.

Графа 3. Расход теплоносителя на участке, кг/ч, определяется по формуле:

,

где - поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещение;

- тепловая нагрузка участка, Вт;

с - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг ^оС;

- соответственно температура воды в подающей и обратной магистрали.

Графа 4. Длина участка определяется по аксонометрической схеме, в масштабе.

Графа 5. Диаметры участков предварительно задаются.

Графы 6, 7. Определяем скорость движения воды v и фактическое значение удельного сопротивления R.

Графа 8. Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке ??о.

Графа 9. Потери давления на трение получают путем перемножения графы 4 на графу 6.

Графа 10. Зная значение ??о и скорости движения воды на участке v, определяют потери давления на местные сопротивления Z, Па.

Графа 11. Сложив потери давления по длине Rl и в местных сопротивлениях Z, найдем полные потери давления на каждом участке (Rl+ Z).

После гидравлического расчета главного циркуляционного кольца выполняется гидравлическая увязка ??(Rl+ Z) с располагаемым давлением .

Величина невязки вычисляется по формуле:

.

Т.к. невязка меньше 5 %, то считаем гидравлический расчет кольца верным и не требующим уточнения.

5. Расчет и подбор гидравлического элеватора

Элеватор служит для смешивания высокотемпературной воды из тепловой смеси с охлажденной водой из системы отопления с заданной температурой.

Элеватор подбирается по d горловины (камеры смешения) d_r, мм;

G_р - расчетный расход воды в системе отопления, кг/с;

U_p - расчетный коэффициент смешения;

?P_p - потери давления в системе отопления, Па

G_p = 1,1Q_зд / с_т · (t_вх - t_вых)

Q_зд - теплопотери здания, Вт

с_т - удельная теплоемкость воды, Дж/кг°С

G_p = 1,1·41700,7 / 4187 · (95 - 70) = 0,438 кг/с

U_p = 1,1· (t_с - t_вх) /(t_вх - t_вых) = 1,1·(130-95) /(95-70) = 1,54.

t_c - температура сетевой воды перед элеватором - 130°С.

мм.

По d_r = 30,9 мм принимаем к установке элеватор 40с10бк №5 d_r =35 мм.

Заключение

В данной курсовой работе была спроектирована насосная водяная система отопления индивидуального дома. Тим системы отопления выбран согласно заданию - однотрубная с нижней разводкой. В ходе проектирования были решены следующие задачи:

- выбрана тепловая мощность системы отопления;

- произведён тепловой расчёт системы отопления с выбором основного отопительного оборудования и источника теплоснабжения;

- рассчитано падение давления в главном циркуляционном кольце;

- произведен расчет гидравлического элеватора.

Графическая часть работы включила в себя план дома с нанесенной проектируемой тепловой трассой и схему системы отопления в аксанометрии.

Используемая литература

1. СНиП 2.04.05 - 91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1992.

2. Внутренние санитарно - технические устройства, ч.1, Отопление, под ред., И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера, 4 - е издание, М., Стройиздат, 1990.

3. СНиП 23 - 01 - 99*. Строительная климатология. - М. : ГУП ЦПП, 2000.

4. СНиП 11 - 3 - 79*. Строительная теплотехника. М. : ГУП ЦПП, 1998.

5. Хромова Е.М. Гидравлический расчет систем водяного отопления: методические указания к курсовому и дипломному проектированию/ Е.М. Хромова. - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2006. - 42с.

6. Богословский В.Н. Отопление: учебник для вузов/ В.Н. Богословский, А.Н. Сканави. - М.: Стойиздат, 1991. - 775с.

7. Еремкин А.И. Тепловой режим зданий/ А.И. Еремкин, Т.И. Королева. - М.: Изд-во ассоциации строительных вузов. 2000. - 368с.

8. Еремкин А.И. Отопление и вентиляция жилого здания/ А.И. Еремкин, Т.И. Королева, Н.А. Орлова. М.: Изд-во ассоциации строительных вузов. 2003. - 129с.

Размещено на Allbest.ru