Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Курсовой проект

по предмету "Отопление"

Тема: "Проектирование водяной системы отопления для жилого семиэтажного здания в г. Ульяновск"

Проверил: Маляр Е.А.

Выполнил: студент гр. СЗ-490708 н

Кузенмкина Л.М.

 

Екатеринбург 2012

Содержание

1. Исходные данные

2. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Теплотехнический расчет наружной стены

Теплотехнический расчет потолка

Теплотехнический расчет перекрытия над неотапливаемым подвалом

Теплотехнический расчет световых проемов

Теплотехнический расчет наружных дверей

Определение тепловой мощности системы отопления

Основные теплопотери

Добавочные теплопотери

Теплопотери на нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха

Расчет теплопотерь на нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха через окно и дверной проем лестничной клетки

Бытовые тепловыделения

3. Определение тепловой мощности системы отопления

4. Конструирование системы отопления

Установка отопительных приборов

Установка отопительных стояков

Прокладка магистральных труб

Удаление воздуха

Арматура

5. Гидравлический расчёт системы отопления методом характеристик сопротивления

Литература

Исходные данные

 

Местонахождение здания и температура наружного воздуха в холодный период года

Город	Температура наружного воздуха, ºС	Продолжительность отопительного периода Zоп, сут	Скорость ветра, м/с (по параметру Б)
	холодной пятидневки, tнБ	средняя за отопительный период, tоп
Ульяновск	-31	-5,7		5,0

 

Исходные данные для проектирования системы отопления

Номер плана и ориентация по сторонам света	Место ввода теплосети в здание	Схема разводки подающей магистрали	Отопительный прибор в жилом здании	Число этажей в здании	Насосное давление ΔРн, Па	Схема стояка	Схема однотрубной ветви пристроя
	ось	ряд
16-С		Ж	Верхняя	МС 90-108			а	а

 

Расчётные температуры воздуха в помещениях

Помещение	Расчётная температура воздуха в холодный период года, tв, ºС
Жилая комната
Кухня, туалет
Прихожая, лестничная клетка, вестибюль
Уборочная индивидуальная
Коридор

 

Жилое здание имеет не отапливаемый подвал со световыми проёмами в стенах. Отметка пола лестничной клетки равна - 0,6 м, пола подвала - 3,0 м, здание с чердаком. Подвал используется для размещения оборудования теплового пункта и магистральных трубопроводов системы отопления. Вход в подвал через лестничную клетку.

водяная система отопление жилой

Высота окон в жилых комнатах и кухнях принимается 1,7 м, ширина 1,8 м. Окна расположены на расстоянии 0,8 м от уровня пола. Размеры окна в лестничной клетке 1,4×1,4 м. Наружные двери принимаются двойные с тамбуром между ними; размеры дверей 1,2×2,2 м. размеры балконных дверей 0,5×2,2 м. В лестничных клетках окна расположены между этажами. Высота наружной стены в лестничной клетке равна 0,6 + 3,3 × 2 + 3 × (n_эт - 2), где n_эт - число этажей в здании, т. е 0,6 + 3,3 × 2 + 3 × (n_эт - 2) = 0,6 + 3,3 × 2 + 3 × (7 - 2) = 22,2 м. Отметку карниза здания принять на 1 м выше высоты наружной стены лестничной клетки, т.е. 23,2 м.

В курсовом проекте предусматривается проектирование вертикальной однотрубной водяной системы отопления. Температура воды в системе отопления 95 - 70ºС.

В подвале размещён тепловой пункт (помещение 6×6).

Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

 

Теплотехнический расчет сводится к вычислению коэффициентов теплопередачи наружных ограждений жилого здания: стены, чердачного перекрытия, перекрытия над неотапливаемым подвалом, остекленения и входной двери в здание.

Рассчитаем величину градусо-суток отопительного периода D.

 

D= (t_int - t_ht) Z_ht, (2.1)

 

где t_ht - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °C, (см. [7, прил.1];_ht - продолжительность отопительного периода, сут. (см. [7, прил.1]).

Коэффициент теплопередачи К, Вт/ (м²·°C) наружного ограждения определяют по формуле

 

( 2.2)

 

Основные теплопотери

 

Основные потери теплоты Q_о, Вт, определяются по формуле

 

Q_о = КА (t_int - t_ext) n, (3.2.)

 

где К - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции (ОК), (Вт/м²·°C);

А - расчетная площадь поверхности ограждающей конструкции, м²;_int - температура внутреннего воздуха,°C (см. [7, прил.5]);_ext - температура наружного воздуха по параметру Б,°C (см. [7, прил.1]).

Принятые обозначения: ДО - двойное остекление; НС - наружная стена;

БД - балконная дверь; Пл - пол; Пт - потолок; ДД - двойная дверь; ЖК - жилая комната; К - кухня; ЛК - лестничная клетка; ЛП - лифтовая площадка;

КР - коридор; Т - туалет; В - ванная.

Отопление ванных комнат осуществляется полотенцесушителями системы горячего водоснабжения, проектирование которых не входит в задачу курсового проекта.

Теплообмен между внутренними помещениями в пределах этажа не учитывается. Теплопотери лестничной клетки через перекрытие над подвалом определяются по величине ее площади в плане. Теплопотери туалетов, коридоров и прихожих включаются в расход теплоты на отопление одной из прилежащих (угловой) жилой комнаты.

К101

 

Q_о^нс = 0,30 ´ 9,9х (19- (-31)) ´ 1 = 150 Вт;

Q_о^нс = 0,30 ´ 11,6 ´ (19- (-31)) ´ 1 = 170 Вт;

Q_о^до = 1,17 ´ 2,38 ´ (19- (-31)) ´ 1 = 140 Вт;

Q_о^пл = 0,23 ´ 7,90 ´ (19- (-31)) ´ 0,75 = 70 Вт;

 

Добавочные теплопотери

 

Основные теплопотери через наружные ограждения, обусловленные разностью температур внутреннего и наружного воздуха, оказываются меньше физических теплопотерь, так как не учитывается ряд факторов, вызывающих дополнительные потери теплоты, исчисляемые в долях от основных теплопотерь или определяемые расчетом.

_доб = Q_о β, (3.3)

 

где Q_{доб -} добавочные теплопотери, Вт;_о - основные теплопотери, Вт;

β - коэффициент добавочных теплопотерь.

Добавочные теплопотери на ориентацию по сторонам света следует принимать в размере: 0,1 - для стен, дверей, окон, обращенных на север, восток, северо-восток, северо-запад; 0,05 - на запад, юго-восток; 0 - на юг, юго-запад.

Добавочные теплопотери на нагревание холодного воздуха, поступающего при кратковременном открывании двойных дверей с тамбуром между ними и не оборудованных воздушно-тепловыми завесами, необходимо принимать в размере 0,27 Н, где Н - высота здания, м.0,27 ´ H_., j = 0,27 ´ 22,2 = 5,99.

Бытовые тепловыделения

 

Бытовые тепловыделения для кухонь и жилых комнат следует учитывать в размере не менее 10 Вт на 1м² площади пола

_быт = 10 А_пл, (3.10)

 

где Q_быт - бытовые тепловыделения, Вт;

А_пл - площадь пола отапливаемого помещения, м².

Удаление воздуха

 

При верхней разводке воздух удаляется с помощью воздухосборников, которые устанавливаются в конце каждой ветви перед последним стояком.

 

Арматура

 

В начале каждой пофасадной ветви после главного стояка устанавливается вентиль (d_у < 40) или задвижка (d_у > 50). Такая же арматура устанавливается в конце обратных пофасадочных ветвей после узла ввода. На обратных пофасадных ветвях до отключающей арматуры перед узлом ввода устанавливаются трубки d_у = 15 мм длиной 0,5 м с пробковыми кранами для спуска воды.

В начале стояков при t_г < 100ºС устанавливаются пробковые краны, при t_г > 100ºС - вентили. В конце всех стояков устанавливаются пробковые краны. Для спуска воды из стояков в их начале и конце предусматриваются тройники с пробкой.

Регулировка теплоотдачи чугунных радиаторов осуществляется трёхходовыми и проходными кранами.

Запорно-регулирующая арматура не устанавливается на подводках к приборам в лестничной клетке.

 

Порядок расчёта.

Гидравлический расчёт системы отопления выполняется в табличной форме. Заполняем первые 4 графы таблицы.

. Расход теплоносителя для первого участка.

 

, где:

 

,6 - переводной коэффициент, кДж/ (Вт·ч);

Q - тепловая нагрузка на участке, Вт;

β₁ - коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов при округлении сверх расчётной величины (по табл.) = 1,03;

β₂ - коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных стен (по табл.) = 1,02;

с - удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/ (кг·ºС);

t_г, t_о - температура горячей и обратной воды, ºС.

За первый участок принимается стояк №1 и прилегающие к нему магистральные участки до стояка №2. Условно участок №1 разделён на две части: в первую входят узлы этажестояков, во вторую - оставшиеся трубопроводы с местными сопротивлениями. Поэтому в графе 4 для узлов этажестояков стоит прочерк, а в длину оставшейся части включены горизонтальные и вертикальные участки по подающей и обратной магистралям. Длина первого участка равна:

 

L = 2+1,1 + 3,3 + (3·5) + 3,3+0,34х7 + 0,5+ 1,3 +1,5 = 30,4

 

Длины остальных участков определяются по масштабу в соответствии с планами и аксонометрической схемой системы отопления.

. Определяем естественное давление от охлаждения воды в приборах

 

 

β - среднее увеличение объёмной массы воды при уменьшении её температуры на 1ºС, кг/ (м³·ºС), при t_г - t_о = 95 - 70ºС равно 0,64;

q = 9,8 м/с²;

G - расход воды в стояке;

Q_n - тепловая нагрузка отопительного прибора n-го уровня, Вт;

h_n - высота между центром охлаждения отопительного прибора n-го уровня и уровнем обратной магистрали теплосети в узле ввода, м.

 

ΔР_р = ΔР_н + ΔР_е = 12000 + 1675 = 13675 Па.

 

. Определяем среднее значение удельной потери давления на трение

 

, где

 

,65 - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение;

∑L - общая длина главного циркуляционного кольца, м.

. Вычисляем удельную характеристику сопротивления для участка №1

 

 

. По таблице 11 принимаем в зависимости от значения S_уд диаметр участка №1, равный d_у = 15 мм. По этой же таблице определяем значения λ/d_в, А·10⁴ для d_у = 15 мм и заполняем графы 6, 7, 10 таблицы гидравлического расчёта.

. В соответствии с таблицей 12 по диаметру стояка d_у = 15 мм выбираем диаметры подводок d_подв = 15 мм и замыкающего участка d_зу = 15 мм.

. Составляем перечень местных сопротивлений, определяем значения коэффициентов местных сопротивлений по табл.7, 8, 9 и заполняем графы 8, 9 таблицы гидравлического расчёта.

Участок №1 (d_у = 15 мм)

узел присоединения к подающей магистрали S_Т1·10⁴ = 91 Па/ (кг/ч) ²;

узел присоединения к обратной магистрали S_Т2·10⁴ = 85 Па/ (кг/ч) ²;

для верхнего этажестояка S_верх·10⁴ = 50 Па/ (кг/ч) ²;

для остальных этажестояков S_пром·10⁴ = 150 · 6 = 900 Па/ (кг/ч) ²;

 

∑S_уз · 10⁴ = 91 + 85 + 50 + 900 =1126 Па/ (кг/ч) ².

 

Местные сопротивления:

отвод на 90° ξ = 2х0,8=1,6

воздухосборник ξ = 1,5

вентиль обыкновенный ξ = 15,9

кран пробковый ξ = 3,5

∑ξ = 22,0

. Определяем характеристику линейной части стояка, не вошедшей в узлы, записываем в графу 11

 

 

Для всего стояка №1

 

 

. Потери давления на участке №1, записываем в графу 12

 

,

 

что составляет удовлетворяет условию 0,7ΔР_р ≤ ΔР_ст ≤ 0,9 ΔР_р. Результаты заносим в графу 12 таблицы гидравлического расчёта.

. Приступаем к гидравлическому расчёту магистральных участков №2 - 23 главного циркуляционного кольца. Определяем удельную характеристику сопротивления для участка №2.

 

 

Аналогично рассчитываем S_уд для других участков.

Принимаем в зависимости от S_уд2 по таблице 11 больший диаметр d_у = 25 мм и соответствующие ему значения:

 

λ/d_в = 1,4l/м; А·10⁴ = 1,23 Па/ (кг/ч) ².

 

Аналогично принимаем значения d_у, λ/d_в, А·10⁴ для других участков и заполняем графы 5, 6, 7, 10 таблицы гидравлического расчёта.

. Рассчитываем коэффициенты местных сопротивлений и записываем их в графу 8. На границе двух участков местные сопротивления относим к участку с меньшим расходом воды.

Участок №2 (d_у = 32 мм)

отвод на 90° ξ = 0,5

тройник на проход при

 

ξ = 1,24

 

∑ξ = 1,74. Участок №3 (d_у = 40 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 1,24

 

Участок №4 (d_у = 50 мм) тройник на проход при

 

ξ = 0,89

 

отвод на 90° ξ = 0,6

∑ξ = 1,39. Участок №5 (d_у = 50 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 0,84

 

Участок №6 (d_у = 65 мм) тройник на проход при

 

ξ = 0,81

 

Участок №7 (d_у = 65 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 0,75

 

Участок №8 (d_у = 80 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 0,75

 

отвод на 90° ξ = 0,3

∑ξ = 1,05. Участок №9 (d_у =100 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 0,8

 

Участок №10 (d_у = 100 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 0,74

 

отвод на 90° ξ = 0,2х2=0,4

∑ξ = 1,14. Участок №11 (d_у = 100 мм)

тройник на проход при

 

ξ = 2,02

 

вентиль обыкновенный ξ = 9,3

∑ξ = 11,32

Участок №12 (d_у =100 мм)

тройник на противоток при

 

ξ = 2,3

 

вентиль обыкновенный ξ = 8,6

∑ξ = 10,9

Участок №13 (d_у = 100 мм)

отвода на 90º ξ = 0,2 · 3 = 0,6

Участок №14 (d_у = 100 мм)

тройник на растекание при ξ = 2,02

вентиль обыкновенный ξ = 9,3

∑ξ = 11,32

Участок №15 (d_у = 100 мм)

тройник на проход при ξ = 0,74

отвод на 90° ξ = 0,2

отвод на 135 ξ = 0,1

∑ξ = 1,04

Участок №16 (d_у = 100 мм)

тройник на проход при ξ = 0,8

отвод на 135 ξ = 0,1х2=0,2

∑ξ = 1,0

Участок №17 (d_у =80 мм)

тройник на проход при ξ = 0,75

отвод на 135 ξ = 0,2

∑ξ = 0,95

Участок №18 (d_у = 65 мм)

тройник на проход при ξ = 0,75

Участок №19 (d_у = 65 мм)

тройник на проход при ξ = 0,81

Участок №20 (d_у = 50 мм)

тройник на проход при ξ = 0,84

Участок №21 (d_у = 50 мм)

тройник на проход при ξ = 0,84

отвод на 90° ξ = 0,3

отвод на 135 ξ = 0,6

∑ξ = 1,74

Участок №22 (d_у = 40 мм)

тройник на проход при ξ = 0,89

отвод на 135 ξ = 0,4х2=0,8

∑ξ = 1,69

Участок №23 (d_у = 20 мм)

тройник на проход при ξ = 1,24

отвод на 135 ξ = 0,7

∑ξ = 2,34

. Определяем характеристику сопротивления участка №2

 

 

Аналогично рассчитываем значения S для следующих участков и записываем в графу 11 таблицы гидравлического расчёта.

. Рассчитываем потери давления на участке №2

 

 

Аналогично рассчитываем значения ΔР_уч для следующих участков и записываем в графу 12 таблицы гидравлического расчёта.

. В результате предварительного расчёта получаем ∑ (Rl+Z) = Па, что составляет

 

 

и не удовлетворяет условию 0,9ΔР_р ≤ ∑ (Rl+Z) ≤ 0,95 ΔР_р => увеличиваем диаметры участков №2 - 25 на один размер. Результаты расчётов заносим в таблицу гидравлического расчёта. После пересчёта получаем ∑ (Rl+Z) = 15845 Па, что составляет 1,15 ΔР_р и опять не удовлетворяет условию.Увеличиваем диаметры участков №2 - 23 на один размер. Результаты расчётов заносим в таблицу гидравлического расчёта. После пересчёта получаем ∑ (Rl+Z) = 13399 Па, что составляет 0,98 ΔР_р и является допустимым.

. Рассчитываем циркуляционное кольцо через ближайший к узлу ввода стояк №12.

Вычисляем расход теплоносителя для стояка №12 (участок №24).

 

 

. Вычисляем удельную характеристику сопротивления для участка №24.

 

 

Принимаем в зависимости от S_уд14 по таблице 11 диаметр стояка d_у = 15 мм. По диаметру стояка принимаем диаметры подводок d_подв = 15 мм и замыкающего участка d_зу = 15 мм (табл.12).

Определяем характеристики сопротивления узлов стояка №12 по таблице 12: узел присоединения к подающей магистрали S_Т1·10⁴ = 91 Па/ (кг/ч) ²; узел присоединения к обратной магистрали S_Т2·10⁴ = 85 Па/ (кг/ч) ²; для верхнего этажестояка S_верх·10⁴ = 50 Па/ (кг/ч) ²; для остальных этажестояков S_пром·10⁴ = 150 · 6 = 900 Па/ (кг/ч) ²;

 

∑S_уз · 10⁴ = 91 + 85 + 50 + 900 = 1126 Па/ (кг/ч) ².

 

Местные сопротивления: 1 отвод на 90º ξ = 0,8, 1 вентиль обыкновенный ξ = 15,9, 1 кран пробковый ξ = 3,5. ∑ξ = 20,2. Характеристика сопротивления линейной части стояка, не вошедшей в узлы, определяется по формуле:

 

 

Для всего стояка №12

 

 

Потери давления составят

 

ΔР₂₄ = S₂₄ · G²₂₄ = 2536 ·215² · 10^-4 = 11729 Па,

 

что удовлетворяет условию, т.к.

 

 

Суммируем это сопротивление с потерями давления на остальных участках кольца и получаем ∑ (Rl+Z) = 12307 Па, что составляет 0,9 ΔР_р и удовлетворяет условию.

Литература

 

1. Проектирование водяной системы отопления. Часть 1. Исходные данные. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Отопление"/ Н.П. Ширяева, Е.А. Маляр, Е.А. Комаров. Екатеринбург: ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ", 2004.

. Проектирование водяной системы отопления. Часть 2. Определение мощности системы отопления. Тепловой расчёт отопительных приборов. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Отопление"/ Н.П. Ширяева, Е.А. Маляр, Е.А. Комаров. Екатеринбург: ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ", 2004.

. Проектирование водяной системы отопления. Часть 3. Гидравлический расчёт. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Отопление"/ Н.П. Ширяева, Е.А. Маляр, Е.А. Комаров. Екатеринбург: ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ", 2003.

Курсовой проект

по предмету "Отопление"

Тема: "Проектирование водяной системы отопления для жилого семиэтажного здания в г. Ульяновск"

Проверил: Маляр Е.А.

Выполнил: студент гр. СЗ-490708 н

Кузенмкина Л.М.

 

Екатеринбург 2012

Содержание

1. Исходные данные

2. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Теплотехнический расчет наружной стены

Теплотехнический расчет потолка

Теплотехнический расчет перекрытия над неотапливаемым подвалом

Теплотехнический расчет световых проемов

Теплотехнический расчет наружных дверей

Определение тепловой мощности системы отопления

Основные теплопотери

Добавочные теплопотери

Теплопотери на нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха

Расчет теплопотерь на нагревание инфильтрирующегося наружного воздуха через окно и дверной проем лестничной клетки

Бытовые тепловыделения

3. Определение тепловой мощности системы отопления

4. Конструирование системы отопления

Установка отопительных приборов

Установка отопительных стояков

Прокладка магистральных труб

Удаление воздуха

Арматура

5. Гидравлический расчёт системы отопления методом характеристик сопротивления

Литература

Исходные данные

 

Местонахождение здания и температура наружного воздуха в холодный период года

Город	Температура наружного воздуха, ºС	Продолжительность отопительного периода Zоп, сут	Скорость ветра, м/с (по параметру Б)
	холодной пятидневки, tнБ	средняя за отопительный период, tоп
Ульяновск	-31	-5,7		5,0

 

Исходные данные для проектирования системы отопления

Номер плана и ориентация по сторонам света	Место ввода теплосети в здание	Схема разводки подающей магистрали	Отопительный прибор в жилом здании	Число этажей в здании	Насосное давление ΔРн, Па	Схема стояка	Схема однотрубной ветви пристроя
	ось	ряд
16-С		Ж	Верхняя	МС 90-108			а	а

 

Расчётные температуры воздуха в помещениях

Помещение	Расчётная температура воздуха в холодный период года, tв, ºС
Жилая комната
Кухня, туалет
Прихожая, лестничная клетка, вестибюль
Уборочная индивидуальная
Коридор

 

Жилое здание имеет не отапливаемый подвал со световыми проёмами в стенах. Отметка пола лестничной клетки равна - 0,6 м, пола подвала - 3,0 м, здание с чердаком. Подвал используется для размещения оборудования теплового пункта и магистральных трубопроводов системы отопления. Вход в подвал через лестничную клетку.

водяная система отопление жилой

Высота окон в жилых комнатах и кухнях принимается 1,7 м, ширина 1,8 м. Окна расположены на расстоянии 0,8 м от уровня пола. Размеры окна в лестничной клетке 1,4×1,4 м. Наружные двери принимаются двойные с тамбуром между ними; размеры дверей 1,2×2,2 м. размеры балконных дверей 0,5×2,2 м. В лестничных клетках окна расположены между этажами. Высота наружной стены в лестничной клетке равна 0,6 + 3,3 × 2 + 3 × (n_эт - 2), где n_эт - число этажей в здании, т. е 0,6 + 3,3 × 2 + 3 × (n_эт - 2) = 0,6 + 3,3 × 2 + 3 × (7 - 2) = 22,2 м. Отметку карниза здания принять на 1 м выше высоты наружной стены лестничной клетки, т.е. 23,2 м.

В курсовом проекте предусматривается проектирование вертикальной однотрубной водяной системы отопления. Температура воды в системе отопления 95 - 70ºС.

В подвале размещён тепловой пункт (помещение 6×6).

Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

 

Теплотехнический расчет сводится к вычислению коэффициентов теплопередачи наружных ограждений жилого здания: стены, чердачного перекрытия, перекрытия над неотапливаемым подвалом, остекленения и входной двери в здание.

Рассчитаем величину градусо-суток отопительного периода D.

 

D= (t_int - t_ht) Z_ht, (2.1)

 

где t_ht - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °C, (см. [7, прил.1];_ht - продолжительность отопительного периода, сут. (см. [7, прил.1]).

Коэффициент теплопередачи К, Вт/ (м²·°C) наружного ограждения определяют по формуле

 

( 2.2)