Проектирование системы отопления здания

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра СТС

Курсовая работа

По дисциплине: Теплогазоснабжение и вентиляция

Тула 2010

Введение

Системы отопления – это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне. Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

Центральными называют системы предназначенные для отопления многих помещений из одного теплового центра. Тепловой центр может обслуживать одно обогреваемое сооружение и группу сооружений( в этом случае систему отопления именуют районной).

Теплоперенос в системах отопления осуществляется теплоносителем – жидкой средой (вода) или газообразной (пар, воздух, газ). В зависимости от вида теплоносителя системы отопления подразделяют на водяные, паровые, воздушные и газовые.

Центральные системы водяного и воздушного отопления устраивают с естественной циркуляцией теплоносителя или с механическим побуждением циркуляции насосом или вентиляторами.

Водяное отопление применяют при местном и центральном теплоснабжении. Система отопления состоит из теплового пункта, магистрали, отдельных стояков и ветвей с приборными узлами.

Задачей вентиляции помещений является поддержание в них благоприятного для человека состояния воздушной среды в соответствии с нормируемыми ее характеристиками.

Необходимость проектирования систем теплогазоснабжения и вентиляции обусловлена санитарно-гигиеническими требованиями и комфортными условиями проживания.

Основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение) являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодное время года на большей части территории страны, когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышают внутренние тепловыделения. Для поддержания необходимой температуры внутреннего воздуха здания оборудуются отопительными установками. Создание и поддержание теплового комфорта в помещениях жилых зданий – их основная задача.

Состояние воздушной среды в помещениях в холодное время года определяется действием не только отопления, но и вентиляции. Отопление и вентиляция предназначены для поддержания в помещениях помимо необходимой температуры определенных влажности, подвижности, давления, газового состава и чистоты воздуха. Во многих производственных и гражданских зданиях отопление и вентиляция неотделимы, они совместно создают требуемые санитарно-гигиенические условия, что способствует снижению числа заболеваний людей, улучшению их самочувствия, повышению производительности труда и качества продукции.

1. Расчетные параметры наружного воздуха

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются согласно [1] для города Белогорск:

– температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92

-37˚С

– средняя температура за отопительный период

-12,6˚С

– продолжительность отопительного периода

Z = 219 сут

– зона влажности:

– нормальная

2. Расчетные параметры внутреннего воздуха

Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются согласно [2] для города Белогорск:

– температура воздуха в жилой комнате – 22 єС;

– температура воздуха в помещении кухни – 21 єС;

– температура воздуха в ванной комнате – 27 єС;

– температура воздуха в санузле – 22 єС (если совмещены санузел и ванная – 27 єС);

– температура воздуха во внутреннем коридоре – 22 єС;

– температура воздуха на лестничной клетке – 18 єС.

3. Теплотехнические характеристики наружных ограждений

Теплотехнические характеристики наружных ограждений принимаются согласно [3] с учетом градусосуток отопительного периода.

ГСОП= (, градусосут

– температура внутреннего воздуха внутри наиболее характерных помещений. Так как для города Белогорск -37˚С, то =22˚С. Тогда

ГСОП = (22-(-12,6))- 219 = 7577,4 (градусосут)

Далее по таблице с учетом ГСОП определяем сопротивление теплопередаче (с интерполированием):

Для наружной двери (двойной с тамбуром между дверями):

,

4. Тепловой баланс помещений. Определение мощности системы отопления

Таблица 2 Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха при естественной вытяжке, не компенсируемой подогретым приточным воздухом, и бытовые тепловыделения

№ пом.Температура внутреннего воздуха tв, ˚СРазмеры пола
Ширина, мДлина, мА, м2
01242,83,810,6424-(-37)=61649106
02272,02,24,4027-(-37)=64282
03213,42,48,1621-(-37)=5847382
04222,10,91,8922-(-37)=59112
05272,02,24,4027-(-37)=64282
06223,45,217,6822-(-37)=591043177
07182,212,527,5018-(-37)=551513
08223,45,217,6822-(-37)=591043177
09213,42,48,1621-(-37)=5847382
10222,10,91,8922-(-37)=59112
11272,02,24,4027-(-37)=64282
12242,83,810,6424-(-37)=61649106
13272,02,24,4027-(-37)=64282
14242,83,810,6424-(-37)=61649106
15213,42,48,1621-(-37)=5847382
16222,10,91,8922-(-37)=59112
17223,45,217,6822-(-37)=591043177
18223,45,217,6822-(-37)=591043177
19222,83,59,8022-(-37)=5957898
20213,42,48,1621-(-37)=5847382
21222,10,91,8922-(-37)=59112
22242,83,810,6424-(-37)=61649106
А183,05,416,218-(-37)=55891

Таблица 3 Тепловой баланс помещений

№ пом.Первый этажПромежуточный этажПятый этажИтого
Q1QпрQ1QпрQ1Qпр
016491068243301367664266120789135614346422
0228237153196125343662
0347382647259103956322595569127610834982
041121561272610138265
0528237153196125343662
0610431776832731549477191134380832316747252
0719076190316126316506
0810431776832731549477191134380832316747252
0947382647259103956322595569127610834982
101121561272610138265
1128237153196125343662
1264910692336914667372951280101440515576863
1328237153195823340658
146491069073631450723289126699739915406788
154738259423898651220590463825510304723
161121561272610138265
1710431776382551504434174130076330516297033
1810431775852341451434174130067627015426893
195789851720799733913581962825111084562
204738259423898651220590463825510304723
211121561272610138265
2264910694337714867442971287104141615846931
А3528141149394939
Qзд88556

5. Компоновка системы отопления

В здании запроектирована однотрубная водяная система отопления, тупиковая, с нижней разводкой магистралей. Параметры теплоносителя в тепловой сети 125-70˚С, а в системе отопления 95-70˚С. Перепад давлений на вводе в здание 50 кПа. Тепловой пункт располагается в подвале здания в специально отведенном помещении вдоль внутренней капитальной стены. Отопительные приборы присоединяются к стоякам во всех помещениях кроме лестничной клетки с помощью смещенного замыкающего участка. Отопительные приборы к стояку лестничной клетки присоединяются по проточной схеме. Удаление воздуха из системы отопления осуществляется с помощью автоматических воздушных кранов, расположенных в верхних точках отопительных приборов последнего этажа.

Применяется открытая прокладка отопительных труб. Длина подводки к отопительным приборам не превышает 1,25-1,5м, уклон подводки – 5 -10 мм на всю ее длину (при длине до 0,5м допускается прокладка подводки без уклона). При размещении стояков: обособляют стояки для отопления лестничных клеток, помещают стояки в углах наружных стен, предусматривают их изгибы для компенсации теплового удлинения труб. Магистрали прокладываются в технических помещениях с разделением системы отопления на две пофасадные части. При размещении магистралей предусматривают свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены, а также уклон (рекомендуется 0,003, при необходимости по СНиП допустим минимальный уклон 0,002) и компенсацию теплового удлинения труб.

На подводках к отопительным приборам устанавливают регулирующие краны (только для эксплуатационного регулирования), имеющие пониженный (до 5) коэффициент местного сопротивления (ручные краны – проходные КРП и трехходовые КРТ; автоматические краны).

6. Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления выполняется согласно [4] и [5]. Метод расчета – по удельным потерям давления на участках и постоянному перепаду температур в стояках.

1. Определение располагаемого перепада давлений:

,

Где – располагаемый перепад давлений, Па;

– перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом, Па;

– естественное (гравитационное) циркуляционное давление, Па, которым в ходе расчета можно пренебречь.

Коэффициент смешения элеватора:

При U =1,2 и =50 кПа перепад давлений после элеватора составляет=10 кПа.

Тогда КПа.

2. Определение средних удельных потерь давления на трение

,

Где β=0,65 (для систем с искусственной циркуляцией);

– сумма длин участков главного циркуляционного кольца.

Па

3. Определение расхода воды на участках:

Теплотехнический нагревательный отопление гидравлический

,

Где с – теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг-К);

И – коэффициенты, принимаемые в данном случае 1,02 и 1,04 соответственно.

Для участка №12 расход воды определяется по формуле:

Данные расчета представлены в таблице 4.

Определение запаса

,

Т. е. является допустимым.

Увязку главного циркуляционного кольца производим с кольцом, проходящим через стояк 4 (табл. 4).

Таблица 4 Гидравлический расчет системы отопления

№ уч.Q, ВтG, кг/чL, мD, ммR, Па/мRl, ПаV, м/сΔpv, ПаΣζZ, ПаRl+Z
1885 5 63 22 87 ,850604680,458103,021,5154,53622,53
24504 91 64 26,840503400,36063,801,595,70435,70
32546 69282,1324594,50,31147,3910,5497,60592,10
42002 17301,425801120,34859,101,588,65200,65
512 7 694 663,6201204320,36365,031,597,55529,55
675 222 7437203814060,19819,24133,12560,843966,84
712 7 694 663,6201204320,36365,033195,09627,09
82002 17 300,62580480,34859,103177,30225,30
92546 69282,1324594,50,31147,3912568,68663,18
10450 491 64 2640503000,36063,803191,40491,40
11885 5 63 22 88,250604920,458103,021,5154,53646,53
1217610,44060240,39074,601,5111,90135,90
Σ9136,76
Расчет стояка 5
5123 ,48
13725226426,2257018340,27437,1080,32979,14813,13
Невязка

Таблица 5 Местные сопротивления участков

№ уч.Наименование местного сопротивленияζΣζ
1

Задвижка 50

Отвод 90˚ 50 – 2 шт.

0,5

0, 5

1, 5

2Тройник 50*50*40 в ответвлении1,51,5
3

Тройник 40*32*32 в ответвлении

Вентиль 32

1,5

9

10,5

4Тройник 32*32*25 в ответвлении1,51,5
5Тройник 25*25*20 в ответвлении1,51,5
6

Тройник 20 в ответвлении

Тройник 20 на противотоке

Отвод 90˚20 – 2 шт.

Вентиль 20 – 2шт.

Радиаторный участок промежуточный-8 шт.

Радиаторный участок верхний – 2 шт.

1,5

3

1,5

10

11,6

6,4

133,1

7Тройник 25*25*20 на противотоке33
8Тройник 32*32*25 на противотоке33
9

Тройник 40*32*32 на противотоке

Вентиль 32

3

9

12

10Тройник 50*50*40 на противотоке33
11

Отвод 50 – 2 шт

Задвижка 50

0,5

0,5

1,5

12Тройник 40 в ответвлении1,51,5
13

Тройник 20 в ответвлении

Тройник 20 на противотоке

Отвод 90˚ 20 – 2 шт.

Вентиль 20 – 2 шт.

Радиаторный участок промежуточный-4шт.

Радиаторный участок верхний – 1 шт.

1,5

3

1,5

10

11,6

6,4

80,3

7 . Расчет нагревательной поверхности отопительных приборов

Расчет нагревательной поверхности отопительных приборов ведется согласно [5].

Марка отопительного прибора: чугунный радиатор РД-90

Расчет ведется для отопительных приборов одного стояка (стояк 5) по формуле:

,

(табл. 6);

(табл. 7).

Таблица 6 Теплоотдача трубопроводов по стояку 5

Номер помещения и Наимено-вание участкаD, ммL, м, ˚ C ˚С, Вт/м, , Вт/м, Вт
108 22˚Стояк200,4095,0073,009738,80545,70
Стояк200,5095,0073,007839,00
Подводка200,3595,0073,009733,95
Зам. уч-к200,5092,3370,337437,00
Подводка200,3589,6567,658931,15
Стояк202,4089,6567,6569165,60
Стояк203,4070,0048,0045153,00
Стояк200,8070,0048,005947,20
208 22˚Стояк200,4089,6567,656927,60422,20
Подводка200,3589,6567,658931,15
Зам. уч-к200,5087,3465,346633,00
Подводка200,3585,0263,028128,35
Стояк202,4085,0263,0264153,60
Стояк203,3070,0048,0045148,50
308 22˚Стояк200,4085,0263,026425,60394,80
Подводка200,3585,0263,028128,35
Зам. уч-к200,5082,7060,706030,00
Подводка200,3580,3858,387325,55
Стояк202,4080,3858,3857136,80
Стояк203,3070,0048,0045148,50
408 22˚Стояк200,4080,3858,385722,80371,75
Подводка200,3580,3858,387325,55
Зам. уч-к200,5078,0656,065427,00
Подводка200,3575,7453,746623,10
Стояк202,4075,7453,7452124,80
Стояк203,3070,0048,0045148,50
508 22˚Стояк200,4075,7453,745220,80139,65
Подводка200,3575,7453,746623,10
Зам. уч-к200,5072,8750,874924,50
Подводка200,3570,0048,005920,65
Стояк200,4070,0048,005923,60
Стояк200,6070,0048,004527,00

Таблица 7. Расчет площади теплоотдающей поверхности отопительных приборов Радиатор марки РД-90, =675 Вт/мІ, f =0,203мІ

Номер помещения, Вт, Вт, ˚С, ˚С˚С˚С, ˚С ˚СG, кг/ч
1081549545,7095,0089,655,3592,332270,33263,89
2081343422,2089,6585,024,6387,342265,34264,37
3081343394,8085,0280,384,6482,702260,70263,80
4081343371,7580,3875,744,6478,062256,06263,80
5081674139,6575,7470,005,7472,872250,87265,81
Схема подачи водыNPB, Вт/мІ,мІM, шт.
↑↓0,250,04167111,061,531,0247
0,250,04161211,061,541,0247
0,250,0415581,021,061,721,0138
0,250,0415051,031,061,941,00310
0,250,0414471,041,063,430,96717

8. Подбор вспомогательного оборудования индивидуального теплового пункта

1. Подбор элеватора

Для подбора элеватора определяем расчетный коэффициент смешения (с 15 %-ным запасом) и приведенные расход воды:

,

Где

– расход воды на головном участке системы отопления – из гидравлического расчета с переводом, т/ч;

Потери давления в главном циркуляционном кольце системы отопления с 10 %-ным запасом, Па.

(т/ч)

Принимаем элеватор ВТИ – теплосети Мосэнерго номер 1 со следующими характеристиками:

– диаметр горловины – 15 мм;

– размеры: L =425 мм, А=90 мм, С=110 мм, =37 мм, =51 мм, =51 мм;

– длина сопла полная – 110 мм;

– длина сменной части сопла – 55 мм;

– масса элеватора – 10 кг;

– диаметр сопла – 12 мм.

2. Подбор грязевика

Подбор грязевика осуществляем с учетом диаметров подводящих трубопроводов так, чтобы скорость в поперечном сечении корпуса была не более 0,05 м/с:

, где

При температуре 95˚ плотность воды равна 961,9 кг/мі, тогда

Мі/ч

М

Принимаем грязевик № 2 серии 10Г с =40 мм, =159 мм и размерами: H =270 мм, L =350 мм, d =40 мм, s =3,5 мм, h =170 мм. Масса грязевика 21,28 кг.

9. Расчет воздухообмена помещений здания

Воздухообмен помещений определяется по одной из формул:

или ,

Где L – количество воздуха, удаленного из помещения, мі/ч; n – нормативная кратность воздухообмена, 1/ч; V – внутренняя кубатура помещения, мі; m – норма воздухообмена на 1 мІ площади пола помещения, мі/(ч-мІ).

Таблица 8. Определение воздухообмена помещений и ориентировочных размеров вертикальных вытяжных каналов

№ пом.Наименование помещенияПлощадь, A, мІКратность или норма воздухообмена, n, 1/ч, m, мі/(ч-мІ)Воздухообмен помещения, L, мі/ч
01Жилая комната10,64332
02Ванная4,402525
03Кухня8,169090
04Санузел1,892525
05Ванная4,402525
06Жилая комната17,68353
07Коридор межкв.27,50
08Жилая комната17,68353
09Кухня8,169090
10Санузел1,892525
11Ванная4,402525
12Жилая комната10,64332
13Ванная4,402525
14Жилая комната10,64332
15Кухня8,169090
16Санузел1,892525
17Жилая комната17,68353
18Жилая комната17,68353
19Жилая комната9,80329
20Кухня8,169090
21Санузел1,892525
22Жилая комната10,64332
АЛестничная клетка16,2

10. Компоновка естественных вытяжных вентиляционных систем

В здании запроектирована вытяжная и приточная вентиляция с естественным побуждением. Удаление воздуха из помещений квартир запроектировано через вытяжные каналы кухонь, уборных, ванных и совмещенных санузлов. Вытяжной канал из кухни можно объединять с вытяжным каналом из ванной комнаты (при совмещенном санитарном узле); вентиляционные каналы из уборной и ванной одной квартиры можно объединить в общий канал; вентиляционные каналы из кухонь и санитарных узлов, расположенные на разных этажах, можно объединить в сборный вертикальный канал. Для систем, которые объединяют вытяжные каналы квартир, ориентированные на одну сторону, устанавливают дефлектор.

11. Аэродинамический расчет естественной вытяжной вентиляционной системы

Расчет ведется методом удельных потерь давления.

1.Определение располагаемого естественного давления

Располагаемое естественное давление определяется по формуле:

,

Где

Н – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

G – ускорение свободного падения (9,81 м/сІ );

и – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/мі.

При температуре наружного воздуха = 5˚С плотность воздуха равна 1,27 кг/мі, при температуре внутреннего воздуха равной

= 22˚ (с/у) плотность воздуха равна 1,197 кг/мі;

= 21˚ (кухня) плотность воздуха равна 1,201 кг/мі;

= 25˚ (ванная) плотность воздуха равна 1,185 кг/мі.

Располагаемое давление для вентиляционного канала из кухни для разных этажей (с учетом, что вытяжка воздуха из помещений производится из верхней зоны на высоте 0,5м от потолка) составит:

Па

Па

Па

Па

Па

Располагаемое давление для вентиляционного канала из с/у для разных этажей (с учетом, что вытяжка воздуха из помещений производится из верхней зоны на высоте 0,5м от потолка) составит:

Па

Па

Па

Па

Па

Фактические суммарные потери давления на указанных участках не должны превышать располагаемого давления.

2. Определение полных потерь давления

Изначально принимаем скорость движения воздуха V г =1,0м/с и определяем ориентировочный размер сечения канала по формуле:

По принятому сечению канала фактическую скорость воздуха на участке определяем по формуле:

Эквивалентный диаметр трения по скорости для канала:

Теплотехнический нагревательный отопление гидравлический

Таблица 10 Коэффициенты местных сопротивлений

Номер участкаНаименование местных сопротивленийζΣζ
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10Жалюзийная решетка с подвижными жалюзи1,212,31
Отвод под 90˚1,1

12. Подбор вспомогательного оборудования

Жалюзийные решетки принимаем размером 200*200 с живым сечением 0,023мІ.

Принимаем дефлектор №3 с диаметром патрубка 300 мм.

Список литературы

1. СНиП “Строительная климатология” 23.01.99*/ Госстрой России, М. 2003.

2. ГОСТ 30494-96. Международный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. М. НТКС, Москва, 1999.

3. СНиП “Тепловая защита зданий” 23-02-2003/ Госстрой России. – М.: 2004.

4. СНиП “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха” 41-01-2003/ Госстрой России, М. 2004.

5. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление/ В. Н. богословский, Б. А. Крупнов, А. Н. Сканви и др.; Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1990 – 344 с.: ил. – (Справочник проектировщика).


Зараз ви читаєте: Проектирование системы отопления здания