Зміст
1. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій будівлі: стін, підлоги, стелі, вікон, дверей
1.1 Теплотехнічний розрахунок зовнішнього огородження стіни
1.2 Теплотехнічний розрахунок зовнішнього огородження (покриття)
1.3 Теплотехнічний розрахунок конструкції підлог над підвалом і підпідлоговими
1.4 Теплотехнічний розрахунок світлових прорізів
1.5 Теплотехнічний розрахунок зовнішніх дверей
2. Розрахунок тепловтрат через зовнішні огородження
3. Конструювання і вибір системи опалення
4. Розрахунок поверхні нагріву і підбор нагрівальних приладів
5. Гідравлічний розрахунок трубопроводів системи опалення
6. Розрахунок і підбір обладнання для індивідуального теплового пункту
7. Бібліографічний список
Програми
1. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій будівлі: стін, підлоги, стелі, вікон, дверей
1 .1 Теплотехнічний розрахунок зовнішнього огородження стіни
В якості вихідних даних для виконання теплотехнічного розрахунку, визначення теплозахисних властивостей огороджувальних конструкцій і проектування систем опалення приймаються термодинамічні параметри внутрішнього і зовнішнього повітря і теплофізичні характеристики будівельних матеріалів огорож. Район будівництва характеризується розрахунковими параметрами зовнішнього повітря для холодного і теплого періодів року, які представлені в [3, табл.1].
Вихідні дані:
1. Огороджувальна конструкція житлового будинку, що складається з п'яти шарів:
Цементно-піщаний розчин δ 1 = 0,015 м; λ 1 = 0,76 Вт / м 0 С, керамзитобетон на кварцовому піску δ 2 = 0,15 м; λ 2 = 0,52 Вт / м 0 С, перлітопластобетон λ = 0 , 52 Вт / м 0 С, керамзитобетон на кварцовому піску δ 4 = 0,10 м; λ 4 = 0,52 Вт / м 0 С, складний розчин δ 5 = 0,02 м; λ 5 = 0,70 Вт / м 0 С.
2. Район будівництва - м. Семфірополь.
3. Вологісний режим приміщення - нормальний.
4. Опалення здійснюється від ТЕЦ.
5. Розрахункова температура внутрішнього повітря - t B = 20 0 С.
6. Згідно з [4, дод.1 *], м. Семфірополь знаходиться в сухій зоні вологості, вологісний режим нормальний, отже, що розраховується захисна конструкція буде експлуатуватися в умовах А [4, прил.2], (див. табл. 3) .
7. Значення теплотехнічних характеристик і коефіцієнтів: t ХП (0,92) = -16 ° С [3, табл. 1]; t on = 1,9 ° С [3, табл.1]; z оп = 158 діб. [3, табл. 1]; t B = 20 ° С (див. табл. 1); ά в = 8,7 Вт / (м 2 ° С) (див. табл.6); Δ t н = 4 ° С (див. табл . 5); п = 1 (див. табл. 6); ά н = 23 Вт / (м 2 ° С) (див. табл.).
Порядок розрахунку:
1. Спочатку визначаємо необхідний опір теплопередачі за формулою (3.1):
,
де t B - розрахункова температура внутрішнього повітря, ° С, приймається за нормами проектування відповідних будинків ГОСТ 12.1.005-88;
t н - розрахункова зимова температура, ° С, що дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 [3, табл. 1];
n - коефіцієнт, що приймається в залежності від положення зовнішньої поверхні огороджувальних конструкцій по відношенню до зовнішнього повітря за [4, табл. 3 *] (табл. 7);
Δ t н - нормативний температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, ° С, [4, табл.2 *] (табл.5); ά в - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огородження,
Вт / (м 2 ° С), [4, табл. 4 *] (табл. 6);
2.По формулою (3.2) розраховуємо градусо-добу опалювального періоду (ГСОП), ° С на добу:
ГСОП = (t B - t on) z від = (20 -1,9) • 158 = 2859,8 ° С на добу.,
де z від - тривалість опалювального періоду [4, табл. 1];
t оп - середня температура опалювального періоду, ° С, [4, табл. 1].
3. Величина опору теплопередачі огорожі з урахуванням енергозбереження R 0.ен тр (м 2 ° С) / Вт, [4, табл. 1 а *] дорівнює 1,1.
R 0.ен тр = 1,1 (м 20 С / Вт)
4. Порівнюємо R 0 тр = 1,1 і R 0.ен тр = 1,1 (м 2 ° С) / Вт і приймаємо для подальших розрахунків більше - R 0.ен тр
5. Визначаємо попередню товщину утеплювача з перлітопластобетона δ ут по рівнянню (3.5):
де δ i - товщина окремих шарів огороджувальної конструкції, м;
δ VT - товщина зміцнюючого шару, м;
λ i-коефіцієнт теплопровідності окремих шарів огороджувальної конструкції, Вт / (м ° С) [4, табл. 3 *]
λ v т - коефіцієнт теплопровідності утеплювального шару, Вт / (м - ° С) [4, табл. 3 ']
ά н - коефіцієнт теплопередачі зовнішньої поверхні огородження, Вт / (м ° С), що приймається за [4, табл. 6 *], (табл. 8).
Відповідно до вимог уніфікації приймаємо загальну товщину стіни δ 0 = 0,5 м, тоді δ ут = 0,2 м.
6. Уточнюємо загальне фактичний опір теплопередачі R 0 ф для всіх верств огородження за виразом (3.6):
Таким чином, умова теплотехнічного розрахунку виконано, так як R 0 ф = R 0.ен тр (1,07 ≈ 1,1).
7. Коефіцієнт теплопередачі для даної огороджувальної конструкції визначаємо за рівнянням (3.8):
,
де R 0 ф - загальне фактичний опір теплопередачі, приймають по рівнянню (3.6), (м 2 ° С) / Вт.
1.2 Теплотехнічний розрахунок зовнішнього огородження (покриття)
Однорідність шару матеріалу використовуються у сучасній практиці одношарових і багатошарових будівельних огорож (стін, покриттів, перекриттів) порушується теплоізоляційними або теплопровідних включеннями, повітряними прошарками.
Попередня товщина теплоізоляційного шару утеплювача покриття δ ут, м, визначається з рівняння (3.5):
де ά в; δ i; λ i; ά н; λ ут - те ж, що і в рівнянні (3.5).
Вихідні дані:
1.Железобетонная плита шириною 1,8 м з дев'ятьма порожнечами δ 1 = 0,22 м, бітумна мастика γ = 1200 кг / м 3 δ 2 = 0,003 м , Пінопласт γ 2 = 125 кг / м 3, цементно-шлаковий розчин δ 3 = 0,07 м, толь δ 4 = 0,009 м.
2. Район будівництва - м. Семфірополь.
3. Вологісний режим приміщення - нормальний.
4. Опалення здійснюється від ТЕЦ.
5. Розрахункова температура внутрішнього повітря - t B = 20 0 С.
6. Зона вологості району - суха.
7. Умови експлуатації - А.
8. Значення теплотехнічних характеристик і коефіцієнтів у формулах: t x п (0,92) = 16 ° С; t o п = 1,9 ° С [3, табл.1]; z оп = 158 на добу [3, табл.1 ]; λ 1 = 1,92 Вт / (м ° С) [4, дод. 3 *]; λ 2 = 0,27 Вт / (м ° С) [4, дод. 3 *]; λ ут = 0,06 Вт / (м ° С) [4, дод. 3 *]; λ 3 = 0,52 Вт / (м ° С) [4, дод. 3 *]; λ 4 = 0,17 Вт / (м ° С) [4, дод. З *]; ά в = 8,7 Вт / (м 2 ° С) (див. табл. 6); ά н = 23 Вт / (м 2 ° С) (див. табл. 8); Δ t н = 3 ° С; n = 1 (див. табл. 7); δ 1 = 0,22 м; δ 2 = 0,003 м; δ 3 = 0,07 м; δ 4 = 0,009 м.
Порядок розрахунку
1. Розраховуємо необхідну загальний термічний опір теплопередачі R 0 тр покриття при t H - t x п =- 29 ° С за формулою (3.1):
2. За формулою (3.2) розраховуємо градусо-добу опалювального періоду (ГСОП), ° С на добу:
ГСОП = (t B - t on) z від = (20 -1,9) • 158 = 2860 ° С на добу.,
3. Визначаємо приведений опір теплопередачі з урахуванням енергозбереження за СНіП Н 3-79 ** R 0 тр, знаючи значення ГСОП по табл.1 *: R 0.ен тр = 1,14 м 2 ° С / Вт.
4. Порівнюємо R 0 тр і R 0.ен тр і для подальших розрахунків вибираємо великі, тобто R 0.ен тр.
5. Знаходимо термічний опір теплопередачі залізобетонної конструкції багатопустотних плити R к пр за формулою (3.1).
Для спрощення круглі отвори - порожнечі плити діаметром 150 мм - замінюємо рівновеликими по площі квадратними зі стороною
6. Термічний опір теплопередачі плити обчислюємо окремо для шарів, паралельних А-А і Б-Б і перпендикулярних В-В; Г-Г, Д-Д руху теплового потоку.
А. Термічний опір плити R А, м 2 ° С / Вт, в напрямку, паралельному руху теплового потоку, обчислюємо для двох характерних перерізів (А-А; Б-Б) (рис. 3).
У перетині А-А (два шари залізобетону товщиною δ жб А-А = 0,043 + 0,043 = 0,086 м з коефіцієнтом теплопровідності λ жб = 1,92 Вт / (м ° С) і повітряний прошарок δ вп = 0,134 м з комічним опором R вп = 0,15 (м 2 - ° С) / Вт (табл. 11) термічний опір складе
У перетині Б-Б шар залізобетону δ жб Б-Б = 0,22 м з коефіцієнтом теплопровідності λ жб = 1,92 Вт / (м ° С) термічний опір складе
Потім за рівнянням (3.9) отримаємо
де А А-А - площа шарів у перерізі А-А, що дорівнює
А А-А = (0,134 * 1) * 9 = 1,206 м 2;
А Б-Б - площа шарів у перетині Б-Б, рівна
А Б-Б = (0,071 * 1) * 8 = 0,568 м 2.
Б. Термічний опір плити R Б, (м 2 ° С) / Вт, в напрямку, перпендикулярному руху теплового потоку, обчислюють для трьох характерних перерізів (В-В; Г-Г, Д-Д) (див. рис. 3) .
Для перетину В-В і Д-Д (два шари залізобетону)
Для перетину Г-Г термічний опір складе
де А (г-г) вп - площа повітряних прошарків в перетині Г-Г, рівна
А (р-р) вп = А А-А = 1,2 м 2;
А (р-р) Ж6 - площа шарів із залізобетону в перерізі Г-Г, рівна
А (р-р) жб = А Б-Б = 0,568 м 2;
R (г-г) вп - термічний опір повітряного прошарку в перерізі
Г-Гс δ вп = 0,134 (див. табл. 10), що дорівнює
R (г-г) вп = R вп = 0,15 (м 2 - ° С) / Вт;
R (г-г) жб-термічний опір шару залізобетону в перерізі
Г-Г δ жб Г-Г = 0,134 м з λ Ж6 = 1,92 (м 2 ° С) / Вт, рівне
R (Г-Г) = 0,11 (м 20 С) / Вт.
Потім визначаємо
R Б = R В-В і Д-Д + R Г-Г = 0,04 + 0,11 = 0,15 (м 2 ° С) / Вт.
Різниця між величинами R А і R Б становить
Звідси повне термічне опір залізобетонної конструкції плити визначиться з рівняння (3.1):
7. Визначаємо попередню товщину утеплювача δ ут по рівнянню
(3.5).
приймаємо 0,20 м.
8. Уточнюємо фактичне загальний опір теплопередачі R 0 ф
покриття за виразом (3.6):
З розрахунків випливає, що умова (3.7) теплотехнічного розрахунку виконано, так як R 0 ф> R 0.ен тр, тобто 3,78> 2,82.
9. Коефіцієнт теплопередачі для прийнятої конструкції покриття визначаємо за рівнянням (3.8):
1.3 Теплотехнічний розрахунок конструкції підлог над підвалом і підпідлоговими
При зведенні житлових і громадських будівель і споруд застосовують багатошарові конструкції перекриттів над підвалами підпідлоговими, що складаються з плити перекриття (з порожнечами або без порожнеч), пароізоляції, утеплювача і покриття підлоги з лінолеуму паркету, дощок і т.п.
На початку розрахунку задаються конструкцією перекриття і визначають величину R 0 тр, (м 2 ° С) / Вт, на рівняння (3.1). При розрахунку приймають t н ° C, рівну середній температурі найбільш холодної п'ятиденки по
[3, табл. 1]:
де п, t в, t н, Δ t н, ά в - те ж, що і в рівнянні (3.1).
Вихідні дані:
1. Залізобетонна плита без порожнеч δ 1 = 0.22м, руберойд δ 2 = 0,003, пінопласт γ = 125 кг м 3, пергамін δ 4 = 0,001 м, цементно-піщаний розчин δ 5 = 0,04 м, паркет з дуба δ 6 0,03 м .
2. Район будівництва - м. Семфірополь.
3. Вологісний режим приміщення - нормальний.
4. Опалення здійснюється від ТЕЦ.
5. Розрахункова температура внутрішнього повітря - t B = 20 0 С.
6. Зона вологості району - суха.
7. Умови експлуатації - А.
8. Значення теплотехнічних характеристик і коефіцієнтів у формулі: t ХП (0,92) =- 16 ° С [3, табл. 1]; λ 1, = 0,22 Вт / (м 2 ° С) [4.пріл. 3 *]; λ 2 = 0,17 Вт / (м 2 ° С) [4, дод. 3 *]; λ ут = 0,06 [4, дод. 3 *]; λ 4 = 0,76; λ 5 = 0,17 Вт / (м 2 ° С); λ 6 = 0,35 Вт / (м 2 ° С) [4.пріл. 3 *];
Порядок розрахунку
1. Задаємося конструкцією перекриття над підвалом і визначаємо необхідну загальний термічний опір R тр по рівнянню (3.1):
2. За формулою (3.2) розраховуємо градусо-добу опалювального періоду (ГСОП), ° С на добу:
ГСОП = (t B - t on) z від = (20 -1,9) • 158 = 2859,8 ° С на добу.
3. Величина опору теплопередачі перекриття над підвалом з урахуванням енергозбереження за [4, табл.1 *] R 0.ЕН ТР = 1,14 (М 2 ° С) / Вт
4. Порівнюємо R 0 тр = 1,03 (М 2 ° С) / Вт і R 0 ТР. ЕН = 1,14 (М 2 ° С) / Вт і для подальших розрахунків вибираємо R 0.ЕН ТР.
5. Обчислюємо попередню товщину утеплювача δ ут по рівнянню (3.5):
6. Визначаємо фактичний опір теплопередачі R 0 ф конструкції перекриття над підвалом по рівнянню (3.6):
7. Таким чином, прийнята конструкція з δ ут = 0,10 відповідає теплотехнічним вимогам, так як виконується умова (3.7):
(1,53> 1,14).
8. Коефіцієнт теплопередачі ķ під багатошарового перекриття на; підвалом визначаємо як
1.4 Теплотехнічний розрахунок світлових прорізів
І практиці будівництва житлових і громадських будівель застосовується одинарне, подвійне і потрійне засклення в дерев'яних, пластмасових або металевих палітурках, спарене або роздільне. Теплотехнічний розрахунок балконних дверей і заповнень світлових прорізів, а також вибір їх конструкцій здійснюється в залежності від району будівництва і призначення приміщень.
Необхідну термічне загальний опір теплопередачі R з тр, (м 2 ° С) / Вт, для світлових прорізів визначають [4, по табл. 1а або 16] (див. табл. 8 або 9, в залежності від величини ГСОП).
Потім за [4, додаток 6] (табл. 13) і значенням R 0 тр вибирають конструкцію світлового прорізу з наведеним опором теплопередачі R 0 ф за умови R 0 ф> R 0 тр.
Для прийнятої конструкції світлового прорізу коефіцієнт теплопередачі k ок, Вт / (м 2 ° С), визначається за рівнянням
Вихідні дані:
1. Будівля житлове.
2. Район будівництва - м. Семфірополь.
3. Розрахункова середня температура холодної п'ятиденки t v =- 16 0 C.
4. Розрахункова температура внутрішнього повітря t в = 20 0 С.
5. Тривалість опалювального періоду z від = 158 діб.
6. Середня температура опалювального періоду t оп = 1,9 ° С [3, табл.1],
ГСОП = (t в + t оп) * z від = (20 + 1,9) * 158 = 3640 ° С на добу.
Порядок розрахунку
1. Визначаємо R 0 тр = 0,34 (м 2 ° С) / Вт, за [4, табл. 1а] (див. табл. 9).
2. Вибираємо конструкцію вікна по табл. 13 в залежності від величини R 0 тр = 0,35 (м 2 ° С) / Вт і з урахуванням виконання умови (3.7). Таким чином, приймаємо вікно подвійне скління в роздільних палітурках (з міжскляному відстанню 6 мм) з фактичним опором теплопередачі R 0 ф = 0,34 (м2. о С) / Вт.
3. Коефіцієнт теплопередачі скління (вікна) k ок визначаємо за формулою
1.5 Теплотехнічний розрахунок зовнішніх дверей
Необхідну загальний опір теплопередачі R 0 тр для зовнішніх дверей (крім балконних). Повинно бути не менше значення 0,6 R 0 тр, для стін будівель і споруд, що визначається при розрахунковій зимовій температурі зовнішнього повітря, що дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 [4, п. 2.2 *].
Приймаються фактичне загальний опір теплопередачі зовнішніх дверей R 0.дв ф = R 0 тр, тоді фактичне загальний опір теплопередачі зовнішніх дверей R 0.дв ф (м 2 ° С) / Вт, визначиться вираження
де n, t в, t, Δ t ХП (0,92), Δ t н, ά в - те ж, що і в рівнянні (3.1).
Коефіцієнт теплопередачі зовнішніх дверей ķ дв, Вт / (м 2 ° С), обчислюють за рівнянням
Вихідні дані:
1. Житловий будинок.
2. Район будівництва - м. Семфірополь.
3. Розрахункова середня температура холодної п'ятиденки t v =- 16 0 C.
4. Розрахункова температура внутрішнього повітря t в = 20 0 С.
5. Коефіцієнт n = 1 (див. табл. 6); Δ t н = 4 ° С (см табл.5); ά в = 8,7 Вт / (м 2 ° С).
Порядок розрахунку
Визначаємо фактичний опір теплопередачі зовнішніх дверей R 0.дв ф по рівнянню (1.15):
Коефіцієнт теплопередачі зовнішніх дверей ķ дв визначаємо за формулою
2. Розрахунок тепловтрат через зовнішні огородження
1. Призначення системи опалення.
Система опалення - це сукупність конструктивних елементів зі зв'язками між ними, призначених для отримання, перенесення і передачі теплоти у нагрітих приміщеннях будинку.
Система опалення призначена для створення комфортних умов у приміщенні.
Для роботи системи опалення необхідні три умови:
1. Джерело тепла.
2. Система трубопроводів.
3. Нагрівальні прилади.
2. Тепловий баланс приміщення і тепловтрат через огороджувальні конструкції.
Температурна обстановка в приміщенні залежить від теплової потужності системи опалення, від розташування обігрівають пристроїв, теплофізичних властивостей зовнішніх і внутрішніх огороджень.
У холодну пору року приміщення втрачає теплоту через зовнішні і внутрішні огорожі, що відокремлюють дане приміщення від суміжних, що мають більш низьку температуру. Тепло витрачається на нагрівання зовнішнього повітря, що проникає крізь нещільності огороджень, матеріалів, які холодними з зовні потрапляють в приміщення. У стаціонарному режимі втрати рівні надходженнями теплоти. Теплота надходить в приміщення від людей, технологічного і побутового обладнання, джерел освітлення, від дії на будівлю сонячної радіації. Облік всіх перерахованих складових втрат і надходження теплоти необхідний при зведенні теплового балансу. Наявність надлишку теплоти асимілюється вентиляцією. Дефіцит теплоти вказує на необхідність пристрою в приміщенні системи опалення.
Для визначення теплової потужності системи опалення складається баланс витрат теплоти для розрахункових умов холодного періоду року:
Q від = Q огр + Q і ± Q т, де
Q огр - тепловтрати через зовнішні огородження;
Q і - витрата теплоти на нагрів повітря, що поступає в приміщення;
Q т - теплотехнічні чи побутові виділення або витрата тепла.
Основні тепловтрати визначаються за формулою:
Q осн = kF (t в-t v) n = 1 / R 0 F (t в-t v) n
Розрахунок Q і складає в середньому 30-40 ℅ від основних тепловтрат. Кількість зовнішнього повітря надходить в результаті інфільтрації залежить від конструктивно-планувальних рішень будівлі, напрямку і швидкості вітру, температури повітря, герметичності конструкції.
Повітряний режим будівлі - це процес повітрообміну між приміщеннями і зовнішнім повітрям, що відбувається під дією природних сил і роботи штучних збудників. Він походить з-за різниці тисків з однієї і іншої сторін огорожі.
Для житлових будівель питома витрата повітря нормується у розмірі 3 м 3 / год на 1м 2 площі житлових приміщень і кухні.
При проектуванні системи опалення житлового будинку, згідно з нормами, облік додаткових побутових теплопоступленій в кімнати та кухні нормуються не менше 10 Вт на 1 м 2 площі квартири, які вираховуються з розрахункових тепловтрат цих приміщень.
Для орієнтовного розрахунку тепловтрат будівлі користуються показником питомої теплової характеристики будівлі (q 0), визначальною витрата тепла на опалення 1м 3 будівлі при Δ t = 1 0 С
q = Σ Q / α V (t в - t v) [Вт / м 3 0 С]
V-зовнішнє об'єм будівлі,
α - температурний коефіцієнт α = 0,54 + 22 / (t в - t v),
Σ Q - загальні втрати тепла.
Для сходових клітин q 0 = 1,6 Вт / м 3 0 С.
Питомої теплової характеристикою (q 0) зручно користуватися для визначення питомої теплової характеристики системи опалення. Але дані, отримані за орієнтовними підрахунками, можуть виявитися заниженими.
Велике техніко-економічне значення має правильна оцінка скління будівлі. Не можна обмежуватися тільки архітектурною точкою зору. Зі збільшенням скління зовнішніх огороджень різко зростає q 0, так як термічне опір вікон менше термічного опору стін.
У літні місяці велике скління є причиною перегріву приміщень, тобто відбувається підвищена інсоляція (опромінення сонцем) приміщень.
Тепловтрати опалюваних приміщень складаються з основних і додаткових.
Основні тепловтрати складаються з тепловтрат через окремі огорожі приміщення, що визначаються за формулою
Вт (1)
де А - площа огородження, м ²;
k - Коефіцієнт теплопередачі огородження, Вт / м ² До
і
- Розрахункові температури внутрішнього і зовнішнього повітря, град.;
n - Коефіцієнт зменшення тепловтрат, що залежить від положення зовнішньої поверхні по відношенню до зовнішнього повітря, що приймається за табл. 1.
Таблиця 1 Значення коефіцієнта n
Огородження
n
Зовнішні стіни, вікна, двері, бесчердачниє покриття, підлоги на грунті і на лагах
1,0
Горищні перекриття при сталевий, черепичної або асбоцементной покрівлях і бесчердачниє покриття вентильовані продухами
0,9
Горищні перекриття при покрівлях з рулонних матеріалів
0,75
Перекриття над неотаплівамимі підвалами, розташовані нижче рівня землі
0,6
Перекриття над неотаплівамимі підвалами, що мають стіни, що виступають над рівнем землі на висоту до 1 м
0,6
Те ж при відсутності вікон
0,4
При розрахунку тепловтрат температура зовнішнього повітря приймається рівною середній температурі найбільш холодної п'ятиденки.
За формулою (1) розрахунок тепловтрат проводиться для зовнішніх стін, вікон, дверей, перекриття (покриття) верхнього поверху і підлоги першого поверху
Додаткові тепловтрати через огородження конструкції приміщень обчислюються у відсотках до основних, знайденим за формулою (1). Добавки до основних тепловтратам повинні враховувати:
- Орієнтацію по відношенню до сторін світу;
- Обдуваемость огорожі вітром;
- Продувність приміщення з двома і більше зовнішніми стінами;
- Підігрів холодного повітря, вривається в будівлю через зовнішні двері при їх відкриванні;
- Підігрів інфільтрують повітря, що проникає в опалювальні приміщення через нещільність у зовнішніх огорожах будівлі.
Запис розрахунку тепловтрат приміщення слід проводити в табл. 2.
Перш ніж приступити до підрахунків, необхідно пронумерувати всі приміщення. Нумерацію слід виробляти поповерхово, починаючи з кутових кімнат (для першого поверху - з номера 101, для другого поверху - з номера 201 і т.д.). при цій нумерації перша цифра номера вказує, на якому поверсі знаходиться це приміщення. Номери приміщень заносяться в першу графу таблиці.
Графи 2, 5-7, 9, 11 не вимагає пояснень.
Для графи 2: температура внутрішнього повітря в житловій кімнаті-18 С, 20С (відповідно з температурою найбільш холодної п'ятиденки), у наріжних кімнатах приймаємо на 2С вище розрахункової, на сходовій клітці 16С, на кухні 18С, у ванній 25С, вбиральня індивідуальна 16С , спільне приміщення вбиральні та ванної 25С.
У графі 3 умовними знаками вказуються теплоограждаюшіе конструкції: н. с. - Зовнішня стіна, д. о. - Вікно з подвійним склінням, д. д. - подвійна двері, о. д. - одинарна двері, Пт - стеля, дн-двері зовнішня, нд - внутрішня стіна, бд-балконні двері, Пл-пол.
У графі 4 вказується орієнтація огороджувальних конструкцій: Південь - Ю, Південний Схід - Ю-В, Північно-схід - З-В і т. д.
У графу 10 записують коефіцієнти теплопередачі огороджувальних конструкцій, що визначаються за формулою
Вт / (м ² До) (3)
Додаткові тепловтрати при наявності двох і більше зовнішніх стін в одному приміщенні приймають для громадських, адміністративно-побутових і виробничих будівель.
Додаткові тепловтрати на відкривання зовнішніх дверей (гр.14) приймаються в залежності від типу вхідних дверей і висоти будинку:
Для потрійних дверей з двома тамбурами між ними β н д = 0,2 Н
Для подвійних дверей з тамбурами між ними β нд = 0,27 Н
Для потрійних дверей без тамбура β нд = 0,34 М.
Для одинарних дверей β нд = 0,22 Н
Q 0 = Q лк * β нд-основні тепловтрати через двері в приміщенні сходової клітини (для житлових приміщень).
Додаткові побутові теплопоступленія в приміщення приймати з розрахунку 21Вт на 1м площі підлоги (гр 19)
Q д.бт = 21А n, де А n - площа опалюваного приміщення, м 2
Додаткові втрати теплоти на нагрівання інфільтрують зовнішнього повітря.
У житлових і громадських будівлях інфільтрація відбувається через вікна, балконні двері, світлові ліхтарі, зовнішні і внутрішні двері, ворота, стики стінових панелей, щілини.
Витрата теплоти Q І.В, Вт, для житлових будинків визначається для кожного приміщення окремо за формулою
, (4)
де α н - витрата повітря, що видаляється, м3 / год, прийнята для житлових будівель рівним 3 м ³ / год на 1 м ² площі житлових приміщень і кухні (у громадських будівлях визначається розрахунком повітрообміну) [2, пріл.10, п.2] ;
tB - розрахункова температура повітря;
с - питома теплоємність повітря, I кДж / (кг ° С);
q н - щільність зовнішнього повітря, кг/м3, яка приймається табл.2;
tB (Б) - розрахункова температура зовнішнього повітря для холодного періоду року, прийнята згідно з параметрами Б [3, табл. 1 або 2
Внизу графи 20 повинен бути підведений підсумок втрат тепла по всій будівлі.
У кінці розрахунку визначається питома теплова характеристика будівлі, по якій проводиться остаточна теплотехнічна оцінка проекту будівлі та порівняння його з іншими в тепловому відношенні:
Вт / (м ³ К)
де - Тепловтрати будівлі, Вт;
V - Зовнішній будівельний об'єм будівлі, м ³.
За СНиП 22-Г.10-62 питома теплова характеристика будівлі в два-три поверхи повинна бути не більше 0,6 Вт / (м ³ К).
При підрахунку тепловтрат виконується графічна робота: в масштабі 1:100 викреслюється план типового поверху з позначенням у гуртках номерів приміщення.
Запис розрахунку тепловтрат приміщення слід проводити в табл. 2
Табл. 2
3. Конструювання і вибір системи опалення
Існує три види систем опалення - водяна, парова і повітряна. Залежно від переважаючого способу теплопередачі опалення приміщень може бути конвективним або променистим.
До конвективному відноситься опалення, при якому температура внутрішнього повітря підтримується на більш високому рівні, ніж радіаційна температура приміщення t в> t р, розуміючи під радіаційної усереднену температуру поверхонь звернених до приміщення, обчислену щодо людини знаходиться в середині цього приміщення.
Променистим називають опалення, при якому радіаційна температура в приміщенні перевищує температуру повітря, тобто t р> t в. Лучисте опалення при дещо зниженій температурі повітря, в порівнянні з конвективної, більш сприятлива для самопочуття людини, тому в цивільних будівлях t в = 18 / 20 0 С.
Конвективне або променисте опалення здійснюється спеціально технічної установкою званою системою опалення.
Система опалення - це сукупність конструктивних елементів зі зв'язками між ними, призначених для отримання, перенесення і передачі тепла в обігріваються приміщення будівлі.
Перенесення тепла може здійснюватися за допомогою рідкої або газоподібної середовища.
Рідка (вода або антифриз) або газоподібна (пара, повітря, продукти згоряння палива) середовища називаються теплоносії.
Система опалення повинна володіти певною тепловою потужністю, яка виявляється в результаті складання теплового балансу в приміщеннях, що обігріваються температурі зовнішнього повітря найбільш холодної п'ятиденки званої розрахунковою температурою.
Класифікація систем опалення.
Існують місцеві та централізовані (центральні) системи опалення.
Теплопроводи центральних систем поділяються на подаючі і зворотні, стояки (вертикальні ділянки), гілки (горизонтальні ділянки) зв'язують магістралі з підводками до нагрівальних приладів.
Центральна системою опалення називається районної, коли група будинків опалюється з окремо стоїть центральної теплової станції. Теплогенератори, теплообмінники, нагрівальні прилади системи опалення розділені: теплоносій нагрівається на тепловій станції, переміщається на зовнішніх, з t 1, і внутрішнім, з t г, теплопроводів в окремі приміщення кожної будівлі до опалювальних приладів і охолоджуючись повертається на теплову станцію.
У сучасних системах теплопостачання та опалення будівель від ТЕЦ і великих теплових станцій використовується два теплоносія: первинний високотемпературний теплоносій - переміщається т ТЕЦ по міських розподільних теплопроводів до центральних теплових пунктів або місцевих теплових пунктів будівель і назад; вторинний теплоносій - після змішування з первинним надходить до нагрівальних приладів, а потім знову повертається в тепловий пункт.
Первинним зазвичай служить вода, рідше пар або газоподібні продукти палива. Якщо первинний високотемпературний - вода нагріває вторинну воду, то така система називається водяний. Аналогічно можуть існувати системи: водоповітряної, пароводяна, паровоздушная, газоповітряна
По виду вторинного теплоносія в системах опалення використовують - воду, пару, повітря; водяні, повітряні, парові системи.
Вода являє собою рідку, практично не стисливу середу зі значною щільністю і теплоємністю. Вода змінює щільність, об'єм і в'язкість в залежності від температури, а температуру кипіння в залежності від тиску. Здатна збирати і виділяти розчинні в ній гази при зміні температури і тиску.
Пар є легко рухомий середовищем з порівняно малою щільністю; температура і щільність пари залежать від тиску.
Повітря є легко рухомий середовищем з малою щільністю, теплоємністю, що змінює щільність і об'єм у залежності від температури.
За санітарно-гігієнічним вимогам важливим показником є підтримання в приміщенні рівномірної температури. при використанні в системі опалення гарячої води підтримується рівномірність температури приміщення, що досягається регулюванням температури води, що подається у нагрівальні прилади. Температура поверхні нагрівальних приладів нижче, температуру в системі опалення знижують для зниження теплопередачі приладу при зменшенні тепловтрат у приміщенні.
При використанні пара температура приміщення не рівномірна через невідповідність теплопередачі приладів при незмінній температурі пари, що змінюються тепловтратам приміщення протягом опалювального сезону. У зв'язку з цим доводиться відключати систему, щоб уникнути перегріву в приміщенні. Температура поверхні нагрівального приладу і труб близька або вище 100 0 С, тобто перевищує гігієнічний межа.
Повітря має низьку теплоінерціоннность, може швидко змінювати температуру в приміщенні, тобто можливе регулювання температури в системі. Тут присутній явище розкладання і сухий сублімації органічної пилу на нагрітої поверхні, що супроводжується виділенням шкідливих речовин. Розкладання пилу починається при 65-70 0 С і інтенсивно протікає при температурі більше 80 0 С.
Найбільш відповідної санітарно-гігієнічним вимогам є система опалення з гарячою водою.
Вибір системи опалення.
При проектуванні системи водяного опалення необхідно забезпечити розрахункову температуру і рівномірне нагрівання повітря в приміщенні, гідравлічну і теплову стійкість, вибухо-пожежну безпеку і доступність для очищення та ремонту.
Для житлових будинків при двох трубної системі опалювання температура теплоносія 95 0 С, для однотрубної 105 0 С. Для інших будівель відповідно до СНиП 2-04.05-91 * [ОВиК] системи опалення можуть бути однотрубні і двох трубні, з верхньої та нижньої розведенням, з природною або штучною циркуляцією. Вертикальні однотрубні системи володіють кращою гідравлічної стійкістю, ніж двох трубні системи.
Опалення сходових клітин не слід передбачати при розрахунковій температурі t v ≤ -5 0 С. Сходові клітки мають свій самостійний стояк.
Системи водяного опалення житлових багатоповерхових будівель приєднуються до теплової мережі ТЕЦ з пристроєм елеваторного вузла (у цій роботі по залежною схемою приєднання до теплових стояках) або за незалежною схемою з установкою водонагрівача, Вибір труб для системи опалення здійснюється згідно СНіП 2-04.05-91 * .
При прокладці магістральних трубопроводів з верхньою розводкою, для зручності обслуговування подають магістралей на горищі на відстані 1-1,5 м від зовнішньої стіни прокладають трубопроводи під стелею верхнього поверху. зворотні магістралі розташовують у підвалі, тех. підпілля або каналах.
При нижньої розведенню трубопроводи влаштовують нижче всіх нагрівальних приладів, тобто подають і зворотні теплопроводи прокладають у підвалі, тех. підпілля або каналах першого поверху.
ухил в системі опалення зі штучною циркуляцією i = 0,002 (на 1м - 2 мм), з природною циркуляцією i = 0,005 - 0,01.
У цій роботі обрана система опалення з залежною схемою приєднання. У ній здійснюється змішання води в елеваторному вузлі. Ця схема про в конструкції і в обслуговуванні, виключені - теплообмінник, розширювальний бак, підживлюючий насос. Вона вибирається коли t р> t 1 і допускається підвищення гідростатичного тиску до тиску під яким знаходиться вода у зовнішній системі теплопроводу.
Змішання води t 1 здійснюється з допомогою елеватора. Водоструминні елеватор простий в конструкції, має безшумну й безвідмовну робочу здатність.
Недоліками залежною схеми зі змішанням теплоносіїв є незахищеність системи від підвищення в ній гідростатичного тиску передається через зворотний трубопровід-це небезпечно для запірної арматури та обладнання.
4. Розрахунок поверхні нагріву і підбор нагрівальних приладів
Класифікація нагрівальних приладів.
1) Радіатор - це конвективно-радіаційний прилад, гладкий або складається із секцій, секції виготовляються з сірого чавуну, сталі або алюмінію, з товщиною стінок від 2 до 4 мм. З'єднуються секції між собою на різьбових ніпелях (невелика ділянка труби з нанесеними на обох кінцях правої і лівої різьбами). При з'єднанні на ніпелях використовується ущільнювачий. Секції радіаторів можуть бути різної будівельної глибини і висоти. Середня монтажна висота - 500мм, глибина радіатора, для чавунних, в Росії, прийнята марка М-90, М-140. Плоскі сталеві радіатори зварюються з сталевих листів до 1,5 мм, при цьому утворюється мала глибина у профілях сталевого радіатора, що є причиною більш низькою тепловіддачі, ніж у чавунних радіаторів. Розташування каналів і вертикальне і горизонтальне.
2) Конвектори - виконуються з кожухом та без кожуха. З кожухом передають у приміщення, шляхом конвекції, до 90% загального теплового потоку. Без кожуха тепловіддача зменшується. Конвектори переважно використовуються у двох трубної системи опалення.
3) Ребриста труба - це конвективний прилад представляє собою фланцеву чавунну трубу з розташованими на ній ребрами. За рахунок поверхні ребер збільшується загальна тепловіддача труби. У зв'язку з не естетичним виглядом, у житлових приміщеннях вони не використовуються, теплоносієм може бути як високотемпературна вода, так і пар. Ребра в трубах може виконуватися зі сталі, алюмінію, такі труби називаються біметалеві. Товщина стінок від 0,5 до 2 мм.
4) Калорифер - це прилад з площею нагріву від 10 до 140м 2. Обігрів відбувається кількома рядами оребрених труб. Найчастіше використовується в системі штучної вентиляції.
У даному проекті застосовуємо чавунні секційні радіатори вітчизняного виробництва МС-140 з установкою без ніш; паспортна поверхню нагріву однієї секції радіатора f = 0,0254 м 2.
Визначення нагрівальної поверхні приладів.
Після вибору типу нагрівального приладу слід визначити для кожного приміщення будівлі площа поверхні нагрівання приладу за формулою:
Fp = (Qnp / q пр) •. Β 1 • β 2, м ²
Fp-розрахункова площа опалювального приладу, м2
Qnp - тепловіддача опалювального приладу в опалювального. приміщення, Вт
q пр - розрахункова щільність теплового потоку опалювальних, приладу, Вт/м2
β1 - коефіцієнт обліку додаткового теплового потоку встановлюються опалювальних приладів за рахунок округлення сверхрасчетной величини (приймається за табл.
β2 - коефіцієнт обліку додаткових втрат теплоти опалювальними приладами у зовнішніх огороджень (приймається за??)
Тепловіддача опалювального приладу визначається за формулою
Qnp = Q о - (0,9 • Q тр), Вт
Де Qо - теплонеобхідністю приміщення, Вт (приймається за табл.2 для розраховується приміщення)
Qтр - сумарна тепловіддача відкрито прокладених у межах приміщення стояків, підводок, до яких безпосередньо приєднаний прилад
Qтp = q в • l в + q г • l г, Вт
де qв, Qг - тепловіддача одного погонного метра вертикально і горизонтально прокладених труб, Вт / м
l в, l г - довжини вертикальних і горизонтальних трубопроводів в межах приміщення, м
При виконанні курсової роботи qв = 75 Вт / м, Qг = 95 Вт / м, довжини труб визначаються за кресленням після розстановки приладів.
Розрахункова щільність теплового потоку опалювального приладу визначається за формулою:
q т p = q ном • (Δ t СР / 70) • (G пр / 0,1)
• G пр, Вт / м ²
де q ном - номінальна щільність теплового потоку опалювального приладу при стандартних умовах роботи, Вт / м2
Δ t ср = 0,5 • (t г + t о) - t в, º С
температурний напір, рівний різниці півсуми темпера тур теплоносія на вході і виході опалювального приладу і температура повітря в приміщенні.
n, р - експериментальні значення показників ступеня
Спр - коефіцієнт, що враховує схему приєднання опалювального приладу і зміни показника ступеня р в різних діапазонах витрати теплоносія (приймаються за табл. 8.1 / 5 /)
Gпp - дійсний витрата води в опалювальному приладі, кг / с
Qnp = Q о / (с • (t р - t о)), кг / с
де с = 4,190 КДж / кг º С - теплоємність води
t г, t о - температура води на вході і виході опалювального приладу
Розрахункова кількість секцій чавунних радіаторів визначається за формулою
N p = (F р • β4) / (F 1 • β3), шт
де F 1 - площа поверхні однієї секції, м ² (приймається в залежності від типу радіатора по табл. 8.1 / 5 /)
β3 - коефіцієнт, що враховує число секцій в одному радіаторі і
приймається для радіаторів типу МС - 140 дорівнює: при числі секцій
від З до 15 - I, від 16до 20 - 0,98
від 21 до 25 - 0,96, а для решти чавунних радіаторів обчислюється за формулою: β3 = 0,92 + 0,16 / F р
β3 - коефіцієнт, що враховує спосіб установки радіатора в приміщенні визначається за рис. 8.13 / 5 /). При відкритої установки β4 = 1.
Оскільки розрахункова кількість секцій Np рідко виходить цілим, то до установки приймають найближче більше число секцій радіатора.
Необхідна площа поверхні опалювальних приладів приміщень будинків заносяться в таблицю 3.
Таблиця 3 Розрахунок опалювальних приладів
№
пом
Тепл
мощ.
Q про, Вт
t в,
º C
t вх
º C
t вих
º C
t ср,
º C
G пр
Кг / с
q пр
Вт / м ²
Доп.
коеф
Q тр
Вт
Q пр
Вт
F
M2
Доп.
коеф
Np
N шт
Β3
β 4