Содержание
Введение 3
1 Расчёт теплопотерь 4
2 Выбор и размещение отопительных приборов
2.1 Конструирование системы отопления 5
2.2 Разработка расчетной схемы
3 Гидравлический расчёт системы отопления 6
4 Расчёт нагревательных приборов 9
5 Расчет и подбор элеватора 10
Список литературы 12
Приложения
Введение
В данном курсовом проекте необходимо сконструировать и рассчитать систему отопления жилого дома города Калуга, где расчётная температура наружного воздуха tн
= -270
С[7, табл. Расчётные параметры наружного воздуха].
Система отопления служит для восполнения теплопотерь, уходящих в окружающую среду в холодное время года через ограждающие конструкции здания, а также для нагрева воздуха, инфильтрующегося через остекление. Восполнение теплопотерьпотерь достигается с помощью отопительных приборов в помещениях. В данном курсовом проекте представлены тепловой и гидравлический расчеты системы отопления, а также расчет приборов и специального оборудования узла управления, основанные на СНиП и требованиях, предъявляемых к системе отопления.
Проектируемое здание трехэтажное, бесчердачное, с неотапливаемым подвальным помещением. Ориентация главного фасада на северо-восток.
Теплоснабжение централизованное водяное с использованием высокотемпературной воды (150/70), поступающей в здание из ТЭЦ.
1 Расчет теплопотерь
Для расчета теплопотерь необходимо взять коэффициенты теплопередач, рассчитанные в курсовой работе по строительной теплофизике:
Наружная стена ;
Окно
;
Потолок последнего этажа ;
Пол над подвалом ;
Перегородка ;
Наружная дверь;
Теплопотери помещений Qогр
складываются из теплопотерь через отдельные ограждения площадью A, м2
.
[1, с. 5]
где -тепло теряемое ограждением;
k – коэффициент теплопередачи ограждения, ;
A – площадь ограждения, ;
- внутренняя расчётная температура помещения,;
- наружная расчётная температура,;
n – поправочный коэффициент уменьшения расчётной разности температур для ограждений, не соприкасающихся с наружным воздухом;
β –добавочные теплопотери в долях от основных теплопотерь, [1, прил. А, с 25.]
1. Добавка на ориентацию ограждений по сторонам горизонта – принимаем для всех наружных вертикальных ограждений, обращенных на северо-восток, север, северо-запад, восток в размере 0,1; юго-восток и запад – в размере 0,05;
2. Добавка в угловых помещениях общественных зданий, имеющих две и более наружных стены принимаем для вертикальных ограждений, ориентированных на северо-запад, север, северо-восток и восток в размере 0,05; для ограждений, ориентированных по остальным сторонам горизонта, в размере 0,1;
3. Добавка на поступление холодного воздуха через входы в здания и сооружения, не оборудованные воздушными завесами, – принимаем для одинарных дверей при высоте здания Н, м, в размере 0,27Н от осноных теплопотерь через эти двери, учитывая что в здании двойные двери с тамбуром;
4. Добавка на инфильтрацию.
Площадь наружных и внутренних ограждений при расчете теплопотерь помещений вычислена, соблюдая правила обмера ограждений по планам и размерам здания.[2, с. 34]
Окна с двойным остеклением в деревянных раздельных переплетах размерами высотой 1,45м;. Наружные двери двойные размерами 1,35х2,3 с тамбуром. Бесчердачное перекрытие и перекрытие над подвалом – железобетонные, утепленные, толщинами соответственно 0,4 м, и 0,4м. Расстояние от пола до потолка этажа –3,5м.
Расчеты теплопотерь сводим в таблицу 1 (приложение 1).
2 Выбор и размещение отопительных приборов
2.1 Конструирование системы отопления
Система отопления питается от тепловой сети (150/70). В здании устанавливаем приборы одного и того же типа. В качестве отопительного прибора по заданию дан чугунный радиатор МС-140-108. Размещены тепловые приборы под световыми проемами помещений, расстояние от низа прибора до поверхности пола составляет 100 мм. В лестничной клетке используются так же отопительные приборы МС-140-108, они размещены между 1 и 2, 2 и 3 этажом. На первом этаже приборы не устанавливаем, так как недостаточно места. Нагрузка приборов определяется в соответствии с теплопотерями помещения. Теплопотери помещения, в которых не устанавливаются отопительные приборы, добавлены к теплопотерям соседних отапливаемых помещений. Отопительные приборы размещены с обеспечением их осмотра, очистки и ремонта, на них устанавливаются терморегуляторы(3,п.п. 3.59*
).
Система отопления двухтрубная с нижней разводкой. Отопительные приборы подключаются к приборам попарно, расстояние между трубами в стояке составляет 80мм. Длина подводок не превышает максимального значения 1,50 м.
Тепловой пункт располагается в подвальном помещении, узел управления смонтирован на внутренней стене. Магистральные трубопроводы расположены в подвале на отметке -0,450. В подвале трубопроводы крепятся на кронштейне с подкосом. При размещении магистралей предусмотрен свободный доступ к ним для ремонта и замены, а также уклон 0,002.
Компоновка проведена на планах первого этажа и подвала, а так же аксонометрической схеме с нанесением напорно-регулирующей арматуры и устройства для удаления воздуха.
2.2 Разработка расчетной схемы
В курсовом проекте расчет производим для главного циркуляционного кольца системы (наиболее нагруженная и протяженная ветвь).
Подробный расчет отопительных приборов выполняем только для стояков и ветвей, входящих в это кольцо. Рабочая расчетная схема выполняется для выбранного кольца.
Главное циркуляционное кольцо системы с указанием номеров участков, их длин и нагрузок приведено на рисунке 1.
3 Гидравлический расчет системы отопления
В курсовом проекте расчет производим для главного циркуляционного кольца системы (наиболее нагруженная и протяженная ветвь).
Подробный расчет отопительных приборов выполняем только для стояков и ветвей, входящих в это кольцо. Рабочая расчетная схема выполняется для выбранного кольца.
Главное циркуляционное кольцо системы с указанием номеров участков, их длин и нагрузок приведено на рисунке 1.
Задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов системы отопления при заданном располагаемом давлении на вводе .
Определение располагаемого циркуляционного давления [4, с. 88]:
, где
- давление, создаваемое сетевым насосом в зависимости от перепада давления перед элеватором и коэффициентом смешения элеватора , определяемое по [4, с.90, р. 10.19], Па;
- естественное давление, возникающее от охлаждения воды в системе, Па.
Перепад давления по заданию .
Коэффициент смешения определяется:
, где
-
температура теплоносителя в подающей магистрали в тепловой сети определяется по заданию;
- температура воды в обратной магистрали, определяется по заданию;
- температура теплоносителя в системе отопления.
Из [4, рис. 10.19] принимаем
Естественное давление определяется:
,
в системах с нижней разводкой можно пренебрегать;
Тогда .
Определяем среднее линейное сопротивление:
, где
- сумма длин участков главного циркуляционного кольца.
Расход теплоносителя , определяется по формуле:
, где
- тепловые потери на участках, Вт;
- коэффициент, учитывающий номенклатурный шаг приборов [4, т. 9.4];
- коэффициент, учитывающий место установки прибора [4, т. 9.5];
- температура теплоносителя в системе отопления;
- температура воды в обратной магистрали.
По расходу теплоносителя , из [4, II.2] определяем диаметр , скорость и сопротивление .
Все данные и результаты расчетов сведены в таблицу 3.
Местные потери определяются по формуле:
, где
- местные потери для , Па, [4, т. II.3];
- местные сопротивления на каждом из участков.
Местные сопротивления на каждом из участков главного циркуляционного кольца определены согласно [4, т. II.11] и отображены в таблице 2.
Таблица 1-Местные сопротивления
| Участок
|
Местное сопротивление
|
ξ
|
Участок
|
Местное сопротивление
|
ξ
|
| 1, ø40 | Вентиль | 8 | 10, ø20 | Вентиль | 10 |
| Всего
|
8
|
Отвод | 1 | ||
| 2, ø32 | Тройник поворотный | 1,5 | Всего
|
11
|
|
| Вентиль | 8 | 11, ø20 | Тройник проходной | 1 | |
| Всего
|
9,5
|
Всего
|
1
|
||
| 3, ø25 | Тройник поворотный | 1,5 | 12, ø25 | Тройник проходной | 1 |
| Вентиль | 9 | Всего
|
1
|
||
| Всего
|
10,5
|
13, ø25 | Тройник проходной | 1 | |
| 4, ø25 | Тройник проходной | 1 | Всего
|
1
|
|
| Всего
|
1
|
14, ø25 | Вентиль | 9 | |
| 5, ø25 | Тройник проходной | 1 | Тройник на против. | 3 | |
| Всего
|
1
|
Всего
|
12
|
||
| 6, ø20 | Тройник проходной | 1 | 15, ø32 | Вентиль | 9 |
| Всего
|
1
|
Тройник на против. | 3 | ||
| 7, ø20 | Отвод | 2 | Всего
|
12
|
|
| Вентиль | 9 | 16, ø40 | Вентиль | 8 | |
| Всего
|
11
|
Всего
|
8
|
||
| 8, ø15 | Крестовина поворотная | 3 | |||
| Скоба | 2 | ||||
| Прибор | 2 | ||||
| Кран регулирующий | - | ||||
| Всего
|
7
|
||||
| 9, ø15 | Тройник поворотный | 2 | |||
| Всего
|
2
|
Полученное гидравлическое сопротивление системы и располагаемое давление должны быть связаны следующим отношением:
, с погрешностью .
.
Погрешность -0,82% соответствует нормативной.
Таблица 2 – Гидравлический расчет
| № уч-ка
|
Qуч, Вт
|
G, кг/ч
|
l, м
|
d, мм
|
v, м/с
/> |
R, Па/м
|
R*l
|
Сумма ξ
|
Z1
, Па |
Z, Па
|
R*l+Z, Па
|
| 1 | 79005 | 2883,01 | 2,3 | 40 | 0,617 | 145,98 | 335,754 | 8 | 189,3 | 1514,4 | 1850,154 |
| 2 | 42880 | 1564,76 | 6,9 | 32 | 0,437 | 88,80 | 612,72 | 9,5 | 95,13 | 903,74 | 1516,455 |
| 3 | 27655 | 1009,17 | 0,9 | 25 | 0,495 | 163,49 | 147,141 | 10,5 | 122,61 | 1287,4 | 1434,546 |
| 4 | 25680 | 937,10 | 0,9 | 25 | 0,46 | 141,79 | 127,611 | 1 | 103,98 | 103,98 | 231,591 |
| 5 | 23450 | 855,73 | 4,5 | 25 | 0,421 | 119,70 | 538,65 | 1 | 86,3 | 86,3 | 624,95 |
| 6 | 5855 | 213,66 | 7,3 | 20 | 0,17 | 29,79 | 217,467 | 1 | 14,22 | 14,22 | 231,687 |
| 7 | 5855 | 213,66 | 1,45 | 20 | 0,17 | 29,79 | 43,1955 | 11 | 14,22 | 156,42 | 199,6155 |
| 8 | 1340 | 48,90 | 1,3 | 15 | 0,071 | 8,39 | 10,907 | 7 | 2,45 | 17,15 | 28,057 |
| 9 | 1340 | 48,90 | 1 | 15 | 0,071 | 8,39 | 8,39 | 2 | 2,45 | 4,9 | 13,29 |
| 10 | 5855 | 213,66 | 0,95 | 20 | 0,17 | 29,79 | 28,3005 | 11 | 14,22 | 156,42 | 184,7205 |
| 11 | 5855 | 213,66 | 7,3 | 20 | 0,17 | 29,79 | 217,467 | 1 | 14,22 | 14,22 | 231,687 |
| 12 | 23450 | 855,73 | 4,5 | 25 | 0,421 | 119,70 | 538,65 | 1 | 86,3 | 86,3 | 624,95 |
| 13 | 25680 | 937,10 | 0,9 | 25 | 0,46 | 141,79 | 127,611 | 1 | 103,98 | 103,98 | 231,591 |
| 14 | 27655 | 1009,17 | 1,2 | 25 | 0,495 | 163,49 | 196,188 | 12 | 122,61 | 1471,3 | 1667,508 |
| 15 | 42880 | 1564,76 | 6,9 | 32 | 0,437 | 88,80 | 612,72 | 12 | 95,13 | 1141,6 | 1754,28 |
| 16 | 79005 | 2883,01 | 2,5 | 40 | 0,617 | 145,98 | 364,95 | 8 | 189,3 | 1514,4 | 1879,35 |
| 50,8 | 12704,432 |
4 Расчет нагревательных приборов
Подробный расчет производиться для стояка главного кольца - рисунок 2.
Расчет заключается в нахождении номинального потока, по которому производим подбор количества секций отопительного прибора. Номинальный тепловой поток , определяется по формуле:
, где
-расчетная тепловая отдача прибора, Вт;
-тепловая отдача труб, находящихся в помещениях, Вт, определяемая по формуле:
.
, - теплоотдача 1 погонного метра горизонтальных и вертикальных труб соответственно, определяемая в зависимости от по [4,т.II.2];
- длина горизонтальных и вертикальных труб соответственно в помещении, для первого и второго этажей , для третьего этажа .
, где
- температура теплоносителя в системе отопления;
- температура воды в обратной магистрали;
- внутренняя расчетная температура помещений.
- расход теплоносителя в приборе, кг/ч;
- коэффициент учета расчетного атмосферного давления [4, т. 9.1];
- коэффициент, определяемый по [4, т. 9.2];
- коэффициенты, зависящие от расхода теплоносителя в приборе и определяемая по [4, т. 9.1].
- коэффициент, учитывающий направление движения теплоносителя в приборе, принимаемый при движении воды в приборе сверху вниз.
Таблица 3а – Расчет отопительных приборов
| № помещ.
|
Qпр
|
∆t
|
Qтр
|
G
|
n
|
p
|
c
|
b
|
Ψ
|
Qн
|
| 103 | 1340 | 62,5 | 348 | 48,90 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | 0,992 | 1 | 1202 |
| 203 | 975 | 62,5 | 348 | 35,49 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | 0,992 | 1 | 778 |
| 303 | 1300 | 62,5 | 159,6 | 47,32 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | 0,992 | 1 | 1359 |
Таблица 4а – Расчет числа секций в отопительном приборе МС-140-108
| №помещ
|
Q
Н |
Q
НУ |
β3
|
β4
|
Nmin
|
N
ф |
| 103 | 1202 | 185 | 1 | 1,02 | 6,627 | 7 |
| 203 | 778 | 185 | 1 | 1,02 | 4,289 | 4 |
| 303 | 1359 | 185 | 1 | 1,02 | 7,49 | 8 |
Подбор приборов осуществляем согласно [4, т. X.1]:
для помещения 103 – прибор МСВ-140-108, 7 секций;
для помещения 203 – прибор МСВ-140-108, 4 секций;
для помещения 303 – прибор МСВ-140-108, 8 секций;
;
- длина горизонтальных и вертикальных труб соответственно в помещении, для первого и второго этажей , для третьего этажа .
Таблица 3б – Расчет отопительных приборов
| № помещ.
|
Qпр
|
∆t
|
Qтр
|
G
|
n
|
p
|
c
|
b
|
Ψ
|
Qн
|
| 104 | 910 | 64,5 | 293,4 | 33,12 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | 0,992 | 1 | 733,8 |
| 204 | 455 | 64,5 | 293,4 | 16,56 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | 0,992 | 1 | 219,2 |
| 304 | 901 | 64,5 | 136,2 | 32,80 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | 0,992 | 1 | 884,3 |
Таблица 4б – Расчет числа секций в отопительном приборе МС-140-108
| №помещ
|
Q
Н |
Q
НУ |
β3
|
β4
|
Nmin
|
N
ф |
| 104 | 733,8 | 185 | 1 | 1,02 | 4,046 | 4 |
| 204 | 219,2 | 185 | 1 | 1,02 | 1,2 | 1 |
| 304 | 884,3 | 185 | 1 | 1,02 | 4,876 | 5 |
для помещения 104 – прибор МСВ-140-108, 4 секций;
для помещения 204 – прибор МСВ-140-108, 3 секции (т.к. меньше 3х нельзя);
для помещения 304 – прибор МСВ-140-108, 5 секций;
5 Расчет и подбор элеватора
Элеваторы водоструйные предназначаются для снижения температуры воды, поступающей из тепловой сети в отопительную систему и для создания в системе циркуляционного напора.
При выборе элеватора определяют следующие величины:
1. коэффициент подмешивания
, где
-
температура теплоносителя в подающей магистрали в тепловой сети определяется по заданию;
- температура теплоносителя в системе отопления;
- температура воды в обратной магистрали.
2. диаметр горловины
, где
- расход теплоносителя в системе отопления;
- суммарное сопротивление системы отопления.
По [5, пр.В] принимаем элеватор стальной водоструйный 40с10бк с диаметром горловины .
3. диаметр отверстия сопла
.
Производим обточку отверстия сопла до 3 мм в диаметре.
4. количество сетевой воды в системе
Грязевики, термометры, манометры подбираем по [5, приложение Е]
Вентили принимаем по [4, т. VI.3] при ø32 L=140мм.
Грязевики подбираем по ø32 серия: 10Г и 16Г, L=350мм.
Термометры (ГОСТ 2823-73*), выбираем термометр с пределом измерения 0÷160ºС.
Манометр - показывающий пружинный, модель ОБМ1-100, пределы измерения до 2,5 МПа, класс точности 2,5; ø100, масса 0,8кг.
Счетчики для воды подбираем по количеству сетевой воды в системе: турбинные водомеры ø40, монтажная длина 200мм.
Список литературы
1 СНиП 2.04.05 - 91 Отопление, вентиляция и кондиционирование / Минстрой России. - М: ГПЦ ПП, 1994. - 66 с.
2 СНиП II–II- 3.79* Строительная теплотехника / Минстрой России, 1995. - 27 с.
3 СНиП 2.08.01 - 89 Жилые здания.
4 Справочник проектировщика. Внутренние санитарно - технические устройства. Ч. 1. Отопление / Под. ред. И.Г. Староверова. - 4-е издание переработанное и дополненное. - Стройиздат, 1990. - 344 с.
5 Отопление жилого здания: Метод. указ. / Сост. О.Я.Логунова: СибГИУ. –Новокузнецк, 2000.