Egorov

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ТГВ
Расчетно-графическая работа
Отопление жилого дома
№ зачетной книжки:
Выполнил: ст. гр. 0ПГ07
Егоров Р.А.
Руководитель работы
Медведева Г.А.
Казань 2022
Содержание:
Введение ..................................................................................................................... 3
1. Отопление ................................................................................................................ 5
1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждений ...................................... 5
1.2. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции здания ...... 8
1.3. Выбор и расчет отопительных приборов ................................................... 11
1.4 Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления……………..12
1.5. Подбор оборудования ................................................................................... 14
Список используемой литературы……………………………………………..15
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
3
Введение
В данной расчетно-графической работе выполняется теплотехнический расчет, расчет систем отопления и вентиляции жилого дома. Данное здание находится в городе Мурманск.
В данной расчетно-графической работе проектируется естественная вытяжная система вентиляции помещений.
В работе решаются следующие вопросы по отоплению: расстановка оборудования; расчет теплопотерь и тепловой мощности; определение расчетных расходов теплоты; расчет отопительных приборов.
Система отопления принята двухтрубная с искусственной циркуляцией. Трубы систем отопления приняты стальные водогазопроводные. На каждом стояке установлен вентиль и пробковый кран.
В качестве отопительных приборов приняты биметаллические секционные радиаторы «Сантехпром БМ», производитель на ОАО «Сантехпром» г. Москва.
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
4
1.Отопление
1.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений
Исходные данные. Параметры наружного воздуха района строительства выбираем
согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».
1. Город – Мурманск.
2. Ориентация фасада здания – Север .
3. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92
tн = -28оС.
4. Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха 8 оС
Z=273 суток
5. Средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха 8 оС
tоп = -3,3 оС
6. Расчетные температуры внутреннего воздуха помещений в холодный период
года tв:
- Жилые комнаты – 21 оС;
- Угловые жилые комнаты – 21 оС;
- Холл, гараж, котельная – 18 оС.
Определяем требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены исходя из
санитарно-гигиенических условий:
n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной по
верхности стены по отношению к наружному воздуху (прил. 7[6]);
αв- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены Вт∕(м2С),
(прил. 5[6]);
н
t -нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены (прил.
4[5]);
tн - средняя температура наружного воздуха (прил. 15[5]);
tв - температура внутреннего воздуха, оС (прил. 1[5]);
Zоп - продолжительность периода со средней суточной температурой воз
духа;
tоп - средняя тем-ра воздуха периода со средней сут. температурой воздуха
Определяем величину градус-суток отопительного периода ГСОП:
Затем определяем требуемое сопротивление теплопередачи, исходя из условий
энергосбережения, по прил. 2[5], в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода ГСОП:
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
5
a и b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным
таблицы для соответствующих групп зданий (прил. 2[5])
a=0.00035
b=1.4
Из двух полученных значений требуемого сопротивления для дальнейших расчетов выбираем большее. По этому расчету с учетом коэффициента теплотехнической однородности определяем термическое сопротивление слоя утеплителя.
Общее сопротивление теплопередаче находится по формуле:
 н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены в зимних
условиях, Вт / (м2С) (Прил. 6[5])
Rв и Rн – соответственно сопротивление теплообмену на внутренней и
наружной поверхности.
Выражаем термическое сопротивление утеплителя:
Ограждающая конструкция стены:
Слой 1 - внутренняя штукатурка. Известково-песчаный раствор.
Толщина слоя δ1 = 0,01м.
Теплопроводность λ1= 0,81 Вт / моС.
Слой 2 – кирпич силикатный.
Толщина слоя δ2 = 0,12 м.
Теплопроводность λ2 = 0,87 Вт / м оС.
Слой 3 – Пеноплэкс 35
Толщина δ3, вычисляемая далее.
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
6
Теплопроводность λ3 = 0,03 Вт / м оС.
Слой 4 – кирпич глиняный обыкновенный на цементно-шлаковом растворе.
Толщина слоя δ4 = 0,25 м.
Теплопроводность λ4 = 0,76 Вт / м оС.
Слой 5 - наружная штукатурка. Цементно-песчаный раствор.
Толщина слоя δ5 = 0,01м.
Теплопроводность λ5= 0,93 Вт / моС.
Принимаем утеплитель толщиной  3  0,1 м.
Находим фактическое термическое сопротивление, аналогично уравнению (1),
подставляя найденные значения δ3, λ3 :
0
C
Определяем коэффициент теплопередачи:
K 
1
Вт
Ф
R0 м 2 С
а) наружные стены:
R0=3,98 м2 · 0 C /Вт
K=1/3,98=0.25 Вт/(м2 0 C )
б) чердачное перекрытие: а=0,00045, b=1,9
R0=0.00045*
+1.9=4,88 м2 · 0 C /Вт
K=1/4,88=0,2 Вт/(м2 0 C )
в) пол над неотапливаемым подвалом: а=0,00045, b=1,9
R0=0.00045*6633,9+1.9=4,88 м2 · 0 C /Вт
K=1/4,88=0.2 Вт/(м2 0 C )
г) окна и балконные двери: а=0,000075, b=0,15
R0=0.000075*6633,9+0.15=0,65 м2 · 0 C /Вт
K=1/0.65=1,54 Вт/(м2 0 C )
1.2 Определение теплопотерь через наружные ограждающие конструкции
здания
1.Потери теплоты через наружные ограждения равны:
К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м2С;
F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2, вычисляемая с
соблюдением определенных правил обмера, приведенных на плане
рис.3 прил.3[5].
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
7

- сумма добавочных потерь теплоты в долях от основных потерь.
β1 – добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам
света. Величины добавок принимаются в соответствии с ориентацией
ограждающих конструкций.
β2 - добавка на поступление холодного воздуха через наружные двери.
n – коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей
конструкции по отношению к наружному воздуху.
tв – температура воздуха внутри помещения
tн – температура воздуха снаружи.
2. Теплозатраты на нагрев инфильтрующегося воздуха определяем по формуле:
Lинф - расход воздуха, удаляемого естественным вытяжной вентиляцией,
принимаемый равным 3 м3/ч на 1 м2 площади жилых помещений и
кухни;
ρ – плотность воздуха, кг/м3, рассчитываемая по формуле:

353
273  t н
с – теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1,005 кДж/(кг∙ оС).
3. При определении тепловой мощности системы отопления учитывают бытовые
тепловыделения, которые определяются по формуле:
2
k - норма теплопоступлений 10-17 Вт на 1м площади пола.
Fпл – площадь пола помещения, м2.
Примем k =10 Вт/м2
4. Тепловая мощность системы отопления каждого помещения Qполн определяется
по потерям теплоты через наружные ограждения, теплозатратам на нагревание
инфильтрующегося воздуха за вычетом бытовых тепловыделений и рассчитывается по формуле:
Qполн= Qпот + Qинф - Qбыт, Вт
Запись расчета теплопотерь помещений представлена в табличной форме (см.
табл.
Пример расчёта комнаты 101(Спальня):
Наружная стена, ориентация на восток:
Qогр =K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)=0,25∙9,58∙(21+28)∙1∙(1+0,1)=167,55 Вт
Наружная стена, ориентация на юг:
Qогр =K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)= 0,25∙14,1∙(21+28)∙1∙(1+0)=224,19 Вт
Окно, ориентация на юг:
Qогр=K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)= 1,54∙2,4∙(21+28)∙1∙(1+0)=218,78 Вт
Пол:
Qогр=K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)= 0,2∙40,8∙(21+28)∙1∙(1+0)=475,73 Вт
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
8
Общие потери помещения через ограждения:
Qпот=167,55+224,19+218,78+475,73=760,94Вт
Теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха:
Бытовые теплопоступления Qбыт:
Qбыт =10*12,9=129 Вт
Тепловые нагрузки на отопительные приборы жилых комнат будут составлять:
Qпр=760,94+844,99-129=1476,93 Вт
Запись расчета теплопотерь помещений представлена в табличной форме (см.
табл.1).
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
9
1.3 Выбор и расчет отопительных приборов
1. В жилых зданиях в качестве отопительных приборов рекомендуется применять
радиаторы и конвекторы. В проекте принимаем радиатор РБС-500
Поверхность нагрева приборов определятся по формуле:
Fпр 
Qпр
qпр
 1   2 , м
2
Qпр = Qполн (полным теплопотерям в комнате)
qпр – расчетная плотность теплового потока, Вт/м2
1 n
 t 
qпр  qном   ср 
 70 
m
G 
  пр   cпр  b  p ,
 360 
qном – номинальная плотность теплового потока, равная 406,25 Вт/м2;
qном= qну /fc=195/0,48=406,25 Вт/м2
qну – номинальный тепловой поток, Вт;
fc – площадь наружной поверхности нагрева, м2;
360 – нормированный массовый расход теплоносителя через отопительный
прибор, кг/ч.
n, m – эмпирические показатели коэффициенты степени при относи
тельных температурном напоре и расходе теплоносителя;
Коэффициенты n, m и поправочные коэффициенты cпр, β1, β2 принимаются по приложению 9 [5], в зависимости от того какой вид прибора
выбран.
Для РБС-500 β1=1,02, β2 у стен 1,02, у окон 1,07, n=0,3; с=1, m=0,04.
b, p – безразмерные поправочные коэффициенты.
Для РБС-500 b=1; р=1
Δtср - средний температурный перепад между средней температурой
теплоносителя в приборе и температурой окружающего воздуха:
tср 
t
tвх  tвых
 tв  tвх  пр  tв ,
2
2
tвх, tвых - температура воды, входящий в прибор и выходящей из
прибора, С
Δtпр – перепад температур теплоносителя между входом и выходом
отопительного прибора, С;
tв – расчетная температура помещения, принимаемая в соответствии с
приложением 1 [5];
Gпр 
3,6  Qпр
– расход воды в приборе, кг/ч,
с  (tг  to )
tг, tо – температура воды в системе отопления, горячей и
охлажденной, С;
с – теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кгС)
2. Далее находят число секций выбранного радиатора:
N
Fпр  3
,
fc
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
10
β3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном при
боре (приложение 9 [5]);
fc – поверхность нагрева одной секции.
Рассчитаем для каждого помещения.
Результаты расчета заносим в таблицу 2.
1.4 Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления
Гидравлический расчет сети заключается в подборе диаметров отдельных
участков трубопроводов таким образом, чтобы по ним проходило расчетное количество теплоносителя. Правильный выбор диаметров труб обеспечивает надежную работу системы отопления и обуславливает экономию металла.
К гидравлическому расчету приступают после составления аксонометрической схемы системы отопления. Расчет начинают с главного циркуляционного кольца. С главным циркуляционным кольцом производится увязка остальных циркуляционных колец системы. В данной работе требуется увязка двух
циркуляционных колец одной ветви - кольца, проходящего через нижний прибор
дальнего стояка и кольца, проходящего через нижний прибор ближнего к узлу
ввода стояка. Циркуляционное кольцо разбивается на участки с постоянным диаметром трубопровода и расходом теплоносителя. Участки нумеруются с указанием на них тепловых нагрузок и длин.
Определяем насосное циркуляционное (располагаемый перепад) давления:
Рн – давление, создаваемое насосом, Серии Wilo-Star-RS 30/2 равное
Pн=1.9кПа, при расходе G=590.82 кг/ч
Насос подобран по приложению 12 [5].
– естественное циркуляционное давление, Па, определяемое по
формуле:
h – вертикальное расстояние от оси элеватора или теплообменника до
середины отопительного прибора первого этажа, м;
– соответственно плотности охлажденной и горячей воды, кг/м3.
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
11
При температуре горячей воды
Температура охлажденной воды
.
2
g – ускорение свободного падения, равное 9.81 м/с ;
– дополнительное давление от остывания воды в трубах, принимаемов
по приложению 4 [4].
Рассмотрим пример гидравлического расчета на Участке №1:
Определяем расход теплоносителя, проходящий по участку:
Присваиваем 1-му участку диаметр 15 мм. Отсюда площадь поперечного сечения
трубы:
;
Скорость теплоносителя:
Число Рейнольдса:
м2
 - кинетическая вязкость воды, в данном случае   0.3095 10
;
с
6
Коэффициент Дарси для турбулентного движения:
=
Удельные потери давления на трение:
Местные потери давления:
Суммарные потери давления:
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
12
Расчёт всех последующих участков производим аналогично. Результат расчётов
сводим в Таблицу 3.
Суммарные потери давления на ГЦК
Сравниваем потери давления в ГЦК с располагаемым перепадом давления:
905,1  824,8
100%  8,87%  10% , что удовлетворяет условию.
905,1
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
13
1.5 Подбор оборудования
Подбор котла. Тип котла выбирают в зависимости от расхода тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, если оно имеется, а также от вида
топлива
Тепловая нагрузка рассчитывается по формуле:
В качестве источника тепла используются водонагреватели (котлы). Подбираем настенный двухконтурный газовый котел Navien Delux 35K с диапазоном
мощности 14-35 кВт.
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
14
Список литературы
СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».
СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
СП 54.13330.2011 «Здания жилые многоквартирные».
Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция». Москва. Стройиздат, 1981.
5. Методические указания к курсовой и расчетно-графической работам. КГАСУ. Казань. 2008.
6. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» Приложение Б
1.
2.
3.
4.
РГР
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
РГР
Лист
15