3. Основное содержание курсового проекта по

РАЗДЕЛАМ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ И ПОРЯДОК ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ

3.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений здания

3.1.1 Требуемое термическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (наружной стены и чердачного перекрытия), (м² К)/Вт, рассчитывают согласно [6, п. 5.1].

Для расчета требуемого термическое сопротивление теплопередаче наружных ограждений предварительно вычисляется значение градусо-суток отопительного периода по формуле:

D_d = (t_int – t_ht.)Z_ht, (3.1)

где t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ^оС, принимаемая по [5];

t_ht , Z_ht – средняя температура, ^оС и продолжительность (сут.) периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 С, определяемые по [4].

Затем по таблице 4 [6] определяют требуемое термическое сопротивление теплопередаче R_req наружных ограждений.

Расчет требуемого термического сопротивления теплопередаче внутренних ограждений при разности расчетных температур воздуха между помещениями 6 ^оС и выше выполняется по следующей формуле:

, (3.2)

где t_n – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения, принимаемый по таблице 5 [6];

t_пом – температура воздуха более холодного помещения;

_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 7 [6].

3.1.2 Коэффициент теплопередачи наружных и внутренних ограждений рассчитывают по формуле:

, Вт/(м² К). (3.3)

3.1.3 Коэффициент теплопередачи заполнений световых проемов (окон и балконных дверей) рассчитывается в следующей последовательности:

а) определяется требуемое сопротивление теплопередаче в соответствии с методикой, изложенной в п. 3.1.1;

б) выбирается конкретная конструкция заполнения световых проемов так, чтобы фактическое термосопротивление было равно или больше принятого требуемого термического сопротивления;

в) рассчитывают коэффициент теплопередачи по формуле (3.3).

3.1.4 Коэффициент теплопередачи наружных дверей рассчитывается в следующей последовательности:

а) приведенное термическое сопротивление наружных дверей принимается не менее 0,6 R_reg для стен здания;

б) коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (3.3).

3.2 Расчет теплопотерь через ограждающие

конструкции здания

При расчете теплопотерь следует учитывать основные и добавочные потери тепла. Основные теплопотери определяют по формуле:

, Вт, (3.4)

где F – поверхность ограждения, м²;

t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ^оС, принимаемая по [5], причем в угловых помещениях принимается, по сравнению с другими помещениями, на 2 С выше.

Добавочные теплопотери учитывают ориентацию наружных ограждений по странам света и проникновение наружного холодного воздуха через наружные двери при их открывании. Эти добавочные теплопотери следует принимать к основным в процентах.

Расчет теплопотерь ведется в табличной форме, показанной в приложении Б. Для каждого помещения по всем этажам подсчитываются суммарные тепловые потери через наружные ограждения (и внутренние ограждения при разности температур между помещениями более 2 С). К получившейся итоговой цифре, последней по каждому помещению, строкой прибавляются добавочные потери тепла на инфильтрацию наружного воздуха, а в жилых комнатах одновременно вычитаются бытовые тепловыделения. Так, если А – суммарные общие потери тепла помещением, то последняя по каждому жилому помещению строка записывается так: всего с учетом инфильтрации и бытового тепла А + Q_inf – Q_int^у = (итоговая цифра берется в рамку).

П редварительно (вне таблицы) подсчитываются бытовые тепловыделения (для жилых комнат) по выражению:

Q_int^у_.=q_intF, (3.5)

где F – площадь жилой комнаты, м²;

q_int – величина бытовых тепловыделений на 1 м² площади жилых помещений, Вт/м², принимаемая по [6, с. 21–22]. Может быть принято q_int = =17 Вт/м²,

и потери тепла на инфильтрацию.

В проекте допустимо принимать количество инфильтрующегося воздуха L_inf по нормам вытяжки, т. е. для кухонь с 4-хконфорочной газовой плитой – 90 м³/ч, а для жилых комнат – в размере 3А_l м³/ч (где А_l – площадь жилых помещений, м²).

Дополнительные потери тепла на инфильтрацию определяются выражением:

(3.6)

где k – коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока; для окон и балконных дверей с раздельными переплетами k =0,8, со спаренными переплетами k =0,9.

Данные расчета заносятся в таблицу (форма ее в приложении Б). Итоговые значения теплопотерь определяются по отдельным этажам и целиком для всего здания. Расчет теплопотерь типового этажа выполняется на ЭВМ.

3.3 Разработка схемы системы центрального

отопления

Подающие магистрали системы с верхней разводкой прокладываются на чердаке на расстоянии 1,5 м от наружных стен, обратные – в подпольных каналах или в подвале. Главный стояк (ГС) размещается в лестничной клетке.

О

ГС

топительную систему для лучшей увязки потерь давления в коротких и длинных циркуляционных кольцах ее различных ветвей рекомендуется разбивать на четыре ветви приблизительно одинаковой длины, принимая схемы разводки подающих и обратных магистралей такой, какая показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – План чердака с нанесением разводки подающих

магистралей

В верхней и нижней частях всех стояков следует предусматривать запорно-регулирующую арматуру. В насосных системах с верхней разводкой, воздухоудаление осуществляется с помощью проточных воздухосборников, устанавливаемых на каждой ветви горячих магистралей у последних по ходу воды стояков.

Подводки к нагревательным приборам следует принимать стандартной длины 0,3 – 0,35 м. Нагревательные приборы – радиаторы следует размещать под окнами и в отдельных случаях у наружных стен. На лестничных клетках всю необходимую поверхность нагрева (радиаторы или рециркуляционные воздухонагреватели) надо размещать на первом этаже. На планах они обозначаются прямоугольниками с примерным соблюдением масштаба по длине и глубине.

Обратные магистрали, прокладываемые в подпольных каналах, обозначаются пунктиром, канал – более тонкими пунктирными линиями, площадь между которыми заштриховывается. Обозначать на планах трубопроводы и приборы системы следует более толстыми линиями, чем конструкцию здания.

3.4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

До начала расчета на основании размещенных на планах нагревательных приборов, стояков, подводок и магистралей, выбранных высот этажей и подвала (2,9 – 3,2 м) вычерчивается аксонометрическая схема системы отопления в масштабе 1:100.

Определение диаметров трубопроводов производится для двух циркуляционных колец в одной (наиболее длинной) ветви системы, причем первое (основное) расчетное кольцо должно проходить через стояк системы, наиболее удаленный от главного стояка, второе – через ближний стояк этой же ветви.

Для варианта с непроточной системой, где стояки имеют постоянно действующие замыкающие участки (вариант 2), для стояка первого расчетного кольца следует провести расчет узлов всех нагревательных приборов; для вариантов 1 и 3 – расчет узлов нагревательных приборов первого и второго этажей (так же для стояка первого расчетного кольца), заменив трехходовые краны в этих узлах (только для данного расчета) на радиаторные краны, установленные на подающих подводках (в варианте 3 для приборов первого и второго этажей нисходящей части П-образного стояка).

Рассчитываемые кольца разбиваются на расчетные участки, начиная с головного участка после элеватора (или водоподогревателя при независимой системе отопления) в тепловом узле и кончая последним участком перед трубой, идущей к подмешивающему патрубку элеватора (или входящим в водоподогреватель). В непроточной системе (вариант 2) в число расчетных участков циркуляционного кольца в пределах стояка входят междуэтажные и вертикальные замыкающие участки. У каждого участка в кружке проставляется его номер и рядом дробью – тепловая нагрузка (числитель), Вт и длина (знаменатель), м.

3.4.1 Расчет начинается с определения основного кольца и расчетного циркуляционного давления Н_р (Па) для системы вариантов 1 и 2 (рисунок 1):

; (3.7)

для системы варианта 3 (рисунок 1):

, (3.8)

где Н_н – давление, передаваемое в систему насосом (элеватором);

Н_е – естественное (гравитационное) давление от охлаждения воды в нагревательных приборах;

Н_е – дополнительное естественное давление от охлаждения воды в трубопроводах.

Давление, передаваемое элеватором, принимается в размере 10000 Па; в небольших системах для определения Н_н можно воспользоваться выражением:

, Па (3.9)

где  l – суммарная длина всех участков основного расчетного кольца, м.

Естественное давление Н_е для систем вариантов 1 и 2 определяется как разность давления столба охлажденной воды в рассчитываемом стояке и столба горячей воды в главном стояке:

, (3.10)

где ₂, _n – плотность воды на участке стояка с высотой h₂, h_n;

_г – плотность горячей воды, поступающей в стояк;

₀ – плотность обратной воды.

h ₁, h₂, h_n – разность высот расположения центров охлаждения на участках стояка. Принимаются согласно рисунку 3.2. а, б.

а) Вариант 1 б) Вариант 2 в) Вариант 3

Рисунок 3.2 – Расчетные схемы для определения естественного давления в системах

Естественное давление для системы с нижней разводкой (вариант 3) определяется по нижеприведенной формуле с учетом различной плотности воды на подъемном (’) и опускном участках стояка ().

, (3.11)

где h₁, h₂, h_n – разность высот расположения центров охлаждения на участках стояка. Принимаются согласно рисунку 3.2 в.

Температура воды в различных участках стояков, определяемая с учетом охлаждения воды только в приборах, определяется из выражения:

(3.12)

где t_г – температура горячей воды, поступающей в стояк,С;

Q_пр – сумма предшествующих данному участку тепловых нагрузок приборов, Вт;

С – удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг К);

₁, ₂ – коэффициенты, учитывающие сверхрасчетную поверхность приборов, и увеличение теплоотдачи при установке прибора у наружной стены [3];

G_ст – расход воды в стояке, определяемый из выражения:

, (3.13)

где Q_ст – суммарная тепловая нагрузка всех приборов стояка;

t₀ – температура обратной воды, выходящей из стояка, С.

3.4.2 Для расчета диаметров трубопроводов на всех участках первого расчетного циркуляционного кольца определяется величина средней ориентировочной удельной потери давления на трение:

, Па/м, (3.14)

где  l – сумма длин всех участков первого расчетного кольца.

Для проведения гидравлического расчета составляется таблица, форма которой приведена в приложении В.

Расход воды на участках (в кг/ч) рассчитывается по формуле, аналогичной формуле для расхода воды в стояке, но в числителе ставится значение тепловой нагрузки соответствующего участка, умноженное на 3,6. Для систем с постоянно действующими замыкающими участками расход воды в замыкающих участках определяется из выражения:

, (3.15)

где G_пр – расход воды в нагревательном приборе, кг/ч;

 – коэффициент затекания воды в прибор ( ), определяемый в зависимости от конструкции узла прибора и скорости воды в стояке [3].

Графы 5, 6, 7 приложения В заполняются, используя пособие [3]. Для этого по расходу воды G, стараясь по возможности приближаться к величине R_ср, выбирают наиболее подходящий диаметр трубопровода, для которого (если необходимо, то по интерполяции) находят действительные значения скорости воды w и удельной потери давления на трение R. Величина Rl (графа 8) получается перемножением граф 4 и 7. Аналогичным образом определяются диаметры, скорости, потери давления на трение для всех участков циркуляционного кольца.

Для всех участков кольца подсчитывается сумма коэффициентов местных сопротивлений (кмс). Для этого на страницах, следующих за расчетной таблицей, в специальной ведомости определяются кмс для каждого участка, где после указания его номера дается перечень местных сопротивлений с полной характеристикой каждого. Так, для поворотного тройника должны указываться соотношения расходов и диаметров в ответвлении и стволе, показана схема движения воды по тройнику; для отводов – соотношение между диаметром и радиусом закругления и т. д. Значения кмс определяются по [3].

Значения кмс трехходовых кранов на проход следует принимать равными 4 для d_у=15 мм и – 3,5 для d_у=20 мм.

После определения по каждому участку общей потери давления Rl+Z эти потери суммируются для всех участков первого расчетного кольца. Получившаяся сумма (Rl+Z) проставляется под чертой в графе 11.

3.4.3 Суммарные потери давления в первом (основном) расчетном кольце сравниваются с расчетным давлением для этого кольца. Необходимый резерв давления, определяемый выражением:

(3.16)

должен составлять согласно [3] не более 10 и не менее 5 %.

Если Н_р выходит из этих пределов, то необходимо изменить диаметры одного – двух участков циркуляционного кольца так, чтобы запас давления оказался нормальным: при слишком большом Н_р надо уменьшить на один калибр диаметры одного – двух участков кольца; при недостаточном или отрицательном Н_р надо увеличить диаметры нескольких участков также на один калибр. В приложении В рекомендуется следующее отражение пересчета:

а) зачеркнуть карандашом строки, соответствующие пересчитываемым участкам, и суммарные итоговые потери давления в кольце (внизу последнего столбца);

б) ниже в таблице заполнить горизонтальные строки, соответствующие одному – двум участкам, с вновь принятыми диаметрами;

в) подсчитать заново полученную сумму потерь давления в кольце (Rl+Z) и снова сравнить ее с расчетным давлением с тем, чтобы получить запас давления (5 – 10 %).

Подбор диаметров стояка, входящего во второе наиболее короткое циркуляционное кольцо той же ветви, следует производить таким образом, чтобы разница в потерях давления в не общих участках обоих колец составляла не более 15 %. Сравниваемыми не общими участками в случае принятой тупиковой разводки являются участки горячей и обратной магистралей между первым и дальним стояком в сумме с участками этого стояка, с одной стороны, и участками ближнего стояка из второго кольца – с другой. При расчете системы отопления для увязки потерь давления в коротких и длинных кольцах рекомендуется принимать относительно меньшие значения удельных потерь давления в участках горячей и обратной магистралей между стояками дальними и ближними к главному стояку в каждой ветви системы, а саму систему разбивать на ветви приблизительно равной длины.

3.4.4 Гидравлический расчет однотрубной системы водяного отопления может быть выполнен на ЭВМ с применением метода расчета по характеристикам сопротивления.

3.5 Гидравлический расчет узлов отопительных приборов

Этот расчет выполняется в целях определения действительного значения величины коэффициента затекания воды в прибор  и сравнения ее с величиной коэффициента затекания, принятой по справочным материалам при расчете циркуляционных колец системы.