Проектирование системы отопления гражданского здания

Диаметр горловины элеватора определяется по формуле:
,
где GCO – расход воды, подаваемой в систему отопления элеватором, кг/ч
;
(РСО – насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, Па
;
(QOT – тепловая мощность системы отопления всего здания, Вт;
tг – температура воды в подающей магистрали отопления, оС;
tо – температура воды в обратной магистрали отопления, равна 70оС;
(РТС – разность давлений в теплопроводах теплосети на вводе в здание, Па;
u – коэффициент смешения в элеваторе:
;
t12 – температура горячей воды в подающем теплопроводе теплосети перед элеватор, оС.
По исходным данным и вышеуказанным формулам, вычисляем:
;
Па;
кг/ч;
мм.
По вычисленному dг выбираем стандартный элеватор с характеристиками:
Диаметр горловины dг, мм 15 Диаметр трубы dу, мм 40 Длина элеватора l, мм 425 Определяем диаметр сопла dс, мм:
, мм
где dгс – диаметр горловины стандартного элеватора, принятого к установке, мм.
Гидравлический расчет теплопроводов
Определяем расчетное циркуляционное давление РЦ, Па, ГЦК по формуле
,
где Ре – естественное давление от отсасывания воды в отопительных приборах:
, Па
где h – высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м,
Б = 0,4 (для двухтрубных систем);
, Па
, Па
Расход подмешиваемой воды в элеваторе:

, кг/ч
№ участка Тепловая нагрузка уч-ка Расход воды на участке Длина участка Диаметр трубы Скорость воды на участке Удельные потери на
трение Потери на трение Сумма КМС Потери в МС Суммарные потери
давления Qi Gуч. i li di wi Ri Ri∙li ∑ξ Zi Ri∙li+Zi Вт кг/ч м мм м/с Па/м Па Па Па 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Главное циркуляционное кольцо через нижний отопительный прибор. 1 27984 962,43 2,9 40 0,21 55 159,5 12,5 3366,56 3526,06 2 43151,6 1484,08 9,1 32 0,51 99 900,9 3 320,72 1221,62 3 20193,1 694,48 3 25 0,39 95 285 10 701,68 986,68 4 18103,3 622,61 3,6 25 0,35 99 356,4 1 62,72 419,12 5 4639,4 159,56 5,5 15 0,25 87 478,5 1 30,28 508,78 6 1654,54 56,90 8,7 15 0,09 11 95,7 27,5 119,93 215,63 15 1654,54 56,90 8,7 15 0,09 11 95,7 20 87,22 182,92 16 4639,4 159,56 5,5 15 0,25 87 478,5 1 30,28 508,78 17 18103,3 622,61 3,6 25 0,35 71 255,6 1 62,72 318,32 18 20193,1 694,48 3 25 0,39 95 285 3 210,5 495,5 19 43151,6 1484,08 7,7 32 0,51 99 762,3 1,5 160,36 922,66 20 27984 962,43 2,9 40 0,21 55 159,5 3 807,98 967,48 ∑ 10273,55 Циркуляционное кольцо через отопительный прибор 2 этажа. 1 27984 1020,95 2,9 40 0,23 55 159,5 12,5 3366,56 3526,06 2 43151,6 1574,31 9,1 32 0,54 99 900,9 3 320,72 1221,62 3 20193,1 736,71 3 25 0,42 95 285 10 701,68 986,68 4 18103,3 660,46 3,6 25 0,37 99 356,4 1 62,72 419,12 5 4639,4 169,26 5,5 15 0,27 87 478,5 1 30,28 508,78 6 1654,54 60,36 8,7 15 0,09 11 95,7 20 87,22 182,92 7 1173,82 42,82 3 15 0,07 10 30 8,5 20,35 50,35 14 1173,82 42,82 3 15 0,07 10 30 1 3,39 33,39 15 1654,54 60,36 8,7 15 0,09 11 95,7 20 87,22 182,92 16 4639,4 169,26 5,5 15 0,27 87 478,5 1 30,28 508,78 17 18103,3 660,46 3,6 25 0,37 99 356,4 1 62,72 419,12 18 20193,1 736,71 3 25 0,42 95 285 3 210,5 495,5 19 43151,6 1574,31 7,7 32 0,54 99 762,3 1,5 160,36 922,66 20 27984 1020,95 2,9 40 0,23 55 159,5 3 807,98 967,48 ∑ 10425,38
Записываются номера участков от 1 до n прямых и обратных трубопроводов основного циркуляционного кольца.
Записываются тепловые нагрузки Qi, Вт, участков, которые можно определить, зная общую тепловую нагрузку на систему отопления Qот и тепловые нагрузки отдельных отопительных приборов. Тепловые нагрузки отопительных приборов берутся из табл. 3.4. Они равны теплопотерям помещения Qот, где установлен данный прибор.
Записываются расход воды на участках Gуч. i, кг/ч, который вычисляется по формуле:

где
св – удельная массовая теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кг∙К);
- расчетные температуры горячей и обратной воды tг=950С и tо=70 0С;
- коэффициент, зависящий от номенклатурного ряда отопительных приборов ([7] табл. 9.4, стр. 45), =1,04;
- коэффициент, зависящий от места установки отопительных приборов
([7] табл. 9.5, стр. 46), =1,02.
Записываются длина участков li, согласно плану и размеру здания.
Определяем потери давления в главном циркуляционном кольце сложением потерь давления на всех участках через нижний отопительный прибор. Аналогично определяем потери давления в верхнем циркуляционном кольце сложением потерь давления на всех участках через верхний отопительный прибор. При этом в обоих случаях должно соблюдаться условие: запас давления менее 10%. Если это условие не соблюдается, то подбираем другие диаметры на отдельных участках.
Все остальные участки трубопровода рассчитываются аналогично.

Расчет поверхности и подбор отопительных приборов
Для расчета принимаем радиатор чугунный секционный МС-140. Техническая характеристика (для одной секции): площадь нагревательной поверхности AC=0,299м; номинальная плотность теплового потока qН=595 Вт/м.
Расчетная поверхность нагрева отопительного прибора:
, м2
где qп – поверхностная плотность теплового потока прибора:
, Вт/м2
где qн – номинальная плотность теплового потока прибора, Вт/м2;
(t – Температурный напор:
, 0С

Расчетное число секций на отопительном приборе NP:

где Ас – поверхность одной секции, м2;
(3 = 1 (коэффициент, учитывающий способ установки прибора);
(3 – коэффициент, учитывающий число секций в приборе:




Таблица 9. Расчет числа секций отопительных приборов
№ помещ. QП,
Вт Tв, 0С tвх, 0С tвых, 0С (t, 0С Gотн qп, Вт/м2 Ар,
м2 (2 Np Nуст 1-ый этаж 101 735 20 95 70 62,5 0,115 480,113 1,53 1,016 5,18 6 102 421 18 95 70 64,5 0,077 494,469 0,85 0,982 2,79 3 103 421 18 95 70 64,5 0,164 505,874 0,83 1,034 2,87 3 104 442 20 95 70 62,5 0,115 480,113 0,92 1,016 3,12 4 105 421 15 95 70 67,5 0,061 521,435 0,81 0,951 2,56 3 106 421 18 95 70 64,5 0,109 499,727 0,84 1,01 2,84 3 107 421 15 95 70 67,5 0,062 521,655 0,81 0,953 2,56 3 108 892 18 95 70 64,5 0,084 495,763 1,80 0,989 5,93 6 109 873 18 95 70 64,5 0,066 492,35 1,77 0,968 5,72 6 110 381 15 95 70 67,5 0,06 521,238 0,73 0,95 2,31 3 111 (107) 437 15 95 70 67,5 0,062 521,655 0,84 0,953 2,66 3 112 (106) 447 18 95 70 64,5 0,109 499,727 0,89 1,01 3,01 4 113 365 18 95 70 64,5 0,084 495,763 0,74 0,989 2,43 3 114 365 15 95 70 67,5 0,063 522,014 0,70 0,956 2,23 3 115 (102) 447 18 95 70 64,5 0,077 494,469 0,90 0,982 2,96 3 116 (101) 437 20 95 70 62,5 0,115 480,113 0,91 1,016 3,08 4 117 (103) 437 20 95 70 62,5 0,164 485,271 0,90 1,036 3,11 4 118 (105) 381 15 95 70 67,5 0,061 521,435 0,73 0,951 2,32 3 119 (104) 844 20 95 70 62,5 0,115 480,113 1,76 1,016 5,95 6 2-ой этаж 201 827 20 95 70 62,5 0,116 480,256 1,72 1,016 5,83 6 202 492 18 95 70 64,5 0,081 495,209 0,99 0,986 3,27 4 203 482 18 95 70 64,5 0,171 506,549 0,95 1,036 3,29 4 204 472 20 95 70 62,5 0,116 480,256 0,98 1,017 3,33 4 205 472 15 95 70 67,5 0,064 522,109 0,90 0,956 2,88 3 206 492 18 95 70 64,5 0,111 500,026 0,98 1,011 3,32 4 207 492 15 95 70 67,5 0,064 522,319 0,94 0,958 3,01 4 208 818 18 95 70 64,5 0,088 496,445 1,65 0,993 5,45 6 209 826 18 95 70 64,5 0,088 496,445 1,66 0,993 5,51 6 210 378 15 95 70 67,5 0,063 521,919 0,72 0,955 2,31 3 211 (207) 456 15 95 70 67,5 0,064 522,319 0,87 0,958 2,79 3 212 (206) 455 18 95 70 64,5 0,111 500,026 0,91 1,011 3,07 4 213 362 18 95 70 64,5 0,088 496,445 0,73 0,993 2,41 3 214 362 15 95 70 67,5 0,066 522,664 0,69 0,96 2,22 3 215 (202) 362 18 95 70 64,5 0,081 495,209 0,73 0,986 2,40 3 216 (201) 455 20 95 70 62,5 0,116 480,256 0,95 1,017 3,21 4 217 (203) 456 20 95 70 62,5 0,171 485,919 0,94 1,038 3,25 4 218 (205) 378 15 95 70 67,5 0,064 522,109 0,72 0,956 2,31 3 219 (204) 786 20 95 70 62,5 0,116 480,256 1,64 1,017 5,55 6 Лестничная клетка Л.К. 2275 20 95 70 62,5 0,22 489,589 4,65 1,048 16,23 17

Конструирование и расчет систем вентиляции

В соответствии с требованиями СНиПов в жилых зданиях квартирного типа предусматривается естественная канальная вытяжная вентиляция с удалением воздуха из санузлов и кухонь. Приток воздуха - неорганизованный, через приставные вертикальные шлакогипсовые вентиляционные каналы.
Расчет воздухообмена в помещениях
Воздухообмен рассчитывается для каждой типовой квартиры. Количество удаляемого воздуха для жилых комнат
Lжк = 3Ап
где Ап – площадь пола жилых комнат, м2.
Воздухообмен в кухнях и санузлах, м3/ч, принимается по нормам воздухоудаления:
- кухня с 4-конфорочной газовой плитой – 90
- ванная индивидуальная – 25
- уборная индивидуальная – 25
- совмещенный санузел - 50
За расчетный воздухообмен квартиры принимается большая из двух величин: суммарного воздухообмена для жилых комнат или суммарного воздухообмена для кухни и санузлов.
Удаление воздуха из квартиры осуществляется через вытяжные решетки и каналы, расположенные в кухнях и санузлах.
Аэродинамический расчет каналов
Естественное (гравитационное) давление для каналов ветвей каждого этажа:

где Нi – разность отметок устья вытяжной шахты и середины вытяжной решетки рассчитываемого этажа, м.
Т.к. Н1 = 8,2м, Н2 = 5,2м, то Ре1 = 3.547Па, Ре2 = 2,249Па.
Таблица 10. Аэродинамический расчет каналов
№
уч. L,
м3/ч l,
м Предварительный расчет Оконча- тельный
расчет a(b,
мм А,
м2 u,
м/с R,
Па/м Rl,
Па РД,
Па (( Pl+((РД,
Па 1 90 0 200(200 0,03 0,833 0 0 0,426 1,2 0,511 0,511 2 90 0,7 200(200 0,04 0,625 0,057 0,040 0,239 1,1 0,303 0,303 3 180 1,2 300(300 0,09 0,556 0,018 0,0216 0,189 0,5 0,116 0,116 4 230 0,2 300(300 0,09 0,710 0,041 0,0082 0,309 0,5 0,163 0,163 5 280 6,5 300(400 0,12 0,648 0,025 0,1625 0,257 3,5 1,064 1,064 2,156 Определяем невязку: Запас давления должен составлять 5 – 10%. По результатам предварительного расчета получаем запас 5,3%, т.е. производить окончательный расчет необязательно.
Произведем увязку 6-го и 7-го участков вентиляционной системы. Вычислим расчетное давление в точке слияния потоков, расположенной на ранее рассчитанной ветви, по формуле:
Рр = Рei – Рп, Па
где Рei – расчетное естественное давление для ветви рассматриваемого этажа, Па;
Рп – полные потери давления на общих с ранее рассчитанной ветвью участках, т.е. от точки слияния потоков до выхода в атмосферу, Па.
Рр = 2,204Па.
Увязка параллельных ветвей 6 90 0 200(120 0,0162 1,543 0 0 1,459 1,2 1,751 1,751 7 90 3,8 200(200 0,04 0,625 0,057 0,217 0,239 1,5 0,576 0,576 2,327 Т.к. невязка должна составлять (10%, данные участки увязаны.
;

где А – площадь живого сечения решетки или канала, м2;
( - коэффициент местного сопротивления.
Заключение

Расчеты характеристик системы отопления жилого здания вели для города Тула. В ходе работы произвели теплотехнический расчет ограждающих конструкций, сконструировали систему отопления, выполнили гидравлический расчет системы отопления, расчет отопительных приборов и отопительной характеристики здания, определили тепловую мощность системы отопления. В соответствии с этими расчетами спроектировали однотрубную проточно-регулируемую систему отопления с нижней разводкой магистралей. Расчеты показали, что здание применимо для постройки в данном городе. Также при проектировании систем отопления удалось избежать нежелательной установки дроссельных шайб, за счёт комбинирования диаметров участков стояков.
















Список литературы

СП 131.13330.2020 Строительная климатология.
ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
СП 60.13330.2020 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003.
Теплогазоснабжение и вентиляция : учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / О. Н. Брюханов, Е. М. Авдолимов, В. А. Жила и др.; под ред. О. Н. Брюханова. – М. : Издательский центр «Академия», 2011. – 400 с.
Штокман, Евгений Александрович. Теплогазоснабжение и вентиляция : учеб. пособие [для студентов вузов по строит. спец.] / Е. А. Штокман, Ю. Н. Карагодин .– М. : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2013 .– 176 с.
СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий.
ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (Переиздание с Поправкой)











40







КР – ПГС – 14 –ПЗ.Р.


КР – ГТС – 14 –ПЗ.Р.