Проект поквартирной системы водяного отопления жилого дома переменной этажности

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1 Расчет наружных ограждающих конструкций

2.2 Расчет чердачного перекрытия

2.3 Расчет перекрытия между жилым помещением и техническим подвалом

3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ

3.1 Общие положения

3.2 Расчёт расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие помещений

3.3 Тепловые потери помещений

4. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

4.1 Выбор типа системы отопления и расчетных параметров теплоносителя

4.2 Конструирование системы отопления

4.3 Расчет отопительных приборов

5. РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛОТЫ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

6. ПОДБОР КОТЛОВ

7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

7.1 Общие положения

7.2 Расчетные параметры теплоносителя

7.3. Расчет тепловой нагрузки системы отопления

7.4. Метод удельных потерь на трение

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОКВАРТИРНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

8.1. Исходные данные

8.2 Обоснование капитальных затрат

8.3 Расчет технической эффективности

8.4. Расчет экономической эффективности

8.5. Расчет экономической эффективности по NPV

9. Автоматизация газового котла марки «BAXI» «ECO Compact 14F»

9.1 Основные положения

9.2 Контрольно - измерительные приборы

9.2.1 Местные приборы

9.2.2 Система автоматического контроля

9.3 Сигнализация

9.4 Технологическая и аварийная защита

9.5 Автоматическое регулирование

9.6 Спецификация оборудования

9.7 Технико-экономическая эффективность автоматизации

10. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

10.1. Техника безопасности при монтаже внутренних систем

10.1.1. Общие требования

10.1.2. Требования безопасности во время работы

10.1.3. Требования безопасности по окончании работы

10.2. Техника безопасности при монтаже пластиковых труб

10.3. Пожарная безопасность зданий и сооружений

11. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Таблица расчета тепловых потерь помещения

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Таблица расчета отопительных приборов

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Таблица расчета необходимой мощности котла92

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Гидравлический расчет системы отопления94

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Таблица расчета экономической эффективности по NPV111

ВВЕДЕНИЕ

Системы отопления применяются для поддержания необходимых параметров внутреннего микроклимата в холодный период года. Расчет системы отопления жилого здания включает в себя определение теплового режима здания, конструирование и тепло-гидравлический расчет системы отопления, а также оценку ее сметной стоимости.

Расчет теплового режима включает в себя теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций, определение тепловых потерь через наружные ограждающие конструкции, на нагрев инфильтрующегося воздуха, поступающего в помещение, а также определение тепловых поступлений от различных бытовых источников (для жилого здания основным теплоисточником является искусственное освещение).

Тепло-гидравлический расчет системы отопления состоит из расчета тепловой нагрузки системы отопления, расчета циркуляционного напора в системе отопления, гидравлического расчета (подбор экономичных диаметров теплопроводов системы отопления), а также расчета нагревательных приборов, то есть определения необходимого количества секций радиатора. газовый котел автоматизация

Целью данной работы является проектирование системы водяного отопления жилого дома переменной этажности в Вологде.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходными данными для данной работы являются расчетные параметры воздуха. Расчетные параметры разделяются на внутренние и наружные. По [1] определяем параметры наружного и внутреннего воздуха для г. Вологда, и сводим их в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Расчетные параметры воздуха

Наименование параметра	Обозначение	Значение	Единица измерения
1	2	3	4
Наружные расчетные параметры
Высота этажа	Нэт	2,8	м
Температура холодной пятидневки	text	-32	оС
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период	tср	-4,1	оС
Продолжительность отопительного периода	z	231	сут
Внутренние расчетные параметры
Температура внутреннего воздуха:	tint	-	оС
для комнат	tint	20	оС
для угловых комнат	tint	22	оС
для кухонных комнат	tint	18	оС
для ванных комнат	tint	25	оС
для санитарных узлов, коридоров и лестничной клетки	tint	16	оС



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1 Расчет наружных ограждающих конструкций

Необходимо рассчитать сопротивление теплопередачи для наружных стен жилого дома, распложенного в г. Вологда.

Конструкция наружной стены приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Конструкция наружной стены.

1- внутренняя штукатурка. Известково-песчаный раствор, ;

2- кирпич силикатный, ;

3- утеплитель. Экструдированный пенополистерол, ;

4- кирпич глиняный обыкновенный на цементно-шлаковом растворе, ;

5- наружная шткатурка. Цементно-песчаный раствор, .

Нормируемое значение сопротивления теплопередач ограждающих конструкций R_reg примем по [табл. 4, 2] в зависимости от градусов суток D_d района строительства. D_d находим по следующей форме



, (2.1)

где t_int - температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_{h t} - средняя температура наружного воздуха, ^оС;

Z_ht - продолжительность отопительного периода, сутки.

Вычислим по формуле (2.2) численное значение R_reg:

, , (2.2)

где D_d - градусо - сутки отопительного периода;

а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным [табл. 3, 2] для жилых зданий.

Сопротивление теплопередачи определяется по формуле :

, , (2.3)

где n - коэффициент учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [табл. 6, 2] n=1;

?t - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции,^оС [табл. 5, 2] ?t=4;

б_in - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций [табл. 4, 2] б_int=8,7Вт/ м²*^оС;

t_int - температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ^оС.

Принимаем для наружной стены численное значение R_reg большей и равной R_о=3,35 м²*^оС /Вт.

Сопротивление для однослойной или многослойной ограждающей конструкции определяется по формуле (2.4):

, (2.4)

где R_si - сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции;

R_к - термическое сопротивление ограждающей конструкции, с последовательно расположенными однородными слоями;

R_sе - сопротивление теплоотдачи наружной поверхности стены.

, (2.5)

где б_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, б_int=8,7 Вт/м²*^оС.

, (2.6)

где R₁, R₂, R_n, R_al - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²*^оС /Вт.

, (2.7)



где б_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций для условий холодного периода, б_ext=23 Вт/м²*^оС.

Термическое сопротивление каждого из однородных слоев рассчитывается по следующим формулам:

, (2.8)

где - толщина слоя, м;

- коэффициент теплопроводности материала ,Вт/(м^оС).

Подставив числовые значения в формулу (2.8) получим:

.

,

Вычисляем значение толщины теплоизоляции из экструдированного пенополистерола, лут.= 0,031 Вт/(м^оС).

.

,

Принимаем в качестве расчётного значения толщину утеплителя .

Вычисляем действительное значение сопротивления теплопередаче для наружной стены :

.

Так как 3,87 м²*^оС/Вт > 3,35 м²*^оС/Вт, то значения коэффициента теплопередачи определяем по формуле:

,. (2.9)

2.2 Расчет чердачного перекрытия

Необходимо рассчитать сопротивление теплопередачи для перекрытия чердака.

Конструкция покрытия приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Конструкция перекрытия чердака

Слой №1: ж/б монолитная плита, =200 мм; л=2,04 Вт/(м^оС);

Слой №2: утеплитель ISOVER «плавающий пол», л_ут.= 0,043 Вт/(м ^оС), с = 80 кг/м³, толщина слоя по расчету;

Слой №3: монолитная цементно-песчаная стяжка, =40 мм; л=0,93 Вт/(м^оС).

Нормируемое значение сопротивления теплопередач ограждающих конструкций R_reg примем по [табл. 4, 2] в зависимости от градусов суток D_d района строительства. D_d находим по формуле(2.1):

.

Вычислим по формуле (2.2) численное значение R_reg:

Сопротивление теплопередачи определяется по формуле (2.3).

,. (2.3)

где n - коэффициент учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [табл. 6, 2], n=0,11;

?t - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции,^оС [табл. 5, 2], ?t=3;

б_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций [табл. 4, 2], б_int=8,7Вт/ м²*^оС;

t_int - температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ^оС.

Принимаем для покрытия численное значение R_reg большей и равной R_о=4,40 м²*^оС /Вт.

Сопротивление для однослойной или многослойной ограждающей конструкции определяется по формуле (2.4).

Термическое сопротивление каждого из однородных слоев рассчитывается по формуле (2.8).

Вычисляем значение толщины утеплителя ISOVER «плавающий пол»:



(2.10)

Принимаем в качестве расчётного толщину утеплителя .

Вычисляем действительное значение сопротивления теплопередачи :

Так как условие выполняется (), то значение коэффициента теплопередачи определяется по формуле (2.9).

,.(2.9)

.

2.3 Расчет перекрытия между жилым помещением и техническим подвалом

Необходимо рассчитать сопротивление теплопередачи для перекрытия между жилым помещением и техническим подвалом.

Конструкция перекрытия приведена на рисунке 2.5 и 2.6.



Рисунок 2.5 - Конструкция перекрытия:

1- стяжка из цементно-песчаного раствора М200, = 45мм;

2 - керамзитовый гравий, =50мм;

3 - сборная ж/б плита, =220мм.

Рисунок 2.6 - Неоднородный элемент конструкции покрытия здания

Нормируемое значение сопротивления теплопередач ограждающих конструкций R_reg примем в зависимости от градусов суток D_d района строительства. D_d находим по формуле (2.1).

Вычислим по формуле (2.2) численное значение R_reg.

Сопротивление теплопередачи определяется по формуле (2.3).

,. (2.3)

где n - коэффициент учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [табл. 6, 2], n=0,75;

?t - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции,^оС[табл. 5, 2], ?t=2;

б_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций [табл. 7, 2], б_int=8,7Вт/ м²*^оС;

t_int - температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ^оС.

Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты. Для упрощения круглые отверстия - пустоты плиты диаметром 150мм - заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной.

. (2.11)

Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем отдельно для слоев, параллельных А - А и Б - Б и перпендикулярных В - В, Г - Г, Д - Д движению теплового потока.

Термическое сопротивление плиты ,, в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений (А - А и Б - Б).

В сечении А - А (два слоя железобетона суммарной толщиной с коэффициентом теплопроводности и воздушная прослойка с термическим сопротивлением R_a.l = 0,15 м²·⁰С/Вт по данным СП 23-101-2004 термическое сопротивление составит:

. (2.12)

В сечении Б - Б (слой железобетона с коэффициентом теплопроводности ) термическое сопротивление составит:

. (2.13)

Затем получаем следующее по формуле:

. (2.14)

Площадь слоев в сечении А - А равна.

Площадь слоев в сечении Б - Б равна.

Термическое сопротивление плиты , в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений (В - В, Г - Г, Д - Д).

Для сечения В - В и Д - Д (два слоя железобетона):

с . (2.15)



. (2.16)

Для сечения Г - Г термическое сопротивление составит:

. (2.17)

Площадь воздушных прослоек в сечении Г - Г равна

Площадь слоев из железобетона в сечении Г - Г равна

Термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении Г - Г с равно по данным СП 23-101-2004.

Термическое сопротивление слоя железобетона в сечении Г - Г с :

. (2.18)

Затем определяем величину:

Полное термическое сопротивление железобетонной конструкции плиты определится по уравнению:

. (2.19)

Сопротивление для однослойной или многослойной ограждающей конструкции определяется по формуле (2.4).

Термическое сопротивление каждого из однородных слоев рассчитывается по формуле (2.8).

При б_int=8,7 Вт/м²*^оС, б_ext=12 Вт/м²*^оС, д_стяж.=0,1 м, д_{кер.грав.}=0,05 м, R₅=0,183м²*^оС/Вт вычисляем действительное значение термического сопротивления теплопередач:

Вычисляем значения коэффициента теплопередачи по формуле (2.9).



3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

3.1 Общие положения

Для проектирования системы отопления жилого дома первоначально необходимо определить мощность системы отопления, необходимой для восполнения тепловых потерь через ограждающие конструкции.

Поэтому на первом этапе необходимо произвести расчет тепловых потерь ограждающих конструкций здания.

Руководствуясь [прил. 9, 2], находим тепловые потери здания, как сумму потерь теплоты через отдельные ограждающие конструкции или их части. Основные и добавочные потери теплоты следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 10 Вт для помещений по формуле:

,, (3.1)

где к - коэффициент теплопередачи наружного ограждения, Вт/(м²*^оС);

F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

t_вн - расчетная температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха, ^оС;

в - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, определяемые в соответствии с [прил. 9, 2];

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по [1].

3.2 Расчёт расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие помещений

Через неплотности конструкции наружных ограждений в помещение поступает холодный воздух. Частично воздух нагревается за счет охлаждения помещения и уходит в систему вентиляции.

Детальный расчет тепловых потерь на нагрев инфильтрующегося воздуха ведется в соответствии с [прил. 5, 2]. Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле:

,, (3.2)

где L - расход удаляемого воздуха, м³/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий -- удельный нормативный расход 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений;

с_вн - плотность воздуха в помещении, рассчитывается по формуле:

,, (3.3)

где с - удельная теплоемкость воздуха равна 1,49 кДж/(кг^оС).

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в воздухопроницаемых элементах

3.3 Тепловые потери помещений

При расчете потерь теплоты через ограждающие конструкции площадь отдельных ограждений должна вычисляться с соблюдением правил обмера наружных ограждений. Эти правила учитывают сложность процесса теплопередачи через элементы ограждения и предусматривают условные увеличения и уменьшения площадей, когда фактические теплопотери могут быть соответственно больше или меньше тепловых потерь, полученных по вышеуказанным формулам. Расчетные тепловые потери отдельного помещения определяются в соответствии с выражением (3.4).

,, (3.4)

(3.5)

где с - коэффициент, учитывающий единицы измерения потерь теплоты Q, равный 1,163;

F_пл - площадь пола помещения, м².

Вспомогательные помещения (коридоры, ванные комнаты и тому подобное), как правило, расположены внутри квартиры и не имеют наружных стен - поэтому их тепловые потери вычисляют только для пола первого этажа этих помещений и потолка верхнего этажа и делят эти теплопотери между помещениями, которые сообщаются с данными вспомогательными помещениями.

Наружная стена лестничных клеток обычно принимается той же конструкции, что и в квартирах. Потолок лестничной клетки является конструктивно продолжением чердачного перекрытия. Добавочными являются теплопотери на открывание дверей.

Предварительно производится расчет сопротивления теплопередачи слоистых ограждающих конструкций, определение температур на внутренней поверхности стен и в углах. В качестве исходных данных задаются общие данные по объекту и данные по каждому ограждению помещений.

Результатом расчета является: основные потери тепла и потери на инфильтрацию через ограждающие конструкции; потери тепла по помещениям; теплопоступления от бытовых приборов для жилых помещений; потери тепла зданием; нагрузки на приборы системы отопления; сопротивления теплопередачи слоистых ограждающих конструкций. Имеет унифицированный диалог "Пользователь-ЭВМ", не зависящий от проблемной задачи, и развитую систему подсказок, сообщений, обучения в расчёте на проектировщика, открытую нормативную базу данных, совершенную диагностику, не допускающую синтаксических и логических ошибок. Раздел энергетические расчеты здания (теплопотери) включает в себя следующие разделы:

- Расчет потерь тепла через ограждения и на нагрев инфильтрирующегося воздуха;

- Теплотехнический расчет ограждений (сопротивление теплопередаче, паропроницанию, тепловой устойчивости, теплоусвоения пола и т.д.);

- Расчет поступления тепла от солнечной радиации в теплый период года;

- Открытая нормативная база данных;

- Минимум вводимой информации (четыре таблицы "Общие данные", "Этажи", "Помещения на этаже", "Ограждения помещений);

- Возможность сокращения вводимой информации при описании геометрически подобных помещений;

- Возможность расчета теплопотерь здания в целом и отдельно взятого помещения;

- Связь с программой теплотехнического расчета ограждающих конструкций;

- Совершенная диагностика, не допускающая синтаксических и логических ошибок.

Все расчеты выполнены в соответствии СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" и свод правил к нему, СНиП 23-01-99 "Строительная климатология". Расчёт тепловых потерь произведён в удобной табличной форме в программе Microsoft Office Excel.

Результаты расчета потерь тепловой энергии в помещении представлены в приложении 1 (таблица П1.1). В таблице 3.1 приведён фрагмент расчёта тепловых потерь помещений на примере одной квартиры.

Таблица 3.1 - Фрагмент расчета тепловых потерь помещений

№ помещения	Температура в помещении tв °С	Характеристика ограждения	Коэф. Теплопередачи ограждения k, Вт/м2°С	Расчётная разность температур, (tв-tн)	Осн. теплопотери через ограждения, Q, Вт	Добавочные теплопотери Я	Коэффициент (1+Я)	Теплопотери, Вт
		Наименование	Ориентировка по сторонам света	Размеры,м	Площадь, А, м2				На ориентировку по сторонам света	Прочие		Через ограждения	На инфильтрацию	Бытовые теплопуступления	Помещение в целом
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1 ЭТАЖ
101	20	нс	ю	4,2х2,8	9,81	0,26	52	133	0	0,05	1,05	139	554	151	1368
кухня		ок	ю	1,3х1,5	1,95	1,78	52	180	0	0,05	1,05	190
		нс	в	3,64х2,8	10,19	0,26	52	138	0,1	0,05	1,15	158
		пл	-	4,2х3,6	15,1	0,81	52	477			1	477
102	20	нс	ю	4,5х2,8	9,72	0,26	52	131	0		1	131	748	159	1489
комната		ок бк	ю	0,8х1,5	1,2	1,78	52	111	0		1	111
		дв бк	ю	0,8х2,1	1,68	1,78	52	156	0		1	156
		пл	-	4,58х3,6	15,9	0,81	52	502			1	502
103	22	нс	ю	4,3х2,8	10,09	0,26	54	142	0	0,1	1,1	156	1349	278	3205
комната		ок	ю	1,3х1,5	1,95	1,78	54	187	0	0,1	1,1	206
		нс	з	6,8х2,8	13,19	0,26	54	185	0,05	0,1	1,15	213
		ок	з	1,3х1,5	1,95	1,78	54	187	0,05	0,1	1,15	216
		ок	з	1,3х1,5	1,95	1,78	54	187	0,05	0,1	1,15	216
		пл	-	4,3х6,9	27,8	0,81	54	912			1	912
104 ванная	25	пл	-	3х1,5	4,5	0,81	57	156			1	156			156
105 туалет	16	пл	-	1,5х1,2	1,8	0,81	48	52			1	52			52
106 гардероб	18	пл	-	2,4х1,5	3,6	0,81	50	109			1	109			109
107 Внутр. каридор	16	пл	-	3,32х2,2+7,2х1,2	15,94	0,81	48	465			1	465			465
108	18	нс	з	3,31х2,8	7,31	0,26	50	95	0,05		1,05	100	769	169	1395
кухня		ок	з	1,3х1,5	1,95	1,78	50	174	0,05		1,05	182
		пл	-	5,1х3,31	16,88	0,81	50	513			1	513

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

4.1 Выбор типа системы отопления и расчетных параметров теплоносителя

Согласно способам разводки, системы отопления разделяются на однотрубные и двухтрубные.

В соответствии с техническим заданием в жилом доме проектируется двухтрубная система отопления с горизонтальной поквартирной разводкой, со скрытой лучевой прокладкой трубопроводов.

Выбор данной системы обоснован несколькими следующими факторами. 1.При проектировании многоквартирных домов подходит любой тип отопления, однако считается, что при использовании однотрубной системы в самый дальний от теплового узла радиатор, будет поступать уже порядком остывший теплоноситель, и в зимний период в доме появиться хоть одна «самая холодная комната». В двухтрубной системе такого нет. 2.Двухтрубные системы отопления имеют гораздо меньшие потери давления по сравнению с однотрубными, благодаря этому они позволяют использовать циркуляционный насос меньшей производительности, следовательно, более экономичный. 3.При необходимости можно легко отрегулировать теплоотдачу любого радиатора с помощью термостата с ручным или автоматическим управлением. Такая регулировка совершенно не влияет на теплоотдачу других радиаторов. 4. В современных двухтрубных системах отопления устанавливают запорные клапаны на обоих подводящих трубопроводах. Это позволяет в случае необходимости заменить радиатор без отключения системы отопления, что зачастую абсолютно невозможно при однотрубной системе. 5. Трубы по помещениям разводятся через особую коллекторную систему. Если в системе один из элементов выходит из строя или начинает нестабильно работать, это никак не сказывается на работе остальных устройств.

К недостаткам двухтрубной системы отопления можно отнести: 1.Отопление становится более сложным по схеме подключения. 2.Цена проекта требует большего количества средств. 3.Монтаж схемы является более трудоемким.

4.2 Конструирование системы отопления

Конструирование системы начинается с расстановки отопительных приборов, распределительных коллекторов. В системах отопления с лучевой разводкой применяют закрытую прокладку отопительных труб.

В качестве отопительных приборов приняты биметаллические радиаторы «БРЭМ БР». «Биметаллические» означает, что в их конструкции используются два металла - сталь и алюминий. В радиаторе «БРЭМ БР» исключены контакт теплоносителя с алюминиевым сплавом и условия для электрохимической коррозии, что обеспечивает долговечность прибора. Оребрение из алюминиевого сплава и небольшой объём воды в приборе обеспечивают его низкую инерционность и, как следствие, энергоэкономичность, а малая материалоёмкость - удобство и низкие затраты при его транспортировке и монтаже.

Воздухоудаление из системы отопления предусмотрено через краны Маевского, установленные в верхних пробках радиаторов и автоматические воздухоотводчики - в распределительных коллекторах. Для спуска воды в распределительных коллекторах предусмотрены дренажные клапаны.

В проектируемой системе отопления используются металлопластиковые трубы VALTEC PEX-AL-PEX. Достоинствами металлополимерных (металлопластиковых) труб являются отсутствие коррозии, устойчивость к зарастанию, воздействию агрессивных строительных смесей, прочность, гладкая внутренняя поверхность, удобная транспортировка, технологичный, экономичный монтаж, непроницаемость для молекул газов, относительно небольшое тепловое линейное удлинение.

В качестве отопительных приборов в лестничных клетках запроектированы электрические конвекторы “ТермЭл”. Электроконветоры “ТермЭл”- это настенные отопительные электроприборы, предназначенные для обогрева служебных и жилых помещений различного типа.

4.3. Расчет отопительных приборов

Технические характеристики биметаллического секционного радиатора марки «БРЭМ БР» представлены таблице 4.1.

Таблица 4.1.Технические характеристики радиатора марки «БРЭМ БР»

Модель	БРЭМ БР-100-500
Номинальный тепловой поток при нормальных условиях, Вт	189
Высота секции, мм	568
Глубина секции, мм	100
Монтажная высота (межосевое расстояние) секции, мм	534
Длина секции, мм	80
Площадь наружной поверхности нагрева f, м2	0,48
Масса справочная, кг	2,3
Температура теплоносителя max, °С	135
Рабочее избыточное давление, МПа (кг/см2)	2 (20)
Испытательное давление не менее, МПа (кг/см2)	3 (30)
Разрушающее давление не менее, МПа (кг/см2)	10 (100)
Коэффициент теплопередачи при нормальных условиях Кну, Вт/(м2·оС)	5,62
Теплоплотность (по длине секции), Вт/м	2362
Водородный показатель теплоносителя рН	6,5-9
Объём воды, л	0,222

Расчетное число секций определяем согласно [6]:

(4.1)

где F_расч - площадь наружной теплоотдающей поверхности радиатора, м² ;

f_секц - площадь наружной поверхности нагрева одной секции, м²;

в₃ - безразмерный поправочный коэффициент, характеризующий зависи мость теплопередачи радиатора от количества секций в нём при любых схемах движения теплоносителя принимается по [6].

Расчетная площадь радиатора определим по формуле согласно [6]:

(4.2)

где Q^пр_{тр -} теплопотери помещения, Вт;

К_ну - коэффициент теплопередачи радиатора при нормальных условиях, равен 5,62 Вт/м^{2 0}С;

70 - нормированный температурный напор, ^ОС;

b- безразмерный поправочный коэффициент на расчётное атмосферное давление, b=1;

р - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается специфика зависимости теплового потока и коэффициента теплопередачи радиатора от числа секций в нём при движении теплоносителя по схеме «сверху-вниз» р=1;

= (/70)¹⁺ⁿ - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительных приборов при отличии расчётного температурного напора от нормального;

= c ^. (М_пр /0,l)^m - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительного прибора при отличии расчётного массного расхода теплоносителя через прибор от нормального с учётом схемы движения теплоносителя;

с - поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается влияние схемы движения теплоносителя на тепловой поток и коэффициент теплопередачи прибора при нормированных температурном напоре, расходе теплоносителя и атмосферном давлении, принимается с=1;

n и m - эмпирические показатели степени соответственно при относительных температурном напоре и расходе теплоносителя, принимаются n=0,3 и m=0,015;

- фактический температурный напор, ⁰С, определяемый по формуле

(4.3)

где t_H и t_K - соответственно начальная и конечная температуры теплоносителя (на входе и выходе) в отопительном приборе, ⁰С;

t_в - расчётная температура помещения, принимаемая равной расчётной температуре воздуха в отапливаемом помещении, ⁰С.

По расчетному числу секций определяется установочное число путем округления N_р в большую сторону. В помещениях с установочным количеством секций больше 14, устанавливаем 2 прибора. Расчет отопительных приборов приведен в приложении 2 (Таблица П.2.1).

Технические характеристики электроконвекторов представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2. - Технические характеристики электроконвекторов “ТермЭл”

Максимальная потребляемая мощность, кВт	2,0
Номинальное напряжение питания, В	220
Номинальная частота, Гц	50
Масса изделия не более, кг	10,4
Режим работы	продолжительный
Класс защиты от поражения электрическим током	1
Степень защиты от влажности	обычное исполнение
Габаритные размеры: высота, мм глубина, мм длина, мм	350
	80
	1300
Масса, кг	10,4
Исполнение	настенное
Условия эксплуатации	без надзора
Климатическое исполнение	УХЛ4 по ГОСТ 15150
Температура внешней поверхности корпуса не превышает температуру, 0С	60
Температура воздуха, выходящего из конвектора, не превышает температуру, 0С	90

Расчетное количество устанавливаемых приборов на лестничной клетке определим:

(4.4)

где Q^лк_тп. - теплопотери на лестничной клетке, Вт;

Q_пр - тепловая мощность электроконвектора, Вт.

По расчетному числу приборов определяется установочное число путем округления N^пр_р в большую сторону. Расчет представим в таблице 4.3.

Таблица 4.3. Расчет отопительных приборов на лестничной клетке.

№ пом.	Qпом., Вт	Мощн. Приб., Вт	nрасч.	nуст.
116	2755	2000	1,38	2
216	3866	2000	1,93	2

На лестничной клетке устанавливаем 2 электроконвектора “ТермЭл” на первом этаже, и по одному электроконвектору, на втором и третьем этажах.

5. РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛОТЫ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Средний часовой расход теплоты на подогрев воды для нужд горячего водоснабжения определяется [7]:

Q_ср = c G_ср (t_г - t_х) (1 + K_т.п) 10^-3, Вт (5.1)

где с - удельная теплоемкость горячей воды, принимается 4,187 кДж/(кг*0С);

G_cp - средний часовой расход воды на горячее водоснабжение, л/ч;

t_г - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, принимаемая равной 55 °С;

t_x - средняя температура холодной воды в отопительном периоде, равная 5 °С;

- плотность горячей воды; при температуре 55C, = 0,986 кг/л;

K_т.п - коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами [8].

Средний часовой расход воды на горячее водоснабжение, л/ч, определяется по формуле:

(5.2)

где m - фактическое число потребителей горячей воды в здании;

G_сут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя при средней температуре разбираемой воды t_г= 55C, согласно [16], л/(сут·потр). Принимаем G_сут=105 л/(сут· потр).

m - фактическое число потребителей горячей воды в квартире.

Расчет представим в виде таблицы 5.1



Таблица 5.1 Расчет расхода теплоты на горячее водоснабжение

№ квартиры	Кол-во. жильцов m, чел	Суточная норма расхода воды Gсут, л/(сут потр)	Температура разбираемой воды tг,°C	Температура холодной воды tх,°C	Коэффициент Кт.п.	Средний Часовой расход воды ,на ГВС Gср, Л/ч	Средний часовой расход теплоты на ГВС Qср, Вт
1	2	105	55	5	0,1	8,75	551,88
2	3	105	55	5	0,1	13,125	827,83
3	3	105	55	5	0,1	13,125	827,83
4	2	105	55	5	0,1	8,75	551,88
5	2	105	55	5	0,1	8,75	551,88
6	3	105	55	5	0,1	13,125	827,83
7	3	105	55	5	0,1	13,125	827,83
8	2	105	55	5	0,1	8,75	551,88
9	2	105	55	5	0,1	8,75	551,88
10	3	105	55	5	0,1	13,125	827,83

6. ПОДБОР КОТЛОВ

Подбор котлов производим исходя из рассчитанных теплопотерь для каждой квартиры и расходов теплоты на горячее водоснабжение квартир. Тогда рассчитаем необходимая мощность котла:

(6.1)

где Q_т.п - теплопотери каждой отдельной квартиры, Вт;

Q_ГВ - средний часовой расход теплоты на ГВ каждой квартирой, Вт;

Потери теплоты в квартире рассчитываем как сумму теплопотерь помещений входящих в эту квартиру:

Q_т.п.= ?Q^п_т.п., Вт. (6.2)

где ?Q^п_т.п - сумма теплопотерь помещений входящих в каждую отдельную квартиру, Вт.

Фрагмент расчета на примере одной квартиры приведен в таблице 6.1. Полный расчет для всех квартир представлен в приложении 3 (Таблица П.3.1).

Таблица 6.1 - Расчет необходимой мощности котла

№ квартиры	№ комнаты	Теплопотери помещения, Вт	Теплопотери квартиры, Вт	Средний часовой расход теплоты на ГВ Qср, Вт	Суммарный расход теплоты на квартиру, Вт	Мощность котла, Вт
1	101	1173	6822	551,88	7374	6725
	102	1529
	103	3338
	104	156
	105	52
	106	109
	107	465

Исходя, из полученных мощностей в каждой из квартир принимаем к установке двухконтурный автоматизированный газовый котел “ ECO Compact 14F” мощностью 14 кВт, изготовленного итальянской фирмой “BAXI”. В котлах BAXI этой серии удивительным образом удалось соединить сверхкомпактные размеры с удобством в использовании и обслуживании. В котле применяются электронные компоненты последнего поколения обеспечивающие самодиагностику и гарантированную надежность работы. Спроектирован для использования в поквартирном отоплении многоэтажных жилых зданий. Камера сгорания закрытая подразумевает наличие в данном котле вентилятора, который принудительно осуществляет забор воздуха и удаление продуктов сгорания на улицу или коллективный дымоход. Жидкокристаллический дисплей дает полную информацию о работе котла. Встроенный высокоскоростной циркуляционный насос с автоматическим воздухоотводчиком. Встроенный расширительный бак емкостью 8 л. Регулирование и автоматическое поддержание заданной температуры в контурах отопления и ГВС.

Технические характеристики котла представлены в таблице 6.2

Таблица 6.2. - Технические характеристики котла “ ECO Compact 14F»

Максимальная полезная тепловая мощность, кВт	14
Минимальная полезная тепловая мощность, кВт	9,3
Максимальная потребляемая тепловая мощность, кВт	15,4
Минимальная потребляемая тепловая мощность, кВт	10,6
Максимальный расход природного газа мі/ч (кг/ч)	1,63 (1,2)
Максимальная производительность (КПД), %	90,8
Производительность при 30% мощности, %	90,2
Емкость расширительного бака, л	8
Давление в расширительном баке, бар	0,5
Камера сгорания	закрытая
Диапазон регулирования температуры в контуре ГВС, °C	35-60
Количество горячей воды при t=25 °C, л/мин	10,3
Количество горячей воды при t=35 °C, л/мин	7,4
Минимальный расход воды в контуре ГВС, л/мин	2
Максимальное давление в контуре ГВС, бар	8
Минимальное динамическое давление в контуре ГВС, бар	0,15
Диаметр дымоотводящей трубы (коакс/раздельных), мм	(60-100)/80
Максимальная длина дымоотвод, труб(коакс/раздельных),м	5/22
Номинальное входное давлениеприродного газа, мбар	13-20
Мощность / напряжение, Вт/В	110/230
Габаритные размеры :высота, мм	700
ширина, мм	400
глубина, мм	298
Вес нетто, кг	29

7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

7.1 Общие положения

Система водяного отопления представляет собой разветвленную закольцованную сеть труб и отопительных приборов, заполненных теплоносителем. По трубам нагретая вода (теплоноситель) распределяется по отопительным приборам, охлажденный в приборах теплоноситель по обратному трубопроводу возвращается в котел, где с помощью насосного смешения, смешивается в подающем трубопроводе с теплоносителем из котла и снова поступает в систему отопления. Трубопроводы предназначены для доставки и передачи в каждое помещение обогреваемого здания необходимого количества тепловой энергии. Так как теплопередача происходит при охлаждении определенного количества теплоносителя, то требуется выполнить гидравлический расчет системы. Задача гидравлического расчета состоит в выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давления и расходов теплоносителя. При этом должна быть гарантирована подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок нагревательных приборов

Для проведения гидравлического расчета необходимо составить расчетную аксонометрическую схему системы отопления, на которой указываются тепловые нагрузки отопительных приборов, длина и номера участков. Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединенные участки, образующие замкнутый циркуляционный контур теплоносителя через тепловой генератор, составляют циркуляционное кольцо системы.

В выпускной квалификационной работе гидравлический расчет произведен в табличной форме в компьютерной программе Microsoft Office Excel. При выполнении гидравлического расчёта пользовался методикой и справочными материалами, приведёнными в справочнике проектировщика "Внутренние санитарно-технические устройства" часть 1 "Отопление" под редакцией Староверова и Шиллера [17].

7.2 Расчетные параметры теплоносителя

В отопительной технике применяют высокотемпературную воду, которая под воздействием избыточного давления не вскипает в трубопроводах. Циркулирующая в нагревательных приборах горячая вода, охлаждается, а затем возвращается в теплоисточник для последующего подогрева. Температурный перепад между горячей и охлажденной водой (дt_с= t_г - t_о), характеризует параметры теплоносителя, циркулирующего в системе отопления.

Выбор вида и параметров теплоносителя надо обосновывать предельно допустимыми температурами поверхности нагревательных приборов.

В дипломном проекте принята дt_с =85 - 65 = 20^оС. В водяных системах отопления жилых зданий при отопительном графике 85-65 ^оС средняя температура воды в нагревательных приборах равна 75 ^оС.

Указанная средняя температура горячей воды, циркулирующей через нагревательные приборы, является максимальной и поддерживается лишь при расчетной температуре наружного воздуха.

7.3. Расчет тепловой нагрузки системы отопления

Расходы воды по участкам определим по формуле (7.1) согласно [10]:

(7.1)

где Q - тепловая нагрузка участка, Вт;

t_г - расчетные температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления, равная 85 °С;

t_о - расчетные температуры воды в обратном трубопроводе системы отопления, равная 65 °С;

с - удельная теплоемкость воды, равная 4,187кДж/(кг·0С);

в₁ - поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь сверх расчетной, принимаемых к установке отопительных приборов, согласно [6] в₁=1,045;

в₂ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты, вызванные размещением отопительных приборов у наружных стен; согласно [6] при установке у наружной стены секционного радиатора или конвектора - в₁=1,02.

7.4. Метод удельных потерь на трение

При известных расходах воды на отдельных участках можно подобрать диаметры трубопроводов и вычислить потери давления на этих участках.

Потери давления на отдельном участке по методу удельных потерь давления на трение вычисляется по формулам согласно [11]:

(7.2)

(7.3)

(7.4)

<...