Гидравлический расчет системы отопления здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

радиатор здание паспорт энергетический

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

1.1 Основные положения

1.2 Расчет наружных ограждающих конструкций

1.3 Энергетический паспорт здания

2. РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ

2.1 Основные положения

2.2 Расчет тепловых потерь через полы

2.3 Обмер наружных ограждений помещений

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ

3.1 Основные положения

3.2 Гидравлический расчет по удельной потере давления

3.3 Гидравлический расчет по характеристикам сопротивления и проводимости

3.4 Гидравлический расчет

4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

4.1 Основные положения

4.2 Определение количества секций, открыто установленных биметаллических радиаторов

5. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ ЗДАНИЯ

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД И РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА КОТЛОВ

7 ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА КОТЕЛЬНОЙ

7.1 Составление локальной сметы

8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

8.1 Условия эксплуатации систем жизнеобеспечения городов

8.2 Организация технического обслуживания инженерного оборудования сетей и систем здания

8.2.1 Теплоснабжение

8.2.2 Центральное отопление

9. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

9.1 Вода как теплоноситель в системе отопления

9.2 Влияние отопительного оборудования на экологию

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1



ВВЕДЕНИЕ

Создание оптимальных условий для пребывания человека в помещении подразумевает поддержание определённых параметров микроклимата. К таким параметрам относятся температура, относительная влажность воздуха, его состав, подвижность и т.д. В задачу отопления входит поддержание температуры внутри помещений на уровне, обеспечивающем комфортное пребывание людей в холодный период года.

Основная гигиеническая задача отопления общественного здания заключается в том, чтобы создать оптимальную температуру воздуха, постоянную во времени и пространстве. В общем случае различают две основные системы отопления: местная и центральная.

Применение центрального отопления более гигиенично, так как при этом обеспечиваются следующие преимущества (по сравнению с местным): не загрязняется воздух помещений, обеспечивается более равномерная температура в помещениях, оно более удобно в эксплуатации и более выгодно экономически.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка системы отопления здания вахты-проходной, расположенной в поселке Шексна Вологодской области.



1 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

1.1 Основные положения

Начальной стадией проектирования системы водяного отопления является теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. К ограждающим конструкциям можно отнести наружные стены, внутренние стены (если перепад температур между соседними помещениями составляет более ), окна, балконные двери, витражи, входные двери, ворота и т.д. Целью расчета является определение теплотехнических показателей, главными из которых являются величины приведенных сопротивлений теплопередачи наружных ограждений. Благодаря им производят вычисления расчетных теплопотерь всеми помещениями здания и составляют теплоэнергетический паспорт.

Наружные метеорологические параметры [1]:

­ город - Шексна. Климатический район - ;

­ температура наиболее холодной пятидневки (с обеспеченностью ) - ;

­ температура наиболее холодных суток (с обеспеченностью ) - ;

­ средняя температура отопительного периода - ;

­ скорость воздуха за январь - ;

­ отопительный период - .

Архитектурно-строительные решения по ограждающим конструкциям проектируемого здания должны быть такими, чтобы полное термическое сопротивление теплопередачи этих конструкций , , было равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче , , определенному из условий обеспечения наименьших приведенных затрат, а также не менее требуемого сопротивления теплопередаче , , по санитарно-гигиеническим условиям.

Для расчета по санитарно-гигиеническим условиям требуемого сопротивления теплопередаче , , ограждающих конструкций, за исключением световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), пользуются формулой [2]:

, (1.1)

где - коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

- температура воздуха внутри помещения, для административного здания, ;

- расчетная зимняя температура наружного воздуха, , значение приведено выше;

- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ;

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, .

По условиям энергосбережения требуемое сопротивление теплопередачи определяется по таблице 1б* [2] в зависимости от градусо-суток отопительного периода (ГСОП).

ГСОП, , определяется по следующей формуле:

, (1.2)

где - средняя температура отопительного периода, ;

- продолжительность отопительного периода, 231 сут.

1.2 Расчет наружных ограждающих конструкций

Проектируемый строительный объект состоит из двух этажей. Высота этажа (вместе с перекрытием) - 2,8 м.

Согласно данным из таблиц 2*, 3* и 4* [2] требуемые сопротивления наружных стен и перекрытий соответственно по формуле (1.1) будут равны (санитарно-гигиенические требования):

,

.

Величина ГСОП согласно формуле (1.2) будет равна:

.

По таблице 1б* [2] по величине ГСОП определим методом интерполяции значения приведенных термических сопротивлений для разных видов ограждающих конструкций:

­ для наружных стен ;

­ для окон ;

­ для чердачных перекрытий .

Для нашего случая наружная стена жилого здания имеет следующую конструкцию по параметрам Б (таблица 1.1 дипломного проекта).

Термическое сопротивление наружной стены с последовательно расположенными однородными слоями определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т. е.:

.

Расчетная величина термического сопротивления удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям , но не проходит по условиям энергосбережения (второй этап повышения защиты [2]).

Согласно разделу 5.13 [2] допускается снижение расчетной величины сопротивления , до значения:

. (1.3)

Таблица 1.1 - Термическое сопротивление слоев наружной стены

№ слоя	Вид материала	Толщина слоя, д, см	Коэффициент теплопроводности слоя, л, Вт/м·град	Термическое сопротивление слоя, R, м2·град/Вт
1	Кирпич глиняный обыкновенный (ГОСТ 530-80)	12	0,87	0,14
2	Пенополистирол (ГОСТ 15588)	10	0,05	2,00
3	Воздушная прослойка	4	-	0,14
4	Кирпич глиняный обыкновенный (ГОСТ 530-80)	38	0,87	0,44
5	Облицовка цементно-песчаная	4	0,93	0,04
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк, м2·град/Вт	2,76

По итогам формулы (1.3) расчетная величина приведенного сопротивления удовлетворяет условиям энергосбережения и повышения теплозащиты здания.

Окна и балконные двери двухкамерные (тройное остекление с двумя воздушными прослойками), термическое сопротивление которых равно .

Для входных дверей требуемое сопротивление согласно [2] следует принимать не менее .

Чердак является неутепленным помещением. Чердачное перекрытие имеет следующую строительную конструкцию по параметрам Б (таблица 1.2 дипломного проекта).

Термическое сопротивление перекрытия с последовательно расположенными однородными слоями определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.:

.

Таблица 1.2 - Термическое сопротивление слоев перекрытия

№ слоя	Вид материала	Толщина слоя, д, см	Коэффициент теплопроводности слоя, л, Вт/м·град	Термическое сопротивление слоя, R, м2·град/Вт
1	Плита железобетонная	22	2,04	0,11
2	Пенополистирол (ГОСТ 15588)	20	0,05	4,00
3	Цементно-песчаная стяжка	2	0,93	0,02
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк, м2·град/Вт	4,13

Значение , для перекрытия не проходит по условиям энергосбережения (второй этап повышения защиты [2]). Согласно разделу 5.13 [3] допускается снижение расчетной величины сопротивления , до значения:

. (1.4)

По итогам формулы (1.4) расчетная величина приведенного сопротивления удовлетворяет условиям энергосбережения и повышения теплозащиты здания.

1.3 Энергетический паспорт здания

Согласно настоящим правилам [2], существуют требования к тепловой защите зданий в целях экономии энергии при обеспечении санитарно-гигиенических и оптимальных параметров микроклимата помещений и долговечности ограждающих конструкций зданий и сооружений. Основным показателем энергетической эффективности здания является удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период с учетом воздухообмена, теплопоступлений и ориентации здания по сторонам света. Именно его сравнивают с нормируемой величиной удельного расхода тепловой энергии на отопление здания. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период , или , следует определять по формулам соответственно:

, (1.5)

, (1.6)

где - расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, ;

- сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, ;

- отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений зданий, .

Энергетический паспорт жилых и общественных зданий предназначен для подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности и теплотехнических показателей здания показателям, установленным в настоящих нормах. Его следует заполнять при разработке проектов новых, реконструируемых, капитально ремонтируемых жилых и общественных зданий, при приемке зданий в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации построенных зданий.

Энергетический паспорт здания должен содержать [3]:

­ общую информацию о проекте;

­ расчетные условия;

­ сведения о функциональном назначении и типе здания;

­ объемно-планировочные и компоновочные показатели здания;

­ расчетные энергетические показатели здания, в том числе показатели энергоэффективности и теплотехнические показатели;

­ сведения о сопоставлении с нормируемыми показателями;

­ рекомендации по повышению энергетической эффективности здания;

­ результаты измерения энергоэффективности и уровня тепловой защиты здания после годичного периода его эксплуатации;

­ класс энергетической эффективности здания.

2. РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ

2.1 Основные положения

Основное назначение системы отопления - это компенсация тепловых потерь здания с целью поддержания в обогреваемых помещениях расчетной температуры внутреннего воздуха [4]. При определении расчетной тепловой мощности отопительной системы , , в первую очередь, учитывают тепловые потери через ограждения здания и тепловые потери на нагревание инфильтрующегося воздуха , т. е.:

.	(2.1)

Температурная обстановка в помещении зависит не только от теплозащитных свойств наружных ограждений, но и от работы системы вентиляции: в помещение может подаваться воздух с более низкой температурой по сравнению с воздухом помещения. При расчете для жилых зданий необходимо учитывать тепловые потери на нагревание наружного воздуха , , поступающего в помещения через окна в размере санитарной нормы вентиляции. Кратность воздухообмена в жилой комнате при общей площади квартиры на одного человека менее - на . В помещении могут находиться источники поступления (например, осветительные приборы, электрооборудование, человек и т. п.) и/или потерь (транспортные средства, строительные материалы, изделия и одежда и т. п., которые попадают в обогреваемое помещение с улицы) теплоты , .

В итоге тепловой баланс помещения получит общий вид:

, .	(2.2)

Другие возможные составляющие теплового баланса помещения (тепловые потери на нагревание холодных материалов и оборудования, теплопоступления от солнечной радиации, технологического оборудования и т. д.) учитываются, как правило, при расчете воздухообмена и выборе вентиляционного оборудования для общественных и производственных зданий.

Основные и добавочные потери теплоты следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до в большую сторону, по формуле [4]:

, ,	(2.3)

где - расчетная температура внутреннего воздуха в рассматриваемом помещении здания, . Для жилых и общественных зданий принимается соответственно по таблицам 1 и 3 [5], а также по таблице 2.1. Для производственных зданий значения , , приведены в таблице 1 [5];

- расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года, , которая принимается по таблице 3.1* [1]. При расчете потерь теплоты через внутренние ограждения здания температура , , равна температуре воздуха в более холодном помещении;

- сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, , которое следует определять по строительным нормам [2];

- коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, ;

- расчетная площадь ограждающей конструкции, ;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, значения представлены в таблицы 6 [2];

- суммарные добавочные потери теплоты в долях от основных тепловых потерь, которые зависят от ориентации ограждения помещения по сторонам света, климатической зоны региона строительства, конструкции входных дверей, наличия воздушно-тепловой завесы на входе в здание и т. д.

2.2 Расчет тепловых потерь через полы

Передача теплоты из помещения нижнего этажа через конструкцию пола является сложным процессом. Учитывая сравнительно небольшой удельный вес тепловых потерь через пол в общих тепловых потерях помещения, применяют упрощенную методику расчета. Тепловые потери через пол, расположенный на грунте, рассчитывают по зонам (рисунок 2.1). Для этого поверхность пола делят на полосы шириной , параллельные наружным стенам. Полосу, ближайшую к наружной стене, обозначают первой зоной I, следующие две полосы второй II и третьей III, а остальную поверхность пола - четвертой зоной IV. Поверхность пола в первой зоне, примыкающей к наружному углу, имеет повышенные тепловые потери, поэтому ее площадь размером учитывается при определении общей площади первой зоны дважды [4].



Таблица 2.1 - Расчетные внутренние температуры отапливаемых помещений

Наименование помещения	tвн, оС
1	2
Душевая	24ч26
Гардеробная при душевой	24ч26
Комната отдыха	21ч22
Санузел	20ч22
Комната хранения оружия	19ч21
Коридор	18ч20
Умывальная	17ч19
Комната для приема пищи	17ч19
Пост охраны	17ч19
Бюро пропусков	16ч18
Вестибюль, лестничная клетка	16ч18
Техпомещение	16ч18
Проходная	15ч17
Котельная	9ч11
Электрощитовая	9ч11

Расчет тепловых потерь каждой зоны производят по формуле (2.3), считая, что . За величину , , принимают условное сопротивление теплопередаче, которое для каждой зоны неутепленного пола при берут равным: для первой зоны ; для второй зоны ; для третьей зоны ; для четвертой зоны (для оставшейся части пола) .

Рисунок 2.1 - Разбивка на зоны полов по грунту

Если в конструкции пола, расположенной непосредственно на грунте, имеются слои материалов, теплопроводность которых , то такой пол называют утепленным. Термические сопротивления утепляющих слоев в каждой зоне прибавляют к термическим сопротивлениям неутепленного пола , , так, что условное сопротивление теплопередаче каждой зоны утепленного пола оказывается равным:

, ,	(2.4)

где и - соответственно толщина, , и коэффициент теплопроводности, , тепловой изоляции.

Тепловые потери через полы по лагам рассчитываются также по зонам, как и по грунту, только условное сопротивление теплопередаче каждой зоны пола по лагам определяется по уравнению:

, .	(2.5)

Выражение (2.5) учитывает повышение термического сопротивления теплопередаче пола за счет воздушной прослойки и настила по лагам.

Подземные части наружных стен рассматриваются при расчете тепловых потерь как продолжение пола (рисунок 2.1). Разбивка на полосы (зоны) в этом случае делается от уровня земли по поверхности подземной части стен и далее по полу. Условные сопротивления теплопередаче для зон в этом случае принимаются и рассчитываются также по формуле (2.4), как и для утепленного пола при наличии утепляющих слоев, которыми в данном случае являются слои конструкции наружной стены здания.

2.3 Обмер наружных ограждений помещений

Площадь отдельных ограждений при подсчете потерь теплоты через них должна вычисляться с соблюдением определенных правил обмера (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Примеры обмера наружных ограждающих конструкций и пола здания:

НС - наружная стена; ОД - окно двойное; П - пол; ПТ - потолок

Эти правила по возможности учитывают сложность процесса теплопередачи через элементы ограждения и предусматривают условные увеличения и уменьшения площадей, когда фактические тепловые потери могут быть соответственно больше или меньше подсчитанных по принятым простейшим формулам. Как правило, площади определяются по внешнему обмеру [3]:

1) площади окон (ОД), дверей и фонарей измеряются по наименьшему строительному проему;

2) площади потолка (ПТ) и пола (П) измеряются между осями внутренних стен и внутренней поверхностью наружной стены. Площади пола по лагам и по грунту определяются с условной их разбивкой на зоны, как указано ранее;

3) площади наружных стен (НС) измеряются:

- в плане: по внешнему периметру между наружным углом и осями внутренних стен помещения;

- по высоте: на первом этаже в зависимости от конструкции пола - или от внешней поверхности пола по грунту, или от поверхности подготовки под конструкции пола на лагах, или от нижней поверхности перекрытия над подпольем или неотапливаемым подвальным помещением до чистого пола второго этажа; на средних этажах - от поверхности пола до поверхности пола следующего этажа; на верхнем этаже - от поверхности пола до верха конструкции чердачного перекрытия или бесчердачного покрытия;

- при необходимости определения тепловых потерь помещения через внутренние ограждения их площади берутся по внутреннему обмеру.

2.4 Добавочные потери теплоты через ограждения

Основные тепловые потери через ограждения, найденные по формуле (2.3) при , часто оказываются меньше действительных тепловых потерь, так как при этом не учитывается влияние на процесс некоторых факторов. Потери теплоты могут заметно изменяться под влиянием инфильтрации и эксфильт-рации воздуха через толщу ограждений и щели в них, а также под действием облучения Солнцем и «отрицательного» излучения внешней поверхности ограждений в окружающую среду. Тепловые потери помещения в целом могут возрасти за счет изменения температуры по высоте, врывания холодного воздуха через открываемые проемы и т. д.

Эти дополнительные потери теплоты обычно учитывают добавками к основным тепловым потерям. Величина добавок и условное их деление по определяющим факторам следующие [4]:

1) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере , на юго-восток и запад - в размере (рисунок 2.3); в угловых помещениях дополнительно - по на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и - в других случаях;



Рисунок 2.3 - Схема распределения добавок в долях единицы к основным тепловым потерям на ориентацию наружных ограждений по сторонам горизонта

2) через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха - в размере ;

3) через наружные двери, не оборудованные воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания , , от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере: для тройных дверей с двумя тамбурами между ними - ; для двойных дверей с тамбурами между ними - ; для двойных дверей без тамбура - ; для одинарных дверей - . Для наружных ворот при отсутствии тамбура и воздушно-тепловых завес - ; при наличии тамбура - .

2.5 Потери теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений

Добавки к основным тепловым потерям на врывание воздуха через наружные двери и ворота здания приближенно учитывают затраты теплоты на инфильтрацию, и учет только их в промышленных и многоэтажных зданиях оказывается недостаточным. В подобных зданиях расход теплоты на нагревание холодного воздуха, поступающего через притворы окон, фонарей, дверей, ворот, составляет и более от основных тепловых потерь. Учитывая столь большую величину этих потерь тепловой энергии, при тепловом расчете многоэтажных зданий делают специальные вычисления затрат теплоты на нагревание поступающего в помещение холодного наружного воздуха.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха рекомендуется определять по уравнению [4]:

, ,	(2.6)

где - удельная массовая теплоемкость воздуха, равная ;

- расход инфильтрующегося воздуха через ограждающие конструкции рассматриваемого помещения, ;

- коэффициент экономайзерного эффекта, учитывающий нагревание инфильтрующегося воздуха в ограждении встречным тепловым потоком. Для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами - , для окон и балконных дверей с раздельными переплетами - и для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов - .

Если считать, что основная доля холодного воздуха поступает в помещение через неплотности светопрозрачных конструкций, то расход инфильтрующегося воздуха можно найти по упрощенной формуле [3]:

, ,	(2.7)

где - расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции помещения, ;

- сопротивление воздухопроницанию, , определяемое для оконных ограждений по результатам сертификационных испытаний, для строительных материалов и конструкций по таблице 17 [2];

- суммарная площадь окон в помещении, .

Расчетный перепад давлений в общем случае определяется величиной гравитационно-ветрового давления и работой вентиляции [4]:

, ,	(2.8)

где - высота здания от поверхности земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты, ;

- расчетная высота от уровня земли до верха окон, балконных дверей, дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины вертикальных стыков стеновых панелей, ;

и - соответственно плотность наружного воздуха и воздуха в помещении, , определяемая по формуле:

;	(2.9)

- расчетная скорость воздуха, , принимаемая по таблице 3.1* [1];

и - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждения здания. По таблице Д.2 [6] данные величины имеют значения и ;

- коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимается по таблице 11.2 [6];

- условно-постоянное давление воздуха в здании, .

Для помещений со сбалансированной вентиляцией (вентиляционная вытяжка полностью компенсируется подогретым притоком воздуха) или при отсутствии организованной вентиляции условное давление принимается равным наибольшему избыточному давлению в верхней точке подветренной стороны здания, обусловленному действием гравитационного и ветрового давлений:

, .	(2.10)

Вычисленное по уравнению (2.10) значение , , принимается постоянным для всего здания, в лестничной клетке, в непосредственно соединенных с ней коридорах, а также в отдельных помещениях при свободном перетекании воздуха из помещения в коридоры.

В жилых и общественных зданиях только с вытяжной вентиляцией (без компенсации подогретым притоком) расход теплоты на инфильтрацию определяется двумя путями и за расчетное принимается большее из полученных значений. Сначала определяют , , по выражению (2.6), а затем рассчитывают расход теплоты по величине удаляемого вытяжного воздуха [3]:

, ,	(2.11)

где - расход удаляемого воздуха, , не компенсируемый подогретым приточным воздухом. Для зданий удельный расход воздуха можно принять равным на помещений.

Внутренние теплопоступления (бытовые тепловыделения) в помещения здания допускается определять по формуле [3]:

, ,	(2.12)

где - площадь пола помещения, .



3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ

3.1 Основные положения

Главной целью гидравлического расчета системы отопления является выбор диаметров всех ее трубных элементов. Способ определения диаметров трубопроводов отопительной системы зависит от схемы ее присоединения к внешней тепловой сети. При независимой схеме, когда циркуляционное давление создается собственным насосом системы, диаметр трубопроводов определяется максимально допустимой скоростью воды в трубах. В этом случае гидравлический расчет завершается определением параметров работы и выбором циркуляционного насоса. При зависимой схеме диаметр труб выбирается с таким расчетом, чтобы суммарные потери давления на трение и местные сопротивления при расчетном расходе воды в системе отопления не превышали давления в точках присоединения системы к тепловой сети.

Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Расчет основан на следующем принципе: при установившемся движении воды действующая в системе разность давлений (насосного и естественного) полностью расходуется на преодоление сопротивления движению [4].

Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо могут быть включены один (двухтрубная система) или несколько (однотрубная система) отопительных приборов и всегда источник теплоты, а также побудитель циркуляции теплоносителя в насосной системе отопления. Участком называют трубопровод, как правило, постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя.

При гидравлическом расчете потери давления на каждом участке системы отопления определяют по формуле Дарси-Вейсбаха [4]:

, ,	(3.1)

где - коэффициент гидравлического трения;

- внутренний диаметр трубопровода, ;

- длина участка, ;

- плотность теплоносителя, ;

- средняя скорость движения теплоносителя на участке, ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (КМС).

По формуле (3.1) находят падение гидростатического давления потока воды вследствие линейных потерь давления на трение о стенки трубопровода (первое слагаемое) и местных гидравлических сопротивлений из-за деформации потока в фасонных частях, арматуре и приборах (второе слагаемое).

Коэффициент гидравлического трения зависит от режима течения жидкости (ламинарного или турбулентного) в трубопроводах и приборах системы отопления. При ламинарном движении воды коэффициент гидравлического трения находится по формуле Пуазейля с поправкой на шероховатость труб (действительная в диапазоне ):

,	(3.2)

где - критерий Рейнольдса (безразмерное комплексное число, определяющее характер движения жидкости);

- коэффициент кинематической вязкости, ;

- эквивалентная шероховатость внутренней поверхности труб, . В системах водяного отопления обычно принимают .

При турбулентном движении воды в трубопроводах (во всей области турбулентного режима от гидравлически гладких до вполне шероховатых труб) наиболее часто (с учетом зарубежной практики) используют формулу Колбрука:

.	(3.3)

В отечественной практике применяют также формулу А.Д. Альтшуля:

.	(3.4)

Ламинарное движение встречается в чугунных отопительных приборах и в трубопроводах систем с естественной циркуляцией воды малоэтажных зданий. Турбулентное движение воды наблюдается в современных насосных системах (особенно однотрубных) многоэтажных зданий.

Коэффициент гидравлического трения также возрастает при малых скоростях движения воды в трубопроводах в связи с ее значительным охлаждением.

Коэффициент местного сопротивления (KMC) зависит в основном от геометрической формы препятствий движению, которыми могут быть арматура, отопительные приборы, воздухосборники, грязевики, коллекторы, тройники, отводы, утки, колена, калачи и другие фасонные части. Значения KMC, как правило, определяют опытным путем и при гидравлических расчетах насосных систем отопления усредняют (хотя известно, что коэффициент увеличивается под влиянием вязкости при малой скорости движения воды). Для тройников и крестовин находят по отдельности значения KMC для прямых проходов и ответвлений, отнесенные к гидродинамическому давлению в потоках до их слияния или после деления в этих фасонных частях, т. е. к участкам с меньшим расходом воды. Например, KMC равностороннего тройника при делении потока воды пополам составляет: на проходе ; на ответвлении - ; при слиянии равных потоков соответственно и (число означает, что потеря гидростатического давления при слиянии бокового потока с прямым равна двум единицам гидродинамического давления, причем гидродинамическое давление подсчитано по значению скорости движения воды в боковом ответвлении).

Из всех известных способов гидравлического расчета систем водяного отопления при зависимой схеме их присоединения к тепловой сети в настоящее время наиболее распространены способы расчета по удельной потере давления на трение и по характеристикам гидравлического сопротивления.

3.2 Гидравлический расчет по удельной потере давления

По первому методу расчета [4] подбор диаметров трубопроводов выполняют при равных (постоянных) перепадах температуры воды во всех стояках (ветвях) , , таких же, как и расчетный перепад температуры воды во всей отопительной системе , .

Предварительно вычисляют расход воды на каждом участке по формуле:

, ,	(3.5)

где - тепловая нагрузка участка, , равная сумме тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой;

- коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления их площади сверх расчетной величины, для чугунных секционных радиаторов [3];

- поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные тепловые потери вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений, по данным [3] для чугунных секционных радиаторов ;

- удельная массовая теплоемкость воды, равная ;

и - расчетные параметры теплоносителя в системе отопления, .

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют раздельно по преобразованной формуле (3.1):

, ,	(3.6)

где - удельные потери давления на трение (на один погонный метр трубопровода), ;

- потери давления на местные сопротивления, .

Потери давления в циркуляционном кольце системы при последовательном соединении участков находятся по уравнению:

, ,	(3.7)

т. е. равны сумме потерь давления на участках, составляющих кольцо.

Потери давления в циркуляционном кольце системы при параллельном соединении двух участков, стояков или ветвей:

, ,	(3.8)

т. е. потери давления на параллельно соединенных участках, стояках или ветвях между собой равны.

3.3 Гидравлический расчет по характеристикам сопротивления и проводимости

С помощью второго способа гидравлического расчета [4] устанавливают распределение потоков воды в циркуляционных кольцах системы и получают неравные (переменные, скользящие) перепады температуры воды в стояках (ветвях), т. е. , . При этом допускают отклонение от на и ограничивают минимальную температуру воды, уходящей из стояков (ветвей) при расчетных условиях, до .

Предварительно выбирают диаметр трубопроводов на каждом участке с учетом допустимой скорости движения воды и конструктивных соображений.

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют совместно по преобразованной формуле (3.1):

, ,	(3.9)

где - удельное гидродинамическое давление на участке, , возникающее при расходе воды ;

- средняя скорость движения воды в трубопроводе, ;

- расход воды на расчетном участке, ;

- характеристика гидравлического сопротивления участка, , выражающая потери давления на участке при расходе воды .

Потери давления на участке могут быть найдены, помимо формулы (3.9), еще и исходя из проводимости участка:

, ,	(3.10)

где - гидравлическая проводимость участка, , показывающая расход воды в трубопроводе при потере давления на участке .

Гидравлическая характеристика сопротивления может быть получена как для отдельного участка, так и для нескольких участков, соединенных между собой последовательно или параллельно.

Общая характеристика гидравлического сопротивления последовательно соединенных участков (при одинаковых расходах теплоносителя на всех участках) находится по выражению:

, ,	(3.11)

т. е. равна сумме гидравлических характеристик сопротивления участков.

Общая характеристика гидравлического сопротивления параллельно соединенных двух участков (характеристика сопротивления узла) равна:

, ,	(3.12)

т. е. гидравлическая характеристика сопротивления узла параллельных участков равняется обратной величине квадрата суммы проводимостей участков его составляющих (при условии равенства естественных циркуляционных давлений, действующих в кольцах, включающих параллельно соединенные участки).

3.4 Гидравлический расчет

Гидравлический расчет ветви двухтрубной горизонтальной системы водяного отопления преимущественно с нижней разводкой подающей магистрали в здании вахты-проходной (рисунок 3.1).

1. Месторасположение населенного пункта: город Шексна.

2. Отопительные приборы: биметалические секционные радиаторы марки RS Bimeta-500.

3. Размеры элементов системы отопления: м, м.

4. Насосное циркуляционное давление на тепловом вводе в здание: кПа.

5. Номинальная тепловая нагрузка отопительного прибора: Вт.

6. Расчетная температура подаваемого и охлажденного теплоносителя в системе водяного отопления соответственно: и .

Рисунок 3.1 - Фрагмент результата гидравлического расчета системы водяного отопления

Выбираем в системе отопления основное циркуляционное кольцо. В двухтрубной системе оно проходит через дальний, но достаточно нагруженный стояк самой нагруженной ветви. Расход воды в данном стояке определяется по формуле (3.5):

кг/ч.

Располагаемое давление, создающее циркуляцию воды в двухтрубной горизонтальной системе отопления, находится следующим образом [3]:

, Па,	(3.13)

где - циркуляционное давление, Па, создаваемое насосом, или передаваемое в систему отопления через смесительную установку;

и - естественное циркуляционное давление, Па, возникающее вследствие охлаждения воды соответственно в отопительных приборах и трубопроводах циркуляционного кольца системы отопления.

Естественное давление рассчитывается по уравнению [4]:

, Па,	(3.14)

где - коэффициент увеличения плотности воды при уменьшении ее температуры на , . При и коэффициент ;

- ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;

- произведение тепловой нагрузки i-го отопительного прибора стояка при их общем числе на вертикальное расстояние от его условного центра охлаждения (в проточно-регулируемой системе - центр прибора) до центра нагревания воды в системе (уровень подающего трубопровода на тепловом вводе в здание), Вт*м.

Величиной , , ввиду ее малого значения по сравнению с величиной насосного давления , в данном случае пренебрегаем.

Естественное циркуляционное давление в основном магистральном кольце по выражению (3.14) составит:

Па.

Тогда расчетное циркуляционное давление по формуле (3.13) будет равно:

Па.

Основное циркуляционное кольцо системы отопления разбиваем на 11 участков (рисунок 3.1).

Предварительный выбор диаметра трубопровода на каждом участке основного циркуляционного кольца производится с помощью приложения II [7] по значению , кг/ч, рассчитанному по уравнению (3.5), и средней удельной потере давления на трение в основном кольце 65% по данным таблицы II.21 [7], определяемой по соотношению [8]:

, Па/м,	(3.15)

где - суммарная длина всех участков основного магистрального кольца, м.

По формуле (3.15) при =

= 83,25 м имеем:

Па/м.

После определения диаметров трубопроводов , , для каждого расчетного участка основного циркуляционного кольца находим:

а) по таблице II.1 [7] при известных значениях , мм, и , кг/ч, действительную величину удельных потерь давления на трение , Па/м, и скорость движения теплоносителя , м/с. При этом необходимо следить, чтобы скорость изменялась без больших скачков при изменении расчетного расхода воды и не превышала допустимого значения. В системах отопления, как правило, применяют обыкновенные стальные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262-75) до включительно, а при диаметре более - стальные электросварные прямошовные (ГОСТ 10704-91);

б) потери давления на трение , Па;

в) по таблицам II.10-II.15 [7] при известных , мм, и условиях движения воды сумму коэффициентов местных сопротивлений (таблица 3.1);

Таблица 3.1 - Ведомость коэффициентов местных сопротивлений

Номер участка	Местное сопротивление	dу, мм	w, м/с	о	Кол-во	?о	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8
Основное циркуляционное кольцо
1	Задвижка параллельная	40	0,453	0,5	1	0,5	таблица II.11 [12]
	Отвод 90о			0,5	4	2,0	таблица II.11 [12]
	-	-	-	-	-	2,5	-
2	Тройник (схема 4) ?отв = 0,5	32	0,289	6,3	1	6,3	таблица II.13 [12]
	-	-	-	-	-	6,3	-
3	Тройник (схема 4) ?отв = 0,5	25	0,267	6,3	1	6,3	таблица II.13 [12]
	Кран пробковый проходной			1,0	1	1,0	таблица II.10 [12]
	-	-	-	-	-	7,3	-
4	Тройник ?прох = 0,7	20	0,297	1,0	1	1,0	таблица II.15 [12]
	-	-	-	-	-	1,0	-
5	Тройник ?прох = 0,6	20	0,171	1,61	1	1,61	таблица II.15 [12]

	Проточный воздухосборник			1,5	1	1,5	таблица II.12 [12]
	Отвод 90о			1,1	1	1,1	таблица II.10 [12]
	-	-	-	-	-	4,21	-
Ст.3	Отвод 90о	20	0,171	1,1	8	8,8	таблица II.10 [12]
	Тройник ?прох = 1,0			0,7	3	2,1	таблица II.15 [12]
	Радиатор двухколонный			1,2	3	3,6	таблица II.10 [12]
	Кран трехходовой при прямом проходе			6,6	3	19,8	таблица II.10 [12]
	-	-	-	-	-	34,3	-
6	Тройник ?прох = 0,6	20	0,171	1,61	1	1,61	таблица II.15 [12]
	-	-	-	-	-	1,61	-
7	Тройник ?прох = 0,7	20	0,297	1,0	1	1,0	таблица II.15 [12]
	-	-	-	-	-	1,0	-
8	Тройник (схема 3) ?отв = 0,5	25	0,267	5,0	1	5,0	таблица II.13 [12]
	Кран пробковый проходной			1,0	1	1,0	таблица II.10 [12]
	-	-	-	-	-	6,0	-
9	Отвод 90о	32	0,289	0,2	1	0,2	таблица II.10 [12]
	Тройник (схема 3) ?отв = 0,5			5,0	1	5,0	таблица II.13 [12]
	-	-	-	-	-	5,2	-
10	Задвижка параллельная	40	0,453	0,5	1	0,5	таблица II.11 [12]
	-	-	-	-	-	0,5	-
Перерасчет основного циркуляционного кольца
10	Задвижка параллельная	32	0,592	0,5	1	0,5	таблица II.11 [12]
	-	-	-	-	-	0,5	-
Расчет стояков второстепенных колец
Ст.1	Тройник (схема 2) dотв/dcтв = 0,6, ?отв = 0,3	15	0,233	2,88	1	2,88	таблица II.13 [12]
	Отвод 90о			1,3	7	9,1	таблица II.10 [12]
Ст.1	Тройник ?прох = 1,0			0,7	3	2,1	таблица II.15 [12]
	Радиатор двухколонный			1,6	3	4,8	таблица II.10 [12]

	Кран трехходовой при прямом проходе			3,2	3	9,6	таблица II.10 [12]
	Тройник (схема 1) dотв/dcтв = 0,6, ?отв = 0,3			0,80	1	0,80	таблица II.13 [12]
	-	-	-	-	-	29,3	-
одолжение таблицы 3.11	2	3	4	5	6	7	8
Ст.2	Тройник (схема 2) dотв/dcтв = 1,0, ?отв = 0,4	20	0,130	1,75	1	1,75	таблица II.13 [12]
	Отвод 90о			1,1	7	7,7	таблица II.10 [12]
	Тройник ?прох = 1,0			0,7	3	2,1	таблица II.15 [12]
	Радиатор двухколонный			1,2	3	3,6	таблица II.10 [12]
	Кран трехходовой при прямом проходе			6,6	3	19,8	таблица II.10 [12]
	Тройник (схема 1) dотв/dcтв = 1,0, ?отв = 0,4			0,625	1	0,625	таблица II.13 [12]
	-	-	-	-	-	35,6	-

г) по уравнению (3.6) или по таблице II.3 [7] при известных значениях скорости , м/с, и потери давления на местные сопротивленияZ, Па;

д) общие потери давления на участке , Па, по формуле (3.6).

Результаты гидравлического расчета по участкам представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Гидравлический расчет ветви системы водяного отопления

Номер участка	Qуч, Вт	Gуч, кг/ч	lуч, м	dу, мм	R, Па/м	w, м/c	Rlуч, Па	?о	Z, Па	Rlуч+Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Основное циркуляционное кольцо Rср = 57,3 Па/м
1	58000	2134,8	14,15	40	80	0,453	1132	2,5	257	1389
2	29000	1067,4	2,6	32	40	0,289	104	6,3	263	367
3	14500	533,7	5,2	25	50	0,267	260	7,3	260	520
4	10125	372,7	6,5	20	85	0,297	553	1,0	44	597
5	5750	211,6	9,1	20	30	0,171	273	4,21	62	335
6	5750	211,6	17,1	20	30	0,171	513	34,3	501	1014
6	5750	211,6	7,8	20	30	0,171	234	1,61	24	258
7	10125	372,7	5,2	20	85	0,297	442	1,0	44	486
8	14500	533,7	3,9	25	50	0,267	195	6,0	214	409
9	29000	1067,4	7,8	32 ...

Подобные документы

• Проектирование системы отопления многоквартирного дома в городе Бабаево

  Определение сопротивлений теплопередачи наружных ограждающих конструкций. Расчет тепловых потерь ограждающих конструкций здания. Гидравлический расчет системы отопления. Расчет нагреватальных приборов. Автоматизация индивидуального теплового пункта.
  
  дипломная работа [504,6 K], добавлен 20.03.2017
  

• Тепловой режим и теплотехнический расчет здания

  Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций, теплопотерь здания, нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления здания. Выполнение расчета тепловых нагрузок жилого дома. Требования к системам отопления и их эксплуатация.
  
  отчет по практике [608,3 K], добавлен 26.04.2014
  

• Отопление и вентиляция жилого здания

  Климатические характеристики района строительства. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания. Определение тепловой мощности системы отопления. Конструирование и расчет системы отопления и систем вентиляции. Расчет воздухообмена.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.12.2010
  

• Система отопления трехэтажного жилого дома

  Тепловой режим здания. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. Определение градусо-суток отопительного периода и условий эксплуатации ограждающих конструкций. Расчет системы отопления.
  
  курсовая работа [205,4 K], добавлен 15.10.2013
  

• Отопление и вентиляция жилого здания

  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Разработка системы отопления, определение тепловых нагрузок. Гидравлический расчет водяного отопления. Подбор оборудования теплового пункта. Конструирование систем вентиляции, расчет воздухообменов.
  
  курсовая работа [277,4 K], добавлен 01.12.2010
  

• Расчет мощности системы отопления и объема вентиляции производственного здания

  Расчет тепловых потерь промышленного здания. Удельный расход тепловой энергии. Общие теплопотери здания. Определение коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций. Внутренние тепловыделения, теплопоступления от технологического оборудования.
  
  курсовая работа [902,9 K], добавлен 21.02.2013
  

• Конструирование и расчет наружных ограждающих конструкций здания, систем отопления и вентиляции

  Выбор расчетных условий и характеристик микроклимата в помещениях, теплотехнических показателей строительных материалов. Определение тепловой мощности системы отопления, расчет теплопотерь через ограждающие конструкции. Расчет воздухообмена в помещениях.
  
  курсовая работа [100,7 K], добавлен 18.12.2009
  

• Тепловая изоляция зданий

  Определение характеристик наружных ограждающих конструкций. Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции. Техническое обоснование системы отопления. Гидравлический расчет второстепенного циркуляционного кольца. Расчет нагревательных приборов.
  
  курсовая работа [117,2 K], добавлен 24.05.2012
  

• Отопление и вентиляция семиэтажного жилого здания

  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Определение теплопотерь помещений каждого помещения, здания в целом и тепловой мощности системы отопления. Гидравлический расчет трубопроводов. Расчет канальной системы естественной вытяжной вентиляции.
  
  курсовая работа [555,2 K], добавлен 06.10.2013
  

• Проект системы отопления, водоснабжения и вентиляции здания

  Теплотехнический расчет наружных ограждений. Определение тепловой характеристики здания. Составление локальной сметы. Основные технико-экономические показатели строительно-монтажных работ. Анализ условий труда при выполнении сантехнических работ.
  
  дипломная работа [314,4 K], добавлен 11.07.2014
  

• Проектирование системы отопления

  Описание здания и строительных конструкций. Теплотехнический расчет наружных ограждений. Расчет нагревательных приборов. Определение потерь тепла помещениями и удельной отопительной характеристики здания. Расчет годовых расходов теплоты на отопление.
  
  курсовая работа [221,0 K], добавлен 11.11.2013
  

• Проектирование водо- и теплоснабжения здания

  Теплотехнический расчет наружных ограждений здания. Описание принятой системы отопления и водоснабжения. Подбор водомера и определение потери напора в нём. Составление локальной сметы, технико-экономические показатели строительно-монтажных работ.
  
  дипломная работа [541,4 K], добавлен 07.02.2016
  

• Расчет систем энергообеспечения частного дома с. Курья

  Теплотехнический расчет наружных ограждений. Вычисление потерь, удельного расхода тепловой энергии на отопление здания. Система отопления с попутным движением воды, плюсы и минусы двухтрубной системы. Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления.
  
  курсовая работа [635,1 K], добавлен 10.05.2018
  

• Проектирование системы теплоснабжения с тепловым насосом для индивидуального жилого дома

  Теплотехнический расчет наружной многослойной стенки здания. Расчет расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха через ограждения. Определение удельной тепловой характеристики здания. Расчет и подбор радиаторов системы отопления здания.
  
  дипломная работа [109,3 K], добавлен 15.02.2017
  

• Проектирование и расчет системы отопления жилого здания

  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Расчет теплопотерь здания. Определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении. Присоединение системы отопления к сетям. Система воздухообмена в помещении.
  
  курсовая работа [281,3 K], добавлен 22.05.2015
  

• Проектирование систем отоплений гражданских зданий

  Теплотехнический и влажностный расчет наружных ограждающих конструкций. Осуществление проверки отсутствия конденсации водяных паров на внутренней поверхности наружного ограждения. Определение основных тепловых потерь через ограждающие конструкции здания.
  
  курсовая работа [995,9 K], добавлен 03.12.2023
  

• Отопление и вентиляция жилого четырехэтажного здания

  Тепловой режим здания, параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, тепловой баланс помещений. Выбор систем отопления и вентиляции, типа нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления.
  
  курсовая работа [354,1 K], добавлен 15.10.2013
  

• Отопление и вентиляция гражданского здания

  Климатические характеристики района строительства. Расчетные параметры воздуха в помещениях. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций гражданского здания. Определение теплопотерь. Конструирование и расчет систем отопления и вентиляции.
  
  курсовая работа [208,2 K], добавлен 10.10.2013
  

• Отопление индивидуального жилого здания в городе Красноярске

  Требования к автономной системе теплоснабжения. Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций. Гидравлический расчет системы отопления, оборудование для нее. Организация и безопасные условия труда на рабочем месте. Затраты на систему отопления.
  
  дипломная работа [670,8 K], добавлен 17.03.2012
  

• Отопление и вентиляция жилого здания в городе Слюдянка

  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций - наружных стен, пола, световых и дверных проемов, чердачного перекрытия. Расчет теплопотерь и воздухообмена, тепловой баланс помещений. Расчет системы вентиляции и трубопроводов системы отопления здания.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.08.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам