Отопление жилого дома

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отопление жилого дома

1. Тепловая защита здания

гидравлический отопление перекрытие дом

Исходные данные:

1. Место строительства - город Нижний Новгород

2. Объект - жилое здание

3. Зона влажности - нормальная (СП50.13330.2012, приложение В)

4. Влажность воздуха в помещении , расчетная температура внутреннего воздуха (по нормам проектирования жилых зданий)

5. Влажностный режим помещения - нормальный (СП50.13330.2012, таблица 1)

6. Условие эксплуатации ограждающих конструкций - Б (СП50.13330.2012, таблица 2)

7. Технологические показатели и коэффициенты:

§ коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху - (СП50.13330.2012, таблица 6)

§ нормальный температурный перепад - (СП50.13330.2012, таблица 5)

§ коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции - (СП50.13330.2012, таблица 7)

§ коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции -

8. Климатические параметры:

§ Расчетная температура наружного воздуха (наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92) - (СП131.13330.2012, таблица 1)

§ продолжительность отопительного периода (со средней температурой ) - (СП131.13330.2012,таблица 1)

§ средняя температура отопительного периода (со средней температурой ) - (СП131.13330.2012,таблица 1)

Теплотехнический расчет стены

1. Определяем градусо-сутки отопительного периода:

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

,

где - коэффициент (СП50.13330.2012, таблица 3)

3. Конструкция наружной стены:

4. Параметры материалов наружной стены

№ слоя	Материал слоя	Плотность	Теплопроводность	Толщина слоя	R= м2*°С/Вт
1	Известково-песчаный раствор	1600	0,81	0,02	0,025
2	Силикатный кирпич	1800	0,81	0,38	0,469
3	Теплоизоляционный слой - пенополистирол ГОСТ 15588	40	0,05	0,13	2,6
4	Силикатный кирпич	1800	0,81	0,12	0,148

5. Определяем толщину утеплителя:

Принимаем толщину утеплителя 0,130 м =130 мм.

6. Определяем сопротивление теплопередаче стены:

7.

8. Температурный перепад:



9. Толщина стены:

Поскольку, условия соблюдаются, то принятая конструкция стены является удовлетворительной.

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

1. Определяем градусо-сутки отопительного периода:

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

,

где - коэффициент (СП50.13330.2012, таблица 3)

3. Конструкция перекрытия:

4. Параметры материалов перекрытия

№ слоя	Материал слоя	Плотность	Теплопроводность	Толщина слоя	R= м2*°С/Вт
1	Гравий керамзитовый	400	0,125	0,1	0,833
2	Теплоизоляционный слой - минераловатные плиты (ГОСТ 9573)	200	0,08	0,26	3,25
3	Многопустотная ж/б плита	2500	2,04	0,22	0,1078

5. Определяем толщину утеплителя:

Принимаем толщину утеплителя 0,260 м = 260 мм.

6. Определяем сопротивление теплопередаче перекрытия:

7.

8. Температурный перепад:



9. Толщина перекрытия:

Поскольку, условия соблюдаются, то принятая конструкция перекрытия является удовлетворительной.

Теплотехнический расчет перекрытия над техподпольем

1. Определяем градусо-сутки отопительного периода:

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

,

где - коэффициент (СП50.13330.2012, таблица 3)

3. Конструкция перекрытия:

4. Параметры материалов перекрытия над техподпольем

№ слоя	Материал слоя	Плотность	Теплопроводность	Толщина слоя	R= м2*°С/Вт
1	Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе	1800	0,38	0,005	0,013
2	Цементно-песчаный раствор	1800	0,93	0,02	0,0215
3	Теплоизоляционный слой - пенополистирол	125	0,064	0,25	3,91
4	Бетон	600	0,26	0,1	0,3846
5	Многопустотная ж/б плита	2500	2,04	0,22	0,1078

5. Определяем толщину утеплителя:

Принимаем толщину утеплителя 0,250 м =250 мм.

6. Определяем сопротивление теплопередаче перекрытия:

7.

8. Температурный перепад:

9. Толщина перекрытия:

Поскольку, условия соблюдаются, то принятая конструкция перекрытия является удовлетворительной.

Теплотехнический расчет окон и балконных дверей

1. Определяем градусо-сутки отопительного периода:

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:

,

где - коэффициент (СП50.13330.2012, таблица 3)

Принимаем: двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 8мм)

Расчет коэффициента теплопередачи ограждения

Коэффициент теплопередачи представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 поверхности стенки за 1 час при разнице температур между средами 1єС.

Расчет коэффициентов теплопередачи ограждений

№ п/п	Наименование ограждения	Условное обозначение	Толщина конструкции или слоя утеплителя,	Сопротивление теплопередаче	Коэффициент теплопередачи
1	Наружная стена	НС	0,650	3,39	0,29
2	Чердачное перекрытие	ПТ	0,580	4,39	0,23
3	Перекрытие над подвалом	ПЛ	0,595	4,44	0,23
4	Наружное окно	ДО	-	0,56	1,77
5	Дверь	ДВ	-	1,056	0,946

2. Тепловая мощность системы отопления

Прежде чем приступить к расчету этих теплопотерь, предварительно необходимо:

- обозначить на планах этажей все отапливаемые помещения порядковыми номерами;

- выполнить по планам этажей и разрезам здания обмеры отдельных ограждений и вычислить затем их площадь .

Помещения нумеруют слева направо по часовой стрелке. Помещения первого этажа получают номера 101, 102 и далее; номера 201, 202 и далее присваиваются помещениям второго этажа и т.д. Лестничные клетки рассматривают как одно помещение.

Тепловой баланс помещения имеет вид:

, Вт (1)

где: - общие теплопотери помещения или тепловая мощность отопительной установки помещения, Вт;

- тепловыделения в помещениях, Вт;

- теплопотери помещения, Вт.

Теплопотери помещения равны:

, Вт (2)

где: - теплопотери помещения через его ограждающие конструкции;

- теплопотери на нагревание наружного воздуха, инфильтрирующегося через наружные ограждения.

Потери тепла через отдельные ограждения в помещении

Расходы теплоты через отдельные ограждения в помещении определяются по формуле:

Вт (3)

где: - коэффициент теплопередачи ограждения, ;

- расчетная площадь поверхности ограждения, ;

- температура внутреннего воздуха, ;

- температура наружного воздуха, ;

- коэффициент, учитывающий положение поверхности наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаем равным 1 для стен, дверей и окон, и 0,9 для потолка;

- коэффициенты, учитывающие добавочные теплопотери через ограждение, принимаем в зависимости от ориентации здания.

Добавочные теплопотери учитывают ориентацию ограждений по сторонам света:

- северо-запад, северо-восток, север и восток - в=0,1;

- запад и юго-восток - в=0,05;

- на юг и юго-запад - в=0;

Расчетную температуру t_в внутреннего воздуха в угловых помещениях жилых зданий следует принимать на 2° выше, чем в остальных помещениях. Этим учитываются добавочные теплопотери через наружные ограждения угловых помещений.

Коэффициент теплопотери в формуле (3) ограждения определяется по выражению:

(4)

где: - сопротивление теплопередаче ограждения, ;

Из площади наружной стены вычитается площадь окна и балконной двери.

Потери теплоты на нагревание наружного воздуха, инфильтрирующегося через наружные ограждения

Для жилых зданий с естественной вытяжной вентиляцией расход теплоты на нагревание инфильтрирующегося воздуха через наружные ограждения определяется по формуле:

Вт (6)

где - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом: 3 на 1 площади жилых помещений и кухни; ;

- удельная теплоемкость воздуха, равная 1 ;

- коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока в конструкциях;

- плотность наружного воздуха, равная 1,412;

Бытовые тепловыделения

Бытовые тепловыделения в комнатах и кухнях жилых домов определяются по формуле:

 (7)

где: - теплопоступления на 1м² площади пола помещений, принимаем

;

- площадь пола помещений, .

Рассмотрим пример расчета теплопотерь для комнаты 101:

Ограждающие конструкции:

- две наружные стены (НС),

- окно (ДО)

- пол (ПЛ).

Размеры стен принимаются:

1. Высота стен первого этажа от уровня чистого пола 1-го этажа до уровня пола 2-го этажа (h=3,0 м).

2. Высота стен промежуточного этажа между уровнем чистых полов данного и вышележащего этажей (h=3).

3. Высота стен верхнего этажа до уровня чистого пола (до линии пересечения внутренней поверхности наружной стены с верхней плоскостью чердачного перекрытия) (h=3,05м).

4. Длина наружных стен неугловых помещений между осями внутренних стен, а угловых помещений от угла до оси внутренних стен.

Площадь окон, дверей по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Площадь полов и потолков от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних стен.

3. Расчет энергетического паспорта здания

Исходные данные

Общая информация
Дата заполнения (число, месяц, год)	03.12.2014
Адрес здания	г. Н.Новгород
Расчетные условия
№ п.п.	Наименование расчетных параметров	Обозначение параметра	Ед. изм.	Расчетное значение
1	Расчетная температура внутреннего воздуха	tint	°C	20
2	Расчетная температура наружного воздуха	text	°C	-31
3	Расчетная температура теплого чердака	tc	°C	-
4	Расчетная температура подвала (техподполья)	tc	°C	6
5	Продолжительность отопительного периода	Zht	сут	215
6	Средняя температура наружного воздуха зa отопительный период	tht	°C	-4,1
7	Градусо-сутки отопительного периода	Dd	°C сут	5182
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания
8	Назначение	жилое
9	Размещение в застройке	отдельно стоящее
10	Тип здания	9-этажное, 1 секция, высота этажа 3 м
11	Конструктивное решение здания Наличие узлов учета и регулирования энергии	неполный каркас, отопление централизованное со смешением воды, однотрубная СО, с узлом учета потребления

Последовательность расчета

1. Определение геометрических показателей здания:

Площадь наружных стен принимается как произведение периметра внутренней поверхности наружных стен этажа на высоту в пределах отапливаемой части здания за исключением площади заполнений. Площади покрытий и перекрытий равны площади этажа. Площадь окон определяется как сумма всех оконных и балконных заполнений. Отапливаемый объем здания определяется как произведение площади этажа на высоту отапливаемого объема здания. Коэффициент освещенности определяется по формуле:

=0,14

Геометрические показатели

№ п.п.	Показатель	Обозначение и размерность показателя	Нормативное значение показателя	Фактическое значение показателя
12	Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания в т. ч.:	Аesum, м2	-	2217
	Стен	Aw	-	1505
	Окон и балконных дверей	АF	-	243
	Входных дверей и ворот	Аed	-	2,5
	Чердачных перекрытий	Ас	-	233
	Перекрытия над подвалом	Аf	-	233
13	Площадь квартир	Ah	-	2080
15	Площадь жилых помещений	Аl	-	1157
17	Отапливаемый объем	Vh, м3	-	6291
18	Коэффициент остекленности фасада	f	0,18	0,14

Определяем коэффициент теплопроводности здания:

где:

Теплотехнические показатели

№ п.п.	Показатель	Обозначение и размерность показателя	Нормативное значение показателя	Фактическое значение показателя
20	Приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждений:	R0r, м2.°С/Вт	-
	Стен	Rw	3,21	3,39
	Окон и балконных дверей	RF	0,54	0,56
	Входных дверей и ворот	Red	0,6	0,6
	Чердачных перекрытий (холодных чердаков - 4,7)	Rc	4,23	4,39
	Перекрытия над подвалом	Rf	4,23	4,44
21	Приведенный (трансмиссионный) коэффициент теплопередачи здания	Kmtr, Вт/(м2.°С)	-	0,4
23	Условный (инфильтрационный) коэффициент теплопередачи здания	Kminf	-	0,2
24	Общий коэффициент теплопередачи здания	Кm	-	0,6

3. Определение энергетических показателей:

Общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период

Бытовые теплопоступления за отопительный период

Теплопоступления от солнечной радиации за отопительный период

Ориентация фасада здания	Площадь светопроемов, м2	Интенсивность солнечной радиации за отопительный период, МДж/м2
З	122	47
В	166	433

Потребность в тепловой энергии на отопление здания

Энергетические показатели

№ п.п.	Показатель	Обозначение и размерность показателя	Нормативное значение показателя	Фактическое значение показателя
25	Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный период	Qh, МДж	-	0,6•106
26	Удельные бытовые теплоповыделения в здании	qint, Вт/м2	-	10
27	Бытовые теплопоступления в здание за отопительный период	Qint	-	0,21•106
28	Теплопоступления в здание от солнечной радиации за отопительный период	Qs	-	0,48•105
29	Потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период	Qhy	-	0,54•106

4. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания:

Нормативное значение q_h^reg=76 кДж/(м²•°С) табл.9 СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"

5. Отклонение расчетного удельного расхода тепловой энергии от нормативного значения:

((50,5-76)/76)*100 = -33%

Вывод: расчет показал, что после утепления здание соответствует В-классу энергетической эффективности. Экономическое стимулирование позволило бы еще более существенно снизить потребность здания в тепловой энергии за счет финансирования мероприятий по модернизации системы отопления (внедрение группового или индивидуального регулирования, установка приборов учета потребления энергии на отопление и т.д.).

Коэффициенты

№ п.п.	Показатель	Обозначение и размерность показателя	Фактическое значение показателя
32	Коэффициент эффективности авторегулирования	ж	0,5
33	Коэффициент учета встречного теплового потока	k	0,9
34	Коэффициент учета дополнительного теплопотребления	вh	1,11
Комплексные показатели
35	Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания	qhdes, кДж/(м2·єС•сут)	50,5
36	Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление здания	qhreg	76
37	Класс энергетической эффективности	-	В
38	Соответствует ли проект здания нормативному требованию	-	да
39	Дорабатывать ли проект здания	-	нет
Указания по повышению энергетической эффективности
40	Рекомендации: экономическое стимулирование
41	Паспорт заполнен Организация, адрес Ответственный исполнитель	КГАСУ

4. Тепловой расчет отопительных приборов

Цель теплового расчета отопительных приборов - это определение площади их наружной поверхности, обеспечивающей передачу необходимого количества теплоты от теплоносителя в помещения.

Тепловой расчет приборов проводят после того как определены теплопотери помещений, выбрана система отопления и тип отопительных приборов, проведено их размещение в помещениях.

Тепловой расчет отопительных приборов выполняют в следующей последовательности:

1) Рассчитывается теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым непосредственно присоединены приборы:

Вт (8)

где: и - теплоотдача 1 вертикальных и горизонтальных труб, принимается исходя из диаметра и положения труб, а также разности температур теплоносителя при входе его в рассматриваемое помещение, Вт/м;

и - длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м;

2) Определяем необходимую теплопередачу прибора в рассматриваемом помещении:

Вт (9)

где: - теплопотребность помещения, принимается из расчета теплопотерь помещений, Вт

3) Подсчитываем тепловую нагрузку всего стояка:

Вт (

4) Находится расход теплоносителя через стояк:

где: - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 ;

- расчетная температура горячей воды, поступающей в систему отопления (по заданию), ;

- расчетная температура охлажденной воды, уходящей из системы отопления (по заданию), ;

5) Средняя температура воды в отопительном приборе t_ср, ⁰С, в однотрубных системах отопления при теплоносителе воде определяется:

 (5.5)

где t_вх -температура воды, входящей в отопительный прибор, ⁰С;

Q_пр - тепловая нагрузка отопительного прибора, Вт;

с - теплоемкость воды, Дж/(кг^.0С);

G_пр - фактический расход теплоносителя через прибор, кг/с.

б = 0,5 - коэффициент затекания воды в отопительный прибор, принимаемый по таблице 3.9.3 Староверова.

- поправочные коэффициенты, принимаемые соответственно 1,05 и 1,02.

Температура воды на входе в отопительный прибор в однотрубной системе отопления определяется по формуле:

(5.6)

где t_г - температура горячей воды в системе отопления, ^оС;

- суммарная тепловая нагрузка отопительных приборов, присоединённых к стояку до рассматриваемого участка, считая по ходу движения воды, Вт;

=0,4°С - понижение температуры воды в подающей магистрали по пути от теплового пункта до места присоединения к ней стояка, ^оС, принимается с учетом рекомендаций изложенных на стр. 45 [5];

Q_ст - тепловая нагрузка приборов, присоединённых к стояку, Вт;



6) Находим комплексный коэффициент приведения Q_н.у. к расчетным условиям:

c, n, р - показатели степени и поправочный коэффициент, принимаемые соответственно 0,97; 0,25; 0,04; b=1, ш=1.

G - расход теплоносителя через отопительный прибор, ;

- температурный напор для рассматриваемого отопительного прибора, определяемый по формуле:

где: - расчетная температура внутреннего воздуха в помещении, ;

где =70°С,

А_пр - площадь наружной нагревательной поверхности прибора.

К_н.у. - коэффициент теплопередачи (табл.9.7[5]).

7) Определяем расчетную площадь наружной поверхности отопительного прибора:

где: - теплоотдача отопительного прибора, Вт;

- плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м;

8) Определяем требуемый номинальный тепловой поток для выбора отопительного прибора:

Минимально допустимое число секций радиатора определяем по формуле:

где

Q_н.у. -номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора (прил. Х [5]);

Q_н.т. - требуемый номинальный тепловой поток для выбора типоразмера отопительного прибора, Вт;

в₃ - коэффициент учета числа секций в радиаторе, принимаемый равным:

в₄ - коэффициент учета способа установки радиатора (табл. 9.12[5]).

Значения номинального теплового потока одной секции чугунного радиатора М-90 140 Вт.

в₄ = 1,03.

5. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном определении и выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. Перед началом выполнения гидравлического расчета необходимо вычертить схему системы отопления в аксонометрической проекции. На каждом приборе необходимо поставить его тепловую нагрузку. После этого необходимо определить и поставить нагрузку у стояков, предварительно их пронумеровав. Затем по схеме в системе отопления выявляют циркуляционные кольца и выделяют среди них основное и второстепенное кольца. Эти кольца разбивают на расчетные участки. Расчетные участки нумеруют, начиная от теплового пункта до удаленного стояка подающей магистрали и затем от расчетного стояка по обратной магистрали до теплового пункта. Расчетный участок - это отрезок трубопровода постоянного диаметра, в пределах которого расход теплоносителя не изменяется.

На схеме системы отопления выявляют ее основное и второстепенное циркуляционные кольца. В качестве основного циркуляционного кольца в вертикальной однотрубной системе принимается кольцо через один из средних наиболее нагруженных стояков и наиболее удаленных от теплового пункта. Второстепенные циркуляционные кольца - это те кольца, которые проходят через промежуточные (нехарактерные) стояки системы отопления.

Располагаемое давление, действующее в циркуляционном кольце системы водяного отопления, запишется:

где

ДР_н - давление, создаваемое насосом или смесительной установкой, Па;

ДР_н=100?l,

?l - сумма длин расчетных участков циркуляционного кольца, м.

ДР_е.пр. -естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах, Па;

ДР_е.тр. -естественное циркуляционное давление, возникающее за счет охлаждения воды в трубах, Па.

Для вертикальных однотрубных систем отопления Б=1,0.

Основное циркуляционное кольцо проходит через стояк 9, тепловая нагрузка которого составляет 9900 Вт.

Расчетное циркуляционное давление:

ДР_р. = 100*97 + [0,66*9,81*3,6/(4,187*262,35)]* (1100*0,5+1100*3,5+1100*6,5+1100*9,5+1100*12,5+1100*15,5+1100*18,5+1100*21,5+1100*24,5)*1*1,02 = 12533 Па.

где Q_i - необходимая теплоотдача теплоносителя в помещение, Вт;

h_i - вертикальное расстояние между условными центрами нагрева воды в тепловом пункте и охлаждения в стояке для i-го прибора, м;

в - среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1°С (табл.10.4[5]).

в₁, в₂ - поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещения (с.113[4])/

G_cт - расход воды в стояке, кг/ч, определяемый по формуле:

При подборе диаметра труб в циркуляционном кольце исходят из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления, определяемого по формуле:

Определив R_ср для каждого расчетного участка, вычисляют удельную характеристику сопротивления

где G - ориентировочный расход воды на участке

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют по формуле:

где S - характеристика гидравлического сопротивления участка, определяемая по соотношению:

где А - удельное динамическое давление (см. табл. 10.7 [5])

л/d_В - приведенный коэффициент гидравлического трения (см. табл. 10.7[5]).

Список литературы

1. СП 60.13330.2012. Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003/ Минрегион России, - М.: ФАУ «ФЦС», 2012. - 76 с.

2. ГОСТ 2.786-70. ЕСКД. Условные графические обозначения элементов отопления и вентиляции.

3.ГОСТ 21.602-79.Система проектной документации для строительства. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи.

4. В.Н. Богословский, А.Н. Сканави, Отопление: учебник для вузов.-М.: Стройиздат, 1991.-735с.

5. Внутренние санитарно-технические устройства: справочник проектировщика. Ч.1. Отопление/Под ред. И.Г.Староверова и Ю.И.Шиллера. - М.: Стройиздат. - 1990.

6.СП 131.13330.2012. Строительная климатология/Госстрой России, - М.: Министерство регионального развития РФ, 2012.

7. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.- М.: Минрегион России, 2012

8. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях, - М.: МНТКС, 1999. -13с.

Размещено на Allbest.ru

...