МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ТГВ Расчетно-графическая работа Отопление жилого дома № зачетной книжки: Выполнил: ст. гр. 0ПГ07 Егоров Р.А. Руководитель работы Медведева Г.А. Казань 2022 Содержание: Введение ..................................................................................................................... 3 1. Отопление ................................................................................................................ 5 1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждений ...................................... 5 1.2. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции здания ...... 8 1.3. Выбор и расчет отопительных приборов ................................................... 11 1.4 Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления……………..12 1.5. Подбор оборудования ................................................................................... 14 Список используемой литературы……………………………………………..15 РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 3 Введение В данной расчетно-графической работе выполняется теплотехнический расчет, расчет систем отопления и вентиляции жилого дома. Данное здание находится в городе Мурманск. В данной расчетно-графической работе проектируется естественная вытяжная система вентиляции помещений. В работе решаются следующие вопросы по отоплению: расстановка оборудования; расчет теплопотерь и тепловой мощности; определение расчетных расходов теплоты; расчет отопительных приборов. Система отопления принята двухтрубная с искусственной циркуляцией. Трубы систем отопления приняты стальные водогазопроводные. На каждом стояке установлен вентиль и пробковый кран. В качестве отопительных приборов приняты биметаллические секционные радиаторы «Сантехпром БМ», производитель на ОАО «Сантехпром» г. Москва. РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 4 1.Отопление 1.1 Теплотехнический расчет наружных ограждений Исходные данные. Параметры наружного воздуха района строительства выбираем согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». 1. Город – Мурманск. 2. Ориентация фасада здания – Север . 3. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tн = -28оС. 4. Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха 8 оС Z=273 суток 5. Средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха 8 оС tоп = -3,3 оС 6. Расчетные температуры внутреннего воздуха помещений в холодный период года tв: - Жилые комнаты – 21 оС; - Угловые жилые комнаты – 21 оС; - Холл, гараж, котельная – 18 оС. Определяем требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены исходя из санитарно-гигиенических условий: n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной по верхности стены по отношению к наружному воздуху (прил. 7[6]); αв- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены Вт∕(м2С), (прил. 5[6]); н t -нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены (прил. 4[5]); tн - средняя температура наружного воздуха (прил. 15[5]); tв - температура внутреннего воздуха, оС (прил. 1[5]); Zоп - продолжительность периода со средней суточной температурой воз духа; tоп - средняя тем-ра воздуха периода со средней сут. температурой воздуха Определяем величину градус-суток отопительного периода ГСОП: Затем определяем требуемое сопротивление теплопередачи, исходя из условий энергосбережения, по прил. 2[5], в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода ГСОП: РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 5 a и b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий (прил. 2[5]) a=0.00035 b=1.4 Из двух полученных значений требуемого сопротивления для дальнейших расчетов выбираем большее. По этому расчету с учетом коэффициента теплотехнической однородности определяем термическое сопротивление слоя утеплителя. Общее сопротивление теплопередаче находится по формуле: н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены в зимних условиях, Вт / (м2С) (Прил. 6[5]) Rв и Rн – соответственно сопротивление теплообмену на внутренней и наружной поверхности. Выражаем термическое сопротивление утеплителя: Ограждающая конструкция стены: Слой 1 - внутренняя штукатурка. Известково-песчаный раствор. Толщина слоя δ1 = 0,01м. Теплопроводность λ1= 0,81 Вт / моС. Слой 2 – кирпич силикатный. Толщина слоя δ2 = 0,12 м. Теплопроводность λ2 = 0,87 Вт / м оС. Слой 3 – Пеноплэкс 35 Толщина δ3, вычисляемая далее. РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 6 Теплопроводность λ3 = 0,03 Вт / м оС. Слой 4 – кирпич глиняный обыкновенный на цементно-шлаковом растворе. Толщина слоя δ4 = 0,25 м. Теплопроводность λ4 = 0,76 Вт / м оС. Слой 5 - наружная штукатурка. Цементно-песчаный раствор. Толщина слоя δ5 = 0,01м. Теплопроводность λ5= 0,93 Вт / моС. Принимаем утеплитель толщиной 3 0,1 м. Находим фактическое термическое сопротивление, аналогично уравнению (1), подставляя найденные значения δ3, λ3 : 0 C Определяем коэффициент теплопередачи: K 1 Вт Ф R0 м 2 С а) наружные стены: R0=3,98 м2 · 0 C /Вт K=1/3,98=0.25 Вт/(м2 0 C ) б) чердачное перекрытие: а=0,00045, b=1,9 R0=0.00045* +1.9=4,88 м2 · 0 C /Вт K=1/4,88=0,2 Вт/(м2 0 C ) в) пол над неотапливаемым подвалом: а=0,00045, b=1,9 R0=0.00045*6633,9+1.9=4,88 м2 · 0 C /Вт K=1/4,88=0.2 Вт/(м2 0 C ) г) окна и балконные двери: а=0,000075, b=0,15 R0=0.000075*6633,9+0.15=0,65 м2 · 0 C /Вт K=1/0.65=1,54 Вт/(м2 0 C ) 1.2 Определение теплопотерь через наружные ограждающие конструкции здания 1.Потери теплоты через наружные ограждения равны: К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м2С; F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2, вычисляемая с соблюдением определенных правил обмера, приведенных на плане рис.3 прил.3[5]. РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 7 - сумма добавочных потерь теплоты в долях от основных потерь. β1 – добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света. Величины добавок принимаются в соответствии с ориентацией ограждающих конструкций. β2 - добавка на поступление холодного воздуха через наружные двери. n – коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху. tв – температура воздуха внутри помещения tн – температура воздуха снаружи. 2. Теплозатраты на нагрев инфильтрующегося воздуха определяем по формуле: Lинф - расход воздуха, удаляемого естественным вытяжной вентиляцией, принимаемый равным 3 м3/ч на 1 м2 площади жилых помещений и кухни; ρ – плотность воздуха, кг/м3, рассчитываемая по формуле: 353 273 t н с – теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1,005 кДж/(кг∙ оС). 3. При определении тепловой мощности системы отопления учитывают бытовые тепловыделения, которые определяются по формуле: 2 k - норма теплопоступлений 10-17 Вт на 1м площади пола. Fпл – площадь пола помещения, м2. Примем k =10 Вт/м2 4. Тепловая мощность системы отопления каждого помещения Qполн определяется по потерям теплоты через наружные ограждения, теплозатратам на нагревание инфильтрующегося воздуха за вычетом бытовых тепловыделений и рассчитывается по формуле: Qполн= Qпот + Qинф - Qбыт, Вт Запись расчета теплопотерь помещений представлена в табличной форме (см. табл. Пример расчёта комнаты 101(Спальня): Наружная стена, ориентация на восток: Qогр =K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)=0,25∙9,58∙(21+28)∙1∙(1+0,1)=167,55 Вт Наружная стена, ориентация на юг: Qогр =K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)= 0,25∙14,1∙(21+28)∙1∙(1+0)=224,19 Вт Окно, ориентация на юг: Qогр=K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)= 1,54∙2,4∙(21+28)∙1∙(1+0)=218,78 Вт Пол: Qогр=K∙F∙(tв-tн)∙n∙(1+∑β)= 0,2∙40,8∙(21+28)∙1∙(1+0)=475,73 Вт РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 8 Общие потери помещения через ограждения: Qпот=167,55+224,19+218,78+475,73=760,94Вт Теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха: Бытовые теплопоступления Qбыт: Qбыт =10*12,9=129 Вт Тепловые нагрузки на отопительные приборы жилых комнат будут составлять: Qпр=760,94+844,99-129=1476,93 Вт Запись расчета теплопотерь помещений представлена в табличной форме (см. табл.1). РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 9 1.3 Выбор и расчет отопительных приборов 1. В жилых зданиях в качестве отопительных приборов рекомендуется применять радиаторы и конвекторы. В проекте принимаем радиатор РБС-500 Поверхность нагрева приборов определятся по формуле: Fпр Qпр qпр 1 2 , м 2 Qпр = Qполн (полным теплопотерям в комнате) qпр – расчетная плотность теплового потока, Вт/м2 1 n t qпр qном ср 70 m G пр cпр b p , 360 qном – номинальная плотность теплового потока, равная 406,25 Вт/м2; qном= qну /fc=195/0,48=406,25 Вт/м2 qну – номинальный тепловой поток, Вт; fc – площадь наружной поверхности нагрева, м2; 360 – нормированный массовый расход теплоносителя через отопительный прибор, кг/ч. n, m – эмпирические показатели коэффициенты степени при относи тельных температурном напоре и расходе теплоносителя; Коэффициенты n, m и поправочные коэффициенты cпр, β1, β2 принимаются по приложению 9 [5], в зависимости от того какой вид прибора выбран. Для РБС-500 β1=1,02, β2 у стен 1,02, у окон 1,07, n=0,3; с=1, m=0,04. b, p – безразмерные поправочные коэффициенты. Для РБС-500 b=1; р=1 Δtср - средний температурный перепад между средней температурой теплоносителя в приборе и температурой окружающего воздуха: tср t tвх tвых tв tвх пр tв , 2 2 tвх, tвых - температура воды, входящий в прибор и выходящей из прибора, С Δtпр – перепад температур теплоносителя между входом и выходом отопительного прибора, С; tв – расчетная температура помещения, принимаемая в соответствии с приложением 1 [5]; Gпр 3,6 Qпр – расход воды в приборе, кг/ч, с (tг to ) tг, tо – температура воды в системе отопления, горячей и охлажденной, С; с – теплоемкость воды, принимаемая равной 4,187 кДж/(кгС) 2. Далее находят число секций выбранного радиатора: N Fпр 3 , fc РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 10 β3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном при боре (приложение 9 [5]); fc – поверхность нагрева одной секции. Рассчитаем для каждого помещения. Результаты расчета заносим в таблицу 2. 1.4 Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления Гидравлический расчет сети заключается в подборе диаметров отдельных участков трубопроводов таким образом, чтобы по ним проходило расчетное количество теплоносителя. Правильный выбор диаметров труб обеспечивает надежную работу системы отопления и обуславливает экономию металла. К гидравлическому расчету приступают после составления аксонометрической схемы системы отопления. Расчет начинают с главного циркуляционного кольца. С главным циркуляционным кольцом производится увязка остальных циркуляционных колец системы. В данной работе требуется увязка двух циркуляционных колец одной ветви - кольца, проходящего через нижний прибор дальнего стояка и кольца, проходящего через нижний прибор ближнего к узлу ввода стояка. Циркуляционное кольцо разбивается на участки с постоянным диаметром трубопровода и расходом теплоносителя. Участки нумеруются с указанием на них тепловых нагрузок и длин. Определяем насосное циркуляционное (располагаемый перепад) давления: Рн – давление, создаваемое насосом, Серии Wilo-Star-RS 30/2 равное Pн=1.9кПа, при расходе G=590.82 кг/ч Насос подобран по приложению 12 [5]. – естественное циркуляционное давление, Па, определяемое по формуле: h – вертикальное расстояние от оси элеватора или теплообменника до середины отопительного прибора первого этажа, м; – соответственно плотности охлажденной и горячей воды, кг/м3. РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 11 При температуре горячей воды Температура охлажденной воды . 2 g – ускорение свободного падения, равное 9.81 м/с ; – дополнительное давление от остывания воды в трубах, принимаемов по приложению 4 [4]. Рассмотрим пример гидравлического расчета на Участке №1: Определяем расход теплоносителя, проходящий по участку: Присваиваем 1-му участку диаметр 15 мм. Отсюда площадь поперечного сечения трубы: ; Скорость теплоносителя: Число Рейнольдса: м2 - кинетическая вязкость воды, в данном случае 0.3095 10 ; с 6 Коэффициент Дарси для турбулентного движения: = Удельные потери давления на трение: Местные потери давления: Суммарные потери давления: РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 12 Расчёт всех последующих участков производим аналогично. Результат расчётов сводим в Таблицу 3. Суммарные потери давления на ГЦК Сравниваем потери давления в ГЦК с располагаемым перепадом давления: 905,1 824,8 100% 8,87% 10% , что удовлетворяет условию. 905,1 РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 13 1.5 Подбор оборудования Подбор котла. Тип котла выбирают в зависимости от расхода тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, если оно имеется, а также от вида топлива Тепловая нагрузка рассчитывается по формуле: В качестве источника тепла используются водонагреватели (котлы). Подбираем настенный двухконтурный газовый котел Navien Delux 35K с диапазоном мощности 14-35 кВт. РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 14 Список литературы СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». СП 54.13330.2011 «Здания жилые многоквартирные». Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция». Москва. Стройиздат, 1981. 5. Методические указания к курсовой и расчетно-графической работам. КГАСУ. Казань. 2008. 6. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» Приложение Б 1. 2. 3. 4. РГР Изм. Лист № докум. Подпись Дата РГР Лист 15