Визначення площі поверхні і кількості опалювальних приладів

Вступ

Система теплопостачання запроектована для трьохповерхового будинку, що будується у місті Хмельницький. Стіни будинку виконуються із цегли глиняної на цементно-ніщаному розчині. Перекриття виконується із збірних залізобетонних плит-настилів. Висота приміщень 2.7 м. Як утеплювач над горищним перекриттям використовують плити мінераловатні р=125 кг/м³.Розміри будівлі в плані 21x12 м. Середня температура повітря найбільш холодної п'ятиденки -20°С.

Система теплопостачання приєднана до ТЕЦ. Параметри теплоносія на вводі в тепломережу 150-70°С.Параметри теплоносія в системі опалення 95-70^о С.

Централізоване теплопостачання забезпечує в даній споруді покращення санітарного стану та необхідну температуру для життєдіяльності людей.

1 Теплотехніка

В залежності від кліматичних умов району будівництва та призначення проектної будівлі необхідно вірно визначити огороджуючі конструкції, для того щоб підтримувати внутрішню температуру повітря, необхідну для нормальної життєдіяльності людини.

Завдання теплотехніки:

1) визначення потрібного термічного опору огороджуючих конструкцій;

2) визначення фактичного термічного опору огороджуючих конструкцій;

3) визначення товщини стін та утеплювача перекриття;

4) уточнення масивності огородження і розрахункових температур.

1.1 Розрахунок потрібного термічного опору огороджуючих конструкцій

Згідно з СНиП 20.04.05-91 потрібний опір теплопередачі для зовнішніх стін та перекриття визначають за формулою:

, (1)

де, n – коефіцієнт, що приймається в залежності від положення зовнішньої поверхні огородження, таблиця 1 [1];

t_В – розрахункова температура внутрішнього повітря, що приймається за ДСТУ 12.1.005-76, або згідно з нормами проектування відповідних будівель і споруд;

t_Р – розрахункова температура зовнішнього повітря, що приймається згідно з районом будівництва і прийнятої масивності;

– нормативний температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і температурою поверхні огороджуючої конструкції, таблиця 2 [1];

а_В – коефіцієнт теплопередачі внутрішньої поверхні огородження, таблиця 3 [1].

Розрахунок потрібного опору теплопередачі для зовнішніх стін:

R^потр_ст.=1(18-(-20))/8,7*6=0,73 ;

Розрахунок потрібного опору теплопередачі для перекриття:

R^потр_пер.=0,9(18-(-20))/7,6*4=1,125 .

1.2 Розрахунок фактичного термічного опору

Визначаємо фактичний термічний опір за формулою:

, (2)

де, R_Н – опір теплопередачі зовнішньої поверхні огородження, м²к/Вт;

R_В – опір теплопередачі внутрішньої поверхні огородження, м²к/Вт;

– термічний опір теплопередачі окремих конструктивних шарів огородження, який визначається за формулою:

, (3)

де, – товщина шарів огородження, м;

– коефіцієнти теплопровідності матеріалів огороджуючих конструкцій і шару, який розраховується, Вт/м8С.

а) розрахунок фактичного термічного опору для стіни.

Зовнішня стіна складається з:

1. цементно-піщаний розчин:λ₁=0,93 Вт/мС, σ₁=0,03м;

2. цегла червона глиняна, λ₂=0,81 Вт/мС, σ₂=0,51м;

3. вапняно-піщаний розчин: λ₃=0,81 Вт/мС, σ₃=0,02м;

R_ф.=1/8,7+0,03/0,93+0,51/0,81+0,02/0,81+1/23=0,845

R_ф=0,73> R^потр=0,845;

б) розрахунок фактичного термічного опору для перекриття.

Перекриття складається з:

1. залізобетонна плита: λ₂=2,04 Вт/мС, σ₂=0,22м;

2. утеплювач (плити мінераловатні) λ₃=0,09 Вт/мС, σ₃= σ_x;

3. цементна стяжка λ₄=0,93 Вт/мС, σ₄=0,04м.;

4. вапняно-піщана штукатурка:λ₁=0,81 Вт/мС, σ₁=0,03м;

σ₃=[1,125-(1/7,6+0,03/0,81+0,22/2,04+0,04/0,93+1/12)]0,09=0,065(м)

Приймаємо 80мм

1.3 Визначення тепловтрат приміщень запроектованої будівлі

У спорудах і приміщеннях на протязі опалювального сезону необхідно підтримувати температуру внутрішнього повітря. Для цього потрібно знати тепловтрати будівлі через огороджуючі конструкції, щоб компенсувати їх системою опалення. Тепловтрати будівлі – сума тепловтрат усіх приміщень. Тепловтрати через огороджуючі конструкції для кімнат першого поверху – зовнішні стіни, двері, вікна, підлога. Другий поверх – теж, крім підлоги.

Третій – додаткові тепловтрати через покриття.

Тепловтрати обчислюються з точністю до 10 Вт за формулою:

, (5)

де, F – розрахункова площа огороджуючої конструкції, м²;

R_Ф – термічний опір конструкції, м² С/Вт.

t_B – температура повітря в приміщенні, С;

t_H⁵ – температура холодної п’ятиденки, С;

n – коефіцієнт положення зовнішньої поверхні;

Sb - додаткові тепловтрати зовнішньої поверхні.

Додаткові втрати тепла приймаються в середніх приміщеннях будівель будь-якого призначення для стін, дверей, вікон звернених на північ, південь, захід та схід – b=0.1,

Тепловтрати сходової клітини визначаються з урахуванням того, що висота приміщення дорівнює висоті будівлі.

Таблиця 1 – Тепловтрати приміщень

2. Опалення

2.1 Конструювання системи опалення громадських будівель

При конструюванні систем опалення необхідно користуватись вказівками:

1. Опалювальні прилади розміщувати, як правило, під світловими прорізами, в місцях доступних для ремонту;

2. З’єднання опалювальних приладів “на зчепленні” не допускається в межах одного приміщення;

3. Опалювальні прилади сходових клітин розміщувати на першому поверсі. Їх не слід встановлювати у відсіках тамбурів із зовнішніми дверима;

4. Разом з опалювальними приладами встановлювати регулюючу арматуру, за винятком приладів гардеробних, душових, санвузлів, комор, сходових клітин і усіх приміщень де є небезпека замерзання теплоносія. При розміщенні в приміщенні декількох опалювальних приладів регулюючу арматуру встановити так, щоб тепловий потік регулюючої частини становив менше 50% загального теплового потоку усіх приладів;

5. Запірну арматуру передбачити для відключення і спуску води окремих стояків і кілець;

6. У системах опалення передбачити обладнання для їх випорожнення. Арматуру і дренажне обладнання не допускається розміщувати в підпільних каналах;

7. Трубопроводи в місцях перетину перекриття, внутрішніх стін і перегородок прокладати в гільзах із негорючих матеріалів;

8. Ухили трубопроводів приймати не менше і = 0,002. Прокладати їх без ухилу можна при швидкості води 0,25 м/с і більше.

9. Трубопроводи систем опалення прокладати відкрито, закрите прокладання повинно бути обґрунтовано.

10. Виведення повітря із систем опалення, при теплоносії – вода, передбачити у верхніх точках системи. Встановлювати крани для видалення повітря.

11. Системи опалення запроектовано однотрубні з уніфікованих вузлів.

Визначення площі поверхні і кількості опалювальних приладів

Необхідну площу поверхні опалювальних приладів визначають за формулою: , (7)

де, F_P – необхідна площа поверхні опалювальних приладів, м²;

Q_ТЕП – тепловтрати приміщення, Вт;

Q_ТР – сумарна тепловіддача відкрито прокладених труб;

0,9 – коефіцієнт, який враховує частку теплового потоку від трубопроводів, необхідних для підтримки температури повітря в приміщенні;

q_пр – розрахункова густина теплового потоку, Вт/м²;

b₁ – коефіцієнт, який враховує додатковий тепловий потік від опалювальних приладів за рахунок заокруглення кількості секцій;

b₂ – коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тепла опалювальними приладами біля зовнішніх огороджень;

Необхідна кількість приладів визначається за формулою:

N=F_p/f₁, (8)

де, F_p – розрахункова площа поверхні опалювальних приладів, м²;

f₁ – площа поверхні нагріву однієї панелі радіатора, м².

Згідно завдання до курсової роботи, опалювальні прилади – чавунні секційні радіатори, для яких f₁ = 2,244 м²; q_пр = 758 Вт/м².

Таблиця 2 – Визначення площі поверхні і кількості опалювальних приладів.

2.3 Розрахунок елеваторного вузла

Елеваторний вузол розміщується в підвалі в окремому приміщенні, яке обладнане природною вентиляцією.

Оскільки параметри теплоносія теплової мережі не завжди відповідають допустимим нормам житлових і адміністративних споруд, система опалення підключається до мережі по залежній схемі, через елеваторний вузол.

Тепловий потік Q_C, Вт який повинен забезпечувати елеватор, визначається за формулою:

, (9)

де, b₁ – коефіцієнт для опалювальних приладів, який дорівнює 1,07;

b₂ – коефіцієнт, що враховує додаткові витрати тепла опалювальних приладів через зовнішні огородження, який дорівнює 1,03;

SQ₃ – тепловтрати будівлі, Вт.

Q_с = 1,07*1,03*41443,23 = 45674,6 Вт.

Втрати води, що проходять через горловину G, т/год обчислюють за формулою: , (10)

де, t₂, t₀ – температура води в падаючій і зворотній магістралях системи опалення.

G = 0,86*45674,6/[(95-70)*1000] = 1,6 т/год

Коефіцієнт змішування води в елеваторі:

, (11)

де, Т_r – температура води в тепломережі.

U = [130-95]/[95-70] = 1.4

Перепад тисків після елеватора , кПа:

, (12)

де, Р_Т – перепад тисків до елеватора, дорівнює 110 кПа.

ΔP =0,75*120/(1+2*1,4+0,21*(1,4)²) = 21,37 кПа.

Діаметр горловини елеватора d_r, обчислюють за формулою:

, (13)

d_r = 87,4 9,2 мм.

За обчисленим діаметром горловини підбираємо найближчий менший діаметр горловини стандартного елеваторного вузла і його номер.

Діаметр вузла сопла елеватора d_c:

, (14)

мм.

2.4 Гідравлічний розрахунок трубопроводів системи водяного опалення

Метою гідравлічного розрахунку системи опалення є вибір оптимальних діаметрів трубопроводів даної системи. Для гідравлічного розрахунку трубопроводів системи опалення на кресленні виконана аксонометрична схема системи опалення.

На аксонометричній схемі, крім стояків, пронумеровані усі ділянки труб головного циркуляційного кільця, а також вказують теплове навантаження і довжину кожної ділянки. Сума довжин всіх розрахованих ділянок – становить довжину розрахованого циркуляційного кільця.

Для попереднього розрахунку діаметрів труб за методом питомих втрат тиску визначаємо середнє значення питомого падіння тиску по головному циркуляційному кільцю:

, (15)

РСР=((1-0,35)*19590)/50=254.67 Па.

де, k – коефіцієнт, який враховує частку втрат тиску на місцевих опорах від усієї величини розрахункового циркуляційного тиску, k = 0.35;

- розрахунковий тиск після елеватора, Па;

Sl – загальна довжина розрахованого циркуляційного кільця, м;

Втрати води на розрахованих ділянках:

,кг/год (16)

де, Q_ДіЛ – теплове навантаження на систему опалення, Вт/(ккал/год);

с=4,19 кДж/кг*⁰С – теплоємність води;

t₂ – t₀ – перепад температур в системі після елеватора, С;

b₁=1,07, b₂ =1,03– коефіцієнти, які враховують додаткові втрати тепла опалювальних приладів при установці їх біля зовнішніх огороджень.

3,6 – коефіцієнт переводу Вт в кДж/год.

Орієнтуючись на R_ср і визначивши витрати води на кожній ділянці G_ДіЛ, кг/год, за таблицями вибираємо оптимальні діаметри труб розрахованого кільця.

Gділ =(3,6*22172.7)*1,07*1,03/(4.19*(130-95))= 599.87 кг/год

Згідно таблиці 6 [4] приймаємо діаметр труби 20мм.

Gділ =(3,6*19753.85)*1,07*1,03/(4.19*(130-95))=534.43 кг/год

Згідно таблиці 6 [4] приймаємо діаметр труби 20мм.

Gділ =(3,6* 41254)*1,07*1,03/(4.19*(130-95))=1116.11кг/год

Згідно таблиці 6 [4] приймаємо діаметр труби 25мм.

3 Вентиляція

3.1 Конструювання системи вентиляції

Вентиляційне обладнання передбачається для створення і підтримки встановлених параметрів повітряного середовища в приміщенні.

Витяжка природної вентиляції триповерхової споруди складається з вертикальних каналів, які викладені в товщині стіни і закриваються жалюзійними решітками, збірних повітропроводів та витяжної шахти. Забруднене повітря із приміщень кухонь та санвузлів через жалюзійні решітки надходить в канали, піднімається в гору до збірних повітропроводів, які влаштовують на горищі і через витяжну шахту викидаються в атмосферу.

Найменший розмір каналів у цегляних стінах – 140х140 мм, при цьому товщина стінок каналу приймається менше 140 мм, простінки між однойменними каналами – 140 мм, між різнойменними – не менше 270 мм. Горищні короби складаються з плит.

3.2 Визначення повітрообміну та розмірів вентиляційних каналів приміщенні які розраховуються

Для розрахунку повітропроводів визначаємо норми витяжки повітря з приміщень.

Згідно завдання на кухні розташовані 2-ох комфорочні плити.

Кількість повітря, яка викидається з кухні – 60 м³/год.

Для індивідуальної ванни кількість повітря – 25 м³/год.

Для індивідуального санвузла кількість повітря –25 м³/год.

Площа перерізів каналів визначається за формулою:

, (17)

де, V_k – рекомендована швидкість повітря у вентиляційному каналі, м/с, приймається 0,5 – 1,0 м/с.

L – витрати повітря, м³/год.

м³/год.

м³/год.

В залежності від товщин стін, їх матеріалу та розташування задаємось стандартними розмірами каналів, таблиця 9 [1].

Для кухні – 140х270 мм, для санвузла – 140х140 мм.

Кількість каналів для кожного приміщення визначається з подальшим округленням за формулою:

, (18)

де, F_k – площа перерізу каналу, м²;

f_СТ – площа перерізу стандартного каналу, м².

Для кухні – канал.

Для санвузла – канал.

Живий переріз вентиляційних коробів кожного каналу розраховуємо за формулою:

, (19)

Fрк=360/(3600*1)=0,1 Fрс=150/(3600*1)=0,04

Результати розрахунків зводимо в таблицю.

Таблиця 3 – Розрахунок повітропроводів.

Визначаємо площу перерізу каналу для кухні:

F=60/3600*0,7=0,024 м²

Приймаємо канал 140х270мм.

Визначаємо розміри шахти для кухні:

F=360/3600*1=0,1 м² ;

Приймаємо канал 270х400мм.

Визначаємо розміри шахти для кухні:

F=180/3600*1=0,05 м² ;

Приймаємо канал 200х250мм.

Визначаємо площу перерізу каналу для санвузла:

F=50/3600*0,8=0,017 м²

Приймаємо канал 140х140мм.

Визначаємо розміри шахти для санвузла:

F=150/3600*1=0,042 м²

Приймаємо канал 200х250мм.

Література:

1.Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Теплогазопостачання та вентиляція " для студентів спеціальності 6.092100 та 7.092101 "Промислове та цивільне будівництво" / Н.О. Оніщенко. – Черкаси: ЧДТУ, 2005. – 24с.

2.СНиП 2.04.05-86 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.- М.:1987.
3.Тихомиров К. В., Сергеенко З.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и
вентиляция. - М: 1991.

4. Щекин С.М. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции.

5.СНиП 11-3-79 Строительная теплотехника - М.:1982.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра промислового та цивільного будівництва