Отопление

1.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.

В данном разделе ставится задача произвести теплотехнический расчет наружной стены и пола, а для перекрытия верхнего этажа (кровли), оконных и дверных проемов заданного здания значения термических сопротивлений выбрать из нормативной литературы. Расчет стены производится в следующей последовательности:1.Вычерчивается конструкция рассчитываемой стены (рис.1) с нанесением на ней выбранных по таблице3 наименований материалов и их толщин (мм).

2.По таблице 1 определяется количество градусо – суток отопительного периода для города выбранного по заданию.

Таблица 1

* данные приведены в учебных целях

Таблица 2

3.По таблице 2 для наружной стены в зависимости от количества градусо-суток определяется минимально допустимое значение сопротивление теплопередаче

4.По формуле (1.1) определяется расчетная толщина основного материала рассчитываемой стены.

(1.1)

Где коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены (принимаем 8,7 Вт/м²С)

коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены (принимаем 23 Вт/м²С).

- толщины внутренней и наружной поверхности штукатурок (таблица 3, в метрах)

- коэффициенты теплопроводности материалов рассчитываемой стены (принимаются по приложению 5 по наименованию материала и группе эксплуатации ограждения А и Б, выбираемой из табл. 1 по городу).

Определив расчетную толщину основного слоя, необходимо выбрать ее фактическую толщину . Для этого полученное значение округляется в большую сторону до следующих размеров: для кирпичных стен 395; 525; 650 (мм) и т.д., для всех типов бетоов 400; 450; 500; 550 (мм) и т.д.

После проведения корректировки подсчитывается фактическое термическое сопротивление стены:

(1.2)

Для проверки правильности расчетов должно выполниться условие:

Таблица 3

Для пола определяется расчетом. В рамках данной работы предложены две конструкции пола: над неотаплеваемым подвалом (рис.2) и на грунте (рис.3)

Доски хвойных пород Доски хвойных пород

γ=500кг/м δ=25мм γ=500кг/м δ=25мм

λ=0,18 Вт / м² К λ=0,18 Вт / м² К

Цементно-песчанный раствор Известково песчаный

γ=1800кг/м δ=30мм раствор γ=1600кг/м

λ=0,81 Вт / м² К δ=30мм λ=0,93 Вт/м²К

Железобетонная пустотелая Гравий керамзитный

плита δ=220мм γ=800кг/м δ=30мм

(R=0.162м³ºК/Вт) λ=0,23 Вт / м² К

Известково песчаный раствор Песок для строитель-

γ=500кг/м δ=5мм ных работ γ=1600кг/м

λ=0,93 Вт / м² К δ=150мм λ=0,58Вт/м²К

Рис. 2 Пол над неотаплеваемым Рис. 3 Пол на грунте

подвалом

Для пола над неотапливаемым подвалом расчет выполняется в следующей последовательности:

1. Определяем требуемое термическое сопротивление рассчитываемой конструкции.

(1.3.).

t_B­ – температура воздуха внутри помещения (приложение 3)

t_H = 5 °С – температура неотапливаемого подвала

∆ t_H – нормативный температурный перепад (приложение 2)

α_В – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (для стен, полов и гладких потолков принимается 8,7 Вт / м² ºК).

2. Определяется величина фактического термического сопротивления пола R^факт.

(1.4)

R_B; R_H – термические сопротивления на внутренней и наружной поверхностях рассматриваемой конструкции пола. Принять:

R_B = 0,115 Вт / м² ºК; R_H = 0,08 Вт / м² ºК.

R_ж/б – термическое сопротивление пустотелой железобетонной плиты. Принять R_ж/б =0,162 Вт / м² ºК

Значение “δ” принять по рисунку.

3.Сравниваются полученные значения. Если то расчет окончен, если то в рассчитываемый пол вводится слой утеплителя и выбирается такая его толщина, чтобы выполнилось условие

Для пола на грунте расчет выполняется в следующей последовательности:

1. Определяем тип пола. Для этого по приложению 5 выбираем значение коэффициентов теплопроводности, материалов заложенных в конструкцию пола.

(1.5)

Если значение суммы λ_i больше 1,2 Вт/(м² ºК), то данная конструкция пола является неутепленной на грунте.

Согласно действующим нормам значение фактических термических сопротивлений отдельных зон неутепленного пола численно равна:

R₁ =2,1 (м² ºК) / Вт; R₂ =4,3 (м² ºК) / Вт; R₃ =8,6 (м² ºК) / Вт; R₄ =14,2 (м² ºК) / Вт

2. Если значение Вт/(м² ºК),то конструкция пола является утепленной и значение «R» рассчитывается по формуле:

(1.6)

Расчет кровли сводиться к принятию в качестве расчетных значений, нормируемых ДБН.В.2.6.-31:2006, значений минимально допустимых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций (м²К/Вт). Для этого необходимо:

1. По таблице №1 определить количество градусо-суток N отопительного периода для города выбранного по заданию

2. По количеству градусо-суток и наименованию ограждающей конструкции из табл. №2 выписать значение:

Для окон по приложению 4 выбирается конструкция окна с . Это значение принимается в качестве расчетного при расчете теплопотерь.

1.2 Расчет теплопотерь помещений

Расчетные теплопотери помещений зданий любого типа целевого значения Q₁ определяется по формуле:

Q₁ =(Q_а+ Q_b) (1.7)

Где Q_а – тепловой поток через ограждающие конструкции (Вт)

Q_b – потери тепла на инфильтрацию воздуха (Вт)

(проникновение воздуха в помещение через неплотности в оконных и дверных проемах).

Величина Q_а рассчитывается для каждого помещения имеющего наружные стены; Q_b для помещений имеющих наружные окна и двери.

Тепловой поток Q_а, рассчитывается для каждой наружной ограждающей конструкции по формуле:

(1.8)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции (м²).

R – сопротивление теплопередаче рассчитываемой ограждающей конструкции, Вт/(м² ºК) (принимается из теплотехнического расчета).

t_B–температура внутреннего воздуха в помещении °С, принимается согласно требований норм проектирования зданий различного назнач. (приложение 3)

n – коэффициент, зависящий от положения ограждающей поверхности по отношению к наружному воздуху (приложение 1)

t_H – температура наиболее холодной пятидневки для города, в котором находится здание (см. таблицу 1).

∑β – добавочные потери тепла в долях от основных теплопотерь, принимаемые:

а). Для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда согласно СНиП 2.01.01-82 в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4,5 м/с с повторяемостью не менее 15%, в размере 0,05 и в размере 0,10 при скорости 5 м/с и более.

б). Для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0,2 для первого и второго этажей; 0,15 - для третьего; 0,1 - для четвертого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10 - 15 этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0,1 для первого и второго этажей и 0,05 - для третьего этажа.

Тепловой поток Q_B рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости подогрева наружного воздуха в объёме однократного воздухообмена в час по формуле:

Q_B = 0,337 A_nh(t_B-t_H) (1.9)

где A_n - площадь пола помещения, (м²).

h - высота помещения от пола до потолка, (м), но не более 3,5.

t_в и t_н- аналогично формуле (1.8).

1.3 Методика определения расчетных теплопотерь.

а). Поэтажно пронумеровать помещения, имеющие наружное ограждения (на первом этаже 101; 102; 103 и т. д. На втором и третьем 201 (301); 202 (302)

и т. д. Лестничные клетки ЛК1; ЛК2 и т. д.

б). На каждом этаже выбрать по одной угловой (имеющей две и более наружные стены) и одной средней комнате для расчета, а так же одну лестничную клетку

в). Определяются наименования этих помещений (по планам).

г). По каждой комнате определить наружные ограждения, через которые происходят потери тепла и внести их обозначения в расчетную таблицу (наружная стена - НС; окно - О; кровля - ПТ; двери - Д; перекрытие над подвалом или пол на грунте - ПЛ).

д). Определить ориентацию по сторонам света расчетных ограждений (см. планы здания по заданию) Север - С, юго-запад - ЮЗ; восток – В и т.д.)

ж). Подсчитывается площадь рассчитываемых ограждений,

з). Из теплотехнического расчета выписать значения величин термических сопротивлении ограждении «»

и). Определить расчетную разность температур t_B - t_H. (см. формулу 1.8)

к). Определить величины надбавок к основным теплопотерям по каждому ограждению рассчитываемого помещения «Σβ» и определить величину суммарной надбавки «1+Σβ»

л). По формуле 1.8 определить величину основных теплопотерь по каждому ограждению.

м). Для оконных и дверных проёмов по формуле 1.9 определяется дополнительное количество тепла на нагрев инфильтрующего воздуха.

н).Определить величину суммарных теплопотерь ограждений в рассчитываемых комнатах.

Результаты расчета теплопотерь для выбранных помещений заносятся в таблицу следующего вида:

Таблица 4

Теплопотери остальных комнат на этажах определить по укрупнённым показателям. Для этого необходимо рассчитать величины переводных коэффициентов для угловых и средних помещений каждого этажа:

Используя рассчитанные коэффициенты и длину наружных ограждений поэтажно определяются теплопотери не попавших в подробный расчет помещений. Расчеты сводятся в таблицу 5

Таблица 5

Сумма теплопотерь помещений (таблица 5) дает значение расчетных теплопотерь здания Q_здания.

1.4 Общие положения

В расчётно-графической работе принимаются следующие исходные данные:

- система отопления индивидуальная с использованием топочной;

- параметры теплоносителя: температура воды, которая подаётся в здание из

топочной t_г =90^оC. Температура воды, уходящей из здания t_о =70^оC;

- если сумма двух последних цифр зачетной книжки цифра четная, то систему отопления следует проектировать с нижней разводкой подающей магистрали(в подвале), если нечетная – с верхней(по чердаку и первому этажу).

1.5 Указания по конструированию систем отопления здания

а) Отопительные приборы следует размещать, как правило, под световыми

проёмами. Если их нет, возле стен(как правило у наружных).

б) Отопительные приборы лестничных клеток следует размещать на первом

этаже. Их не следует устанавливать в отсеках тамбуров с внешней дверью.

Стояки в лестничных клетках должны быть проточные однотрубные.

в) Вместе с отопительными приборами следует устанавливать

терморегуляторы, за исключением приборов гардеробных, душевых,

санитарных узлов, кладовых, лестничных клеток и всех помещений, где

есть опасность замерзания теплоносителя. При размещении в помещении

нескольких отопительных приборов, регулирующую арматуру следует

установить так, чтобы тепловой поток регулируемой части составлял не

меньше 50% общего теплового потока всех приборов.

г) Замыкающую арматуру следует предусматривать:

• для отключения и спуска воды из отдельных стояков и колец;

• для отключения части или всех отопительных приборов в помещениях

периодического или частичного пользования отоплением;

• замыкающую арматуру разрешается не устанавливать на стояках в домах

из трёх и меньше этажей.

д) В системах отопления следует предусматривать мероприятия для удаления

теплоносителя. В зданиях с четырьмя и более этажами, на каждом стояке

следует предусматривать кран с штуцером для присоединения гибких

шлангов. Арматуру и дренажное оснащение, как правило, не следует

располагать в подпольных каналах;

ж) Уклоны трубопроводов воды следует принимать не меньше 0,003;

з) Трубопроводы систем отопления прокладываются открыто, закрытая

прокладка должна быть обоснована;

и) Вывод воздуха из систем отопления при теплоносителе – воде

предполагается в верхних точках систем. Проектируются, как правило,

автоматические воздухоотводчики;

к) Систему отопления следует проектировать, однотрубной из

унифицированных узлов. В домах их трёх и менее этажей возможно

проектировать двухтрубные системы отопления.

Руководствуясь перечисленными указаниями, целесообразно сформулировать основные правила и последовательность выполнения задачи:

1. Под световыми проемами каждого этажа установить отопительные приборы(выполняется на планах первого и типового этажей строения). На лестничных клетках отопительные приборы устанавливают лишь на первом этаже. В тамбурах возле внешней двери отопительные приборы не ставят;

2. Определяют вид системы;

3. Размешают стояки и нумеруют их по ходу движения теплоносителя;

4. Прокладывают магистрали систем отопления:

а) при верхней разводке – на плане чердака магистраль проходит на расстоянии не менее 0,7 м от внешних стен. Главный стояк размешают у внутренней стены одного из помещений. Показывают присоединение стояков к магистрали, уклоны, воздухосборники, номера стояков;

б) при нижней разводке – на планах подвалов магистраль проходит возле внешних стен. Показывают присоединение стояков к магистралям, уклоны, номера стояков.

1.6 Общие положения по проектированию помещения топочной.

Топочная – это источник теплоснабжения зданий и сооружений мощностью до 200 кВт, представляющий из себя отдельно стоящее помещение, в котором установлены водогрейные котлы, либо помещение, встроенное в здание. При этом максимальное количество установленных в топочной котлов согласно ДБН В.2.5-20-2001 не должно превышать двух штук вне зависимости от конструктивного исполнения (навесные, напольные). В зависимости от количества котлов в топочной существуют следующие варианты их установки:

а) если в топочной один котел, то возможно установить либо навесной, либо напольный котел;б) если в топочной два котла, то возможно установить либо два напольных, либо два навесных, либо один напольный и один навесной.

Габаритные размеры топочной рассчитываются в зависимости от количества оборудования, которое необходимо в ней установить (котлы, циркулирующие насосы, расширительный бак, объемные подогреватели и т.д.). При этом должны выполняться следующие требования ДБН В.2.5-20-2001:

1. Минимальный объем топочной должен составлять 7,5 м³ при мощности до 30 кВт, 13,5 м³ при мощности от 30 до 60 кВт и 15 м³ при мощности от 61 до 200 кВт.

2. Высота топочной мощностью более 30 кВт должна быть не менее 2,5 м в свету.

3. Минимальное расстояние от фронта котла до стены топочной равно 1,0 м, расстояние между котлами 0,7 м.

4. В топочной обязательно должен быть первый свет, т.е. световой проем (окно, фонарь) непосредственно сообщающийся с наружным воздухом. Размеры оконного проема определятся расчетом (см. далее в примере расчета).

5. В топочной необходимо предусмотреть приточно-вытяжную вентиляцию с естественным побуждением. Размеры проема для подачи приточного воздуха и размер канала или каналов для удаления дымовых газов в случае установки двух котлов определяется расчетом (см. далее). При этом отметка верха дымовой трубы должна быть на 1,5 м выше отметки кровли топочной или отметки кровли здания, которое обслуживает топочная.

Мощность топочной определяется после расчета количества тепла на отопление(теплопотери) здания. Расчет количества тепла на горячее водоснабжение и вентиляцию в данной работе не производится.Котлы в топочной обвязываются трубопроводами и оборудованием по двум контурам. Первый контур – газовый, подающий газ на горелки котла (котлов). Он включает в себя подающий трубопровод к котлам, газовый счетчик, клапан - отсекатель газа, связанный с сигнализатором аварийной загазованности и запорными вентилями. Второй контур –тепломеханический, включающий в себя автоматику на подающем трубопроводе котла (манометр, автоматический воздухоотводчик и взрывной клапан), расширительный сосуд, объемный подогреватель (для горячего водоснабжения) и циркулирующий насос.