Отопление и вентиляция жилого здания

Расход инфильтрующегося воздуха  , кг/ч, через неплотности в оконных проемах и балконных дверей находят по зависимости

,                                           (24)

где А_ок — площадь световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) м²; R_И - сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов (окон, балконных дверей), в (м²·ч·Па)/кг, принимается по [3, прил.10*] ; ∆Р - расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции, Па.

Разность давлений на наружной и. внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции, в Па, можно вычислить по формуле

,                         (25)

где H - высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза; h - расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с; , - плотность, кг/м, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемая по зависимости

,                                    (26)

где t - температура воздуха, °С; V_Н - расчетная скорость ветра, м/с; C_Н, С_З - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания принимаются по СНиП 2.01.07-85*, при выполнении курсового проекта можно принимать C_Н = 0,8, С_З = -0,6; k - коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания принимается по                   СНиП 2.01.07-85*; при высоте здания Н = 10 м k = 0,65; при H = 20 м, k = 0,85; для промежуточных высот здания значение к определяют линейной интерполяцией.

2.1.1. Расход теплоты на нагревание  воздуха, инфильтрующегося через окна трехэтажного здания

 

Расчетная скорость ветра V_Н = 5,2 м/с. Так как окна были приняты с тройным остеклением в деревянных раздельно-спаренных переплетах, то при уплотненноых пенополиуретаном притворах сопротивление воздухопроницанию светового проема составит 0,44 (м ·ч·Па)/кг , высота здания H = 10,3 м, уровень верха окна первого этажа h₁ = 3,05 м, второго h₂ = 6,05 м, третьего h₃ = 9,05 м.

Коэффициент учета изменения  скоростного давления ветра в  зависимости от высоты здания:

По формуле (25) определим расчетную разность давлений воздуха снаружи и внутри здания на уровне верха окна для первого этажа ∆P₁, второго ∆P₂ и третьего этажа ∆P₃, но вначале по формуле (26) вычислим плотности наружного и внутреннего воздуха

= 1,47 кг/м³; кг/м³;

 Па;

 Па;

 Па.

Вертикальные размеры  элементов здания принимаем по рисунку 2.1.1.

Обмер помещений в  плане указан на рисунке 2.1.2.

 

 

Рисунок 2.1.1 Определение  вертикальных размеров здания

 

По формуле (24) определяем расход инфильтрующегося воздуха через неплотности в оконных проемах для первого, второго и третьего этажей;

 кг/ч;

 кг/ч;

 кг/ч.

А_{ок  =} =1,8

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха вычисляем по формуле (22)

 Вт;

 Вт;

 Вт.

По формуле (21) определяем бытовые теплопоступления при А_П = 12.8 м²

 Вт.

Вычисляем по формуле (23) затраты теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха исходя из санитарно-гигиенических требований:

 Вт.

Учитывая, что Q_В больше, чем Q_И , в расчет принимаем Q_В.

 

 

Рисунок 2.1.2 Пояснение  к обмеру помещений на плане

                        2.1.2. Определение потери теплоты для жилой угловой комнаты № 101

Расчетная тепловая нагрузка системы отопления жилой комнаты 101, определенная по формуле (17), составляет

 Вт.

                  2.1.3 Определение потери теплоты для лестничной клетки

 

Расчетная скорость ветра V_Н = 5,2 м/с, сопротивление воздухопроницанию светового проема R_И = 0,26 (м²·ч·Па)/кг, двери R_ДВ = 0,14 (м²·ч·Па)/кг по СНиП 23-02-2003,  высота здания H = 10,3 м, высота верха двери м, высота верха первого окна м, высота верха второго окна м, коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания k = 0,65.

По формуле (25) определим  расчетную разность давлений воздуха снаружи и внутри здания на уровне верха двери ∆P_ДВ, верха первого окна ∆P_ОК1 и верха второго окна ∆P_ОК2, но вначале вычислим плотности наружного и внутреннего воздуха по формуле (26)

 кг/м³ ;   кг/м³ ;

 Па;

Па;

 Па.

Определим расход инфильтрующегося воздуха через неплотности наружных ограждающих конструкций помещения по формуле:

,           (24)         

где Па, Па, Па, А_ок = 0,9·1,2·2 = 2,16 м², А_ДВ = 1,2·2,2 = 2,64 м².

 кг/ч.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха  вычисляем по формуле (22)

Вт.

Определим коэффициент  добавочных теплопотерь для двери  лестничной клетки. Учитывая, что дверь  принята двойная с тамбуром, то по [13] β = 0,27 H, так как H = 10,3 м, получим

Β = H · β  = 0,27·10,3 = 2,8

Дверь ориентирована  на юг, следовательно добавочные потери теплоты, связанные с ориентацией по сторонам света, принимаются равными нулю. Тогда

 

Расчёты потерь теплоты  представлены в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.4. Определение удельной тепловой  характеристики здания

 

Суммируя тепловую нагрузку системы отопления всех помещений здания, получим расчетную тепловую мощность системы отопления всего здания Вт.

Определив отопительную нагрузку всего здания , Вт, вычисляют удельную тепловую характеристику здания q, Вт/(м³·°С) по формуле

,

где V - объем здания по наружному объему (высота здания определяется от уровня земли до верха утеплителя), м³; - расчетная разность температур между средней температурой воздуха в отапливаемых помещениях и температурой наиболее холодной пятидневки, °С.

Объем здания V = 4693,8 м³ .

Средняя температура  воздуха в отапливаемых помещениях  = 19 °С.

Температура наиболее холодной пятидневки = -37 °С.

Тогда

 Вт/(м³·°С).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Гидравлический  расчет системы отопления

3.1. Гидравлический расчет системы отопления

 

Гидравлический расчет трубопроводов при выполнении курсового  проекта производится для основного циркуляционного кольца. При этом рекомендуется расчет проводить методом удельных потерь давления. Расход воды в каждом стояке или на участке вычисляют по формуле

,              (28)

где Q - тепловая нагрузка стояка или участка, Вт; t_Г, t_О - расчетная температура горячей и обратной воды в системе отопления, °С; для двухтрубной системы (t_Г = 95 °С, t_О = 70 °С;   с - удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/(кг·°С); β₁ - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины β₁ = 1,02, принимается по табл. 8.2 [6];                          β₂ - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений, принимается по табл. 8.3 [6], для чугунных радиаторов, установленных у наружной стены, в том числе под световым проемом β₂ = 1,02.

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления  производят в следующей последовательности.

1. После определения тепловой мощности системы отопления, размещения отопительных приборов и теплового пункта вычерчивают схему трубопроводов  с  изображением  всех  поворотов,   ответвлений,  запорно-регулирующей арматуры.
2. На схему наносят тепловые нагрузки всех отопительных приборов (записываются на расчетной схеме системы отопления над прямоугольниками, изображающими отопительные приборы), которые суммируются по стоякам и отдельным кольцам циркуляции.
3. Выбирают основное циркуляционное кольцо, т.е. наиболее протяженное, имеющее наибольшую тепловую нагрузку.
4. Расчетное циркуляционное кольцо разбивают на участки. На каждом участке проставляют тепловую нагрузку (в числителе) и его длину (в знаменателе). Расчетное (основное) циркуляционное кольцо, выделенное жирной линией, включает участки 1 - 16. Участком называется трубопровод, на котором расход протекающей воды, температура воды и диаметр трубопровода остаются неизменными. Нумеруют участки, начиная от распределительного коллектора и кончая сборным коллектором.
5. Определяют расчетное давление ΔP_P, Па, которое складывается из давления, создаваемого элеватором ΔP_Н и естественного циркуляционного давления ΔP_E за счет остывания воды в отопительных приборах

,             (29)

Величину ΔP_Н определяют по формуле

,              (30)

Где - разность давления в наружных тепловых сетях, в месте ввода в здание, кПа (см. задание); и - коэффициент смешения, который находят из соотношения

,              (31)

где - расчетная температура воды в тепловой сети. °С; и - то же, что и в формуле (26).

Величину ΔP_E определяют по зависимости

,             (32)

где h - вертикальное расстояние между серединой отопительного прибора, расположенного на первом этаже, и осью элеватора, м; для основного циркуляционного кольца h можно принимать от 1,5 до 1,7 м; и - плотность охлажденной и горячей воды, кг/м³; ( =  977,81 кг/м³; = 961,92 кг/м³; g = 9,81 м/с²).

6. При выборе диаметра труб исходят из среднего значения удельной линейной потери давления на трение в основном циркуляционном кольце , Па/м

,             (33)

где - то же, что и в формуле (29); - сумма длин последовательно соединенных участков расчетного циркуляционного кольца; длина участков определяется с точностью до 0,1 м по схеме системы отопления; 0,65 - доля потерь давления на трение. Гидравлический расчет сводится в табл. 2.

7. Заполняют графы 1, 2 и 4 табл. 2, т.е. записывают номера участков, тепловые нагрузки и длины участков. В графе 3 проставляется расход воды на участке, который определяется по формуле (28).
8. Ориентируясь на значение по [6, прил.6], определяют диаметры труб участков (графа 5 расчетной табл. 3), действительные удельные потери давления на трение R (графа 7) и скорость движения воды (графа 6). Необходимо следить за тем, чтобы скорость движения воды не превышала предельно допустимых значений [6]. Умножая величину «R» на длину «l» получают значение Rl участка (графа 8).

Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяют по формуле

 ,             (34)

Где - сумма коэффициентов местного сопротивления (к.м.с.) на участке, определяемая по [6, прил. 5] в соответствии с данными табл. 3, составленными на основании расчетной схемы системы отопления (рис. 6); V - скорость движения воды, м/с;                       ρ - плотность воды, кг/м³; - динамическое давление, Па, определяемое по [6, прил.7].

Значение к.м.с. заносят в графу 9 табл. 2, а значения в графу 10.

Величину потерь давления в местных сопротивлениях Z записывают в графу 11, а в графу 12 - сумму потерь давления Rl+Z.

Общие потери давления в  основном циркуляционном кольце , полученные путем суммирования потерь давления на трение и в местных сопротивлениях на всех участках основного циркуляционного кольца (графа 12, табл. 2), сопоставляют с расчетным циркуляционным давлением.                                                                                                                                                                                                                                   

Расчет основного циркуляционного  кольца считается законченным, если выполняется условие

,             (35)

Действительный запас  расчетного давления, %, вычисляют по формуле

,              (36)

Если запас меньше 5 % или больше 10 %, то изменяют диаметры трубопроводов отдельных участков кольца циркуляции таким образом, чтобы потери давления соответственно увеличились (при уменьшении диаметров труб) или уменьшились (при увеличении диаметров).

 

 

 

3.1.1. Гидравлический расчет трубопроводов методом

удельной  потери давления на трение

Требуется выполнить  гидравлический расчет двухтрубной  системы водяного отопления с  верхней разводкой и тупиковым  движением воды.