Центральное водяное отопление и вентиляция жилого здания. Методические указания для выполнения курсовой работы

Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский Государственный Технологический Университет

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ Методические указания для выполнения курсовой работы по «Инженерным сетям и оборудованию зданий» Составители: Тюменцев А.Г. Аюрова О.Б. Васильев О.В.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ - 2001

В методических указаниях приведены сведения по проектированию систем отопления и вентиляции с необходимыми справочными данными. Методические указания рекомендуются кафедрой теплогазоснабжения, вентиляции и теплотехники для студентов специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения для выполнения ими курсовой работы по отоплению и вентиляции здания. Методические указания составил кандидат технических наук, доцент Тюменцев А.Г., кандидат технических наук, преподаватель Аюрова О.Б., ассистент Васильев О.В. Методические указания рассмотрены и одобрены на методическом семинаре кафедры от 24 апреля 2001 г., протокол №53 . Рецензент – доктор технических наук, профессор Калашников М.П., заведующий кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и теплотехника».

Таблица 3

ЗАДАНИЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Все исходные данные принимают по двум последним цифрам шифра зачетной книжки. 1. План здания и ориентацию фасада принимают по прил.1 согласно таблице 1. Таблица 1 Последняя цифра шиф0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ра Номер варианта плана 5 3 8 9 7 2 0 4 6 1 2. Город, климатические данные которого являются исходными, принимается по табл.2 Таблица 2 Последняя Предпоследняя цифра шифра цифра шифЧетная Нечетная ра Москва Екатеринбург 0 Пермь Хабаровск 1 Иркутск Пенза 2 Норильск Омск 3 Томск Санкт-Петербург 4 Новосибирск Чита 5 Улан-Удэ Курган 6 Мирный Киров 7 Оренбург Якутск 8 Красноярск Ангарск 9 3. Ориентацию фасада здания по странам света принимают по таблице 3.

Предпоследняя цифра шифра Ориентация фасада

0 В

1

2

3

СВ З СЗ

4 5

6

С Ю ЮЗ

7 ЮВ

8

9

С СВ

4. Число этажей для всех вариантов – 2 этажа. 5. Вид системы отопления – водяная, двухтрубная 6. Параметры теплоносителя в системе отопления – 150-70оС. Состав курсовой работы Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительная записка должна содержать: 1. теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания; 2. расчет теплопотерь, заполнение ведомости подсчета теплопотерь, определение удельной тепловой характеристики здания на отопление; 3. выбор системы отопления и параметров теплоносителя; 4. гидравлический расчет трубопроводов системы отопления; 5. расчет нагревательной поверхности отопительных приборов; 6. расчет и подбор элеватора; 7. выбор системы вентиляции; 8. расчет воздухообмена; 9. аэродинамический расчет одной системы вентиляции; 10. строительные работы, связанные с монтажом систем отопления и вентиляции.

В расчетно-пояснительную записку подшиваются расчетные схемы системы отопления и системы вентиляции. Графическая часть (объем один лист) включает: 1. план этажа с нанесением ориентации здания и количества секций в приборах по этажам; 2. план подвала при нижней разводке; 3. план чердака при верхней разводке; 4. разрез здания с показанием элементов систем отопления и вентиляции; 5. аксонометрическую схему системы отопления (пункты 1-5 в М 1:100); 6. схему элеваторного узла; 7. аксонометрическую схему одной системы вентиляции; 8. узлы системы отопления (подключение отопительных приборов к стояку и подключение стояка к магистрали); 9. спецификацию системы отопления; 10. спецификацию оборудования элеваторного узла; 11. удельные технико-экономические показатели системы отопления. Исходные данные к курсовой работе Студент получает бланк здания, подписанный преподавателем, с указанием фамилии студента. Студент проставляет в бланке задания шифр зачетной книжки, номер варианта плана, место строительства, ориентацию фасада здания по сторонам света согласно таблицам 1-3, марку отопительного прибора, параметры воды во внешней тепловой сети и разводку трубопроводов системы отопления. Необходимо выписать из СНиП /2/ для указанного места строительства температуры наружного воздуха: наиболее холодной пятидневки tн обеспеченностью 0,92, среднюю за отопительный период tот.пер. и длительность отопительного периода, а также данные для по-

строения розы ветров – повторяемость направлений ветра, среднюю скорость ветра по направлениям для января. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания В курсовой работе необходимо определить расчетом коэффициенты теплопередачи наружной стены, потолка последнего этажа и пола первого этажа. Теплотехнический расчет выполняется для жилой неугловой комнаты, температура воздуха в которой выбирается в соответствии со СНиП /4/. Теплотехнический расчет производится при помощи СНиП /3/, при этом необходимо определить толщину утеплителя для пола первого этажа и потолка и толщину наружной стены. Приведенное сопротивление теплопередаче Rо ограждающих конструкций следует принимать не менее требуемого по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям сопротивления теплопередаче R отр , м2 оС/Вт, определенного по формуле: n ⋅ (t в − t н ) R отр = (1) Δt н ⋅ α в где ∆tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции. Для наружных стен жилых зданий ∆tн=4 оС, для потолков 3 оС, для полов над подвалами и подпольями 2 оС; n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху /3, табл. 3/; tв - расчетная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая по /4, прил. 4/; αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций. Для жилых зданий αв=8,7Вт/(м2 оС); tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, рав-

ная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Градусо-сутки отопительного периода определяются по формуле: (2) ГСОП=(tв-tот.пер.)·Ζот.пер. где tв – то же, что в формуле (1); tот.пер, Ζот.пер. - средняя температура, оС, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 оС /2/. По таблице 1б СНиП /3/ определяется приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R отр , м2 оС/Вт, в зависимости от вида здания и градусо-суток отопительного периода. Это значение R отр , определенно исходя из условий энергосбережения и является исходной величиной для определения толщины утеплителя. Термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции определяется по формуле:

R=

δ λ

(3)

где δ – толщина слоя, м; λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м оС), /3, прил. 3/. При температуре внутреннего воздуха в жилой неугловой комнате 18 оС или 20 оС и относительной влажности воздуха 55% определяем /3, табл. 1/, что влажностный режим этой комнаты в зимний период – нормальный. Для города, указанного в задании на курсовую работу, определяем зону влажности /3, прил. 1/. Определяем /3, прил. 2/ условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности района строительства и при этих условиях (А или Б) определяем расчетные коэффициенты теплопроводимости /3, прил. 3/. Сопротивление теплопередаче Rо, м2 оС/Вт, ограждающей конструкции определяем по формуле:

Ro =

1

αв

+ R1 + R 2 + ... + R m + R в. п. +

1

αн

(4)

где R1, R2, …, Rm – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2 оС/Вт, включая теплоизоляционный слой, определяемые по формуле (3); Rв.п. – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки /3, прил. 4/; αн - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 оС) /3, табл. 6/. По таблице 1б СНиП /3/ определяем R отр , затем правую часть формулы (4) приравниваем к найденному значению R отр . Полученное уравнение решаем относительно неизвестной толщины δ утеплителя. В качестве утеплителя рекомендуется принимать эффективные полимерные теплоизоляционные материалы: пенополистирол, пенопласт, пенополиуретан. Толщину кирпичной кладки принимаем кратной 0,5 кирпича, но не менее 0,51 м; бетонных блоков или панелей для стен – кратной 50 мм, но не менее 0,3 м; толщину теплоизоляционного слоя из сыпучих материалов и легких бетонов – кратной 20 мм, но не менее 0,08 м. Подставляя в формулу (4) ближайшее большее стандартное значение δ, определяем фактическое термическое сопротивление ограждения R оф . Тип заполнения световых проемов (окон и балконных дверей) и R оф для них определяем /3, прил. 6/ с учетом требуемого сопротивления теплопередаче заполнения оконных проемов /3, табл. 9/. Сопротивление теплопередаче R оф входных дверей лестничных клеток принимаем в размере 0,6. R отр стены здания, определенного по формуле (1) при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней тем-

пературе наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. По величине R оф для всех ограждающих конструкций находим коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 оС) по формуле: 1 К = ф (5) Ro Если строительные конструкции наружных ограждений выбраны при R оф > R отр , то выпадения влаги из окружающего воздуха на их внутренних поверхностях не будет и проверка на конденсацию водяных паров не требуется. Расчет теплопотерь помещениями здания

Определение потерь тепла каждым помещением в отдельности производят с учетом основных и добавочных потерь тепла путем суммирования потерь тепла через отдельные ограждающие конструкции, рассчитанных по формуле: Q=K.F.(tв-tн).n.(1+Σβ) (6) где К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м2. оС), определенный по формуле (5); F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м2, принимается в соответствии с правилами обмера /8, с. 35; 6, с. 107/; tв – расчетная температура воздуха внутри помещения, оС, принимается /4, прил. 4/; tн – температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, оС, (для жилых зданий обеспеченностью 0,92) /2, табл., графа 21/; n – то же, что в формуле (1); β – добавочные теплопотери в долях от основных теплопотерь /1, прил. 9/. Теплопотери коридоров, уборных и ванных относят к теплопотерям ближайших отапливаемых помещений квартиры. Теплопотери лестничной клетки определяют как для одного помещения без деления по этажам. Расчет теплопотерь сводится в таблицу 4, которая заполняется следующим образом:

Графа 1. Поэтажно пронумеровываются жилые комнаты и кухни: для первого этажа – 101, 102 и т.д., для второго – 201, 202 и т.д., начиная с левого верхнего помещения и далее по часовой стрелке. Лестничные клетки нумеруются заглавными буквами – А, Б и т.д. В районах с температурой наиболее холодной пятидневки – 31 оС и ниже расчетную температуру воздуха в жилых комнатах квартир и общежитий принимают +20 оС. В угловых помещениях квартир расчетная температура воздуха должна быть на 2 оС выше, чем в соответствующих неугловых помещениях. Графа 2. Наименование ограждений помещения: НС – наружная стена, Пл - пол, Пт – потолок, Вх.Д. – входная дверь, БД – балконная дверь, ТО - тройное остекление, ДО – двойное остекление, ОО – одинарное остекление. Графа 3. Ориентация здания по сторонам света выбирается студентом самостоятельно. Графа 4. Линейные размеры ограждающих конструкций определяются с точностью до 0,1 м. Графа 5. Площадь наружных ограждающих конструкций определяется с точностью до 0,1 м2. ТАБЛИЦА 4 № помещения, его наименование и температура воздуха 1

Расчет теплопотерь Наружные ограждения по(tв-tн) мещения n, о С ори- раз- плонаиме ента- ме- щадь, нова ция ры, м2 ние м

2

3

4

5

6

Коэфф. теплопередачи К Вт/(м2 о С) 7

Добавочные теплопотери β в долях, учитывающие ориентацию ограждения

инфильтрацию

наличие входных наружных дверей

8

9

10

Продолжение табл.4 МножиТеплопотель, учитери, Q, тывающий Вт добавочные ог- потеплопоте- ра мери жд ще( 1 + Σβ ) ен ний ий 11 12 13

Графа 6. В этой графе необходимо указать коэффициент n сомножителем к расчетной разности температур для пола и потолка. Например, при tв=22 оС, tн= -37 оC, n=0,6 записываем 59.0,6. Коэффициент n=1 в эту графу не записывается. Графа 7. Записывается коэффициент теплопередачи, определенный по формуле 5. Для окон и балконных дверей записывается разность коэффициентов теплопередачи для окон и наружных стен. Графа 8. Добавочные потери тепла на ориентацию по сторонам света /1, прил.9/ принимаются для наружных стен, дверей и светопроемов, обращенных на север, восток, северовосток и северо-запад – 0,10, на юго-восток и запад – 0,05, на юг и юго-запад – 0,00. Графа 9. Добавочные потери тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации в помещение, следует определять расчетом /1, прил. 10/. В курсовой работе теплопотери на инфильтрацию принимаются в размере 0,08 от основных для вертикальных поверхностей. Графа 10. Добавочные потери тепла на врывание холодного воздуха через входные двери лестничных клеток, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, принимаются при высоте здания Н, м /1, прил. 9/ в размере:

0,2.Н - для тройных дверей с двумя тамбурами между ними; 0,27.Н – для двойных дверей с тамбуром между ними; 0,22.Н – для одинарных дверей; 0,34.Н – для двойных дверей без тамбура. Графа 11. Множитель, учитывающий добавочные теплопотери, определяется по сумме добавочных потерь тепла. Например, добавочные потери тепла составили 0,18 от основных теплопотерь – множитель 1,18; добавочные теплопотери 1,78 – множитель 2,78. Графа 12. Перемножают числа в графах 5, 6, 7, 11. Графа 13. Теплопотери помещения с округлением до 10 Вт определяют путем суммирования теплопотерь через отдельные ограждающие конструкции помещения. После определения теплопотерь всех помещений в здании определяют теплопотери здания Qзд, суммируя теплопотери отдельных помещений по графе 13. Расчет теплопотерь можно производить с помощью ЭВМ, используя опубликованную программу расчета /12, прил. 11/. Удельная тепловая характеристика здания на отопление определяется по формуле: Q зд qo = (7) ср V н ⋅ (t в − t н ) ⋅ α где Vн – строительный объем отапливаемой части здания, м3; t вср - усредненная расчетная внутренняя температура отапливаемых помещений, оС, для жилых зданий принимается равной температуре воздуха в жилой неугловой комнате; α – поправочный коэффициент на изменение удельной тепловой характеристики в зависимости от местных климатических условий, определяется по формуле: 22 α = 0,54 + ср (8) tв − t н Удельная тепловая характеристика не является показателем тепловой эффективности здания, а применяется для

определения ориентировочных теплопотерь здания. Имеются таблицы /9, табл. 7.1/ для определения qo в зависимости от объема и назначения зданий. Тепловая эффективность здания характеризуется удельным расходом тепла на его отопление. Удельный расход тепла на отопление здания вычисляется путем деления тепловой нагрузки в Вт на общую площадь здания в м2, определяемую в соответствии с требованиями /4, прил. 2/. Выбор системы отопления и параметров теплоносителя В курсовой работе необходимо спроектировать центральную систему водяного отопления. Источник теплоснабжения – ТЭЦ. Параметры воды во внешней тепловой сети и марка отопительного прибора указываются в исходных данных к курсовой работе. Если в исходных данных указан тип разводки трубопроводов, то проектируется система отопления с указанным типом разводки. Двухтрубные системы водяного отопления применяются в зданиях высотой до трех этажей при искусственной циркуляции /7/, причем верхняя разводка устраивается при наличии чердака, а нижняя разводка в зданиях с бесчердачным покрытием (рис.1.. Жирной точкой обозначены центры охлаждения воды в приборах). Двухтрубные системы отопления следует проектировать тупиковыми. Применение систем с попутным движением должно быть обосновано, так как для них повышается расход труб. Разводку магистральных трубопроводов устраивают пофасадной для возможности регулировки системы отопления. Для жилых зданий в соответствии с нормативными требованиями /1, прил. 11/ предельная температура теплоносителя составляет 95 оС - для двухтрубных и 105 оС – для однотрубных систем водяного отопления.

6,150

1500

3,400

1200

0,400

1300

Т1 Т2

95оС 70оС

-3,000

Рис.1. Двухтрубный стояк с нижней разводкой, с односторонним подключением приборов к стояку

Необходимо для системы отопления, принятой к расчету, указать регулирующую и запорную арматуру, способ выпуска воздуха из системы, способ опорожнения отдельных стояков и всей системы, схему движения воды в отопительных приборах, способ прокладки труб (в подпольных каналах, под потолком подвала, в техническом подполье, на чердаке). Отопительные приборы систем водяного отопления жилых зданий (за исключением расположенных на лестничных клетках) должны оснащаться, как правило, автоматическими терморегуляторами (термостатами). В курсовой работе принимается непосредственное присоединение системы отопления к тепловой сети с подмешиванием воды из обратного трубопровода элеватором.

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления

Задачей гидравлического расчета трубопроводов системы отопления является выбор таких сечений (диаметров) трубопроводов для наиболее протяженного и нагруженного циркуляционного кольца системы, по которым при располагаемом перепаде давлений в системе обеспечивается пропуск заданных расходов теплоносителя. Располагаемый перепад давлений в системе отопления принимается при непосредственном присоединении систем отопления к тепловым сетям с подмешиванием воды из обратного трубопровода элеватором – равным давлению, создаваемому элеватором и определяемому по номограмме /8, рис. 10.19/. В двухтрубной системе водяного отопления с механическим побуждением располагаемое давление для циркуляции теплоносителя определяется с учетом естественного давления, образующегося от охлаждения воды в нагревательных приборах и трубопроводах по формуле: ΔΡр=ΔРн+0,4·ΔРе (9) где ΔРн – давление, создаваемое циркуляционным насосом, Па. В данной курсовой работе определяется по формуле: ΔРн =100.Σl (10) где Σl – сумма длин расчетных участков наиболее протяженного циркуляционного кольца, м. Располагаемое давление определяется только один раз для расчетного циркуляционного кольца системы отопления. Располагаемым давлением для расчета остальных веток является располагаемое давление для расчетного кольца за вычетом потерь давления в общих участках. Естественное циркуляционное давление ΔРе , Па, определяется по формуле: ΔРе= ΔРе.пр.+ ΔРе.тр. (11)

Естественное циркуляционное давление ΔРе.пр., Па, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах для двухтрубной системы в расчетном кольце через прибор нижнего этажа определяется по формуле: ΔРе.пр.=h1·g·β·(tг-to) (12) где h1 - вертикальное расстояние между осью элеватора и центром отопительного прибора первого этажа, м (на рис.1. жирной точкой показан центр охлаждения воды в приборах, за центр нагрева воды в системе отопления принимается ось элеватора); g – ускорение свободного падения, м/с2; β=0,64 кг/(м3 оС) – среднее увеличение плотности воды при уменьшении температуры воды на 1 оС для tг-to=95-70 оС; tг и to – расчетная температура горячей и обратной воды в системе, оС. Естественное циркуляционное давление ΔРе.тр., Па, возникающее вследствие охлаждения воды в трубах, определяется по таблице /6, прил. 4/. В насосных системах с нижней разводкой величина ΔРе.тр. не учитывается. В насосных системах отопления допускается не учитывать ΔРе, если оно составляет менее 10% от ΔРн. Для выполнения гидравлического расчета необходимо вычертить аксонометрическую схему системы отопления и разбить ее на расчетные участки. Расчетным участком является такой отрезок трубопровода, по которому проходит постоянный расход воды. Границами участков являются тройники и крестовины. Пример чертежа двухтрубной системы отопления с нижней разводкой приведен на рис.2. Гидравлический расчет трубопроводов начинаем с определения ориентировочного значения Rср, Па/м, удельной потери давления на трение: Rср=

0,9 ⋅ χ ⋅ ⋅ΔΡp Σl

(13)

15

32

Ст10

20

15

4.700

25 15

15

Радиатор МС-140-108 ГОСТ 8690-75

Ст7 Ст6

КДР15 ГОСТ10944-75 СТД 70735Б

15

20

Ст8

15

0,003

Ст9

5.200 1

15

15

0,003

40

40 40кч18п2 50

15 15 1

Рис.2. Чертеж двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой

Ввод теплоносителя

15 15

Ст5 Ст4 Ст3 15 Ст2 Ст1

где 0,9 – коэффициент, показывающий, что 10% от ΔРр идет в запас на неучтенные потери давления; х=0,65 – доля потерь на трение для систем водяного отопления с искусственной циркуляцией; Σℓ - общая длина трубопроводов расчетного циркуляционного кольца, м. В двухтрубной насосной системе с тупиковым движением воды за расчетное циркуляционное кольцо считается кольцо через наиболее нагруженный нижний отопительный прибор стояка, наиболее нагруженного и удаленного от теплового пункта. Диаметр трубопроводов, соединяющих элеватор с системой, должен подбираться исходя из удельной потери давления 20-40 Па/м /9/. Расчет сводится в табл.5 , которая заполняется следующим образом: Графа 1. Расчетные участки нумеруются, начиная от подводок к наиболее нагруженному прибору 1 этажа стояка, наиболее нагруженного и удаленного от элеваторного узла. Нумеруются участки как подающей, так и обратной магистрали. Графа 2. Из таблицы расчета теплопотерь на аксонометрической схеме системы отопления над условным обозначением отопительного прибора проставляется соответствующая тепловая нагрузка. Если в помещении устанавливается несколько отопительных приборов, то теплопотери помещения делятся на число приборов. Тепловая нагрузка расчетного участка определяется тепловой нагрузкой приборов, обслуживаемых этих участком. Графа 3. Расход воды на участке G, кг/ч, определяем по формуле: 0,86 ⋅ Q G= (14) ⋅ β1 ⋅ β 2 tг − tо где Q – тепловая нагрузка участка, Вт; β1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной

величины /1, табл. 1 прил. 12; 8, табл. 9.4; 6, табл. 8.2/; β2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений /1, табл. 2 прил. 12; 8, табл. 9.5; 6, табл. 8.3/. ТАБЛИЦА 5 Гидравлический расчет трубопроводов Удельная Длина № Тепло- РасДиаСкопотеря участуч вая наметр рость ход ка аст грузка воды трубы воды υ, давления на трение ка участм/с ℓ, м Ду, мм на ка R, Па/м учаQ, Вт стке G, кг/ч 1 2 3 4 5 6 7 Потеря давления на трение R. ℓ, Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке Σ ζ

8

9

Продолжение таблицы 5 СумМестДинаПотеря мичедавления марная ные соское в местных потеря противдавлеления, давлесопроние Рд, тивлени- ния на коэффиучастциенты ях Па ке местных Ζ=Σξ·Рд сопроПа R·ℓ+Ζ, Па тивлений 10 11 12 13

Графа 4. Длина участка определяется по аксонометрической схеме с точностью до 0,5 м. Графа 5-7. По таблицам /6, прил. 6; 8, табл. 11.1-11.2, прил. 11; 11, прил. 7/ или по номограммам /10, рис. 11-47/ в зависимости от Rср и G определяем диаметры трубопроводов

Ду, скорости воды υ и удельные потери давления на трение R. Следует учитывать, что скорости движения воды в трубопроводах не должны превышать допустимых значений /1, прил. 14/. Графа 9. К местным сопротивлениям относятся вентили, пробковые краны, краны двойной регулировки, тройники, отводы и другие фасонные части и арматура. Коэффициенты местных сопротивлений определяются по – таблицам /6, прил. 5; 11, прил. 8/. Значения коэффициентов местных сопротивлений тройников и крестовин относят к тем участкам трубопровода, по которым проходит разделенный поток, т.е. к участкам с меньшим расходом. В графе 13 условными знаками указываются местные сопротивления на участке и указываются величины коэффициентов местных сопротивлений. Графа 10. Величина динамического давления определяется по таблицам /6, прил. 7; 11, прил. 9/. После определения потерь давления на участке (графа 12) определяется суммарная потеря давления в расчетном циркуляционном кольце Σ(R·ℓ+Ζ)р.к. и сравнивается с располагаемым давлением. Должно выполняться равенство: Σ(R·ℓ+Ζ)р.к.=(0,9-0,97).ΔРр (15) После определения диаметров трубопроводов расчетного циркуляционного кольца производится гидравлический расчет трубопроводов остальных веток системы отопления и определяется невязка, %, в потерях давления в отдельных ветках по формуле: Σ( R ⋅ l + Ζ ) р. к . − Σ( R ⋅ l + Ζ ) общ . уч . − Σ( R ⋅ l + Ζ ) в ⋅100 ; (16) Σ( R ⋅ l + Ζ ) р. к . − Σ( R ⋅ l + Ζ ) общ . уч . где Σ(R·ℓ+Ζ)общ.уч. – потеря давления в общих участках, входящих в состав сравниваемых колец или ветвей системы; Σ(R·ℓ+Ζ)в – потери давления, Па, в той ветке системы

отопления, потери давления в которой сравниваются с потерями давления в расчетном циркуляционном кольце. Невязка в расчетных потерях давления для систем водяного отопления не должна превышать 15%. Увязка потерь давлений производится изменением диаметров трубопроводов на отдельных участках как подающего, так и обратного трубопроводов. При гидравлическом расчете промежуточных стояков могут применяться составные стояки из труб разного диаметра для увязки потерь давления. При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметра труб стояки диафрагмируют. Диаметр диафрагмы, мм, определяют по формуле: G 2 ст 0,25 d д = 3,54( (17) ) ΔР д где Gст – расход воды в стояке, кг/ч; ΔРд – необходимые для увязки потери давления в диафрагме, Па. Гидравлическую увязку промежуточных стояков можно осуществлять, устанавливая на этих стояках балансировочные клапаны. Расчет нагревательной поверхности отопительных приборов

Средняя температура воды в отопительном приборе, присоединенном к стояку двухтрубной системы отопления, определяется по формуле: t ср = 0,5[t г − ( ΣΔt m + ΣΔt п.ст . ) + t o ] (18)

где: tг и tо – то же, что в формуле (12); ΣΔtm– суммарное понижение температуры воды, оС, на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка /8, с. 45/; ΣΔtп.ст. – суммарное понижение температуры воды на уча-

стках подающего стояка от магистрали до рассчитываемого прибора, оС /8, формула 9.9/. В данной курсовой работе величины ΣΔtm и ΣΔtп.ст можно не учитывать вследствие их малости. Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр, Вт/ м2, определяется по формуле: Δt ср 1+ n G пр р q пр = q ном ( ) ⋅( ) ⋅ cпр (19) 70 360 где: Δtср =tср-tв, оС – разность между средней температурой воды в приборе и температурой воздуха в помещении; n, p, cпр – экспериментальные числовые показатели, принимаются по таблице /6, табл. 8.1; 8, табл. 9.2/ в зависимости от типа отопительного прибора, схемы присоединения прибора и расхода воды через отопительный прибор Gпр, кг/ч; qном – номинальный тепловой поток прибора, Вт/м2 /6, табл. 8.1/. Теплоотдача открыто проложенных в рассматриваемом помещении теплопроводов определяется по формуле: Qтр =qв.lв+qг.lг (20) где qв и qг – теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м /8, табл. П.22/, принимается в зависимости от диаметра и Δtср; lв; lг – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м. Расчетная площадь отопительного прибора, м2, определяется по формуле: Q n − 0,9 ⋅ Q тр Fp = (21) q пр где: Qп – тепловая нагрузка прибора, Вт; 0,9 – поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи открыто проложенных в помещении теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении. Число секций в чугунном радиаторе определяется по формуле:

Nр =

Fp ⋅ β 4

(22)

f1 ⋅ β 3 где f1 – площадь одной секции, м2, радиатора, принятого к установке в помещении /6, табл. 8.1/; β4 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении /6, рис. 8.13/; β3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе. Для радиаторов типа М-140 β3 определяется по формуле: 0,06 (23) β 3 = 0,97 + Fp Если расчетное число секций Nр по формуле (22) получается не целым, то к установке принимается ближайшее большее число секций Nуст. Результаты расчета заносятся в таблицу 6. Для радиаторов стальных панельных колончатых типоразмер радиатора выбирается непосредственно по значению Fр, необходимость в графе 13 отпадает, а в графе 12, обозначенной «тип радиатора», пишется подобранный тип радиатора, например, РСВ 1-5. В литературе имеются примеры подбора отопительных приборов /13, с. 163-165/. Расчет отопительных приборов можно производить с помощью ЭВМ, используя опубликованную программу расчета /12, прил. 4/. ТАБЛИЦА 6 Расчет отопительных приборов (в двухтрубном стояке) N помеТепло- Разность ЭкспериРасчетная щения, вая наментальплотность темпетемперагрузка ные число- теплового ратур тура воз- прибора вые покапотока Δtср, о духа затели Qп, С qпр, Вт/м2 Вт n p cпр

1

2

3

4

5

6

7

Теплоотдача 1м вертикальных тру, qв, Вт/м 8

Теплоотдача 1м горизонтальных труб, qг, Вт/м 8

Теплоотдача теплопроводов, открыто проложенных в помещении Qтр, Вт 10

Продолжение таблицы 6 РасчетЧисло секций ная чугунного раплощадь диатора отопительного К усПо прибора, тарасчеFp, м2 ту Np новка Nуст 11

12

13

Расчет и подбор элеватора

Коэффициент смешения элеватора определяют по формуле: t −t (24) u= 1 г tг − to где tг и to – то же, что и в формуле (12); t1 – температура воды, оС, поступающей из наружного подающего теплопровода в элеватор. Диаметр горловины водоструйного элеватора dг, см, определяется по формуле: 0, 5 Gc d г = 1,55 0,25 (25) ΔΡн где Gc – расход воды в системе отопления, определенный по формуле (14) и выраженный в т/ч; ∆Рн - насосное циркуляционное давление для системы, определенное по формуле (10) и выраженное в кПа. По вычисленному значению диаметра горловины подбирают /6, с. 374/ номер элеватора, имеющего диаметр гор-

ловины ближайший меньший к полученному по формуле (25). Диаметр сопла элеватора определяется с точностью до 0,1 мм с округлением в меньшую сторону по формуле: d (26) dс = г 1+ u Диаметр сопла следует принимать не менее 3 мм /14/. Необходимая для действия элеватора разность давлений в наружных теплопроводах при вводе их в здание ∆Рт, кПа, определяется по формуле: ∆Рт=1,4. ∆Рн(1+u)2 (27) Выбор системы вентиляции

Согласно СНиП /4, п. 3.4/ жилые здания должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией через вентиляционные каналы с естественным побуждением из помещений кухонь, уборных, ванных (душевых) или совмещенных санитарных узлов. Через эти же каналы предусматривается вытяжная вентиляция жилых комнат. На планах этажа и чердака показываются вентиляционные каналы и жалюзийные решетки, указываются размеры жалюзийных решеток. Количество каналов на плане здания должно соответствовать последнему этажу здания. На плане этажа обозначаются системы вентиляции (ВЕ1, ВЕ2 и т.д.). Расчет воздухообменов

Расходы удаляемого воздуха из помещений жилых зданий составляют /4, прил. 4/: из кухни квартиры в негазифицированных зданиях не менее 60 м3/ч, из кухни квартиры в газифицированных зданиях при двухконфорочных плитах – не менее 60 м3/ч, при трехконфорочных плитах – 75 м3/ч; при четырехконфорочных плитах – 90 м3/ч; из индивидуальных ванных и уборных – по 25 м3/ч; из совмещенного санузла – 50

м3/ч; из жилых комнат – 3 м3/ч на 1 м2 площади комнат. Тот воздух, который забирается из кухонь, уборных и ванных, замещается воздухом из жилых комнат. Если суммарный расход воздуха, удаляемого из жилых комнат, превышает расход воздуха, удаляемого из кухонь, ванных и уборных, то каналы кухонь, ванных и уборных рассчитываются на расход воздуха, удаляемого из жилых комнат. Указания по конструированию систем вентиляции

Вентиляционные каналы устраивают в толще внутренних кирпичных стен или в бороздах, закрываемых снаружи плитами. Наименьший размер каналов в кирпичных стенах ½ х ½ кирпича (140 х 140 мм). Толщина стенок канала принимается не менее ½ кирпича, простенки между каналами – ½ кирпича. Каналы во внутренних кирпичных стенах устраивают возле проемов и стыков стен на расстоянии не менее 1½ кирпича. Соотношение сторон канала следует принимать не более 1:3, сечение канала – кратным размеру кирпича. Каналы в стенах, сложенных из силикатного кирпича, шлакобетона и других пористых или влагоемких материалов, образуют путем закладки асбоцементных труб; эти участки стен можно также выполнять из обычного кирпича. При отсутствии кирпичных внутренних капитальных стен устраивают приставные каналы из блоков или плит, наименьший размер каналов 100 х 150 мм. В помещениях с нормальной влажностью воздуха приставные каналы выполняют из гипсовых и шлакоопилкогипсовых плит толщиной не менее 35-40 мм. В жилых зданиях допускается: объединение вентиляционного канала из ванной комнаты (без унитаза) с вентиляционным каналом из кухни той же квартиры; объедине-

ние вентиляционных каналов из уборной и ванной той же квартиры. Минимальные размеры жалюзийных решеток следует принимать: в кухнях квартир без вытяжных вентиляторов – 20 х 25 см; в совмещенных санитарных узлах 15 х 20 см. В санитарных узлах устанавливают регулируемые вытяжные решетки, в кухнях – нерегулируемые, стандартные решетки имеют живое сечение 60% и устанавливаются на расстоянии 200-500 мм от потолка. Допускается устройство горизонтальных чердачных сборных вентиляционных каналов. Каналы из помещений, обращенных на различные фасады, в одну вентиляционную систему не объединяются. Размер горизонтальных воздуховодов, расположенных на чердаках, принимается не менее 200 х 200 мм. Радиус действия вытяжной системы естественной канальной вентиляции – от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного канала – принимается не более 8 м. Высота шахты естественной вытяжной вентиляции над кровлей определяется так же, как и высота дымовой трубы отопительной печи /13, с. 545/. В помещениях специального назначения в общежитиях (гладильная, сушильная, постирочная) предусматривается приточная вентиляция. Аэродинамический расчет системы вентиляции

Для проведения аэродинамического расчета вычерчивается аксонометрическая схема выбранной для расчета системы вентиляции. По схеме и планам строительной части здания определяют длины отдельных расчетных участков системы. Расчетный участок характеризуется постоянным расходом воздуха и неизменным поперечным сечением. Границами между отдельными участками системы служат тройники и крестовины. Потери давления в системе определяются потерями давления в

магистрали – имеющей наибольший расход воздуха цепочке последовательно расположенных участков от начала системы до наиболее удаленного ответвления. Для естественной канальной вытяжной системы вентиляции магистралью будет являться направление от устья вытяжной шахты до наиболее удаленного и нагруженного канала последнего этажа (до центра жалюзийной решетки этого канала). Участки магистрали нумеруют, начиная с участка с меньшим расходом. Скорость движения воздуха в жалюзийных решетках принимается 0,5-1 м/с. На большую скорость рассчитывают решетки нижних, а на меньшую – верхних этажей. Скорость движения воздуха принимается: в вертикальных каналах верхнего этажа – 0,5-0,6 м/с; из каждого нижерасположенного этажа на 0,1 м/с больше, чем из предыдущего, но не выше 1 м/с; в вытяжной шахте 1-1,5 м/с; в сборных воздуховодах не менее 1 м/с. При расчете каналов прямоугольного сечения задаемся скоростью движения воздуха и находим площадь сечения канала, м2, по формуле: L (28) F= 3600 ⋅ ϑ где L – расход вентиляционного воздуха, м3/ч; ϑ - рекомендуемая скорость, м/с. Затем определяем стандартные размеры кирпичных каналов /6, табл. 14.2/ и находим действительную скорость воздуха в канале по формуле: L ϑ= (29) 3600 ⋅ Fстанд где Fстанд – площадь сечения канала, имеющего стандартные размеры сторон, м2. Имеются таблицы /11, прил. 20/ и номограммы /6, рис. 14.9; 10, рис. Ш.11а/ для расчета стальных круглых воздуховодов. Чтобы иметь возможность по этим таблицам или

номограммам рассчитывать каналы прямоугольного сечения, необходимо определить эквивалентный по скорости диаметр канала по формуле: 2 ⋅а⋅в dэ = (30) а+в где а, в – размеры сторон канала, мм. Результаты аэродинамического расчета вентиляционных каналов сводятся в таблицу 7, которая заполняется следующим образом: Графа 8. Удельная потеря давления на трение для прямоугольных воздуховодов находится по вычисленному значению действительной скорости воздуха и эквивалентному диаметру с использованием вышеперечисленных таблиц и номограмм, а для круглых воздуховодов по скорости и расходу воздуха. С помощью этих же таблиц и номограмм определяется динамическое давление (графа 11). Графа 9. Значение коэффициента шероховатости определяется по таблицам /6, табл. 14.3/ в зависимости от скорости движения воздуха и материала воздуховода. Графа 12. Коэффициенты местных сопротивлений определяются по таблицам /6, прил. 9/. Потери давления по магистрали Σ(R·ℓ·β+Ζ) необходимо сравнить с располагаемым давлением ∆Ре и определить, сохраняется ли равенство: Σ(R·ℓ·β+Ζ).α=∆Ре (31) где α=1,1-1,15 – коэффициент запаса. В случае несоблюдения равенства необходимо увеличить или уменьшить диаметры воздуховодов на отдельных расчетных участках системы вентиляции. Располагаемое гравитационное давление ∆Ре, Па, для расчета систем естественной вытяжной вентиляции рассчитывается при температуре воздуха: внутреннего – нормируемой

для холодного периода года и наружного – равной 5 оС, по формуле: ΔΡе = hi ⋅ g ⋅ ( ρ н − ρ в ) (32) где hi – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м; ρн, ρв – плотность наружного и внутреннего воздуха /6, прил. 8/; g – ускорение свободного падения, м/с2. ТАБЛИЦА 7 Аэродинамический расчет вентиляционных каналов Пло№ СкоРасход Дли- Разме- Эквива щадь на лентуча- воздурость ры касечеучаный стка воздуха нала L, м3/ч стка l, а.в, мм ния диаха 2 F, м м метр ϑ , м/с 1

2

Удел Коьная эфпоте- фиря цидавент ления шена рохо тревание тосR, ти Па/м β 8

9

3 Потеря давления на трение на участке R·ℓ·β, Па 10

dэ, мм 5 6 7 Продолжение таблицы 7 Ди Сум- Поте- ПоМестря теря ные сона ма ми коэф- дав- дав- противления лефичес ления, кое циен- в ме- ния коэффистных на дав тов циенты ле мест- сопро уча- местных тив- стке ных ни сопрое сопро лени- R·ℓ· тивлеβ+Ζ, ях тивний Рд Па лений Па Ζ= Рд·∑ξ ∑ξ 11 12 13 14 15

4

Б А 6000

1200

3600 3000

10 3600

9 3600

8 3600 3600 3600 3000 3600

План 1

3600

7 34800

6 5 4 3 2 1

В этом разделе необходимо указать размеры отверстий для прокладки трубопроводов в зданиях. Указывается, какие строительные работы должны быть произведены до начала производства работ по монтажу систем отопления /6, с. 36; 5, п. 1.3/. Вентиляционные каналы во внутренних кирпичных стенах рекомендуется выполнять по передвижной пробке с последующей протиркой их мокрой тряпкой; их делают вертикальными, без уводов в стороны.

6000

14400 2400

11

1200

Г

Е Д

Строительные работы, связанные с монтажом систем отопления и вентиляции

В

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

1

1

2 3600

3000

3

3

3600

3600

4

4

3600

5

6 3600

40800 6000

7

8

3600

3600

6 8

9

3000

3600

7

3600

10 4800

7800

11

9

6000

4800

А

Б

В

12000 2400

План 3

38400 3600

План 2

6000

5

6000

4800

7800

2

12000

4800 А

Б

В

Г

3600

3600

6000

2

3

3600

4

4

1300 1300

2

3

6

6000

4800

7

7

8

3600

13001300

6

3600

8

9

6000

3600

10

9

3600

11

6000 В

Б

А

6000

План 5

5

План 4

38400 4800

29200 6000

3600

5

6000

1

1

12000 12000 6000

В

Б

А

3000

3000

3

4

5

5000

2500 3000

4

2700 3300

3

29000 3000

7

7 3000

8

8

2500

9 3000

10

10

3300 2700

9

3000

6000

11

11

1200 6000

План 7

6

6

40000 3000 3000 5000

3000

5

6000

2

6000

2

Д Г

А

Б

В

Б А

В

14400 6000

1

1

1200 12000 6000

1

1 3200

6300

2

3300

3000

2

3

3

2800

4

6300

3000

4

5

6 38400 6300

7

3300

8

6300

9

6000 6300

План 9

6

11 10 9 7 8 29000 3000 3200 2800 2800 2800 3000

План 8

3300 3300

5

12000 6000

Б

В

А

Б

В

А

12600 6300

Б А

В

Г

Е Д 4800

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Удельные технико-экономические показатели системы отопления (на 1 м2 общей площади здания) Наименование поЕдиница изПроектные данные казателя мерения Удельный расход Вт тепла на отопление м2 здания

4800

1200

9

2700

10

3300

11

1200

14400 2400

1

2700 3300

2

3

3300

4

3300

5

План 10

31800 3300

6

3300

7

3300

8

3300

Удельный расход трубопроводов Удельная площадь нагрева отопительных приборов

кг/м2 м2/м2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Спецификация системы отопления Мар ка, поз.

Обозначение

Наименование

1.

ГОСТ 8690-75

Радиатор М-140 АО

2.

ГОСТ 20335-74

Радиатор РСВ 1-1

3.

Радиатор РСВ 1-2

4.

Радиатор РСВ 1-3

5.

6. 7. 8. 9. 10. 11.

ГОСТ 3262-75

Каталог ЦКБА

12.

13. 14. 15.

Трубопровод из легких водогазопроводных труб ø 15 ø 20 ø 25 ø 32 ø 40 ø 50 Вентиль запорный муфтовый 15 кч 18 п ø 15 Кран пробковый муфтовый 11ч6бк ø 15

ГОСТ 10944-75 СТД 7073Б

Кран двойной регулировки КРД ø 15 Кран для выпуска воздуха Тепловая изоляция

Колво 59,8 200 7,1 10 9,5 10 11,9 10

Ма сса ед., кг 8,45 7,8

Примечание м2/секц ий м2/шт.

10,3 12,8

240 60 10 20 35 40

1,16 1,5 2,12 2,73 3,33 4,22

8

0,7

8

0,65

80

0,4

20 3,5

0,01 4

м

м3

ЛИТЕРАТУРА 1. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1999. – 72 с. 2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1997. – 140 с. 3. СНиП П-3-79*. Строительная теплотехника / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2000. – 29 с. 4. СНиП 2.08.01-89. Жилые здания / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 16 с. 3.05.01-85. Внутренние санитарно5. СНиП технические системы / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996. – 40 с. 6. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. – 4-е перераб. и доп. изд. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с. 7. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий: Проектирование: Справочник / Г.В.Русланов, М.Я.Розкин, Э.Л.Ямпольский. – Киев: Будивельник, 1983. – 272 с. 8. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3-х ч. Ч. 1. Отопление / В.Н.Богословский, Б.А.Крупнов, А.Н.Сканави и др; Под ред. И.Г.Староведова и Ю.И.Шиллера. – 4-е перераб. и доп. изд. – М.: Стройиздат, 1990. – 344 с. – (Справочник проектировщика). 9. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / И.В.Беляйкина, В.П.Витальев, Н.К.Громов; Под ред. Н.К.Громова, Е.П.Шубина. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 376 с. 10. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха / В.М.Гусев, Н.И.Ковалев,

В.П.Попов, В.А.Потрошков. – Л.: Стройиздат, 1981. – 343 с. 11. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов / В.Н.Богословский, В.П.Щеглов, Н.Н.Разумов. 2-е перераб. и доп. изд. – М.: Стройиздат, 1980. – 295 с. 12. Сборник задач по расчету систем кондиционирования миклоклимата зданий / Под ред. Э.В.Сазонова: Учеб. пособие. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. – 296 с. 13. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1991. – 735 с. 14. Проектирование тепловых пунктов. СП-41-101-95. – М.: Минстрой России, 1997. – 78 с.

Центральное водяное отопление и вентиляция жилого здания. Методические указания для выполнения курсовой работы по «Инженерным сетям и оборудованию зданий» Составители: Тюменцев А.Г., Аюрова О.Б., Васильев О.В.

Редактор: Стороженко Т.А. Подписано в печать уч.-изд.л. Усл.п.л.

Формат 60х84 1/16 Тираж 100 экз. С

Издательство ВСГТУ, г.Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40а

©ВСГТУ, 2001г.