Отопление и вентиляция гражданского здания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6. Выбор заполнения оконных  проёмов.

    Заполнение световых проёмов выбирается из условий одновременного выполнения требований по допустимому сопротивлению теплопередаче и воздухопроницанию, т. е. и .

-фактическое и требуемое сопротивление теплопередаче окна м²·⁰С/Вт

-факт. и требуемое сопротивление  воздухопроницанию окна м²·ч/кг

Определение требуемого сопротивления окна.

ГСОП	2000	4000	6000	8000	10000	12000
	0,3	0,45	0,6	0,7	0,75	0,8

ГСОП=3898 (посчитано в  п. 1.4.)

Интерполируя по таблице  м²·⁰С/Вт

Приравниваем  м²·⁰С/Вт

Определение требуемого сопротивления окна воздухопроницанию.

    По формуле:  где - нормативный расход воздуха кг/ч

 =6 кг/ч – для деревянных  переплётов

- разность давлений воздуха  на наружней и внутренней поверхности  окон, Па, которая рассчитывается  по формуле:

 

где Н – высота здания от середины окна 1-го этажа до устья вентиляционной шахты;

      - скорость ветра, м/с

      - плотность воздуха соответственно при t_н5 и t_в для РК (кг/м³)

 кг/м³                      кг/м³                     

Н=2,9-1,55+2,9·4+4=16,95м

=5,4·16,95·(1,42-1,2)+0,29·1,42·4,5²=28,48 Па

 м²·ч/кг

Приравниваем  м²·ч/кг.

2. Определение тепловой мощности системы отопления.

    Номеруем помещения 3-хзначным  числом (первая цифра – этаж, третья  – номер комнаты) с левого  верхнего далее по часовой  стрелке. Лестничная клетка обозначается  буквами. 

    Введём обозначения: НС – наружняя  стена; ВС – внутренняя стена; ДО – двойное окно; Пт – потолок; Пл – пол; ДД – двойная дверь; ОД – одинарная дверь; и т. п.

    Тепловая мощность системы отопления  определяется для каждого помещения:

Рядовая и угловая комната: Q_от=Q_тп+Q_u(в)-Q_б

Кухня: Q_от=Q_тп+Q_u-Q_б

Лестничная клетка: Q_от=Q_тп+Q_u

Q_от – мощность системы отопления в конкретном помещении;

Q_тп – теплопотери через ограждающие конструкции;

Q_u(в) – max из потерь на инфильтрацию и вентиляцию;

Q_u – теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха;

Q_в – теплопотери на нагрев вентиляционного воздуха;

Q_б – бытовые теплопоступления.

2.1. Теплопотери через ограждающие  конструкции.

    Теплопотери через ограждающие  конструкции вычисляются по формуле:

Q_тп=А·К·(t_в-t_н5)·n·(1+Σβ)

Где  А – площадь ограждения, м²;

        К – коэффициент теплопроводности, Вт/(м²·⁰С);

        t_в – температура воздуха в помещении, ⁰С;

        t_н5 – температура наружнего воздуха, ⁰С;

        β – коэффициент, учитывающий  добавочные потери.

Коэффициент теплопроводности:

(по этой формуле для НС, Пл, Пт, Ок)

Для других ограждающих конструкций:

1. для наружных дверей двойных К=2,3
2. для наружных дверей одинарных К=4,6
3. для пола в подвале по зонам К₁=0,48; К₂=0,23; К₃=0,12; К₄=0,07

Теплопотери лестничной клетки.

    Лестничная клетка  рассчитывается как одно помещение, в котором наружная стена от уровня земли до верха чердачного перекрытия.

    Пол, неутеплённый по грунту, рассчитываем  по зонам.

    Каждая зона длиной 2 метра, последняя,  что останется. Первая зона  отсчитывается от уровня земли по стенке, которая принимается неутеплённой.

    Далее составляется таблица расчёта теплопотерь через ограждающие конструкции помещений. Т. к. мы берём в таблице площадь стен без вычета окон, тогда расчётный коэффициент теплопередачи окна будет рассчитываться по формуле: 

    Размер окон: 2*1,5

    Добавочные теплопотери на ориентацию  наружных стен и дверей: на  север, северо-восток, северо-запад,  восток – 0,1; на запад и юго-восток  – 0,05;

Юго-запад  и юг – 0.

    Добавочные потери теплоты,  связанные с поступлением холодного  воздуха через наружные двери,  принимаются в размере 0,27Н  для двойных дверей с тамбуром, и 0,22Н – для одинарных, где  Н – высота здания от уровня  земли до устья вентиляционной  шахты.

    Теплопотери подробно, по элементам ограждающих конструкций, рассчитываются для углового и рядового помещений первого, среднего и верхнего этажей, а также для одной лестничной клетки.

 

 

 

 

2.2. Теплопотери на нагрев инфильтрующегося  воздуха.

    Теплозатраты на подогрев инфильтрующегося в помещении воздуха Q_u, Вт, рассчитываются по формуле:

Q_u=0,278cβ(t_в-t_н5)·А₀·G₀

Где с – массовая теплоёмкость воздуха; равнв 1,005 кДж/(кг·⁰С);

β – коэффициент, учитывающий  дополнительный нагрев воздуха встречным  тепловым потоком, для спаренных переплётов β=1;

t_в – температура воздуха в помещении,⁰С;

t_н5 – температура наружного воздуха,⁰С;

А₀ – площадь окна, м²;

G₀ – количество воздуха, поступающего в помещение в течение часа через 1 м² окна, кг/м²·ч

Где - рассчитывается также как и в предыдущем пункте, только Н представляет собой высоту здания от середины окна рассматриваемого этажа до устья вентиляционной шахты;

         R_u – фактическое сопротивление воздухопроницанию окна, м²·ч/кг.

    Далее составляем таблицу расчёта теплозатрат на подогрев инфильтрующегося воздуха.

 

2.3. Теплозатраты на подогрев  вентиляционного воздуха.

    Теплозатраты на  подогрев воздуха, необходимого  для компенсации естественной  вытяжки из квартиры Q_в, Вт, рассчитываются только для жилых комнат по формуле:

Q_в=1,005(t_в-t_н5)·А_n

где A_n – площадь пола жилой комнаты, м²

2.4. Бытовые тепловыделения.

    Бытовые тепловыделения Q_б, Вт, рассчитываются по формуле:

Q_б=10А_n

    Рассчитанные для  жилого помещения теплозатраты по пунктам 2.1; 2.2; 2.3; 2.4 заносятся в таблицу тепловой мощности системы отопления. На основе балансовых уравнений определяется тепловая мощность системы отопления.

    В последней  графе таблицы суммируется тепловая  мощность поэтажно и по всему  зданию или половине здания.

    В заключение  определяется удельная тепловая  характеристика q_уд, Вт/(м³·⁰С), здания по формуле:

 где ΣQ_от – тепловая мощность системы отопления всего здания, Вт;

        V_зд – объём здания по наружным размерам без чердака, м³;

         t_в – температура воздуха для РК.

 

3. Конструирование и расчёт системы отопления.

Система отопления двухтрубная, с верхней тупиковой разводкой.

3.1. Размещение  отопительных приборов, стояков,  магистралей.

Отопительные приборы размещаем открыто, у наружных стен под окнами на расстоянии 60 мм от чистого пола и 25 мм от стены, кроме лестничной клетки. На лестничной клетке стояк отдельный.

На лестничной клетке отопительный прибор ставится только в нижней части здания. Нагрузка на этот прибор равна 1/3 от теплопотерь лестничной клетки.

Номеруем стояки по часовой  стрелке от левого верхнего до правого  нижнего. Подводка от стояка до отопительного  прибора не более 1,5 метра. Стояки располагаем  открыто  на расстоянии 15-20 мм от стены. Рекомендуется размещать стояки в углах, образуемых наружными стенами, по возможности объединять несколько отопительных приборов в один стояк.

У каждого отопительного  прибора, кроме приборов лестничной клетки, на подающей и обратной подводке устанавливается кран двойной регулировки.

Магистральные трубопроводы прокладываются под потолком подвала  и на чердаке. Каждая ветвь должна иметь задвижки или пробковые  проходные краны для возможности  её отключения и спускные пробковые  краны в нижних точках близ теплового пункта  для слива воды. Магистрали прокладываются с уклоном не менее 0,003, обеспечивающим удаление воздуха и опорожнение системы. При верхнем расположении подающей магистрали в конце каждой ветви перед последним или предпоследним стояком устанавливаются воздухосборники.

Тепловой пункт располагается  в подвале, по возможности в центре здания. Элеваторный узел крепится на кронштейнах к капитальным  стенам подвала на высоте, удобной  для обслуживания запорно-регулирующей арматуры. Ось элеватора располагается на высоте 1-1,2 м от пола, обратный трубопровод – ниже элеватора на 0,5-0,7 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидравлический расчёт теплопроводов.

Гидравлический расчёт сводится к  подбору диаметров подводок, магистралей  и стояков таким образом, чтобы  при заданном циркуляционном давлении к каждому отопительному прибору поступало расчётное количество теплоты, равное тепловой мощности системы отопления данного помещения.

Наносим тепловые нагрузки каждого отопительного прибора, каждого стояка, каждого участка подающей и обратной магистралей.

Выделяем главное циркуляционное кольцо, проходящее от подающей трубы  элеватора, через главный стояк, далее по подающей магистрали наиболее нагруженного фасада, затем по наиболее нагруженной ветви, далее по последнему стояку через отопительный прибор на первом этаже, далее по обратной магистрали к точке смешения ветвей, затем к точке смешения фасадов, оттуда к обратной трубе элеватора.

Главное циркуляционное кольцо разбиваем на расчётные участки, за которые принимаем отрезки с неизменным расходом воды и диаметром труб. Каждый участок номеруем. Находим нагрузки на участки. Вдоль подающей магистрали – вычитанием, вдоль обратной – сложением.

Определяем расчётное  циркуляционное давление на ГЦК по формуле:

где - насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления;

      - коэффициент равный для двухтрубной системы 0,4;

    - естественное давление от остывания воды в отопительных приборах.

Насосное давление рассчитывается по формуле:

где - разность давлений в теплопроводах теплосети на входе в здание,                           принимается по заданию =93000 Па;

       u – коэффициент смешения в элеваторе.

Коэффициент смешения в  элеваторе рассчитывается по формуле:

где t₁₂ – температура горячей воды в подающем теплопроводе теплосети перед элеватором, принимается по заданию t₁₂=133⁰C;

      t_r – температура воды в подающей магистрали, t_r=95⁰C;

       t₀ – температура воды в обратной магистрали, t₀=70⁰C

Коэффициент смешения в  элеваторе:

Насосное давление:

 Па

Естественное давление рассчитывается по формуле:

где h – высота от середины отопительного прибора на 1 этаже до оси элеватора.

 Па

Расчётное циркуляционное давление:

Далее производим гидравлический расчёт в форме таблицы.

Расчёт двухтрубного стояка ГЦК.

Рассчитывается количество воды на каждом участке по формуле:

 кг/ч . По диаграмме подбираем  диаметр и выписываем соответственно  удельные потери P_y, а затем рассчитываем полные потери Р по формуле: Р=Р_у·l. Полные потери давления в стояке , равные сумме потерь каждого участка, должны быть в пределах (0,1-0,15)Р_ц, т. е. должны лежать в промежутке 1054,9 – 1582,4 Па.

По таблице гидравлического  расчёта видно Р_ст=Р₈+Р₉+Р₁₀+Р₁₁+Р₁₂+Р₁₃+Р₁₄

=525+203+116+58+44+8+147=1101 Па, что попадает в заданный интервал.

Расчёт магистралей.

Потери давления в  магистралях должны быть: