2. Определение параметров микроклимата в помещениях здания

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Содержание

Введение

1. Состав работы

1.1. Исходные данные

1.2. Содержание и объем расчетно-пояснительной записки

1.3. Содержание и объем графической части

2. Определение параметров микроклимата в помещениях здания

3. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

3.1. Расчет требуемых термических сопротивлений ограждающих конструкций здания

3.2. Расчет фактических термических сопротивлений ограждающих конструкций здания, выбор теплоизоляционных материалов и определение толщины теплоизоляции

4. Расчет теплопотерь помещений

5. Выбор и обоснование схемы системы отопления

6. Конструирование системы отопления

7. Подбор отопительных приборов

7.1. Однотрубные системы с проточным подключением приборов

7.2. Однотрубные системы с подключением приборов на перемычке

7.3. Двухтрубные системы.

7.4. Выбор типоразмера отопительных приборов

8. Гидравлический расчет системы отопления

9. Подбор оборудования ИТП

9.1. Подключение к наружным сетям по зависимой схеме

9.2. Подключение к наружным сетям по зависимой схеме

10. Определение объемов вентиляции

11. Конструирование системы вентиляции

12. Аэродинамический расчет системы вентиляции и разработка мероприятий по интенсификации воздухообмена в здании

Заключение

2. Определение параметров микроклимата в помещениях здания

Параметры микроклимата в помещениях жилых многоквартирных зданий регулируются рядом нормативных документов [1, 2, 3, 4]. К нормируемым парметрам относят температуру воздуха, результирующую температуру в помещении, влажность воздуха, скорость движения воздуха (подвижность), содержание вредных веществ в воздухе жилого помещения.

При установлении нормируемых значений параметров микроклимата в помещениях жилых зданий следует принимать оптимальные параметры микроклимата. Допустимые параметры возможно использовать по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологического контроля.

В соответствии с [1] параметры микроклимата принимаются:

а) в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых помещений температуру воздуха - минимальную из оптимальных температур; при согласовании с органами Госсанэпиднадзора России и по заданию заказчика допускается принимать температуру воздуха в пределах допустимых норм;

б) в холодный период года в обслуживаемой или рабочей зоне жилых зданий (кроме жилых помещений), общественных, административно-бытовых и производственных помещений температуру воздуха - минимальную из допустимых температур при отсутствии избытков явной теплоты (далее - теплоты) в помещениях; экономически целесообразную температуру воздуха в пределах допустимых норм в помещениях с избытками теплоты.

в) для теплого периода года в помещениях с избытками теплоты - температуру воздуха в пределах допустимых температур, но не более чем на 3 °С для общественных и административно-бытовых помещений и не более чем на 4 °С для производственных помещений выше расчетной температуры наружного воздуха (по параметрам А) и не более максимально допустимых температур по приложению В, а при отсутствии избытков теплоты - температуру воздуха в пределах допустимых температур, равную температуре наружного воздуха (по параметрам А), но не менее минимально допустимых температур по приложению В;

г) скорость движения воздуха - в пределах допустимых норм;

д) относительная влажность воздуха при отсутствии специальных требований не нормируется.

В теплый период года метеорологические условия не нормируются в помещениях:

а) жилых зданий;

б) общественных, административно-бытовых и производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время;

в) производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений.

Для рассчитываемого в настоящей работе здания параметры микроклимата в помещениях принимаются согласно приложению 4 в зависимости от региона строительства.

Принятые параметры микроклимата сводятся в таблице расчета теплопотерь здания.

3. Теплотехнический расчет огражающих конструкций

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций производится с целью определения нормируемой величины термического сопротивления и нахождения фактических величин термического сопротивления ограждений.

В зимних условиях, для которых характерны устойчивые температуры наружного воздуха и постоянство температуры внутреннего воздуха, обеспечиваемого работой систем отопления, вентиляции и кондиционирования, процесс теплопередачи через наружные ограждения можно считать стационарным. Поэтому в зимнее время теплозащитные качества ограждения характеризуются величиной сопротивления теплопередаче , м²∙К/Вт, рассчитываемой для условий стационарного режима.

Сопротивление теплопередаче многослойной, омываемой воздухом, строительной конструкции определяется по формуле:

(3.1)

где – сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности, м²∙К/Вт,

– термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, м²∙К/Вт,

– сопротивление теплоотдаче наружной поверхности, м²∙К/Вт,

, – коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·К), принимается согласно табл. 1 и 2 прил. 2,

– толщина i-го слоя ограждения, м,

– коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м∙К), принмается по табл. 6 приложения 5 в зависимости от условий эксплуатации ограждающей конструкции.

В [5] устанавливаются требования к тепловой защите зданий в целях обеспечения оптимальных санитарно-гигиенических параметров микроклимата помещений и экономии энергии при долговечности ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Величина градусо-суток отопительного периода , определяется для региона строительства по формуле:

(3.2)

где – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая для расчета ограждающих конструкций жилых зданий как минимальное значение оптимальной температуры,

– средняя температура наружного воздуха в отопительный период (при температуре наружного воздуха ниже 8 °С), принимается по табл. прилож. ,

– продолжительность отопительного периода, сут, принимается по табл. прилож. ,

Величина нормируемого сопротивления теплопередаче принимается по табл. 3 прилож. 5.

Величина требуемого сопротивления теплопередаче по санитарно-гигиеническим показателям определяется как обеспечивающая допустимый перепад температур внутренней поверхности ограждения и расчетной внутреннего воздуха. Выражая величину требуемого термического сопротивления ограждения, получим:

, (3.3)

где – коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимается по табл. 4 приложения 5.

– нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по табл. 5 приложения 5.

– расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен рассчитывается для фасада здания или для одного промежуточного этажа, если конструкция ограждения по высоте здания однотипная.

Для определения нормируемого сопротивления теплопередаче внутренних ограждающих конструкций при разности расчетных температур воздуха между помещениями 6 °С и выше в формуле (3.3) следует принимать и вместо - расчетную температуру воздуха более холодного помещения.

Для теплых чердаков и техподполий, а также в неотапливаемых лестничных клетках жилых зданий с применением квартирной системы теплоснабжения расчетную температуру воздуха в этих помещениях следует принимать по расчету теплового баланса, но не менее 2 °С для техподполий и 5 °С для неотапливаемых лестничных клеток.

Задачей теплотехнического расчета ограждений в данной работе является определение толщины слоя утеплителя, при которой проектируемое ограждение удовлетворяет требованиям тепловой защиты:

. (3.4)

В качестве критерия оценки теплозащитных свойств ограждения принимается максимальное значение из требуемых сопротивлений теплопередаче по энергосберегающим и санитарно-гигиеническим требованиям.

Предлагаемая конструкция наружной стены здания представлена на рис. 3.1. Наружная стена состоит из 4 слоев, в результате расчета необходимо определить толщину слоя утеплителя , м, с известным коэффициентом теплопроводности , коэффициенты теплопроводности и толщины остальных слоев также известны.

Рис. 3.1. Конструкция наружной стены.

Термическое сопротивление такой конструкции будет равно:

, (3.5)

где .

Выражая неизвестную толшину утеплителя из (3.5) получим:

. (3.6)

Округлим полученную толщину утеплителя в большую сторону кратно 5 мм и вычислим фактическое термическое сопротивление наружной стены по формуле (3.5).

Предлагаемая конструкция перекрытия чердака представлена на рис. 3.2. Перекрытие состоит из 3 слоев, в результате расчета необходимо определить толщину слоя утеплителя , м, с известным коэффициентом теплопроводности , коэффициенты теплопроводности и толщины остальных слоев также известны.

Рис. 3.2. Конструкция перекрытия чердака.

Термическое сопротивление такой конструкции будет равно:

, (3.7)

где .

Выражая неизвестную толшину утеплителя из (3.7) получим:

. (3.8)

Округлим полученную толщину утеплителя в большую сторону кратно 5 мм и вычислим фактическое термическое сопротивление перекрытия чердака по формуле (3.7).

Предлагаемая конструкция пола первого этажа здания представлена на рис. 3.3. Перекрытие пола состоит из 4 слоев, в результате расчета необходимо определить толщину слоя утеплителя , м, с известным коэффициентом теплопроводности , коэффициенты теплопроводности и толщины остальных слоев также известны.

Термическое сопротивление такой конструкции будет равно:

, (3.9)

где .

Выражая неизвестную толшину утеплителя из (3.9) получим:

. (3.10)

Округлим полученную толщину утеплителя в большую сторону кратно 5 мм и вычислим фактическое термическое сопротивление пола первого этажа по формуле (3.9).

4. Расчет теплопотерь помещений

Целью расчета теплопотерь в помещениях является определение количества передаваемой в окружающую среду теплоты, которую необходимо компенсировать теплоотдачей отопительных приборов. В жилых зданиях, согласно [1], следует учитывать потери теплоты через ограждающие конструкции; расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха; тепловой поток, регулярно поступающий от электрических приборов, освещения, людей и других источников.

Потери теплоты через ограждающие конструкции обусловлены теплопередачей через ограждения здания в связи с разностью температур по разные стороны ограждения. Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещений учитываются, если разность температур воздуха в этих помещениях более 3 °С.

Теплопотери рассчитывают поэтажно для всех отапливаемых помещений здания. Результаты расчетов сводятся в стандартный бланк расчета теплопотерь (см. табл.4.1).

Прежде чем приступить к расчету теплопотерь, необходимо вычертить поэтажные планы здания в масштабе 1:100; толщина наружных ограждений должна быть вычерчена в масштабе в соответствии с теплотехническим расчетом.

На планах здания все отапливаемые помещения нумеруем поэтажно по ходу часовой стрелки, начиная с помещения, расположенного в верхнем левом углу плана здания. Первая цифра соответствует номеру этажа, две последующие – номеру помещения, например, для первого этажа – 101, 102, 103 и т.д.; для второго этажа – 201, 202, 203 и т.д. Лестничные клетки обозначаем буквами ЛК. Результаты расчета теплопотерь сводятся в табл. 4.1.

Определяющей величиной для расчета теплопотерь через ограждения является площадь ограждения, участвующая в теплообмене. Обмер огражений зданий осуществляется в соответсвии со следующими рекомендациями [7, 8, 9] (дополнительно см. рис. 4.1).

Высота стен первого этажа, расположенного над неотапливаемым подвалом или подпольем, определяется нижней поверхности перекрытия подвала или подполья до поверхности пола второго этажа. Высота стен средних этажей – от поверхности пола до поверхности пола следующего этажа. Высота стен верхнего этажа – от поверхности пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия или бесчердачного покрытия.

Длину наружных стен угловых помещений измеряют от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен, длину наружных стен неугловых помещений – между осями стен. Длину внутренних стен определяют от внутренней поверхности наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен.

Поверхность окон и дверей измеряется по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Поверхности полов и потолков измеряют от внутренней поверхности наружных стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен.

Рис. 4.1. Определение размеров наружных поверхностей здания для определения теплопотерь: НС – наружных стен, ВС – внутренних стен, ПЛ – пола, ПТ – потолка, О – окон.

Основные теплопотери через ограждения определяют по формуле:

, (4.1)

где – коэффициент теплопередачи ограждения , Вт/(м²·К);

– площадь ограждения, м²;

Полученные теплопотери через наружные стены и пол для первого этажа, наружные стены для средних этажей, наружные стены и потолок для верхнего этажа заносят в табл. 4.1.

Для учета ориентации ограждения при расчете теплопотерь их увеличивают на значение дополнительных потерь тепла.

Дополнительные теплопотери, определяемые ориентацией ограждения по сторонам света определяют по формуле:

, (4.2)

где – коэффициент, учитывающий ориентацию ограждения по сторонам света.

Величину определяют, в соответствии с [1], пользуясь рис. 4.2.

Рис. 4.2. Значение коэффициента добавок на ориентацию по сторонам света.

Дополнительные теплопотери, возникающие в помещениях с двумя и более наружными стенами учитывают при помощи добавочного коэффициента , равного 0,05 [1], для всех ограждающих конструкций помещения.

Потери тепла на нагрев инфильтрационного воздуха возникают вследствие разности температур воздуха в помещении и снаружи. За счет разности температур в помещениях зданий с естественной вентиляцией возникает перепад давлений, благодаря которому наружный воздух через неплотности ограждений поступает в вентилируемые помещения и удаляется из здания через вентиляционные каналы кухонь, санузлов и ванных комнат. Попадающий в помещения наружный воздух необходимо нагревать до комнатной температуры.

Таблица 4.1.

Расчет теплопотерь помещения

Расход тепла на нагрев инфильтрационного воздуха составляет, кВт:

, (4.3)

где – изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°С);

– плотность воздуха, кг/м³;

– расход поступающего в помещение воздуха, м³/с.

Согласно [1] на 1 м² жилой площади комнат и кухонь жилого дома должно приходиться 3 м³/ч наружного воздуха для квартир с жилой площадью менее 20 м² на 1 человека. Таким образом, для каждого жилого помещения квартиры и для кухни, исходя из их площади, рассчитывается количество поступающего наружного воздуха, результат заносится в табл. 4.1. Обеспечение подачи требуемого количества наружного воздуха осуществляется за счет выбора конструкции окон и их заделки в строительные конструкции.

После заполнения табл. 4.1 определяется общая потребность здания в теплоте на отопление здания.

5. Выбор и обоснование схемы системы отопления

Выбор системы отопления начинается с выбора источника теплоснабжения, в качестве которого могут быть тепловые сети централизованного теплоснабжения или собственный источник тепла (котельная) и определяется местными условиями. В данной работе источник теплоснабжения и параметры теплоносителя в нем заданы.

В системах водяного отопления температура подаваемой воды определяется назначением здания, чем более высокие санитарно-гигиенические требования предъявляются к климату помещений, тем ниже должна быть температура теплоносителя [1]. Температура теплоносителя системы отопления , °С и перепад давления , Па задается в исходных данных.

Для жилых зданий рекомендуется [1] применение водяных одно- и двухтрубных систем отопления. Для малоэтажных зданий (5 и менее) возможно применение однотрубных СО с проточным подключением приборов [8], в многоэтажных зданиях предпочтительнее применение однотрубных СО с подключением приборов на перемычке или двухтрубных систем.

Способ установки отопительного прибора определяется архитектурно-планировочными решениями помещений и требованиями безопасности при эксплуатации СО.

Место размещения магистральных трубопроводов определяется архитектурной компоновкой здания и видом СО. При этом допускается размещать магистральные трубопроводы в подвале, подполье, на чердаке и в техническом этаже. Подающие трубопроводы, как правило, не размещают в помещениях квартир, а размещают в нишах лестничных клеток.

6.Конструирование системы отопления

Для компенсации теплопотерь в отапливаемых помещениях размещают отопительные приборы.

Отопительные приборы следует размещать, как правило, под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проема.

Если приборы под окнами разместить нельзя, то допускается их установка у наружных или внутренних стен, ближе к наружным. В угловых помещениях приборы необходимо размешать на обеих наружных стенах. При таком размещении движение восходящего теплового потока от отопительных приборов препятствует образованию ниспадающих холодных потоков от окон и холодных поверхностей стен и попаданию их в обслуживаемую зону.

При размещении приборов под окнами вертикальные оси прибора и оконного проема должны совпадать. Максимальное отклонение при этом не должно превышать более 50 мм. Допускается, при унификации приборного узла в жилых помещениях, гостиницах, общежитиях, административно-бытовых зданиях, смещение приборов от оси световых проемов.

Отопительные приборы в жилых зданиях следует устанавливать ближе к полу помещений на расстоянии 60 мм. Это позволяет обеспечивать равномерный про­грев воздуха у поверхности пола и в рабочей зоне.

В зданиях крупнопанельного строительства отопительные приборы устанавливаются свободно у стен. В массивных зданиях из кирпичной кладки приборы устанавливают в нише и полунише.

Ширина ниши должна превышать ширину отопительного прибора на 400 мм при прямой подводке и 600 мм при подводке с уткой.

Подачу теплоносителя к отопительным приборам в водяных СО многоэтажных жилых зданий рекомендуется осуществлять по вертикальным трубопроводам – стоякам, к которым последовательно подключены отопительные приборы. Подача теплоносителя в стояки осуществляется из магистральных трубопроводов, располагаемых в подвале (подполье), на чердаке, или комбинированно. Магистральные трубопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,003 в сторону ИТП для удаления воздуха и теплоносителя из системы.

Для отключения отдельных стояков и секций СО устанавливается запорная арматура на отводах к стояку, секции. Для слива теплоносителя и удаления воздуха из системы в нижней и верхней части стояков предусматриваются сливные и спускные краны, диаметром 15 мм. Для удаления воздуха из магистральных трубопроводов на концах ветвей устанавливают проточные воздухосборники, на отопительных приборах применяют краны Маевского.

Схемы систем и узлы (выносные элементы) схем выполняют в аксонометрической фронтальной изометрической проекции в масштабах 1:50; 1:100; 1:200; 1:400 [10]. На схемах элементы систем, как правило, указывают условными графическими обозначениями. При необходимости отдельные элементы системы на схеме, выполняемой в аксонометрической проекции, изображают упрощенно в виде контурных очертаний [11, 12]. При большой протяженности и (или) сложном расположении воздуховодов и трубопроводов допускается изображать их с разрывом в виде пунктирной линии. Места разрывов воздуховодов и трубопроводов обозначают строчными буквами.

На схемах систем отопления (теплоснабжения установок) указывают:

- трубопроводы и их диаметры;

- графическое обозначение изолированных участков трубопровода (при необходимости);

- буквенно-цифровые обозначения трубопроводов;

- отметки уровней осей трубопроводов;

- уклоны трубопроводов;

- размеры горизонтальных участков трубопроводов (при наличии разрывов);

- неподвижные опоры, компенсаторы и нетиповые крепления с указанием на полке линии-выноски обозначения элемента и под полкой - обозначения документа;

- запорно-регулирующую арматуру с указанием на полке линии-выноски диаметра (типа) арматуры и под полкой - обозначения арматуры по каталогу (обозначения документа);

- стояки (горизонтальные ветви) систем отопления и их обозначения;

- отопительные приборы;

- количество секций радиаторов, количество и длину ребристых труб, количество труб в регистре и длину регистра из гладких труб или обозначение регистра, а также обозначение (тип) по другим отопительным приборам. Для несложных систем отопления сведения по отопительным приборам на схеме не приводят (например, на схеме системы отопления здания несложной формы с однорядной (в плане и по высоте) установкой отопительных приборов);

- обозначения установок систем;

- закладные конструкции (отборные устройства для установки контрольно-измерительных приборов) с указанием обозначения конструкции и документа. Закладные конструкции на трубопроводах и других элементах систем указывают точками диаметром 2 мм;

- контрольно-измерительные приборы (при необходимости) и другие элементы систем. При этом буквенные обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов (4.13) принимают по ГОСТ 21.404.

Трубопроводы и другие элементы систем отопления (теплоснабжения установок) на схемах изображают толстой основной линией.

На листе, где изображены схемы систем отопления и теплоснабжения установок, как правило, приводят:

- схемы узлов управления системами отопления и теплоснабжения установок;

- узлы (выносные элементы) схем систем отопления и теплоснабжения установок.

7. Подбор отопительных приборов

Основными величинами, характеризующими процесс теплоотдачи прибора, являются температурный напор, расход теплоносителя и плотность теплового потока отопительного прибора.

Температурный напор отопительного прибора равен:

, (7.1)

где - температура теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах отопительного прибора соответственно, °С.

Требуемый расход теплоносителя в отопительном приборе или на участке системы равен, кг/ч:

, (7.2)

где – величина компенсируемых отопительным прибором (приборами на участке) теплопотерь, Вт;

– коэффициент учета дополнительного теплового потока. определяемый по табл. прилож.;

– коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений, определяемый по табл. прилож.;

– теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·°С) (для воды ).

Плотность теплового потока прибора определяется по отношению к стандартным условиям (температурный напор °С, расход теплоносителя кг/ч) по формуле, Вт/м²:

, (7.3)

где – номинальный тепловой поток прибора, определяемый по табл. прилож. ;

– коэффициенты, определяемые по табл. прилож.

Расчетная площадь отопительного прибора рассчитывается по формуле, м²:

. (7.4)

Порядок теплового расчета отопительных приборов зависит от типа СО и способа подключения прибора.

7.1. Однотрубные системы с проточным подключением приборов

При проточном способе подключения отопительных приборов расход через каждый прибор равен расходу теплоносителя в стояке (см. рис. 7.1). Расход теплоносителя в таком стояке должен обеспечивать теп-

лом все приборы стояка за счет остывания теплоносителя от до для отопления 3 этажей.     Рис. 7.1. Схема стояка однотрубной СО с проточным подключением приборов: – температура теплоносителя, подаваемого в стояк, – между 1-м и 2-м приборами, – между 2-м и 3-м приборами, – выходящего из стояка; – потребная тепловая мощность отопительных приборов 1, 2 и 3 этажей соответственно.

Средний температурный напор в стояке найдем по формуле:

. (7.5)

Расчет требуемого расхода теплоносителя в стояке тогда будет производиться по формуле:

. (7.6)

Для теплового расчета 1-го прибора необходимо рассчитать температуру теплоносителя после 1-го прибора:

. (7.7)

Температурный напор 1-го прибора тогда будет равен:

. (7.8)

Расчетную плотность теплового потока 1-го прибора тогда найдем по формуле:

. (7.9)

Требуемая площадь нагрева отопительного прибора на первом этаже тогда будет равна:

. (7.10)

Вычислив температуру теплоносителя перед отопительным прибором второго этажа по формуле (7.7) найдем температуру теплоносителя после 2-го прибора и, по формулам (7.8-7.10) произведем тепловой расчет отопительного прибора на втором этаже.

Таким образом, рассчитаем все отопительные приборы стояка СО. После расчета необходимо сравнить полученное значение температуры теплоносителя после стояка с принятой изначально, при этом отличие должно быть менее 10%.

7.2. Однотрубные системы с подключением приборов на перемычке

При подключении прибора с перемычкой (см. рис. 7.2) в прибор затекает только часть теплоносителя, двигающегося по стояку. Такое подключение характеризуется уменьшением расхода теплоносителя через прибор, неравномерности распределения температуры теплоносителя в стояке и неравномерности теплоотдачи приборов.

Расход теплоносителя в таком стояке должен обеспечивать теплом все приборы стояка за счет остывания теплоносителя от до .

Средний температурный напор в стояке найдем по формуле:

. (7.11)

Доля теплоносителя, проходящего через прибор, определяется коэффициентом затекания (см. табл. прилож. ).     Рис. 7.2. Схема стояка однотрубной СО с подключением приборов на перемычке: – температура теплоносителя, подаваемого в стояк, – между 1-м и 2-м приборами, – между 2-м и 3-м приборами, – выходящего из стояка; – потребная тепловая мощность отопительных приборов 1, 2 и 3 этажей соответственно.

Расчет требуемого расхода теплоносителя в стояке тогда будет производиться по формуле:

. (7.12)

Тогда расход теплоносителя, протекающего через отопительный прибор, будет равна:

. (7.13)

Считаем, что при протекании через прибор, теплоноситель расходом отдает заявленное количество теплоты , тогда температура воды после первого прибора будет равна:

. (7.14)

Температурный напор 1-го прибора тогда будет равен:

. (7.15)

Расчетную плотность теплового потока 1-го прибора тогда найдем по формуле:

. (7.16)

Требуемая площадь нагрева отопительного прибора на первом этаже тогда будет равна:

. (7.17)

Определив температуру теплоносителя перед отопительным прибором второго этажа по формуле (7.14) найдем температуру теплоносителя после 2-го прибора и, по формулам (7.15-7.17) произведем тепловой расчет отопительного прибора на втором этаже.

Таким образом, рассчитаем все отопительные приборы стояка СО. После расчета необходимо сравнить полученное значение температуры теплоносителя после стояка с принятой изначально, при этом отличие должно быть менее 10%.

7.3. Двухтрубные системы

Подача и отвод теплоносителя в двухтрубных системах производится индивидуально к каждому отопительному прибору парой подводящих трубопроводов. Таким образом, в каждый прибор подается вода одинаковой температуры и требуемого расхода. Температурный на-

пор равен для всех приборов, и определяется температурами и :   Рис. 7.3. Схема стояка двухтрубной СО: – температура теплоносителя, подаваемого в стояк, – выходящего из стояка; – потребная тепловая мощность отопительных приборов 1, 2 и 3 этажей соответственно.

. (7.15)

Требуемый расход теплоносителя через i-й отопительный прибор будет определяться по формуле:

. (7.16)

Расчетную плотность теплового потока i-го прибора тогда найдем по формуле:

. (7.17)

Требуемая площадь нагрева i-го отопительного прибора будет равна:

. (7.18)

Таким образом, по формулам (7.16-7.18), находим требуемый расход теплоносителя через каждый прибор и требуемую площадь теплоотдачи каждого прибора.

Общий расход теплоносителя стояком двухтрубной СО составляет:

. (7.19)

7.4. Выбор типоразмера отопительных приборов

Целью подбора отопительного прибора является определение типоразмера панельных приборов или количества секций секционных отопительных приборов.

Число секций отопительного прибора определяется по формуле:

, (7.20)

где – площадь нагрева одной секции радиатора (см. табл. прилож. );

– поправочный коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора (см. табл. прилож. );

– поправочный коэффициент, учитывающий число секций в отопительном приборе (см. табл. прилож. );

8. Гидравлический расчет системы отопления

Целью гидравлического расчёта систем отопления является определение расхода теплоносителя, подбор диаметров участков трубопроводов и определение потерь давления на участках и в системе в целом, при которых обеспечивается подача расчётных расходов теплоносителя во все нагревательные приборы здания.

Гидравлический расчет СО будем производить методом удельных потерь давления. Потери давления складываются из потерь на трение и в местных сопротивлениях:

. (8.1)

Потери давления на трение обусловлены трением жидкости о стенки трубы/канала и внутренним трением в потоке и выражаются формулой Дарси-Вейсбаха:

, (8.2)

где – коэффициент гидравлического трения;

– длина участка, м;

– диаметр трубопровода, м;

– плотность перемещаемой среды, кг/м³;

– скорость перемещаемой среды, м/с.

Местные потери давления обуславливаются изменением скорости потока по величине или направлению и выражаются формулой Вейсбаха:

, (8.3)

где – коэффициент местного сопротивления (КМС).

Для перехода от массового , кг/ч к объемному расходу , м³/с используется формула:

. (8.4)

Скорость теплоносителя , м/с в трубе диаметром , м равна:

. (8.5)

На аксонометрической схеме выбирается главное циркуляционное кольцо. За главное циркуляционное кольцо принимается наиболее протяжённое и нагруженное (имеющее наибольшую тепловую нагрузку) кольцо циркуляции.

Главное циркуляционное кольцо разбивается по ходу движения теплоносителя, начиная от узла ввода, на расчётные участки с нанесением их тепловых нагрузок, длины в метрах и порядкового номера.

Участком называется отрезок трубопровода, на котором количество протекающей воды, температура теплоносителя и диаметр трубопровода остаются неизменными.

Гидравлический расчёт выполняют по форме табл. 8.1.

Сумму сопротивлений в главном циркуляционном кольце (графа 12) – записывают ниже таблицы 8.1.

После расчёта главного циркуляционного кольца выполняют расчёт ещё двух второстепенных циркуляционных колец (как правило, через средний и близкий к узлу ввода стояки).

Невязка потерь давления циркуляционных колец (без учёта потерь давления в общих участках) не должна превышать 15%.

При невозможности увязки потерь давления в циркуляционных кольцах, для погашения избыточного давления в стояках с малой тепловой нагрузкой предусматривают установку дроссельной диафрагмы (как правило, в нижней части стояка).

Таблица 8.1

Ведомость гидравлического расчёта системы водяного отопления

9. Подбор оборудования ИТП

В местах присоединения систем отопления к тепловым сетям устраивают тепловые пункты (узлы управления), в которых устанавливают оборудование для подготовки теплоносителя, запорную и регулирующую арматуру, приборы для регулирования и учета расхода теплоносителя. Тепловые пункты, как правило, размещают в подвалах обслуживаемых зданий.

Для присоединения потребителей к водяным тепловым сетям используют две принципиально отличные схемы – зависимую и независимую.

9.1. Подключение к наружным сетям по зависимой схеме

Зависимое подключение систем отопления к тепловым сетям характеризуется подачей в систему отопления здания смеси подаваемой сетевой воды и обратной воды СО с возвратом излишков теплоносителя в обратный трубопровод тепловых сетей. Гидравлический и тепловой режим такой системы зависит от режима работы тепловых сетей. В настоящее время для смешения теплоносителей при зависимом подключении применяют насосы [14]. Типовые схемы подключения СО к тепловым сетям по зависимой схеме приведены на рис. 9.1 [15].

а)

б)

Рис. 9.1. Типовые схемы подключения СО к тепловым сетям по зависимой схеме: а) при достаточном давлении в тепловых сетях; б) при недостаточном давлении в тепловых сетях.

Задачей подбора оборудования ИТП с зависимым подключением к тепловым сетям состоит в выборе схемы подключения и подборе насоса.

Коэффициент смешения , обеспечивающий тепловой режим СО определяется по формуле:

, (9.1)

где – температура в подающем теплопроводе тепловых сетей, °С;

– температура в подающем теплопроводе СО, °С;

– температура в обратном теплопроводе СО, °С.

Расход теплоносителя, потребляемого из наружных тепловых сетей составляет [14], кг/ч:

, (9.2)

где – потребность здания в тепле, Вт.

Требуемая подача насоса в этом случае составляет:

. (9.3)

При достаточном для циркуляции теплоносителя в СО перепаде давления в тепловой сети принимают схему «а», рис. 9.1, требуемый напор циркуляционного насоса принимают на 2…3 м больше потерь давления в СО .

При недостаточном для циркуляции теплоносителя в СО перепаде давления в тепловой сети принимают схему «б», рис. 9.1, требуемый напор циркуляционного насоса принимают на основании соотношения перепада давления в тепловой сети и требуемого перепада давления в СО с запасом 2…3 м.

(9.4)

Подбор насоса производится на основании его характеристики (см. прилож. ).

9.2. Подключение к наружным сетям по независимой схеме

Подключение по независимой схеме гидравлически развязывает наружные тепловые сети и систему отопления путем применения теплообменника. Теплообменник позволяет передавать тепловую энергию от теплоносителя наружных тепловых сетей системе отопления без перемешивания теплоносителя. Циркуляция теплоносителя в СО осуществляется за счет насоса, устанавливаемого преимущественно на обратной ветке СО перед теплообменником (рис. 9.4.).

Рис. 9.4. Подключение СО к наружным тепловым сетям по независимой схеме

Задачами подбора оборудования ИТП с независимым подключением к тепловым сетям являются подбор теплообменника и насоса.

Расчет теплообменников в системах потребления тепла централизованных систем теплоснабжения рекомендуется производить в соответствии с [14].

Расчетный расход теплоносителя в системе отопления принимается по результатам гидравлического расчета СО или по формуле, кг/ч:

. (9.5)

– температура в обратном теплопроводе СО, °С.

Требуемый расход теплоносителя наружных тепловых сетей определяем по формуле, кг/ч:

. (9.6)

Оптимальное соотношение числа ходов для греющей и нагреваемой воды в пластинчатом теплообменнике находится по формуле:

, (9.7)

где – расход нагреваемой воды , кг/ч;

– расход греющей воды , кг/ч;

– допустимые потери давления греющей воды, кПа;

– допустимые потери давления нагреваемой воды, кПа;

– средняя температура теплоносителя в СО, °С;

– средняя температура теплоносителя в тепловой сети, °С;

Если соотношение ходов получается менее 2, то принимается симметричная схема движения теплоносителей.

Требуемое число каналов в теплообменнике находят по нагреваемой воде и округляем до ближайшего большего целого:

, (9.8)

где – оптимальная скорость движения теплоносителя, принимает 0,4 м/с;

– живое сечение межпластинчатого канала, м², принимается по табл. прилож.

Ввиду симметричной компоновки теплообменника общее живое сечение каналов греющей и нагреваемой воды в пакете совпадает:

. (9.9)

Далее находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с:

, (9.10)

. (9.11)

Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины находим по формуле, Вт/(м2·°С):

, (9.12)

где – коэффициент, зависящий от типа пластин, принимаемый равным 0,45.

Коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде определяется по формуле, Вт/(м2·°С):

. (9.13)

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, Вт/(м2·°С):

, (9.14)

где – коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, принимается равным 0,7…0,85;

– толщина пластины, м;

– теплопроводность пластины, принимается для стали рав­ной 58 Вт/(м × °С), для латуни — 105 Вт/(м × °С).

Температурный напор теплообменника отопления определяется по формуле, °С:

. (9.15)

Требуемая поверхность теплообмена определяется по формуле, м²:

. (9.16)

По данным табл. прилож. подбираем количество пластин, обеспечивающих ближайшую большую поверхность теплообмена.

Количество ходов в теплообменнике находим по формуле:

, (9.17)

где – поверхность нагрева одной пластины, м².

Потери давления, кПа в пластинчатых теплообменниках определяется по формуле:

для нагреваемой воды

, (9.20)

для греющей воды

. (9.21)

Циркуляционный насос в независимой системе отопления подбирается на подачу расхода при давлении с запасом 10…20 кПа.

Потери давления в греющей секции теплообменника должны быть меньше располагаемого перепада давления в тепловых сетях.

10. Определение объемов вентиляции

Нормы вытяжки из помещений жилых многоквартирных зданий принимаются согласно [1], [16] (см. табл. прилож. ).

Удаление воздуха предусматривается из помещений кухни, санузла, ванной комнаты, совмещенного с ванной санузла. Удаление воздуха из жилых комнат осуществляется через вентиляционную решетку кухни. Результаты расчета воздухообменов сводятся в табл. 10.1.

Таблица 10.1

Расчет воздухообмена

В графу 5 заносятся расчетные воздухообмены всех обслуживаемых решеткой (графа 1) помещений, в графу 6 – сумма воздухообменов из графы5, удаляемых рассчитываемой решетки.

Площадь живого сечения жалюзийной решетки , м² определяется по формуле

(10.1)

где L – суммарный воздухообмен через жалюзийную решетку, м³/час;

– скорость воздуха при входе в жалюзийную решетку, принимаемая от 0,5 м/с для помещений верхних этажей до 1 м/с для помещений нижних этажей.

Габаритные размеры жалюзийной решетки назначается, исходя из того, что «живое сечение» решетки составляет 60% общей ее площади, в соответствии с табл. прилож.

11. Конструирование системы вентиляции

При проектировании вентиляции необходимо руководствоваться следующими рекомендациями

1. Кухни, ванные, уборные или объединенные санитарные узлы должны иметь вытяжную вентиляцию непосредственно из помещений. Вытяжная вентиляция жилых комнат в квартирах должна осуществляться через вытяжные каналы кухонь.

Вытяжные системы кухонь должны быть рассчитаны на удаление воздуха из жилых комнат, в которых извлечение загрязненного воздуха не предусмотрено.

При устройстве вентиляции из санитарных узлов допускается объединение вентиляционных каналов ванной и уборной одной квартиры.

2. Вертикальные каналы, как правило, следует располагать во внутренних кирпичных стенах. Если это невозможно, допускается устройство приставных каналов. Устройство вентканалов в наружных стенах или приставных каналов (без отступа) у наружных стен не допускается.

Размеры вертикальных каналов в кирпичных стенах должны быть кратными размерам кирпича. Расстояния между двумя каналами, а также между каналом и поверхностью стены нужно принимать в полкирпича.

4. Вытяжные отверстия в помещениях необходимо располагать на 0,5 м от потолка.

Минимально допустимый размер вентиляционных каналов в кирпичных стенах ½ × ½ кирпича (140 × 140 мм). Толщина стенок канала принимается не менее ½ кирпича.

Если нет внутренних кирпичных стен, устраивают приставные воздуховоды из блоков или плит; минимальный размер их 100 × 150 мм.

Воздуховоды, прокладываемые на чердаках или в неотапливаемых помещениях, выполняют из двойных гипсошлаковых или шлакобетонных плит толщиной 100 мм. Сборные воздуховоды на чердаке размещают по железобетонному перекрытию с подстилкой одного ряда плит, который заливают цементным раствором, слоем не менее 5 мм. Размер горизонтальных воздуховодов, расположенных на чердаках, следует принимать не менее 200 × 200 мм, а их длинна в системе естественной вентиляции не должна превышать 8 м.

Вытяжная шахта для выброса воздуха должна быть выведена выше конька крыши не менее чем на 0,5 м Шахты с обособленными каналами могут быть выполнены из бетонных блоков с утеплителем фибролитом с утолщенными стенками из шлакобетона, керамзитобетона или другого малотеплопроводного и влагостойкого материала, а также каркасными с эффективным утеплителем.

На план типового этажа необходимо нанести вертикальные вытяжные каналы и жалюзийные решетки, а на план чердака вертикальные вытяжные каналы, сборные горизонтальные каналы и вытяжные шахты.

Каждой вытяжной системе присваивается номер (B-I, В-2 и т.д. ). После нанесения на планы всех элементов вентиляционных систем вычерчивается аксонометрическая схема одной системы, подлежащей гидравлическому расчету.

12. Аэродинамический расчет системы вентиляции и разработка мероприятий по интенсификации воздухообмена в здании

Целью расчета являются подбор сечения вентиляционных каналов, обеспечивающих удаление расчетных расходов воздуха из вентилируемых помещений.

Расчет воздуховодов в системах вентиляции с естественным побуждением начинают с установления располагаемого гравитационного давления, определяя его во формуле, Па:

(12.1)

где – плотность наружного и внутреннего воздуха, соответственно, кг/м³.

После определения объемов воздухообмена и располагаемого давления вычерчивают расчетную аксонометрическую схему системы вентиляции, разбивают ее на участки; при этом первым участком является вертикальный канал, наиболее удаленный от вытяжной шахты. Каждому расчетному участку присваивается номер, в числителе выносной линией указывается объем воздуха, м³/час, движущегося по участку, а в знаменателе - длина участка.

Задаваясь скоростью воздуха в переделах 0,3…1 м/с, определяют площадь живого сечения канала;

(12.2)

По площади живого сечения принимают размеры канала (а´в), при этом в кирпичных стенах они должны быть кратными размеру кирпича, в противном случае необходимо сделать перерасчет скорости.

Так как гидравлический расчет ведется для круглых воздуховодов, необходимо определить диаметр круглого воздуховода, который эквивалентен по потерям на трение принятому прямоугольному или квадратному воздуховоду.

Эквивалентный диаметр определяют по формуле, м

(12.3)

Потери давления складываются из потерь на трение и в местных сопротивлениях:

. (12.4)

Потери давления на трение обусловлены трением жидкости о стенки трубы/канала и внутренним трением в потоке и выражаются формулой Дарси-Вейсбаха:

, (12.5)

где – коэффициент гидравлического трения;

– длина участка, м;

– диаметр трубопровода, м;

– плотность перемещаемой среды, кг/м³;

– скорость перемещаемой среды, м/с.

Местные потери давления обуславливаются изменением скорости потока по величине или направлению и выражаются формулой Вейсбаха:

, (12.6)

где – коэффициент местного сопротивления (КМС).

Аэродинамический расчет производится для наиболее удаленных от вытяжной шахты каналов, удаляющих воздуха с первого и последнего этажа. Результаты расчета сводятся в табл. 10.2

Таблица 10.2

Аэродинамический расчет вентиляционных каналов

После расчета каждой ветви определяется суммарное аэродинамическое сопротивление ветви. Для удаления требуемого расхода воздуха полученное сопротивление ветви должно быть менее для помещения, где расположена расчетная вентиляционная решетка. В противном случае необходимо увеличить сечение решетки и вентиляционных каналов. В случае невозможности подбора требуемых сечений решетки и каналов по архитектурно-планировочным условиям необходима разработка мероприятий для интенсификации удаления воздуха, например установка дефлектора с блоком поддержания постоянного разрежения в шахте.

Литература

1. СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование

2. СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные

3. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

4. СанПиН 2.1.2.1002-00 Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям

5. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий

6. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

7. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование. / Под ред. проф. Б.М. Хрусталева. – М.: Изд-во АСВ, 2008. – 784 с.

8. Сканави А.Н. Отопление: Учебник для студентов ВУЗов, обучающихся по направлению «Строительство», специальности 290700 / А.Н. Сканави, Л.М. Махов. – М.: АСВ, 2002. – 576 с.

9. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Учебник для ВУЗов / В.М. Гусев, Н.И. Ковалев, В.П. Попов, В.А. Потрошков, под ред. В.М. Гусева. – Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. – 343 с.

10. ГОСТ 21.602-2003. Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования.

11. ГОСТ 21.205-93. Условные обозначения элементов санитарно-технических систем.

12. ГОСТ 21.206-93. Условные обозначения трубопроводов.

13. ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.

14. СП 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов

15. Пырков В.В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование. – К.: II ДП «Такi справи», 2007. – 252 с.

16. СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные.

17. СНиП 23-01-99 Строительная климатология

18. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: учебник для вузов. – М.: Изд-во АСВ, 2002. – 576 с