3. Теплоснабжение.

3.1. Выбор системы отопления.

Гигиенические исследования микроклимата помещений и того, как влияют изменения его отдельных компонентов на организм человека, позволили выработать требования к системам отопления. Основные из них:

-санитарно-гигиенические;

-экономические;

-строительные;

-монтажные;

-эксплуатационные;

-эстетические.

Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Каждая система отопления включает в себя три основных элемента: тепло генератор, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю; системы теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от тепло генератора к отопительным приборам и отопительных приборов, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения.

По взаимному расположению основных элементов системы отопления подразделяют на центральные и местные.

Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится тепло генератор (котельная, ТЭЦ).

Местными системами отопления называют такой вид отопления, при котором все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении.

По виду теплоносителя, передающего теплоту отопительными приборами в помещения, центральные системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные.

В нашем случае используется центральная водяная система с искусственной циркуляции за счет насоса.

Система водяного отопления включает в себя: главный стояк, магистральные теплопроводы, стояки (ветви), подводки, отопительные приборы, расширительный бак, запорно-регулирующую арматуру.

Отопительные приборы системы отопления размещают у наружных стен, преимущественно под окнами, так как в результате уменьшаются холодные токи воздуха вблизи окон. Тип отопительного прибора выбирают в соответствии с характером и назначением данного здания, сооружения и помещения.

3.2. Определение тепловых потерь через ограждающие конструкции.

Для предотвращения потерь теплоты в помещении предусматриваются ограждающие конструкции (стены, полы, потолки, окна, двери). Через них происходит потери теплоты в зимнее время и перегрев помещений в летнее время. Мощность отопительной системы рассчитывают и проектируют на наиболее холодный период года. Для проектирования отопления нужно знать потери теплоты в помещении через ограждающие конструкции.

Необходимые данные:

1. План ремонтной мастерской (см. рис.3.1.)

2. Конструкция ограждений: стены- панельные из керамзита- бетона толщиной δ= 380мм, штукатурка толщиной δ = 20мм, кровля- рубероид толщиной δ = 1.5мм, рубероид- битум толщиной δ = 6мм, ячеистый бетон толщиной δ = 120 мм, пергамент толщиной δ = 1мм, ж/б плита толщиной

δ = 1мм, окна- деревянные, двухслойного остекления; двери- деревянные; пол- бетонный толщиной δ = 240мм.

3. Мощность установленных электродвигателей - 5кВт; мощность сварочного оборудования - 5кВт; мощность освещения - 2.2кВт; душевая-4 сетки.

4. Расчетные температуры: наружный воздух - t_H= -18°C, внутренний воздух для мастерской – t_В =18° С, теплоноситель подающей магистрали- t₁ = 95°С, теплоноситель отводящей магистрали - t₂ = 70 °С.

Расчетная скорость ветра - U = 7м/ с.

I

F_СТ.1=F_СТ-F_ДВ-F_ВОР-F_ОК (3 1)

где: F_СТ -общая площадь стен, м²; F_ДВ -площадь дверей, м²; F_ВОР -площадь ворот, м²; F_OK - площадь окон, м².

Сопротивление m-слойного ограждения теплопередаче определяем по формуле[1]:

R₀=R_B+Σδ_i/λ_i + R_H (3.2)

где: R_B - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; R_H - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения; λ_i - коэффициент теплопроводности слоя; δ_i -толщина слоя, м. Коэффициент теплопередачи определяем по формуле[1]:

k=1/R₀ (3.3)

Основные потери теплоты через наружные ограждения определяем по формуле:

Q¹=k*F*(t_B-t_H)*a (3.4)

где: t_B - температура внутри помещения, ^oС; t_H -температура наружного воздуха, ^oС; а - поправочный коэффициент к расчетной разности температур, зависящий от расположения ограждения по отношению к наружному воздуху. Для наружных стен и полов на грунте а = 1

Дополнительные потери тепла определяем по формуле:

Q_ДОП ⁼ Q_ВЕТ ⁺ Q_ориен ⁺ Q_инф. (3.5)

где: Q_BET -теплопотери на ветер; Q_ориен -тепллопотери на ориентацию,;

Q_инф -теплопотери на инфильтрацию.

Определяем полные тепловые потери по формуле:

Q = Q ¹+ Q _ДОП (3.6)

Рассмотрим СТОРОНУ 1.

1) Стена: R_B = 0.115 (м² * с)/Вт (табл.8[1]), R_H = 0.043 (м² * с)/ Вт (табл.10[1]), λ_i= 0.68 и λ_i = 0.93 (м² * с)/Вт (табл.32[3]), Q_BFT = 5%(стр.71[1]), Q _ориен =10%(СТР.71[1]).

Определяем расчетную площадь стен по формуле (3.1):

F_CT, = (17.4 +178.08 + 6.28 * 18) - 4 * 1.968 -6*5-5*1,5*1.2 = 261.648м²

Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче определяем по

формуле (3.2):

R₀=0.115+(0.38/0.68)+(0.02/0.93)+0.043=0.773 (м² * с)/Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (3.3):

k= 1/0.773=1.293

Основные потери теплоты через наружные ограждения определяем по формуле (3.4):

Q¹ = 1.293*261.648*(18 + 18) = 12179.19 Вт.

Дополнительные потери тепла определяем по формуле (3.5):

Q_доп. = 0.15*12179.19 = 1826.88 Вт.

Определяем полные тепловые потери по формуле (3.6):

Q = 12179.19 + 1826.88 = 14006.07 Вт.

2) Двери:

Расчетную площадь дверей определяем:

F_ДВ =4* 1.968 = 7.872 м²

Термическое сопротивление теплопередаче равна[5]:

R₀=0.22(м²*c)/Bm

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (3.3):

k = 1/0.22 = 4.545

Основные потери теплоты через двери определяем по формуле (3.4):

Q¹ = 4.545 * 7.872 * 36 = 1288.014 Вт.

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле (3.5):

Q_ДОП = 0.25 * 1288.014 = 322.003 Вт.

Определяем полные тепловые потери по формуле (3,6):

Q = 1288.014 + 322.003 = 1610.017 Вт.

3) Ворота:

Расчетная площадь ворот равна:

F_ВОР =6*5 = 30м²

Термическое сопротивление теплопередаче равна [5]:

R₀=0.22(м²*c)/Bm

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (3.3):

k = 1/0.22 = 4.545

Основные потери теплоты через двери определяем по формуле (3.4):

Q¹ = 4.545 * 30 * 36 = 4908.6 Вт.

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле(3.5):

Q_ДОП = 0.25*4908.6 = 12227.15 Вт.

Определяем полные тепловые потери по формуле (3,6):

Q = 4908.6 +1227.15 = 6135.75 Вт.

1) Окна:

Определяем общую площадь окон:

F = 5*1.5*1.2 = 9 м².

Термическое сопротивление теплопередаче равна [5]:

R_o =0.33(м²*с)/Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (3,3):

k = 1/0.33 = 3.03

Основные потери теплоты через двери определяем по формуле (3.4):

Q¹ =3.03*9*36 = 981.72 Вт.

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле (3.5):

Q_ДОП = 0.25*981.72 = 245.43 Вт.

Определяем полные тепловые потери по формуле (3,6):

Q = 981.72 + 245.43 = 1227.15 Вт.

Расчеты тепловых потерь через ограждающие конструкции СТОРОН 2,3,4 ведутся по аналогии. В результате получаем:

СТОРОНА 1 Q = 22978.99 Вт.

СТОРОНА 2 Q = 20992.254 Вт.

СТОРОНА 3 Q = 22381.53 Вт.

СТОРОНА 4 Q = 27571.615 Вт.

Рассмотрим потери через КРОВЛЮ. Определяем расчетную площадь кровли:

F_KP =1368 м².

Термическое сопротивление теплопередаче определяем по формуле (3.2):

R₀=(м²*с)/Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле (3.3):

k = 1/0.427 = 2.342

Определяем полные тепловые потери по формуле (3.4):

Q = 2.342* 1368* 36 = 115338.816 Вт.

Рассмотрим потери через ПОЛ.

Для определения тепловых потерь через пол, его площадь делим на зоны. Зоной называется полоса шириной 2м, параллельная линии наружной стены. Зоны номеруются от наружной стены.

Значения термических сопротивлений (табл.8[1]):

1. Зона - R_o =2.15 (м²*с)/Вт

2. Зона - R_о=4.3 (м²*с)/Вт

3. Зона - R_o = 8.6 (м²*с)/Вт

Для остальной части пола R_o = 14.2 (м² *с)/Вт Расчетная площадь каждой зоны:

F₁=48*2*2 + 42*2*2 = 364 м²

F₂=44*2*2 + 34*2*2 = 312 м²

F₃ =40*2*2 + 12*2*2 +18*4 =280 м²

F ₄=12*36 = 432 м²

Коэффициент теплопередачи для каждой зоны определяем по формуле (3.3):

k₁ =1/2.15=0.465

k₂ =1/4.3 = 0.233

k₃ =1/8.6 = 0.116

k₄,= 1/14.2 = 0.0704

Определяем полные тепловые потери для каждой зоны по формуле (3.4):

Q₁ =0.465*364*36 = 6093.36 Вт

Q₂ =0.233*312*36 = 2617.056 Вт

Q₃= 0.116* 280* 36 = 1169.28 Вт

Q₄ = 0.0704*432*36 = 1094.861 Вт

Полные потери тепла через ПОЛ определяем:

Q = 6093.36 + 2617.056 +1169.28 + 1094.861 = 10974.557 Вт

Суммарные потери теплоты через ограждающие конструкции всего здания составило:

Q _огр =ΣQ = 220237.759 Вт