2. Отопление здания

2.1 Расчет теплопотерь помещений

Расчёт теплопотерь здания состоит из расчёта теплопотерь по всем помещениям для каждого ограждения. Теплопотери здания складываются из теплопотерь всех помещений, а теплопотери каждой комнаты рассчитываются как сумма теплопотерь ограждающих конструкций, относящихся к данной комнате. Заносим все расчеты теплопотерь в таблицу 2.

Общая расчётная потеря тепла каждой ограждающей конструкции вычисляется по формуле:

,

где F – площадь ограждающей конструкции [м²]; t_в – расчётная температура внутреннего воздуха [^°С], для жилых комнат принимается равной 18 ^°С, для объединенных санитарных узлов t_в = 25 ^°С, для лестничной клетки 16 ^°С, для кухни 18 ^°С; t_н – расчётная зимняя температура наружного воздуха, принимается по таблице 4.3 ТКП 45-2.04-43-2006, t_н = -26 ^°С (для Гомельской области); n – коэффициент учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимается по таблице 5.3 ТКП 45-2.04-43-2006, n принимается равным 0,6 для полов первого этажа, n = 1 для наружных стен, n=0,9 для потолков. R₀ – термическое сопротивление, (м²·⁰С)/Вт; Просуммировав общие потери каждой комнаты в таблице 2, получаем сумму теплопотерь равную 42356 Вт.

Таблица 2- Теплопотери здания

2.2 Расчет нагревательных приборов

Нагревательные приборы являются основным элементом системы отопления. Они устанавливаются непосредственно в помещении и должны удовлетворять теплотехническим, санитарно-гигиеническим и технико-экономическим требованиям.

В жилых зданиях устанавливаются нагревательные приборы с высоким коэффициентом теплоотдачи. Их поверхность в тоже время не должна нагреваться выше температуры 90 ^°С, т.к. уже при этой температуре может возникнуть сухая возгонка оседающей на приборе пыли. В качестве нагревательных приборов используются стальные радиаторы типа РСВ1-1

Расчетная площадь поверхности нагрева прибора F_р определяется по формуле:

,

где Q – требуемая теплоотдача прибора в рассматриваемом помещении;

где t_ср – средняя температура воды в нагревательном приборе; t_в – температура воздуха в помещении. Для однотрубной системы имеем:

^°С;

где t_о – температура охлажденной воды; t_г –температура горячей воды, выходящей из нагревательного прибора.

Число секций радиаторов определяется по формуле:

,

где β₄ – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении, при открытой установке β₄ = 1; β₃ – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе. Коэффициент β₃

определяют по формуле:

Все расчёты нагревательных приборов приведены в таблице 3.

2.3 Гидравлический расчёт трубопроводов и расчет элеватора

Цель гидравлического расчёта: определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчётном циркуляционном давлении установленном для данной системы. Из курса гидравлики известно, что при движении реальной жидкости по трубам всегда имеют места потери давления для преодоления сопротивлений двух видов: сопротивления на трение, на местное сопротивление (сопротивление по длине).

Для данной двухтрубной системы расчетное кольцо проходит через нижний нагревательный прибор через стояк с наибольшей тепловой нагрузкой наиболее удаленный от элеваторного пункта. Данное неблагоприятное кольцо разбивается на расчетные участки, под которыми принимают длину трубопровода с постоянным расходом теплоносителя.

Под расчетным циркуляционным давлением понимается необходимое давление для поддержания принятого гидравлического режима системы отопления, т.е. то давление, которое может быть израсходовано в расчетных условиях на преодоление гидравлических сопротивлений в системе.

Для определения диаметра трубопровода, скорости движения воды в трубопроводе нужно рассчитать расход воды на участке G_i, кг/ч, который определяется по формуле:

,

где Q_уч – тепловая нагрузка участка, Вт.

При подборе диаметра труб в циркуляционном кольце исходят из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления от трения при движении теплоносителя по трубам, Па/м:

,

где; Σl – длина циркуляционного кольца (сумма длин участков расчетного кольца), м.

Зная G_i и R_ср по приложению В методического руководства по расчету отопления и вентиляции жилых зданий определим d и v.

В данном курсовом проекте гидравлический расчет трубопроводов ведется методом удельных потерь давления. Предварительно зададим потери давления 8000 Па. Потери давления на трение на участке определяются путем умножения удельной потери давления R на длину участка l, м. Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяются по формуле:

,

где  – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;  – скорость воды на участке, м/с;  – плотность воды, кг/м³. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке зависит от вида местных сопротивлений.

Таблица4 – Гидравлический расчет трубопровода

Данные по схеме				Принято
Номер участка	Тепловая нагрузка участка Q,Вт	Расход воды на участке Gi,кг/ч	Длина участка l,м	Диаметр трубопровода d, мм	Скорость движения воды v, м/с	Потери давления от трения на 1 м длины R, Па/м	Потери давления от трения на участке Rl, м	Сумма коэффициентов местных сопротивлений, ΣZ, Па	Потери давления в местных сопротивлениях, Z, Па	Сумма потерь давления на участке Rli+Zi
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	20334	500	18,2	25	0,24	45,2	823,6	1,8	51,4	875,0
2	10675	262	0,49	20	0,20	38,3	18,9	2	39,5	58,4
3	7257	178	0,37	15	0,26	95,3	34,9	13,3	446,4	481,3
4	3730	92	5,49	15	0,14	28,4	155,6	1	9,0	164,6
5	2057	51	19,8	15	0,07	7,2	142,4	2	5,4	147,8
6	2057	51	9	15	0,07	7,2	64,7	1,5	4,0	68,7
7	3730	92	5	15	0,14	28,4	141,9	1,5	13,5	155,4
8	7257	178	2,66	15	0,26	95,3	253,6	2,3	77,2	330,8
9	10675	262	6,92	20	0,20	38,3	265,0	1	19,8	284,8
10	20334	500	1,12	25	0,24	45,2	50,4	2,5	71,4	121,8
			69,1							2688,6
∆pe=	2421
∆pн=	6908,7
∆pp=	9330
Rср=	67,524

Потери давления в кольце должны быть в пределах 90 % располагаемого давления:

% ≤ 10 %.

Расчетное циркуляционное давление определяется по формуле:

=+,

где – давление, возникающее от охлаждения воды в приборе, вычисляется по формуле:

= h ∙ g ∙ (ρ_o – _г),

где h – высота между двумя смежными центрами охлаждения; ρ_o и _г – плотность теплоносителя в обратной и подающей магистралях соответственно.

-искусственное давление создаваемое насосом или элеватором, Па,

Рассчитывается как =100.

Б-поправочный коэффициент, учитывающий значение естественного циркуляционного давления в период в период поддержания расчётного гидравлического режима в системе, для однотрубных систем Б=1.

Рассчитаем элеватор. Работа элеватора основана на использовании энергии подающей магистрали тепловой сети, выходящей из сопла со значительной скоростью. При этом статическое давление её становится

меньше, чем давление в обратной магистрали, вследствие чего охлаждённая вода из обратной магистрали подсасывается струёй воды из подающей магистрали в камеру высасывания. Образовавшийся поток воды поступает в камеру смешения, где выравниваются температуры и скорости, а давление постоянно. В диффузоре скорость потока уменьшается по мере увеличения его сечения, а статическое давление увеличивается. За счёт гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания элеватора создаётся циркуляционное давление, необходимое для действия системы отопления.

≤10%.

Данное равенство не выполняется, значит необходимо изменить диаметры отдельных участков. При проведении данной операции видим, что уменьшить диаметры труб не представляется возможным, т.к. возникают скачки скорости воды, а запас давления в основном циркуляционном кольце не достигает значения меньшего 10 %. Неувязка в расходуемом давлении между отдельными циркуляционными кольцами допускается в двухтрубных системах до 25 %.