Общая часть
Теплотехника –область науки, техники, занимающаяся вопросами получения и использования тепла.
Одновременно с теплотехникой развивались системы отопления и вентиляции,предназначенные для обеспечения санитарно-гигиенических требований, предъявляемыхк зданию и поддержания требуемого температурно-влажностного режима помещенийздания.
Для создания системы отопления здания в курсовом проекте выполняется:
ü теплотехнический расчёт наружныхстен, подвального и чердачного перекрытий;
ü расчёт теплопотерь всех помещенийздания;
ü определение удельной тепловойхарактеристики здания;
ü выбор и конструирование системыотопления;
ü расчёт нагревательных приборов;
ü гидравлический расчёт трубопроводов.В данном курсовом проекте проектируетсяжилое девятиэтажное здание, наружные стены которого панельные плотностью 2500кг/м3, между слоями – утеплитель, без наружной штукатурки, изнутри –известково песчаная штукатурка толщиной 0,02 м. В здании имеется подвал и чердак. Подвалне отапливаемый, без окон. Строительный объём здания – 27,0 /> 24,0 /> 28,0 .
В жилом зданиипроектируется однотрубная горизонтальная система отопления с редукционнымивставками без регулирования.
Тип нагревательныхприборов – радиаторы стальные РСВ1-2.
Район постройкипроектируемого здания – город Гомель Республики Беларусь, для которогойхарактерны следующие климатические данные:
ü средняя температура наружного воздуханаиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 tн = – 28 0С;
ü средняя температура наружного воздуханаиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 tн = – 24 0С;
ü средняя температура наружного воздуханаиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 tн = – 32 0С;
Расчётные параметрывоздуха в помещении для расчёта наружных ограждающих конструкций здания:
ü расчётная температура воздуха tв = 18 0С;
ü относительная влажность воздуха φв=55 %.
Влажностныйрежим помещений и условия эксплуатации ограждающих конструкций зданияпринимаются в зависимости от температуры и относительной влажности внутреннеговоздуха:
ü влажностный режим помещений– нормальный;
ü условия эксплуатацииограждений – Б.
1 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ОГРАЖДАЮЩИХКОНСТРУКЦИЙ
Ограждающие конструкции совместно с системами отопления, вентиляции икондиционирования воздуха должны обеспечивать нормируемые параметрымикроклимата помещений при оптимальном энергопотреблении.
Сопротивлениетеплопередаче Rо ограждающих конструкций следует принимать равнымэкономически целесообразному сопротивлению теплопередаче Rоэк, определённому исходя из условияобеспечения наименьших приведенных затрат, но во всех случаях не менеетребуемого сопротивления теплопередаче Rотр по санитарно-гигиеническим условиям и не менее нормативного Roнорм. Сопротивление теплопередачевнутренних ограждающих конструкций следует определять в случаях, когда разностьтемператур внутреннего воздуха в разделяемых этими конструкциями помещенияхпревышает 3°С.
Требуемое сопротивлениетеплопередаче Rотр, (м2°С)/Вт, ограждающих конструкций, заисключением заполнения световых проёмов (окон, балконных дверей и фонарей),определяется по формуле:
Rотр =/> (1.1)
где n – коэффициент, принимаемый взависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций поотношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3;
tв– расчётная температура внутреннего воздуха, °С, принимается по таблице 4.1;
tн– расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимается по таблице 4.1 сучётом тепловой инерции ограждающих конструкций;
Δtн– нормативный температурный перепад между температуройвнутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающейконструкции, принимается по таблице 5.5[1];
αв–коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаетсяконструктивно: αв= 8,7 Вт/(м2 °С).
Расчётную температурувнутреннего воздуха для жилого здания принимаем tв= 18°С.В угловых помещениях расчётная температура воздуха должна быть 20°С.
Расчётную зимнюю температуру наружного воздуха принимаем в зависимости оттепловой инерции.
Тепловую инерцию D ограждающей конструкции определяемпо формуле:
D = R1s1+ R2s2+….+ Rnsn, (1.2)
где R1,R2,….Rn– термические сопротивления отдельныхслоёв ограждающей конструкции, (м2 °С)/Вт;
s1,s2…sn– расчётные коэффициентытеплоусвоения материала отдельных слоёв ограждающей конструкции, Вт/(м2°С), принимаемые по таблице А1 приложенияА[1].
Термическое сопротивлениеR [(м2 °С)/Вт] слоя многослойной ограждающейконструкции определяется по формуле:
R =/> (1.3)
где δ– толщина слоя,м;
λ– коэффициенттеплопроводности материала слоя, [Вт/(м °С)], принимаемый по таблице А1 приложения А[1].1.1 Теплотехнический расчёт наружной стены
Согласно принятойконструкции наружной стены (рисунок 1) наружные стены изготавливаются из трехслойнойжелезобетонной оболочки, заполненной минераловатными плитами. Толщинуутеплителя определяем исходя из теплотехнического расчета.
/> Рисунок 1 – Конструкция наружной стены
По приложению А[1] и в соответствии с принятой конструкциейвыбираем необходимые для расчёта характеристики материалов:
1. Известково-песчанаяштукатурка
ρ3 = 1600кг/м3, l3 = 0,70Вт/(м×°С), s3 = 8,69 Вт/(м2×°С);
2. Маты минераловатныепрошивные:
ρ2 = 125кг/м3, l2 = 0,064Вт/(м×°С), s2 = 0,73 Вт/(м2×°С);
3. Железобетонная оболочкапанели:
ρ3 = 2500кг/м3, l3 = 2,04Вт/(м×°С), s3 = 19,70 Вт/(м2×°С).
Расчёт производим изусловия: R0 =R0эк{R0норм,R0тр}
Принимаем R0 = R0норм = 2,5 (м2×°С)/Вт (таблица 5.1[1]);
αв= 8,7Вт/(м2 °С)(таблица 5.4[1]);
αн= 23Вт/(м2 °С)(таблица 5.7[1]),
и определяем толщинуутеплителя из выражения:
R0=/> (1.4)
где R0 – сопротивление теплопередачеограждающей многослойной конструкции, (м2×°С)/Вт;
δ – толщина слоя, м;
λ – коэффициенттеплопроводности слоя, принятый с учётом условий эксплуатации, Вт/(м×°С);
aн — коэффициент теплоотдачи наружной поверхностиограждения конструкции для зимних условий, Вт/(м2×°С);
aв — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхностиограждения конструкции, Вт/(м2×°С).
δ2 = [ R0 – (/>)] λ2 = [2,5– (/>)] 0,064 = 0,146 м.
Конструктивно принимаем δ2 = 15 см и определяем тепловую инерцию ограждения D поформуле (1.2)
D = />= 2,53
Расчётная температуравнутреннего воздуха tв=18°С, нормативный температурный перепад междутемпературой внутренней поверхности ограждающей конструкции Δtв=6°С, а расчётная зимняя температура наружного воздуха tн = –28°С.
По имеющимся данным поформуле (1.1) определяем требуемое сопротивление теплопередаче:
Rотр = />= 0,881 (м2×°С)/Вт
По формуле (1.4)определим действительное сопротивление теплопередаче наружной стены:
R0= /> = 2,60 (м2×°С)/Вт;
Так как Rо > Rонорм и Rо > Rотр, то принятая конструкция наружных стен отвечает теплотехническимтребованиям.
По принятому значению Rо проверяем отсутствие конденсации влаги на поверхностинаружных стен. Для этого определяем температуру внутренней поверхностиограждающей конструкции:
τв = tв – /> (1.5)
τв = 18 –/>= 15,97°С
Полученное значение τвдолжно быть больше температуры точки росы τр, котораяопределяется по формуле:
τр = /> (1.6)
где ев –упругость водяных паров в воздухе помещения, Па;
ев = /> (1.7)
где φ – относительная влажность воздуха впомещении, %, φ = 55%.
ев =/>= 1170,75 Па
τр =/>= 8,48 °С
Так как τв> τр, то конденсации влаги не предвидится.
1.2 Теплотехнический расчёт подвальногоперекрытия
Согласнопринятой конструкции подвального перекрытия (рисунок 2) несущая часть которого– многопустотные железобетонные настилы, с круглыми пустотами, толщиной 220 мм. На плиты укладывается утеплитель, толщину которого необходимо определить. Поверх утеплителя — керамзитовый гравий 50 мм, рубероид, линолеум.
/>
Рисунок2 – Конструкция подвального перекрытия
По приложению А[1] и в соответствии с принятой конструкциейвыбираем необходимые для расчёта характеристики материалов:
1. Железобетонная плита
ρ1 = 2500кг/м3, l1 = 2,04Вт/(м×°С);
2. Маты минераловатные прошивные
ρ2 = 125кг/м3, l2 = 0,064Вт/(м×°С);
3. Керамзитовый гравий
ρ3 = 600кг/м3, l3 = 0,17Вт/(м×°С);
4. Рубероид
ρ4 = 600кг/м3, l4 = 0,17Вт/(м×°С)
5.Линолеумполивинилхлоридный многослойный:
ρ5=1600кг/м3, l4=0,33 Вт/(м×°С)
Для перекрытий надподвалами и подпольями расчётная зимняя температура наружного воздухапринимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки независимоот массивности перекрытия.
Расчётная зимняятемпература наружного воздуха tн = – 28°С, расчётная температура внутреннего воздуха tв = 18°С, нормативный температурный перепад между температурой внутреннеговоздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции
Dtн = 2°С, αв = 8,7 Вт/(м2×°С), αн = 6 Вт/(м2×°С)
По имеющимся данным поформуле (1.1) определяем требуемое сопротивление теплопередаче:
Rотр =/>= 1,586 (м2×°С)/Вт.
Принимаем Rо = Rотр = 1,586 (м2×°С)/Вт и определяем толщину утеплителя из выражения (1.4):
δ2 =[R0–(/>)]λ2=
=[1,586– (/>)] 0,064 = 0,055м.
Конструктивно принимаемтолщину утеплителя δ2 = 55мм.
По формуле (1.4)определим действительное сопротивление теплопередаче подвального перекрытия:
Rо = />= 1,510 (м2×°С)/Вт
Так как Rо > Rотр, то принятая конструкция подвального перекрытия отвечаеттеплотехническим требованиям.
1.3 Теплотехнический расчёт чердачногоперекрытия/> />
Согласно принятой конструкциичердачного перекрытия (рисунок 3) несущая часть которого – многопустотныежелезобетонные плиты (1), с круглыми пустотами, толщиной 220 мм. На плиты укладывается утеплитель (2), толщину которого необходимо определить. Поверх утеплителя– керамзитовый гравий (3) толщиной 50 мм.Рисунок 3 – Конструкция чердачного перекрытия
По приложению А[1] и в соответствии с принятой конструкциейвыбираем необходимые для расчёта характеристики материалов:
1. Железобетонная плита
ρ1 = 2500кг/м3, l1 = 2,04Вт/(м×°С), s1 = 19,70 Вт/(м2×°С);
2. Маты минераловатныепрошивные:
ρ2 = 125кг/м3, l2 = 0,064Вт/(м×°С), s2 = 0,73 Вт/(м2×°С);
3. Керамзитовый гравий
ρ3 = 600кг/м3, l3 = 0,17Вт/(м×°С), s2 = 2,54 Вт/(м2×°С);
Расчёт производим изусловия
R0 =R0эк{R0норм,R0тр}
Принимаем R0 = R0норм = 3 (м2×°С)/Вт (таблица 5.4[1]);
αв= 8,7Вт/(м2 °С)(таблица 5.4[1]);
αн= 12Вт/(м2 °С)(таблица 5.7[1]),
и определяем толщинуутеплителя из выражения (1.4)
δ2 = [ R0 – (/>)] λ2 = [3– (/>)] 0,064 = 0,154 м.
Конструктивно принимаем δ2 = 160 мм и определяем тепловую инерцию ограждения D поформуле (1.2):
D = />= 4,70.
Определим расчётнуюзимнюю температуру наружного воздуха:
tн =/>= –26,5°С
По имеющимся данным поформуле (2.1) определяем требуемое сопротивление теплопередаче
Rотр =/>= 1,279 (м2×°С)/Вт
По формуле (1.4)определим действительное сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия:
Rо = />= 3,10(м2×°С)/Вт
Так как Rо > Rонорм и Rо > Rотр, то принятая конструкция чердачного перекрытия отвечает теплотехническимтребованиям.
1.4 Теплотехническийрасчёт заполнения оконных и дверных проёмов
Требуемое сопротивлениетеплопередаче Rотр дверей (кроме балконных) и воротдолжно быть не менее 0,6 Rотр стен зданий, определённого поформуле (1.1) при расчётной зимней температуре наружного воздуха, равнойсредней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92:
Rо.ст=/>= 0,881 (м2×°С)/Вт
тогда Rо.дв = 0,6 Rо.ст = />= 0,529(м2×°С)/Вт
Требуемое сопротивлениетеплопередаче Rо.ок заполнения световых проёмов (окон,балконных дверей и фонарей) следует принимать по таблице 5.7/
Rо.ок окон и балконных дверей равно Rо.ок = 0,42(м2×°С)/Вт,
Rо.ф зенитных фонарей равно Rо.ф= 0,31(м2×°С)/Вт.
Так как требуемоесопротивление теплопередаче
Rо.ок = 0,42(м2×°С)/Вт
то на основании данныхтаблицы II.8[2] принимаем тройное остекление
(R0=0,52(м2×°С)/Вт)
2 ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЯ
2.1 Расчёт теплопотерь помещений
Всеотапливаемые помещения здания на планах обозначаем порядковыми номерами(начиная с №101 и далее – помещения первого этажа; с №201 и далее – помещениявторого этажа и т.д.). Лестничные клетки обозначают отдельно буквами (ЛК1, ЛК2и т.д.) и независимо от этажности здания рассматриваются как одно помещение.
Потери тепла помещениями через стены, полы, потолки, окна, двериучитываются при проектировании систем отопления и состоят из основных идобавочных.
Потери тепла помещениямиопределяются по формуле:
Q =/> (2.1)
где F – поверхность ограждения, м2;
tв – температура воздуха в помещении,°С;
tн – расчётная температура наружного воздуха,°С;
Rо – сопротивление теплопередачи конструкции ограждения,(м2.°С)/Вт;
n – коэффициент учёта положениянаружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху,его значение принимается по таблице 5.3 [1];
Σβ – добавочные теплопотери в долях отосновных потерь.
Добавочныепотери теплоты через ограждающие конструкции помещений любого назначенияучитывают:
/>добавки наразличную ориентацию наружных ограждений по сторонам света (для огражденийобращённых на север, восток, северо-восток, северо-запад – 10%; на запад июго-восток – 5%; на юг и юго-запад – 0%);
/>добавки наобдувание ветром – 10%;
/>добавки дляугловых помещений – 5%.
Расчет теплопотерьпомещений сведён в таблицу 1.
2.2 Определение площади ограждений
Площади F, м2 отдельных ограждений– наружных стен (НС), окон (О), дверей (Д), потолка (Пт), пола (П) в формуле(2.1) и линейные размеры ограждающих конструкций определены по планам иразрезам здания следующим образом:
1) площадь световых проёмов и дверей –по наименьшим размерам строительных проёмов в свету;
2) площадь потолков и полов – поразмерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен;
3) высоту стен первого этажа – поразмеру от уровня нижней поверхности конструкции пола первого этажа до уровнячистого пола второго этажа;
4) высоту стен промежуточного этажа – поразмеру между уровнями чистых полов данного и вышележащего этажей;
5) высоту стен верхнего этажа – поразмеру от уровня чистого пола до верха утеплителя чердачного перекрытия;
6) длину наружных стен: а)не угловыхпомещений – по размерам между осями внутренних стен; б)угловых помещений – отвнешней поверхности наружных стен до оси внутренних стен или до внешнейповерхности примыкающих наружных стен;
7) длину внутренних стен – по размерамот внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или междуосями внутренних стен.
отоплениетрубопровод здание
2.3 Удельная тепловая характеристиказдания
Удельная тепловаяхарактеристика гражданского здания q определяется по формуле:
Q
q = —————, Вт/(м3.оС)
Vн(tв – tн).а
Q – сумма теплопотерь,
Vн – строительный объем здания, м3;
tср – средняя температура отапливаемыхпомещений, 0С, принимается для жилых зданий tср = 18 0С;
tн – расчетная температура наружного воздуха дляхолодного периода года (температура наиболее холодной пятидневки скоэффициентом обеспеченности 0,92);
а – температурный коэффициент,учитывающий изменение требуемого термического сопротивления наружных огражденийв зависимости от
tн, а = 0,54 + 22/(tср – tн)
а = 0,54 +22/(18 + 24) = 1,06
79015
q = ————————— =0,20 Вт/(м3.оС).
8769,6∙(18+ 24)∙1,06
2.4 Характеристика системы отопления,запорно-регулирующая арматура и удаление воздуха из системы отопления
В данном зданиипредусмотрена система водяного отопления с радиаторами PCBI-2 при температуре теплоносителя 105 0С (вподающей магистрали) и 70 0С (в обратной магистрали).
Система отоплениязапроектирована однотрубная горизонтальная с редукционными вставками безрегулирования.
Для пуска системы почастям, а также включение отдельных ветвей системы для ремонта на магистральныхтеплопроводах устанавливают вентили. Так как здание трехэтажное отключающаяарматура на стояках не установлена, за исключением лестничных клеток, где онадолжна быть предусмотрена независимо от этажности здания.
На подводках к приборамприменены трехходовые краны КРТП (с поворотной заслонкой), обладающиепониженным гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает затекание внагревательные приборы достаточного количества воды для их хорошего прогрева.
На лестничных клеткахарматура на подводах не установлена, т. к. это место опасно в отношениизамерзании воды в нагревательных приборах и трубах.
Удаление воздуха изнагревательных приборов и из всех участков теплопроводов является необходимымусловием нормальной работы системы отопления. В нашей системе отопления естьнеобходимость установки кранов для выпуска воздуха из каждого прибора.
2.5 Расчет нагревательных приборов
Нагревательныеприборы являются основным элементом системы отопления. Они устанавливаютсянепосредственно в помещении и должны удовлетворять теплотехническим,санитарно-гигиеническим и технико-экономическим требованиям.
Нагревательные приборыустановлены у наружных ограждений под окнами.
Расчетная площадь Fp, м2, отопительногоприбора независимо от вида теплоносителя определяют по формуле:
Q
Fp = ————— ·β1 β2,
k · (tcp + tв)
Q – теплопотери помещения, Вт;
k = 11,5 Вт/(м2·оС)– коэффициент теплопередачи радиатора;
tcp – средняя температура теплоносителяв приборе, 0С;
tв – внутренняя температура помещения, 0С;
β1 = 1,05 – поправочный коэффициент, учитывающийтеплопередачу через дополнительную площадь приборов;
β2 = 1,02 – поправочный коэффициент, учитывающийтеплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных стен.
Число секций радиаторовопределяют по формуле:
Fp β4
N = ——— ,
f β3
f =0.95 м2 – площадь однойсекции радиатора;
β4 = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий способустановки радиаторов в помещении;
β3 = 0,92 + 0,16/Fp – поправочный коэффициент,учитывающий число секций в одном радиаторе.
Расчет нагревательныхприборов сведен в таблицу 2.
2.6 Гидравлический расчет трубопроводов
Цельюгидравлического расчета трубопроводов систем отопления является выбор такихсечений теплопроводов для наиболее протяженного и нагруженного циркуляционногокольца или ветви системы, по которой при располагаемой разности давления всистеме, обеспечивается пропуск заданного расхода теплоносителя.
Расчетное кольцо проходитчерез верхние нагревательные приборы, наиболее удаленные от ввода теплоносителя.Оно разбито на расчетные участки, под которыми принята длина трубопровода спостоянным расходом теплоносителя. На каждом участке определяются тепловыенагрузки, длины и проставляется нумерация, начиная от элеватора по расчетномукольцу.
Располагаемое циркуляционноедавление определяется по формуле:
Δррц = Δрн+ Б(Δре пр + Δре тр), Па
Δрн = 10кПа – искусственное давление, создаваемое элеватором;
Б = 0,4 – поправочныйкоэффициент;
Δре пр= n·h·g·(ρo– ρг)·0,6 – давление возникающее от охлаждения воды вприборе, Па;
Δре тр =0 Па – дополнительное давление от охлаждения воды в трубах;
n – число этажей;
h – высота этажей, м;
ρo= 977,81 кг/м3 –плотностьводы в обратной магистрали;
ρг = 961,92 кг/м3 – плотность воды в подающеймагистрали.
Δррц =10000 + 0,4·9·2,7·9,8·(977,81 – 961,92)·0,6 = 10908 Па
Диаметр труб вциркуляционном кольце подбираем исходя из принятого расхода воды и среднегоориентировочного значения удельной линейной потери давления от трения придвижении теплоносителя по трубам:
(1 — K) Δррц
Rрц = ——————, Па/м;
Σl
К = 0,65 – доля потерьдавления на трение;
Σl – сумма длин участков расчетногокольца, м.
(1 – 0,65)· 10908
Rрц = ———————— = 38,6 Па/м.
99,0
По полученному значению Rрц по приложению Б [2] выбираемдиаметры участков d и по значениюрасхода воды G определяем действительные скоростидвижения воды и удельные потери давления от трения R. Эти данные заносим в таблицу 3.
Расход воды на участкеопределяем по формуле:
0,86Qуч
Gi = ————, кг/ч;
tг – tо
Qуч – тепловая нагрузка участка, Вт;
tг = 105 0С – температура воды в подающеймагистрали;
tо = 70 0С – температура воды в обратноймагистрали.
Потеридавления в местных сопротивлениях определяем по формуле:
υ2
Z = Σξ — ρ, Па;
2
Σξ – сумма коэффициентов местныхсопротивлений на участке;
υ – скорость воды на участке, м/с.Потери давления в кольце должны быть в пределах 90% располагаемогодавления
Δррц – Σ(Rli + Zi) 10908 – 10346
———————— · 100 % =——————— · 100 % = 5,1 %
Δррц 10908
Запас давления в основномциркуляционном кольце меньше 10 % => гидравлический расчет выполнен правильно.
2.7 Расчет гидроэлеватора
Гидроэлеватор применен всистеме отопления для понижения температуры t1 = 130 0C сетевой воды,поступающей по подающему теплопроводу Т1, до температуры, допустимой в системе tг = 105 0С. Основными частями элеватораявляются сопло, камера всасывания, камера смешения и диффузор.
Основной расчетнойхарактеристикой для элеватора служит так называемый коэффициент смешения ипредставляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды к массе водыпоступающей из тепловой сети в элеватор:
Gп t1 – tг 130 – 105
u = —— = ——— = ———— = 0,71
Gс tг – tо 105 – 70
Далее определяем основнойразмер элеватора – диаметр горловины перехода камеры смешения в диффузор:
3.6 Σ Q 3.6 . 79015
Gсм = ———— β1β2 = ————— = 1935 кг/ч;
c(tг – tо) 4.2(105 –70)
Gсм 1935
dг = 87,4 ———— = 87,4 —————— = 51,42
√100√Δрн √100√ 10346
Принимаем элеватор № 7 с dг = 59 мм и определяем диаметр сопла:
dс = dг/(1 + u) = 59/(1 + 0,71) = 34,5 мм.
Определяем необходимоеперед элеватором давление:
1,4(1 + u)2 Δрн = 1,4 ( 1 + 0,71)2. 10,34 = 42,34 кПа.
3 Тепловая изоляция
Тепловая изоляция имеетогромное значение в экономике теплоснабжения. Благодаря тепловой изоляцииуменьшаются падение температуры теплоносителя и потери тепла притранспортировании.
Расчет тепловой изоляциирассмотрим на примере.
Стальная труба (λтр=53Вт/(м∙0С)) внутренним диаметром d= мм с толщиной стенки δ1= ,0мм покрыта слоемизоляции, коэффициент теплопроводности которой λиз=0,05 Вт/(м∙0С).По трубе протекает вода, температура которой tж1=1050С. Коэффициент теплоотдачи воды к стенке α1=2,1∙10-3Вт/(м2∙0С).Снаружи труба омывается свободным потоком воздуха, температура которого tж2=160С; коэффициенттеплоотдачи к воздуху α2=10Вт/(м2∙0С).
Найдем толщинуизоляционного материала, обеспечивающую температуру наружной поверхностиизоляции 600С.
Линейная плотностьтеплового потока через изолированную трубу
/>.
Линейная плотностьтеплового потока от изоляции к наружному воздуху
/>.
Приравниваем правые частиэтих уравнений и представим решение в виде
/>
где
/>.
Подставим значениясоответствующих величин и получим
/>.
Для графического решенияполученного уравнения зададимся значениями dиз, определим у и ln(dиз/d2), а полученные результаты представим в таблице
dиз 0,035 0,045 0,055 0,065 0,075 0,085 0,095
dиз/d2 3,98 5,62 6,25 7,39 8,52 9,66 10,79
ln(dиз/d2) 1,38 1,72 1,83 2,00 2,14 2,27 2,38 y 0,9280 0,7217 0,5904 0,4995 0,4328 0,3818 0,3416
Полученные данные наносимна график и получаем значение корня dиз=0,058м,которое удовлетворяет уравнению у= ln(dиз/d2).
/>
Линейная плотностьтеплового потока через изолированную трубу
/>Вт/м
Линейная плотностьтеплового потока неизолированного трубопровода
/>Вт/м.
Следовательно, унеизолированного трубопровода потери теплоты с 1 м в 6 раза больше, чем у изолированного.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результатетеплотехнического расчета были приняты конструкции наружных ограждений, которыеотвечают современным теплотехническим требованиям. В качестве утеплителя внаружных ограждениях были приняты следующие материалы:
ü для наружных стен – плиты мягкиеполужесткие и жесткие минераловатные на битумном связующем:
ρ = 200 кг/м3,δ = 120 мм; Rт = 2,01, (м2×0С)/Вт
ü для подвального перекрытия –полистеролбетонные плиты:
ρ = 300 кг/м3,δ = 100 мм, Rт = 1,7 (м2×0С)/Вт
ü для чердачного перекрытия –полистеролбетонные плиты:
ρ = 300 кг/м3,δ = 210 мм, Rт = 3,07 (м2×0С)/Вт
Был выполнен расчеттеплопотерь всех помещений здания (таблица 2.1), который необходим для расчетанагревательных приборов, и определена удельная тепловая характеристика здания q = 0,32 Вт/(м3.оС).
В рассматриваемом зданииприменена однотрубная горизонтальная система отопления с редукционнымивставками без регулирования, с искусственным побуждением циркуляции. В качественагревательных приборов применены радиаторы PCBI-2 с температурой теплоносителя 105 0С (вподающей магистрали) и 70 0С (в обратной магистрали).
В ходе расчетанагревательных приборов (таблица 2.2) было определено необходимое длявозмещения теплопотерь количество секций в радиаторе каждого помещения.
В результатегидравлического расчета трубопроводов для системы отопления применены трубыдиаметром 15, 20 мм.
В системе отопленияздания соответствии с расчетом применен гидроэлеватор № 6.
Таким образом, в зданиисоздана система отопления, обеспечивающая необходимый микроклимат помещений иотвечающая современным нормам проектирования.
Таблица 2 — Расчетнагревательных приборов№ Ноименование помещения Теплопотери Средняя температура теплоносителя Температура помещения Тип нагревательного прибора Коэффициент теплопередачи Поверхность нагрева Количество секций Группировка радиаторов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 101 Кухня 957,4 87,5 15 PCBI-2 11,5 1,23 1,47 2 105 Жилая комната 886,3 87,5 18 PCBI-2 11,5 1,19 1,37 1 106 Жилая комната 657,2 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,88 0,76 1 107 Жилая комната 886,3 87,5 18 PCBI-2 11,5 1,19 1,37 1 108 Жилая комната 657,2 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,88 0,76 1 109 Кухня 903,2 87,5 15 PCBI-2 11,5 1,16 1,31 2 113 Жилая комната 1116,3 87,5 20 PCBI-2 11,5 1,54 2,31 2 114 Жилая комната 639,3 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,86 0,72 1 115 Жилая комната 863,8 87,5 18 PCBI-2 11,5 1,16 1,31 1 116 Кухня 652,8 87,5 15 PCBI-2 11,5 0,84 0,69 1 120 Кухня 652,8 87,5 15 PCBI-2 11,5 0,84 0,69 1 124 Жилая комната 886,3 87,5 18 PCBI-2 11,5 1,19 1,37 1 125 Жилая комната 415,8 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,56 0,30 1 126 Жилая комната 829,4 87,5 20 PCBI-2 11,5 1,14 1,28 2 127 Жилая комната 713,3 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,96 0,89 1 201 Кухня 524,1 87,5 15 PCBI-2 11,5 0,67 0,44 1 205 Жилая комната 516,2 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,69 0,47 1 206 Жилая комната 410,4 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,55 0,29 1 207 Жилая комната 516,2 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,69 0,47 1 208 Жилая комната 410,4 87,5 18 PCBI-2 11,5 0,55 0,29 1 209 Кухня 555,2 87,5 15 PCBI-2 11,5 0,71 0,50 1 901 Кухня 940,8 82,5 15 PCBI-2 11,5 1,3 1,64 2 905 Жилая комната 696,5 82,5 18 PCBI-2 11,5 1,01 0,99 1 908 Жилая комната 530,6 82,5 18 PCBI-2 11,5 0,77 0,57 1 909 Кухня 821,9 82,5 15 PCBI-2 11,5 1,13 1,25 2 913 Жилая комната 940,8 82,5 20 PCBI-2 11,5 1,4 1,92 2 926 Жилая комната 816,5 82,5 20 PCBI-2 11,5 1,22 1,44 2 ЛК 1 2202,4 82,5 16 ребр.тр. L=1м 3
Таблица 3 — Гидравлический расчет трубопроводовТепловая нагрузка участка Расход воды на участке Длина участка Диаметр трубопровода Скорость движения воды Потери давления от трения на 1 м длины Потери давления от трения на участке Сумма коэффициентов местных сопротивлений Потери давления в местных сопротивлениях Сумма потерь давления на участке 1 4490,4 193,09 1,565 15 0,34 110 172,15 41,8 2416,0 2588,2 2 1813,4 77,98 0,58 15 0,21 20 11,6 19,5 430,0 441,6 3 906,7 38,99 0,25 15 0,1 5 1,25 4,28 21,4 22,7 4 906,7 38,99 0,31 15 0,1 5 1,55 4,28 21,4 23,0 5 906,7 38,99 0,28 15 0,1 5 1,4 2 10,0 11,4 6 906,7 38,99 0,4 15 0,1 5 2 2 10,0 12,0 7 4868,5 209,35 13 15 0,34 115 1495 3 173,4 1668,4 8 8432,4 362,59 3,5 15 0,61 400 1400 2,5 465,1 1865,1 9 10427 448,38 11,0 20 0,4 110 1210 24,5 1960,0 3170,0 9802,3
Литература
1. Строительная теплотехника/ СНБ2.04.01-97. Мн., 1998.
2. К.В.Тихомиров «Теплотехника,теплогазоснабжение и вентиляция» М.: Стройиздат, 1981.
3. Р.В. Щекин, В.А. Березовский, В.А.Потапов «Расчет систем центрального отопления» Киев, 1975.
4. А.К. Андреевский «Отопление» Минск,1982.