В.В. Назаревич Расчет отопления административных, жилых и производственных помещений

1

Общие положения

Расчет отопления административных, жилых и производственных помещений является 2 разделом курсового проекта по курсу “Энергетические системы обеспечения жизнедеятельности человека”.

Общие требования к курсовому проекту изложены в методических указаниях 1 раздела.

Расчет отопления

1.Выбор системы и схемы отопления.

2.Расчет площади, размера и числа отопительных приборов.

2.1.В двухтрубных системах.

2.2.В однотрубных системах.

2.3.Гидравлический расчет теплопровода систем отопления.

Расчетная часть

1. Выбор системы и схемы отопления

Выбор систем отопления производят в соответствии с предъявленными к ним санитарно-гигиеническими, экономическими и противопожарными требованиями, характером и назначением отапливаемых помещений зданий, а также с учётом тепловой инерции наружных ограждающих конструкций.

При выборе оборудования, конструкций и материалов системы отопления необходимо учитывать наличие соответствующих производственных баз и материальных ресурсов в районе строительства, избегать необходимости перевозки материалов и оборудования на большие расстояния.

Принятая к разработке система отопления должна быть экономичной, надёжной в работе, гидравлически устойчивой, простой в монтаже и эксплуатации, обеспечивать меньшее загрязнение вредными выделениями помещений здания.

Отопление нужно увязывать с вентиляцией здания, а отопительное оборудование, нагревательные приборы и трубопровод с

2

архитектурным оформлением здания и со строительными конструкциями.

При выборе системы отопления необходимо:

-принять способ циркуляции теплоносителя в системе (естественная или искусственная);

-установить температурный перепад теплоносителя;

-выбрать вид нагревательных приборов;

-в соответствии с конструктивными особенностями стояков и способом присоединения к ним нагревательных приборов выбрать схему трубопроводов (двухтрубную, однотрубную, горизонтальную, вертикальную);

-определить разводку главных магистралей: верхнюю или нижнюю;

-выбрать тупиковую схему отопления или с попутным движением воды;

-установить способ воздухоотделения из систем отопления;

-выбрать схемы присоединения системы отопления к наружным тепловым сетям или к источнику теплоснабжения.

При выборе систем отопления нужно руководствоваться рекомендациями, приведёнными в [2, 3, 4, 5].

С целью снижения расхода металла, уменьшения стоимости и повышения эффективности систем водяного отопления при проектировании следует придерживаться следующих рекомендаций:

-в зданиях от 3 до 12 этажей включительно применяют вертикальные однотрубные системы [7, с. 42, 43, 44, 45];

-теплотехнически целесообразные схемы движения теплоносителя: сверху - вниз в радиаторах однотрубных и двухтрубных систем, снизу – вверх в колончатых радиаторах однотрубных систем при значительном расходе воды.

В целом система отопления должна обеспечивать равномерный нагрев воздуха в отапливаемых помещениях в течение всего отопительного сезона, возможность регулирования теплоотдачи, удобство

вобслуживании, допустимый уровень шума.

3

2.Расчет площади, размера и числа отопительных приборов

2.1.В двухтрубных системах

Площадь теплоотдающей поверхности отопительного прибора определяют в зависимости от принятого вида прибора, его расположения в помещении и схемы присоединения к трубам. В обычных помещениях число приборов определяют по числу оконных проемов. В угловых помещениях действует один прибор, размещенный у глухой торцевой стены.

Задача расчета заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности прибора, обеспечивающей в расчетных условиях необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Затем по каталогу приборов, исходя из расчетной площади, подбирают ближайший торговый размер прибора (число секций, марка радиатора, длина конвектора или ребристая труба). Площадь

поверхности отопительных приборов F р с 1984 года измеряют только в м2 (ранее был эквивалентный квадратный метр ЭКМ). Для расчета Fp необходимо определить величину теплового потока отопительного прибора, обусловленного его поверхностной плотностью теплового потока. qпр – тепловой поток, передаваемый от теплоносителя в окружающую среду через 1м2 площади поверхности выбранного для установки нагревательного прибора в расчетных температурных условиях.

qпр = f (qном ),

где qном– номинальная плотность теплового потока при стандартных условиях работы, Вт/м2. Стандартные условия работы: температура теплоносителя tВХ =105°С, tВЫХ = 70°С, ∆tСРСТ = 70°С, расход теплоносителя в приборе GПРСТ = 0,1кгс, атмосферное давле-

ние P0 =1013,3 ГПа , температура воздуха в помещении 18 °С .

Значения qном для основных типов нагревательных приборов даны в табл. 1 приложения.

4

Для теплоносителя – вода:

где qНОМ - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, при стандартных условиях работы, Вт/м2; ∆tСР- температурный напор, равный разности полусуммы расчетных тем-

ператур теплоносителя на входе tВХ и выходе tВЫХ отопительного

n, p – экспериментальные значения показателей степени (табл. 1 приложения);

aПР - коэффициент, учитывающий схему присоединения ото-

пительного прибора и изменения показателя степени «p» в различных диапазонах расхода теплоносителя, (табл.1 приложения).

Для теплоносителя – пар:

где ∆tН - температурный напор, равный разности температуры насыщенного пара и температуры воздуха помещения,

5

где QOT - расчетная мощность отопительной системы, Вт;

QТР - суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения стояков, подводок, к которым непосредственно присоединен прибор;

где qВ, qГ - теплоотдача 1 м вертикально и горизонтально

проложенных труб, Вт/м, в зависимости от диаметра и разности температур воды в трубе и воздуха в помещении. В практических расчётах величины теплопоступлений можно принимать при температурах: горячей воды в стояках tГ=(+50-+55)°С, а внутри помещения tВ=(+18-+20)°С от труб диаметром: 15 мм – 20 Вт/м; 20 мм – 23 Вт/м; 25 мм – 27 Вт/м; 32 мм – 30 Вт/м.

lВ,lГ - длина вертикально и горизонтально проложенных трубопроводов в пределах помещения, м;

0,9 – коэффициент, учитывающий долю теплового потока от теплопроводов, полезную для поддержания температуры воздуха в помещении;

β1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока ус-

танавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (табл. 2 приложения);

β2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты ото-

пительными приборами и наружных ограждений (табл. 3 приложения).

Число секций нагревательных приборов:

где f1 - площадь поверхности нагрева одной секции, м2, зави-

сящая от типа радиатора, принятого к установке в помещении (табл. 1 приложения);

β3 - коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, принимаемый из табл. 4 приложения;

6

β4 - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении (табл. 5 приложения).

Расчетные значения, полученные по формуле (8), можно округлять в сторону уменьшения не более чем на 5% (но не более чем на

60Вт);

-панельных радиаторов типа РСВ1 и РСВ2 или конвекторов с кожухом

- конвекторов без кожуха или ребристых труб по вертикали и в ряду по горизонтали

где n – число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор;

f1 - площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, м2.

Для наглядности, упрощения и контроля расчеты сводят в общую таблицу.

Расчет отопительных приборов

8

В однотрубных системах водяного отопления температура на

входе в приборы tВХ и температурные перепады ∆tПР для различных приборов неодинаковы. Горячая вода последовательно проходит через приборы, присоединенные к стояку. Частично охладившись в одном приборе, вода поступает в следующий.

Здесь tГ – температура горячей воды, поступающей в стояк, ОС;

n

∑QПР - суммарная теплоотдача нагревательных приборов;

1

CР – теплоёмкость воды;

9

α – коэффициент затекания воды в прибор. Этот коэффициент показывает, какая часть воды, протекающей по стояку G, попа-

Чем больше коэффициент затекания, тем больше воды пройдёт через приборы и, следовательно, тем меньшая поверхность нагрева приборов будет нужна, но в то же время потребуется больший диаметр подводок к приборам. Однако, учитывая, что стоимость нагревательных приборов составляет примерно 70 % всей стоимости системы отопления, уменьшение поверхности нагрева приборов делает более дешёвой систему в целом.

Величина коэффициента затекания зависит от сочетания диаметров труб радиаторного узла (стояка dCT, замыкающего участка

d З.У . и подводок dПОДВ ), а также от скорости воды в стояке. При

двустороннем присоединении приборов к стоякам увеличение длины подводки к одному из приборов очень мало влияет на изменение

величины α , поэтому в практических расчётах при равенстве диаметров подводок коэффициенты затекания принимают одинаковыми независимо от длины подводок.

В проточных системах отопления при одностороннем присоединении α = 1, а при двустороннем α = 0,5.

Коэффициенты затекания для однотрубных систем с осевыми замыкающими участками можно брать по табл.6, а для систем со смещёнными замыкающими участками – по табл.7.

Для определения коэффициентов затекания воды в приборы надо предварительно определить диаметры стояков и подводок.

В проточных системах при одностороннем присоединении приборов диаметр подводки dПОДВ принимают равным диаметру

стояка d CT , а при двустороннем dПОДВ берут на один сортамент меньше d CT