Метода_опалення

Методичні рекомендація до виконання розрахункового завдання з дисципліни "Опалення, вентиляція та кондиціювання"

Завдання

При виконанні розрахункового завдання необхідно:

1.Виконати розрахунки до проекту системи опалення будівлі, що включають в себе:

1.1.Розрахунок теплових втрат будівлі та побудову графіку тепловитрат в залежності від температури зовнішнього повітря.

1.2.Вибір типу та визначення поверхні нагріву опалювальних приладів для залу будівлі (кімната 101).

2.Виконати розрахунки до проекту системи вентиляції залу будівлі (к. 101), що включають в себе:

2.1.Визначення необхідних обмінів повітря та вибір розрахункового обміну повітря для залу будівлі.

2.2.Вибір кількості вентиляційних каналів та аеродинамічний розрахунок системи вентиляції.

Вихідними даними для розрахунку є: схема та розміри будівлі (рис. 1), район будівництва, кількість місць для людей в залі будівлі (к. 101), на яку проектується система вентиляції.

Призначення приміщень та розрахункова внутрішня температура tв. р. в

них наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Кімната	Приміщення	tв. р. , °С
101	Зал	16
102	Костюмерна	16
103	Санвузол	16
104	Кімната художника	18
105	Майстерня	16
106	Вестибюль	16
107	Читальна зала	18
108	Кімната для паління	16
109	Коридор	16
201	Кімната робітників	18
202	Санвузол	16
203	Книгосховище	18
204	Склад декорацій	15
205	Гардеробна	16
206	Коридор	16
А	Сходи	12

	1 поверх
Б	4	3	2,8	Б+4
101	102		103	104
А		А		109	2,5
	105	106	107	108	4	0,6
			6
		L				Н
	2 поверх
	4		2,8	Б+4
						Н
101	201		202	203
						1,1
		А		206	2,5
			204	205	4
			7
	Рисунок 1 – Схема будівлі.

Порядок виконання розрахунків 1. Розрахунки до проекту системи опалення

1.1. Складається кліматологічна характеристика району будівництва (згідно ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010), що включає в себе:

–температуру зовнішнього повітря для проектування опалення tн. р. ;

–температуру зовнішнього повітря для проектування системи вентиляції

tх.п. ;

– середню температуру зовнішнього повітря за опалювальний період

tср.оп. ;

– тривалість опалювального періоду .

1.2. Визначається мінімально допустиме значення опору теплопередачі Rq min для всіх огороджувальних конструкцій (зовнішніх стін, вікон, дверей,

покриттів й перекриття неопалюваних горищ, перекриття над неопалюваними підвалами тощо - згідно ДБН В.2.6-31:2006). Поправний коефіцієнт n до розрахунку втрат теплоти приймається згідно СНіП II-3-79. Отримані значення опорів заносяться в таблицю 2.

						Таблиця 2
Тип огородження		Позначення		2		n
			Rq min , м ·К/Вт
Зовнішня стіна		НС		...		1
Вікно		ДО				1
Двері		ДД				1
Покриття і перекриття		ПТ				0,9
неопалюваних горищ
Перекриття над		ПЛ				0,4
неопалюваними
підвалами
В залежності	від призначення			будівлі обирається		усереднена

розрахункова температура в приміщеннях (+16 °С).

1.3. Обираються тип і товщина будівельних конструкцій для кожного огородження.

Для зовнішніх стін, дахів, покриттів і перекриттів конструкція і товщина шарів обирається з умови R Rq min , де опір теплопередачі стіни

розраховується як опір термічно однорідної непрозорої огороджувальної конструкції за формулою:

		1	n		i		1
	R
		в		i p			з
			i 1

де αв, αз – коефіцієнти тепловіддачі внутрішньої і зовнішньої поверхонь огороджувальної конструкції, Вт/(м2 .К), які приймаються згідно ДБН В 2.6- 31:2006, дані з якого наведені в табл. Г.1 додатку Г; λiр – теплопровідність матеріалу i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації згідно

ДБН В 2.6-31:2006 (для окремих матеріалів дані наведені в табл. В.1 додатку В),

Вт/(м·К).

Конструкція вікон обирається згідно ДБН В 2.6-31:2006 з переліку (окремі дані наведено в табл. В.2 додатку В).

Приклад 1. Обираємо зовнішні стіни з залізобетону з теплопровідністю

2,04	Вт/(м.К) товщиною 0,4 м з утеплювачем з плити пінополістирольної з
0,04	Вт/(м.К) товщиною 0,1 м. Коефіцієнти тепловіддачі приймаємо αв=8,7

Вт/(м2 .К), αз=23 Вт/(м2 .К). Тоді опір теплопередачі стіни

R 8,71 2,040,4 0,040,1 231 2,85 м2·К/Вт.

Приклад 2. Обираємо перекриття підлоги першого поверху з бетону на гравію з теплопровідністю 1,86 Вт/(м.К) товщиною 0,4 м, вермікулітобетону з 0,13 Вт/(м.К) товщиною 0,2 м з лінолеумом полівінілхлоридним на теплоізоляційній підоснові з теплопровідністю 0,33 Вт/(м.К) товщиною 0,05 м. Коефіцієнти тепловіддачі приймаємо αв=8,7 Вт/(м2 .К), αз=6 Вт/(м2 .К). Опір теплопередачі підлоги

R 8,71 1,860,4 0,130,2 0,050,33 16 2,19 м2·К/Вт.

Приклад 3. Обираємо перекриття стелі верхнього поверху з залізобетону з теплопровідністю 2,04 Вт/(м.К) і товщиною 0,3 м з утепленням бетоном ніздрюватим з густиною 300 кг/м3, теплопровідністю 0,1 Вт/(м.К) і товщиною 0,1 м. Коефіцієнти тепловіддачі приймаємо αв=8,7 Вт/(м2 .К), αз=12 Вт/(м2 .К). Опір теплопередачі перекриття

R 8,71 2,040,3 0,20,1 121 2,35 м2·К/Вт.

Приклад 4. Для IV температурної зони з мінімально допустимим значенням опору теплопередачі для вікон Rq min =0,45 м2·К/Вт обираємо вікна з склопакетами 4М1-8-4К зі значенням опору теплопередачі R 0,47 м2·К/Вт.

1.4. Виконуються розрахунки втрат теплоти для кожного приміщення. Результати розрахунків заносяться в таблицю 3.

Для кожного приміщення в таблицю заносяться номер (колонка 1), найменування і розрахункова внутрішня температура (колонка 2) приміщення, а для кожного приміщення записуються всі окремі огородження (колонка 3 – кожне огородження в окрему строку, для скорочення використовується позначення огородження згідно табл. 2), їх орієнтація стосовно сторін світу (колонка 4) і за кількістю і розміром огородження (колонка 5) розраховується їх площа F (колонка 6).

При визначенні розмірів огородження враховуються наступні правила обміру приміщень (див. схему рис. 2):

а) висота стін першого поверху, якщо підлога знаходиться безпосередньо на ґрунті, визначається між рівнями підлоги першого і другого поверхів; якщо підлога виконана на лагах – від зовнішнього рівня підготовки полу до рівня

підлоги другого поверху; при неопалюваному підвалі – від рівня нижньої поверхні конструкції підлоги до рівня чистої підлоги другого поверху;

б) висота стін проміжних поверхів визначається між рівнями чистої підлоги поточного та поверху, що лежить над ним; верхнього поверху – від чистої підлоги до верху утеплювального шару горища або безгорищного перекриття;

в) довжина зовнішніх стін в кутових приміщеннях визначається від кромки зовнішнього кута до вісі внутрішньої стіни, а в некутових – між осями внутрішніх стін;

г) поверхня вікон та дверей визначається по найменшим розмірам будівельних прорізів у світлі;

д) поверхня полів і стелі над підвалами і підпіллями в кутових приміщеннях визначається по розмірам від внутрішньої поверхні зовнішньої стіни до вісі протилежних стін, а в некутових – між осями внутрішніх стін і від внутрішньої поверхні зовнішньої стіни до вісі протилежної стіни;

е) довжина внутрішніх стін визначається по розмірах від внутрішніх поверхонь зовнішніх стін до осей внутрішніх стін або між осями внутрішніх стін.

Для підрахунку поверхні огороджувальних конструкцій лінійні розміри приймаються з точністю до 0,1 м, а поверхні окремих огороджувальних конструкцій розраховуються з точністю до 0,1 м2.

Рисунок 2 – Схема до ілюстрації правил обміру приміщень

Поправний коефіцієнт n (колонка 7) на різницю температур до розрахунку втрат теплоти приймається згідно табл. 2.

Розрахункова різниця температур (колонка 8) визначається як

t tв. р. tн. р.

Таблиця 3.

приміщенняНомер	Найменування іприміщення внутрішнярозрахункова С°,температура	Найменування огородження	огородженняОрієнтація світусторонидо		розміриіКількість м×м,огородження	м,огородженняПлоща	nкоефіцієнтПоправний температуррізницюна	різницяРозрахункова С°,температур	теплопередачіКоефіцієнт м/(Вт,огородження	тепловтратаОсновна Вт,огородження	орієнтаціюна	двохнаявністьна стінзовнішніх	висотуна приміщення		разом	додатковихРазом Вт,тепловтрат	Вт,тепловтратиПовні		Примітка
						2			)		Додаткові втрати
									·К			теплоти, %
									2
1	2	3	4		5	6	7	8	9	10	11	12	13		14	15	16		17
101
	Всього по приміщенню
102
	Всього по приміщенню
									...
Всього по будівлі

Коефіцієнт теплопередачі огородження (колонка 9) визначається як

k	1	.
	Rq min

Основна тепловтрата огородження (колонка 10)

Qосн kFn t .

Додаткові втрати теплоти враховують поправки на орієнтацію по сторонам світу (колонка 11), наявність двох або більше зовнішніх огороджень (колонка 12), висоту приміщення (колонка 13).

Поправки на орієнтацію по сторонам світу визначаються згідно табл. 4. Поправка на висоту приміщення враховується як 2 % додаткових втрат

теплоти на кожен метр висоти приміщення більше 4 м, але не більше 15 %. Ця поправка необхідна для врахування нерівномірності розподілу температури по висоті приміщення.

Поправка, що враховує додаткові втрати теплоти, пов’язані з наявністю двох і більше зовнішніх стін, складає 5%.

	Таблиця 4
Орієнтація	Поправка, %
Північ, північний захід, північний схід, схід	10
Захід, південний схід	5
Південь, південний захід	0

Сума поправок у відсотках записується в колонку 14, а в колонці 15 наводяться додаткові втрати теплоти Qд , що розраховуються за цією сумою від

основних втрат.

Повні витрати теплоти складають

Q Qосн Qд .

Після розрахунку втрат теплоти через всі огородження ці ж втрати теплоти сумують для кожного приміщення, а в кінці таблиці – для всієї будівлі.

1.5. Перевіряється умова відповідності питомих тепловитрати нормативному максимально допустимому значенню питомих тепловитрат на опалення будинку за опалювальний період. Для цього визначаються:

– середні витрати теплоти на опалення будівлі за опалювальний період,

Вт

	t ср	t	ср.оп. ;
Q Q в. р.
ср	t ср	t
				н. р.
	в. р.

– розрахункові сумарні витрати теплоти за опалювальний період, кВт·год

Qрік 0,024 Qcp ;

– питомі тепловитрати на опалення будинків, кВт·год/м2 або кВт·год/м3

qбуд QAр ,

де А – площа (м2) або об’єм будинку (м3). Отримане значення qбуд має відповідати умові

tвср. р.

qбуд Emax , (1)

де Emax – нормативне максимально допустиме значення питомих тепловитрат

на опалення будинку, кВт·год/м2 або кВт·год/м3, що визначається з ДБН В.2.6- 31:2006 (ці дані також наведені в додатку Д).

Якщо умова (1) не виконується, витрати теплоти на опалення будинку мають бути зменшені за рахунок збільшення опорів теплопередачі огороджувальних конструкцій.

1.6. Будується графік залежності навантаження системи опалення від температури зовнішнього повітря (рис. 3). Оскільки втрати теплоти через огороджувальні конструкції залежать від температури зовнішнього повітря лінійно, то дана залежність буде характеризуватись прямою лінією і може бути побудована за двома значеннями теплового навантаження – при розрахунковій температурі для проектування системи опалення (Q) і при температурі початку і кінця опалювального періоду (+8 °С), що визначається як

8

Q8 Q tвср. р. tн. р. .

1.7. Обираються нагрівальні прилади системи опалення.

Розведення трубопроводів системи опалення і під’єднання до теплової мережі виконується відповідно ДБН В.2.5-67:2013.

Для кожного приміщення визначається тип і кількість нагрівальних приладів, їх площа поверхні, через яку передається теплота повітрю приміщення, кількість секцій (для секційних приладів).

Необхідна площа поверхні нагрівального приладу визначається за формулою

Fпр	Qрозрах					1 2 3 4
	k(t	cр	t	в. р.	)
де Qрозрах – розрахункова кількість				теплоти, що віддається нагрівальним

приладом; k – коефіцієнт теплопередачі нагрівального приладу (приймається з табл. 5 в залежності від нагрівального приладу або за каталогом підприємства-

виробника); tcр – середня температура води в нагрівальному приладі при

максимальному тепловому навантаженні (найбільш поширеним є режим з температурою гарячої і охолодженої води в системі опалення рівною 95 °С і 70 °С відповідно, що, наприклад, для двотрубних систем дає середню температуру в нагрівальному приладі 82,5 °С).

Поправний коефіцієнт 1 враховує охолодження води в трубах при

штучній циркуляції і визначається з таблиці Е.1 додатку Е.

Поправний коефіцієнт 2 враховує спосіб установки нагрівального

приладу і визначається за наступними даними:

а) прилад встановлений у стіні без ніші і перекритий підвіконням на відстані А від приладу (рис. 3а): при А рівному 40, 80 і 100 мм величина 2

приймається відповідно 1,05; 1,03 і 1,02;

Рисунок 3 – Різні схеми установки нагрівальних приладів

б) прилад встановлений у стіні ніші глибиною більше 130 мм на відстані А від підвіконня (рис. 3б): при А рівному 40, 80 і 100 мм величина 2

приймається відповідно 1,11; 1,07 і 1,06; в) прилад встановлений у стінні без ніші і закритий декоративною

перегородкою з щілиною в передній стінці біля підлоги і в верхній перегородці (рис. 3в): при ширині щілини А рівній 260, 220, 180 і 150 мм величина 2

приймається відповідно 1,12; 1,13; 1,19 і 1,25; г) прилад встановлений як в попередньому випадку, але щілина замість

верхньої перегородки виконана верхній частині передньої перегородки (рис. 3г): при ширині А не менше 130 мм щілини не закритої декоративною решіткою величина 2 приймається 1,2, при наявності декоративної решітки,

або меншій ширині щілини – 1,4; д) прилад встановлений у стінні без ніші і закритий декоративною

перегородкою, в верхній перегородці прорізана щілина, ширина Б якої не менше глибини нагрівального приладу, а щілина в передній перегородці закрита декоративною решіткою, що не доходить до пола не менше чим на 100 мм (рис. 3д): поправний коефіцієнт 2 приймається рівним 1,15.

Поправний коефіцієнт 3 враховує спосіб підведення теплоносія до

нагрівального приладу і приймається рівним 1 для двотрубних і 1,05...1,1 для однотрубних систем.

Поправний коефіцієнт 4 для багатосекційних нагрівальних приладів

враховує кількість секцій в приладі і приймається рівним: при кількості секцій до 5 – 0,95; від 5 до 10 – 1; від 11 до 20 – 1,05; більше 20 – 1,1.

Кількість секцій багатосекційного нагрівального приладу визначається як m Fпр ,

Fсек

де Fсек – площа поверхні секції, що визначається з табл. 5 (або з каталогу підприємства-виробника).

Таблиця 5

Основні характеристики деяких нагрівальних приладів

Нагрівальний прилад					Розміри			Орієнтовний коефіцієнт теплопередачі, м/(Вт2·К)
	Фізична одиниця	Площа поверхні, м	повна		монтажна	ширина	глибина		Маса, кг
		2		висота
		Радіатори багатосекційні чавунні
М-140-АО		0,287	582		500	96	140	9,6	8,23
М-140-АО-300	секція	0,17	382		300	96	140	10	5,29
РД-90с		0,203	582		500	96	90	10,1	6,95
М-90		0,205	582		500	96	90	9,8	6,58
		Радіатори сталеві штамповані
МЗ-500-1		0,64	564		500	518	42	10,2	7,5
МЗ-500-4		1,6	564		500	1262	42	10,2	18,8
МЗ-350-1		0,425	406		350	518	42	10,7	5,77
МЗ-350-4	прилад	1,28	406		350	1262	42	10,7	14,4
2МЗ-500-1		1,28	564		500	518	100	9,2	15,3
2МЗ-500-4		3,2	564		500	1262	100	9,2	37,9
2МЗ-350-1		0,85	406		350	518	42	9,8	11,85

2. Розрахунки до проекту вентиляції

Облаштування системи вентиляції – це один із заходів, що спрямовані на підвищення комфортності перебування людей в приміщенні.

2.1. Визначається необхідний повітрообмін для кожного приміщення, в якому облаштовується система вентиляції.

Повітрообміном називають кількість повітря, що подається в приміщення, або видаляється з нього, за допомогою системи вентиляції. Під необхідним повітрообміном розуміють кількість повітря, що підлягає повній або частковій заміні, виходячи з наявних джерел шкідливих виділень для приведення повітря в приміщенні у відповідність з санітарно-гігієнічними вимогами. Під кратністю повітрообміну К розуміють кількість повних замін повітря в приміщенні за одиницю часу (зазвичай – за годину).

Для приміщень, що призначені для перебування в них людей і в яких відсутні інші джерела шкідливих виділень, необхідний повітрообмін обирається як найбільший з розрахункових повітрообмінів для боротьби з шкідливими виділеннями теплоти, вологи, вуглекислого газу від людей, що в ньому знаходяться.

Необхідний повітрообмін по боротьбі з шкідливими газами (двоокисом вуглецю) знаходять як

	Lk	nk	,
		kГДК kпр