Курсовая работа: Проектирование системы отопления здания

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра СТС

Курсовая работа

по дисциплине: Теплогазоснабжение и вентиляция

Тула 2010

Введение

Системы отопления – это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые помещения количества теплоты, необходимого для поддержания температуры на заданном уровне. Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

Центральными называют системы предназначенные для отопления многих помещений из одного теплового центра. Тепловой центр может обслуживать одно обогреваемое сооружение и группу сооружений( в этом случае систему отопления именуют районной).

Теплоперенос в системах отопления осуществляется теплоносителем –жидкой средой (вода) или газообразной (пар, воздух, газ). В зависимости от вида теплоносителя системы отопления подразделяют на водяные, паровые, воздушные и газовые.

Центральные системы водяного и воздушного отопления устраивают с естественной циркуляцией теплоносителя или с механическим побуждением циркуляции насосом или вентиляторами.

Водяное отопление применяют при местном и центральном теплоснабжении. Система отопления состоит из теплового пункта, магистрали, отдельных стояков и ветвей с приборными узлами.

Задачей вентиляции помещений является поддержание в них благоприятного для человека состояния воздушной среды в соответствии с нормируемыми ее характеристиками.

Необходимость проектирования систем теплогазоснабжения и вентиляции обусловлена санитарно-гигиеническими требованиями и комфортными условиями проживания.

Основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение) являются затраты на отопление. Это объясняется условиями эксплуатации зданий в холодное время года на большей части территории страны, когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышают внутренние тепловыделения. Для поддержания необходимой температуры внутреннего воздуха здания оборудуются отопительными установками. Создание и поддержание теплового комфорта в помещениях жилых зданий – их основная задача.

Состояние воздушной среды в помещениях в холодное время года определяется действием не только отопления, но и вентиляции. Отопление и вентиляция предназначены для поддержания в помещениях помимо необходимой температуры определенных влажности, подвижности, давления, газового состава и чистоты воздуха. Во многих производственных и гражданских зданиях отопление и вентиляция неотделимы, они совместно создают требуемые санитарно-гигиенические условия, что способствует снижению числа заболеваний людей, улучшению их самочувствия, повышению производительности труда и качества продукции.

1. Расчетные параметры наружного воздуха

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются согласно [1] для города Белогорск:

— температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92

-37˚С

— средняя температура за отопительный период

-12,6˚С

— продолжительность отопительного периода

z = 219 сут

— зона влажности:

— нормальная

2. Расчетные параметры внутреннего воздуха

Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются согласно [2] для города Белогорск:

— температура воздуха в жилой комнате – 22 єС;

— температура воздуха в помещении кухни – 21 єС;

— температура воздуха в ванной комнате – 27 єС;

— температура воздуха в санузле – 22 єС (если совмещены санузел и ванная – 27 єС);

— температура воздуха во внутреннем коридоре – 22 єС;

— температура воздуха на лестничной клетке – 18 єС.

3. Теплотехнические характеристики наружных ограждений

Теплотехнические характеристики наружных ограждений принимаются согласно [3] с учетом градусосуток отопительного периода.

ГСОП= (, градусосут

— температура внутреннего воздуха внутри наиболее характерных помещений. Так как для города Белогорск -37˚С, то =22˚С. Тогда

ГСОП = (22-(-12,6))· 219 = 7577,4 (градусосут)

Далее по таблице с учетом ГСОП определяем сопротивление теплопередаче (с интерполированием):

Для наружной двери (двойной с тамбуром между дверями):

,

4. Тепловой баланс помещений. Определение мощности системы отопления

Таблица 2 Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха при естественной вытяжке, не компенсируемой подогретым приточным воздухом, и бытовые тепловыделения

№ пом.	Температура внутреннего воздуха tв, ˚С	Размеры пола				Qв	Qб
		ширина, м	длина, м	А, м2
01	24	2,8	3,8	10,64	24-(-37)=61	649	106
02	27	2,0	2,2	4,40	27-(-37)=64	282
03	21	3,4	2,4	8,16	21-(-37)=58	473	82
04	22	2,1	0,9	1,89	22-(-37)=59	112
05	27	2,0	2,2	4,40	27-(-37)=64	282
06	22	3,4	5,2	17,68	22-(-37)=59	1043	177
07	18	2,2	12,5	27,50	18-(-37)=55	1513
08	22	3,4	5,2	17,68	22-(-37)=59	1043	177
09	21	3,4	2,4	8,16	21-(-37)=58	473	82
10	22	2,1	0,9	1,89	22-(-37)=59	112
11	27	2,0	2,2	4,40	27-(-37)=64	282
12	24	2,8	3,8	10,64	24-(-37)=61	649	106
13	27	2,0	2,2	4,40	27-(-37)=64	282
14	24	2,8	3,8	10,64	24-(-37)=61	649	106
15	21	3,4	2,4	8,16	21-(-37)=58	473	82
16	22	2,1	0,9	1,89	22-(-37)=59	112
17	22	3,4	5,2	17,68	22-(-37)=59	1043	177
18	22	3,4	5,2	17,68	22-(-37)=59	1043	177
19	22	2,8	3,5	9,80	22-(-37)=59	578	98
20	21	3,4	2,4	8,16	21-(-37)=58	473	82
21	22	2,1	0,9	1,89	22-(-37)=59	112
22	24	2,8	3,8	10,64	24-(-37)=61	649	106
А	18	3,0	5,4	16,2	18-(-37)=55	891

Таблица 3 Тепловой баланс помещений

№ пом.	Qв	Qб	Первый этаж			Промежуточный этаж			Пятый этаж			Итого
			Q1	Qи	Qпр	Q1	Qи	Qпр	Q1	Qи	Qпр
01	649	106	824	330	1367	664	266	1207	891	356	1434	6422
02	282		37	15	319				61	25	343	662
03	473	82	647	259	1039	563	225	955	691	276	1083	4982
04	112		15	6	127				26	10	138	265
05	282		37	15	319				61	25	343	662
06	1043	177	683	273	1549	477	191	1343	808	323	1674	7252
07			190	76	190				316	126	316	506
08	1043	177	683	273	1549	477	191	1343	808	323	1674	7252
09	473	82	647	259	1039	563	225	955	691	276	1083	4982
10	112		15	6	127				26	10	138	265
11	282		37	15	319				61	25	343	662
12	649	106	923	369	1466	737	295	1280	1014	405	1557	6863
13	282		37	15	319				58	23	340	658
14	649	106	907	363	1450	723	289	1266	997	399	1540	6788
15	473	82	594	238	986	512	205	904	638	255	1030	4723
16	112		15	6	127				26	10	138	265
17	1043	177	638	255	1504	434	174	1300	763	305	1629	7033
18	1043	177	585	234	1451	434	174	1300	676	270	1542	6893
19	578	98	517	207	997	339	135	819	628	251	1108	4562
20	473	82	594	238	986	512	205	904	638	255	1030	4723
21	112		15	6	127				26	10	138	265
22	649	106	943	377	1486	744	297	1287	1041	416	1584	6931
А			3528	1411	4939							4939
Qзд												88556

5. Компоновка системы отопления

В здании запроектирована однотрубная водяная система отопления, тупиковая, с нижней разводкой магистралей. Параметры теплоносителя в тепловой сети 125-70˚С, а в системе отопления 95-70˚С. Перепад давлений на вводе в здание 50 кПа. Тепловой пункт располагается в подвале здания в специально отведенном помещении вдоль внутренней капитальной стены. Отопительные приборы присоединяются к стоякам во всех помещениях кроме лестничной клетки с помощью смещенного замыкающего участка. Отопительные приборы к стояку лестничной клетки присоединяются по проточной схеме. Удаление воздуха из системы отопления осуществляется с помощью автоматических воздушных кранов, расположенных в верхних точках отопительных приборов последнего этажа.

Применяется открытая прокладка отопительных труб. Длина подводки к отопительным приборам не превышает 1,25-1,5м, уклон подводки — 5 -10 мм на всю её длину (при длине до 0,5м допускается прокладка подводки без уклона). При размещении стояков: обособляют стояки для отопления лестничных клеток, помещают стояки в углах наружных стен, предусматривают их изгибы для компенсации теплового удлинения труб. Магистрали прокладываются в технических помещениях с разделением системы отопления на две пофасадные части. При размещении магистралей предусматривают свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены, а также уклон (рекомендуется 0,003, при необходимости по СНиП допустим минимальный уклон 0,002) и компенсацию теплового удлинения труб.

На подводках к отопительным приборам устанавливают регулирующие краны (только для эксплуатационного регулирования), имеющие пониженный (до 5) коэффициент местного сопротивления (ручные краны – проходные КРП и трехходовые КРТ; автоматические краны).

6. Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления выполняется согласно [4] и [5]. Метод расчета — по удельным потерям давления на участках и постоянному перепаду температур в стояках.

1. Определение располагаемого перепада давлений:

,

где — располагаемый перепад давлений, Па;

— перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом, Па;

— естественное (гравитационное) циркуляционное давление, Па, которым в ходе расчета можно пренебречь.

Коэффициент смешения элеватора:

При U=1,2 и =50 кПа перепад давлений после элеватора составляет=10 кПа.

Тогда кПа.

2. Определение средних удельных потерь давления на трение

,

где β=0,65 (для систем с искусственной циркуляцией);

— сумма длин участков главного циркуляционного кольца.

Па

3. Определение расхода воды на участках:

теплотехнический нагревательный отопление гидравлический

,

где с – теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг·К);

и — коэффициенты, принимаемые в данном случае 1,02 и 1,04 соответственно.

Для участка №12 расход воды определяется по формуле:

Данные расчета представлены в таблице 4.

Определение запаса

,

т.е. является допустимым.

Увязку главного циркуляционного кольца производим с кольцом, проходящим через стояк 4 (табл. 4).

Таблица 4 Гидравлический расчет системы отопления

№ уч.	Q, Вт		G, кг/ч	l, м	d, мм	R, Па/м	Rl, Па	V, м/с	Δpv, Па	Σζ	Z, Па	Rl+Z
1	88556		3228	7,8	50	60	468	0,458	103,02	1,5	154,53	622,53
2	45049		1642	6,8	40	50	340	0,360	63,80	1,5	95,70	435,70
3	25466		928	2,1	32	45	94,5	0,311	47,39	10,5	497,60	592,10
4	20021		730	1,4	25	80	112	0,348	59,10	1,5	88,65	200,65
5	12769		466	3,6	20	120	432	0,363	65,03	1,5	97,55	529,55
6	7522		274	37	20	38	1406	0,198	19,24	133,1	2560,84	3966,84
7	12769		466	3,6	20	120	432	0,363	65,03	3	195,09	627,09
8	20021		730	0,6	25	80	48	0,348	59,10	3	177,30	225,30
9	25466		928	2,1	32	45	94,5	0,311	47,39	12	568,68	663,18
10	45049		1642	6	40	50	300	0,360	63,80	3	191,40	491,40
11	88556		3228	8,2	50	60	492	0,458	103,02	1,5	154,53	646,53
12	—		1761	0,4	40	60	24	0,390	74,60	1,5	111,90	135,90
											Σ	9136,76
Расчет стояка 5
5123,48
13		7252	264	26,2	25	70	1834	0,274	37,10	80,3	2979,1	4813,13
Невязка

Таблица 5 Местные сопротивления участков

№ уч.	Наименование местного сопротивления	ζ	Σζ
1	Задвижка 50 Отвод 90˚ 50 – 2 шт.	0,5 0,5	1,5
2	Тройник 50*50*40 в ответвлении	1,5	1,5
3	Тройник 40*32*32 в ответвлении Вентиль 32	1,5 9	10,5
4	Тройник 32*32*25 в ответвлении	1,5	1,5
5	Тройник 25*25*20 в ответвлении	1,5	1,5
6	Тройник 20 в ответвлении Тройник 20 на противотоке Отвод 90˚20 — 2 шт. Вентиль 20 – 2шт. Радиаторный участок промежуточный-8 шт. Радиаторный участок верхний – 2 шт.	1,5 3 1,5 10 11,6 6,4	133,1
7	Тройник 25*25*20 на противотоке	3	3
8	Тройник 32*32*25 на противотоке	3	3
9	Тройник 40*32*32 на противотоке Вентиль 32	3 9	12
10	Тройник 50*50*40 на противотоке	3	3
11	Отвод 50 – 2 шт Задвижка 50	0,5 0,5	1,5
12	Тройник 40 в ответвлении	1,5	1,5
13	Тройник 20 в ответвлении Тройник 20 на противотоке Отвод 90˚ 20 – 2 шт. Вентиль 20 – 2 шт. Радиаторный участок промежуточный–4шт. Радиаторный участок верхний – 1 шт.	1,5 3 1,5 10 11,6 6,4	80,3

7. Расчет нагревательной поверхности отопительных приборов

Расчет нагревательной поверхности отопительных приборов ведется согласно [5].

Марка отопительного прибора: чугунный радиатор РД-90

Расчет ведется для отопительных приборов одного стояка (стояк 5) по формуле:

,

(табл. 6);

(табл. 7).

Таблица 6 Теплоотдача трубопроводов по стояку 5

Номер помещения и	Наимено-вание участка	d, мм	l, м	, ˚C	˚С	, Вт/м	, , Вт/м	, Вт
108 22˚	Стояк	20	0,40	95,00	73,00	97	38,80	545,70
	Стояк	20	0,50	95,00	73,00	78	39,00
	Подводка	20	0,35	95,00	73,00	97	33,95
	Зам. уч-к	20	0,50	92,33	70,33	74	37,00
	Подводка	20	0,35	89,65	67,65	89	31,15
	Стояк	20	2,40	89,65	67,65	69	165,60
	Стояк	20	3,40	70,00	48,00	45	153,00
	Стояк	20	0,80	70,00	48,00	59	47,20
208 22˚	Стояк	20	0,40	89,65	67,65	69	27,60	422,20
	Подводка	20	0,35	89,65	67,65	89	31,15
	Зам. уч-к	20	0,50	87,34	65,34	66	33,00
	Подводка	20	0,35	85,02	63,02	81	28,35
	Стояк	20	2,40	85,02	63,02	64	153,60
	Стояк	20	3,30	70,00	48,00	45	148,50
308 22˚	Стояк	20	0,40	85,02	63,02	64	25,60	394,80
	Подводка	20	0,35	85,02	63,02	81	28,35
	Зам. уч-к	20	0,50	82,70	60,70	60	30,00
	Подводка	20	0,35	80,38	58,38	73	25,55
	Стояк	20	2,40	80,38	58,38	57	136,80
	Стояк	20	3,30	70,00	48,00	45	148,50
408 22˚	Стояк	20	0,40	80,38	58,38	57	22,80	371,75
	Подводка	20	0,35	80,38	58,38	73	25,55
	Зам. уч-к	20	0,50	78,06	56,06	54	27,00
	Подводка	20	0,35	75,74	53,74	66	23,10
	Стояк	20	2,40	75,74	53,74	52	124,80
	Стояк	20	3,30	70,00	48,00	45	148,50
508 22˚	Стояк	20	0,40	75,74	53,74	52	20,80	139,65
	Подводка	20	0,35	75,74	53,74	66	23,10
	Зам. уч-к	20	0,50	72,87	50,87	49	24,50
	Подводка	20	0,35	70,00	48,00	59	20,65
	Стояк	20	0,40	70,00	48,00	59	23,60
	Стояк	20	0,60	70,00	48,00	45	27,00

Таблица 7. Расчет площади теплоотдающей поверхности отопительных приборов Радиатор марки РД-90, =675 Вт/мІ, f=0,203мІ

Номер помещения	, Вт	, Вт	, ˚С	, ˚С	˚С	˚С	, ˚С	˚С	G, кг/ч
108	1549	545,70	95,00	89,65	5,35	92,33	22	70,33	263,89
208	1343	422,20	89,65	85,02	4,63	87,34	22	65,34	264,37
308	1343	394,80	85,02	80,38	4,64	82,70	22	60,70	263,80
408	1343	371,75	80,38	75,74	4,64	78,06	22	56,06	263,80
508	1674	139,65	75,74	70,00	5,74	72,87	22	50,87	265,81

Схема подачи воды	n	p	b	, Вт/мІ			,мІ		m, шт.
↑↓	0,25	0,04	1	671	1	1,06	1,53	1,024	7
	0,25	0,04	1	612	1	1,06	1,54	1,024	7
	0,25	0,04	1	558	1,02	1,06	1,72	1,013	8
	0,25	0,04	1	505	1,03	1,06	1,94	1,003	10
	0,25	0,04	1	447	1,04	1,06	3,43	0,967	17

8. Подбор вспомогательного оборудования индивидуального теплового пункта

Подбор элеватора

Для подбора элеватора определяем расчетный коэффициент смешения (с 15 %-ным запасом) и приведенные расход воды:

,

где

— расход воды на головном участке системы отопления – из гидравлического расчета с переводом, т/ч;

Потери давления в главном циркуляционном кольце системы отопления с 10 %-ным запасом, Па.

(т/ч)

Принимаем элеватор ВТИ – теплосети Мосэнерго номер 1 со следующими характеристиками:

— диаметр горловины – 15 мм;

— размеры: L=425 мм, А=90 мм, С=110 мм, =37 мм, =51 мм, =51 мм;

— длина сопла полная – 110 мм;

— длина сменной части сопла – 55 мм;

— масса элеватора – 10 кг;

— диаметр сопла – 12 мм.

2. Подбор грязевика

Подбор грязевика осуществляем с учётом диаметров подводящих трубопроводов так, чтобы скорость в поперечном сечении корпуса была не более 0,05 м/с:

, где

При температуре 95˚ плотность воды равна 961,9 кг/мі, тогда

мі/ч

м

Принимаем грязевик № 2 серии 10Г с =40 мм, =159 мм и размерами: H=270 мм, L=350 мм, d=40 мм, s=3,5 мм, h=170 мм. Масса грязевика 21,28 кг.

9. Расчет воздухообмена помещений здания

Воздухообмен помещений определяется по одной из формул:

или ,

где L- количество воздуха, удаленного из помещения, мі/ч; n – нормативная кратность воздухообмена, 1/ч; V- внутренняя кубатура помещения, мі; m – норма воздухообмена на 1 мІ площади пола помещения, мі/(ч·мІ).

Таблица 8. Определение воздухообмена помещений и ориентировочных размеров вертикальных вытяжных каналов

№ пом.

Наименование помещения

Площадь , A, мІ

Кратность или норма воздухообмена, n, 1/ч, m, мі/(ч·мІ)

Воздухообмен помещения, L, мі/ч

01	жилая комната	10,64	3	32
02	ванная	4,40	25	25
03	кухня	8,16	90	90
04	санузел	1,89	25	25
05	ванная	4,40	25	25
06	жилая комната	17,68	3	53
07	коридор межкв.	27,50	—	—
08	жилая комната	17,68	3	53
09	кухня	8,16	90	90
10	санузел	1,89	25	25
11	ванная	4,40	25	25
12	жилая комната	10,64	3	32
13	ванная	4,40	25	25
14	жилая комната	10,64	3	32
15	кухня	8,16	90	90
16	санузел	1,89	25	25
17	жилая комната	17,68	3	53
18	жилая комната	17,68	3	53
19	жилая комната	9,80	3	29
20	кухня	8,16	90	90
21	санузел	1,89	25	25
22	жилая комната	10,64	3	32
А	лестничная клетка	16,2	—	—

10. Компоновка естественных вытяжных вентиляционных систем

В здании запроектирована вытяжная и приточная вентиляция с естественным побуждением. Удаление воздуха из помещений квартир запроектировано через вытяжные каналы кухонь, уборных, ванных и совмещенных санузлов. Вытяжной канал из кухни можно объединять с вытяжным каналом из ванной комнаты (при совмещенном санитарном узле); вентиляционные каналы из уборной и ванной одной квартиры можно объединить в общий канал; вентиляционные каналы из кухонь и санитарных узлов, расположенные на разных этажах, можно объединить в сборный вертикальный канал. Для систем, которые объединяют вытяжные каналы квартир, ориентированные на одну сторону, устанавливают дефлектор.

11. Аэродинамический расчет естественной вытяжной вентиляционной системы

Расчет ведется методом удельных потерь давления.

1.Определение располагаемого естественного давления

Располагаемое естественное давление определяется по формуле:

,

где

Н — высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

g – ускорение свободного падения (9,81 м/сІ );

и — плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/мі.

При температуре наружного воздуха = 5˚С плотность воздуха равна 1,27 кг/мі, при температуре внутреннего воздуха равной

= 22˚ (с/у) плотность воздуха равна 1,197 кг/мі;

= 21˚ (кухня) плотность воздуха равна 1,201 кг/мі;

= 25˚ (ванная) плотность воздуха равна 1,185 кг/мі.

Располагаемое давление для вентиляционного канала из кухни для разных этажей (с учётом, что вытяжка воздуха из помещений производится из верхней зоны на высоте 0,5м от потолка) составит:

Па

Па

Па

Па

Па

Располагаемое давление для вентиляционного канала из с/у для разных этажей (с учётом, что вытяжка воздуха из помещений производится из верхней зоны на высоте 0,5м от потолка) составит:

Па

Па

Па

Па

Па

Фактические суммарные потери давления на указанных участках не должны превышать располагаемого давления.

2. Определение полных потерь давления

Изначально принимаем скорость движения воздуха Vґ=1,0м/с и определяем ориентировочный размер сечения канала по формуле:

По принятому сечению канала фактическую скорость воздуха на участке определяем по формуле:

Эквивалентный диаметр трения по скорости для канала:

теплотехнический нагревательный отопление гидравлический

Таблица 10 Коэффициенты местных сопротивлений

Номер участка	Наименование местных сопротивлений	ζ	Σζ
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10	Жалюзийная решетка с подвижными жалюзи	1,21	2,31
	Отвод под 90˚	1,1

12. Подбор вспомогательного оборудования

Жалюзийные решетки принимаем размером 200*200 с живым сечением 0,023мІ.

Принимаем дефлектор №3 с диаметром патрубка 300 мм.

Список литературы

1. СНиП «Строительная климатология» 23.01.99*/ Госстрой России, М. 2003.

2. ГОСТ 30494-96. Международный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. М.НТКС, Москва, 1999.

3. СНиП «Тепловая защита зданий» 23-02-2003/ Госстрой России. – М.: 2004.

4. СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» 41-01-2003/ Госстрой России, М. 2004.

5. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч.Ч.1. Отопление/ В.Н. богословский, Б.А.Крупнов, А.Н. Сканви и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1990 – 344 с.: ил. – (Справочник проектировщика).