Общее понятие о системах отопления жилых помещений, их виды и характеристики. Расчет коэффициентов теплопередачи и теплопотерь через наружные ограждающие конструкции. Определение толщины утепляющего слоя, расчет площади поверхности нагрева в системе.
Расчетные температуры в помещениях "101" (угловом по СНИП) тв1= 22ОС, в помещении "102" тв2= 200С, теплопередачей между этими помещениями пренебрегаем ввиду малого градиента температур (2ОС). ?tн-нормируемый перепад температуры между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждения, для наружных стен составляет 4 К. тв-расчетная температура внутреннего воздуха. тн-расчетная зимняя температура наружного воздуха. Определим значение толщины утепляющего слоя: Общая толщина наружной стены будет равна: ?нс=0.02 0.38 0.21 0.03=0.640м. При этом, поверхность пола помещения делится параллельно наружным стенам на три зоны по 2 метра, как показано на рис.5. ?tт=тср-тв=(тг то)/2-тв=(95 70)/2-18=64,5 К. при этих показателях расход воды в приборе gп=17.4 кг/(ч.м2. экм). ?1-коэффициент, учитывающий зависимость теплоотдачи прибора от ?tп определяется из уравнения ?1=1. ?2-коэффициент, учитывающий расход и способ подачи греющей воды. ?2=1 ?3-коэффициент, учитывающий схему циркуляции воды в приборе. ?4-коэффициент, учитывающий способ установки прибора и число секции в приборе. ?3=1.
Введение
В связи с введением изменений № 3 и № 4 в СНИП II-3-79 «Строительная теплотехника» значительно изменены требования к теплотехническим свойствам наружных ограждений. В результате принятия региональных и городских программ энергосбережения предусматривается проектирование зданий с сопротивлением теплопередаче наружных ограждений по условиям энергосбережения, что особенно актуально для климатических условий Сибири. Поэтому, в настоящее время предъявляются повышенные требования к конструкции и теплоизоляции наружных стен и перекрытий при строительстве новых и реконструкции существующих зданий.
Исходные данные
Планировка здания показана на рис. 1 и 2, а=5.5м, б=6м, в=5.5м, h=3.5 м.
Конструкция наружных ограждений показана на рис.3.
Климатическая характеристика района застройки: г. Иркутск
Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки тн, 0С -36
Средняя температура отопительного периода топ со среднесуточной температурой ?8 0С -8.5
Продолжительность отопительного периода Zоп, сут. 240
Расчетная скорость ветра ? для зимнего периода, м/с 2.9
Характеристика помещения: Две жилых комнаты одна из которых угловая.
Размеры окон: ширина s=1.2м, высота d=1.4м.
Толщина внутренних стен b1 =0.30м.
Расчетные температуры в помещениях "101" (угловом по СНИП) тв1= 22ОС, в помещении "102" тв2= 200С, теплопередачей между этими помещениями пренебрегаем ввиду малого градиента температур (2ОС).
Отопление водяное, отопительные приборы-радиаторы, разводка верхняя с подачей воды "сверху-вниз".
Температура воды на входе в приборы тг= 950С, температура охлажденной воды на выходе то= 700С.
Диаметр подводящих трубопроводов dн=30 мм.
Расчет коэффициентов теплопередачи и теплопотерь через наружные ограждающие конструкции
Рис.1. План помещений "101" и "102".
1-отопительные приборы (радиаторы).
2-стояки горячей воды.
Рис.2. Помещение "101".
1-нагревательные приборы.
2-стояк подачи горячей воды.
3-стояк отвода охлажденной воды.
4-окна.
Рис.3. Варианты конструкции наружных стен
1 - цементно-песчаный раствор (1800 кг/м3);
2 - кладка из силикатного кирпича (1800 кг/м3);
3 - плита минераловатная (200 кг/м3).
Теплопотери через наружные ограждающие конструкции
Определим общее термическое сопротивление многослойной стены:
Коэффициенты теплоотдачи принимаются в соответствии с СНИП для внутренней и наружной стены составят: ?в=8.7 и ?н =23.0 Вт/ м2·К.
Отсюда можно определить толщину утепляющего слоя стены:
Где: ?ут- коэффициент теплопроводности
СНИП предусматривают два значения величины Rotp:
По санитарно-гигиеническим и комфортным условиям: Rotp (I)=n·(тв-тн)/?tн·?в=1·(22-(-36))/(4·8.7)=1.66 м2·К/Вт. где: n-коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции относительно наружного воздуха, n=1.
?tн-нормируемый перепад температуры между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждения, для наружных стен составляет 4 К. тв-расчетная температура внутреннего воздуха. тн-расчетная зимняя температура наружного воздуха.
По условиям энергосбережения.
Rotp(II)=f(ГСОП).
ГСОП=(тв-топ)·Zоп=(22-(-8.5))·240=7320 тогда Rotp(II)=3.73 м2·К/Вт
Где: топ- среднесуточная температура (? 8ОС).
Zоп-продолжительность отопительного периода.
Для расчета толщины утепляющего слоя хут из двух величин Rotp выбирают наибольшее.
Определим значение толщины утепляющего слоя:
Общая толщина наружной стены будет равна: ?нс=0.02 0.38 0.21 0.03=0.640м.
Уточнением значение термического сопротивления наружной стены: м2·К/Вт.
Расчет сопротивления теплопотерь через световые проемы
Приведенное требуемое сопротивление теплопередаче Rotp заполнений световых проемов определяется по методическим указаниям. Rосп=0.62 м2·К/Вт. ксп=1/Rсп=1/0.62=1.62 Вт/м2.К
Вт (для "101").
Вт (для "102").
Тип заполнения световых проемов: двухслойные стеклопакеты в деревянных переплетах с заполнением межстекольного пространства аргоном.
Расчет теплопотерь через пол первого этажа
Конструкция пола первого этажа приведена на рис.4 и включает сосновые доски на лагах, опирающихся через кирпичные столбики на железобетонную панель с утепляющим слоем.
Рис. 4. Конструкции пола первого этажа: 1-доска сосновая (?=500 кг/м3)
2-воздушная прослойка (?вп=0.04м)
3-плиты минераловатные жесткие на синтетическом связующем (?=200 кг/м3)
4-панель перекрытия железобетонная (?=2500 кг/м3)
Для полов на лагах применяется упрощенный метод расчета, основанный на различиях теплопередачи через различные участки пола. При этом, поверхность пола помещения делится параллельно наружным стенам на три зоны по 2 метра, как показано на рис.5. Каждая из зон имеет условное сопротивление теплопередачи.
Rп1=2.15 Rп2=4.3. Rп3=8.6 Rп4=14.2
Термическое сопротивление воздушной прослойки принимается равным: Rвп=?вп/?вп =0.165м2К/Вт.
Таким образом, общее сопротивление каждой отдельно взятой зоны составит: Roi=1.18(Rп xyt /?ут Rвп), а Кп=1/Ro
Рис. 5. Распределение площади пола по зонам с различным термич. сопротивлением.
Площадь пола первой зоны, примыкающей к углу, учитывается дважды изза дополнительного переохлаждения.
Общая высота пола hп отсчитывается от верхнего уровня подготовки пола (плиты) до верхнего уровня покрытия доской.
Расчет теплопотерь через пол чердачного перекрытия
Конструкция чердачного перекрытия в виде оштукатуренной снизу монолитной железобетонной плиты с утепляющим слоем приведена на рис.6.
Для расчета чердачного перекрытия принимается величина ?н =12 Вт/(м2К), а величина ?tн =3 К.
Рис.6. Конструкция пола чердачного перекрытия.
1-цементно-песчаный раствор (1800 кг/м3).
2-железобетонная плита (2500 кг/м3).
3-утепляющий слой.
Толщина железобетонной плиты ?ж/б=0.08м.
Толщина раствора=0.03м.
СНИП предусматривают два значения величины Rotp: По санитарно-гигиеническим и комфортным условиям: Rotp (I)=n·(тв-тн)/?tн·?в=1·(22-(-36))/(3·12)=1.61 м2·К/Вт.
По условиям энергосбережения.
Rotp(II)=f(ГСОП).
ГСОП=(тв-топ)·Zоп=(22-(-8.5))·240=7320 тогда Rotp(II)=5.80 м2·К/Вт
Для расчета толщины утепляющего слоя хут из двух величин Rotp выбирают наибольшее
Определим значение толщины утепляющего слоя: м
Общая толщина наружной стены будет равна: ?чп=0.03 0.08 0.39=0.51м.
Уточнением значение термического сопротивления наружной стены: м2·К/Вт.
Расчет воздухопроницаемости и теплопотерь на нагревание воздуха при его инфильтрации
Расчет разности давлений
Инфильтрация воздуха в жилых помещениях происходит за счет разности давлений ?p наружного воздуха и воздуха в помещении, связанного с различием температур и плотностей воздуха.
Gн -для световых проемов жилых зданий Gн=6 кг/(м2.ч).
Определим удельный вес наружного и внутреннего воздуха: Н/м3, Н/м3
Тогда разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях стен здания определяется по формуле: ?p=0.55·Hр·(gн-gв) 0.03gн?2=0.55·3·(14.61-11.82) 0.03·14.61·2.9=8.29Па
Где: Нр-расчетная высота здания (от поверхности земли до верха карниза, 3 м). ?-максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.
м2 ЧПА/кг -для стен м2 ЧПА/кг -для окон
?ро =10 Па-стандартная разность давления воздуха.
Расчет сопротивления воздухопроницанию наружных ограждений
Сопротивление воздухопроницанию стены равно сумме сопротивлений воздухопроницанию каждого слоя: Rи=Rи1 Rи2 Rи3 Rи4=497.3 8.4 18 746=1269.7м2 ЧПА/кг -для стен.
Rи=Rитр=0.15 м2 ЧПА/кг - для окон.
Расчет расхода тепла на нагревание инфильтрующегося воздуха
Найдем расход воздуха через единицу поверхности наружного ограждения: кг/ м2. ч
Общие затраты тепла на подогрев инфильтрующегося воздуха: Qи=0.278·Gио··с(тв-тн)=0.278·31.96·1·(22-(-36))=515.32 Вт.
Сделаем расчет для помещения "102".
Н/м3
?p=0.55·Hр·(gн-gв) 0.03gн?2=0.55·3·(14.61-11.82) 0.03·14.61·2.92=8.29Па м2 ЧПА/кг -для стен кг/ м2. ч
На основе определения общих теплопотерь рассчитывается необходимая тепловая нагрузка на отопление Qot=Qтп .
Найдем среднесезонный расход тепла для двух помещений вцелом:
Найдем годовой расход тепла: КДЖ
Общий расчета систем отопления
Для сравнения и расчета приборов вводится понятие эквивалентного квадратного метра ( экм ), за который принимается площадь внешней поверхности прибора, отдающая 505 Вт теплоты при стандартных условиях, отвечающих наиболее общим условиям отопления.
В качестве стандартных приняты следующие условия: · температура горячей воды на входе в прибор тг =950С.
· температура охлажденной воды на выходе из прибора то=70ОС.
· перепад температур в приборе ?tпр=тг-то=250С.
· средняя температура теплоносителя в приборе тср=(тг то)/2=82.50С.
· разность тср воды в приборе и воздуха в помещении ( принимается 180С)
?tт=тср -тв=(тг то)/2-тв=(95 70)/2-18=64,5 К. при этих показателях расход воды в приборе gп=17.4 кг/(ч.м2. экм). ?1 -коэффициент, учитывающий зависимость теплоотдачи прибора от ?tп определяется из уравнения ?1=1. ?2-коэффициент, учитывающий расход и способ подачи греющей воды. ?2=1 ?3-коэффициент, учитывающий схему циркуляции воды в приборе. ?4-коэффициент, учитывающий способ установки прибора и число секции в приборе. ?3=1.
Привязка нагревательных приборов к осям помещения
Нагревательные приборы (радиаторы, конвекторы) обычно размещают под окнами. Привязка приборов необходима для расчета длины (li ) отдельных участков неизолированных подводящих трубопроводов с целью учета их вклада в общий теплопроводности отопительной системы при следующих условиях: 1. Нагревательные приборы установлены по осям окон.
Расстояние от нижнего монтажного размера прибора ( между трубами монтажный размер 0,5 м.) до пола равно 0,2 м (h1 =0,7 м) и расстояние от горизонтальной подводящей линии горячей воды (рис.2) до потолка помещения равно 0,2 м. Таким образом, высоту стояка горячей воды можно определить: Hстоякаh0-0.2-0.2-0.5=h0 -0.9=1.65м.
2. высота помещения h0=h-?g-?xg=3.5-0.319-0.46=2.55 м.
3. Расстояние от оси окон до стояка отопления 1,2 м.
4. Высота помещения (чистая) h0=h-hg-?xg=3.5-0.31-0.46=2.8
5. Координаты осей окон и трубопроводов: а) ось одиночного окна а1 для помещения "101" а1=а/2=6/2=3, соответственно длина горизонтального подводящего (950С) трубы с1=а/2-1.2=6/2-1.2=1.8 м. б) расстояние между осями двух окон в помещении "101": b1=(b-?нс/2)/2=(5-0.65/2)/2=2.34м, расстояние от внутренней стены до стояка также c2=(b-?нс/2)/2=(5-0.65/2)/2=2.34м и равно верхнему горизонтальному участку. в) ось окна в помещении "102". Расстояние стояка от внутренней стены: с3 =(в-0.3)/2-1.2=(5-0.3)/2-1.2=1.15м. отопление помещение нагрев теплопередача
Расчет площади поверхности нагрева системы отопления жилых помещений qo=9.28(?tт-10)?1?3=9.28·(64.5-10)·1·1=505.76 Вт/ экм
При расчете теплоты, необходимой для отопления помещения кроме теплоотдачи самих нагревательных приборов необходимо учитывать и теплоотдачу от неизолированных подводящих трубопроводов. В этом случае, снижается тепловая нагрузка на приборы и их поверхность: Qпр=Qтп-Qtp.
Площадь теплоотдающей поверхности нагревательных приборов определяется по формуле : Fпр =Qтп?1?2/qo-Ftp. экм
Ftp=1.78?dтр.?lini.
Где: dtp-наружный диаметр трубы. li-длина участка трубы. ni-поправочный коэффициент, учитывающий месторасположение и ориентацию труб: n=1.0 для подводок к приборам и их «сцепки». n=0.5 для вертикальных труб (стояков). n=0.75 для обратных горизонтальных труб у пола помещения. n=0.25 для подающих труб под потолком.
Тепловой вклад трубопроводов рассчитывается по формуле
Для чугунных радиаторов типа М - 140 - АО, кроме того, определяется число секций n2=?3Fпр/fc ( округляется до целого числа в большую сторону. n2=1·3.72/0.35=10.62?11 шт для "101", n2=1·2.24/0.35=6.4?6 шт для "102", Теплоотдача отдельного прибора рассчитывается как: Qпрi=505 n2fc=505·11·0.35=1944.25(Вт / экм).- для "101" для одного прибора.
Qпрi=505 n2fc=505·6·0.35=1060.5 (Вт / экм).- для "102"
Оценим экономичность прибора: ?=Qпрi /М?TТ=1944.25/(10·64.5)=3.01 Вт/ (кг. К).- для "101" ?=Qпрi /М?TТ=1060.5/(10·64.5)=1.64 Вт/ (кг. К).- для "102" где M - масса прибора.
Общая фактическая нагрузка на отопление в каждом помещении (101 и 102)
Qot(ф) = Qпр Qtp=3·1944.25 323.2=6155.95 Вт. - для "101"
Qot(ф) = Qпр Qtp=1060.5 85.85=1146.35 Вт. - для "102"
Таблица Б Расчет систем отопления
Помещение Тип прибора Число секций Qпр, Вт Кол.прибор. Qпр,Вт Qtp,Вт Qot(ф), Вт
«101» М-140-АО 11 1944.2 3 1944.2 323.2 6155.95
«102» М-140-АО 6 1060.5 1 1060.5 85.85 1146.35
Общая нагрузка отопления, Вт ?QОТ=Qot (101) Qot (102)=6155.95 1146.35=7302.3
Среднесезонный расход тепла Qcp , Вт 1781.72
Годовой расход тепла Qг =86,4Qcp,Zоп, КДЖ 36945745.92
Список литературы
1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа. 1980. 470 с.
2. Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат здания).-М.: Высшая школа, 1974.-320 с.
3. СНИП 23-01-99. Строительная климатология. Приняты и введены в действие с 01.01.2000 г. 67 с.
4. СНИП II-3-79 (с изменением №4). Строительная теплотехника Минстрой России, 1998. 42 с.
5. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М.: Стройиздат. 1981. 272 с.
6. Строительная теплофизика. Методические указания к курсовой работе. Кафедра «Теплогазоснабжение» ТГАСУ. Томск.-2005. 43 с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
