Теплотехнический расчет

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно технический институт Кафедра промышленной теплоэнергетики

Курсовая работа

по «Теплогазоснабжению и вентиляции»

Вариант №22

Выполнил студент:

Малинин М.С.

Группа 5ЭН-32

Принял преподаватель:

Никонова Е.Л.

Отметка о зачете:

Череповец 2007г

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………..3

1.         Теплотехнический расчет наружных ограждений………………………4

1.1 Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха……..4

1.2 Определение сопротивлений теплопередаче наружных ограждений.…4

2.         Тепловая мощность системы отопления………………………………...10

2.1 Определение расчетных тепловых потерь через наружные ограждения..10

2.2 Определение общих потерь теплоты с учетом инфильтрации и теплопоступлений в помещение……………………………………………....17

2.3 Удельная отопительная характеристика здания……………………..…..20

3.         Конструирование системы отопления…………………………………..21

4.         Гидравлический расчет системы отопления……………………………22

5.         Расчет отопительных приборов………………………………………….34

Заключение……………………………………………………………………...43

Список литературы……………………………………………………………..44

Введение.

 

Вследствие особенностей климата на большей части территории нашей страны человек проводит в закрытых помещениях до 80% времени. Для создания нормальных условий его жизнедеятельности необходимо поддерживать в этих помещениях строго определенный тепловой режим.

Тепловой режим в помещении, обеспечиваемый системой отоп­ления, вентиляции и кондиционирования воздуха, определяется в первую очередь теплотехническими и теплофизическими свойствами ограждающих конструкций. В связи с этим высокие требования предъявляются к выбору конструкции наружных ограждений, защи­щающих помещения от сложных климатических воздействий: резкого переохлаждения или перегрева, увлажнения, промерзания и оттаивания, паро- и воздухопроницания.

Задачей данного курсового проекта является проектирование системы отопления и подбор необходимого оборудования для семиэтажного жилого здания, строящегося в городе Воркута.

В проекте принимаем наиболее экономичную однотрубную проточно-регулируемую систему с нижней разводкой и П-образными стояками, присоединенную к тепловой сети при помощи элеватора.

1.         Теплотехнический расчет наружных ограждений.

1.1 Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха.

·          Внутренние метеорологические параметры:

Средние расчетные температуры:

Для жилой комнаты t_вн= +20 ^оС

Для кухни t_вн= +18 ^оС

Для санузлов t_вн= +25 ^оС

Для лестничной клетки t_вн= +18 ^оС

·          Наружные метеорологические параметры:

Средние расчетные температуры:

Наиболее холодной пятидневки t_н.о. = -41 ^оС

Отопительного периода t_о.п. = -9.9 ^оС

·          Продолжительность отопительного периода n_о= 299 сут.

1.2 Определение сопротивлений теплопередаче наружных ограждений.

Задача состоит в том чтобы определить требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀^тр, м²_*⁰С/Вт, в соответствии с требованиями СНиП II-3-79^* найтитолщину слоя утеплителя при вычисленном требуемом сопротивлении теплопередаче, найти фактическое значение приведённого термического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, и коэффициента теплопередачи, Вт/м²С.

Сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции R₀, должно быть больше или равно требуемому значению R₀^тр.

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀^тр определяется по большей из двух величин:

R_сг^тр- требуемое сопротивление по санитарно гигиеническим нормам;

R_эн^тр - требуемое сопротивление по энергосбережению.

R_сг^тр , м²_*⁰С/Вт определяется по формуле СНиП II-3-79^*

,

где t_вн- характерная температура отапливаемого помещения, ⁰С, принимаемая в соответствии с заданием, t_вн=20 ⁰С.

t_н.о -расчётная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, ⁰С, которая принимается по СНиП 2.01.01.- 82.

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по табл. 3^* СНиП ll-3-79^*.

n =1.0- для наружных стен и наружных перекрытий;

n =0.9- для чердачного перекрытия;

n =0.6- для перекрытий над не отапливаемым подвалом.

Dt_н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰С, принимаемый по табл.2^* СНиП II-3-79^*.

Dt_н =4 ⁰С- для наружных стен и наружных перекрытий;

Dt_н =3 ⁰С- для чердачного перекрытия;

Dt_н =2 ⁰С- для перекрытий над не отапливаемым подвалом;

a_в- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/( м²_*⁰С).

a_в = 8,7 Вт/( м²_*⁰С);

·     R_сг^тр для наружной стены:

·     R_сг^тр для чердачного перекрытия:

·     R_сг^тр для перекрытий над не отапливаемым подвалом:

Далее определяем приведённое сопротивление теплопередаче по условиям энергосбережения. Для этого определяют ГСОП - градусо-сутки отопительного периода по формуле:

ГСОП = (t_вн – t_оп)n₀

где t_оп - средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха £ 8⁰С; по СНиП 2.01.01.- 82, t_оп= -9.9⁰С

n₀- определяемая как продолжительность периода сут, со среднесуточной температурой наружного воздуха £ 8⁰С по СНиП 2.01.01.- 82, n₀= 299 сут.

ГСОП = (20 + 9.9)299=8940.1  

Используя метод интерполяции определяем приведённое сопротивление теплопередаче R_эн^тр, м²_*⁰С/Вт, пользуясь таблицей:

Сопротивление теплопередачи по условию энергосбережения

Здания	ГСОП,С*сут	Rтр ,м2*0С/Вт
		стена	чердачные перекрытия	окна и двери
Жилые	4000	1.6	2.2	0.5
	6000	2.0	2.8	0.6
	8000	2.4	3.4	0.7
	10000	2.8	4.0	0.8
	12000	3.2	4.6	0.9

·     Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для стены:

8000 = 2.4/1.163=2.06 м²_*⁰С/Вт

10000 = 2.8/1.163=2.4 м²_*⁰С/Вт

·     Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для чердачного перекрытия:

8000 = 3.4/1.163=2.9 м²_*⁰С/Вт

10000 = 4.0/1.163=3.4 м²_*⁰С/Вт

·     Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для перекрытия над не отапливаемым подвалом:

8000 = 3.4/1.163=2.9 м²_*⁰С/Вт

10000 = 4.0/1.163=3.4 м²_*⁰С/Вт

·     Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции для окон и балконных дверей:

8000 = 0.7/1.163=0.6 м²_*⁰С/Вт

10000 = 0.8/1.163=0.69 м²_*⁰С/Вт

Определяем теплопередачу ограждающих конструкций R₀^тр по большей из двух величин R_сг^тр и R_эн^тр:

·     Для стен R₀^тр =2.22 м²_*⁰С/Вт

·     Для чердачного перекрытия R₀^тр =3.14 м²_*⁰С/Вт

·     Для перекрытий над не отапливаемым подвалом R₀^тр =3.14 м²_*⁰С/Вт.

·     Для окон и балконных дверей R₀^тр =0.64 м²_*⁰С/Вт.

Суммарное сопротивление наружной стены R₀, м²_*⁰С/Вт, определяется как сумма термических сопротивлений слоёв и сопротивлений теплоотдаче внутренней R_в и наружной R_н поверхностей по формуле:

a_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, равный 23 Вт/( м²_*⁰С), принимаемый по табл. 6^* СНиП ll-3-79^*;

a_в- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, a_в = 8.7 Вт/( м²_*⁰С).

1- сухая штукатурка l_ш =0.19

2- кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе

l_к=0.7

3- теплоизоляционный слой (маты минераловатные) l_ут =0.064

4- кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе

l_к=0.7

5- цементно-песчаная штукатурка l_ц =0.76

Определяем толщину слоя утеплителя:

Принимая во внимание сортамент выпускаемых плит минераловатных принимаем =100 мм, толщина наружной стены тогда будет составлять 500 мм.

R_o^ф=0.115+0.053+0.179+1.563+0.357+0.020+0.043=2.33

Рассчитаем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции.

К=1/R_o^ф

K =1/2.33=0.43 Вт/м²К

Таким же способом определяем толщину слоя утеплителя для чердачного перекрытия.

1- Воздухоизоляционный слой в 3 слоя рубероида l_р =0.17

2- Выравнивающий слой цементно-песчаного раствора

l_р=0.76

3- утеплитель (пенополистерол) l_ут =0.05

4- Пароизоляционный слой битума l_б =0.27

5- железо-бетонная плита

Толщина чердачного перекрытия будет составлять 340 мм

R_o^ф=0.115+0.118+0.026+2.8+0.037+0.127+0.43=3.653

Рассчитаем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции.

К=1/R_o^ф

K =1/3.653=0.27 Вт/м²К

Определим толщину слоя утеплителя над не отапливаемым подвалом:

1- Доска деревянная (сосна поперёк волокон) l_р =0.29

2- Воздушная прослойка

3- утеплитель (пенополистерол) l_ут =0.05

4- железо-бетонная плита

Исходя из сортамента выпускаемых плит минераловатных принимаем =130 мм, толщина перекрытия над подвалом тогда будет составлять 340мм.

R_o^ф=0.115+0.043+0.138+0.16+0.127+2.6=3.183

Рассчитаем коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции.

К=1/R_o^ф

K =1/3.183=0.31 Вт/м²К

2.Тепловая мощность системы отопления.

 

2.1Определение расчетных тепловых потерь через наружные ограждения.

Тепло потери через наружные ограждения определяются по формуле:

Q=F(t_вп-t_н)(1+Sb)n/R,

где F - расчетная площадь ограждающей кон­струкции, м²;

R₀ - сопротивление теплопередаче ограж­дающей конструкции, м²_*⁰С/Вт.

t_вп - расчетная температура воздуха, ⁰С, в помещении.

t_н - расчетная температура наружного воз­духа для холодного периода года.

β- коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

Тепло потери на ориентацию по сторонам горизонта вертикальных поверхностей ограждения являются дополнительными и учитываются следующей процентной добавкой к основным тепло потерям:

-           север – 10%

-           запад, восток – 5%

-           юг – 0%

Также при расчетах учитываем следующие потери тепла путем введения на них процентной добавки:

угловая комната – 5%

n- коэффициент, принимаемый в зависи­мости от положения наружной повер­хности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху принимаемый по СНиП II-3-79*.

Пример расчета теплопотери комнаты 101:

Поскольку это жилая комната, то внутренняя температура 18⁰С но т.к. помещение угловое прибавляем 2⁰С и получаем t_вп=20⁰С.

Общие потери тепла будут состоять из следующих частей:

·           потери через несущую стену, ориентированную на север.

Площадь стены высчитываем с учетом привязки главных осей и вычитаем площадь окна:

F= 3.610*3.34-1.2*1.5= 10.26 м²

Сопротивление теплопередаче ограж­дающей конструкции для внешней стены равно .

t_вн-t_н=22 - (-41)= 63⁰С

Для стены коэффициент n =1.0

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0.15, т.к. стена выходит на север(b=0.10) и помещение угловое(b=0.05).

Далее находим потери теплоты через несущую стену по формуле:

Q=F(t_вп-t_н)(1+Sb)n/R

Q=10.26*(22-(-41))(1+0.15)*1/2.22=334.836 Вт

·           потери через несущую стену, обращенную на запад.

Площадь стены высчитываем с учетом привязки главных осей:

F= 3.60*3.34 = 12.024 м²

Сопротивление теплопередаче ограж­дающей конструкции для внешней стены равно .

t_вн - t_н=22-(-41)=63⁰С

Для несущей стены коэффициент n =1.0

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0.10, т.к. стена ориентирована на запад(b=0.05) и помещение угловое(b=0.05).

Далее находим потери теплоты:

Q=12.024*(22-(-41))(1+0.10)*1/2.22=378.756 Вт

·           Потери через окно с двойным остеклением, ориентированное на север.

Площадь окна

F= 1,2 *1,5= 1.8 м²

Сопротивление теплопередаче окна с двойным остеклением равно

.

t_вн - t_н=22-(-41) = 63⁰С

Для окна коэффициент n =1.0

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0.15, т.к. окно ориентировано на север(b=0.10) и находится в угловом помещении (b=0.05).

Далее находим потери теплоты:

Q=1.8*(22-(-41))(1+0.15)* 1/0.64=203.77 Вт

·           Потери через пол над неотапливаемым подвалом.

Площадь пола с учетом привязки главных осей равняется:

F= 3.48*3.1= 10.79 м²

Сопротивление теплопередаче пола над не отапливаемым подвалом .

t_вн - t_н=22-(-41)=63⁰С

Для пола коэффициент n =0.6

Добавочные потери теплоты в долях от основных потерь b=0

Далее находим потери теплоты:

Q=10.79*(22-(-41))(1+0)*0.6/3.14=129.89 Вт

Основные потери помещения 101 будут равны ∑Q_i всех потерь через ограждения и потери через пол над не отапливаемым подвалом коридора 101б.

∑Q_i=∑Q₁₀₁=334.836 + 378.756 + 203.77 + 129.89 + 27.5=1074.8 Вт

Расчеты остальных помещений сводятся в таблицы

 

Таблица 1

№ пом	Наим. пом	tвн,°с	Характеристика ограждений					tвн-tн.о, °с	n	β	Qосн, Вт
			Обозначение	Ориентация	aхb, м	F, м2	R0, м2·°с/Вт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
101	ЖК	22	НС	С	3.61*3.34- -1.2*1.5	10.26	2.22	63	1	0.15	334.836
			Ок	С	1.2*1.5	1.8	0.64		1	0.15	203.77
			НС	З	3.60*3.34	12.024	2.22		1	0.1	378.756
			Пл	-	3.48*3.1	10.79	3.14	44	0.6	-	217.9
101б	КР	18	Пл.	-	8.15*1.44	11.74	3.14	40	0.6	-	125.375
∑Q 1260.1
102	КХ	18	НС	С	3.24*3.34-1.2*1.5	9.02	2.22	59	1	0.1	263.69
			Ок	С	1.2*1.5	1.8	0.64		1	0.1	182.53
			Пл	-	3.24*1.6	5.18	3.14	59	0.6	-	155.7
102а	СУ	25	Пл	-	2.24*1.64	3.67	3.14	66	0.6	-	123.42
∑Q 725.34
103	ЖК	22	НС	С	3.7*3.34-1.2*1.5	10.558	2.22	63	1	0.1	329.58
			Ок	С	1.2*1.5	1.8	0.64	63	1	0.1	194.9
			Пл	-	3.7*3.05	11.29	3.14	63	0.6	-	362.43
103б	КР	18	Пл	-	5.3*1.64+ 1.5*0.6	9.59	3.14	59	0.6	-	288.3
∑Q 1175.21
104	ЖК	20	НС	С	4,04*3.34- 1.2*1.5	11,69	2,22	61	1	0,1	353,3
			Ок	С	1,2*1,5	1,8	0,64		1	0,1	188,72
			Пл	-	4,04*3,79	15,31	3,14	61	0,6	-	196,30
∑Q 738.32
105	ЖК	20	НС	С	3,84*3.34- 1.2*1.5	11,03	2,22	61	1	0,1	333,38
			Ок	С	1,2*1,5	1,8	0,64	61	1	0,1	188,72
			Пл	-	3,84*3,79	14,55	3,14	61	0,6	-	186,56
∑Q 708.66
106	ЖК	20	НС	С	3,5*3.34- 1.2*1.5	9,89	2,22	61	1	0,1	298,93
			Ок	С	1.2*1.5	1,8	0,64		1	0,1	188,72
			Пл	-	3,5*3,05	10,68	3,14		0,6	-	207,48
106б	КР	18	Пл	-	6,5*1,64+1,4*0,6	11,5	3,14	59	0,6	-	129,65
∑Q 824.78
107	КХ	18	НС	С	3,04*3.34- 1.2*1.5	8,35	2,22	59	1	0,1	244,11
			Ок	С	1.2*1.5	1,8	0,64	59	1	0,1	182,53
			Пл	-	3,04*1,45	4,4	3,14	59	0,6	-	90,94
∑Q 517.58
108	ЖК	22	НС	С	3,34*3,7- 1.2*1.5	10,56	2,22	63	1	0,15	344,63
			Ок	С	1.2*1.5	1,8	0,64		1	0,15	203,77
			НС	В	3,56*3,34	11,89	2,22		1	0,1	371,16
			Пл	-	3,19*3,05	9,73	3,14		0,6	-	117,32
108б	КР	18	НС	В	0,6*3,34	2,13	2,22	59	1	0,05	59,44
			Пл	-	3,19*0,6	1,9	3,14		0,6	-	21,42
∑Q 1117.74
109а	СУ	25	Пл	-	2,3*1,45	3,34	3,14	66	0,6	-	42,12
			С	В	2,3*3,34	7,68	2,22		1	0,05	239,74
109б	КР	18	Пл	-	1,64*1,4	2,3	3,14	59	0,6	-	25,93
∑Q 307.79
110	ЖК	22	НС	В	4,96*3,34	16,57	2,22	63	1	0,05	493,74
			НС	Ю	3,34*3,7- 1.2*1.5	10,56	2,22		1	0	299,68
			Ок	Ю	1.2*1.5	1,8	0,64		1	0	177,19
			Пл	-	3,19*4,45	14,2	3,14		0,6	-	170,94
110б	КР	18	Пл	-	1,64*0,74	1,21	3,14	59	0,6	0	13,64
∑Q 1155.68
111	ЖК	20	НС	Ю	3,58*3,34- 1.2*1.5	10,16	2,22	61	1	0	279,17
			Ок	Ю	1.2*1.5	1,8	0,64		1	0	171,56
			Пл	-	3,58*5,19	18,58	3,14		0,6	-	216,57
∑Q 667.3
112	КХ	18	НС	Ю	2,99*3,34- 1,2*1,5	8,19	2,22	59	1	0	217,66
			Ок	Ю	1,2*1,5	1,8	0,64		1	0	165,94
			Пл	-	2,6*3,79	9,85	3,14		0,6	-	111,05
∑Q 494.65
113	КХ	18	НС	Ю	3,63*3,34	12,12	2,22	59	1	0	322,11
			Пл	-	3,25*2,25	7,31	3,14		0,6	-	82,41
113а	СУ	25	Пл	-	4,2*1,54	6,47	3,14	66	0,6	-	81,60
∑Q 486.12
114	ЖК	20	НС	Ю	2,2*3,34 -1,2*1,5	5,55	2,22	61	1	0	152,5
			Ок	Ю	1,2*1,5	1,8	0,64		1	0	171,56
			Пл	-	2,2*3,79	8,34	3,14		0,6	-	97,21
∑Q 421.27
115	КХ	18	НС	Ю	2,8*3,34 – 1,2*1,5	7,55	2,22	59	1	0	200,65
			Ок	Ю	1,2*1,5	1,8	0,64		1	0	165,94
			Пл	-	2,8*3,79	10,61	3,14		0,6	-	119,62
∑Q 486.21
116	ЖК	20	НС	Ю	4,4*3,34 – 1,2*1,5	12,9	2,22	61	1	0	354,46
			Ок	Ю	1,2*1,5	1,8	0,64		1	0	171,56
			Пл	-	4,4*5,19	22,84	3,14		0,6	-	266,22
∑Q 792.24
117	ЖК	22	НС	Ю	4*3,34 – 1,2*1,5	11,56	2,22	63	1	0,05	344,46
			Ок	Ю	1,2*1,5	1,8	0,64		1	0,05	186,05
			НС	З	4,6*3,34	15,36	2,22		1	0,1	479,48
			Пл	-	5*4	20	3,14		0,6	-	240,76
117б	КР	18	Пл	-	1,8*0,8	1,44	3,14	59	0,6	-	16,23
∑Q 1266.98
118а	СУ	25	НС	З	2,2*3,34	7,35	2,22	66	1	0,05	229,44
			Пл	-	2,2*2	4,4	3,14		0,6	-	55,49
∑Q 284.93

·           Расчет основных потерь теплоты через лестничную клетку

№ Пом..	Наименование помещения	tвн 0С	Характеристики ограждающих конструкций					tвн- tно 0С	n		Qосн, Вт
			Ограж­дение	Ориен-тация	Размеры, м	Площадь F,м2	R0 (К*м2)/Bт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
			НС	Ю	2*21.38 -1.5*1.5*6	29.26	2.22	59	1	-	777.63
			Ок	Ю	1.5*1.5	2.25	0.64	59	1	-	207.42
			Ок	Ю	1.5*1.5	2.25	0.64	59	1	-	207.42
			Ок	Ю	1.5*1.5	2.25	0.64	59	1	-	207.42
			Ок	Ю	1.5*1.5	2.25	0.64	59	1	-	207.42
Лк.А	лестничная клетка	16	Ок	Ю	1.5*1.5	2.25	0.64	59	1	-	207.42
			Ок	Ю	1.5*1.5	2.25	0.64	59	1	-	207.42
			ДВ	Ю	0.9*2	1.8	0.43	59	1	-	167.44
			Пл	-	2.8*4.36	12.208	0.127	59	0.6	-	2307.02
			Пт	-	2.8*4.36	12.208	2.2474	59	0.9	-	195.5