Системы отопления и вентиляции здания

1. Требуемое тепловое сопротивление конструкции для случая стационарного теплообмена

t_в - расчетная температура внутри помещения, принимаемая в соответствии с назначением помещения, ⁰С;

t_н.р - температура наиболее холодной пятидневки для заданного района проектирования, ⁰С;

R_в - сопротивление теплопередаче внутренних поверхностей наружных ограждений,

R_в=0,114 м²К / Вт;

Dt^нор - нормируемый температурный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой внутренней поверхности ограждения, ⁰С; Dt^нор=t_вн-t_тр

n       - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху (n=1).

Для стен столовой:

;

Для стен кухни:

;

Для стен кабинета:

;

Для стен раздевалки:

;

Для стен душевой:

Выбор тепловой изоляции стен.

Величина сопротивления теплопередаче принятой конструкции:

, ;

где  - сумма сопротивлений конструктивных слоёв, ;

, ;

, ;

Для стен столовой:

.

железобетон d=0,4 м l_ж.б.=1,5 Вт/м²К

воздушная прокладка d=0,05 м

гипсокартон (2 листа по 0,01 м=d) d=0,02 м l_г.к.=0,36 Вт/м²

Rн=0,05

Температура внутренней поверхности ограждений:

.

Конденсация водяных паров происходить не будет.

Для стен кабинета:

сосновая вагонка (м)  Вт/м²К

ж.б. конструкция (м) l_ж.б.=1,5 Вт/м²К

ППУ          d=0,02 м l_ппу.=0.05 Вт/м²К

.

Конденсация водяных паров происходить не будет.

Для стен раздевалки:

декоративная плита (под плитку) с м  Вт/м²К

изовер (м)  Вт/м²К

ж.б. конструкция (м) l_ж.б.=1,5 Вт/м²К

, .

.

Конденсация водяных паров происходить не будет.

Для стен кухни:

железобетон d=0,4 м l_ж.б.=1,5 Вт/м²К

гипсокартон (2 листа по 0,01 м=d) d=0,02 м l_г.к.=0,36 Вт/м²К

Rн=0,05

Температура внутренней поверхности ограждений:

.

Конденсация водяных паров происходить не будет.

Для стен душа:

 .

декоративная плита (под плитку) с м  Вт/м²К

изовер (м)  Вт/м²К

ж. б. конструкция (м)

.

Конденсация водяных паров происходить не будет.

2. Тепловые потери помещений

Q_пот=Q_огр+Q_инф+Q_мат+Q_тех+Q_вент

Теплопотери через ограждения помещений:

Q_огр= k_i × F_i × (t_н-t_в)×n×(1+ Σβ_i)

k_i - коэффициент теплопередачи отдельного ограждения площадью F_i(м²), (Вт/м²К)

k_i =

для дверей к=2,33 Вт/м²К

для окон=2 Вт/м²К

n - коэффициент уменьшения расчетной зависимости для наружных стен и безчердачной кровли n=1;

βj - коэффициенты, учитывающие добавочные теплопотери через ограждения;

β₁ - учитывает обращенность ограждения по сторонам света и принимается при обращении на север равным 0,1;

β₂ =0,05 на каждый метр высоты помещения выше 4 м;

β₃ =0,05 на обдуваемость зданий.

Для стен столовой:

F_стен.=(8+12,8+8)*4 - (F_ок-F_дв)

F_ок=6(21,5)=18 м²

F_дв=1,52=3м²

для дверей к=2,33 Вт/м²К

F_стен=(8+12,8+8)*4-24-3=88,2 м²

Q_огр=×88,2× (-31-22)×1×(1+0,1+0,05)+2×24× (-31-22)×1×(1+0,1+0,05)+2,33×3× (-31-22)×1×(1+0,1+0,05)=-11824,3 Вт

Для стен кабинета:

F_ок=8 м²

F_стен.=4*10-8=32 м²

Q_огр=×32× (-31-20)×1×(1+0,1+0,05)+ 2×4× (-31-20)×1×(1+0,1+0,05) = -3530,7 Вт

Для стен раздевалки:

F_ок=4 м²

F_стен.=4*5-4=16 м²

Q_огр=×16×(-31-20)×1×(1+0,1+0,05)+×4× (-31-20)×1×(1+0,1+0,05)=-2002,3 Вт

Для стен кухни:

F_ок=8 м²

F_стен.=4*5-8=12 м²

Q_огр=×12×(-31-22)×1×(1+0,1+0,05)+×4× (-31-22)×1×(1+0,1+0,05)=-1694,4 Вт

Для стен душа:

F_ок=8 м²

F_стен.=4*10-8=32 м²

Q_огр=×32× (-31-25)×1×(1+0,1+0,05)+ 2×4× (-31-25)×1×(1+0,1+0,05) = -1920,8 Вт

3. Определение теплопотерь через полы

Разбиваем площадь пола на зоны:

I зона - R=2,15 м²К / Вт

II зона - R=4,3 м²К / Вт

III зона - R=8,6 м²К / Вт

На полу уложены железобетонные плиты

(l=6 м, b=0,82,0 м, δ=0,4 м, R=1,0 м²с / Вт)

на воздушной прослойке δ=100 мм.

ж.б. плита δ=0,4 м

воздушная прослойка δ=0,1 м, R=0,23 м²К / Вт

грунт.

Для пола столовой:

Для пола кабинета:

Для пола раздевалки:

Для пола кухни:

Для пола коридора:

Для пола душа:

Теплопотери на нагревание инфильтрационного воздуха, поступающего в помещение.

Q_инф=[k×G_ок×F_ок+0,7×Σ(G_прит×F_прит)]×c_р×(t_н-t_в)

к - коэффициент учета нагрева инфильтрационного воздуха в межстекольном пространстве окон, для двойного остекления k=0,8

F_ок, F_прит - площади окон, ворот и наружных дверей

G_ок, =8,5 кг/м²ч

G_прит = 50 кг/м²ч - количество воздуха, поступающего через окна, ворота и наружные двери в расчете на м

c_р - теплоемкость воздуха, = 1,005 Дж/кгК

Для столовой:

Q_инф=(0,8×8,5×24+0,7×50×3)]×1×(-31-22)=-14214,6 кДж/ч =-3948 Вт

Для кабинета:

Q_инф =(0,8×8,5×4)]×1×(-31-20)=-1387,8 кДж/ч =-385 Вт

Для раздевалки:

Q_инф=(0,8×8,5×4)]×1×(-31-20)=-1387,8 кДж/ч =-385 Вт

Для кухни:

Q_инф=(0,8×8,5×4)]×1×(-31-22)=-1441,6 кДж/ч =-400 Вт

Для коридора:

Q_инф=(0,8×8,5×4)]×1×(-31-19)=-1360 =-377 Вт

Для душа:

Q_инф =(0,8×8,5×4)]×1×(-31-25)=-1523,2 кДж/ч =-423Вт

. Определяем теплопотери через крышу

Q=(1/Rкр) ×Fок*(tn-tвн)

гидроизоляция d=0,02 м, l=0,6 Вт/м^{2 0}С

шлакобетон d=0,15 м, l=0,7 Вт/м^{2 0}С

ж.б. плита d=0,25 м, l=1,5 Вт/м^{2 0}С

R_кр=å(d_i/l_i)+Rн=Rв_кр=(0,02/0,6)+(0,15/0,7)+(0,25+1,5)+0,114+0,05=0,578 м²К / Вт

Для крыши столовой:

Q=(1/0,578) ×96×(-31-22)=-8802 Вт

Для крыши кабинета:

Q=(1/0,578) ×16×(-31-20)=-1411,6 Вт

Для крыши раздевалки:

Q=(1/0,578) ×16×(-31-20)=-1411,6 Вт

Для крыши кухни:

Q=(1/0,578) ×16×(-31-22)=-1467 Вт

Для крыши коридора:

Q=(1/0,578) ×24×(-31-19)=-2076 Вт

Для крыши душа:

Q=(1/0,578) ×16×(-31-25)=-1550 Вт

5. Определяем теплопоступления в помещения

Q_выд=Q_чел+Q_обор+Q_эл+Q_мат+Q_тех+Q_изл

Тепловыделения от человека:

Q=β_инт×β_од×(2,5+10,36)×(35-t_в)

β_инт - коэффициент учета интенсивности работы, принимаемый для работы средней тяжести равным 1,07

β_од - коэффициент учета теплозащитных свойств одежды =0,65

W_в - подвижность воздуха в помещении, м/с =0,15 м/с

Qчел=1.07×0.65×(2,5+10,36)×(35-22)=64 Вт

N=15 человек

Q_чел=15×64=960 Вт

Определяем теплопоступления от электрооборудования и освещения:

Q_эл=k×N

N - мощность осветительных приборов или силового оборудования, Вт

k=k₁×k₂×k₃×k₄

k₁ =0,7 учитывает использование фактической мощности оборудования

k₂=0,5 - учитывает загрузку оборудования

k₃=0,5 - коэффициент одновременности работы оборудования

k₄=0,15 - учитывает долю перехода эл. энергии в теплоту

k₄=1 - для светильников

Для столовой:

Q_эл=0,7×0,5×0,5×0,15×18=0,477 кВт=470 Вт

Q_ламп=0,7×0,5×0,5×1×2=350 Вт

Q_эл=470+350=820 Вт

Для остальных помещений =0, так как люминесцентные лампы.

Определяем полные теплопотери и теплопоступления для каждого помещения.

Для столовой:

Q_пот=Q_стен+Q_пол+Q_инф+ Q_крыш

Q_пот=11824,30+1706+3948+8802=26280,3 Вт

Q_пост=Q_чел+Q_эл=960+820=1780 Вт

Q_от=Q_пот-Q_пост=26280,3-1780=24500,3 Вт

Для кабинета:

Q_пот=Q_стен+Q_пол+Q_инф+ Q_крыш

Q_пот=3530+351+385+1411=5677,7 Вт

Q_пост=Qчел=64 Вт

Q_от=Q_пот-Q_пост=5677,7-64=5613,7 Вт

Для раздевалки:

Q_пот=Q_стен+Q_пол+Q_инф+ Q_крыш

Q_пот=2002,3+300+385+1411=4098,3 Вт

Q_пост=0

Q_от=Q_пот=4098,3 Вт

Для кухни:

Q_пот=Q_стен+Q_пол+Q_инф+ Q_крыш

Q_пот=1694,4+312,7+400+1467=3874,1 Вт

Q_пост=0

Q_от=Q_пот=3874,1 Вт

Для коридора:

Q_пот= Q_пол+Q_инф+ Q_крыш

Q_пот=98,58+377+2076=2551,58 Вт

Q_пост=0

Q_от=Q_пот=2551,58 Вт

Для душа:

Q_пот=Q_стен+Q_пол+Q_инф+ Q_крыш

Q_пот=1920,8+386,4+423+1550=4280,2 Вт

Q_пост=0

Q_от=Q_пот=4280,2 Вт

6. Расчет и выбор отопительных приборов

В столовой, кабинете, кухне, коридоре, раздевалки и душе устанавливаем конвектора настенные алюминиевые фирмы ROVAL OPERA-350, 500

Требуемый тепловой поток Q_пр^н для выбора типоразмера отопителя определяется:

Q_пр^н=

Q_от^расч - требуемая теплота по результатам теплового баланса помещения

φ_к - комплексный коэффициент приведения Q_н^усл к расчетным условиям

φ_к =

n, p, c - экспериментальные числовые показатели, учитывающие тип отопительного прибора, направление движения воды и ее расход.

Δt_ср - средне-логарифмический температурный напор между теплоносителем и воздухом

Δt_ср=⁰С

 - расход воды

b=1,0 - коэффициент учета атмосферного давления в данной местности

ψ=1-а×(t_вх-t_вых) - коэффициент учета направления движения теплоносителя в

отопительном приборе;

ψ=1 - для конвекторов ROVALL ALUX

Технические характеристики

Для столовой:

 для одного стояка: 24500,3:6=4416,71

(кг/ч)

φ_к =

Q_пр^н= Вт

Количество секций: N=6050,2:250=24,2 (принимаем 24 секций ALUX-500)

Для кабинета:

 для одного стояка: 5613,7:2=2806,8

(кг/ч)

φ_к =

Q_пр^н= Вт

Количество секций: N=3953,2:179=22,0 (принимаем 22 секций ALUX-350)

Для раздевалки:

 для одного стояка: 4098,3:1=4098,3

(кг/ч)

φ_к =

Q_пр^н= Вт

Количество секций: N=5614,1:250=20,4 (принимаем 20 секций ALUX-500)

Для кухни:

 для одного стояка: 3874,1:1=3874,1

(кг/ч)

φ_к =

Q_пр^н= Вт

Количество секций: N=5307:250=21,2 (принимаем 21 секций ALUX-500)

Для коридора:

 для одного стояка: 2551,58:1=2551,58

(кг/ч)

φ_к =

Q_пр^н= Вт

Количество секций: N=3593,77:179=20,0 (принимаем 20 секций ALUX-350)

Для душа:

 для одного стояка: 4280,2:1=4280,2

(кг/ч)

φ_к =

Q_пр^н= Вт

Количество секций: N=5863,2:250=23,4 (принимаем 23 секций ALUX-500)

7. Гидравлический расчет системы отопления

Длины западной и восточной ветвей системы, показанные на аксонометрической схеме, практически одинаковы. Суммарные теплопотери западного фасада составляют 21628,63 Вт, а восточного 22482,61 Вт. Поэтому главное циркуляционное кольцо будет проходить по восточному фасаду через наиболее удаленный от теплового ввода стояк 5. В приближенном масштабе вычерчиваем аксонометрическую схему главного циркуляционного кольца и разбиваем его на расчетные участки.

Полученные данные заносим в таблицу, из которой видно, что суммарная длина всех участков главного циркуляционного кольца ΣL=38 м.

При расчете с использованием характеристик сопротивления трубопроводов линейные и местные потери давления на участке системы в Па находятся по формуле:

где: G - расход воды на участке, кг/ч;

S - характеристика гидравлического сопротивления участка, Па/(кг/ч)²;

А - удельное динамическое давление на участке Па/(кг/ч)².

d_тр, l - эквивалентный диаметр и длина участка;

λ - коэффициент гидравлического сопротивления;

Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений. Определяется исходя из принятой схемы и системы отопления.

Результаты теплового и гидравлического расчета заносятся в таблицу

Составляем для каждого участка перечень местных сопротивлений и определяем значения коэффициентов местных сопротивлений.

Участок 1. Радиатор ξ=1,6.

Участок 2. Тройник(2) ξ=2; поворот на 90 º(2) ξ=1, Σξ=6.

Участок 3. Тройник (2) ξ=1, Σξ=2.

Участок 4. Тройник (2) ξ=0,5, Σξ=1.

Участок 5. Поворот на 90 º(2) ξ=1, тройник (2) ξ=0,5, Σξ=3.

Таблица 5.1

№ участка             Q, Вт      G, кг/ч   L, м        D_у, мм   

/м

Σξ,