СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНИХ ОГРАЖДАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ
.1 Теплотехнический расчет наружной многослойной стенки здания
.2 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
.3 Теплотехнический расчет конструкции пола
.4 Теплотехнический расчет светового проема здания
.5 Теплотехнический расчет наружной двери здания
. расчет расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха через ограждения
. ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ
. определение удельной тепловой характеристики здания
6. расчет и подбор радиаторов системы отопления
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
7. РАСЧЕТ И ПОДБОР СИСТЕМЫ «ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ»
. СУММАРНАЯ ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА ПОМЕЩЕНИЙ
. ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
В данной выпускной квалификационной работе я проектирую системы теплоснабжения с тепловым насосом для индивидуального жилого дома. В эти системы теплоснабжения входят отопление и горячее водоснабжение, где источником тепла будет являться тепловой насос. Тепловой насос одна из новых энергосберегающих технологий, основанная на нетрадиционных источниках энергии. Это экологически чистые компактные установки, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения за счет использования тепла низко-потенциального источника (тепло грунтовых, артезианских вод, озер, морей, грунтовое тепло, тепло земных недр) путем переноса его к теплоносителю с более высокой температурой.
Тепловой насос оснащен циркуляционными насосами — как для контура рабочей жидкости, так и для водяного контура системы отопления. Для обеспечения оптимальной выработки тепла, тепловой насос укомплектованы автоматизированной системой управления — при помощи датчиков температура в отопительной системе подстраивается под изменения наружной температуры.
Цель выпускной квалификационной работы спроектировать практически независимую систему теплоснабжения. В данном случае тепловой насос черпает энергию из грунта. На необходимом участке перед отапливаемым зданием, на глубине ниже промерзания, закопан горизонтальный замкнутый контур теплообменника. В контуре циркулирует теплоноситель, который нагреваясь на несколько градусов от земли поступает в испаритель где и отдает собранное тепло уже на второй контур с хладагентом, который в свою очередь, имея низкую температуру кипения, закипает и отправляется в компрессор. В компрессоре хладагент сжимается, резко увеличивая температуру поступает во второй теплообменник — конденсатор. В последнем происходит обмен между хладагентом и теплоносителем системы отопления самого здания. Но тепловой насос не независим, он потребляет электроэнергию для привода компрессора, но это только четверть от выдаваемой энергии. Отопление дома, в основном, будет выполнено системой напольного отопления. В помещениях, где системы напольного отопления не хватит что бы полностью протопить его, будут применены комбинированные системы отопления: система напольного отопления плюс радиаторное отопление.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Индивидуальный жилой дом располагается в Вологодской области, в 15-ти километров от города Вологды. Количество этажей — 2. Высота этажа — 3 метра. Конструкция наружных ограждений многослойная. Покрытие принимаю совмещенное. Конструкция пола — пол по грунту (монолитный фундамент). Остекление — тройное.
В качестве расчетной температуры наружного воздуха принята температура наиболее холодной пятидневки равная — 31°С. Параметры внутренней температуры помещения принимаем 20°С для жилых комнат и 24°С для ванных комнат и санузлов, для подсобных помещений и котельных 18°С.
Для данного здания необходимо спроектировать систему теплоснабжения.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНИХ ОГРАЖДАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ
теплотехнический ограждение радиатор отопление
В основе теплотехнического расчета лежит определение сопротивления теплопередаче наружной ограждающей конструкции здания, которое должно быть не меньше нормируемого значения. От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависит:
− благоприятный микроклимат зданий, т. е. обеспечение температуры и влажности воздуха в помещении не ниже нормативных требований;
− количество тепла, теряемого зданием в зимнее время;
− температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая защиту от образования на ней конденсата;
− влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества ограждения и его долговечность.
Теплотехнический расчет проводится для всех наружных ограждений для холодного периода года с учетом района строительства, назначения здания, санитарно-гигиенических требований и условий энергосбережения.
2.1 Теплотехнический расчет наружной многослойной стенки здания
Рис. 1. Наружная многослойная стена: 1 — пеноблоки на цементно-клеевом растворе; 2 — маты из минеральной ваты; 3- воздушная прослойка; 4,5,6,7 — облицовка из облицовочного кирпича на цементно-песчаном растворе.
Ограждающая конструкция жилого здания, состоящая из четырех слоев: раствора известково-песчаного толщиной δ1=0,02 м; пеноблока на цементно-клеевом растворе толщиной δ2=0,2 м; слоя утеплителя из матов стеклянно-штапельного волокна «URSA» толщиной δут=0,15 м и ρ3=25 кг/м3; воздушной прослойки толщиной δ4=0,06 м; облицовки из кирпича δ5=0,12 м.
Влажностный режим помещения — нормальный.
Согласно прил. В [1] г. Вологда находится в нормальной зоне влажности, влажностный режим нормальный, следовательно, рассчитываемая ограждающая конструкция будет эксплуатироваться в условиях Б [1].
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах:= — 31°C — расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по данным [1];=231 сут — продолжительность отопительного периода, принимаемая по данным [3];=20 0C — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая по данным [1];
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
λ1=0,81 Вт/(м·0С) — расчетный коэффициент теплопроводности принимаемый, по таблице прил. Д [5];
λ2=0,76 Вт/(м·0С) по таблице прил. Д [5];
λут=0,05 Вт/(м·0С) по таблице прил. Д [5];.l=0,17 м2·0С/Вт — термическое сопротивление воздушной прослойки, принимаемое по данным [5];
λ5=2,91 Вт/(м·0С) по таблице прил. Д [5];
αint=8,7 Вт /(м2·0С) — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по данным [1];
Δtn=4 °С — нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по данным [1];=1,0 — коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по данным [1];
αext=23 Вт /(м2·0С) — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, принимаемый по данным [5].
Первоначально определяем требуемое сопротивление теплопередаче, исходя из санитарно-гигиенических требований, по формуле:
R_req=(n(t_int-t_ext))/(∆t_n∙α_int )=(1,0∙(20+35))/(4∙8,7)=1,58 (м^2∙℃)/Вт. (1)
Рассчитываем градусо-сутки отопительного периода по формуле:
_d=(t_int-t_ht )∙z_ht=(20+5,9)∙229=5931℃∙сут. (2)
Величина сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения с учетом табл. 4 [1] равна:
_req=a∙D_d+b=0,00035∙5931+1,4=3,48 м^2∙℃/Вт. (3)
Сравнивая сопротивления теплопередаче ограждения, принимаем для дальнейших расчетов большее значение, т. е. R_req=3,48〖 м〗^2∙℃/Вт.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Термическое сопротивление R,м^2∙℃/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:
R=δ/λ, (4)
где δ — толщина слоя, м;
λ — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С).
Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k, м ·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:
_k=R_1 〖+R〗_2 〖+⋯+R〗_n 〖+R〗_(a,l), (5)
где R_1, R_2,〖…,R〗_n, — термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м ·°С/Вт, определяемые по формуле (4);_(a,l) — термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки.
Сопротивление теплопередаче R_0, м ·°С/Вт, многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле:
_0=R_si 〖+R〗_k 〖+R〗_se, (6)
где R_si=1/α_int, R_se=1/α_ext. [5]
Подбираем толщину утеплителя, исходя из условия R_0≥R_req, где R_0 — общее фактическое сопротивление теплопередаче:
_0=1/α_int +δ_1/λ_1 +δ_2/λ_2 +δ_ут/λ_ут +R_(a,l)+δ_5/λ_5 +1/α_ext ≥R_req;
δ_ут=[R_req-(1/α_int +δ_1/λ_1 +〖δ_2/λ_2 +R〗_(a,l)+δ_5/λ_5 +1/α_ext )]∙λ_ут=[3,48-(1/8,7+0,02/0,81+0,51/0,76+0,17+0,01/2,91+1/23)]∙0,05=0,123м.
Принимаем общую толщину утеплителя δ_ут=0,13м.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по формуле:
R_0=1/α_int +δ_1/λ_1 +δ_2/λ_2 +δ_ут/λ_ут +R_(a,l)+δ_5/λ_5 +1/α_ext =1/8,7+0,02/0,81+0,51/0,76+0,13/0,05+0,17+0,01/2,91+1/23=3,63 (м^2∙℃)/Вт.
Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как R_0>R_req.
Коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции определяем по уравнению:
_0^ст=1/R_0 =1/3,63=0,276 Вт/(м^2∙℃). (7)
2.2 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное покрытие — железобетонная плита шириной 0,8 м с четырьмя пустотами объемным весом ρ1=2500 кг/м3 и толщиной δ1=0,25 м; пароизоляция — рубероид толщиной δ2=0,01 м; утеплитель — экструдированный пенополистирол.
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах:=-31°C с обеспеченностью 0,92 по данным [3];=-5,9 °C по данным [3];=231 сут по данным [3];=20 °C по данным [4];
λ1=2,04 Вт/(м·°С) по таблице прил. Д [5];
λ2=0,17 Вт/(м·°С) по таблице прил. Д [5];
λут=0,031 Вт/(м·0С) по таблице прил. Д [5];
λ4=0,93 Вт/(м·°С) по таблице прил. Д [5];
λ5=0,17 Вт/(м·°С) по таблице прил. Д [5];
αint=8,7 Вт /(м2·°С) по данным [1];
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Δtn=3 °С по данным [1];=1,0 по данным [1];
αext=23 Вт /(м2·°С) по данным [5].
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче, исходя из санитарно-гигиенических требований по формуле (1):
R_req=(n(t_int-t_ext))/(∆t_n∙α_int )=(1,0∙(20+35))/(3∙8,7)=2,11 (м^2∙℃)/Вт.
Рассчитываем градусо-сутки отопительного периода по формуле (2):
_d=(t_int-t_ht )∙z_ht=(20+5,9)∙229=5931℃∙сут.
Величина сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения с учетом табл. 4 [1] равна:
_req=a∙D_d+b=0,0005∙5931+2,2=5,17 м^2∙℃/Вт.
Сравнивая сопротивления теплопередаче ограждения, принимаем для дальнейших расчетов большее значение, т. е. R_req=5,17м^2∙℃/Вт.
Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты R_k^r. Для упрощения круглые отверстия — пустоты плиты диаметром 150мм — заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной:
δ_a=√((πd^2)/4)=√((3,14∙〖150〗^2)/4)=134мм.
Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем отдельно для слоев, параллельных А — А и Б — Б и перпендикулярных В — В, Г — Г, Д — Д движению теплового потока (рис. 3).
Термическое сопротивление плиты R_aT, м^2∙℃/Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений (А — А и Б — Б).
В сечении А — А (два слоя железобетона суммарной толщиной δ_жб^(А-А)=0,058+0,058=0,116м с коэффициентом теплопроводности λ_1=2,04□( Вт/(м∙℃)) и воздушная прослойка δ_a=0,134м с термическим сопротивлением Ra.l=0,15 м2·0С/Вт по данным СП 23-101-04) термическое сопротивление составит:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
_(А-А)^r=(δ_жб^(А-А))/λ_1 +R_(a,l)=0,116/2,04+0,15=0,21 (м^2∙℃)/Вт.
В сечении Б — Б (слой железобетона δ_жб^(Б-Б)=0,25м с коэффициентом теплопроводности λ_1=2,04Вт/(м∙℃) ) термическое сопротивление составит:
_(Б-Б)^r=(δ_жб^(Б-Б))/λ_1 =0,25/2,04=0,12 (м^2∙℃)/Вт.
Затем получаем следующее по формуле:
_aT=A/(∑_(i=1)^n▒(A_i/(R_0i^r )) )=(A_(A-A)+A_(Б-Б))/(A_(A-A)/(R_(А-А)^r )+A_(Б-Б)/(R_(Б-Б)^r ))=(0,429+0,183)/(0,429/0,21+0,183/0,12)=0,172 (м^2∙℃)/Вт.
Площадь слоев в сечении А — А равна A_(A-A)=(0,134∙0,8)∙4=0,429м^2.
Площадь слоев в сечении Б — Б равна A_(Б-Б)=(0,076∙0,8)∙3=0,183м^2.
Термическое сопротивление плиты R_bT, м^2∙℃/Вт, в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений (В — В, Г — Г, Д — Д).
Для сечения В — В и Д — Д (два слоя железобетона):
δ_жб^(В-В)=δ_жб^(Д-Д)=0,058+0,058=0,116м с λ_1=2,04Вт/(м∙℃)._(В-В)^r=R_(Д-Д)^r=0,116/2,04=0,057 (м^2∙℃)/Вт.
Для сечения Г — Г термическое сопротивление составит:
_(Г-Г)^r=(А_(Г-Г)^(a,l)+А_(Г-Г)^жб)/((А_(Г-Г)^(a,l))/(R_(Г-Г)^(a,l) )+(А_(Г-Г)^жб)/(R_(Г-Г)^жб ))=(0,429+0,183)/(0,429/0,150+0,183/0,066)=0,11 (м^2∙℃)/Вт.
Площадь воздушных прослоек в сечении Г — Г равна А_(Г-Г)^(a,l)=A_(A-A)=0,429м^2.
Площадь слоев из железобетона в сечении Г — Г равна А_(Г-Г)^жб=A_(Б-Б)=0,183м^2.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении Г — Г с δ_a=0,134м равно R_(Г-Г)^(a,l)=0,15м^2∙℃/Вт по данным СП 23-101-04.
Термическое сопротивление слоя железобетона в сечении Г — Г δ_(Г-Г)^жб=0,134м с λ_1=2,04Вт/(м∙℃):
_(Г-Г)^жб=(δ_(Г-Г)^жб)/λ_1 =0,134/2,04=0,066 (м^2∙℃)/Вт.
Затем определяем величину
_bT=R_(В-В)^r (R_(Д-Д)^r )+R_(Г-Г)^r=0,057+0,11=0,167м^2∙℃/Вт.
Полное термическое сопротивление железобетонной конструкции плиты определится по уравнению:
_k^r=(R_aT+2R_bT)/3=(0,172+2∙0,167)/3=0,169 (м^2∙℃)/Вт.
Подбираем толщину утеплителя, исходя из условия R_0≥R_req:
δ_ут=[R_req-(1/α_int +R_k^r+δ_2/λ_2 +δ_4/λ_4 +δ_5/λ_5 +1/α_ext )]∙λ_ут=[5,17-(1/8,7+0,169+0,01/0,17+0,03/0,93+0,02/0,17+1/23)]∙0,031=0,144м.
Принимаем общую толщину утеплителя δ_ут=0,15м.
Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по формуле (6):
R_0=1/α_int +R_k^r+δ_2/λ_2 +δ_ут/λ_ут +δ_4/λ_4 +δ_5/λ_5 +1/α_ext =1/8,7+0,169+0,01/0,17+0,15/0,031+0,03/0,93+0,02/0,17+1/23=5,38 (м^2∙℃)/Вт.
Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как R_0>R_req.
Коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции определяем по формуле (7):
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
_0^покр=1/R_0 =1/5,38=0,186 Вт/(м^2∙℃).
2.3 Теплотехнический расчет конструкции пола
Многослойная конструкция: железобетонная плита без пустот с объемной массой ρ1=2500 кг/м3 и толщиной δ1 = 0,25 м; пароизоляция — битумная мастика с ρ2 = 1400 кг/м3 и δ2 = 0,003 м; утеплитель — пенополистирол с ρут = 18 кг/м3; выравнивающий слой — цементно-песчаный раствор с ρ3 = 1800 кг/м3 и δ3 = 0,05 м; ламинат с ρ4 = 700 кг/м3 и δ4 = 0,025 м.
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах:= — 31 °C с обеспеченностью 0,92 по данным [3];= -5,9 °C по данным [3];= 231 сут по данным [3];= 20 °C по данным [4];
λ1 = 2,04Вт/(м⋅ºС) по таблице прил. Д [5];
λ2 = 0,27 Вт/(м⋅ºС) по таблице прил. Д [5];
λут = 0,043 Вт/(м⋅ºС) по таблице прил. Д [5];
λ4 = 0,93 Вт/(м⋅ºС) по таблице прил. Д [5];
λ5 = 0,23 Вт/(м⋅ºС) по таблице прил. Д [5];
αint = 8,7 Вт/(м2⋅ºС) по данным [1];
Δtn = 2 ºС по данным [1];= 0,75 по данным [1];
αext = 12 Вт/(м2⋅ºС) по данным [5].
Задаемся конструкцией перекрытия над подвалом и определяем требуемое общее термическое сопротивление по формуле (1):
R_req=(n(t_int-t_ext))/(∆t_n∙α_int )=(0,75∙(20+35))/(2∙8,7)=2,37 (м^2∙℃)/Вт.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рассчитываем градусо-сутки отопительного периода по формуле (2):
_d=(t_int-t_ht )∙z_ht=(20+5,9)∙229=5931℃∙сут.
Величина сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения с учетом табл. 4 [1] равна:
_req=a∙D_d+b=0,00045∙5931+1,9=4,57 м^2∙℃/Вт.
Сравнивая сопротивления теплопередаче ограждения, принимаем для дальнейших расчетов большее значение, т. е. R_req=4,57м^2∙℃/Вт.
Подбираем толщину утеплителя, исходя из условия R_0≥R_req:
δ_ут=[R_req-(1/α_int +δ_1/λ_1 +δ_2/λ_2 +δ_4/λ_4 +δ_5/λ_5 +1/α_ext )]∙λ_ут=[4,57-(1/8,7+0,25/2,04+0,003/0,27+0,05/0,93+0,025/0,23+1/23)]∙0,043=0,177м.
Принимаем общую толщину утеплителя δ_ут=0,18м.
Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по формуле (6):
R_0=1/α_int +δ_1/λ_1 +δ_2/λ_2 +δ_ут/λ_ут +δ_4/λ_4 +δ_5/λ_5 +1/α_ext =/8,7+0,25/2,04+0,003/0,27+0,18/0,043+0,05/0,93+0,025/0,23+1/23=4,64 (м^2∙℃)/Вт.
Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как R_0>R_req.
Коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции определяем по формуле (7):
_0^пол=1/R_0 =1/4,64=0,216 Вт/(м^2∙℃).
2.4 Теплотехнический расчет светового проема здания
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Определяем с учетом табл. 4 [1] для световых проемов требуемое термическое сопротивление теплопередаче по формуле (3):
_req=a∙D_d+b=0,000075∙5931+0,15=0,595м^2∙℃/Вт.
По значению R_req выбираем конструкцию окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R_0^r, м^2∙℃/Вт по прил. Л [5], при условии R_0^r≥R_req.
Таким образом, для нашего примера по прил. Л [5] принимаем окно с тройным остеклением с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренном деревянном переплете с фактическим сопротивлением теплопередаче R_0^r=0,6〖0м〗^2∙℃/Вт.
Для принятой конструкции светового проема коэффициент теплопередачи определяется по формуле (7):
^окно=1/(R_0^r )=1/0,60=1,67 Вт/(м^2∙℃).
2.5 Теплотехнический расчет наружной двери здания
Фактическое общее сопротивление теплопередаче наружных дверей можно найти по формуле:
_ed^r = 0,6 (n(t_int-t_ext))/(∆t_n∙α_int ) = 0,6 (1,0∙(20+35))/(4∙8,7)=0,948 (м^2∙℃)/Вт.
Коэффициент теплопередачи наружных дверей вычисляется по формуле (7):
^дверь=1/(R_ed^r )=1/0,948=1,06 Вт/(м^2∙℃).
3. РАСЧЕТ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ НА НАГРЕВАНИЕ ИНФИЛЬТРУЮЩЕГОСЯ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЯ
Инфильтрация — это неорганизованное поступление в помещение холодного наружного воздуха через неплотности в ограждающих конструкциях стен, дверей, окон за счет разности давлений воздуха снаружи и внутри здания.
Расчет тепловых потерь на нагрев инфильтрующегося воздуха проводим в соответствии с приложением 10 [6]. Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
, Вт, (9)
где Gi — расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;
с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг⋅оС);, ti — расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении и наружного воздуха в холодный период года;- коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях.
Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, следует принимать равным большей из величин, полученных по расчету по формулам (9) и (10):
= 0,28 Ln·ρ·c· (tp — ti)k, (10)
где Ln — расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий — удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений;
ρ — плотность воздуха в помещении, кг/м3.
Инфильтрация воздуха через наружные стены, как показала практика, очень незначительна, поэтому в виде добавочных потерь теплоты будем учитывать только теплопотери на нагрев воздуха, инфильтрующегося через световые проемы.
Следовательно, расход инфильтрующегося воздуха в помещении Gi через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле (11):
, кг/ч, (11)
где A1 — площадь световых проемов, м2;
Δpi — расчетная разность между давлениями, Па, на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчетном этаже при Δp1 = 10 Па;- сопротивление воздухопроницанию, м2·ч·Па/кг;
Расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции Δpi принимается после определения условно-постоянного давления воздуха в здании pint (отождествляется с давлениями на внутренних поверхностях наружных ограждающих конструкций), на основе равенства расхода воздуха, поступающего в здание Σ Gi и удаляемого из него Σ Gext за счет теплового и ветрового давлений и дисбаланса расходов между подаваемым и удаляемым воздухом системами вентиляции с искусственным побуждением и расходуемого на технологические нужды.
Расчетная разность давлений Δpi определяется по формуле:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Δpi = (H — hi) (γi — γp) + 0,5 ρi ϑ 2 (ce,n — ce,p) kl — pint ; (12)
где H — высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза;- расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон;
γi, γp — удельный вес, Н/м3, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемый по формуле:
γ = ; (13)
ρi — плотность наружного воздуха, кг/м3;
ϑ — максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с;,n, ce,p- аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.07-85;- коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по [4];- условно-постоянное давление воздуха в здании, Па, в нашем проекте принимаем, что существует баланс по притоку и вытяжке в помещениях здания.
В таблице 3.1 приведены сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций здания.
Таблица 1.1 — Сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций здания
. ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ
Расчетные тепловые потери отдельного помещения определяются в соответствии с выражением (14):
(14)
где — теплопотери с учетом добавок, Вт;
— теплопотери на инфильтрацию, Вт;
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
— бытовые тепловыделения, Вт.
В таблице 4.1 приведены результаты расчетов потерь тепла здания.
Таблица 4.1 — Результаты расчетов теплопотерь здания
. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗДАНИЯ
Значение удельной тепловой характеристики здания используется при определении ориентировочных затрат теплоты на отопление здания.
Удельная тепловая характеристика здания q представляет собой количество теплоты, теряемое 1 м3 здания по внешнему наружному обмеру при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1 0С и расчитывается по формуле:
=Q/(V_н (t_в^ср-t_н)),Вт/(м^3∙℃),
где Q — суммарные теплопотери здания, Вт;_н — объем отапливаемой части здания по внешнему наружному обмеру. При определении V_н высота здания отсчитывается от поверхности земли._в^ср — усредненная расчетная температура внутреннего воздуха в отапливаемой части здания, 0С;_н — расчетная температура наружного воздуха, 0С;
В результате получается q=0,141 Вт/(м^3∙℃), что несколько меньше нормативной удельной тепловой характеристики здания. Это вызвано тем, что в результате теплотехнического расчета наружных ограждений выбран утеплитель с высоким сопротивлением теплопередаче.
6. РАСЧЕТ И ПОДБОР РАДИАТОРОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности приняты согласно СНиП-II-3-79* и равны для Вологодской области (Б).
Расчётная зимняя температура наружного воздуха принята в соответствии со СНиП 2.01.01-82 и равна средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (-31 °С).
Расчётная температура внутреннего воздуха принята согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, и равна:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
• Для жилых помещений — (+22 °С);
• Для подсобных помещений (гардеробная и т.п.) — (+18 °С).
• Для котельной — (+18 °С).
Основные расчётные зависимости, коэффициенты и порядок расчёта приняты в соответствии со СНиП 2.04.05-91* и СНиП II-3-79*.
В качестве отопительных приборов системы отопления здания приняты стальные радиаторы “Dia Norm” с боковым подключением трубопроводов. Тип радиатора и его размеры указаны на поэтажных планах.
Обвязка радиаторов выполнена с использованием вентилей фирмы “OVENTROP”. Удаление воздуха из отопительных приборов осуществляется через встроенный кран Маевского, из стоя-ков — через автоматические воздухоотводчики на коллекторах.
Теплоносителем в системе отопления здания является ВОДА с параметрами:
• Максимальная температура, °С 50;
• Минимальная температура, °С 30;
• Разность температур, °С 20;
• Удельная теплоёмкость, кДж/(кг*°С) 4,2;
• Плотность при температуре 75 °С, кг/м^3 975.
Система отопления здания — двухтрубная, коллекторная. Теплоноситель от источника тепла поступает по трубопроводу или стоякам к горизонтальному коллектору, установленному на каждом этаже, от которого по трубопроводам к отопительным приборам.
Стояки и трубопроводы монтируются из универсальной многослойной трубы PE-X/Al (сши-тый полиэтилен армированный алюминием) фирмы “TeCeflex”, все стыковые соединения долж-ны иметь к себе свободный доступ для проведения профилактического осмотра.
Трубопроводы от коллекторов к радиаторам проходят под чистым полом вдоль стен.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Тепловую изоляцию необходимо предусматривать для подающих и обратных трубопроводов системы, включая стояки, а также ветви трубопроводов, соединяющих коллекторы и отопи-тельные приборы.
В качестве изоляционного материала используются трубы “Энергофлекс“ δ = 9мм
7. РАСЧЕТ И ПОДБОР СИСТЕМЫ «ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ»
Условия эксплуатации ограждающих конструкций («стяжка», верхние слои покрытия системы «тёплый пол» (плитка и т.п.)) в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажно-сти приняты согласно СНиП-II-3-79* и равны для Вологодской (Б).
Расчётная температура помещений в которых устанавливаются системы «тёплый пол» приня-та согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, и равна:
• Для жилых помещений — (+22 °С);
Средняя температура теплоносителя в системе и средняя температура поверхности системы зависят от теплотехнических характеристик ограждающих конструкций системы. При стандарт-ных параметрах системы «тёплый пол»:
• Толщина бетонной «стяжки» — 7 см;
• Верхний слой — керамическая плитка;
• Диаметр трубы отопительной «спирали» — 16 мм;
• Шаг трубы отопительной «спирали» — 0,2 м;
• Температура помещения — 20 °С;
Средняя температура теплоносителя в системе равна 42 °С;
Средняя температура поверхности системы «тёплый пол» равна 29 °С.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В качестве отопительного прибора в системе «тёплый пол» принята труба PE-MDXc “ТеСе” фирмы “TeCeflex”.
Теплоносителем в системе является ВОДА.
Система отопления «тёплый пол» — двухтрубная, коллекторная. Теплоноситель от источника тепла поступает по трубопроводу к горизонтальному коллектору, установленному на цокольном этаже, от которого по трубопроводам к отопительным трубам «теплого пола».
Стояки и трубопроводы монтируются из универсальной многослойной трубы PE-X/Al фирмы “TeCeflex” и должны заделываться в пол или стены «заподлицо», однако, все стыковые соедине-ния должны иметь к себе свободный доступ для проведения профилактического осмотра.
Тепловую изоляцию необходимо предусматривать для подающих и обратных трубопроводов системы, соединяющих коллекторы и трубу «теплого пола».
В качестве изоляционного материала используются трубы “Энергофлекс“, δ = 9мм.
Результаты расчёта системы «тёплый пол» приведены в нижеследующей таблице.
Таблица 7.1 — Таблица расчетов системы теплый пол
Таблица 7.2 — Таблица обратного расчета системы теплый пол
Общая площадь «Теплого пола» — 37,1 м2
Количество контуров «Теплого пола» — 7.
8. СУММАРНАЯ ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА ПОМЕЩЕНИЙ
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Таблица 7.2 — Таблица суммарной тепловой нагрузки
9. ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
9.1 Компоновка оборудования
Котельная размещается в специально отведенном помещении цокольного этажа здания. В помещении установлен тепловой насос De Dietrich — 20 кВт, укомплектованный бойлером GMT 130 B (130л.), и группой присоединения бойлера с загрузочным насосом и блоком управления бойлером МВ3.
Привязка теплового насоса обеспечивает возможность обслуживания его и расположенного рядом оборудования, а также его тех обслуживания.
Тепловой насос через отключающую арматуру подключен к раздающему и собирающему коллекторам, выполненными из профильной квадратной трубы размером 80х80мм. К коллекторам присоединяются 2 контура:
на систему отопления дома с насосом циркуляции UPS 25/60;
на систему «теплый пол» дома с насосом циркуляции UPS 25/60.
Прямые и обратные линии контуров снабжены необходимой запорной арматурой, измерительными приборами.
Температурные расширения контура системы отопления компенсируются с помощью мембранного бака ёмкостью 80 л «Reflex»
Горячая вода из бойлера присоединяется к системе горячего водоснабже¬ния, возврат же (рециркуляция) подается в бойлер с помощью насоса UP 20/15 «Grund¬fos».
Обвязка системы нагрева ГВС выполнена универсальной много-слойной трубой PE-X/Al «ТеСе».
Температурные расширения в системе ГВС компенсируется мембранным расширительным баком, емкостью 12л «Reflex».
9.2 Техническая характеристика бойлера
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Бойлер GMT 130 B:
емкость 130л;
максимальное давление нагреваемой воды до 10 бар;
температура питьевой воды до 60°С.
производительность 420л/ч при 45°С
10. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
При современной организации производства санитарно-технических работ монтаж систем центрального отопления, как правило, осуществляется с применением радиаторных узлов, блоков отопительных печей, секций калориферов, обвязанных трубопроводами и арматурой, и этажестояков, заранее изготовленных в ЗМЗ или ЦЗМ.
При монтаже систем центрального отопления случаи травматизма могут возникнуть при выполнении таких наиболее трудоемких операций, как сверление отверстий под радиаторные кронштейны, разноска радиаторных печей или блоков к местам монтажа и навеска их на радиаторные кронштейны. При выполнении названных операций необходимо сверление отверстий под радиаторные кронштейны выполнять специально обученному слесарю, имеющему удостоверение на право работы с электрифицированным инструментом; слесаря-сверловщика обеспечить индивидуальными средствами защиты от поражения электрическим током; при разноске радиаторных печей или блоков к местам монтажа навешивать их на радиаторные кронштейны; не допускать случайного падения радиаторных печей; для свертывания резьбовых соединений этажестояков иметь трубные ключи, соответствующие диаметру свертываемых труб.
По окончании монтажа смонтированная система отопления подвергается испытанию, проведение которого является весьма ответственной и небезопасной операцией. Испытание необходимо проводить в присутствии производителя работ (мастера). В последнее время широко применяется предварительное испытание смонтированных систем сжатым воздухом, при выполнении которого необходимо удалить с места испытания всех посторонних лиц; обеспечить обслуживание компрессора мотористом, имеющим право на выполнение этой работы; поддерживать давление воздуха в испытываемой системе не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²).
Для поддержания давления не выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) устанавливается запломбированный предохранительный клапан, на котором должны быть клейма, указывающие инвентарный номер, рабочее давление, дату испытания и наименование завода-изготовителя. Однако независимо от того, что клапан испытывался на заводе-изготовителе, в каждом отдельном случае перед началом испытания клапан должен быть проверен на «срабатывание» при давлении 0,07 МПа (0,7 кгс/см²). Во избежание засорения клапана во время сбрасывания избыточного давления место подключения шланга от компрессора должно быть рядом с клапанами.
При предварительном испытании манометр должен быть проверен, проклеймен и иметь все необходимые надписи со шкалой 0,25 МПа (2,5 кгс/см²); правильность показания манометра необходимо регулярно проверять контрольным манометром. При проверке мест утечки воздуха и при устранении дефектов монтажа необходимо работать в защитных очках со светлыми стеклами. Производить газосварочные и электросварочные работы разрешается только после выпуска воздуха из системы.
После устранения дефектов монтажа, выявленных в процессе предварительного пневматического испытания, приступают к гидравлическому испытанию системы отопления, до начала которого необходимо ознакомить всех рабочих, участвующих в испытании, с размещением арматуры и заглушек, а также со способами удаления воздуха из системы, порядком повышения и понижения давления во время испытания; проверить всю установленную арматуру, крепление фланцев, сгонов и надежность временных заглушек; проверить исправность опрессовочного агрегата и манометра; установить дежурных на этажах и проинструктировать их. Испытывать систему нужно в присутствии мастера.
Испытательное давление для систем водяного отопления при гидравлическом испытании установлено равным 1,25 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа (2 кгс/см²) в самой низкой точке системы; для систем парового отопления с рабочим давлением до 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) — 0,25 МПа (2,5 кгс/см²).
Повышать и понижать давление на испытываемом участке системы нужно постепенно, не допуская ударов и толчков. При испытании систем парового отопления на плотность нужно остерегаться ожогов.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По итогам выпускной квалификационной работы расчитана система теплоснабжения индивидуального жилого дома, с применением теплового насоса и комплексной системы радиаторного отопления и напольного отопления.
В ходе выполнения ВКР реализованы следующие задачи:
1) расчитаны теплопроводность ограждаемых конструкций и теплопотери всех помещений здания;
2) подобрана система отопления здания;
3) подобрано оборудование для системы отопления и горячего водоснабжения здания.
Практическая ценность результатов дипломной работы заключается в том, что внедрение предложенной системы теплоснабжения дает удобную надежную и экологически чистую возможность пользоваться отопление здания.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Сканави, А.Н. Отопление: учеб. для вузов / А.Н. Сканави, Л.М. Махов. — М.: АСВ, 2002. — 576 с.
2. Строительные нормы и правила: Тепловая защита зданий: СНиП 23-02-2003 / Госстрой России. — Введ. 01.10.03. — М., 2003. — 29 с.
3. Еремкин, А.И. Тепловой режим зданий: учеб. пособие для вузов / А.И. Еремкин, Т.И. Королева. — Пенза: АСВ, 2000. — 368 с.
4. Строительные нормы и правила. Строительная климатология: СНиП 23-01-99: введ. 01.01.2000. — М.: ФГУП ЦПП, 2000. — 58 с.
5. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. — Введ. 01.03.99. — М., 1999. — 8 с.
6. Свод правил по проектированию и строительству: Проектирование тепловой защиты зданий: СП 23-101-04: введ. 01.06.04. — М.: ФГУП ЦПП, 2004. — 141 с.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
7. Строительные нормы и правила: Отопление, вентиляция и кондиционирование: СНиП 2.04.05-91*/ Госстрой России. — Введ. 01.01.92. — М., 1992. — 76 с.
8. Строительные нормы и правила: Отопление, вентиляция и кондиционирование: СНиП 41-01-2003 / Госстрой России. — Введ. 01.01.04. — М., 2004. — 71 с.
9. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных работ для специальности 290700 «Конструирование систем ценрального водяного отопления» / сост.: С.И. Корюкин. — Вологда: ВоГТУ, 2000. — 42 с.
10. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных работ для специальности 290700 «Гидравлический расчет систем водяного отопления» / сост.: С.И. Корюкин, В.В. Репницкий. — Вологда: ВоГТУ, 1986. — 50 с.
11. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. I. Отопление / В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави [и др.]; под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. 4-е изд., перераб и доп. — М.: Сройиздат, 1990. — 344 с.: ил. — (Справочник проектировщика).