Строительство

Выбирая систему  отопления, необходимо учитывать санитарно-гигиенические, экономические, строительные, монтажные и эксплуатационные требования [18]. Система отопления должна обеспечивать расчетную температуру и равномерное нагревание воздуха в течение всего отопительного периода, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрывопожарную безопасность и доступность для очистки и ремонта. Система отопления, вид отопительных приборов и параметры теплоносителя предусматриваются в соответствии с объемно-планировочным решением и назначением здания приложению.

 Сейчас существует  множество вариантов отопление помещений:

- Водяное отопление  от котельной того или иного  типа;

- Водяное воздушное  отопление – обогрев помещение  с помощью вентиляции или с  применением водяных тепловентиляторов  (тепло-воздушный агрегат);

- Воздушное отопление на газу, дизельном топливе, отработанном масле и т.п. (с помощью стационарных теплогенераторов);

- Газовое инфракрасное  отопление; 

- Электрическое  отопление (с помощью инфракрасных  обогревателей, конвекторов, тепловых  пушек и т.п.);

- Паровое отопление;

- Панельно-лучистое  отопление.

СНиП 41-01-2003 для жилых зданий предусматривает  следующие виды систем отопления: водяное с радиаторами, панелями и конвекторами при температуре теплоносителя для систем: 95 °С - двухтрубных и 105 °С - однотрубных. Водяное с нагревательными элементами, встроенными в наружные стены, перекрытия и полы.

Воздушное. Местное (квартирное) водяное с радиаторами  или конвекторами при температуре  теплоносителя 95 °С.

Электрическое или газовое с температурой на теплоотдающей поверхности 95 °С.

Принятая в  расчетно-графическом задании система  отопления – централизованная, двухтрубная  вертикальная с нижней разводкой  и попутным движением теплоносителя.

Преимущества  водяной системы отопления:

- долговечность;

- надежность;

- обеспечение верхнего предела температуры на наружной поверхности отопительных приборов до 80^оС, что исключает возможность пригорания пыли на поверхности отопительных приборов;

- обеспечение  равномерности температуры помещения;

- возможность  качественного регулирования теплоотдачи прибора путём изменения температуры воды при изменении температуры наружного воздуха, поскольку вода быстро изменяет свои теплотехнические свойства и обладает большой подвижностью;

- бесшумность  работы системы.

Недостатки:

- опасность замерзания воды в системе при ее отключении в зимнее время в приборах и трубопроводах, находящихся в охлаждаемых помещениях;

- большое гидростатическое  давление в системе, обусловленное  большой высотой системы и  её массивностью;

- большая массивность,  а следовательно, большая инерционность ведет к медленному прогреву помещения в начальный период действия системы отопления.

Отличительные особенности  двухтрубной системы отопления  с нижней разводкой:

- удаление воздуха осуществляется  через воздухоотводчик расположенный на отопительном приборе верхнего этажа;

- возможность произведение  монтажа и пуска системы по  этажно;

- удобство эксплуатации  в связи с расположением регулировочной  и запорной арматуры на подающем  и обратном трубопроводе в  одном месте;

- двухтрубные вертикальные системы с нижней прокладкой обеих магистралей применяют в малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки (монтажной и эксплуатационной), что объясняется большой гидравлической и тепловой надёжностью этих систем по сравнению с двухтрубными системами с верхним расположением подающей магистрали;

- поступление воды с  наивысшей температурой к каждому  отопительному прибору, что обеспечивает  максимальную разность температур tг – tо и, следовательно,  минимальную площадь поверхности  приборов;

- в двухтрубной системе, особенно с верхней прокладкой подающей магистрали имеет место значительный расход труб и фасонных частей, усложняется монтаж.

6. Конструирование системы отопления

 

Отопительные приборы  размещаем, под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проема. В угловых комнатах также предусматривается установка отопительных приборов также и у наружных стен.

При размещении приборов под окнами вертикальные оси прибора и оконного проема должны совпадать. Максимальное отклонение при этом не должно превышать более 50 мм. Допускается, при унификации приборного узла в жилых помещениях, гостиницах, общежитиях, административно-бытовых зданиях, смещение приборов от оси световых проемов.

Отопительные  приборы в жилых зданиях следует  устанавливать ближе к полу помещений  на расстоянии 60 мм. Это позволяет  обеспечивать равномерный прогрев воздуха у поверхности пола и в рабочей зоне.

Подача теплоносителя к отопительным приборам в СО осуществляется по вертикальным трубопроводам – стоякам, к которым последовательно подключены отопительные приборы. Подача теплоносителя в стояки осуществляется из магистральных трубопроводов, располагаемых в подвале (подполье). Магистральные трубопроводы прокладывают с уклоном не менее 0,003 в сторону ИТП для удаления воздуха и теплоносителя из системы.

Для отключения отдельных стояков и секций СО устанавливается запорная арматура на отводах к стояку, секции. Для слива теплоносителя и удаления воздуха из системы в нижней и верхней части стояков предусматриваются сливные и спускные краны, диаметром 15 мм. Для удаления воздуха из трубопроводов на отопительных приборах верхних этажей устанавливают автоматические воздухосборники или краны Маевского.

7. Подбор отопительных  приборов

 

В качестве отопительных приборов принимаем стальные секционные радиаторы «Arbonia» 3060.

По формуле (7.15) определяем температурный напор  отопительных приборов расположенных  в помещении 101, ^оС:

где t₁ – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, принимаем в соответствии с вариантом, ^оС;

t₂ – температура теплоносителя в обратном трубопроводе, , принимаем в соответствии с вариантом ^оС;

 – температура внутри помещения, принимаем в соответствии с [1, 2, 3, 4] и Приложением 4, ^оС.

Требуемый расход теплоносителя через отопительный прибор будет определяться по формуле (7.16), кг/ч:

;

где  – величина компенсируемых отопительным прибором (приборами на участке) теплопотерь, Вт;

 – коэффициент учета дополнительного  теплового потока. определяемый  по табл.2 прилож.7 и табл.2 прилож.8;

 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений, определяемый по табл. 2 прилож. 7 и табл. 2 прилож. 8;

 

Расчетную плотность  теплового потока прибора тогда  найдем по формуле (7.17), Вт/м²:

;

где  – номинальный тепловой поток прибора, определяемый по табл.1 прилож.6, 7 и 8 ;

 – коэффициенты, определяемые  по табл.3 прилож.6, 7 и 8.

Требуемая площадь  нагрева отопительного прибора  будет равна, м²:

.

где  - требуемая тепловая мощность отопительного прибора, принимается по результатам расчета теплопотерь, Вт;

- расчетная плотность теплового  потока, Вт/м².

Число секций отопительного прибора определяется по формуле (7.20), шт:

, 

где  – площадь нагрева одной секции радиатора (см. табл.1 прилож.6, 7 и 8 );

 – поправочный коэффициент,  учитывающий способ установки отопительного прибора (см. табл.2 прилож.9 );

 – поправочный коэффициент,  учитывающий число секций в  отопительном приборе (см. табл.4 прилож.6, 7 и 8 ).

К установке  в пом.101 принимаем два радиатора  «Arbonia» 3060 по 9 секций.

Для остальных  помещений подбор отопительных приборов аналогично и результаты расчета  заносим в таблицу.

8. Гидравлический  расчет системы отопления

 

Целью гидравлического  расчёта систем отопления является подбор диаметров трубопроводов  и определение потерь давления в них затрачиваемых на подачу требуемого расхода теплоносителя к отопительным приборам.

Выбираем главное  циркуляционное кольцо и разбиваем  его на участки рис.

На участке 1 определяем суммарные потери давления по формуле (8.1), Па:

Потери давления на трение обусловлены трением жидкости о стенки трубы/канала и внутренним трением в потоке и выражаются формулой Дарси-Вейсбаха, Па:

; (8.2)

где  – коэффициент гидравлического трения;

 – длина участка, м;

 – диаметр трубопровода, м;

 – плотность перемещаемой  среды, кг/м³;

 – скорость перемещаемой  среды, м/с.

Скорость теплоносителя  , м/с в трубе диаметром , м равна:

;

Объемный расход теплоносителя  , м³/с:

;

Коэффициент гидравлического трения:

;

где  - шероховатость трубопровода, для стального трубопровода принимаем 0,2 мм.

Местные потери давления обуславливаются изменением скорости потока по величине или направлению  и выражаются формулой Вейсбаха, Па:

, 

где  – коэффициент местного сопротивления (КМС), см.табл.1, прил.10.

Для всех остальных  участков потери давления определяются аналогично и суммируются по главной  магистрали, результаты расчета заносятся в таблицу.

Потери давления на главной магистрали составили 29 369 Па.

 

9. Подбор оборудования  ИТП

 

Схема подключения  системы отопления к наружным тепловым сетям – независимое.

Расчетный расход теплоносителя в системе отопления принимается по результатам гидравлического расчета СО или по формуле (9.5), кг/ч:

 

где  – температура в подающем и обратном теплопроводе СО, °С;

- суммарные теплопотери всего здания, Вт;

с - теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·°С) (для воды ).

Требуемый расход теплоносителя наружных тепловых сетей  определяем по формуле (9.6), кг/ч:

;

где  - температура в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, °С

Оптимальное соотношение  числа ходов для греющей  и нагреваемой воды в пластинчатом теплообменнике находится по формуле (9.7):

, 

где  – расход нагреваемой воды , кг/ч;

 – расход греющей воды  , кг/ч;

 – допустимые потери давления греющей воды, кПа;

 – допустимые потери давления  нагреваемой воды, кПа;

 – средняя температура  теплоносителя в СО, °С;

 – средняя температура  теплоносителя в тепловой сети, °С;

Так как соотношение ходов получается менее 2, то принимается симметричная схема движения теплоносителей.

 

Требуемое число  каналов в теплообменнике находят  по нагреваемой воде и округляем  до ближайшего большего целого:

 (9.8)

где  – оптимальная скорость движения теплоносителя, принимается 0,4 м/с;

 – живое сечение одного межпластинчатого канала теплообменника Alfa Laval М3-XFG, м², принимается по табл.1, 2, 3 прилож.12³;

ρ – плотность среды, кг/м³ (для воды с t=80^оС, ρ=971,83);

 – расход нагреваемой воды  , кг/ч.

 

Ввиду симметричной компоновки теплообменника общее живое  сечение каналов греющей и  нагреваемой воды в пакете совпадает (9.9),  ( принимаем равным 15):

. 

Далее находим  фактические скорости греющей и  нагреваемой воды по формулам (9.10 и 9.11), м/с:

, 

.

Коэффициент теплоотдачи  от греющей воды к стенке пластины находим по формуле (9.12), Вт/(м²·°С):

, 

где  – коэффициент, зависящий от типа пластин, принимаем равным 0,45.

Коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде определяется по формуле (9.13), Вт/(м²·°С):

 

Коэффициент теплопередачи  определяется по формуле (9.14), Вт/(м²·°С):

. 

где  – коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, принимается равным 0,7…0,85;

 – толщина пластины принимаем  по табл.1, 2, 3 прил.12, для стального теплообменника Alfa Laval М3-XFG равна 0,0005 м (0,5 мм);

 – теплопроводность пластины, принимается для стали равной 58 Вт/(м × °С), для латуни — 105 Вт/(м × °С).

Температурный напор теплообменника отопления  определяется по формуле, °С:

. (9.15)

Требуемая поверхность  теплообмена определяется по формуле, м²:

. (9.16)

По данным табл.1, 2, 3 прилож. 12 подбираем количество пластин ( 28 пластин), обеспечивающих ближайшую большую поверхность теплообмена.

Количество ходов  в теплообменнике находим по формуле:

, (9.17)

где  – поверхность нагрева одной пластины, м².

Потери давления, кПа в пластинчатых теплообменниках  определяется по формуле:

для нагреваемой  воды

 (9.20)

для греющей  воды

 (9.21)

где  φ - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать φ=1,5…2;

Б — коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается равным 4 настоящего приложения;

 

 

Циркуляционный  насос в независимой системе  отопления подбирается на подачу расхода при давлении с запасом 10…20 кПа.

По приложению 11 подбираем циркуляционный насос Grundfos TPE 32-120/2 для системы отопления.

 

Потери давления в греющей секции теплообменника должны быть меньше располагаемого перепада давления в тепловых сетях.

;

где - разница давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, см. табл.2 прилож.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Определение объемов вентиляции

 

Нормы вытяжки из помещений жилых многоквартирных зданий принимаются согласно [1], [16] (см. табл.1 прилож.13).