Отопление и естественная вентиляция 9-этажного жилого дома в городе Екатеринбург
4. Расчёт системы
отопления
·
По виду
теплоносителя система отопления – водяная.
·
По способу
создания циркуляции – с естественной циркуляцией
·
По схеме
включения отопительных приборов в стояк – двухтрубная, т.е. горячая вода
подается по одному стояку, а отводится из приборов – по другому.
·
По направлению
объединения отопительных приборов система вертикальная, так как приборы
присоединены к стояку последовательно на каждом этаже.
·
По месту
расположения подающих и обратных магистралей система с нижней разводкой, т.е.
подающая и обратная магистрали находятся в подвале.
·
По направлению
движения воды в подающей и обратной магистралях система тупиковая, т. е.
горячая и холодная вода движутся в противоположных направлениях. Отопительные
приборы – чугунные радиаторы марки М-140-108.
Расчет отопительных
приборов.
Тепловой расчет
отопительных приборов заключается в определении площади внешней нагревательной
поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от
теплоносителя в помещение. Расчет проводится при температуре теплоносителя,
устанавливаемой для условий выбора тепловой мощности приборов. Для
теплоносителя воды это – максимальная средняя температура воды в приборе,
связанная с её расходом.
Тепловая мощность
прибора, т.е. его расчетная теплоотдача Qпр, определяется, как известно, теплопотребностью помещения за
вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении. Площадь
теплоотдающей поверхности зависит от принятого вида прибора, его расположения в
помещении и схемы присоединения к трубам. Эти факторы отражаются на значении
поверхностной плотности теплового потока прибора.
Если поверхностная
плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м, известна,
то теплоотдача отопительного прибора Qпр, Вт,
должна быть пропорциональна площади его нагревательной поверхности
Qпр= qпр·Ар. (4.1)
Отсюда расчетная площадь
Ар, м2, отопительного прибора
Ар =Qпр/qпр. (4.2)
Где Qпр – требуемая теплоотдача прибора в
рассматриваемое помещение, определяемая по формуле
Qпр=Qп – βтр·Qтр (4.3)
Qп – теплопотребность помещения, Вт; Qтр – суммарная теплоотдача проложенных
в пределах помещения нагретых труб стояка (ветви) и подводок, к которым
непосредственно присоединён прибор, а также транзитного теплопровода, если он
имеется в помещении; βтр – поправочный коэффициент, учитывающий
долю теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры
воздуха в помещении; βтр составляет при прокладке труб:
открытой – 0,9, скрытой в глухой борозде стены – 0,5, замоноличенной в тяжелый
бетон – 1,8.
Теплоотдачу теплопроводов
можно определить приближенно по формуле:
Qтр=qв·lв +qг·lг (4.4)
С использованием таблиц в
справочной литературе, где даны значения qв и qг – теплоотдачи 1 м вертикально и
горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности
температуры (tт-tв); lв и lг – длина вертикальных и
горизонтальных теплопроводов в пределах помещения, м.
Поверхностная плотность
теплового потока qпр, Вт/м2, передаваемого
через 1м2 площади отопительных приборов, определяется по формуле
qпр= qном· (4.5)
где qном- номинальная плотность теплового
потока.
Δtср=tср – tв (4.6)
tср=tвх – 0,5tпр= tвх – , где (4.7)
β1 – поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу
через дополнительную площадь приборов, принятых к установке; для радиаторов
β1=1,03-1,08
β2 – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные
теплопотери в следствии размещения отопительных приборов у наружных ограждений.
Если Gпр выражен в кг/ч, то в числитель в
формуле вводят множитель 3,6 для перевода в кДж/ч [ при удельной массовой
теплоёмкости воды с=4,187 кДж/кгоС].
Температура воды на входе
в каждый отопительный прибор по ходу движения теплоносителя определяется по
формуле
tвх= tг - (4.8)
Общее количество воды
циркулирующее по стояку, кг/ч:
Gст= (4.9)
Число секций радиатора
определяем по формуле:
n = , шт. (4.10)
β3 –
поправочный коэффициент на количество секций в радиаторе; его введение
обуславливается тем, что теплоотдача секций нагревательного прибора
неодинакова: крайние две секции находятся в лучших условиях для отдачи тепла
лучеиспусканием, а в средних секциях происходит взаимное облучение.
β4 –
поправочный коэффициент, учитывающий способ установки нагревательного прибора.
В качестве нагревательных
приборов принимаем чугунные секционные радиаторы МС 140-108 (ГОСТ 8690-75)
Теплопотребность
помещения равна тепловой мощности системы отопления для конденсации недостатка в
помещении определяется разностью величин:
Qсо = ∑Qпот - ∑Qпост (4.11)
где Qсо – теплонедостаток, т. е. расчетная
мощность системы отопления, Вт;
∑Qпот – суммарные тепловые потери
помещениями, Вт;
∑Qпост – суммарные теплопоступления в
помещения, Вт.
В общем случае величины
суммарных тепловых потерь и теплопоступлений в помещениях определяется
соответственно:
Для помещений конкретных
зданий выражение (4.2) упрощается, т. к. далеко не всегда имеются различного
рода теплопотери и теплопоступления.
Для комнат и кухонь жилых
зданий учитывают только теплопотери через ограждения и теплозатраты на
нагревание инфильтрующегося наружного воздуха, а также бытовые тепловыделения:
Qс.о. = Qогр. + Qинф. - Qбыт. (4.12)
Для помещений лестничных клеток мощность отопительной
установки составляет
Qлк с.о.=Qогр. + Qинф. (4.13)
В жилых зданиях теплозатраты на нагревание инфильтрующего воздуха
определяют по формуле:
Qинф. = Lrв c(tв – t
н)F n (4.14)
где L = 3
м/час – нормативный воздухообмен отнесенный к 1 м2 пола жилых
комнат, который должен быть обеспечен при расчетной
температуре наружного воздуха tн
с – удельная массовая теплоемкость воздуха
с = 1005 Дж/(кг · °С) или с = 1005 / 3600 = 0,28 Вт/(кг · °С)
r = 1,27 кг/ м3 – плотность
воздуха.
Бытовые тепловыделения определяют по формуле:
Qбыт. = 21 F n (4.15)
где F n
– площадь пола отапливаемого помещения
Для гражданских зданий обычно принимают, что в помещении
отсутствуют люди, нет искусственного освещения и других бытовых тепловыделений: