Отопление и вентиляция жилого здания

 

 

 

Гидравлический  расчет трубопроводов систем отопления.

В здании проектируется  водяная двухтрубная система  отопления с верхней разводкой  магистралей с попутным движением теплоносителя с параметрами теплоносителя t_r=95°С, t₀=70°С.

Система отопления питается от тепловой сети подогретой водой с температурой 150°С.

 

Расчет и  подбор элеватора.

 

а) Определяем количество воды, циркулирующее в системе  отопления:

 

G_от= 0,86 Q_от/ t_r- t₀= 0,86×18155/95×70 = 625 кг/ч;

 

б) Рассчитываем коэффициент  смещения элеватора:

 

u = T_r- t_r/ t_r- t₀= 150-95/95-70=2,2

где T_r- 150°С – температура теплоносителя на входе в тепловую сеть.

 

в) Вычисляем насосное давление в системе отопления:

 

Р_н=Р₁-Р₂/ 1,4(1+u)²;

Р_н=70×10³/1,4(1+2,2)²=6,5 кПа;

Где Р₁-Р₂=70×10³Па – разность давления в точке ввода наружных трубопроводов в здание.

 

г) Определяем диаметр  горловины элеватора:

d_r=0.87√G_от²/Р_н = 6,4 мм.

следовательно, принимаем  диаметр горловины элеватора d_r=15 мм.

Определяем диаметр  сопла элеватора:

d_с= d_r/1+u=15/1+2,2=4,7 мм.

 

д) Определяем циркуляционное давление в двухтрубной системе отопления:

∆Р_р=∆Р_н+0,4∆Р_е=∆Р_н+0,4(∆Р_е.пр.+∆Р_е.тр.);

где Р_е – естественное циркулярное давление, возникающее в циркуляционном кольце вследствие охлаждения воды в приборах Р_е.пр. и в трубах Р_е.тр.. Последней величиной в данном расчете можно пренебречь.

 

Р_е.пр.= 6,2×h₁(t_r- t₀)=6,2×3,144×25=487,3 Па;

 

где h₁=1+ПП+0,1+0,294=2,144 м., расстояние по вертикали от уровня расположения элеватора до центра отопительного прибора 1-го этажа.

 

∆Р_р=∆Р_н+0,4∆Р_с.пр.=5900+0,4×487,3=6095 Па.

Потери давления в  главном циркуляционном кольце должно быть меньше расчетного примерно на 10% они складываются из потерь давления на трение и в местных сопротивлениях.

Расчет поверхности  отопительных приборов.

К расчету принимаем  чугунный секционный радиатор типа МС-140-108, для которых:

А=0,244 м² – наружная нагревательная поверхность одной секции радиатора;

Q_н.у.=185 Вт – номинальный условный тепловой потокодной секции радиатора;

Необходимо определить Q_и.т.- требуемый номинальный тепловой поток нагревательных приборов в помещении.

Q_н.у.= Q_пр/φ.

Считая, что 5% тепловых потерь помещения компенсируются теплоотдачей открыто проложенных трубопроводов  отопления:

Q_пр=0,95× Q_пом.;

где Q_пом.- определяется по таблице тепловых потерь для каждого помещения отдельно.

φ= (t_ср/70)^1+п×(G_пр/360)^р с,

где п,р,с - экспериментальные  числовые показатели;

п=0,3; р=0,02; с=1,039;

t_ср- средняя температура теплоносителя в отопительном приборе, °С;

t_ср= t_r+ t₀/2- t_в;

t_r=95°С – температура воды на входе в нагревательный прибор,

t₀=70°С – температура воды на выходе из нагревательного прибора,

t_в – температура воздуха в помещении, °С.

 

G – расход воды в отопительном приборе, кг/ч;

G_пр = 0,86× Q_пр/ t_r+ t₀, кг/ч;

Определяем минимально допустимое количество секций радиатора:

N_min= Q_н.т./ Q_н.у.×β₄/β₃,                                                                       (25)

где β₄=1 – коэффициент учета способа установки радиатора;

      β₃=1 – коэффициент учета числа секций в радиаторе;

 

Расчет поверхности  отопительных приборов.

№ помещения	Qпр, Вт	∆tср°С	Qпр, кг/ч	φ	Qн.т., Вт	Nmin
101	970	62,5	33,4	0,85	1141,2	6
102	355,97	64,5	12,2	0,87	409,2	3
103	365,1	64,5	12,5	0,87	419,7	3
104	956	62,5	32,9	0,85	1124,7	6
105	988,3	62,5	33,9	0,85	1162,7	7
106	365,3	67,5	12,5	0,92	397,1	3
107	448,3	64,5	15,4	0,88	509,4	3
108	355,9	67,5	12,2	0,9	394,4	2
109	1000,7	62,5	34,4	0,85	1177,3	7
201	1038,7	62,5	35,7	0,85	1222	7
202	415,2	64,5	14,3	0,88	471,8	3
203	430,4	64,5	14,8	0,88	489,1	3
204	1043,8	62,5	35,9	0,9	1159	6
205	1060,9	62,5	36,5	0,92	1153,2	6
206	377,2	67,5	12,9	0,9	419,1	3
207	533,3	64,5	18,3	0,88	606	3
208	380	67,5	13,1	0,92	413	2
209	927,9	62,5	31,9	0,85	1091,6	6
А	1345,5	66,5	46,3	0,94	1431,4	8

 

Гидравлический  расчет магистралей

 

№ участка	Нагрузка Q, Вт	Количество воды G, кг/ч	Длина L, м	Диаметр d, мм	Удельные потери на трение R, Па/м	Скорость воды v, м/с	Потери на трение R×L, Па	Сумма КМС  ∑ξ	Потери в  МС Z, Па	Суммарные потери давления RL+Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	472	24,4	0,8	15	2,8	0,041	2,24	5,5	4,3	6,54
2	1808	74,4	7,1	15	45	0,171	319,5	2,5	37	356,5
3	3838	183	12,5	15	30	0,179	375	2,5	41,8	416,8
4	5953	294	5,7	20	69	0,268	393	3	93	486
5	6785	370	3,3	15	30	0,204	100	2	39	139
6	8181	424	3,1	32	8,5	0,127	99,2	5	42	141,2
7	1,8154	757,5	4,5	32	29	0,235	130,5	10	257	387,5
8	15096	757,5	14,4	32	20	0,2	28,8	14	302	590
9	8181	424	2,1	32	8	0,12	16,8	4	80	96,8
10	6765	370	3,3	25	20	0,16	82,5	1	11,7	94,2
11	5953	294	5,7	25	19	0,16	1083	2	10	127,36
12	3838	183	12,5	25	7	0,093	87,5	2	10	97,5
13	1808	747	7,1	15	45	0,171	319,5	2	30,5	350
14	847	35	3	15	8	0,083	24	5	15,7	39,7
15	375	10,7	0,8	15	2,8	0,041	2,24	8	6,26	8,5
			∑L=85,9							∑L=2851,8

 

Аэродинамический  расчет системы естественной вытяжной вентиляции.

В жилом здании проектируется  общеобменная естественная вентиляция с удалением воздуха из санитарных узлов и кухонь. Приточный воздух для компенсации естественной вытяжки поступает снаружи через неплотности окон и других ограждений.

Проектируют отдельные  системы вентиляции из незагрязненных и отдельные из загрязненных (санузлы, кухни и др.) помещений. Для каждого помещения следует предусмотреть отдельный вертикальный канал (допускается в пределах одной квартиры, объединяется в общий канал вытяжки из уборной и ванной комнат).

Вытяжные системы с  естественным побуждением разности плотностей воздуха при температуре внутреннего воздуха, нормируемой для холодного периода года, и температуре наружного воздуха +5°С. Таким образом, располагаемое давление вычисляется по формуле:

Р_расп=9,81×Н(ρ₊₅-ρ_в), Па                       (26)

где Н – разность отметок  устья вытяжной шахты и вытяжной вентиляционной решетки рассчитываемой ветви.

Вытяжные решетки в  помещении располагают на 0,5 м. от потолка.

Для жилых зданий ρ_в=1,21 кг/м³;  ρ₊₅=1,27 кг/м³; Н₁=7,76; Н₂=4,76, тогда:

Р_расп¹=9,81×7,76(1,27-1,21)=4,567 Па;

Р_расп²=9,81×4,76(1,27-1,21)=2,802 Па.

Расчет начинается с  наиболее неблагоприятно расположенного канала. Таким каналом является канал  из кухни второго этажа.

Результаты расчетов занесены в таблицу 3.

 

Участок 1:

Задаваясь, скоростью воздуха V=0,8 м/с определяем предварительное живое сечение жалюзийной решетки:

F_ж.р.=L/3600×V=90/3600×0,8=0,031 м².

где L – количество проходящего воздуха на участке (нагрузка), м³/ч.

По предварительному живому сечению жалюзийной решетки  принимаем:

V^ф1=L/3600×φ=90/3600×0/031=0/81 м/с.

Динамическое давление при скорости v=0,8 м/с равно:

P_дин.=v²/2×ρ_в=0,8²/2*1,21=0,38 Па.

Потери давления в  жалюзийной решетки составят 0,456 Па.

Участок 2:

Задаваясь скоростью  воздуха в канале v=1 м/с определяем предварительное живое сечение канала:

f_канала=90/3600×1=0,025 м²;

V^ф2=90/3600×0,025=0,66 м/с;

т.к. канал имеет прямоугольное  сечение, поэтому для определения  потерь на трение необходимо найти  эквивалентный диаметр по трению канала круглого сечения:

d_э=2×α×β/α+β=2×140×270/140+270=184,4 мм.

При скорости воздуха  в канале v=0,66 м/с потери давления на трение в стальном круглом воздухоотводе R=0,036 Па/м, динамическое давление Р_дин.=0,18 Па. В кирпичном канале, имеющем большую шероховатость, чем круглые каналы, потери на трение, при К=4, коэффициенте шероховатости β=1,3 составят:

В×R×L=1,3×0,036×0,7=0,033 Па

Потери давления в  местах сопротивлениях составят:

Z=ξР_дин.=0,558 Па

 

Участок 3.

Задаваясь скоростью  движения воздуха в коробе v=1 м/с. Определяем предварительно живое сечение короба:

f_короба=150/3600×1=0,042 м²

 

По предварительному живому сечению принимаем астбестоцементный  короб размером 150×300, с площадью живого сечения f_короба=0,042 м². Определяем фактическую скорость движения воздуха в коробе.

V^ф3=150/3600×0,045=0,926 м/с.

Находим эквивалентный  диаметр по трению короба круглого сечения:

d_э=2×α×β/α+β=2×150×300/450=200 мм.

В×R×L=1,14×0,0735×1,2=0,1 Па

Z=ξР_дин.=0,33 Па

 

Участок 4.

Задаваясь скоростью  движения воздуха в коробе v=1 м/с. Определяем предварительно живое сечение короба:

f_короба=250/3600×1=0,069 м²

V^ф4=250/3600×0,069=0,77 м/с.

d_э=2×α×β/α+β=2×300×300/600=300 мм.

В×R×L=1×0,036×1=0,036 Па

Z=ξР_дин.=0,23 Па 

 

Участок 5.

Задаваясь скоростью  движения воздуха в коробе v=1 м/с. Определяем предварительно живое сечение шахты:

f_шахты=500/3600×1,5=0,092 м²

V^ф5=500/3600×0,1=1,388 м/с.

d_э=2×α×β/α+β=2×250×400/205+400=307,7 мм.

В×R×L=1×0,09×3,5=0,315 Па

Z=ξР_дин.=1,51 Па 

На тракте движения воздуха  из кухни 2-го этажа до выхода воздуха  из шахты участка 3,4 и 5 уже рассчитаны, поэтому расчетное давление для участков 6,7,8 составят:

∆Р_{расп 6,7,8}=∆Р_расп¹-∑(βRL+Z)_3.4.5=4,567-0,43-0,266-1,825=2,046 Па

 

Участок 6.

Т.к. участок короткий, то конструктивно размеры его  сечения можно принять таким  же, как на участке 3, т.е. 150×300 мм.

 

Участок 7.

Задаваясь скоростью  движения воздуха в коробе v=1 м/с. Определяем предварительно живое сечение шахты:

f_шахты=75/3600×1=0,02 м²

По живому сечению  принимаем канал размером ½ L(0,14*0,27) м., кирпич с площадью живого сечения f_канала=0,038 м². Определяем фактическую скорость движения воздуха в канале:

V^ф7=75/3600×0,038=0,55 м/с.

Т.к. канал имеет прямоугольное  сечение, поэтому для определения  потерь на трение необходимо найти  эквивалентный диаметр по трению канала круглого сечения:

d_э=2×α×β/α+β=2×140×270/410=184,4 мм.

В×R×L=1,3×0,036×3,7=0,173 Па

Z=ξР_дин.=0,63 Па 

Зная коэффициент местного сопротивления жалюзийной решетки (на участке 8) ξ=1,2, определим необходимую  скорость в живом сечение и  по ней подберем размер решетки:

∆Р_{расп ж.р.8}=∆Р_{расп 6,7,8}-∑(βRL+Z)_6,7=2,046-0,345-0,803=0,898 Па

 

V=√2×∆Р_ж.р.8/ξ₈×ρ_в=1,11 м/с.

f_ж.р.8=75/3600*1,11=0,0187 м²

 

Принимаем жалюзийную решетку  размером 150×250 мм. с площадью живого сечения f_ж.р.=0,0217 м²

Все оставшиеся расчеты  решаются аналогично.