Материал: Проектирование отопления 5-этажного общежития

Проектирование отопления 5-этажного общежития

Проектирование отопления 5-этажного общежития

Введение

отопление теплопотеря здание

Люди испокон веков пытались создать особенно уютные условия в своем доме, чтобы, хотя бы находясь в его стенах, можно было забыть о климатических изменениях, будь то дождь, снег, ураган или заморозки. Неоценимый вклад в создание теплой и комфортной обстановки до сих пор вносит система отопления. Если она хорошо подобрана и смонтирована - будет в доме комфортно в любую погоду.

Система отопления- это полный комплекс оборудования, превращающего холодную квартиру или частный дом в уютное, теплое жилье. Различные его виды обеспечивают разные уровни комфорта. В обычной практике наиболее часто встречается гидравлическая система отопления, состоящая из котла, расширительного бака, насоса, набора труб и радиаторов. Она применяется в квартирах и в частных домах. Её суть состоит в следующем: теплоноситель (вода или антифриз в зависимости от условий эксплуатации) с помощью насоса движется по трубам в замкнутой системе котел-радиатор, перенося, таким образом, тепло от первого ко вторым, которые в свою очередь отдают его окружающей среде.

В зависимости от способа разводки труб, используемых для соединения котла с радиаторами, систему отопления называют одно- или двухтрубной. Первый случай - это пример стандартной центральной системы отопления, когда используется всего одна труба, по которой теплоноситель течет последовательно от одного радиатора к другому. При этом температура жидкости при переходе к последующим элементам системы всё меньше. Именно это становится основной причиной неравномерного уровня тепла в помещениях. Она практически неуправляема ввиду своей конструкции. Не стоит спорить о стоимости данного способа соединения. Она, безусловно, ниже двухтрубной. Однако недостатки такой системы с лихвой перечеркивают эту небольшую экономию.

Для создания действительно современной и управляемой системы отопления необходимо использовать двухтрубную разводку. При этом способе подключения к каждому отопительному прибору подходит «прямая» и «обратная» трубы. По первой из них течёт горячий теплоноситель от котла к каждому радиатору, а по второй - уже отдавшая свое тепло жидкость возвращается в нагревательный элемент. Такая система циркуляции позволяет получить одинаковую температуру для всех радиаторов, а также легко выполнять временный демонтаж или ремонт приборов.

Использование насоса в системе отопления не всегда бывает необходимо. По его отсутствию или наличию различают системы с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В первых круговорот жидкости между радиаторами и котлом происходит за счёт разности плотности холодного и горячего теплоносителя. Нагретый в котле он движется вверх по подающему стояку и затем, остывая, растекается по всем нисходящим трубам к радиаторам. За счёт отданного им тепла остывшая жидкость тяжелеет и возвращается к котлу по обратной трубе. Можно создать систему отопления с принудительной циркуляцией. Для этого наряду с котлом устанавливается насос, приводящий в движение теплоноситель. Установив дополнительно термостат, можно будет задать желаемую температуру в помещении, при достижении которой насос будет менять свою мощность, поддерживая её на нужном уровне.

Однако одним из основных элементов любой системы отопления являются радиаторы. Они отличаются способом теплопередачи и монтажа, материалом и рабочими характеристиками, размерами и дизайном.

1.Краткая характеристика здания

Пятиэтажное общежитие, бесчердачное с холодным подвалом, расположенное в городе Борисове. Ориентация главного фасада на Юго-запад.

Высота этажа в свету hэт=2,75 м.

Наружная стена

1 слой - Известняково-песчаный раствор (б₁= 17мм; р₁=1600кг/м³)

2 слой - Кирпич глиняно-обыкновенный.( б₂=120 мм; р₂=1800кг/м³)

3 слой - Пенополиуретан.( б₃=Х мм; р₃=80 кг/м³)

4 слой -Кладка камней силикатных.( б₄=120 мм; р₄=1400 кг/м³)

5 слой - Цементно-песчаный раствор.( б₅=17 мм; р₅=1800 кг/м³)

Перекрытие над холодным подвалом

1 слой - Железобетон.( б₁=160 мм; р₁=2500 кг/м³)

2 слой - Теплоизоляционные плиты мягкие, полужесткой и жесткой, минераловатные на синтетическом связующем.(б₂=Х мм; р₂=175кг/м³)

слой - Цементно песчаный раствор.( б₃=40 мм; р₃=1800кг/м³)

слой - Сосна и ель вдоль волокон.( б₄=35мм; р₄=500 кг/м³)

Покрытие

1 слой - Железобетон.( б₁=180 мм; р₁=2500 кг/м³)

слой - Плит пенополистирольных.( б₂=Х мм; р₁=25 кг/м³)

3 слой: Цементно-песчаный раствор.( б₃=50 мм; р₃=1800 кг/м³)

4 слой: Битумы нефтяные строительные и кровельные..(б₄=5мм; р₄=1000 кг/м³)

5 слой: Рубероид, пергамин, толь(б₅=4 мм; р₅=600 кг/м³)

. Обоснование выбранной системы отопления и типа нагревательных приборов

Для отопления жилого дома принята система отопления с нижней разводкой магистрали, однотрубная, со смещенным замыкающими участками и кранами двойной регулировки, эта система принята на основании СНиП 2 04.05. Эта система экономична, т.к. узлы обвязки нагревательных приборов однотипны, что значительно снижает сроки, денежные и трудовые затраты на монтаж системы, изготовление деталей по монтажным чертежам, осуществляется индустриальным методом на заводе ЦЗМ. Нижняя разводка магистрали обусловлена отсутствием чердака и технологического этажа в верхней точке здания. На подводках нагревательных приборов МС140 - 98. устанавливаются краны двойной регулировки, обеспечивающие количественное регулирование теплоносителя. Эта система отопления получила широкое распространение на территории нашей республики. В качестве нагревательных приборов запроектированы чугунные радиаторы, эти радиаторы имеют высокий номинальный тепловой поток что экономично.

.Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Конструкция наружной стены

слой - Известняково-песчаный раствор (б₁=17мм;р₁=1600кг/м³⁾2слой - Кирпич глиняно-обыкновенный.(б₂=120мм;р₂=1800кг/м³)

3слой - Пенополиуретан.( б₃=Х мм; р₃=80 кг/м³)

4 слой - Кладка камней силикатных.( б₄=120 мм; р₄=1400 кг/м³)

5 слой - Цементно-песчаный раствор.( б₅=17 мм; р₅=1800 кг/м³)

Требуется определить сопротивление теплопередачи и толщину кладки наружной стены общежития из мелкоштучных материалов для климатических условий г. Борисова. Последовательность расчета наружной стены:

.В соответствии с Л-1 Т.4.1 температура внутреннего воздуха равна t_в=18⁰С, а относительная влажность 55%

. В соответствии с Л-1 Т.4.2 влажностной режим помещения «нормальный», условия эксплуатации ограждений принимаем по параметру «Б».

.Расчетные коэффициенты теплопроводности“л”и теплоусвоения“S”:

Для известняково-песчаного раствора:

л₁=0,81 (Вт/м ⁰С)    п.41

S₁=9,76(Вт/м²⁰С)

Для кирпича глиняно-обыкновенного:

л₂=0,81 (Вт/м ⁰С)    п.52

S₂=10,12(Вт/м²⁰С )

Для пенополиуретана:

л₃=0,05 (Вт/м ⁰С)    п.112

S₃=0,70 (Вт/м²⁰С)

Для кладки камней силикатных:

л₄=0,93 (Вт/м ⁰С)    п.63₄ =9,01 (Вт/м²⁰С )

Для цементно-песчаного раствора :

л₅=0,93 (Вт/м ⁰С)    п.39

S₅=11,09 (Вт/м²⁰С)

4.Нормативное сопротивление“R“теплопередачи для наружных стен из штучных материалов принимается согласно Л-1 Т.5.1: R_н=2,0(м ⁰С/Вт)

5. Для определения расчетной зимней температуры наружного воздуха, вычисляем тепловую инерцию (массивность) стены по формуле:

Д = R₁*S₁ + R₂*S₂ + R₃*S₃ + R₄*S₄+ R₅*S₅

Определяем термическое сопротивление отдельных слоёв:

для известняково-песчаного раствора

R₁=б₁/л₁=0,017/0,81=0,02 (м^{2 0}С/Вт)

кирпич глиняно-обыкновенный:

₂=б₂/л ₂=0,12/0,81=0,15 (м^{2 0}С/Вт)

кладка камней силикатных:

₄=б₄/л₄=0,12/0,93=0,13 (м^{2 0}С/Вт)

цементно-песчаный раствор:

₅=б₅/л₅=0,017/0,93=0,02 (м^{2 0}С/Вт) 

Термическое сопротивление для пенополиуретана определяется по формуле:

R₃=R_Н - (R_вн+R₁+R₂+R₄+R₅+R_н);

R_вн=0,115/б_в=8,7R_н=0,043/б _н=24_Н=2,0 Л-1 Т.5.1

б _н=24(Вт/кВ м ⁰С) Л-1 Т.5.7

б_в=8,7 (Вт/кВ м ⁰С) Л-1 Т.5.4

₃=2,0-(0,115+0,0.2+0,15+0,13+0,02+0,043)=1,52 (м²С/Вт)

Значения подставляем в формулу для определения массивности:

Д=R₁*S₁+R₂*S₂+R₃*S₃+R₄*S₄+R₅*S₅=0,02*9,76+0,15*10,12+1,52*0,70+0,13*9,01+0,02* *11,09=4,2(м^{2 0}С/Вт)

По табл. 5.2 D>4,2

.Согласно Л-1 Т.5.2 для ограждающей конструкции с тепловой инерцией от 4 до 7зарасчетную температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодных трёх суток, следует определить как среднее арифметическое значение температуры наиболее холодной пяти дневки обеспеченностью0,92 ,которая для Минской области составляет:

_н=-26  Л-1 Т.4.3

.Определяем требуемое термическое сопротивление стены:

_тр= (t_в-t₅)*n/б _*t_вR_тр=(18+26)*1/8,7*6 = 0,842 (м^{2 0}С/Вт) Л-1 Т.5.3

б_в-8,7 Л-1 Т.5.4

t_в-6 Л-1 Т.5.5

.Толщина кладки из перлитобетона должна быть

б₃=л₃*R₃= 0,05*1,52=0,08=80(мм)

Принимаем толщину пенополиуретанаравной80 мм и уточняем сопротивление теплопередачи стены:

R₃=б₃/л₃=0,08/0,05=1,6_т=R_в+R₁+R₂+R₃+R₂+R₃+R_Н

_т=0,115+0,02+0,15+1,52+0,13+0,02+0,043=2 (м^{2 0}С/Вт)

9.Определим коэффициент теплопередачи ограждения:

К=1/R₀=1/2=0,5 (Вт/м²⁰С)

R_о=2,0

б₀= б₁ + б₂ + б₃ + б₄+ б₅= 0,017+0,12+0,08+0,12+0,017=0,354м

Принимаем толщину ограждающей стены 0,35(м).

Конструкция перекрытия над холодным подвалом

1слой - Железобетон.( б₁=160 мм; р₁=2500 кг/м³)

2слой - Теплоизоляционные плиты мягкие, полужесткой и жесткой, минераловатные на синтетическом связующем.(б₂=Хмм; р₂=175кг/м³)

слой-Цементно-песчаный раствор.( б₃=40 мм; р₃=1800кг/м³)

слой - Сосна и ель в толь волокон.( б₄=35мм; р₄=500 кг/м³)

Последовательность расчета перекрытия над холодным подвалом:

.В соответствии с Л-1 Т.4.1 температура внутреннего воздуха равна t_в=18⁰С, а относительная влажность 55%/

. В соответствии с Л-1 Т.4.2 влажностный режим помещения «нормальный», условия эксплуатации ограждений принимаем по параметру «Б».

.Расчетные коэффициенты теплопроводности“л”и теплоусвоения“S”:

для железобетона:

л₁=2,04(Вт/м ⁰С)   П.1

S₁=19,70 (Вт/м²⁰С)

для теплоизоляционные плиты мягкие, полужесткой и жесткой, минераловатные на синтетическом связующем:

л₂=0,059 (Вт/м ⁰С)   П.105

S₂=0,83  (Вт/м²⁰С )

Для цементно-песчаного раствора:

л₃=0,93 (Вт/м ⁰С)   П.39

S₃=11,09 (Вт/м²⁰С)

для сосна и ель в толь волокон :

л₄=0,35 (Вт/м ⁰С)   П.78

S₄=6,33 (Вт/м²⁰С)

4.Нормативное сопротивление теплопередачи для перекрытия над холодным подвалом согласно Л-1: Т.5.1 R_н=3,0 (кв м ⁰С/Вт)

5. Для определения расчетной температуры наружного воздуха, вычислим тепловую инерцию (массивность) перекрытия по формуле:

Д = R₁*S₁ + R₂*S₂ + R₃*S₃ + R₄*S₄

Определяем термическое сопротивление отдельных слоёв:

Железобетон :

₁=б₁/л₁ =0,16/2,04=0,08 (м^{2 0}С/Вт)

Цементно-песчаный раствор:

₃=б₃/л₃=0,04/0,93=0,04 (м^{2 0}С/Вт)

Сосна и ель в толь волокон :

₄=б₄/л₄ =0,035/0,35=0,1 (м^{2 0}С/Вт)

Термическое сопротивление для теплоизоляционные плиты мягкие, полужесткой и жесткой, минераловатные на синтетическом связующем определяется по формуле:

R₂=R_Н - (R_В + R₁ + R₃+ R₄ + R_Н);

R_в=1/б_вн; _н=1/б _н.

R_Н=3,0 Л-1 Т.5.1

б _н=17(Вт/кВ м ⁰С) 

Л-1 Т.5.7

б_в=8,7 (Вт/кВ м ⁰С) Л-1 Т.5.4

₂=3-(0,115+0,08+0,04+0,1+0,059)=2,6 (м²⁰С/Вт)

Значения подставляем в формулу для определения массивности:

Д = R₁*S₁ + R₂*S₂ + R₃*S₃ + R₄*S₄ =0,08*19,70+2,6*0,83+0,04*11,09+0,1*6,33=4,8(м²⁰С/Вт)

Ограждение массивное ; т.кД>4,8

.Согласно Л-1 Т.5.2 для ограждающей конструкции с тепловой инерцией от 4до7за расчетную температуру наружного воздуха следует принимать среднею температуру наиболее холодных трёх суток как среднее арифметическое значение температуры наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 которая для Минской области равна t_н=-26⁰С  Л-1 Т.4.3

.Определяем требуемое термическое сопротивление перекрытия:

_тр= (t_в-(-t_н⁵))*n/a_в*t_в= (18-(-26))*0,9/8,7*2 = 2,275 (м^{2 0}С/Вт),9 Л-1 Т.5.3

б_в- 8,7 Л-1 Т.5.4

t_в-2 Л-1 Т.4.3

.Толщина слоя теплоизоляционных плит мягких, полужестких и жестких, минераловатных на синтетическом связующем определяется по формуле:

б₂=л₂*R₂= 0,059*2,6=0,153 (мм)

уточняем сопротивление теплопередачи перекрытия:

_т= R_в+ R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + R_Н

R₂=б₂/л=0,15/0,0,059=2,54

_т =0,115+0,08+2,6+0,04+0,1+0,059=3(м^{2 0}С/Вт)

9.Определим коэффициент теплопередачи перекрытия над холодным подвалом:

К=1/R₀=1/3=0,3 (Вт/м²⁰С)

б₀= б₁ + б₂ + б₃ + б₄ = 0,16+0,15+0,04+0,035=0,385(м)

Принимаем толщину перекрытия над холодным подвалом 0,4(м).

Конструкция покрытия: