Зайцев О.Н. Пособие - Проектирование систем водяного отопления

Подождите немного. Документ загружается.

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

2. Расчетные климатические параметры.

2.1. Определим количество градусо-суток отопительного периода района строительства (г.

Николаев), НГС:

НГС = (t

- t

оп

) Z

;

где:

= 20 °С - расчётная температура внутреннего воздуха помещений здания, (приложение 1

[29]);

= +0,4 °С - средняя температура внешнего воздуха за отопительный период, (приложение

2 [29]);

= 168 (сут) - продолжительность отопительного периода.

НГС = (20 - 0,4) · 168 = 3292,8 (сут)

2.2. По количеству градусо-суток определим температурную зону: НГС = 3292,8 => 2 зона

(приложение 3 [29])

2.3. Расчетное количество градусо-суток отопительного периода для 2 температурной зоны

принимаем Da = 3250 (приложение 4 [29])

3. Определение геометрических показателей здания.

3.1. Отапливаемая площадь здания Fh, м

= n



(L - 2b)



(B - 2b) = 9



(48 - 2



0,5)



(12 - 2



0,5) = 4653 м

;

3.2. Отапливаемый объём здания Vh, м:

= (L - 2b)



(B - 2b)



= (48 - 2



0,5)



(12 - 2



0,5)



3,2 = 14889,6 м

;

3.3. Общая площадь оконных и дверных откосов здания F



, M

отк

= [2



(а

+ в

)



пр

+ m

пп

) + 2



(а

)



]



отк

;

отк

= [2



(1,7 + 2,1)



(4 + 2) + 2



(2,1 + 1,8)



0,15 = 125,46 м

;

3.4. Общая площадь внешних стен здания с учётом площади оконных, дверных проёмов и

откосов, F

, м

= 2



((L - 2) + (B - 2в))



n + F

отк

;

= 2 ((48 - 2



0,5) + (12 - 2



0,5))



3,2



9 + 125,46 = 3466,26 м

;

3.5. Площадь оконных поемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырём

сторонам света, F

, F

, Р

, F

, м

ОЗ

= F

ОВ

= a



n = 1,7



2,1



9 = 128,52 м

;

ОС

= F

ОЮ

= a



пп



n = 1,7



2,1



9 = 64,26 м

;

3.6. Общая площадь окон F

, м

= F

ОС

+ F

ОЗ

+ F

ОЮ

+ F

= 2



+ 2



;

= 2



64,26 + 2



128,52 = 385,56 м

;

3.7. Общая площадь внешних дверей F

, м

= а



; F

= 2,1



1,8



2 = 7,56 м

;

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

3.8. Площадь внешних стен (непрозрачная часть) F

нп

, м

нп

= F

ст

- F

; F

нп

= 3466,26 - 385,56 - 7,56 = 3073,14 м

;

3.9. Площадь чердачного и цокольного перекрытий соответственно F

, F

, м

= F

= (L - 2B)



(B - 2B); F

= F

= (48 - 2



0,5)



(12 - 2



0,5) = 517 м

;

3.10. Внутренняя общая площадь ограждающих конструкций здания, F

, м

= F

ст

+ F

; F

= 3466,26 + 517 + 517 = 4500,26 м

;

3.11. Площадь жилых помещений и кухонь здания определяется как сумма площадей всех по-

мещений квартиры, за исключением лоджий, балконов, веранд, терасс, холодных кладо-

вок и внешних тамбуров, F

, м

= 4653



0,83 = 3861,99 м

;

3.12. Коэффициент остекления фасадов здания, m

ост

= F

/ (F

нп

+ F

); m

ост

= 385,56 / (3073,14 + 385,56) = 0,111;

3.13. Показатель компактности здания, А

, м

-1

= F

/ V

; А

= 4500,26/14889,6 = 0,302 м

-1

4. Определение проектных теплотехнических показателей теплоизоляционной оболочки

здания.

4.1. Исходя из температурной зоны района строительства, примем нормативные минимально

допустимые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций,

min

, м

К / Вт (приложение 3 [29]):

- покрытия и перекрытия неотапливаемых чердаков для зданий выше 4 этажей:

= 3,0 м

К/B;

- внешние стены:

нп

= 2, 5 м

К / Вт;

- перекрытия над неотапливаемыми подвалами, расположенными ниже уровня земли для

зданий выше 4-х этажей:

= 2, 3 м

К/ Вт;

- окна для зданий выше 4-х этажей:

Ro = 0,5 м

К/ Вт;

- входные двери в многоквартирные жилые здания:

= 0,41 м

К/Вт.

4.2. Приведённый коэффициент теплопередачи теплоизоляционной оболочки здания

Σпр

, Вт/(м

·К):

Σпр

= ζ (F

нп

/ R

нп

+ F

/ R

+ F

/ R

+ F

/ R

+ F

) / F

где:

ζ - коэффициент, учитывающий дополнительные теплозатраты, для жилых зданий ζ = 1,13.

Σпр

= 1,13 (3073,14 / 2,5 + 385,56 / 0,5 + 7,56 / 0,41 + 517 / 3 + 517 / 2,3) / 4500,26 =

= 0,607 Вт/(м

·К);

ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗДАНИЯ

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

4.3. Условный коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций здания, который

учитывает теплозатраты за счёт инфильтрации и вентиляции, К

инф

, Вт / (м

·К):

инф

= χ



об



η/F

где:

об

= 1 час

-1

- средняя кратность воздухообмена жилого здания за отопительный период;

= 0,85

- коэффициент, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций;

- средняя плотность воздуха поступающего в помещение за счёт инфильтрации,

кг / м

= 353 / [273 + 0,5



+ t

oп

)];

= 353 / [273 + 0,5 (20 + 0,4)] = 1,246 кг/м

= 0,278

- коэффициент размерности;

с = 1 кДж/(кг.К);

- коэффициент учета влияния встречного теплового потока в ограждающих

конструкциях, η = 0,7;

инф

= (0,278



0,85



1,246



14889,6



0,7)/4500,26 = 0,682 Вт/(м

·К);

4.4. Общий коэффициент теплопередачи теплоизоляционной оболочки здания, К

зд

, Вт/(м

·К):

зд

= К

Σпр

+ К

инф

зд

= 0,607 + 0,682 = 1,289 Вт / (м

·К);

5. Проектные энергетические показатели.

5.1. Общие теплозатраты через ограждающую оболочку здания, Q

, кВт·час:

= χ



зд



где:

= 0,024

- размерный коэффициент;

зд

- общий коэффициент теплопередачи теплоизоляционного слоя здания Вт/(м

К).

количество градусо-суток отопительного периода, находится в зависимости от темпе-

ратурной зоны эксплуатации здания и принимается согласно приложению

, [29]

Для I температурной зоны принимается D

= 3750 °C.сут,

для II температурной зоны принимается D

= 3250 °C.сут,

для III температурной зоны принимается D

= 2750 °C.сут,

для IV температурной зоны принимается D

= 2250 °C.сут.

= 0,024



1,289



3250



4500,26 = 452465,14 кВт.час;

5.2. Бытовые теплопоступления на протяжении отопительного периода, Q

быт

, кВт.час:

быт

= χ



быт



oп



где:

быт

= 10 Вт/м

- тепловые поступления на 1 м

жилой площади здания, [25].

быт

= 0,024



168



3861,99 = 155715,44 кВт.час;

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

5.3. Тепловые поступления через окна от солнечной радиации на протяжении отопительного

периода Q

, кВт·час, для четырёх фасадов зданий, ориентированных по четырём сторонам

света: север (с), восток (в), юг (ю), запад (з):

= ζ









+ F







+ F

ою



ю

+ F

з



оз

);

где:

= 0,6 - коэффициент, учитывающий затенение оконного проёма непрозрачными элемен-

тами заполнения (приложение 6[29]);

= 0,63 - коэффициент относительного проникновения солнечной радиации для светопроз-

рачных конструкций, (приложение 6[29]);



, I



, I

ю

, I

оз

- средняя величина солнечной радиации за отопительный период, которая посту-

пает на вертикальные поверхности, при действительных условиях облачности, со-

ответственно ориентированные по четырём фасадам здания, кВт·час / м

(прил.

7[29]):

= 118 кВт.час/м

;

= 177 кВт.час/м

;

= 318 кВт.час/м

;

= 186 кВт.час/м

;

= 0,6



0,63



(64,26



118 + 128,52



177 + 64,26



318 + 128,52



186) = 28225,31 кВт.час;

5.4. Расчётные затраты тепловой энергии за отопительный период, Q

год

, кВт.час:

год

= [Q

- (О

быт

+ Qc)



ζ] β

где:

v - коэффициент, который учитывает способность ограждающих конструкций помеще-

ний зданий аккумулировать или отдавать тепло при периодичном тепловом режи-

ме, который определяется по ДБН В. 2.5 - 24 [29]; при отсутствии точных данных

следует принимать v = 0,8;

ζ - коэффициент авторегулирования подачи тепла в системах отопления;

ζ = 0,5 - в системе без термостатов и без авторегулирования на ИТП (регулирование цен-

тральное в ИТП или котельной); (приложение 8 [29]).

- коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системой ото-

пления, связанное с дискретностью номинального потока номенклатурного ряда

отопительных приборов и дополнительными теплозатратами через границы ограж-

дений, теплозатратами трубопроводов, проходящих через неотапливаемые поме-

щения: для многосекционных и других зданий β

= 1,13, для других типов зданий

= 1,11.

год

= [452465,14 - (155715,44 + 28225,31) · 0,8



0,5]



1,13 = 121373,02 кВт·час;

5.5. Расчётное значение требуемых теплозатрат на отопление здания за отопительный

период, q

зд

, [q

зд

], кВт·час/м

, кВт·час/м

зд

= Q

год

/ F

;

зд

= 121373,02 / 4653 = 26,1 кВт·час/м

;

зд

] = Q

год

/ V

;

зд

] = 121373,02 / 14889,6 = 8,15 кВт·час/м

;

5.6. Определим класс энергетической эффективности здания, для чего определим разницу ε в

% расчётного значения требуемых теплозатрат q

зд

, от максимально допустимого значения

mах

ε = [(q

зд

- Е

mах

) / Е

mах

)



100 % = [(26,1 – 69) / 69]



100 = -62,2 %;

[ε = [[q

зд

] - [Е

mах

] / [Е

mах

]]



100% = ((8,15 - 25) / 25)



100 = -67,4 %;

ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗДАНИЯ

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

где:

mах

= 69 кВт.час/м

;

[Е

mах

] = [25] кВт.час/м

- нормативные максимальные теплозатраты многоэтажных зданий,

(приложение 9 [29]).

Разница в процентном отношении попадает в интервал в < -50% и меньше, что соответствует

классу энергетической эффективности А, (приложение 10 [29]). Полученные данные заносим в

энергетический паспорт.

6. Энергетический паспорт здания.



n/n

Наименование расчетных параметров Обозначение

Единицы

измерения

Величина

1 Расчетная температура внутреннего

воздуха

°С 20

2 Расчетная температура наружного

воздуха

°С -19

3 Продолжительность отопительного

периода

оп

сутки 168

4 Средняя температура наружного воздуха

за отопительный период

оп

°С +0,4

5 Расчетное количество градусо-суток

отопительного периода

°Сћсутки 3250

Функциональное назначение и тип здания

6 Назначение Жилое

7 Размещение в застройке Отдельно расположенное

8 Типовой проект, индивидуальный Индивидуальный проект

Геометрические, теплотехнические и энергетические показатели

Геометрические показатели



n/n

Показатель Обозначение Размерность

Нормативные

Значения

Расчетные

(проектные)

значения

1 2 3 4 5 6

Общая площадь внешних

ограждающих конструкций

здания

1 В том числе: - стен

Fст

3466,26

2 - окон и балконных дверей

385,56

3 - чердачных перекрытий

517

4 - цокольных перекрытий

517

5 - внешних дверей

Fд

7,56

6 - площадь

отапливаемых

помещений

4653

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

1 2 3 4 5 6

7 - площадь жилых

помещений и кухонь

Fж

3861,99

8 - отопительный объём

14889,6

9 - коэффициент остекления

фасадов здания

ост

- 0,111

10 Показатель компактности

здания

Ак зд

-1

0,302

Технические показатели

Приведенное

сопротивление

теплопередаче внешних

ограждающих конструкций

1 - стен

Rнп

ћК/Вт 2,5 2,5

2 - окон и балконных дверей

ћК/Вт 0,5 0,5

3 - чердачных перекрытий

ћК/Вт 3,0 3,0

4 - цокольных перекрытий

ћК/Вт 2,3 2,3

5 - наружные двери

Rд

ћК/Вт 0,41 0,41

Энергетические показатели

1 Расчётные требуемые

теплозатраты

зд

кВтћчас/м

[кВтћчас/м

]

26,1

8,15

2 Максимально

допустимые значения

требуемых теплозатрат

на отопление здания

mах

кВтћчас/м

[кВтћчас/м

]

3 Класс энергетической

эффективности

4 Соответствие проекта

здания нормативным

требованиям

Да

5 Необходимость

доработки проекта

здания

Нет

энергетический паспорт является неотъемлемой частью любого проекта здания;

в современных нормативах термическое сопротивление ограждающих конструкций увеличе-

но на 30%;

если здание имеет коэффициент остекления более 0,18, то возможна ситуация, когда выдер-

жаны все нормативы по коэффициентам термооболочки здания, а удельные теплопотери пре-

вышают максимально допустимые – в этом случае необходимо разрабатывать мероприятия

по повышению энергоэффективности здания.

ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗДАНИЯ

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

9. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ

9.1.

Основные способы присоединения систем отопления к

тепловым сетям

В настоящее время при централизованном теплоснабжении высокотемпературной водой

считается оправданным стремление повышать расчётную температуру и скорость движения

теплоносителя в системах отопления. Это делают для уменьшения площади поперечного сече-

ния теплопроводов и нагревательной поверхности приборов и калориферов. Однако повышение

температуры теплоносителя в большинстве случаев препятствуют санитарно-гигиенические тре-

бования, предусматривающие нормативное ограничение высшего значения температуры тепло-

носителя в системе отопления того или иного здания.

Увеличение скорости движения теплоносителя открывает возможности создание систем

отопления с управляемым аэродинамическим или гидравлическим режимом для повышения их

тепловой устойчивости.

К сожалению, на практике до сих пор используется проектирование систем водяного отопле-

ния, рассчитанных на потери давления 10 − 15 кПа (1000 − 1500 кг/м

), особенно при зависимом

присоединении к наружным теплопроводам с применением водоструйных элеваторов. При этом

принимают низкие значения скорости, близкие к скорости движения в гравитационных системах

отопления. Это приводит к проектированию металлоёмких систем с недостаточным использова-

нием давления, создаваемого насосами, для циркуляции воды.

Создание работоспособных систем отопления, устойчиво распределяющих теплоту по всем

помещениям, ещё не означает достижения основной цели отопления − обеспечения благо-

приятного самочувствия и высокой жизнедеятельности людей в холодный период года путём

поддержания комфортных температурных условий в помещениях. Для достижения этой цели в

конкретном здании требуется увеличивать или уменьшать теплоотдачу в помещения в связи с

отклонением от тех изменений погоды и теплопоступлений, которые были учтены при проектиро-

вании системы отопления. На систему отопления возлагается дополнительная эксплуатационная

задача - устранять дисбаланс теплоты, возникающий из-за случайных внешних и внутренних

воздействий на тепловой режим помещений, с тем чтобы изменения температуры воздуха в по-

мещениях не превышало ±2 °С.

Эта задача может быть решена, если конструкция системы будет приспособлена к прове-

дению местного и индивидуального регулирования температуры и количества теплоносителя,

начиная с ввода теплоносителя в здание. Естественно, верхний предел подачи тепла всегда

будет ограничен тепловой мощностью системы в целом или отдельных её частей, агрегатов и

приборов.

Примером конструктивного изменения системы для устранения последствий неравномерного

воздействия ветра и солнечной радиации на здание является разделение системы отопления на

“пофасадные” части с автоматическим регулированием режима их работы.

Для достижения основной цели системы отопления может также использоваться мероприя-

тия по повышению температуры поверхности наружных ограждений и изменению направления

движения поступающего через неплотности в световых проемах и строительных конструкциях

наружного воздуха. Так, например, если подавать нагретый воздух струями, настилающими на

стекло, то будет повышаться температура внутренней поверхности окон и отклоняться потоки

холодного воздуха направленные на людей.

В зависимости от числа теплопроводов в тепловой сети водяные системы теплоснабжения мо-

гут быть однотрубными, двухтрубными, трехтрубными, четырехтрубными и комбинированными,

если число труб в тепловой сети не остается постоянным. Упрощенные принципиальные схемы

указанных систем приведены на рис. 9.1.

Наиболее экономичные однотрубные (разомкнутые) системы (рис. 9.1 а) целесообразны толь-

ко тогда, когда среднечасовой расход сетевой воды, подаваемой на нужды отопления и венти-

ляции, совпадает в течение достаточно длительного периода со среднечасовым расходом воды,

потребляемой для горячего водоснабжения. Но для большинства районов нашей страны, кроме

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

самых южных, расчетные расходы сетевой воды, подаваемой на нужды отопления и вентиляции,

оказываются больше расхода воды, потребляемой для горячего водоснабжения. При таком дис-

балансе указанных расходов неиспользованную для горячего водоснабжения воду приходится

отправлять в дренаж, что является очень неэкономичным. В связи с этим наибольшее распро-

странение в нашей стране получили двухтрубные системы теплоснабжения: открытые (полузам-

кнутые) (рис.9.1 б) и закрытые (замкнутые) (рис. 9.1 в).

Рис. 9.1. Принципиальные схемы теплоснабжения.

А) − однотрубная (разомкнутая); Б) − двухтрубная открытая; В) − двухтрубная закрытая;

1 − источник тепла; 2 − подающий трубопровод сети; 3 − абонентский ввод; 4 − калорифер венти-

ляции; 5 − абонентский теплообменник; 6 − нагревательный прибор; 7 − трубопроводы местной

системы отопления; 8 − местная система ГВС; 9 − обратный трубопровод тепловой сети; 10 −

теплообменник горячего водоснабжения; 11 − трубопровод холодной воды.

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

При значительном удалении источника тепла от теплоснабжаемого района целесообразны

комбинированные системы теплоснабжения, представляющие собой сочетание однотрубной си-

стемы и полузамкнутой двухтрубной системы (рис. 9.2 а). В такой системе входящий в состав ТЭЦ

пиковый водогрейный котел размещается непосредственно в районе теплоснабжения, образуя

дополнительную водогрейную котельную. От ТЭЦ до котельной подается по одной трубе только

такое количество высокотемпературной воды, которое необходимо для горячего водоснабжения.

Внутри же района теплоснабжения устраивается обычная полузамкнутая двухтрубная система.

В котельной к воде от ТЭЦ добавляется подогретая в котле вода из обратного трубопровода

двухтрубной системы, и общий поток воды с более низкой температурой, чем температура воды,

поступающей от ТЭЦ, направляется в тепловую сеть района. В дальнейшем часть этой воды

используется в местных системах горячего водоснабжения, а остальная часть возвращается в

котельную.

Трехтрубные системы находят применение в промышленных системах теплоснабжения с

постоянным расходом воды, подаваемой на технологические нужды (рис. 9.2 б). Такие систе-

мы имеют две подающие трубы. По одной из них вода с неизменной температурой поступает

к технологическим аппаратам и к теплообменникам горячего водоснабжения, по другой вода с

переменной температурой идет на нужды отопления и вентиляции. Охлажденная вода от всех

местных систем возвращается к источнику тепла по одному общему трубопроводу.

Четырехтрубные системы (рис. 9.2в) из-за большого расхода металла применяются лишь в

мелких системах с целью упрощения абонентских вводов. В таких системах вода для местных

систем горячего водоснабжения подготавливается непосредственно у источника тепла (в котель-

ных) и по особой трубе подводится к потребителям, где непосредственно поступает в местные

системы горячего водоснабжения. В этом случае у абонентов отсутствуют подогревательные

установки горячего водоснабжения и рециркуляционная вода систем горячего водоснабжения

возвращается для подогрева к источнику тепла. Две другие трубы в такой системе предназнача-

ются для местных систем отопления и вентиляции.

Зайцев О. Н., Любарец А. П. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ



Рис. 9.2. Принципиальные схемы теплоснабжения.

А) − комбинированная; Б) − трёхтрубная; В) − четырёхтрубная;

1 − источник тепла; 2 − подающий трубопровод сети; 3 − абонентский ввод; 4 − калорифер венти-

ляции; 5 − абонентский теплообменник; 6 − нагревательный прибор; 7 − трубопроводы местной

системы отопления; 8 − местная система ГВ; 9 − обратный трубопровод тепло сети; 10 − тепло-

обменник горячего водоснабжения; 11 − холодный водопровод; 12 − технологический аппарат;

13 − подающий трубопровод ГВ; 14 − рециркуляционный трубопровод ГВ; 15 − котельная; 16 −

водогрейный котёл; 17 − насос.

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ