Дипломная работа: Разработка теплоснабжения многоквартирного дома

4. РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

4.1 Выбор типа системы отопления и расчетных параметров теплоносителя

Способы разводки системы отопления по дому разделяются на однотрубные и двухтрубные.

Согласно техническому заданию в жилом доме проектируется поквартирная двухтрубная система отопления с горизонтальной разводкой, со скрытой прокладкой трубопроводов.

Выбор данной системы обоснован несколькими следующими факторами. 1.При использовании однотрубной системы, проявляется взаимозависимость работы всех элементов системы, теплоноситель проходя через все радиаторы системы отопления охлаждается и в самый последний радиатор, расположенный в конце ветки, теплоноситель попадает едва теплый, что сказывается на комфортных условиях в помещении. В двухтрубной системе такого нет. 2. В двухтрубных системах отопления гидравлическое сопротивление намного меньше, чем в однотрубной, что позволяет использовать циркуляционный насос меньшей мощности, а это существенная экономия энергоресурсов. 3.При использовании двухтрубной системы отопления есть возможность регулирования теплоотдачи отдельно взятого радиатора без негативных последствий на всю систему в целом и не влияет на теплоотдачу других радиаторов. 4.При проектировании однотрубной системы отопления ограниченное количество обогревательных устройств на одном стояке, тогда как в двухтрубной системе это число неограниченно. 5. Для двухтрубной системы не надо увеличивать количество секций в радиаторах с целью увеличения объемов теплоносителей. Легко ликвидируются ошибки, допущенные на стадии проектирования. Система менее уязвима к разморозке.

К недостаткам двухтрубной системы отопления можно отнести: 1.Отопление становится более сложным по схеме подключения. 2.Цена проекта требует большего количества средств. 3.Монтаж схемы является более трудоемким.

4.2 Конструирование системы отопления

Конструирование системы начинается с расстановки отопительных приборов.

В качестве отопительных приборов приняты биметаллические радиаторы «RIFAR Base 500››. Рассматриваемые приборы обладают положительными свойствами, которые выделяют их среди прочих видов обогревателей:

· Увеличенный срок службы. Прибор, выполненный с высоким качеством без нарушений технологического процесса, будет надежно обогревать помещение не менее 30 лет;

· Стальная основа придает данному изделию повышенную прочность;

· Стальному сердечнику, особенно если он выполнен из высокоуглеродистой стали, не страшен теплоноситель с избыточным содержанием щелочи и кислот;

· Высокая степень тепловой отдачи (до 200 Вт на одну секцию);

· В стандартной комплектации радиатора присутствует регулятор температуры, позволяющий уменьшать или увеличивать теплоотдачу;

· Большой выбор расцветок и множество дизайнерских решений внешнего вида изделия, позволяют подобрать радиатор под любой интерьер.

К отрицательным качествам можно отнести следующие моменты:

· С годами различный коэффициент расширения материала может приводить к возникновению внутреннего трения, что выражается в появлении шумов;

· Небольшой входной и выходной диаметр труб радиатора, при наличии в теплоносителе посторонних веществ, может стать причиной засорения. Чтобы избежать этой проблемы, рекомендуется устанавливать фильтр на подаче;

· Высокая стоимость.

В радиаторе «RIFAR Base 500» невозможен контакт теплоносителя с алюминиевым сплавом и исключена возможность для электрохимической коррозии, что обеспечивает долговечность прибора. Придание ребристости теплоотдающей поверхности и небольшой объём воды в приборе обеспечивают его низкую инерционность и, как следствие, экономия энергии, а малая материалоёмкость - практичность и низкие трудовые затраты при его транспортировке и монтаже.

Удаление воздуха из системы отопления предусмотрено через краны Маевского, установленные в верхних пробках радиаторов.

В проектируемой системе отопления используются полипропиленовые трубы Wefatherm: подводки к радиаторам диаметром 20x2,8, магистральный трубопровод диаметром 25x3,5. Достоинствами полипропиленовых труб являются антикоррозионная стойкость, устойчивость к зарастанию, воздействию агрессивных строительных смесей, термоизоляция на высоком уровне, прочность, гладкая внутренняя поверхность, удобная транспортировка, технологичный, экономичный монтаж, непроницаемость для молекул газов, относительно небольшое тепловое линейное удлинение.

Отопление в ванных комнатах будет осуществляться от полотенцесушителей М-типа.

Таблица 4.1 - Технические характеристики полотенцесушителя.

4.3 Расчет отопительных приборов

Технические характеристики биметаллического секционного радиатора марки «RIFAR Base 500» представлены в приложении 2 (таблица П2.1).

Расчетное число секций определяем согласно [6]:

где F_расч - площадь наружной теплоотдающей поверхности радиатора, м² ;

f_секц - площадь наружной поверхности нагрева одной секции, м²;

в₃ - безразмерный поправочный коэффициент, характеризующий зависимость теплопередачи радиатора от количества секций в нём при любых схемах движения теплоносителя принимается по [6].

Расчетную площадь радиатора определим по формуле согласно [6]:

гдеQ^пр_{тр -} тепловые потери помещения, Вт;

К_ну - коэффициент теплопередачи радиатора при нормальных условиях, равен 5,62 Вт/м^{2 0}С;

70 - нормированный температурный напор, ^ОС;

b- безразмерный поправочный коэффициент на расчётное атмосферное давление, b=1;

р - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается специфика зависимости теплового потока и коэффициента теплопередачи радиатора от числа секций в нём при движении теплоносителя по схеме «сверху-вниз» р=1;

= (/70)¹⁺ⁿ - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительных приборов при отличии расчётного температурного напора от нормального;

= c ^. (М_пр /0,l)^m - безразмерный поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается изменение теплового потока отопительного прибора при отличии расчётного массного расхода теплоносителя через прибор от нормального с учётом схемы движения теплоносителя;

с - поправочный коэффициент, с помощью которого учитывается влияние схемы движения теплоносителя на тепловой поток и коэффициент теплопередачи прибора при нормированных температурном напоре, расходе теплоносителя и атмосферном давлении, принимается с=1;

n и m - эмпирические показатели степени соответственно при относительных температурном напоре и расходе теплоносителя, принимаются n=0,3 и m=0,015;

- фактический температурный напор, ⁰С, определяемый по формуле

где t_H и t_K - соответственно начальная и конечная температуры теплоносителя (на входе и выходе) в отопительном приборе, ⁰С;

t_в - расчётная температура помещения, принимаемая равной расчётной температуре воздуха в отапливаемом помещении, ⁰С.

По расчетному числу секций определяется установочное число путем округления N_р в большую сторону. В помещениях с установочным количеством секций больше 14, устанавливаем 2 прибора. Расчет отопительных приборов приведен в приложении 3 (Таблица П.3.1).

Отопление на лестничных клетках организованно от электрической тепловой завесы с автоматическим регулированием.

Краткое описание схемы установки воздушной завесы с автоматическим регулированием:

· воздушная завеса Тропик-лайн T306E10

· длина воздушной завесы - 1 метр

· максимальная электрическая мощность - 6 кВт

· максимальный воздушный поток - 1900 м3/час

· датчик положения двери

· терморегулятор

· блок автоматического управления А3E

Блок автоматического управления А3Е позволяет управлять воздушной завесой с электрическим нагревом, которая имеет 3 скорости воздушного потока (1300, 1600 и 1900 мі/час) и две степени нагрева (в нашем случае это либо отключение нагрева 0кВт, половинная мощность 3 кВт, полная мощность 6 кВт). Приведем стандартный способ настройки автоматики воздушных завес в зависимости от погодных условий. Цель настройки автоматики - максимальная экономия электроэнергии при обеспечении достаточного теплового комфорта в помещении подъезда.

1. Межсезонье: уличная температура колеблется в диапазоне 0°С ч 5°С. При закрытой входной двери воздушная завеса всегда программируется на отключение. При открытой двери программируется минимальная скорость воздушного потока и половинная мощность нагрева 3 кВт. Положение терморегулятора при данных предустановках несущественно.

2. Погодные условия умеренно низкой температуры: от -10°С до 0°С. При закрытой входной двери воздушная завеса программируется на минимальную скорость воздушного потока и половинную мощность нагрева 3 кВт. При открытой двери программируется максимальная 3я скорость воздушного потока и полная мощность нагрева 6 кВт. Положение терморегулятора устанавливается на значение 15°С ч 18°С, что обеспечивает автоматическое полное отключение воздушной завесы при достижении температуры тамбура этих значений и последующее безынерционное ее включение либо в случае открытия двери, либо в случае падения температуры в тамбуре на 1 градус ниже предустановленной.

3. Погодные условия низкой температуры: ниже -10°С. При закрытой входной двери воздушная завеса программируется на среднюю скорость воздушного потока и половинную мощность нагрева 3 кВт. При открытой двери программируется максимальная 3я скорость воздушного потока и полная мощность нагрева 6 кВт. Положение терморегулятора устанавливается на значение 10°С ч 12°С, что обеспечивает автоматическое полное отключение воздушной завесы при достижении температуры тамбура этих значений и последующее мгновенное ее включение либо в случае открытия двери, либо в случае падения температуры в тамбуре на 1 градус ниже предустановленной. Низкая поддерживаемая температура тамбура приводит к дополнительной экономии электроэнергии.

5. РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Средний часовой расход теплоты на подогрев воды для нужд горячего водоснабжения определяется [7]:

где с - удельная тепловая емкость воды, принимается 4,187 кДж/(кг*0С);

G_cp - средний часовой расход воды на горячее водоснабжение, л/ч;

t_г - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, принимаемая равной 55 °С;

t_x - средняя температура холодной воды в отопительном периоде, равная 5 °С;

- плотность горячей воды; при температуре 55C, = 0,986 кг/л;

K_т.п - коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами [8].

Средний часовой расход воды на горячее водоснабжение, л/ч, определяется по формуле:

гдеm - фактическое число потребителей горячей воды в здании;

G_сут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя при средней температуре разбираемой воды t_г= 55C, при поквартирном теплоснабжении согласно [16], л/(сут·потр). Принимаем G_сут=45 л/(сут· потр).

m - фактическое число потребителей горячей воды в квартире.

6. ПОДБОР КОТЛОАГРЕГАТОВ

Для подбора котлоагрегатов используем результаты расчета нагрузок на отопление и горячее водоснабжение. Необходимая мощность котла высчитывается по формуле:

гдеQ_т.п - тепловые потери каждой отдельной квартиры, Вт;

Q_ГВ - средний часовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение каждой квартирой, Вт;

Потери теплоты в квартире расчитываем как сумму тепловых потерь помещений входящих в эту квартиру:

где?Q^п_т.п - сумма тепловых потерь помещений, входящих в каждую отдельную квартиру, Вт.

Фрагмент расчета на примере одной квартиры приведен в таблице 6.1. Полный расчет для всех квартир представлен в приложении 5 (Таблица П.5.1).

Таблица 6.1 - Расчет необходимой мощности котла