Дипломная (вкр): Проектирование системы теплоснабжения с тепловым насосом для индивидуального жилого дома

Подбираем толщину утеплителя, исходя из условия R_0≥R_req:

δ_ут=[R_req-(1/α_int +δ_1/λ_1 +δ_2/λ_2 +δ_4/λ_4 +δ_5/λ_5 +1/α_ext )]∙λ_ут=[4,57-(1/8,7+0,25/2,04+0,003/0,27+0,05/0,93+0,025/0,23+1/23)]∙0,043=0,177м.

Принимаем общую толщину утеплителя δ_ут=0,18м.

Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по формуле (6):

R_0=1/α_int +δ_1/λ_1 +δ_2/λ_2 +δ_ут/λ_ут +δ_4/λ_4 +δ_5/λ_5 +1/α_ext =/8,7+0,25/2,04+0,003/0,27+0,18/0,043+0,05/0,93+0,025/0,23+1/23=4,64 (м^2∙℃)/Вт.

Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как R_0>R_req.

Коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции определяем по формуле (7):

_0^пол=1/R_0 =1/4,64=0,216 Вт/(м^2∙℃).

2.4 Теплотехнический расчет светового проема здания

Определяем с учетом табл. 4 [1] для световых проемов требуемое термическое сопротивление теплопередаче по формуле (3):

_req=a∙D_d+b=0,000075∙5931+0,15=0,595м^2∙℃/Вт.

По значению R_req выбираем конструкцию окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R_0^r, м^2∙℃/Вт по прил. Л [5], при условии R_0^r≥R_req.

Таким образом, для нашего примера по прил. Л [5] принимаем окно с тройным остеклением с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренном деревянном переплете с фактическим сопротивлением теплопередаче R_0^r=0,6〖0м〗^2∙℃/Вт.

Для принятой конструкции светового проема коэффициент теплопередачи определяется по формуле (7):

^окно=1/(R_0^r )=1/0,60=1,67 Вт/(м^2∙℃).

2.5 Теплотехнический расчет наружной двери здания

Фактическое общее сопротивление теплопередаче наружных дверей можно найти по формуле:

_ed^r = 0,6 (n(t_int-t_ext))/(∆t_n∙α_int ) = 0,6 (1,0∙(20+35))/(4∙8,7)=0,948 (м^2∙℃)/Вт.

Коэффициент теплопередачи наружных дверей вычисляется по формуле (7):

^дверь=1/(R_ed^r )=1/0,948=1,06 Вт/(м^2∙℃).

3. РАСЧЕТ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ НА НАГРЕВАНИЕ ИНФИЛЬТРУЮЩЕГОСЯ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЯ

Инфильтрация - это неорганизованное поступление в помещение холодного наружного воздуха через неплотности в ограждающих конструкциях стен, дверей, окон за счет разности давлений воздуха снаружи и внутри здания.

Расчет тепловых потерь на нагрев инфильтрующегося воздуха проводим в соответствии с приложением 10 [6]. Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле:

, Вт, (9)

где Gi - расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг⋅оС);, ti - расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении и наружного воздуха в холодный период года;- коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, следует принимать равным большей из величин, полученных по расчету по формулам (9) и (10):

= 0,28 Ln·ρ·c· (tp - ti)k, (10)

где Ln - расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий - удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений;

ρ - плотность воздуха в помещении, кг/м3.

Инфильтрация воздуха через наружные стены, как показала практика, очень незначительна, поэтому в виде добавочных потерь теплоты будем учитывать только теплопотери на нагрев воздуха, инфильтрующегося через световые проемы.

Следовательно, расход инфильтрующегося воздуха в помещении Gi через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле (11):

, кг/ч, (11)

где A1 - площадь световых проемов, м2;

Δpi - расчетная разность между давлениями, Па, на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно на расчетном этаже при Δp1 = 10 Па;- сопротивление воздухопроницанию, м2·ч·Па/кг;

Расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции Δpi принимается после определения условно-постоянного давления воздуха в здании pint (отождествляется с давлениями на внутренних поверхностях наружных ограждающих конструкций), на основе равенства расхода воздуха, поступающего в здание Σ Gi и удаляемого из него Σ Gext за счет теплового и ветрового давлений и дисбаланса расходов между подаваемым и удаляемым воздухом системами вентиляции с искусственным побуждением и расходуемого на технологические нужды.

Расчетная разность давлений Δpi определяется по формуле:

Δpi = (H - hi) (γi - γp) + 0,5 ρi ϑ 2 (ce,n - ce,p) kl - pint ; (12)

где H - высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза;- расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон;

γi, γp - удельный вес, Н/м3, соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, определяемый по формуле:

γ = ; (13)

ρi - плотность наружного воздуха, кг/м3;

ϑ - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с;,n, ce,p- аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по СНиП 2.01.07-85;- коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по [4];- условно-постоянное давление воздуха в здании, Па, в нашем проекте принимаем, что существует баланс по притоку и вытяжке в помещениях здания.

В таблице 3.1 приведены сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций здания.

Таблица 1.1 - Сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций здания

. ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ

Расчетные тепловые потери отдельного помещения определяются в соответствии с выражением (14):

 (14)

где  - теплопотери с учетом добавок, Вт;

 - теплопотери на инфильтрацию, Вт;

 - бытовые тепловыделения, Вт.

В таблице 4.1 приведены результаты расчетов потерь тепла здания.

Таблица 4.1 - Результаты расчетов теплопотерь здания

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗДАНИЯ

Значение удельной тепловой характеристики здания используется при определении ориентировочных затрат теплоты на отопление здания.

Удельная тепловая характеристика здания q представляет собой количество теплоты, теряемое 1 м3 здания по внешнему наружному обмеру при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1 0С и расчитывается по формуле:

=Q/(V_н (t_в^ср-t_н)),Вт/(м^3∙℃),

где Q - суммарные теплопотери здания, Вт;_н - объем отапливаемой части здания по внешнему наружному обмеру. При определении V_н высота здания отсчитывается от поверхности земли._в^ср - усредненная расчетная температура внутреннего воздуха в отапливаемой части здания, 0С;_н - расчетная температура наружного воздуха, 0С;

В результате получается q=0,141 Вт/(м^3∙℃), что несколько меньше нормативной удельной тепловой характеристики здания. Это вызвано тем, что в результате теплотехнического расчета наружных ограждений выбран утеплитель с высоким сопротивлением теплопередаче.

6. РАСЧЕТ И ПОДБОР РАДИАТОРОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности приняты согласно СНиП-II-3-79* и равны для Вологодской области (Б).

Расчётная зимняя температура наружного воздуха принята в соответствии со СНиП 2.01.01-82 и равна средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (-31 °С).

Расчётная температура внутреннего воздуха принята согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, и равна:

• Для жилых помещений - (+22 °С);

• Для подсобных помещений (гардеробная и т.п.) - (+18 °С).

• Для котельной - (+18 °С).

Основные расчётные зависимости, коэффициенты и порядок расчёта приняты в соответствии со СНиП 2.04.05-91* и СНиП II-3-79*.

В качестве отопительных приборов системы отопления здания приняты стальные радиаторы “Dia Norm” с боковым подключением трубопроводов. Тип радиатора и его размеры указаны на поэтажных планах.

Обвязка радиаторов выполнена с использованием вентилей фирмы “OVENTROP”. Удаление воздуха из отопительных приборов осуществляется через встроенный кран Маевского, из стоя-ков - через автоматические воздухоотводчики на коллекторах.

Теплоносителем в системе отопления здания является ВОДА с параметрами:

• Максимальная температура, °С 50;

• Минимальная температура, °С 30;

• Разность температур, °С 20;

• Удельная теплоёмкость, кДж/(кг*°С) 4,2;

• Плотность при температуре 75 °С, кг/м^3 975.

Система отопления здания - двухтрубная, коллекторная. Теплоноситель от источника тепла поступает по трубопроводу или стоякам к горизонтальному коллектору, установленному на каждом этаже, от которого по трубопроводам к отопительным приборам.

Стояки и трубопроводы монтируются из универсальной многослойной трубы PE-X/Al (сши-тый полиэтилен армированный алюминием) фирмы “TeCeflex”, все стыковые соединения долж-ны иметь к себе свободный доступ для проведения профилактического осмотра.

Трубопроводы от коллекторов к радиаторам проходят под чистым полом вдоль стен.

Тепловую изоляцию необходимо предусматривать для подающих и обратных трубопроводов системы, включая стояки, а также ветви трубопроводов, соединяющих коллекторы и отопи-тельные приборы.

В качестве изоляционного материала используются трубы “Энергофлекс“ δ = 9мм

7. РАСЧЕТ И ПОДБОР СИСТЕМЫ «ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ»

Условия эксплуатации ограждающих конструкций («стяжка», верхние слои покрытия системы «тёплый пол» (плитка и т.п.)) в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажно-сти приняты согласно СНиП-II-3-79* и равны для Вологодской (Б).

Расчётная температура помещений в которых устанавливаются системы «тёплый пол» приня-та согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, и равна:

• Для жилых помещений - (+22 °С);

Средняя температура теплоносителя в системе и средняя температура поверхности системы зависят от теплотехнических характеристик ограждающих конструкций системы. При стандарт-ных параметрах системы «тёплый пол»:

• Толщина бетонной «стяжки» - 7 см;

• Верхний слой - керамическая плитка;

• Диаметр трубы отопительной «спирали» - 16 мм;

• Шаг трубы отопительной «спирали» - 0,2 м;

• Температура помещения - 20 °С;

Средняя температура теплоносителя в системе равна 42 °С;

Средняя температура поверхности системы «тёплый пол» равна 29 °С.

В качестве отопительного прибора в системе «тёплый пол» принята труба PE-MDXc “ТеСе” фирмы “TeCeflex”.

Теплоносителем в системе является ВОДА.

Система отопления «тёплый пол» - двухтрубная, коллекторная. Теплоноситель от источника тепла поступает по трубопроводу к горизонтальному коллектору, установленному на цокольном этаже, от которого по трубопроводам к отопительным трубам «теплого пола».

Стояки и трубопроводы монтируются из универсальной многослойной трубы PE-X/Al фирмы “TeCeflex” и должны заделываться в пол или стены «заподлицо», однако, все стыковые соедине-ния должны иметь к себе свободный доступ для проведения профилактического осмотра.

Тепловую изоляцию необходимо предусматривать для подающих и обратных трубопроводов системы, соединяющих коллекторы и трубу «теплого пола».

В качестве изоляционного материала используются трубы “Энергофлекс“, δ = 9мм.

Результаты расчёта системы «тёплый пол» приведены в нижеследующей таблице.

Таблица 7.1 - Таблица расчетов системы теплый пол