4. Расчёт системы отопления

· По виду теплоносителя система отопления – водяная.

· По способу создания циркуляции – с естественной циркуляцией

· По схеме включения отопительных приборов в стояк – двухтрубная, т.е. горячая вода подается по одному стояку, а отводится из приборов – по другому.

· По направлению объединения отопительных приборов система вертикальная, так как приборы присоединены к стояку последовательно на каждом этаже.

· По месту расположения подающих и обратных магистралей система с нижней разводкой, т.е. подающая и обратная магистрали находятся в подвале.

· По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях система тупиковая, т. е. горячая и холодная вода движутся в противоположных направлениях. Отопительные приборы – чугунные радиаторы марки М-140-108.

Расчет отопительных приборов.

Тепловой расчет отопительных приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводится при температуре теплоносителя, устанавливаемой для условий выбора тепловой мощности приборов. Для теплоносителя воды это – максимальная средняя температура воды в приборе, связанная с её расходом.

Тепловая мощность прибора, т.е. его расчетная теплоотдача Qпр, определяется, как известно, теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении. Площадь теплоотдающей поверхности зависит от принятого вида прибора, его расположения в помещении и схемы присоединения к трубам. Эти факторы отражаются на значении поверхностной плотности теплового потока прибора.

Если поверхностная плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м, известна, то теплоотдача отопительного прибора Qпр, Вт, должна быть пропорциональна площади его нагревательной поверхности

Qпр= qпр·Ар. (4.1)

Отсюда расчетная площадь Ар, м2, отопительного прибора

Ар =Qпр/qпр. (4.2)

Где Qпр – требуемая теплоотдача прибора в рассматриваемое помещение, определяемая по формуле

Qпр=Qп – βтр·Qтр (4.3)

Qп – теплопотребность помещения, Вт; Qтр – суммарная теплоотдача проложенных в пределах помещения нагретых труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединён прибор, а также транзитного теплопровода, если он имеется в помещении; βтр – поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении; βтр составляет при прокладке труб: открытой – 0,9, скрытой в глухой борозде стены – 0,5, замоноличенной в тяжелый бетон – 1,8.

Теплоотдачу теплопроводов можно определить приближенно по формуле:

Qтр=qв·lв +qг·lг (4.4)

С использованием таблиц в справочной литературе, где даны значения qв и qг – теплоотдачи 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности температуры (tт-tв); lв и lг – длина вертикальных и горизонтальных теплопроводов в пределах помещения, м.

Поверхностная плотность теплового потока qпр, Вт/м2, передаваемого через 1м2 площади отопительных приборов, определяется по формуле

qпр= qном· (4.5)

где qном- номинальная плотность теплового потока.

Δtср=tср – tв (4.6)

tср=tвх – 0,5tпр= tвх – , где (4.7)

β1 – поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь приборов, принятых к установке; для радиаторов

β1=1,03-1,08

β2 – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери в следствии размещения отопительных приборов у наружных ограждений.

Если Gпр выражен в кг/ч, то в числитель в формуле вводят множитель 3,6 для перевода в кДж/ч [ при удельной массовой теплоёмкости воды с=4,187 кДж/кгоС].

Температура воды на входе в каждый отопительный прибор по ходу движения теплоносителя определяется по формуле

tвх= tг - (4.8)

Общее количество воды циркулирующее по стояку, кг/ч:

Gст= (4.9)

Число секций радиатора определяем по формуле:

n = , шт. (4.10)

β3 – поправочный коэффициент на количество секций в радиаторе; его введение обуславливается тем, что теплоотдача секций нагревательного прибора неодинакова: крайние две секции находятся в лучших условиях для отдачи тепла лучеиспусканием, а в средних секциях происходит взаимное облучение.

β4 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки нагревательного прибора.

В качестве нагревательных приборов принимаем чугунные секционные радиаторы МС 140-108 (ГОСТ 8690-75)

Теплопотребность помещения равна тепловой мощности системы отопления для конденсации недостатка в помещении определяется разностью величин:

Qсо = ∑Qпот - ∑Qпост (4.11)

где Qсо – теплонедостаток, т. е. расчетная мощность системы отопления, Вт;

∑Qпот – суммарные тепловые потери помещениями, Вт;

∑Qпост – суммарные теплопоступления в помещения, Вт.

В общем случае величины суммарных тепловых потерь и теплопоступлений в помещениях определяется соответственно:

∑Qпот = Qогр + Qи + Qмат + Qпроч;

∑Qпост = Qоб + Qмат + Qбыт + Qэл + Qчел + Qср + Qпроч.

Для помещений конкретных зданий выражение (4.2) упрощается, т. к. далеко не всегда имеются различного рода теплопотери и теплопоступления.

Для комнат и кухонь жилых зданий учитывают только теплопотери через ограждения и теплозатраты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха, а также бытовые тепловыделения:

Qс.о. = Qогр. + Qинф. - Qбыт. (4.12)

Для помещений лестничных клеток мощность отопительной установки составляет

Qлк с.о.=Qогр. + Qинф. (4.13)

В жилых зданиях теплозатраты на нагревание инфильтрующего воздуха определяют по формуле:

Qинф. = Lrв c(tв – t н)F n (4.14)

где L = 3 м/час – нормативный воздухообмен отнесенный к 1 м2 пола жилых

комнат, который должен быть обеспечен при расчетной температуре наружного воздуха tн

с – удельная массовая теплоемкость воздуха

с = 1005 Дж/(кг · °С) или с = 1005 / 3600 = 0,28 Вт/(кг · °С)

r = 1,27 кг/ м3 – плотность воздуха.

Бытовые тепловыделения определяют по формуле:

Qбыт. = 21 F n (4.15)

где F n – площадь пола отапливаемого помещения

Для гражданских зданий обычно принимают, что в помещении отсутствуют люди, нет искусственного освещения и других бытовых тепловыделений:

Q с.о.=Qогр. + Qинф. (4.16)

Таблица - Необходимая мощность системы отопления