Руководство по проектированию и устройству обогреваемых полов жилых и общественных зданий, строящихся в северной строительно-климатической зоне - файл n1.doc

приобрести
Руководство по проектированию и устройству обогреваемых полов жилых и общественных зданий, строящихся в северной строительно-климатической зоне
скачать (5587 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5587kb.10.06.2012 07:34скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

6. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ОБОГРЕВА ПОЛОВ

Пример 1. Водяная система с нагревательными элементами, уложенными в воздушной прослойке


Исходные данные: здание - жилое, многоэтажное с холодным подпольем, огражденным стенками (n = 0,9; ?н = 15 ккал/(м2 · ч · °С); для характерных помещений tв = 20, ?tн = 2 °С);

влажностный режим в помещениях - нормальный, зона влажности района строительства - сухая (условия эксплуатации А);

климатологические данные района строительства: tн = -55; tср.о = -19,5 °С; nо = 254 сут;

стоимостные показатели элементов системы и цокольного перекрытия: Cиз = 60; Cк = 77 руб/м3; Cтр = 1,77 руб/м;

общие нормы амортизационных отчислений: Hтр = 0,048; Hиз = 0,03; Hи = 0,03;

стоимость тепловой энергии Cт = 15 руб/Гкал;

коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепловой энергии на перспективу, lт = 1,3;

нагревательные элементы выполнены из обыкновенных водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75 с Dтр = 0,0268 м и уложены в воздушной прослойке;

средняя температура теплоносителя в трубах (поверхности труб) ?тр = 60 °С;

продолжительность эксплуатации системы обогрева в течение суток Z = 24 ч;

коэффициент запаса по мощности k = 1,15;

конструкция цокольного перекрытия и теплофизические характеристики материалов отдельных конструктивных слоев приведены на рис. 32.



Рис. 32. Расчетная схема цокольного перекрытия, оснащенного водяной или электрической системой обогрева с нагревательными элементами, уложенными в воздушной прослойке

1 - дощатый настил [? = 29 мм, ? = 0,12 ккал/(м · ч · °С)]; 2 - нагревательный элемент; 3 - стяжка из цементно-песчаного раствора [? = 30 мм, ? = 0,65 ккал/(м · ч · °С)]; 4 - лага; 5 - кирпичные столбики 250Ч250 мм, устраиваемые по сетке с ячейкой 500Ч500 мм [? - по расчету, ? = 0,6 ккал/(м · ч · °С)]; 6 - плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем [?Ч200 кг/м3, ? - по расчету, ? = 0,065 ккал/(м · ч · °С)]; 7 - несущая железобетонная плита цокольного перекрытия [? = 120 мм, ? = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]

Расчет

1. В соответствии с п. 4.76 и данными табл. 2 настоящего Руководства для характерных помещений жилых зданий определяются расчетные средние температура ?српл и плотность теплового потока qпл у поверхности пола:

tсрпл = tв - ?tн = 20 - 2 = 18 °C; qпл = 0; tср = tсрпл = 18 °С.

2. Вычисляется относительная площадь, занимаемая изоляцией, исходя из следующих соображений:

площадь ячейки сетки, по которой устроены кирпичные столбики, 0,5 Ч 0,5 = 0,25 м2;

в эту площадь входят четыре четверти площади кирпичного столбика, т.е. Fк = 0,25 Ч 0,25 = 0,0625 м2;

площадь ячейки, занимаемая изоляцией, Fи3 = 0,25 - 0,0625 = 0,1875 м2;

относительная площадь, занимаемая изоляцией, = Fиз / Fк = 0,1875 / 0,0625 = 3.

3. По формулам (20) и (21) определяются объемы каркаса (кирпичных столбиков) и изоляционного материала, необходимые для устройства разнородного изоляционного слоя с термическим сопротивлением, равным единице, Vк и Vиз:





4. Вычисляется коэффициент теплоотдачи поверхности труб ?lтр по формуле (19):

?lтр = 29,2 Dтр = 29,2 · 0,0269 = 0,782 ккал/(м · ч · °С).

5. По формуле (18) определяется средняя за отопительный период температура на уровне заложения нагревательного элемента t?ср:

t?ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн) = 20 + (18 - 20) [20 (-19,5)] / [20 - (-55)] = 18,95 °С.

6. Вычисляются комплексы L, М, N по формулам соответственно (13), (14) и (17):

L = 1,05 (t?cp - tcp.o) n nо Z Cт lт 10-6 = 1,05 [18,95 - (-19,5)] 0,9 · 254 · 24 · 15 · 1,3 · 10-6 = 4,32 руб · ч · °С/(ккал · год);

М = (Eн + Hтр) Cтр k (tср - tн) n / [?lтр (?тр - tcp)] = (0,08 + 0,048) 1,77 · 1,15 [18 - (-55)] 0,9 / [0,782 (60 - 18)] = 0,521 руб · ч · °С/(ккал · год);

N = (Eн + Hт) Cиз Vиз + (Eн + Hк) Cк Vк = (0,08 + 0,03) · 60 · 0,149 + (0,08 + 0,03) 77 · 0,0497 = 1,407 руб. · ккал/(м4 · ч · °С · год).

7. Определяется оптимальное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R?экн по формуле (12):



8. По формуле (22) определяется плотность теплового потока в подполье qн:

qн = (tср - tн) n / R?экн = [18 - (-55)] 0,9 / 1,86 = 35,4 ккал/(м2 · ч).

9. По формулам (23) и (24) вычисляются удельная тепловая мощность системы обогрева qтр и шаг раскладки труб h:

qтр = k (qпл + qн) = 1,15 (0 + 35,4) = 40,7 ккал/(м2 · ч);

h = ?lтр (?тр - tср) / qтр = 0,782 (60 - 18) / 40,7 = 0,807 м.

10. Определяются удельные приведенные затраты по трубопроводам Птр и расходу тепла Пт соответственно по формулам (26) и (27):

Птр = M qтр / [k n (tср - tн)] = 0,521 · 40,7 / {1,15 · 0,9 [18 - (-55)]} = 0,281 руб/(м2 · год);

Пт = L / R?экн = 4,32 / 1,86 = 2,32 руб./(м2 · год).

11. По номограмме рис. 22 определяется коэффициент теплоотдачи нижней грани воздушной прослойки ??н по qн = 35,4 ккал/(м2 · ч) и tв = 20 °С. Находим ??н = 5,0 ккал/(м2 · ч · °С).

При машинном счете ??н определяется из системы уравнений (30) и (31).

12. Вычисляется термическое сопротивление конструктивных слоев Rк.с. Из рис. 32 следует, что конструктивными слоями в нашем примере являются разнородный слой стяжки из цементно-песчаного раствора и кирпичных столбиков и несущая железобетонная плита. Термическое сопротивление разнородного слоя стяжки может быть определено по расчетной схеме с разрезанием слоя плоскостями, параллельными тепловому потоку, на участки, занимаемые столбиками и стяжкой. Тогда на основании формулы (6) главы СНиП по строительной теплотехнике сопротивление этого слоя будет равно:

Rст = (Fк + Fст) ?ст / (Fк ?к + Fст ?ст) = (0,0625 + 0,1875) 0,03 / (0,0625 · 0,6 + 0,1875 · 0,65) = 0,0471 м2 · ч · °С/ккал.

Термическое сопротивление железобетонной плиты и конструктивных слоев:

Rп = ?п / ?п = 0,12 / 1,65 = 0,0727 м2 · ч · °С/ккал;

Rк.с = Rст + Rп = 0,0471 + 0,0727 = 0,1198 м2 · ч · °С/ккал.

13. Определяется постоянная составляющая сопротивления теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R по формуле (29):

R = 1 / ??н + Rк.с + 1 / ?н = 1 / 5 + 0,1198 + 1 / 15 = 0,386 м2 · ч · °С/ккал.

14. Вычисляются удельные приведенные затраты по слою изоляции Пиз по формуле (28):

Пиз = N (R?экн - R) = 1,407 (1,86 - 0,386) = 2,07 руб/(м2 · год).

15. Определяются суммарные приведенные затраты Пmin по формуле (25):

Пmin = Птр + Пт + Пиз = 0,281 + 2,32 + 2,07 = 4,671 руб/(м2 · год).

16. Вычисляется необходимая толщина разнородного изоляционного слоя ?из по формуле (33):



17. Производится теплотехнический расчет для нехарактерных помещений и зон. В качестве такой зоны примем площадь пола, примыкающую к торцовой наружной стене, на которой не установлены нагревательные приборы (для примера). Согласно данным табл. 2, для таких зон расчетные средние температура ?српл и плотность теплового потока qпл составляют:

?српл = tв + 1 = 20 + 1 = 21 °С; qпл = 27 ккал/(м2 · ч).

18. Определяется термическое сопротивление покрытия пола (дощатого настила) Rвт:

Rвт = ?д.н / ?д.н = 0,029 / 0,12 = 0,242 м2 · ч · °С/ккал.

19. Используя значения tв = 20 °С и qпл = 27 ккал/(м2 · ч), по номограмме рис. 20 определяется ??в. Находим ??в = 8,42 ккал/(м2 · ч · °С).

При машинном счете ??в определяется из системы уравнений (9) и (10).

20. По формуле (8) вычисляется сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к поверхности пола Rв:

Rв = Rвт + 1 / ??в = 0,242 + 1 / 8,42 = 0,361 м2 · ч · °С/ккал.

21. Определяется средняя температура на уровне заложения нагревательного элемента tcp по формуле (5):

tср = ?српл + Rв qпл = 21 + 0,361 · 27 = 30,74 °С.

22. Вычисляется плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22). Для этого вначале корректируется значение R?экн. Необходимость корректировки вызвана изменением значения ??н. Корректировка выполняется методом итераций.

Определяется сопротивление теплопередаче от нижней грани воздушной прослойки к воздуху подполья R?экн по формуле

R?экн = R?экн - 1 / ??н = 1,86 - 1 / 5 = 1,66 м2 · ч · °С/ккал.

Ориентировочно принимается ??н в размере 5,1 ккал(м2 · ч · °С), тогда исправленное значение R?экн составит:

R?экн = R?экн + 1 / ??н = 1,66 + 1 / 5,1 = 1,856 м2 · ч · °С/ккал.

Определяется приближенное значение плотности теплового потока в подполье qн по формуле (22):

qн = (tср - tн) n / R?экн = [30,74 - (-55)] 0,9 / 1,856 = 41,6 ккал/(м2 · ч).

Используя вычисленное значение qн и tв = 20 °С, по номограмме рис. 22 определяется ??н. Находим ??н = 5,07 ккал/(м2 · ч · °С).

Ввиду малого отличия полученного значения ??н от предварительного принятого (отличие меньше 5 %) пересчет не производится. Как видно из приведенного расчета, скорректированные значения ??н, R?экн, qн отличаются от уже определенных незначительно поэтому при ручном счете корректировку допускается не производить.

При машинном счете вначале задаются значением ??н, равным 5 ккал/(м2 · ч · °С), затем корректируются R?экн и qн, из системы уравнений (30) и (31) определяется ??н и вновь вычисляются R?экн и qн. Итерации прекращаются, если отклонение вычисленной qн от предыдущего ее значения не превышает 1 %.

23. Вычисляются удельная мощность системы qтр и шаг раскладки труб h по формулам (23) и (24):

qтр = k (qпл + qн) = 1,15 (27 + 41,6) = 78,9 ккал/(м2 · ч);

h = ?lтр (?тр - tср) / qтр = 0,782 (60 - 30,74) / 78,9 = 0,292 м.

24. Назначаются площади, обогреваемые одним нагревательным элементов, и по вычисленному шагу раскладки труб с учетом рекомендаций, приведенных в разделах 1 - 4 настоящего Руководства, конструируются нагревательные устройства.

25. После разработки проекта в соответствии с п. 4.87 настоящего Руководства определяются приведенные затраты на систему в целом.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


6. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ОБОГРЕВА ПОЛОВ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации