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

Пример 3. Воздушная система с движением воздуха в прослойке


Исходные данные. Основные исходные данные те же, что и в примере 1.

Система обогрева с воздушной прослойкой: коэффициент запаса по мощности k = 1,2; длина пути движения воздуха по прослойке l = 6 м; высота прослойки ?в.п = 0,2 м; продолжительность работы системы в течение суток Z = 24 ч;

конструкция цокольного перекрытия приведена на рис. 35.



Рис. 35. Расчетная схема цокольного перекрытия, оснащенного воздушной системой обогрева (с воздушной прослойкой)

1 - линолеум на теплой основе [? = 5 мм, ? = 0,2 ккал/(м · ч · °С)]; 2 - стяжка из цементно-песчаного раствора [? = 30 мм, ? = 0,65 ккал/(м · ч · °С]; 3 - железобетонные плиты 800Ч800 мм [? = 50 мм, ? = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]; 4 - воздушная прослойка (? = 200 мм); 5 - кирпичные столбики 250Ч250 мм, устраиваемые по сетке с ячейкой 800Ч800 мм [? - по расчету, ? = 0,6 ккал/(м · ч · °С)]; 6 - плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем [? = 200 кг/м5, ? - по расчету, ? = 0,065 ккал/(м · ч · °С)]; 7 - противоинфильтрационный слой; 8 - несущая железобетонная плита цокольного перекрытия [? = 120 мм, ? = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]; 9 - гидроизоляционный слой

Расчет

1. Для характерных помещений принятого для расчета здания tв = 20, ?tн = 2 °С. По данным табл. 2, qпл = 0, qminпл = 0.

2. По формулам (42) - (44) определяются минимальная, максимальная (по ходу движения воздуха) и средняя температуры поверхности пола ?minпл, ?maxпл и ?српл:

?minпл = tв - ?tн = 20 - 2 = 18 °С;

?maxпл = ?minпл + ??пл = 18 + 2 = 20 °С;

?српл = ?minпл + ??пл / 2 = 18 + 2 / 2 = 19 °С.

3. По формулам (45) и (46) определяются максимальный и средний тепловые потоки с поверхности пола qmaxпл и qсрпл:

qmaxпл = qminпл + ?qпл = 0 + 10 = 10 ккал/(м2 · ч);

qсрпл = qminпл + ?qпл / 2 = 0 + 10 / 2 = 5 ккал/(м2 · ч).

4. Определяется термическое сопротивление слоев, расположенных выше воздушной прослойки, R?в (рис. 35):

сопротивление слоя линолеума

Rл = ?л / ?л = 0,005 / 0,2 = 0,025 м2 · ч · °С/ккал;

сопротивление стяжки

Rст = ?ст / ?ст = 0,03 / 0,65 = 0,0462 м2 · ч · °С/ккал;

сопротивление железобетонных плит

Rп = ?п / ?п = 0,05 / 1,65 = 0,0303 м2 · ч · °С/ккал;

общее сопротивление слоев

R?в = Rл + Rст + Rп = 0,025 + 0,0462 + 0,0303 = 0,1 м2 · ч · °С/ккал.

5. По формулам (52) и (49) вычисляются живое сечение Fв.п и эквивалентный диаметр Dэк воздушной прослойки:

Fв.п = ?в.п = 0,2 м2/м; Dэк = 2 ?в.п = 2 · 0,2 = 0,4 м.

6. Принимается ряд значений сопротивлений теплопередаче от нижней грани прослойки к воздуху подполья R?н, а именно 1, 2, 3 и 4 м2 · ч · °С/ккал, и из уравнений (51) и (47) или (48) графическим методом для каждого значения R?н определяется коэффициент конвективной теплоотдачи граней прослойки ?к. Для этого левая часть равенств (47) или (48) представляется в виде y = ?к, а правая y = 0,724 (v?)0,333 D-0,667эк или y = 2,97 (v?)0,8 D-0,2эк. Первое уравнение - уравнение прямой, проходящей через начало координат, не зависящее от R?н. Для определения прямой достаточно одной точки: ?к = 2 y = 2. Второе уравнение - уравнение кривой, зависящее от R?н. Для определения кривой вычисляется v? по формуле (51), а затем определяется y(?к) по графикам рис. 26 или 27 для трех значений ?к: 0,4, 1 и 2 ккал/(м2 · ч · °С). Находим:

при R?н = 1 и ?к = 0,4



по графикам рис. 26

y(?к) = 0,77;

при R?н = 1 и ?к = 1 v? = 0,277; y(?к) = 1,3;

при R?н = 1 и ?к = 2 v? = 0,422; y(?к) = 1,79;

при R"н = 2 и ?к = 0,4 v? = 0,0851; y(?к) = 0,58;

при R?н = 2 и ?к = 1 v? = 0,167; y(?к) = 0,82;

при R?н = 2 и ?к = 2 v? = 0,246; y(?к) = 1,18;

при R?н = 3 и ?к = 0,4 v? = 0,0636; y(?к) = 0,52;

при R?н = 3 и ?к = 1 v? = 0,123; y(?к) = 0,68;

при R?н = 3 и ?к = 2 v? = 0,18; y(?к) = 0,91;

при R?н = 4 и ?к = 0,4 v? = 0,0524; y(?к) = 0,5;

при R?н = 4 и ?к = 1 v? = 0,1; y(?к) = 0,62;

при R"н = 4 и ?к = 2 v? = 0,146; y(?к) = 0,76.

Графическое решение уравнений (48) и (51) представлено на рис. 36. Из рисунка следует, что при R?н = 1 ?к = 1,67; при R?н = 2 ?к = 0,74; при R?н = 3 ?к = 0,59; при R?н = 4 ?к = 0,55.



Рис. 36. Графическое решение системы уравнений (48) и (51)

7. Для каждого значения R?н по формулам (54) и (56) определяется необходимая температура воздуха на входе и выходе из прослойки tп и tо:

при R?н = 1



to = ?л (?minпл - tн) n / [R?н ?к (n / R?н + ?к + 2 ?л)] + ?minпл = 4,22 [18 - (-55)] 0,9 / [1 · 1,67 (0,9 / 1 + 1,67 + 2 · 4,22)] + 18 = 33,06 °C;

при R?н = 2 tп = 48,85; to = 37,44;

при R?н = 3 tп = 47,77; to = 34,77;

при R?н = 4 tп = 45,1; to = 31,66.

8. По формуле (57) определяется средняя температура воздуха в прослойке tср:

при R?н = 1 tср = (tп + to / 2) = (40,4 + 33,06) / 2 = 36,73 °С;

при R"н = 2 tср = 43,14;

при R"н = 3 tср = 41,27;

при R"н = 4 tср = 38,38.

9. По формуле (58) вычисляется общий коэффициент теплоотдачи нижней грани прослойки ??н

при R?н = 1



при R"н = 2 ??н = 1,21; при R?н = 3 ??н = 0,92; R?н = 4 ??н = 0,816.

10. По формуле (59) определяется сопротивление теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху подполья R?н:

при R?н = 1 R?н = R?н + 1 / ??н = 1 + 1 / 2,71 = 1,37 м2 · ч · °С/ккал;

при R"н = 2 R?н = 2,83;

при R"н = 3 R?н = 4,085;

при R?н = 4 R?н = 5,22.

11. Вычисляют плотности тепловых потоков в подполье qн по формуле (22), заменяя в ней R?экн на R?н:

при R?н = 1 qн = (tср - tн) n / R?н = [36,73 - (-55)] 0,9 / 1,37 = 60,3 ккал/(м2 · ч);

при R"н = 2 R?н = 31,24;

при R"н = 3 R?н = 21,21;

при R?н = 4 R?н = 16,1.

12. По формуле (60) определяются удельные мощности системы обогрева q:

при R?н = 1 q = k (qсрпл + qн) = 1,2 (5 + 60,3) = 78,36 ккал/(м2 · ч);

при R?н = 2 q = 43,49;

при R?н = 3 q = 31,45;

при R?н = 4 q = 25,3.

13. По формулам (61) и (62) определяются общая мощность системы Q и расход воздуха G, назначается трассировка воздуховодов, осуществляется подбор их сечений, выполняется гидравлический расчет системы, подбирается вентиляционное оборудование и определяются приведенные затраты по воздуховодам, оборудованию и расходу электроэнергии на привод вентилятора.

Пусть для примера удельные приведенные затраты по воздуховодам, оборудованию и расходу электроэнергии составляют:

при R?н = 1 По = 3 руб/(м2 · год);

при R"н = 2 По = 2;

при R"н = 3 По = 1,5;

при R?н = 4 По = 1,25.

14. Вычисляется термическое сопротивление конструктивных слоев Rк.с (в части цокольного перекрытия, расположенной ниже воздушной прослойки). В данном случае такими слоями будут однородный слой несущих железобетонных плит и разнородный слой стяжки и кирпичных столбиков:

сопротивление слоя несущих железобетонных плит

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

сопротивление слоя стяжки и кирпичных столбиков определяется по расчетной схеме с разрезанием слоя плоскостями, параллельными тепловому потоку, на участки, занимаемые столбиками и стяжкой; в качестве расчетной площадки принимается одна ячейка с F = 0,8 Ч 0,8 = 0,64 м2; на основании формулы (6) главы СНиП по строительной теплотехнике сопротивление этого слоя будет равно:

Rст = (Fк + Fст) ?ст / (Fк ?к + Fст ?ст) = (0,0625 + 0,5775) · 0,03 / (0,0625 · 0,6 + 0,5775 · 0,65) = 0,0465 м2 · ч · °С/ккал.

общее сопротивление слоев

Rк.с = Rп + Rст = 0,0727 + 0,0465 = 0,1192 м2 · ч · °С/ккал.

15. По формуле (29) определяются постоянные составляющие сопротивления теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху подполья R:

при R?н = 1 R = 1 / ??н + Rк.с + 1 / ?н = 1 / 2,71 + 0,1192 + 1 / 15 = 0,555 м2 · ч · °С/ккал;

при R"н = 2 R = 1,013;

при R"н = 3 R = 1,27;

при R?н = 4 R = 1,41.

16. Определяется относительная площадь, занимаемая материалом изоляции, :



17. По формулам (20) и (21) вычисляются объемы материала каркаса (кирпичных столбиков) и изоляционного материала, необходимые для создания слоя с термическим сопротивлением, равным единице, Vк и Vиз:





18. По формуле (17) определяется комплекс N:

N = (Eн + Hиз) Cиз Vиз + (Eн + Hк) Cк Vк = (0,08 + 0,03) 60 · 0,106 + (0,08 + 0,03) 77 · 0,01145 = 0,7966 руб · ккал/(м4 · ч · °С · год).

19. Вычисляют приведенные затраты по разнородному изоляционному слою Пиз по формуле (28), заменяя в ней R?экн на R?н:

при R?н = 1 Пиз = N (R?экн - R) = 0,7966 (1,37 - 0,555) = 0,648 руб/(м2 · год);

при R"н = 2 Пиз = 1,445;

при R"н = 3 Пиз = 2,24;

при R?н = 4 Пиз = 3,04.

20. По формуле (18) определяются средние температуры воздуха в прослойке за отопительный период tcp:

при R?н = 1 t?ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн) = 20 + (36,73 - 20) [(20 - (-19,5)] / [20 - (-55)] = 28,8 °С;

при R"н = 2 t?ср = 32,2;

при R"н = 3 t?ср = 31,2;

при R?н = 4 t?ср = 29,7.

21. По формуле (13) определяются комплексы L:

при R?н = 1 L = 1,05 (t?ср - tср.о) n nо Z Cт lт 10-6 = 1,05 [28,8 - (-19,5)] · 0,9 · 254 · 24 · 15 · 1,3 · 10-6 = 5,42 руб · ч · °С/(ккал · год);

при R"н = 2 L = 5,8;

при R"н = 3 L = 5,69;

при R?н = 4 L = 5,52.

22. По формуле (58) корректируются значения ??н (вместо tср подставляется t?ср, а вместо tв - tср.о):

при R"н = 1

при R"н = 2 ??н = 1,17;

при R"н = 3 ??н = 0,889;

при R?н = 4 ??н = 0,783.

23. По формуле (59) корректируются сопротивления теплопередачи от воздуха прослойки к воздуху подполья R?н:

при R"н = 1 R?н = R?н + 1 / ??н = 1 + 1 / 2,64 = 1,38 м2 · ч · °С/ккал;

при R"н = 2 R?н = 2,85;

при R"н = 3 R?н = 4,12;

при R?н = 4 R?н = 5,28.

Из полученных результатов видно, что откорректированные R?н незначительно отличаются от предыдущих их значений (не больше чем на 2 %), что дает право при ручном счете такую корректировку не производить (п. 4.89м настоящего Руководства).

24. Вычисляются удельные приведенные затраты по расходу тепла Пт по формуле (27), подставляя в нее R?н вместо R?экн:

при R"н = 1 Пт = L / R?н = 5,42 / 1,38 = 3,93 руб/(м2 · год);

при R?н = 2 Пт = 2,03;

при R"н = 3 Пт = 1,38;

при R?н = 4 Пт = 1,05.

25. Определяются суммарные приведенные затраты П:

при R?н = 1 П = Пс + Пиз + Пт = 3 + 0,648 + 3,93 = 7,58 руб/(м2 · год);

при R?н = 2 Пт = 5,48;

при R"н = 3 Пт = 5,12;

при R?н = 4 Пт = 5,33.

26. По найденным значениям приведенных затрат строится график их зависимости от R?н (рис. 37). Из рисунка следует, что приведенные затраты достигают минимума при R?экн = 2,8 м2 · ч · °С/ккал. При этом Пmin = 5,1 руб/(м2 · год).



Рис. 37. График зависимости П = f(R?н) для воздушной системы обогрева (с воздушной прослойкой)

27. Графическим методом решаются уравнения (51) и (47) или (48) и уточняется значение ?к для вычисленного R?экн = 2,8 м2 · ч · °С/ккал. Имеем:

при ?к = 0,4



по графикам рис. 26 y(?к) = 0,53;

при ?к = 1 v? = 0,13; y(?к) = 0,71;

при ?к = 2 v? = 0,19; y(?к) = 0,97.

Графическое решение уравнений представлено на рис. 36. Из рисунка видно, что решением уравнений будет ?к = 0,61 ккал/(м2 · ч · °С).

28. Уточняют необходимые температуры на входе tп и выходе tо из прослойки по формулам (54) и (56), заменяя в них R?н на R?экн:



tо = ?л (?minпл - tн) n / [R"экн ?к (n / R"н + ?к + 2 ?л)] + ?minпл = 4,22 [18 - (-55)] 0,9 / [2,8 · 0,61 (0,9 / 2,8 + 0,61 + 2 · 4,22)] + 18 = 35,31 °С.

29. По формуле (57) уточняется средняя температура воздуха в прослойке tср:

tср = (tп + tо) / 2 = (48,05 + 35,31) / 2 = 41,68 °C.

30. Вычисляют общий коэффициент теплоотдачи нижней грани прослойки ??н по формуле (58), заменяя в ней R?н на R?экн:



31. Вычисляют сопротивление теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху, подполья R?экн по формуле (59), заменяя в ней R?н на R?экн:

R?экн = R?экн + 1 / ??н = 2,8 + 1 / 0,962 = 3,84 м2 · ч · °С/ккал.

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

qн = (tср - tн) n / R?экн = [41,68 - (-55)] 0,9 / 3,84 = 22,66 ккал/(м2 · ч).

33. По формуле (60) вычисляется удельная мощность системы обогрева q:

q = k (qсрпл + qн) = 1,2 (5 + 22,66) = 33,19 ккал/(м2 · ч).

34. По формуле (63) определяется весовая скорость воздуха в прослойке v?:

v? = q l / [0,24 · 3600 Fв.п (tп - tо)] = 33,19 · 6 / [0,24 · 3600 · 0,2 (48,05 - 35,31)] = 0,0904 кг/(м2 · с).

35. По формуле (29) вычисляется постоянная составляющая сопротивления R:

R = 1 / ??н + Rк.с + 1 / ?н = 1 / 0,962 + 0,1192 + 1 / 15 = 1,226 м2 · ч · °С/ккал.

36. По формуле (33) определяется толщина слоя утеплителя ?из:



37. Расчет обогрева полов в нехарактерных помещениях выполняется для зоны 1 (см. рис. 19) в угловых помещениях, в которых, , согласно табл. 2,

qпл = qminпл = 27 ккал/(м2 · ч), ?minпл = tв + 1 = 20 + 1 = 21 °С.

Отсюда по формулам (44) и (46):

?српл = ?minпл + ??пл / 2 = 21 + 2 / 2 = 22 °С;

qсрпл = qminпл + ?qпл / 2 = 27 + 10 / 2 = 32 ккал/(м2 · ч).

38. По формулам (64) - (67) определяется необходимая величина коэффициента конвективной теплоотдачи граней прослойки ?к:

a = tп - ?српл - qсрпл R?в = 48,05 - 22 - 32 · 0,1 = 22,85 °С > 0;

b = а (n / R?экн + 2 ?л) - qсрпл = 22,85 (0,9 / 2,8 + 2 · 4,22) - 32 = 168 ккал/(м2 · ч);

c = -qсрпл (n / R?экн + ?л) - ?л (qсрпл R?в + ?српл - tн) n / R?экн = -32 (0,9 / 2,8 +4,22) - 4,22 [32 · 0,1 + 22 - (-55)] 0,9 / 2,8 = 254,96 ккал2/(м4 · ч2 · °С);



39. По графикам рис. 26 определяется требуемое значение весовой скорости воздуха. Находим v? = 0,265 кг/(м2 · с) < 5.

40. Определяют ??н по формуле (58), полагая в ней tср = tн и R?н = R?экн.



41. Определяют R?экн по формуле (59), заменяя в ней R?н на R?экн:

R?экн = R?экн + 1 / ??н = 2,8 + 1 / 1,16 = 3,66 м2 · ч · °С/ккал.

42. Вычисляют плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22), полагая в ней tср = tп:

qн = (tп - tн) n / R?экн = [48,05 - (-55)] 0,9 / 3,66 = 25,3 ккал/(м2 · ч).

43. Определяется удельная мощность системы обогрева пола q в нехарактерных помещениях по формуле (60):

q = k (qсрпл + qн) = 1,2 (32 + 25,3) = 68,8 ккал/(м2 · ч).

44. По формуле (68) определяется to:

to = tп - q l / (0,24 · 3600 Fв.п v?) = 48,05 - 68,8 · 6 / (0,24 · 3600 · 0,2 · 0,265) = 42,54 °С.

45. По найденным в расчете характеристикам системы уточняются ее общая мощность и необходимый расход воздуха с учетом характерных и нехарактерных помещений, выполняется гидравлический расчет и подбирается оборудование.

После окончания работ по проектированию системы обогрева определяются приведенные затраты по системе в целом (п. 4.93 настоящего Руководства).
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Пример 3. Воздушная система с движением воздуха в прослойке
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации