Отопление и вентиляция жилого дома

Системы отопления могут быть  как с естественной, так и с искусственной циркуляцией теплоносителя.

Наиболее широкое распространение в настоящее время получили насосные водяные системы отопления. Они применяются в жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданиях.

Паровые системы отопления могут применяться при соответствующем обосновании в промышленных и коммунально-бытовых зданиях.

Воздушные системы отопления наиболее удобны для больших помещений. Их применяют в производственных и общественных зданиях, сельскохозяйственных сооружениях, используя рециркуляцию воздуха или совмещая отопление с общеобменной приточной вентиляцией.

Присоединение насосных систем водяного отопления зданий к тепловым сетям осуществляется в тепловых пунктах.

Существуют три схемы присоединения систем водяного отопления к тепловым сетям:

- независимая схема;

- зависимая схема со смешением воды;

- зависимая прямоточная  схема.

Выбор той или иной схемы определяется прежде всего как температурой горячей воды в тепловых сетях, так и температурой, с которой воду можно подавать в отопительные приборы.

В соответствии с требованиями санитарных норм в жилых и общественных зданиях температура воды, подаваемой в отопительные приборы, в большинстве случаев не должна быть выше 95 °С. При централизованном теплоснабжении горячая вода в тепловых сетях, как правило, имеет температуру 130 или 150 °С.

Системы водяного отопления большинства жилищно-коммунальных зданий (80-85%) в настоящее время присоединены и продолжают присоединяться к тепловым сетям по зависимой схеме со смешением воды с помощью водоструйного элеватора. При этом водоструйные элеваторы применяет только в зданиях не выше девяти этажей.

Зависимая схема присоединения системы отопления к тепловым сетям с использованием смесительного насоса применяется при недостаточной разности давлений теплоносителя в тепловом пункте или для осуществления местного качественного регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

Зависимая прямоточная схема, обычно, находит применение в том случае, если вода в тепловой сети имеет температуру 95 °С. Вода с такой температурой обычно поступает от местной водогрейной котельной.

Зависимая прямоточная схема является самой простой и дешевой. По независимой схеме к тепловым сетям, как правило, присоединяются верхние зоны системы отопления в высотных зданиях.

В общем случае система водяного отопления включает в себя следующие элементы: тепловой пункт (или теплогенератор), магистральные теплопроводы, распределительные теплопроводы (стояки и ветви), подводки, отопительные приборы, расширительный бак, воздухосборники или воздушные краны, запорно-регулирующую арматуру.

По схеме соединения распределительных теплопроводов с отопительными приборами системы водяного отопления различает:

- однотрубные;

- двухтрубные;

- бифилярные.

В зависимости от положения распределительных трубопроводов системы водяного отопления бывают:

- вертикальные (со стояками)

- горизонтальные (с ветвями).

По месту расположения магистральных теплопроводов  (магистралей) системы водяного отопления различают:

 

- с верхней разводкой;

- с нижней разводкой;

- с опрокинутой циркуляцией  воды.

По направлению движения воды в подающей и обратной магистралях системы водяного отопления бывают:

- с тупиковым (встречным)

- с попутным (в одном  направлении) движением воды в  магистралях.

В настоящее время преимущественное распространение получили насосные однотрубные и бифилярные системы водяного отопления.

Вертикальные однотрубные системы рекомендуются для зданий, имеющих три этажа и более.

Однотрубные системы с верхней разводкой устраивают в зданиях с чердаками. В этом случае удаление воздуха из системы осуществляется централизовано вне помещений.

Однотрубные системы с нижней разводкой (с П-образными стояками) применяют в бесчердачных зданиях с техническими подпольями и подвалами. Удаление воздуха из этих систем осуществляется через воздушные краны, устанавливаемые в пробках верхних радиаторов и в верхних точках стояков с конвекторами.

Однотрубные системы с опрокинутой циркуляцией воды устраивают преимущественно в зданиях повышенной этажности (десять этажей и более), в зданиях с обогреваемыми чердачными помещениями (с "теплыми" чердаками) или верхними техническими этажами. В таких системах рекомендуется применять отопительные приборы с греющими элементами из стальных труб (например, конвекторы).

В вертикальных однотрубных системах водяного отопления стояки (как и приборные узлы) применяются трех типов: проточные, с замыкающими участками и проточно-регулируемые.

Системы отопления с проточными стояками являются наиболее экономичными. Они применяются в тех случаях, когда индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов не обязательно. В жилых зданиях проточные стояки могут устанавливаться в лестничных клетках и в ванных. В жилых комнатах этих зданий проточные стояки можно предусматривать при установке в них конвекторов с воздушными регулирующими клапанами.

Системы отопления с проточно-регулируемыми стояками предусматриваются в тех случаях, когда необходимо индивидуальное регулирование теплоотдачи отопительных приборов.

Стояки с замыкающими участками применяют вместо проточно-регулируемых, в тех случаях, когда требуется уменьшить потери давления в приборных узлах, несмотря на относительное увеличение площади нагревательной поверхности приборов.

Горизонтальные однотрубные системы рекомендуется применять в протяженных зданиях, в зданиях с ленточным остеклением, в зданиях, у которых  каждый этаж имеет различное технологическое назначение иди свой тепловой режим.

Бифилярные системы с горизонтальными пофасадными ветвями наиболее часто применяются в производственных и сельскохозяйственных зданиях.

Вертикальные насосные двухтрубные системы с нижней разводкой могут применяться в зданиях, имеющих более двух-трех этажей и в зданиях, состоящих из разноэтажных частей.

Двухтрубные системы с верхней разводкой можно устраивать в малоэтажных зданиях (один - два этажа), особенно при естественной циркуляции воды. Такие системы используются для квартирного отопления при радиусе действия по горизонтали не более 15 м.

Вертикальные системы отопления многоэтажных зданий рекомендуется применять с тупиковым движением воды в магистральных теплопроводах. При такой схеме движения воды сокращается длина и уменьшается диаметр магистралей.

 

Принимаем: центральную систему отопления с водяным теплоносителем, используемым для обогрева помещения. Систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

Схему присоединения системы водяного отопления к тепловым сетям применяем со смешением воды с помощью смесительного насоса.

По схеме соединения распределительных теплопроводов с отопительными приборами систему водяного отопления принимаем однотрубную.

В зависимости от положения распределительных трубопроводов систему водяного отопления принимаем вертикальную (со стояками).

По месту расположения магистральных теплопроводов (магистралей) систему водяного отопления принимаем с верхней разводкой.

 

5. Тепловой расчет отопительных приборов

Цель теплового расчета отопительных приборов - это определение площади их наружной поверхности, обеспечивающей передачу необходимого количества теплоты от теплоносителя в помещения.

Тепловой расчет приборов проводят после того как определены теплопотери помещений, выбрана система отопления и тип отопительных приборов, проведено их размещение в помещениях.

Тепловой расчет отопительных приборов выполняют в следующей последовательности:

1. Рассчитывается теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, к которым непосредственно присоединены приборы:

 Вт                                    (12)

где: и – теплоотдача 1 вертикальных и горизонтальных труб, принимается исходя из диаметра и положения труб, а также разности температур теплоносителя при входе его в рассматриваемое помещение, Вт/м;

 и – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м;

2. Определяем необходимую теплопередачу прибора в рассматриваемом помещении:

 Вт                                     (13)

где: – теплопотребность помещения, принимается из расчета теплопотерь помещений, Вт

3. Подсчитываем тепловую нагрузку всего стояка:

 Вт                                          (

4. Находится расход теплоносителя через стояк:

 

где: - удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 ;

 – расчетная температура  горячей воды, поступающей в систему  отопления (по заданию), ;

 – расчетная температура  охлажденной воды, уходящей из  системы отопления (по заданию), ;

 – поправочные коэффициенты, принимаемые соответственно 1,035 и 1,02;

5. Определяем среднюю температуру воды  в отопительном приборе для однотрубной системы отопления:

 

где: – суммарная теплопотребность части помещения обслуживаемой стояком, которая расположена до понижения с рассматриваемым прибором (по ходу движения воды), Вт;

 – коэффициент затекания  воды в отопительный прибор, принимаемый  по таблице 3.9.3 Староверова. В процессе  выполнения гидравлического расчета  уточняется, при несовпадении принятого и расчетного значений расчет повторить.

 – поправочные коэффициенты, принимаемые соответственно 1,035 и 1,02;

 – суммарное понижение  температуры воды на участке  подающей магистрали от теплового  пункта до рассматриваемого стояка, определяется из выражения:

 

где:  - длина рассматриваемого участка, м;

6. Определяем расход теплоносителя  через отопительный прибор:

                                           (18)

7. Вычисляем поверхностную плотность теплового потока отопительного прибора:

где:  – номинальная плотность теплового потока, Вт/м (для отопительных приборов типа МС 90  Вт/м);

 - показатели степени и поправочный коэффициент, принимаемые соответственно 1; 0,3; 0;

 – расход теплоносителя  через отопительный прибор, ;

 – температурный напор  для рассматриваемого отопительного  прибора, определяемый по формуле:

                                            (20)

где: – расчетная температура внутреннего воздуха в помещении, ;

8. Определяем расчетную площадь наружной поверхности отопительного прибора:

                                           (21)

где:  - теплоотдача отопительного прибора, Вт;

 – плотность теплового  потока отопительного прибора, Вт/м;

9. Определяем количество секций чугунных радиаторов:

                                           (22)

где: - площадь наружной поверхности одной секции чугунного радиатора, (для отопительных приборов типа МС 90  );

Рассмотрим пример расчета отопительных приборов для комнат 101:

 Вт

 Вт                                   

 Вт                                    

 Вт

 

 

 

 

 

 

.

Аналогично выполняем расчет отопительных приборов для других комнат  и этажей и результаты расчетов заносим в таблицу 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном определении и выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. Перед началом выполнения гидравлического расчета необходимо вычертить схему системы отопления в аксонометрической проекции. На схеме указывается расположение запорной арматуры, компенсаторов, воздухосборников и другого вспомогательного оборудования, создающего сопротивление движению воды. Если система отопления подсоединяется к наружным сетям через смесительную установку или теплообменник, то на схеме необходимо показать их обвязку с арматурой.