Cтудент группы ТЭС-12 Энергетического факультета Бальжуров

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Забайкальский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)
Кафедра математики
Научная исследовательская работа
На тему: «Теплоснабжение частного дома посредством печного отопления»
Выполнил: студент группы ТЭС-12
Бальжуров Ц.Б.
Чита 2014
В этом докладе рассматривается и рассчитывается теплоснабжение жилого одноэтажного дома с жилой площадью 56 кв. м., в климатических условиях Забайкальского края. Отопление дома осуществляется посредством печи и водяного отопления, с самопроизвольной циркуляцией.
Целью доклада является определение требуемой мощности котла в печи, учитывая теплопотери дома, теплоотдачу радиаторов и труб.
Стены дома выполнены из соснового бруса толщиной равной 18 сантиметров и утеплена изоляцией из минеральной ваты толщиной равной 5
сантиметров. На потолке изоляция из пенопласта, а пол из сосновых досок и
сверху постелена древесно- стружечная плита. Пол и потолок выполнены из
сосновых досок, толщиной равной 5 см. Ширина стен жилой площади равна
7 на 8 м.
Рис.1.
Расчет системы отопления производится в 4 шага.
Шаг 1. Расчет теплопотерь дома.
Шаг 2. Выбор температурного режима.
Шаг 3. Подбор мощности радиаторов.
Шаг 4. Подбор котла.
1.1 Потери тепла через стены
Потери тепла через стены рассчитываются по формуле:
Qстен = kстен * Fстен (tвн - tнар),
где Qстен - теплопотери, Вт;
kстен - коэффициент теплопередачи стены, Вт/(м2*0С);
Fстен - площадь стены, м2;
tвн - температура воздуха внутри, 0С; можно принимать 20 0С;
tнар - температура воздуха снаружи, 0С
(для Забайкальского края можно принять -380С);
kстен рассчитывается по формуле:
где k - коэффициент теплопередачи стены, Вт/(м2*0С);
d1 - толщина первого слоя стены (бруса), м;
λ1 - коэффициент теплопроводности первого слоя стены, Вт/(м*K)(дает
производитель материала или по таблице коэффициентов теплопроводности);
d2 - толщина второго слоя стены (минеральной ваты), м;
λ2 - коэффициент теплопроводности второго слоя стены, Вт/(м*K)(по
принципу λ1);
dn, λn - если есть еще слои - по принципу d1 и λ1;
αвн - коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене, принимаем равным 8,7 Вт/(м2*0С);
αнар - коэффициент теплоотдачи от стены к наружному воздуху (для
наружных стен без воздушной прослойки принимаем равным 23
Вт/(м2*0С))
k=
Площадь входной двери:
Fдвери=0.9*2=1.8м2
Площадь 4-х окон:
Fокон=4*(1.47*1.46)=8.585м2
Площадь наружных стен:
Fстен=2.7*(2*(8+0.18*2+0.05*2)+2*(7+0.18*2+0.05*2))-1.8-8.585=75.583м2
Qстен=0,364*75,583*(20+38) 1600Вт
1.2 Потери тепла через окна
Теплопотери через окна рассчитываются по такой же формуле:
Qокон = kокон * Fокон (tвн - tнар)
где
Qокон - теплопотери, Вт;
kокон - коэффициент теплопередачи окон, Вт/(м2*0С) (дает производитель)
Fокон - площадь окон, м2;
tвн - температура воздуха внутри, 0С; можно принимать 20 0С;
tнар - температура воздуха снаружи , 0С;
kокон=1.960 Вт/(м2*0С)
Qокон=1,960*8,585*(20+38) 980Вт
1.3 Потери тепла через потолки
Потери тепла через потолки рассчитываются по той же формуле:
Qпотолка = kпотолка * Fпотолка (tвн - tнар)
где
Qпотолка - теплопотери, Вт;
kпотолка - коэффициент теплопередачи потолка, Вт/(м2*0С);
Fпотолка - площадь потолка, м2;
tвн - температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 0С;
tнар - температура воздуха снаружи, 0С;
kпотолка рассчитывается по формуле:
,
где
k - коэффициент теплопередачи потолка, Вт/(м2*0С);
d1 - толщина первого слоя потолка (доска сосновая), м;
λ1 - коэффициент теплопроводности первого слоя потолка, Вт/(м*K)
(дает производитель материала или по таблице коэффициентов теплопроводности);
d2 - толщина второго слоя потолка (пенопласт), м;
λ2 - коэффициент теплопроводности второго слоя потолка, Вт/(м*K)
по принципу λ1.
dn, λn - если есть еще слои - по принципу d1 и λ1;
αвн - коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к потолку, принимаем равным 8,7 Вт/(м2*0С);
αнар - коэффициент теплоотдачи от потолка к наружному воздуху, для
потолка мансарды воздушной прослойки принимаем равным 23
Вт/(м2*0С)
kпотолка=
Вт/(м2*0С)
Qпотолка=0,407*56*(20+38) 1330Вт
1.4 Потери тепла через полы
Потери тепла через полы рассчитываются по той же формуле:
Qпола = kпола * Fпола (tвн - tнар)
где Qпола - теплопотери, Вт;
kпола - коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*0С);
Fпола - площадь пола, м2;
tвн - температура воздуха внутри, град. C, можно принимать 20 0С;
tнар - температура воздуха/грунта снаружи, 0С, можно принимать 5 0С
Если пол находится на лагах, над неотапливаемым подвалом,
kпола рассчитывается по формуле:
,
где k - коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*0С);
d1 - толщина первого слоя пола (древесно-стружечная плита), м;
λ1 - коэффициент теплопроводности первого слоя пола, Вт/(м*0С), дает
производитель материала, или можно взять по таблице коэффициентов
теплопроводности;
d2 - толщина второго слоя пола (доска сосновая), м;
λ2 - коэффициент теплопроводности второго слоя пола, Вт/(м*0С), по
принципу λ1;
dn, λn - если есть еще слои - по принципу d1 и λ1;
αвн - коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к полу; принимаем равным 8,7 Вт/(м2*0С);
αнар - коэффициент теплоотдачи от пола к наружному воздуху; принимаем равным 6 Вт/(м2*0С);
kпола=
Вт/(м2*0С)
Qпола=1,441*56*(20-5) 1210Вт
1.5 Потери тепла через дверь
Qдвери = kдвери * Fдвери (tвн - tнар)
где Qдвери - теплопотери, Вт;
kдвери - коэффициент теплопередачи потолка, Вт/(м2*0С);
Fдвери - площадь потолка, м2;
tвн - температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 0С;
tнар - температура воздуха снаружи, 0С;
kдвери рассчитывается по формуле:
,
где k - коэффициент теплопередачи двери, Вт/(м2*0С);
d1 - толщина первого слоя двери (доска сосновая), м;
λ1 - коэффициент теплопроводности первого слоя двери, Вт/(м*K) (дает
производитель материала или по таблице коэффициентов теплопроводности);
d2 - толщина второго слоя двери (пенопласт), м;
λ2 - коэффициент теплопроводности второго слоя двери (минеральная
вата) Вт/(м*K) по принципу λ1.
dn, λn - если есть еще слои - по принципу d1 и λ1;
αвн - коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к двери, принимаем равным 8,7 Вт/(м2*0С);
αнар - коэффициент теплоотдачи от двери к наружному воздуху, для
двери принимаем равным 23 Вт/(м2*0С)
kдвери=
Вт/(м2*0С)
Qдвери=0,755*1,8*(20+38)=80Вт
Проверка. Рассчитанные теплопотери помещения делим на его квадратуру и получаем удельные теплопотери в Вт/ м2 Обычно они варьируются
от 50 до 150 Вт/ м2Если ваши показатели сильно отличаются от приведенных,
то, возможно, была допущена ошибка.
Вт/кв.м.
Шаг 2. Выбор температурного режима. Я выбрал температурный режим 90/70/20, 90-это температура на выходе из котла, 70-температура при
входе в котел через всю систему.
Шаг 3. Подбор мощности радиаторов. Радиаторы выбраны марки
МС-140, который имеет площадь одной секции равным 0,299 кв.м. Формула
теплоотдачи остается подобной. Далее находим что нам потребуется 4 радиатора по 7 секции.
Шаг 4. Подбор котла. Подбирается мощность котла в печи с водяным
контуром, для покрытия потерь равным 4640 Вт. Мощность определяется соотношением теплопотерь и КПД котла. КПД и мощность котла указывается в
паспорте котла.
В результате приведенных расчетов определена требуемая мощность котла в
печи, для нормального теплоснабжения данного жилого дома и она равна
6кВт, с КПД равным 0,8.