Проектирование системы отопления и вентиляции жилого здания

Аналогичным образом назначаются диаметры для всех участков кольца и определяются параметры их работы. Задачей расчета является подбор таких диаметров трубопроводов, при которых суммарные потери давления всех участков в расчетном кольце (Rl+Z) будут меньше расчетного циркуляционного давления Рр с запасом 10–15 %, т. е. должно соблюдаться условие 2.9:

∑ ( Rl + Z ) < ∆Pp,                                                (2.9)

 

где l – длины участков, м; Rl – потери давления по длине участков; Z – потери давления в местных сопротивлениях на участках, Па; Rl + Z – суммарные потери давления на участках.

 

,                                              (2.10)

 

где – ∑E сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; p – плотность воды, принимаемая в этом расчете для всех участков равной 980 кг/м3; V – скорость движения воды на участке, м/с.

Комплекс  pV ²/2 = Pv называется динамическим давлением. Формула (2.10) приводится к виду

.                                              (2.11)

 

При сравнении  потерь давления условие имеет вид Σ(Rl + Z) необщих участков большого кольца ≈ Σ(Rl + Z) необщих участков малого кольца .                        (2.12) 

Таблица 2.1 - Описание местных сопротивлений в системе отопления

 

№ участка	Диаметр d, мм	Местное сопротивление	Обозначение на схеме	Коэффициент местного сопротивления E	∑E
1-2	25	Задвижка		0,5	1,5
		4 отвода 90°		4*0,5
		Тройник на ответвлении		1,5
		Тройник на  проходе		1
2-3	32	Тройник   на ответвлении		1,5	1,5
3-4	20	Тройник на  проходе		1	1
4-5	15	Отвод 90°		0,5	0,5
5-5’	15	2 проходных крана	-	4	2
		2 тройника  на  проходе		2*1
		2 радиаторных узла с движением воды сверху вниз	-	2*2,0
5’-4’	15	Отвод 90°		0,5	0,5
4’-3’	20	Тройник на  проходе		1	1
3’-2’	32	Тройник на ответвлении		1,5	1,5
2’-1’	25	Тройник на ответвлении		1,5	1,75
		Отвод 90°		0,5
		Задвижка		0,5
		Тройник на  проходе		1

 

 

Таблица 2.2 - Таблица гидравлического расчета системы отопления

 

 

№ учас-тка	Q1, Вт		Qуч, Вт	G, кг/ч		L, м	d, мм	V, м/с	R, Па/м	RL, Па		∑E		PV, Па		Z, Па	RL + Z, Па
Расчет участков большого кольца
1-2	26930		28287,27		696,73	10,5	25	0,42	130	1365	1,5			90		129,7	1494,7
2-3	13830		14527,03		357,81	6,5	32	0,35	125	813	1,5			61		90,04	902,54
3-4	7564		7945,23		195,7	1,5	20	0,26	110	165	1			43		33,12	198,12
4-5	3450		3623,88		89,26	6	15	0,13	100	600	0,5			10		4,141	604,14
5-5’	3450		3623,88		89,26	8,5	15	0,13	100	850	2			10		16,56	866,56
5’-4’	3450		3623,88		89,26	9,5	15	0,13	100	950	0,5			10		4,141	954,14
4’-3’	7564		7945,23		195,7	1,5	20	0,26	110	165	1			34		33,12	198,12
3’-2’	13830		14527,03		357,81	6,5	32	0,35	125	813	1,5			61		90	902,54
2’-1’	26930		28287,27		696,73	1	25	0,42	130	130	1,75			90		151,3	281,26
Итого	106998		112391		2768,24	51,5	-	-	-	-	-			-		552,122	6402,12
Расчет необщих участков малого кольца
6-6'		1000	1050,4		25,87	9	15	0,5	130	65	2		30		60		125

 

3. РАСЧЕТ  ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ 

3.1. Выбор типа и  расчет отопительных приборов 

 

Выбор типа отопительных приборов производится одновременно с  выбором системы отопления в  соответствии с требованиями норм [2, прил. 11] и рекомендациями справочной литературы [13, гл. 8]. Чем выше требования к микроклимату помещений, тем более высокие требования предъявляются к выбору отопительных приборов. Схемы, характеристики и области применения различных приборов приведены в [7–13]. В жилых зданиях допускается применение радиаторов, панелей и конвекторов, а также отопительных элементов, встроенных в стены, перекрытия и полы. Отопительные приборы отдают тепловую энергию помещению конвекцией и тепловым излучением (радиацией). В помещениях с повышенными требованиями к микроклимату следует предусматривать при-боры, в которых преобладает теплоотдача излучением – имеется одна или несколько плоских поверхностей, обращенных к помещению. Такими свойствами обладают встроенные в стены и полы греющие панели, стальные радиаторы, современные алюминиевые радиаторы. В помещениях с пониженными требованиями к комфортности воздушной среды (коридоры, лестничные клетки и т. п.) могут использоваться приборы, отдающие тепло преимущественно конвекцией – конвекторы с ребристой поверхно-стью, ребристые трубы, чугунные радиаторы.

 

Рисунок. 3.1 - Чугунный радиатор МС-140-108

 

Чугунные радиаторы (рис. 3.1) собираются из отдельных секций с помощью ниппелей из ковкого чугуна, имеющих с одной стороны наружную правую и с другой стороны – левую резьбу. При вращении ниппеля он ввертывается одновременно в обе соединяемые секции, сближая их. Для уплотнения стыков используются прокладки из проолифленного картона.

Стальные  радиаторы (рис. 3.2) состоят из двух штампованных стальных листов, соединенных между собой по контуру контактной сваркой и образующих ряд параллельных каналов или один змеевидный канал для прохода теплоносителя. Такие отопительные приборы по сравнению с чугунными радиаторами имеют примерно вдвое меньшую массу, дешевле, требуют меньше затрат при монтаже. Однако вследствие коррозийной способности стали требуется специальная обработка воды, используемой в качестве теплоносителя, что существенно ограничивает область применения стальных радиаторов.

В последние  годы расширяется применение алюминиевых литых радиаторов (рис. 3.3), имеющих меньшие габариты (глубина 70–80 мм против 140 мм у чугунных радиаторов) и более привлекательный дизайн. Эти радиаторы имеют относительно большую плоскую поверхность, обращенную к помещению, что увеличивает теплоотдачу излучением. Кроме того, в секциях устраиваются узкие вертикальные каналы, в которых возникает естественная тяга нагревающегося воздуха, увеличивается скорость воздуха и теплоотдача конвекцией.

 

Расчет нагревательных приборов заключается в определении  площади поверхности Fр и числа элементов отопительных приборов. В реальных проектах рассчитываются все отопительные приборы системы, в курсовой работе следует рассчитать приборы на стояке, входящем в рассчитанное большое кольцо.

В процессе расчета  традиционных чугунных радиаторов в первую очередь определяется расчетная плотность теплового потока отопительного прибора qпр , Вт/м2:

 

                      (3.1)

где q_ном – номинальная плотность теплового потока выбранного отопительного прибора при стандартных условиях его работы, Вт/м², принимается по прил. 9; t_ср – разница средней температуры теплоносителя в приборе и температуры воздуха в помещении, °С; n, p, с_пр – коэффициенты, зависящие от типа прибора, приведены в прил. 9; G_пр – расход воды, проходящей через прибор, кг/ч.

Определение параметров в выражении (3.1) производится по формулам:

 

                                             (3.2)

где Qпр – тепловая нагрузка прибора, Вт; c, a – коэффициент затекания воды в прибор, зависящий от соотношения диаметров в узле прибора и определяемый по прил. 8; Gст – расход воды по стояку по данным гидравлического расчета, кг/ч;

∆t_ср = 0,5 ( t_вх + t_вых - t_вн),                          (3.3)

 

где t_вx, t_вых, t_вн – соответственно температуры теплоносителя на входе и выходе из отопительного прибора, температура воздуха в помещении, °С:

для однотрубных  t_вx определяют как t_i для участка подачи воды в прибор из выражения (2.8), а t_вых – из формулы

                                         (3.4)

 

Расчетная площадь F_р, м2, отопительного прибора определяется

.                                             (3.6)

При применении чугунных радиаторов определяют расчетное количество секций

,                                                (3.7)

где β4 – коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении; β 3 – коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе; f – площадь поверхности нагрева одной секции, м2.

 

При расчете стальных радиаторов или конвекторов по расчетной площади Fр находят число отопительных приборов, размещаемых в помещении,

                                                      (3.8)

При использовании  импортных алюминиевых радиаторов вследствие отсутствия определяемых опытным путем коэффициентов для расчета по принятой в России методике допустимо пользоваться методикой производителя.

 

Расчетное количество секций в этом случае определяется по формуле

                                                    (3.9)

 

 

 

Расчёт нагревательного  прибора на втором этаже в угловом помещении 208, установленных на стояке 5-5’. (В данной работе выбраны стальные панельные однорядные радиаторы типа РСВ1.)

 

Теплоотдача прибора 

Q_пр = 1650 (Вт).

 

Тепловая нагрузка стояка 5-5 '

Q_ст = 1800 + 1650 = 3450 (Вт).

 

Тепловая нагрузка приборов на стояке, расположенных выше участка

Q₁ = 0 (Вт).

 

Перепад температур теплоносителя на стояке

∆t_{ст =} (t_г – t_о) = 105 – 70 = 35 (°С)

 

Расход воды по стояку по данным гидравлического расчета

G_ст = 89,26 (кг/ч).

 

Расход воды, проходящей через прибор

G_пр = 89,26 * 0,52 = 46,41(кг/ч).

 

Температура

воды на входе

t_вх = t_г – (∆t_ст ∑Q_i / Q_ст) =  105 (^oC);

воды на выходе

t_вых = t_вх – (Q_пр / (1,16 * G_пр) =

= 105 – (1650 / (1,16 * 46,41)) = 74 (^oC);

воздуха в помещении

 t_вн = 20 (^oC).

 

Разница средней температуры теплоносителя  в приборе и температуры воздуха в помещении

∆t_ср = 0,5 (t_вх + t_вых - t_вн) = 0,5 (105 + 74 - 20) = 80 (^oC).

 

Номинальная плотность теплового потока

q_ном = 710 (Вт/м²)

Показатели  степени и коэффициенты в формуле (3.1) n = 0,25; p =  0,12;

с_пр = 1,113.

 

Расчетная плотность теплового потока отопительного прибора

q_пр = q_ном * (∆t_ср  / 70)¹⁺ⁿ * (G_пр / 360)^p * с_пр = 710 * (80 / 70)^1+0,25 * (46,41 / 360)^{0,12 * 1,113} = 638,15 (Вт/м²)

 

Расчетная площадь

F_p = Q_пр * B₁ * В₂ / q_пр = 
= 1650 * 1,01 * 1,04 / 638,15 = 2,7 (м²)

 

Площадь поверхности нагрева 

f = 0,71 (м2).

 

Число отопительных приборов

N = F_p / f = 2,71 / 0, 71 = 4            

 

Таблица 3.1 - Расчёт нагревательного прибора в угловом помещении 208

 

Помещение	Qпр, Вт	Gст, кг/ч	α	Gпр, кг/ч	tвх, oС	tвых, oС	∆tср, oС	qпр, Вт/м2	Fp, м2	N
208	1800	89,26	0,52	46,41	105	74	80	638,15	2,7	4