Расчёт системы водяного отопления 9-этажного жилого дома

 

 

4.4. Наполнение  и опорожнение системы отопления,  удаление воздуха.

Для удаления воздуха из системы  отопления следует предусматривать  установку в верхних ее точках воздуховыпускных устройств. В системах с принудительной циркуляцией в качестве таковых применяют воздухосборники, вантузы или просто краны. В системах с верхней разводкой воздухосборники или вантузы устанавливают в конце каждого магистрального ответвления, как правило, между последним и предпоследним стояками. Диаметр воздухосборника принимается из расчета допустимой в нем скорости не более 0,05 м/с, он должен превышать диаметр магистрали не менее чем в 2 раза. Длина воздухосборника при диаметре магистрали до 32 мм принимается равной 250 - 350 мм. Отвод воздуха осуществляется через вантуз или или воздушную трубку диаметром 15 мм, установленную в верхней части воздухосборника. На воздушной трубке устанавливается кран.

Чтобы создать условия для перемещения воздуха к воздухосборнику, магистральный трубопровод с горячей водой прокладывается с подъемом не менее 0,002 от главного стояка к воздухосборнику и с уклоном не менее 0,001 после воздухосборника до последнего стояка.

Удаление воздуха из систем отопления с нижней разводкой производится с помощью малогабаритных кранов или других устройств, устанавливаемых в верхних пробках радиаторов на последнем этаже.

Для опорожнения стояков в начале стояка по ходу движения воды устанавливают  пробковый кран и тройник с пробкой, а в конце стояка - тройник с водоспускным краном и пробковый кран на стояке.

Для слива воды из системы в нижних точках обратного трубопровода каждого ответвления и сборной магистрали устанавливают тройники с запорной арматурой. В сторону водоспускных устройств предусматривается уклон 0,002.

Заполнение системы отопления  теплоносителем осуществляется из теплового  пункта через обратную магистраль.

4.5. Теплоизоляция  трубопроводов.

Для уменьшения бесполезных потерь теплоты трубопроводами системы  отопления и возможности замерзания в них воды трубопроводы  подающей и обратной магистрали, участки стояков, расположенные в неотапливаемых подвалах, чердаках и тамбурах лестничных клеток, подлежат тепловой изоляции. Тепловая изоляция выполняется из несгораемых материалов. Сопротивление теплопередаче тепловой изоляции должно быть для труб диаметром до 25 мм не менее 0,86 м²*С/Вт и для труб большего диаметра - не менее 1,22 м²*°С/Вт.

5.Расчёт теплового  потока и расхода теплоносителя.

1. Расчетный тепловой поток системы отопления, кВт, системы водяного отопления следует определять по формуле

Q=SQ₁*b₁*b₂+Q₂+Q₃        (28);

где Q₁ — часть расчетных потерь теплоты, кВт, зданием, возмещаемых отопительными приборами;

 b₁ — коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины, принимаемый по табл. 1:

 

Таблица  1

Шаг номенклатурного  ряда отопительных приборов. КВт	Коэффициент b1
0,12	1,02
0,15	1,03
0,18	1,04
0,21	1,06
0,24	1,08
0,30	1,13

Примечание Для отопительных приборов помещения с номинальным тепловым потоком более 2.3 кВт следует принимать вместо коэффициента b₁, коэффициент b₁', определяемый по формуле

b'₁=0,5*(1+b₁) ;        (29);

b₂ — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждений, принимаемый по табл.2:

Q₂ — дополнительные потери теплоты при остывании теплоносителя в подающих и обратных магистралях, проходящих в неотапливаемых помещениях, кВт, определяемые расчетом;

Q₃ — часть расчетных потерь теплоты, возмещаемых поступлением теплоты от трубопроводов, проходящих в отапливаемых помещениях по п.3.46, кВт.

Таблица2

 

Отопительный прибор	Коэффициент b2. при установке прибора
	У наружной стены, в том  числе под световым проемом	у остекления светового проема
Радиатор:
Чугунный секционный	1,02	1,07
Стальной панельный	1,04	1,10
Конвектор:
с кожухом	1,02	1.05
без кожуха	1,03	1,07

 

2. Дополнительные потери теплоты n, %. через участки наружных ограждений, расположенных за отопительным прибором, а также за счет остывания теплоносителя в трубопроводах, проложенных в неотапливаемых помещениях, в сумме следует принимать не более 7 % теплового потока системы отопления и определять по формуле

n =100S*[Q₁*(b_2.mt-1) +Q₁]/Q£7 ,              (30);

где b_2.mt — средневзвешенный коэффициент из принятых при расчете по формуле (1) настоящего приложения.

Определяем  величину: Q = 89,831 – 28,72 = 61,111 кВт;

3. Расход теплоносителя G, кг/ч, в системе или в ветви системы отопления следует определять по формуле:

G = S G_ст, кг/ч,          (31);

Где G_ст – расход воды в стояке, кг/ч;

Определяем  величину: см. табл. 16;

6. Гидравлический  расчет трубопроводов системы  отопления.

6.1. Общие положения.

Гидравлический расчет системы  отопления основан на принципе: действующая в системе разность давления (насосного и естественного) полностью расходуется на преодоление гидравлического сопротивления движению воды в циркуляционных кольцах. Целью этого расчета является определение диаметров трубопроводов всех участков системы отопления таким образом, чтобы при заданном располагаемом давлении было обеспечено затекание необходимого количества воды в каждый участок, стояк, отопительный прибор.

Прежде чем приступить к расчету, вычерчивается аксонометрическая  схема системы отопления, на которой  показывается вся запорно - регулировочная арматура, воздухосборники, отводы, стояки с отопительными приборами и другие элементы.

Базовым для гидравлического расчета  является основное циркуляционное кольцо. В однотрубных тупиковых системах отопления такое кольцо проходит через элеваторный узел, главный стояк, магистраль с горячей водой, дальний стояк и, наконец, через обратную магистраль к элеваторному узлу.

В системах с попутным   движением  такое кольцо проходит через самый  загруженный стояк,     а в двухтрубных системах через нижний прибор самого загруженного стояка. Циркуляционные кольца разбивают на участки, характеризующиеся постоянным расходом и неизменным диаметром. Каждый рассчитываемый участок обозначается порядковым номером, начиная от элеваторного узла, в числителе указывается его тепловая нагрузка в Вт, в знаменателе - длина в м.

6.2. Располагаемое  циркуляционное давление.

Располагаемое циркуляционное давление  DР_р, Па, равно:

-     для насосной вертикальной  однотрубной системы отопления  при качественном регулировании  теплоносителя :

DР_р = DР_н + DР_е                (32);

Определяем  величину: DР_р = 15 000 Па см. задание;

• Для двухтрубных систем :

DР_р = DР_н + 0,4 DР_е         (33);

где DР_н - давление, создаваемое элеваторным узлом, Па (см. исходные данные);

DР_е – естественное давление, образующееся в результате охлаждения воды в отопительных приборах - DР_е.пр и трубопроводах - DР_е.тр, Па.

Естественное давление учитывается, если оно составляет более 10% DР_н:

DР_р = DР_е.пр + DР_е.тр.                (34);

В вертикальной однотрубной системе  при N приборах в стояке, входящем в расчётное кольцо,

 

(35);

 

 

 

где Q_i – количество теплоты, вносимое теплоносителем в i-ое помещение, Вт.

h_i – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения i-го прибора стояка до точки смешения воды в элеваторном узле;

b – среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1⁰С ; при расчётной разности температур теплоносителя в системе, равной 95-70 ⁰С     b = 0,64; при разности 105 -70 ⁰С    b = 0,66;

с—удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг*⁰С);

G_ст – расход воды в стояке, кг/ч,

Q_i = Q_п.i*b₁*b₂        (36);

Q_п.i – теплопотери i-го помещения, Вт;

b₁  и  b₂ – поправочные коэффициенты

b₁ - поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную (сверх расчётной) уставленную площадь отопительного прибора, см табл. 19. Для радиаторов и конвекторов: 

b₁ = 1,03 –1,06 ; для ребристых труб  b₁ = 1,1З;

b₂ - поправочных коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружной стены;

b₂  = 1,02 при установке у наружной стены секционного радиатора или конвектора типов КН или КО,

b₂  = 1,03 при установке конвектора КА ;

b₂  = 1,0  при установке панельного радиатора;

Определяем  величину: см. табл. 14;

 

 

(37);

 

 

где   Dt_c— расчётая разность температуры воды в данном стояке, ⁰С.

Она определяется с учётом теплопотерь по длине подающей и  обратной маистралей так, чтобы обеспечить у элеватора t_г и t_о в подающей и обратной маистралях.

Определяем  величину: см. табл. 16;

Для двухтрубной системы  отопления DР_е.тр. в расчётном кольце через отопительный прибор на нижнем этаже опредееляют по формуле:

DР_е.тр. = b*g*h₁*(t_г – t_о)          (38);

где h₁ — вертикальное расстояние между центром элеватора и центром отопительного прибора при его подключении по схеме сверху-вниз или снизу-вверх или же нижней подводкой к прибору при подключении прибора по схеме снизу-вниз.

Естественное давление от остывания воды в трубах находят по графику. См. рис. 4 [5], с. 239.

В насосных системах с нижней разводкой  величиной DР_е.тр.  можно пренебречь.

6.3. Последовательность  гидравлического расчёта.

Гидравлический расчёт системы водяного отопления выполняют по методу удельных линейных потерь давления. Расчет начинают с основного циркуляционного кольца. Результаты расчета сводят в табл. 20.

6.3.1. В таблицу заносят тепловые нагрузки всех участков. По ним определяют необходимый расход теплоносителя на каждом участке G_уч , по формуле (37). При определении расхода воды в стояках (ветвях) системы отопления температурный перепад Dt_c рекомендуется принимать на 1⁰С меньше расчётного перепада температур в системе.

6.3.2. Определяют средние удельные потери давления на трение по длине расчётного циркуляционного кольца , Па/м :

(39);

 

 

где 0,65 – доля потерь давления на трение;

DР_р – Располагаемое давление в системе отопления, Па.

DР_с – (Rl+z) – 0,9*DР_р – потери давления в системе отопления, Па;

Sl – общая длина расчётного циркуляционного кольца, м.

Определяем  величину: см. табл. 17;

6.3.3. Ориентируясь на R_ср, по табл. 6 для определённого расхода теплоносителя на данном участке G_уч  подбираем диаметры участков так, чтобы скорость движения воды в трубах не превышала 1,5 м/с. Затем по принятому диаметру участка d_уч и расходу G_уч определяем действительное значение R, Па/м, и скорость движения воды W, м/с.

6.3.4. По величине скорости определяют значение динамического давления Р_д, Па для всех участков по табл. 8.

 

 

(40);

 

 

Определяем величину: см. табл. 17;

6.3.5. Определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений на каждом рассчитываемом участке (см. табл. 7 ) .Местное сопротивление, находящееся на границе двух участков, принято относить к участку с меньшим расходом теплоносителя. Следует быть особенно внимательным при определении коэффициентов местного сопротивления тройников в зависимости от характера движения жидкости на рассчитываемом участке.

Умножая сумму коэффициентов местных  сопротивлений Sz на Р_д, находят величину потерь давления в местных сопротивлениях z, Па.

6.3.6. Потери давления по длине участка Rl суммируют с потерями давления в местных сопротивлениях z и находят, таким образом, полные потери давления на каждом участке (Rl+z). Суммируя их, находят потери давления всего циркуляционного кольца.

Правильность гидравлического  расчета проверяют исходя из условия, что суммарные потери давления циркуляционных колец не должны отличаться друг от друга более чем на 15 %. Сопротивления  дальнего и ближнего стояков соотносятся  между собой:

S(Rl+z) _бл.ст. >=  0,85*S(Rl+z) _д.ст.,         (41);

S(Rl+z)_д.ст  = (0,9-0,95)*D Р_р                (42);

Определяем  величину: см. табл. 17;

Если эти условия не выполняются, то необходимо на отдельных участках изменить диаметры труб.

Примечание. Согласно требованиям СНиП 2.04.05 - 94 п.3.15 в однотрубных системах водяного отопления потери давления в стояках должны составлять не менее 70 % общих потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления в общих участках.