Выбор и расчет систем отопления, вентиляции и кондиционирования автоцентра

 

                                                                  

                                              (12.4)

 

где Rl – потери давления на трение на рассчитываемом участке, Па.

Просуммировав потери давления на каждом участке, получены потери давления всего циркуляционного кольца.

Правильность выполнения гидравлического расчета проверена условием

 

                                                                                                               (12.5)

 

  Таблица 12.1. – Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы отопления №1

№ уч.	Q, Вт	G, кг/ч	d, мм	l, м	R, Па/м	Rl, Па	W, м/с	Pд, Па	Sz	Z, Па	Rl+Z, Па
1	2200	83,5	16	13	50	650	0,3	25	1,45	36,3	686,25
2	2200	83,5	16	3,6	43	154,8	0,3	30	1,45	43,5	198,3
3	2200	83,5	16	7,4	27	199,8	0,3	38	1,45	55,1	254,9
4	2200	83,5	16	1,6	36	57,6	0,3	47	1,45	68,2	125,75
5	3860	146,6	20	6,3	48	302,4	0,35	56	1,9	106,4	408,8
6	2200	83,5	16	13,2	27	356,4	0,3	69	1,45	100,1	456,45
7	2200	83,5	16	6,1	34	207,4	0,3	25	1,45	36,25	243,65
8	2200	83,5	16	5,7	57	324,9	0,3	30	1,45	43,5	368,4
9	2200	83,5	16	2,1	61	128,1	0,3	38	1,45	55,1	183,2
10	3860	146,6	20	7,8	73	569,4	0,35	47	1,9	89,3	658,7
				66,8							3584,4

 

На рисунке 12.1 представлена расчетная схема системы отопления 1, а ее расчет и других последующих систем произведен с помощью программы «Rehau», результаты которого сведены в таблицу в приложении Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13 Расчет поверхности отопительных приборов

 

Минимально допустимое число секций отопительного прибора, N, шт, определено по формуле

 

                                             

                                                             (13.1)

 

где Q_тп – теплопотери помещения, Вт;

 Q_c – теплоотдача одной секции отопительного прибора, Вт;

- для радиаторов «Kermi» тип 11 – 114,75 Вт;

- для радиаторов «Kermi» тип 22 – 193,0 Вт;

     К – коэффициент, зависящий от ∆Т; ∆Т , °С определен по формуле

 

                                                                                                     (13.2)

 

где t_h – температура воды на входе в систему отопления, 90°С;

  t_r -  температура воды на выходе из  системы отопления, 65°С;

  t_int – расчётная температура внутреннего воздуха в помещении, °С.

Расчёт зависимости ∆Т от К принят по [14].

 

Пример расчета помещения 12– склад 1.

Исходные данные:

Q_тп=320 Вт,

t_int =16°C

t_под=90°С

t_обр=65°С

Расчет:

°С

Исходя из табличных значений К = 0,875

Теплоотдача одной секции равна 114,75 · 0,875 = 88,35 Вт

Количество секций N= =3,62 = 4 секции

Расчёт числа секций отопительных приборов 1 этажа автоцентра приведен в таблице 13.1.

Таблица 13.1 – Расчет секций отопительных приборов

№ помещения	Наименование помещения	Теплопотери помещения	Наименование прибора	Число секций, шт.
4	Лестница	4650	Kermi 500/2000/100	20
10	Лестница	4800	Kermi 500/2000/100	20
12	Склад 1	320	Kermi 500/400/61	4
14	Гардеробная	860	Kermi 500/1100/61	11
18	Помещение для приема пищи	1140	Kermi 500/700/61	2х7
23	Агрегатная	1250	Kermi 500/1200/61	12
25	Инженер по гарантии	300	Kermi 500/400/61	4
29	Начальник отдела запчастей	290	Kermi 500/400/61	4
30	Склад 2	700	Kermi 500/700/61	7
31	Приемка	2820	Kermi 500/900/61	3х9
32	СТО	20150	Kermi 500/900/61	6х9

 

14 Расчет  теплого пола

 

После того, как выбран тип теплого пола (тип теплоизоляции, тип трубопровода, толщина излучающей стяжки и вид окончательной отделки), расчет сводится к определению четырех основных параметров:

- температуры поверхности  пола в корреляции с температурой  воздуха, °С;

- межосевого расстояния  между трубками змеевика, см;

- излучающей способности,  Вт/м²;

- теплового перепада  между средней температурой теплоносителя  и температурой воздуха, К.

Плотность укладки труб зависит от:

- требуемой производительности  обогревающего пола (теплопотерь  помещения);

- типа покрытия пола;

- принятых параметров  теплоносителя;

- температуры воздуха  в помещении.

Рекомендуется сгущение шага труб у внешних стен (так называемая, граничная зона) с целью увеличения температуры пола и тепловой производительности в местах, где имеются наибольшие затраты тепла.

 

1 – перекрытие; 2 –  тепловая изоляция; 3 – лента краевая  (отделяющая от внешних стен); 4 – влагоустойчивая изоляция (пленка РЕ); 5 – бетонная отливка; 6 – половое покрытие; 7 – труба.

Рисунок 14.1 – Конструкция подпольного нагревателя

1 – клапан регулируемый  термостатический; 2 – клапан регулируемый  обходной; 3 – насос; 4 – клапан  перекрывающий (дросселирующий); 5 – датчик температуры; 6 – ограничитель температуры; 7 – клапан, управляемый термостатом из помещения.

Рисунок 14.2 – Автоматика «теплого пола»

На рисунке 14.2 представлено устройство с погодным (климатическим) регулятором. Четырехконцевой смесительный клапан управляется посредством наружного регулятора температуры воздуха. В этом способе поддерживается соответствующий уровень температуры воды, поступающей в спираль подпольного отопления. Дополнительно можно присоединить датчик температуры внутри помещения.

По затратам тепла  помещения Q, Вт, и площади пола F, м², можно определить требуемый поток тепла g, Вт/м² согласно зависимости

 

                                                         g=Q/F,                                                          (14.1)

 

 В таблице из [15] для соответствующего типа покрытия, средней температуры воды в спирали, и температуры воздуха в помещении необходимо выбрать шаг труб b, м, для которого эффективность тепла близка к вычисленной по вышеприведенной зависимости.

Необходимо вычислить  температуру пола. Она не должна превышать допустимую температуру, которую необходимо принять следующей:

- жилое  помещение – 29 °С;

- помещения  временного пребывания людей  (ванны и т.п.) – 33 °С;

- участки  помещения вне непосредственно занимаемой зоны – 35 °С.

Масса потока воды m, кг/с, для рассчитанной спирали определяется по формуле

 

                                                 

,                                             (14.2)

 

Для рассчитанной таким образом массы потока воды можно из таблицы  [15] определить удельную потерю давления R, Па/м.

Потери давления в  спирали P, Па, определяются по формуле

 

                                                  P=L_w×R,                                                           (14.3)

 

при этом длина спирали L_w, м, определяется по формуле

 

                                                  L_w= F/b,                                                            (14.4)

 

где b – рассчитанный шаг спирали, м;

      F – площадь пола, м².

В случае превышения допустимой температуры пола необходимо выбрать  более низкую среднюю температуру  теплоносителя.

Площадь пола F необходимо заполнить спиралью с шагом b.

 

Расчет параметров теплого  пола представлен на примере демонстрационного зала.

Теплопотери демонстрационного  зала (№1) Q=54680 Вт;

Расчетная температура t_int=15 °C;

Площадь пола F=552 м²;

Покрытие – керамика R_w=0,02 м²·К/Вт.

g=54680/552=99,06 Вт/м².

Выберем t_S=35 °C, следовательно t_z/t_p=50/40 °C.

Из таблицы [15] для керамики R_w=0,02 м²·К/Вт по величине g=100 Вт/м² получим шаг b=0,20 м и t_f  =20,9 °C.

Температура пола не превышает  допустимую.

Длина спирали, м

L_w=552/0,2=2760

Масса потока воды m, кг/с

 Выше была приведена методика расчета теплого пола на примере демонстрационного зала, в приложении В представлен сам расчет произведенный с применением программы «Rehau».

Система теплого пола имеет несколько распределительных коллекторов, которые позволяют подавать теплоноситель по поверхности пола всего помещения, что обеспечивает равномерность распределения температуры воздуха по помещению.

На рисунке 14.3 представлена принципиальная схема узла напольного отопления.

Рисунок 14.3 – Схема узла напольного отопления

 

 

 

15 Научно-исследовательская работа: «Потокораспределение в системах отопления с помощью автоматических средств регулирования»

В период обучения в ВУЗе проводилась научно-исследовательская работа по теме «Потокораспределение в системах отопления с помощью автоматических средств регулирования».

Исследования, проведенные в России и за рубежом, показали, что оснащение отопительных приборов индивидуальными автоматическими регуляторами теплового потока (термостатами) позволяет, в зависимости от типа терморегуляторов и условий их эксплуатации, уменьшить расход тепловой энергии на отопление на 10–20 %, в основном за счет снижения непроизводительных затрат теплоты (перетоп и т. п.). Это заметно превышает уровень экономии тепловой энергии с помощью ручного регулирования кранами или вентилями (обычно 4–9 % при нормально работающем ручном регуляторе), к тому же обеспечивает более высокий уровень температурного комфорта в отапливаемых помещениях. В современных системах отопления также должно применять другие виды средств регуляции, например, регуляторы давления, регуляторы расхода и клапаны различного назначения.

Больший эффект экономии теплоты на отопление (до 25—35 %) достигается комплексным  оборудованием системы отопления  не только индивидуальными термостатами, но и регуляторами у источника  тепловой энергии или в ИТП (для пофасадного регулирования, для программирования режимов отпуска теплоты в отопительный период и т. п.).

В настоящее время в нашей  стране осуществляется переход на индивидуальные тепловые пункты (ИТП), которые позволяют  обеспечить регулирование и учет теплопотребления на каждом конкретном объекте. Для инвестора большой интерес представляет экономический результат внедрения их затрат. В целях стабилизации гидравлических режимов наружных тепловых сетей и для обеспечения работы исполнительных механизмов в оптимальном диапазоне давлений на вводе в здание рекомендуется устанавливать регулятор постоянства перепада давлений.

Для двухтрубной системы отопления  с автоматическими радиаторными терморегуляторами целесообразно  циркуляционный насос оснащать частотным преобразователем, а в небольшой системе поддерживать постоянный перепад давлений на ней с помощью перепускного клапана между подающим и обратным трубопроводами. В зданиях индивидуальной застройки чаще применяются местные источники теплоты (котлы). При этом автоматизация осуществляется с помощью программируемых термостатов или контроллеров, которые поддерживают температуру теплоносителя, поступающего в систему отопления, или среднюю температуру внутреннего воздуха в здании, управляя подачей топлива в котел.

Основными направлениями регулирования  расхода тепловой энергии и совершенствования  систем централизованного теплоснабжения, которые приводят к значительной экономии тепла, являются:

– осуществление автоматического  регулирования расхода тепловой энергии как на центральных тепловых пунктах (ЦТП), так и на вводе в зданиях в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП), т. е. автоматизация тепловых пунктов;

– постепенный отказ  от ЦТП и перенос оборудования приготовления горячей воды на бытовые  нужды в здания (переход на ИТП);

– повышение в связи  с этим эффективности автоматического  регулирования отопления (пофасадное авторегулирование и авторегулирование  с коррекцией по температуре внутреннего  воздуха, учитывающие индивидуальные особенности здания, оснащение отопительных приборов термостатами – индивидуальными автоматическими регуляторами теплового потока).

Автоматизированные ИТП  в сочетании с индивидуальным автоматическим регулированием теплоотдачи  отопительных приборов позволяют полностью  осуществить в зданиях мероприятия по экономии тепла, воды, электроэнергии на перекачку, а также получить снижение затрат на прокладку трубопроводов систем тепло-, водоснабжения (особенно при 2-зонном водоснабжении). Наличие малошумных циркуляционных насосов, компактных теплообменников и приборов авторегулирования подачи и учета тепла позволяют успешно решить эту задачу. Отказ от ЦТП и управление регулированием подачей тепла на отопление и горячее водоснабжение в ИТП, помимо прочего, приводит к сокращению потерь тепла внутриквартальными теплопроводами и к снижению расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя [21].