Лекция 5

3.2.5 Расчет однотрубных систем водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Вычерчиваем аксонометрическую расчетную схему централизованной СВО, однотрубной с естественной циркуляцией теплоносителя, вертикальной тупиковой с замыкающими участками.

Рисунок 3.11

Методика расчета аналогична двухтрубной, но есть и свои особенности.

1. Выбираем самую неблагоприятную ветвь, как в двухтрубной системе.

2. Выбираем расчетное циркуляционное кольцо, количество которых равно количеству отопительных стояков. В данной системе 3 циркуляционных кольца.

3. Естественное давление одинаково для всех 3-х этажей.

4. В однотрубных СВО потери давления в стояках должны составлять не менее 70  общих потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления в общих участках (СНиП).

Для расчета количества воды, проходящей через ОП, G_пр, пользуются коэффициентом затекания 

 = G_пр/G_ст, (3.9)

где G_ст - количество воды, циркулирующей по стояку.

Чем выше коэффициент затекания, тем большее количество воды затекает в прибор. Количество воды, проходящей через прибор, а следовательно и коэффициент затекания завися от способа присоединения приборов (одностороннее и двухстороннее), соотношения диаметров стояка, замыкающего участка и подводок к прибору, а также от тепловой нагрузки приборов и скорости движения воды в стояке. Значения коэффициентов затекания воды в приборы определяются по номограммам или таблицам.

Узлы присоединения ОП к стоякам через подводки вместе с замыкающими участками принимаются как местные сопротивления.

Узел подбирается в зависимости от располагаемого давления. Чем оно больше, тем надо выбирать узел с большим сопротивлением, чтобы погасить давление.

3.2.6 Водяное отопление с искуственной циркуляцией теплоносителя

Рассмотрим принципиальную схему насосной системы водяного отопления (рисунок 3.11)

РС 2

К 1

1 - насос; 2 - воздухосборник

Рисунок 3.11

СВО с искусственной циркуляцией воды или, как ее принято называть, насосная система отопления отличается от системы с естественной циркуляцией установкой насоса на обратном трубопроводе перед котлом.

Расширительный сосуд в насосной системе нельзя устанавливать так же как в системе с естественным давлением, т.к. вода от разряжения может закипеть, его присоединяют к обратной магистрали около всасывающего патрубка насоса. Так как при этом присоединении расширительный сосуд не может служить для удаления воздуха из системы, последний удаляется через воздухосборник. В СВО с искусственной циркуляцией скорость движения воды (до 1,5 м/с в зависимости от диаметра трубопроводов) обычно больше скорости всплывания воздушных пузырьков, равной 0,2 м/с, и пузырьки воздуха не могут двигаться в направлении противоположном потоку воды. Поэтому в таких системах разводящие магистральные трубопроводы прокладывают с подъемом к крайним стоякам и в высших точках системы устанавливают воздухосборники.

В СВО с нижней разводкой воздух удаляются с помощью специальной воздухоотводящей сети. Сеть присоединяют к РС, как это делается в системах с естественной циркуляцией, или устанавливают на ней непроточные воздухосборники. Для удаления воздуха могут быть использованы также воздушные краны, устанавливаемые на ОП последнего этажа (рисунок 3.12).

Рисунок 3.12

Первоначальная стоимость системы водяного отопления с искусственной циркуляцией значительно ниже стоимости СВО с естественной циркуляцией. При искусственной циркуляции расчетное давление в 10-15 раз больше, чем в системах с естественной циркуляцией, а так как потери давления в трубопроводах пропорциональны квадрату скорости движения воды, то сечения магистральных трубопроводов получаются в 3-4 раза меньше, чем при естественной циркуляции.

Для систем с искусственной циркуляцией воды котельные не заглубляют. Они могут обслуживать из одного центра несколько зданий и позволяют осуществлять центральное регулирование теплоотдачи ОП в весьма широких пределах. Эксплуатация системы с искусственной циркуляцией обходится дороже водяного отопления с естественной циркуляцией на величину стоимости электроэнергии, потребляемой циркуляционным насосом. Однако расходы на амортизацию систем с искусственной циркуляцией за счет их меньшей первоначальной стоимости по сравнению с гравитационными системами оказываются меньше.

Расчетное циркуляционное давление в системе.

В системе отопления расчетное давление для создания циркуляции воды р_р определяется по формулам:

В насосной вертикальной однотрубной системе при качественном регулировании теплоносителя

р_р = р_н + р_е; (3.10)

то же при автоматическом качественно-количественном регулировании теплоносителя

р_р = р_н + 0,7р_е; (3.11)

в насосных двухтрубной и горизонтальной однотрубной системах

р_р = р_н + 0,4р_е; (3.12)

в гравитационной системе

р_р = р_н, (3.13)

где – р_н давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе; р_е - естественное циркуляционное давление.

Гидравлический расчет трубопроводов расчетных колец ведется в табличной форме (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Ведомость гидравлического расчета

Данные по схеме				Принято						Rl+Z, Па
участок	Q, Вт	G, кг/ч	l, м	dу, мм	v, м/с	R, Па/м	Rl, Па		Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

l Rl Z (Rl+Z)

Все потери давления по циркуляционному кольцу (Rl+Z) сопоставляются с величиной 0,9р_р. Невязка потерь давления в циркуляционных кольцах не должна превышать 5  при попутной и 15  - при тупиковой разводке СВО при расчете с постоянными разностями температур (СНиП).

Если полученная невязка больше допустимой, изменяют диаметры трубопроводов на нескольких участках и расчет повторяют.

При необходимости избыток давления гасится шайбой, требуемый диаметр отверстия которой определяется по формуле

, (3.14)

где G – расход воды в месте установки диафрагмы, кг/ч; р_и - избыточное давление в циркуляционном кольце, Па.

Диаметр отверстия шайбы во избежание засорения должен быть не менее 3 мм.

По окончании гидравлического расчета на аксонометрической схеме и системы и на планах здания проставляются диаметры рассчитанных трубопроводов и диафрагм.