книги / Отопление и вентиляция Ч. 1 Отопление

При работающем насосе давление в точке Б:

Рб = Р Л К - Нб >

где НБ — давление насоса, расходуемое на преодоление соп­ ротивлений в участке трубопровода АБ.

Если НБ (т. е. сопротивление в участке АБ) будет по своей величине больше, чем hAv то давление в точке Б будет меньше атмосферного давления; иначе говоря, в точке Б будет разреже­ ние, в результате которого вода может закипать уже при темпе­ ратуре порядка 85—90° С. При более низких температурах воды парообразования может не быть, но при открывании кранов у воздушных сборников через них будет всасываться в систему воздух. Подсос воздуха через воздушные сборники приведет к вытеснению части воды из системы через переливную трубу расширительного сосуда, вследствие чего часть подающей маги­ страли может оказаться опорожненной от воды, что прекратит действие соответствующей части системы.

§ 29. Установка и схема обвязки циркуляционных насосов

Д ля циркуляции воды в насосных системах отопления приме­ няют центробежные насосы. В каждой котельной устанавливают два циркуляционных насоса: один рабочий, другой резервный. Оба работают попеременно. Насосы присоединяют к обратной магистрали.

Работа циркуляционных отопительных насосов существенно отличается от работы насосов в системах холодного водоснаб­ жения, так как циркуляционные насосы только перемещают на­ ходящуюся в системе воду, не поднимая ее на высоту; кроме то­ го, перекачивая значительные количества воды, они должны раз­

вивать сравнительно	небольшие давления	(в большинстве
случаев 0,1— 1 ати).
Производительность	отопительного циркуляционного насоса
определяют по формуле
	QK____	(VI. 1)
	Vнас

YB (^г— Л>)

где Унас — объем воды, которая должна перемещаться насосом, в м3/ч;

QK— тепловая нагрузка котельной в ккал/ч;

YD — объемный вес воды в кг/м3;
tr — 10 — расчетный перепад температур	в системе отопления
в град.
Необходимое давление насоса определяют по формуле
Анас = Йс + /1н.в + Лк,	(VI. 2)

где Анас — давление насоса в м вод. ст.\

hc — потеря	давления в системе отопления в м вод. ст.\
А„.в— потеря	давления в наружных водоводах в м вод. ст.\

hK— потеря давления в котельной в м вод. ст.

Влияние естественной циркуляции на действие насосной си­ стемы. В насосных системах отопления вода перемещ ается не только благодаря давлению, развиваемому насосом, но и под влиянием естественного циркуляционного давления, возникаю ­ щего вследствие разности температур воды в подающем и обрат­ ном трубопроводах.

Давление, развиваемое насосом, практически остается по­ стоянным, тогда как естественное циркуляционное давление яв­ ляется величиной переменной, зависящ ей от температуры воды в системе.

Постоянное давление насоса обеспечивает циркуляцию по­ стоянного количества воды. Под влиянием переменного естест­ венного давления может происходить перераспределение воды по нагревательным приборам различных этаж ей, что будет при­ водить к разрегулировке теплоотдачи приборов.

Влияние естественного давления на действие различных сис­ тем водяного отопления неодинаково. Специальные исследова­ ния показали, что в вертикальных однотрубных насосных систе­ мах отопления естественное давление приносит существенную пользу, так как почти в равной степени способствует циркуляции воды в каждом нагревательном приборе.

В двухтрубных системах отопления величина естественного давления для каждого прибора зависит от высоты его установ­ ки. Чем выше расположен прибор, тем больше будет естествен­ ное давление. Поэтому при больших морозах, когда температура воды в системе соответственно повышается, естественное давле­ ние у приборов верхних этажей достигает болыцой величины. В связи с этим верхние приборы несколько перегреваются за счет некоторого уменьшения теплоотдачи нижних приборов. При по­ нижении температуры воды в системе происходит обратное яв­ ление: нижние нагревательные приборы начинают прогреваться лучше верхних.

Чтобы уменьшить разницу в прогреве верхних и нижних при­ боров, регулировку насосных двухтрубных систем отопления сле­ дует производить при средней для отопительного периода тем­ пературе воды в котлах. Иначе говоря, температура воды в кот­ лах долж на соответствовать средней температуре отопительного периода. Например, для условий Москвы, где средняя темпе­

ратура	отопительного периода составляет — 5,2° С, температура
воды в	котлах при регулировке системы долж на быть рав­

на 60° С. Опыт показывает, что регулировка системы при такой температуре обеспечивает даж е в высоких зданиях достаточно равномерный прогрев верхних и нижних приборов в течение всего отопительного периода.

Установка насосов. Циркуляционные насосы и электродвигатели к ним устанавливают на специальных фундаментах.

В небольших отопительных котельных насосы и электродвигатели могут быть расположены непосредственно в котельных залах.

Рис. VI.21. Виброизолирующее основание под центробежный насос

/ — поперечная балка; 2 и 5 — резиновые амортизаторы; 3 — несущий болт; 4 —шайба; 6 — опорная подставка

В более крупных котельных насосы устанавливают в отдельных помеще­ ниях, которые называют «насосными». В таких помещениях кроме насосов могут быть расположены дутьевые вентиляторы.

Для устранения шума от электродвигателей и насосов фундаменты под ними не связывают с фундаментами стен и, кроме того, применяют звуко­ поглощающие прокладки (резиновое полотно, пробку). В последние годы с этой целью насосы и электродвигатели часто устанавливают на виброизо­ лирующих основаниях. На рис. VI.21 показана одна из конструкций таких основании.

Ширина проходов между насосными агрегатами, установленными на са­ мостоятельных фундаментах, должна быть не менее 700 мм.

Обвязка насосов трубопроводами. Принципиальная схема обвязки на­ сосов показана на рис. VI.22. Для каждого насоса предусматриваются две задвижки: одна на всасывающем, другая на нагнетательном трубопроводе. Кроме того, задвижка должна быть предусмотрена на обводной линии (если она имеется).

До и после насосов обязательно на одном уровне устанавливают мано­ метры, которые показывают разность давлений, создаваемую насосом.

§30. Особенности расчета трубопроводов насосных систем водяного отопления

Вотличие от систем водяного отопления с естественной цир­ куляцией потери давления в насосных системах определяются предельными скоростями движения воды, возможностью увязки потерь давления по отдельным кольцам и технико-экономически­ ми соображениями и расчетами.

Внасосных системах отопления величину располагаемого давления, создаваемого насосом, принимают:

а) при присоединении системы отопления непосредственно к тепловым сетям централизованного теплоснабжения — равной разности давлений в наружной сети (подающем и обратном тру­ бопроводах) на вводе в здание;

б) для систем отопления, которые в перспективе будут при­ соединяться к централизованному теплоснабжению через элева­

т о р — равной		не более	1000— 1200 кг/м2 после элеватора;
в)	, для	систем,	которые не имеют перспектив присоединения
к централизованному			теплоснабжению, — по технико-экономи­
ческим соображениям.

Величину давления, создаваемого насосом, следует опреде­ лять с учетом дополнительного давления от охлаждения воды в приборах и трубопроводах.

Допускается не учитывать величину дополнительного давле­ ния, если оно составляет не более 10% давления, создаваемого насосом.

Дополнительное давление от охлаждения воды в	приборах
и трубопроводе следует учитывать в размере 50—70%	его м ак­
симальной величины.

Скорости движения теплоносителя в системах отопления определяют гидравлическим расчетом и экономическими сооб­ ражениями.

Из условия бесшумной работы системы не рекомендуется пре­ вышать предельные значения скоростей движения теплоносителя, приведенные в табл. VI. 1.

						Т а б л и ц а VI.!
		Предельные скорости движения теплоносителя
		в трубопроводах		систем	отопления
			Предельные скорости в м{сек
	Диаметры		при теплоносителе парс с давлением на вводе
		при теплоно­	до 0,7 кг/ок9			более 0,7 кг/см*
	трубопрово­
	дов в мм	сителе воде	при движении пара и конденсата			при попутном движе­
			попутном	|	встречном	нии пара и конденсата
	От 6 ДО	0,3
	15		14		10	25
	15	0,3
	20	0,65	18		12	40
	25	0,8	22		14	50
	32	1.5	23		15	55
	40		25		17	60
	50	1,5	30		20	70
	Более 50	1,5	30		20	80

Пр и м е ч а н и е . Предельные скорости движения пара в системах с дав­ лением на вводе более 0,7 к г/с м 2 при встречном движении пара и конденсата следует принимать равными 0,7 от значений, приведенных в таблице для по­ путного движения.

В магистральных трубопроводах насосных систем водяного отопления, прокладываемых вне жилых и рабочих помещений, скорость движения воды следует принимать до 1,5 м/сек.

Д ля преодоления сопротивлений, не учтенных расчетом тру­ бопроводов, предусматривают запас в размере до 10% от рас­ четных потерь давления.

Увязка потерь давлений в циркуляционных кольцах водяного отопления должна производиться с учетом только тех участков, которые не являются общими для сравниваемых колец.

В системах водяного отопления потери давления в циркуля­ ционных кольцах не должны различаться более чем на 15% в однотрубных системах и двухтрубных с попутным движением воды и на 25% в двухтрубных тупиковых системах.

Уклоны магистральных трубопроводов принимают не ме­ нее 0,002.

При невозможности прокладки магистральных трубопрово­ дов водяных систем отопления с необходимым уклоном допус­ кается горизонтальная прокладка труб при условии обеспечения в них скорости движения воды не менее 0,25 м/сек независимо от диаметра трубопровода.

Тепловыделения от трубопроводов систем отопления учиты­ вают в тех случаях, когда они составляют более 5% теплопотерь помещения, в котором они проходят.

м длины трубопровода:

Техника расчета трубопроводов насосных систем отопления та же, что и для систем с естественной циркуляцией. Рассмотрим пример расчета.

Пример VI.1. Требуется рассчитать ответвление насосной двухтрубной системы отопления с нижней разводкой (рис. VI.23). Система отопления при­ соединяется к наружной тепловой сети. Разность давлений в подающей и об­ ратной магистралях наружной сети в .точках присоединения системы состав­ ляет 1000 к г/м 2. Температуры воды в наружной сети и в системе: *Г=95°С;

Plie. VI.23. Часть насосной двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой (к примеру расчета)

/о=70оС. Тепловые нагрузки по участкам системы, длина и номера участков указаны на схеме.

Р еш ение. Особенность расчета систем с нижней разводкой заключается в том, что большие циркуляционные кольца рассчитывают через приборы пер­ вого, этажа. При расчете этих колец стараются полностью использовать дав­ ление, развиваемое насосом. Естественное давление в кольцах приборов пер­ вого этажа не учитывают.

Рассчитываем большее циркуляционное кольцо через наиболее удален­ ный прибор в первом этаже.

Определяем потерю давления на трение на 1

	0,5-1000
R ~	« 8 , 6 к г / м 2 .
	58,3

Здесь 58,3— длина циркуляционного кольца. Результаты расчета трубопрово­ дов записываем в табл. VI.2.

Коэффициенты местных сопротивлений.

Для определения коэффициентов местных сопротивлений тройников на противотоке пользуемся данными приложения 8. Коэффициенты для осталь­ ных сопротивлений принимаем по приложению 7.

Участок 1 ( d = 57/3,5 м м ).

Задвижка £=0,5; отвод 90°£ =0,5; 2£ = 1.

Участок 2 ( d = 40 м м ).

GOTD 2000

Тройник на противотоке при разделении потоков, —---- = оолл ^0,53; £—5,9

GCTB 3800

(по интерполяции).

	Участок	3	( d =32 м м ).
	Тройник на	противотоке при		разделении потоков,			«0,64; £=4,4
	(по интерполяции).				GCTB		2000
	Участок 4 ( d —25 м м ).
	Тройник на проходе £=1.
	Участок	5	( d = 25 м м ).
	Тройник на проходе £=1.
	Участок	6	(d = 20 м м ).
	Тройник на	проходе £ = 1; отвод 90° £= 1,5; скоба £=2; 2£=4,5.
	Участок	7	(d=15 м м ).	регулировки £ =4; две		утки £ =1,5 *2=3; две
	Радиатор £=2;		кран двойной
	крестовины на повороте £=3X 2=6; 2£ = 15.
	Участок 8		{ d = 20 м м ).		£ =1.
	Отвод 90° £=1,5; тройник на проходе
	Участок	9	( d —25 м м ).
	Тройник на проходе £=1.
	Участок	10	( d = 25 м м ).
	Тройник на проходе £ = 1.
	Участок	11	( d = 32 м м ).
	Тройннк на	противотоке при слиянии потоков, —				s0,64; £=3,6		(по	интер-
	поляции).		( d = 40 м м ).
	Участок	12			G c
	Тройник на	противотоке при слиянии				J0,53; £=4,7		(по	интер-
					потоков, —
	поляции).				OQTв
			( d = 57/3,5 м м ).
	Участок	13

Отвод 90° £ =0,5; задвижка £=0,5; 2£ = 1.
Закончив расчет трубопроводов кольца, подсчитываем общую потерю
давления в кольце: 2 (A?/+Z) =876,8 к г/м 2.
Запас давления:
ЮОО — 876,8	12,3°'
--------- £ ^ 1 0 0 =
1000
Оставляем принятые диаметры труб без изменений.
Рассчитываем диаметры участков стояка	(для приборов 2-го и 3-го эта­

жей).

Кольцо прибора 2-го этажа. Давление, развиваемое насосом, для участ­ ков 14, 15 и 16, равно потерям давления в подводках к прибору 1-го этажа

(участок 7), т. е. 9,6 к г/м 2. Кроме того, в участках 14, 15		и 16 будет действо­
вать дополнительное естественное давление, вызываемое		разностью высот ра­
диаторов 1-го и 2-го этажей:
h ( у 70о — у 95о) = 3-15,89 = 47,67 к г /м 2 .
В дальнейшем расчете учитываем 70% этой величины.
Полное давление для участков 1 4 ,1 5 и 16:
9,6 +	47,67-0,7 = 42,97 к г /м 2.
Потеря давления на трение на 1 м длины трубопровода
R ~	0,5-42,97 = 2,7 кг/м2.
	8,2

Из табл. VI.2 видно, что потери давления на участках 14, 15 и 16 состав­ ляют 40,11 к г/м 2.

Расчет трубопроводов насосной системы водяного отопления

1	95000	3800	2	57/3,5	0,53	8	16	1	14,1	30,1
2	50 000	2000	6,1	40	0,43	7	42,7	5,9	55	97,7
3	32100	1284	1,5	32	0,37	6,5	9,8	4,4	30,4	40,2
4	27 600	1100	6	25	0,55	22	132	1	15,2	147,2
5	18 500	740	6	25	0,36	9,5	57	1	6,5	63,5
6	9 400	376	6,3	20	0,29	8	50,5	4,5	18,9	69,4
7	1600	64	2,2	15	0,095	1,3	2,8	15	6,8	9,6
8	9 400	376	6,3	20	0,29	8	50,5	1	4,2	54,7
9	18 500	740	6	25	0,36	9,5	57	1	6,5	63,5
10	27 600	1100	6	25	0,55	22	132	1	15,2	147,2
11	32100	1284	1,5	32	0,37	6,5	9,8	3,6	25	34,8
12	50 000	2000	6,1	40	0,43	7	42,7	4,7	43,7	86,4
13	95 000	3800	2,3	57/3,5	0,53	S	18,4	1	14,1	32,5
									2 (R l+ Z)=
									876,8	кг/м2
		Циркуляционное кольцо через прибор 2-го этажа
14	6 200	248	3	20	0,189	3,4	10,2	4	7,24	17,44
15	1200	48	2,2	15	0,069	0,7	1,54	15	3,69	5,23
16	6 200	248	3	20	0,189	3,4	10,2	4	7,24	17,44
									2 (tf/+ Z )=
									=40,11	кг1м2
		Циркуляционное кольцо через прибор 3-го этажа
17	3 800	152	3	20	0,121	1.5	4,5	4	2.89	7.39
18	1900	76	2,2	15	0,114	2	4.4	17	11,27	15,67
19	3 800	152	3	20	0,121	1.5	4.5	4	2.89	7.39

2 (tf/+ Z )= =30,45 кг\м2

Запас давления:

42,97 — 40,11 100 6,7% .

42,97

Кольцо прибора 3-го этажа. Давление, развиваемое насосом, равно по терям давления в участке 7, т. е. 9,6 кг/м2.

Дополнительное естественное давление, вызываемое разностью высот ра­ диаторов первого и третьего этажей:

h ( Y700 — Y950) = 6• 15,89 = 95,34 кг/м2;

в дальнейшем расчете учитываем 70% этой величины.

Общее циркуляционное давление:

9,6 + 95,34-0,7 = 76,3 кг/м!К

Потери давления в участках 14 и 16 составляют 34,88 к г/м 2, поэтому в участках 17, 18 и 19 может быть израсходовано следующее давление:

76,3 — 34,88 =	41,42 к г /м 2.
Подбираем диаметры участков 17,	18	и 19, записывая результаты
табл. VI.2.
Из табл. VI.2 видно, что потери давления на участках 17, 18 и 19 со­
ставляют 30,45 к г/м 2.
Запас давления
41,42 — 30,45		26,5%.
100 «
41,42

Избыточное давление должно быть поглощено краном двойной регули­ ровки: уменьшить диаметры участков 17 и 19 до 15 мм не представляется воз можным, так как в результате такого изменения, сопротивление этих участ­ ков оказалось бы значительно больше располагаемого давления.

Дальнейших расчетов не приводим, так как они ничем не отличаются от рассмотренных.

Особенности расчета трубопроводов систем водяного отопле­ ния с попутным движением воды. В системах отопления с по­ путным движением воды и верхней разводкой (рис. VI.24) дли­ на всех циркуляционных колец одинакова. Если не учитывать до­ полнительного давления от охлаждения воды в трубопроводах, можно считать, что в кольцах всех приборов, расположенных на одном уровне по отношению к котлу, циркуляционное давление такж е одинаково. В связи с этим во всех указанных кольцах будут одинаковыми и потери давления R на 1 м длины трубо­ провода. Поэтому казалось бы, что не имеет значения, с какого кольца следует начинать расчет трубопроводов. Однако практи­ ка показывает, что наиболее целесообразна следующая очеред­ ность расчета:

1)рассчитывают кольцо нижнего прибора среднего стояка;

2)рассчитывают кольцо нижнего прибора ближайшего к

Рис. VI.24. Система отопления с попутным движением воды и верхней разводкой

котлу (вводу) стояка, считая по ходу горячей воды; в результате будут определены диаметры всех участков обратной магистрали;

3)рассчитывают кольцо нижнего прибора последнего стоя­ ка по ходу движения горячей воды; в результате будут опреде­ лены диаметры всех участков подающей магистрали;

4)после этого производят расчет всех остальных колец.

Если не придерживаться такой очередности, то расчет трубо­ проводов может оказаться неправильным, в результате чего в отдельных кольцах вода будет циркулировать через обратные трубопроводы, или, что еще хуже, в некоторых стояках циркуля­ ции совсем не будет. В связи с этим при обратной циркуляции приборы будут прогреваться недостаточно, а при отсутствии цир­ куляции в стояке — останутся холодными.

О братная циркуляция возникнет в том случае, когда давле­ ние, создаваемое насосом в точке присоединения обратного стоя­ ка к обратной магистрали, будет больше давления в точке при­ соединения подающего стояка к подающей магистрали. Если эти давления окажутся равными, то циркуляции в стояке совсем не будет.

Причины возникновения обратной циркуляции можно уяс­ нить из рис. VI.24. Потери давления в отдельных участках систе­ мы указаны на схеме. Давление, развиваемое насосом, равно 1 100 кг/м2.

Определим давление в точках Б и Ж. В точке Б давление будет равно:

1100 — (400 + 140) = 560 кг/м2.

Д авление в точке Ж:

1100 — (400 + 40 + 60) = 600 кг/м2.

Так как давление в точке Ж больше, чем в точке Б , то вода по стояку будет двигаться снизу вверх.

Если давление в точке Ж оказалось бы равным давлению

вточке Б , то по стояку не было бы циркуляции.

Давление воды в точке В будет равно:

1100 — (400 + 140 + 80) = 480 кг/м2.

В точке 3 давление составит:

1100 — (400 + 40 + 60 + 140) = 460 кг\м2.

Таким образом, по стояку В — З будет нормальная циркуляция сверху вниз. Во всех остальных стояках такж е будет нормальная циркуляция.

Во избежание неудовлетворительного действия систем с по­ путным движением воды необходимо тщательно рассчитывать все кольца каждой такой системы.