4.2 Выбор и размещение отопительных приборов

Отопительные приборы должны обеспечивать температуру и равномерное нагревание воздуха в помещении, а также гидравлическую и тепловую устойчивость системы отопления, взрывопожарную безопасность.

Выбираем алюминиевые секционные радиаторы с эксплуатационным давлением 10 бар. В соответствии со СНиП, вне зависимости от каких либо условий, перед отопительными приборами системы отопления жилого здания следует устанавливать автоматические терморегуляторы. Эти приборы позволяют поддерживать в отапливаемом помещении постоянную температуру воздуха на уровне, задаваемом самим потребителем. Терморегуляторы состоят из двух частей: регулирующего клапана и привода. Регулирующий клапан устанавливается на прямом трубопроводе и меняет количество теплоносителя, проходящего через прибор отопления, под воздействием установленного на него привода, который, в свою очередь получает сигнал о необходимости изменения температуры воздуха в помещении от управляющего устройства.

Отопительные приборы следует размещать под световыми проемами в местах, доступных для осмотра, ремонта и очистки. Длина отопительного прибора должна быть не менее 75% длины светового проема. При разме­щении приборов под окнами вертикальные оси прибора и оконного проема должны совпадать с отклонением не более чем на 50 мм.

Магистраль системы отопления проложим на первом этаже. Предусматриваем регу­лирующую арматуру (вентили, задвижки, краны и т.д.). В принятой системе отопления теплоносителем является вода, поэтому удаление воздуха производим в верхних точках.

В соответствии с [7] трубопроводы располагаем на расстоянии 50 мм от стен и 50 мм от пола нижняя труба, между трубами расстояние 40 мм радиаторы – 60 мм от стен и 120 мм от пола.

Данные о выбранных отопительных приборах заносим в таблицу 4.1. Схема системы отопления с нанесением радиаторов и трубопроводов изображена на рисунке 4.1.

Таблица 4.1 – Выбор отопительных приборов

Помещение	потребная теплота Qот , Вт	Радиаторы
		Мощность Qрад , Вт	Кол-во N, шт	Суммарная мощность ∑Qрад , Вт	Размеры ахв, мм
1	2	3	4	5	6
А	1566,7	665	1	1775	450х600
		1110	1		1000х450
Б	1345,2	853	1	1518	600х600
		665	1		600х450
К	467,5	665	1	665	600х450
Г	1604,4	1110	1	1775	1000х450
		665	1		600х450
В	1197,3	665	2	1330	600х450
Д	804,4	853	1	853	600х600

4.3 Гидравлический расчет системы отопления

Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. При этом должна быть гарантирована подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок отопительных приборов. Правильный выбор диаметров труб обуславливает экономию тепла.

На основании расчета теплопотерь составляем аксонометрическую схему системы отопления, рисунок 4.1.

Гидравлический расчет выполняем способом удельных линейных потерь давления.

Потери давления на участке трубопровода ∆р, Па, складываются из линейных и местных потерь и находятся по формуле

, (4.1)

где R – удельная линейная потеря давления на один метр трубы, Па/м;

l – длина рассчитываемого участка, м;

Z – местные потери давления на участке, Па.

Расход на каждом участке G_i, кг/ч, определяем по формуле

, (4.2)

где Q_i – тепловая нагрузка участка;

с – удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,19 кДж/(кгК);

t_п – температура воды в прямой магистрали, t_г = 90 ⁰С;

t_о – температура воды в обратной магистрали, t_о = 70 ⁰С;

β1 , β2 –поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещение, β1 = 1,03, β2=1,02.

Рисунок 4.1 – Схема системы отопления

Определим расход воды на участке 1-2 по формуле (4.2)

кг/ч

Принимаем ориентировочный диаметр трубопровода d = 20 мм. Зная расход воды и диаметр труб, по [7] определяем скорость воды в трубах V_Ст1-2 = 0,04 м/с и удельные линейные потери давления R_1-2 = 1,49 Па/м.

Длина участка 1-2 составляет 2х3,6 м, так как система двухтрубная. Значения коэффициентов местных сопротивлений определим по [8], их значения для каждого участка приводим в таблице 4.2. Потери давления на местные сопротивления принимаем по [8] в зависимости от скорости воды в трубах и суммы коэффициентов местных сопротивлений, Z_1-2 = 8,92 Па.

Таблица 4.2 – Значения коэффициентов местных сопротивлений

Участок	Вид местного сопротивления	Количество, n	ζ	ζ∙ n	Σζ
1	2	3	4	5	6
1-2	Терморегулятор	1	3	3	14,4
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	1	2	2
	Отвод под углом 90°	4	0,6	2,4
	Тройник на проход	2	1	2
	Трехходовой кран	1	3	3
3-4 4-5	Терморегулятор	1	3	3	11,4
	Отвод под углом 90°	4	0,6	2,4
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	1	2	2
	Тройник на проход	2	1	2
2-3	Терморегулятор	1	3	3	12,2
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	1	2	2
	Отвод под углом 90°	12	0,6	7,2
	Тройник на проход	2	1	2
6-7	Терморегулятор	1	3	3	12,2
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	2	2	4
	Отвод под углом 90°	2	0,6	1,2
	Тройник на проход	2	1	2
5-6	Терморегулятор	1	3	3	10,2
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	1	2	2
	Отвод под углом 90°	2	0,6	1,2
	Тройник на проход	2	1	2
7-8	Терморегулятор	1	3	3	23
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	2	2	4
	Отвод под углом 90°	20	0,6	12
	Тройник на проход	2	1	2
8-9	Отвод под углом 90°	4	0,6	2,4	9,4
	Терморегулятор	1	3	3
	Шаровой кран	1	2	2
	Радиатор	1	2	2

Потери давления на данном участке трубопровода ∆р, Па, найдем по формуле (4.1)

Па

Расчет остальных участков произведен аналогично при помощи программы Microsoft Excel и сведен в таблицу 4.3.

Полные потери давления приведены в таблицах 4.2 и 4.3.

Таблица 4.3 – Результаты гидравлического расчета системы отопления

Участок	Тепловая нагрузка Qуч, Вт	Расход воды Gуч, кг/ч	Длина участка L,м	Диаметр трубы d,мм	Удельное сопротивление R, Па/м	Скорость теплоносителя V, м/с	Сумма коэффициентов ∑ζ	Потери на трение R∙l, Па	Потери на местные сопротивления Z, Па	Rl+Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1-2	853	38,5	3,6х2	20	1,49	0,04	14,4	10,73	8,92	19,65

Окончание таблицы 4.3

Участок	Тепловая нагрузка Qуч, Вт	Расход воды Gуч, кг/ч	Длина участка L,м	Диаметр трубы d,мм	Удельное сопротивление R, Па/м	Скорость теплоносителя V, м/с	Сумма коэффициентов ∑ζ	Потери на трение R∙l, Па	Потери на местные сопротивления Z, Па	Rl+Z, Па
3-4	665	30,01	1,8х2	20	1,35	0,036	11,4	4,86	6,79	11,65
4-5	1110	28,37	4х2	20	0,8	0,023	11,4	6,4	4,2	10,6
5-6	665	30,01	2,54х2	20	0,8	0,023	10,2	4,06	4,2	8,27
6-7	1330	60,03	2,46х2	20	2,2	0,023	12,2	10,82	18,2	29,02
7-8	1518	68,5	12,89х2	20	2,8	0,023	23	72,18	19,24	91,42
8-9	665	30,01	2,36х2	20	0,8	0,023	9,4	3,78	4,2	7,98

Расхождение в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках допустимо до 15%. Если расхождение больше, то для регулировки давления на стояках с меньшими потерями необходимо установить дроссельные шайбы.

Диаметр шайбы d_ш , мм, находим по формуле

, (4.3)

где ΔР_ш – разница давлений между кольцами, Па.

5 Выбор автономного источника теплоснабжения

5.1 Выбор котла

Расчетная тепловая нагрузка котла равна полной потребности теплоты на отопление и горячее водоснабжение Q=26,402 кВт. Работа котлов допускается с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей 25% средней нагрузки. Выбираем для установки в проектируемом доме стальной комбинированный котел «Unical» для отопления и ГВС под установку горелок типа MODAL B 26 мощностью 30,5 кВт.

Габаритные размеры котла показаны на рисунке 5.1, а основные технические характеристики котлов занесены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Основные характеристики котла MODAL B 26

наименование величины	Единицы измерения	Значение
Номинальная тепловая мощность	кВт	30,5
Мощность горелки	кВт	34,8
Объем котловой воды	л	13
Объем бойлера	л	16
Аэродинамическое сопротивление	мм.вод.ст.	0,23
Присоединение дымохода	мм	200
Расход газа	м ^3/ч	3
Избыточное давление в топке	бар	5
Глубина топки	мм	720
Масса	кг	126

Так как данный котел комбинированный и рассчитан на отопление и ГВС, то не требуется дополнительная установка водонагревателя на ГВС. Что значительно снижает первоначальные затраты и благоприятно с экономической точки зрения.

а) б)

а) - вид спереди, б) - вид сбоку

Рисунок 5.1 – Габаритные размеры котла MODAL B 26

Вследствие того, что вода имеет свойство при нагреве расширяться, то во избежание разрыва системы отопления из-за увеличения в ней объема воды предусматриваем установку расширительных баков, куда будут поступать избытки теплоносителя – воды. Применяем мембранные баки, которые имеют закрытое исполнение и позволяют, по сравнению с открытыми, сэкономить на трубах.

Управление системой отопления осуществляется с использованием комнатного термостата, который управляет электроприводом специального

трехходового смесителя. Он подключает контур отопления к котлу или временно отключает от него, прекращая тем самым подогрев теплоносителя.

Схема подключения котла показана на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 – Схема подключения котла MODAL B 26