Систем отопления

Задача гидравлического расчёта состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учётом располагаемого циркуляционного давления и требуемых расходов теплоносителя на всех участках сети, обеспечивающих расчетные тепловые на-грузки отопительных приборов. Расчет ведётся подбором диамет­ров по имеющемуся сортаменту труб.

Гидравлический расчёт начинают с основного (главного) циркуляционного кольца, которое находится в наиболее неблаго­приятных условиях. Затем производят расчёт и /ВЙзку остальных циркуляционных колец. Для различных систем отопления основное циркуляционное кольцо выбирают по-разному. В двухтрубных вер­тикальных системах водяного ©топления оно проходит через ниж­ний отопительный прибор наиболее нагруженного и удалённого от теплового ввода стояка при тупиковой разводке магистралей и че­рез нижний прибор наиболее нагруженного среднего стояка — при попутном движении воды в магистралях.

В однотрубных вертикальных системах отопления основное циркуляционное кольцо проходит при тупиковой системе через наиболее нагруженный и удалённый от теплового ввода стояк, при попутном же движении воды в магистралях - через средний наи­более нагруженный стояк.

Основное Циркуляционное кольцо разбивают на расчётные участки по ходу движения теплоносителя. На каждом участке обо­значают тепловую нагрузку и длину трубопроводов. По вычислен­ным расходам воды и принятым диаметрам труб определяют по­тери давления на каждом расчетном участке и суммарную потерю давления £ДДют на циркуляционном кольце. Сравнивают величи­ну суммарной потери давления с располагаемым давлением АР_Р. В системе необходим запас 5-10% на неучтенные потери, т.е.

ХА-Рпот⁼(0,9-0,95) &Рр. ^ ' (2.12)

Если условие (2.12) не выполняется в первом варианте под­бора труб, то меняют диаметры трубопроводов на некоторых уча­стках системы и добиваются выполнения этс*о у^вия*

При увязке потерь давления в остальных циркуляционных кольцах трубопроводов системы отопления рассчитывают потери давления в общих расчетных участках, входящих в состав увязы-

23

22

(2.I7)

ваемых колец. При невозможности увШи потерь,давления в цир­куляционных кольцах для погашения избыточного давления на трубопроводе предусматривают установку диафрагмы (как прави­ло, в нижней части стояка). Диаметр отверстия диафрагмы, мм, находят по формуле:

в вертикальной однотрубной системе

,0,23

(2.13)

где G - расход воды на участке, кг/ч;

гДРд'ч требуемая потеря-давления в диафрагме, Па.

,..';. располагаемое давление АР_Р в насосных системах опреде­ляют с;)гч^етом естественного давления, образующегося от охлаж­денияводы в нагревательных приборах и трубопроводах:

(2.14) где Рн - давление, развиваемое насосом, Па;

ДР_е - гравитационное давление, Па, не учитывается, если оно

составляет не более 10% от Р_н;

В - поправочный коэффициент, учитывающий, что система в течение отопительного сезона длительное время мо­жет работать при уменьшенной величине естественного давления; В=1 - для систем с естественной циркуляцией и для

вертикальных однотрубных систем с искусственной цир­куляцией;

5=0,4 для горизонтальных однотрубных систем.

где ДР_е>тр - естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в трубопроводах системы отопления, определяется по рис. 11.1 прил. [4];

•« > A^;npvq естественноециркуляционное давление, возникающее р,с|1едств^!и^ ох1па>кдения водьгв отопительньос приборах, определяется по формулам: в двухтрубной системе ; ,

(2.16)

где hi - расстояние между центром отопительного прибора ниж­него этажа и центром нагрева в системе, м;

рг, ро - соответственно плотность горячей и осажденной во­ ды, кг/м³; .•+••••..•.•• л

(3 - среднее приращение плотности при понижении темпера­туры на 1°С, принимается по табл. 2.3;

г_г, и - расчетная температура горячей и охлажденной воды,⁰ С;

<2сг- отопительная нагрузка всех приборов стояка, Вт;

Qi - отопительная нагрузка прибора 1-го этажа, Вт;

hi - вертикальное расстояние между центром охлаждения прибора 1-го этажа и центром нагрева, м.

Таблица 2.3

(Ь-*о),^вС	р, кг/(м^3-К)
85-65	0,6
95-70	0,64
105-70	0,66
115-70	0,68

Располагаемое давление при перемещении теплоносителя по трубам может быть израсходовано на преодоление сопротив­ления трения среды о стенки трубопровода Дртр и местных сопро­тивлений Z:

А/?_Пот=Дрхр+Z, (2.18)

где Д/?пот - суммарные потери давления на участке сети.

Потери давления: йа преодоление сопротивления трения на участке трубопровода определяются по формуле:

25

(2.19)

метром. На схеме проста^йляют ншерй участков, изс длину и теп-

ловые нагрузки, ; с ;

&

f . -длина участка трубопровода, м-а -внутренний диаметр трубьг, м; и - скорость потока, м/&, Р - плотность теплоносителя, кг/м.

определяют,

(2.20)

сопротивлений на участ-участке составляют:

(2.21)

методы гид-ие разную

^{постоянным}

(2.22)

где л удельная потеря давления на 1м трубы, Па/м;

(2.23)

"^' d 2

fC3t-• .tt-fS

Рис, 2.6. Схема eemew вертикальной двухтрубной системы

водяного отопления с нижней разводкой с разбивкой

на гидравлические участки

Рис. 2.7. Схема ветви вертикальной двухтрубной системы всЗянс?о отопления с **№ней развобкЬ&6 верхней йаэаодкой с#зб№койн*$идал*

характеризуется постояйнь

26

27

. Количество циркулирукщей воды, кг/ч, на каждом участке определяют по формуле:

(2.24)

G =

¹

i, т ^епловая нагрузка участка, рт.

Находят среднюю ориентировочную величину удельной по­ тери давления на трение в трубопроводах расчетного циркуляци­ онного кольца: '

(2.25)

0,9(1 ~

где k - коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчетного давления, для систем отопления с искусственной цирку­ляцией £=0,35, для систем с естественной циркуляцией £=0,5;

S/ - общая длина последовательно соединенных участков расчетного кольца, м.

По значению Rep и расходу теплоносителя на рассчитывае­мом участке G в пределах допустимых скоростей по таблицам на­ходят ближайший диаметр участка d действительную величину JR и скорость воды и.

Определяют сумму коэффициентов местных сопротивлений на каждом участке 2£ и потерю давления в местных сопротивлениях Z. Находят величину общих потерь давления на участке RI+Z.

Результаты гидравлического расчета сводят в табл. 2.4.

Таблица 2.4 Гидравлический расчет трубопроводов

Номера участков	2, Вт	G, кг/ч	/,. м	4v мм	г>, м/с	'К," Па/м	я/, Па	Д	zt- Па	RI+Z, Па

рпре^еляк)т суммарные гйэтерИ давления на трение и в ме­стных сопротивления^ на участках .расчетного циркуляционного

кольца £рпот, складывая значения потерь давления э последней

графе таблицы; Сравнивают гтЩченную величину с^'^полагае­мым давлением Лр_р, пользуясь выражением (2.12).

Если это условие не выполняетсЯг то необходимо на некото­рых участках кольца изменить диаметры труб и добиться выпол­нения условия. ^: , •••• ••'•V; ' ••=' •-'••\4-^:':У -'-*Л>'•'-.•• • ••••••••••• • ••-'.V ^: .

После расчета главного циркуляционного кольца производят увязку остальных колец. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные, не общие, участки, параллельно соеди­ненные с участками основного кольца.

Невязка потерь давлений на параллельно соединенных уча­стках допускается до 15% при тупиковом движении воды и до 5%

ПРИ ПОПуТНОМ. ;;

Для расчета однотрубных систем отопления применяют в ос­новном метод характеристик сопротивления.

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке по этому методу находят по формуле:

(2.26)

где G - расход воды, кг/ч;

и - скорость на участке трубопровода, м/с, определяемая по зависимости:

о = —^——, (2.27) ——ЗбООр

А - величина удельного динамического давления на участке, Па/(кг/ч)², возникающего при расходе .воды 1

^: •- ' - - • • - • • .• -

. характеристика сопротивления участка, ПаДкг/ч), равна .потере давления tia участке при |5асходе 1 «г/ч:

(2,29)

29

28

последовательно соединенных участков характерстика сопротивления;

(2.30)

с ==

общ

Для параллельно соединенных участков (узла);

(2.31)

1.1,

Т —!==• Т...

Гидравлический расчет, проведенный по этому методу, сво­дят в табл. 2.5.

Таблица 2.5

¹ Гидравлический расчет трубопроводов

Номер ..Участка	2, Вт	G, кг/ч	/, м	rf, мм	X d	^Х/ d	A-W^4, Па/(кг/ч)^2	5-Ю^4, Па/(кг/ч}2	bp=SG*t Па

..... отопительного прибора выбирают и звшеИЙостм от на­значения помещения, уровня санитарно-гишвничве*в«с требова-ний, длительности пребывания людей, особенностей теплового режима, а также архигеюурно**отажровочного решения помеще­ния. Рекомендации по выбору отопительных приборов и предель­ных температур на их поверхности приведены в при||, 10 СНиП [2]. Отопительные приборы устанавливают у наружных ограждений и, в первую очередь, под световыми проемами.

В лестничных клетках отопительные приборы концентрируют в нижней их части рядом с входными дверями (но не в тамбурах, сообщающихся с наружным воздухом).

Присоединение приборов к стоякам может быть односторон­ним и разносторонним. У разностороннего присоединения прибо­ров наблюдается теплотехническое преимущество, однако, конст­руктивное преимущество — у одностороннего присоединения.

Движение теплоносителя в приборе осуществляется по трем схемам: "сверху-вниз" (рис. 2.8), "снизу-вверх" (риа 2.9) и "снизу-вниз" (рис, 2.10).

Количество теплоты, которое передается с поверхности при­бора в помещение, определяется по формуле:

(2.32)

^г " 2.4. Отопительные приборы. Тепловой расчет приборов

Отопительные приборы предназначены для передачи теплоты от теплоносителя в помещения зданий, в которых необходимо обес­печить требуемый тепловой режим. Приборы должны удовлетворять санитарно-гигиеническим, теплотехническим, технико-экономичес­ким , архите ктурнр^роительным и монтажным требованиям.

Отопительные приборы подразделяются по,ВИДУ передачи теплоты (радиационные и конвекгивные), по виду материала (ме­таллические и неметаллические, комбинированные), по характеру внешней поверхности (гладкие и ребристые). _;^,₄,- Е^ищряицее время в системах отопления применяют сталь­ные шта^гШанные радиаторы: к^улоинатыё с вертикальными хо­рами для движения воды типа РСВ, змёевикойыё с горизонталь-нь!ми ходами типа РСГ, чугунные секционные радиаторы, конвек-то|ры без ;кожуха ("Аккорд"» "Север", "Прогресс"), с кожухом ("Уни­версал", /*ритм", "Комфорт"), бетонны^отопительные панели, ре|>-ристые тру^ы и гладкотрубные приборы.

30

где #_Пр - плотность теплового потока Вт/м;

F - площадь внешней поверхности прибора, м.

Плотность теплового потока равна:

_ __ tf А-t (О ЪЪ\ с/ггр-"Лпрь1*ср» V^A< *•**•*/

где &_пр - коэффициент теплопередачи прибора, Вт/(м-°С); ДЦр - средний температурный напор прибора, ^еС.

При теплоносителе воде коэффициент теплопередачи при­бора определяется по зависимости:

G^p. (Ш

При теплоносителе паре:

гд

относительный расход воды. 31

7

I—i-J

в спрааовемс таблицах дня каждого типа .приборов приво­дятся значения номинальной плотности теплового потока^кои, по­лученные в результате испытаний приборов при стандартных ус­ловиях их работы: для теплоносителя води

([0,1 КГ/С);

- Л'-

С

Рис. 2.9. Схаиы.присоединения отопительных приборе» при движении теплоносителя "

h* 1

аз

p*f~T

Рис. 2.10. Схемы присоединения отопительных приборов при движении теплоносителя "снизу-вниз"

При фактических условиях эксплуатации плотность теплово­го потока прибора рассчитывается по выражениям:

(2:35)

для воды

"ОД.

для riapa

(2.36)

тр. _

(2.37)

Рис. 2.8. Схемы присоединения утолительных приборов

при движении теплоносителя "сверху-вниз": а - одностороннее

присоединение; б - разностороннее присоединение

33

Тепловой расчет отопитёльньЬс приборов заключается в оп­ределении площади внешней' поверхности прибора, обеспечи­вающей требуемый тепловой поток в помещении. Подбор прибо­ров можно производить по условному номинальному тепловому потоку или площади поверхности.

Последовательность теплового расчета:

1. Находят температуру воды, поступающей в первый по хо­ду движения воды прибор стояка однотрубной системы отопления, или температуру воды; поступающей в подающий стояк двухтруб­ной системы отопления: ^;

- £г"-£г(расч)-Д^м, ' (2.38)

где Гг(раоч) - температура воды в подающей магистрали на вводе, °С; Дг_м - понижение температуры воды в подающей магистрали до расчетного стояка,°С, принимается в соответствии с рекомендациями на с. 45 [4]. •

2. Для однотрубной системы определяют температуру воды, поступающей в прибор каждого этажа:

г,и

(2.39)

где qct - тепловая нагрузка, Вт, всех приборов стояка;

ZQnp - тепловая нагрузка, Вт, приборов выше расчетного по ходу движения воды.

3. Рассчитывают среднюю температуру теплоносителя в приборе:

, в однотрубной системе

(2.40)

в двухтрубной систем средняя температура теплоносителя во всех приборах одинакова, её находят по формуле:

(2.41)

А __ "t

ср,т - ₂

_ч 4. Вычиадяф твмперат^^ ^

^; fyt^icQ^tu- ' -"•='•'-^f•••'-•• (2.42)

5. Для однотрубной система отопления определяют расход воды в стояке G_CT и фактический расход воды в отопительном при­боре Gup по формулам:

Г* -

(2.43)

где pi - поправочный коэффициент, зависящий от вида прибора,

определяемый по табл. 9.4 [4];

р₂ - коэффициент, учитывающий способ установки прибора, определяемый по табл. 9.5 [4].

(2.44) по

где а - коэффициент затекания воды в прибор, определяемый табл. 9.3 [4].

6. Для двухтрубной системы отопления расход воды в при­ боре находят по формуле:' '....-,'..

G_=-%bE2 ₍₂₄₅₎

1. Вычисляют тепловую нагрузку прибора, Вт:

Qnp^eor-0,924,-60, (2.46) где g-ф - теплоотдача отфыто проложенньк и помещении труб;

Q^&k+qJr, •. (2.47)

где ^в, дг - теплоотдача 1 м открыто проложениьк вертикальных

и горизонтальных труб, опредеЬ^в^ая по табгь Ц.22|4]; /», /г - длина вертикальных и го|йизойгар|>й4р( труб в _;гюмеще- • нии. '• " "•'• \'' '_' "' ^;_:: •'

Тепловой поток прибора не должен уменьшиться более чем на 5% (при gnp=1200 Вт) или на 60 Вт (Qnp>1200 Вт) По сраейе-

35

34

	Номера стояков	Тепловой расчет приборов	9. По величине £>н.т по табл. XI [4] подбирают типоразмер прибора и выписывают его характеристику и фактическое значение. Расчет сводят в таблицу. Таблица 2.4	/ЧУ - коэффициент учета направления движения воды, если сверху-вниз, то ^=1 .если снизу-вверх, то по табл. 9.II [4]; п, р, с - экспериментальные числовые показатели, находятся по табл. 9.2 [3].	* ^70 J [360j !tj, где b - коэффициент учета атмосферного давления, определяе­мый по табл. 9. t [4];
	Номера помещений
	Отопит, нафузка Q<n, Вт
	Температура воды, посту­пающей в прибор, fr.n
	Средаяя температура теп­лоносителя в приборе, гф.т
^j	Температурный напор,
	Теплоотдача открыто про­ложенных Труб Qrp, ВТ
	Тепловая нафузка прибора, <2ч>, Вт
	*>к
	Требуемый номинальный тепловой поток прибора, 2н.т.,ВТ
	Фактический номинальный условны и тепловой поток 2н.у.,Вт
	Тип прибора

авари-

,

v *

ских процессов. Попадая даже в небольших количествах в орга­низм человека, они могут ^вызвать физиологические! изменения, Физиологическое воздействие различных паров и газов Завиёит от их токсичности, концентрации в воздухе и времени пребывания людей в загрязненном помещении. В жилых и общественных зда­ниях воздушная средазагрязняется & основном ^тМгшл газом, выделяющимся в результате^ Ho^efleflTenbHocn^n^ejIdBeka/

На промышленных предприятиях воздух загрязняется газами и парами, образующимися при протекании технологических про­ цессов. К наиболее часто встречающимся газамотносятся серни­ стый газ SO, окись углерода СО, сзйНйльная кислота HCN, соеди­ нения марганца, пафы рТути ••свинца, ниггросоединения, пары рас­ творителей. - ^£

Пыль и микроорганизмы. Самый крупный источник пыли — промг»редпрйятия. Действие Пыли на организм человека зависит от её размеров, свойств, состава, условий выдеие'ния. Чем мельче пыль, тем она вреднее. Наибольшую опасность представляет пыль размерами меньшими, чем 10 мкм (она задерживается на слизистой дыхательных путей). Наиболее опасна пыль, содержа­щая двуокись кремния (SiO₂), асбестовая пыль, пыль ядовитых веществ. Радиоактивная пыль отличается от обычной повышенной токсичностью. Задача систем вентиляции — обеспечить в поме­щении такую концентрацию вредных веществ, чтобы они не пре­вышали ПДК (предельно допустимые концентраций).

3.2. Классификация вентиляционных систем

Основная цель вентиляции — поддержание допустимых па­раметров воздуха в помещении- может быть достигнута различ­ными путями. Способы подачи и удаления воздуха Могут быть са­мыми различными.

Вентиляционная система — это совокупность устройств для . обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

/ Вентиляционнь1ё системы могут классифицироваться по Ьледующим признакам;

! По назначению их подразделяют на приточные и вытяж­ ные. Приточные системы вентиляции подают воздух в помещение, а с помощью вытяжных систем загрязненный воздух удаляется из помещения.. '

местную»

рзличают

ную системы вентиляции. . '

•••U- &^9$*^^

создания одинаковых параметров воздушной ^ средь! (те|^перяту|»|

t$- о^нрситешнш Ш1ашосш^* шадр^снощ^,вщ^х^ J4) во всем объёме ломеа^ния или в рабоче 14 зоне (/v.s- 1.5-2 мсгг пола) при наяичш расоредоточениыз! искзчнимсда вреднее вьщ^я^рй; :*

Местная система вентиляции Создает ^естиьй?^ ртйе-чающие санитарно-гигиеническим требованиям, условия воздуш-ной среды, отличные от условий в остальном помещен*^, Местные системы вентиляции могут быть, .вытяжными и npi^owftiiMM, G по-мошью вытяжных местных систем ввнтиля!^»^^ ^отсосов), загряз­ненный возд^с удаляется за пределы помещения непосредственно от источника вредностей. Они могут быть с механической вытяж­кой и естественной. Примером местных вытяж^1ых систем венти­ляции являются вытяжные шкафы, простые зонты, зонты-козырьки, бортовые отсосы, отсасывающие панели, кожухи и т.д,

Местные приточные системы вентиляции подают воздух в какую-либо определенную часть помещения. $ качестве примера можно привести воздушное душирование. В этом случае струя воздуха направлена непосредственно на рабочее место, или воз­душные завесы, с помощью которых предотвращают проход воз­духа через открытый проем. Местные системь! вентиляции ком­пактны, требуют меньшего расхода воздуха.

На современных промышленных -предприятиях применяют комбинированные системы венщиляции — они представляют собой различные комбинаций общеобменной вентиляции с местной.

Аварийная система вентиляции предусматривается в поме­щениях, в которых возможно внезапное вццеление вредные ве­ществ е кдличеств,ах, значительно превышающих предельно до­пустимые концентрации. Аварийная ]ВЬ1ТЯЖ№Р всегта_ьме^саничес|(ая. Как правило, применяют осевые вентиляторы, располагаемые в проемах стен без воздуховодов. Могут использоваться и центро­бежные вентиляторы, с помощью которых загрязненный воздух удаляется через специальные каналы. В большинстве случаев аварийная вентиляция включается автоматически.

3. По способу побуждения движения воздуха системы вентиляции делят на механические и естественные.

39

"**•• Механические састемь/ вентиляции осуо^ствляют леща-' чу И удаление воздуха из помещения с помощью вентилятора или эжектора. Воздух, подаваемый в помещение, может быть специ­ально обработан, т.е. шШт быть нагрет, охлаждён, осушен, очи­щен от пыли.

- В естественная вентиляционных системах (гравита-1фюйнУХ) перемещение воздуха осуществляется за счет давления, обусловленного разностью плотностей внутреннего и наружного воздуха, а также за счет ветрового давления. Естественная венти* ляцйя бывает неорганизованная .и организованная. Неоргани­зованная вентилями осуществляется через неплотности в строи­тельных конструкциях, а также при открывании форточек, дверей. При организованной естественной вентиляции воздухообмен про­исходит черед специально устроенные в наружных ограждениях фрамуги, степень открытия которых с каждой стороны здания ре­гулируется (аэрация) или через специально устроенные каналы.

4. По устройству системы вентиляции подразделяют на канальные и бесканальные. В канальных системах подана и уда­ление воздуха осуществляется через разветвленную сеть каналов (Воздуховодов), Канальные и бесканальные системы вентиляции могут быть как механическими, так и естественными. В качестве примера бесканальной системы вентиляции можно привести воз­душное душирование с использованием рециркуляции, аэрацию промышленного здания.