Методика расчета. 1. Вычерчивается принципиальная аксонометрическая схема системы отопления

1. Вычерчивается принципиальная аксонометрическая схема системы отопления. Стояки, затеняющие чертёж, могут вынесены, а на схеме показаны только ответвления. На схему указывают тепловые нагрузки на приборах, стояках, ответвлениях к стоякам.

2. За главное циркуляционное кольцо системы принимают при попутном движении воды в подающей и обратной магистралях кольцо, проходящее либо через нижний прибор наиболее нагруженного стояка либо нижний прибор наиболее удаленного стояка.

3. Разбивается главное циркуляционное кольцо на участки. Расчетным участком системы называет часть трубопровода, в пределах которого расход теплоносителя и диаметр трубы остается неизменным. Нумерует участки и указывают на них тепловые нагрузки. Под нагрузкой отдельных участков понимают количество тепла, которое теплоноситель, идущий по участку, должен отдать или нагрузкой отдельных участков понимают количество тепла, которое теплоноситель, идущий по участку, должен отдать или уже отдал в нагревательных приборах системы. Нагрузку пишут в числителе дроби – около номера каждого участка, в знаменателе этой дроби проставляет длину участка.

4. Определяется расход воды через расчетные участки по тепловой нагрузке к разности температур теплоносителя в системе.

,

где Q – тепловая нагрузка расчетного участка по теплоотда­че приборов, Вт;

– перепад температур воды в системе, º C;

С – теплоемкость воды, кДж/(кг· k);

3, 6 – коэффициент перевода единиц Вт в кДж/ч.;

5. Определяется расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца:

Δ Р_Р=Р_Н+β · Δ Р_е,

где Р_Н – давление, создаваемое насосом или элеватором, которое приближенно находится из следующего выражения:

Р_Н=80∑ l

∑ l – сумма длин участков расчетного кольца, м

β – поправочный коэффициент для двухтрубных систем принимается равным 0, 5 0, 7;

Δ Р_е – естественное давление, Па, определяется по формуле:

а) Нижняя разводка

Δ Р_е=h· (ρ ₀-ρ _r)· g

б) Верхняя разводка

Δ Р_е=h· (ρ ₀-ρ _r)· g+ Р_TP

где h – вертикальное расстояние от центра нагрева воды до центра охлаждения воды в нагревательном приборе первого этажа, м;

ρ ₀ и ρ _r – плотность соответственно охлажденной и горячей воды, кг/м, определяемое по прил.7 стр.256 рис.19.;

Р_TP – Дополнительное давление от остывания воды в трубах, Па, прил.8, стр.257, табл.II.1.21

6. Определяется возможная средняя удельная потеря давления на трение R_CP на 1м длины кольца:

,

где – располагаемое давление для расчета систем отопления.

=Р_Э+0, 5· h· g· (ρ _X–ρ _r), Па;

к – доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с естественной циркуляцией равной 0, 5, для систем с искусственной циркуляцией, равной 0, 65;

– сумма длин рассчитываемых участков, для которых давление является располагаемым.

7. Ориентируясь на подученное значение и количество воды, протекающее по каждому расчетному участку с помощью номограммы (табл. II.1.22, или расчетной таблицы 11.14.), подобрать оптимальные диаметры труб расчетного кольца.

Номограмма, связывающая значения R, d, G, ω, представлена на рис. 11.59, Табл. II.1.22. В левой частя номограммы имеется логарифмическая сетка для определения величины местных сопротивлений, Па.

Пользование номограммой не представляет затруднений. По точке пересечения G и d находится на наклонной линии сопротивление R трения на 1м. Максимально допустимые скорости движения воды приведены в табл.11.14., стр.140(1), а на линии скорости движения воды находят из табл.II.1.22.

По известной скорости ω и сумме местных, гидравлических сопротивлений ∑ ξ прил.9, стр. 257(1), табл.II.1.17. на наклон­ной линии потерь на местных сопротивлениях определяется Z потеря давления на преодоление местных сопротивлений.

В табл. 11.18., стр.151(1), табл.1.18 приведен пример определения местных сопротивлений отдельных участков в Ц.К.

8. Общее сопротивление, возникавшее при движении воды в трубопроводе циркуляционного кольца, включая отопительные прибор, котёл и арматуру, может быть представлено как сумма потерь давления на трение ∑ R· l и сумма потерь в местных сопротивлениях уравнением ∑ (R· l+Z)≤ ∑ Δ P_P

9.Все данные, полученные при расчете трубопровода, занося­тся в специальную таблицу (табл.II.12, табл.II.1.23.)

При расчете главного циркуляционного кольца разрешается оставлять запас на неучтенные сопротивления, но не более 10% расчетных по­терь давления.

Если это условие при предварительном подборе диаметров участков не выполняется, необходимо на некоторых участках изменить диаметры трубопровода.

10. После расчетов главного циркуляционного кольца, рассчитывается малое циркуляционное кольцо, кольцо, проходящее через нижний нагревательный прибор ближайшего стояка.

Неувязка в расходуемом давлении между отдельными циркуляционными кольцами допускается в двухтрубных системах с попутным движением воды до 15%, а в двухтрубных с тупиковой разводкой – до 25%.

§ 1.9. Подбор элеватора

Элеватор предназначен для подачи в отопительную сеть зда­ния воды с необходимым давлением и температурой.

1. Основной характеристикой для элеватора служит так назы­ваемый коэффициент смешения, определяемый по формуле:

где t₁ – температура воды, поступающей в элеватор из тепловой

сети, º С;

t_r – температура смешанной воды после элеватора, поступающей в систему отопления, º С;

t₀ – температура охлажденной воды, поступавшей из системы отопления, º С;

G_r – расход подмешиваемой охлажденной воды;

G_С – расход поступающей в элеватор воды из сети;

Коэффициент смешения приминается в расчетах с запасом в 15%.

2. Количество воды, циркулирующей в системе отопления, определяется по формуле: , т/ч;

где – суммарный расход тепла на отопление, Вт;

С – теплоемкость воды, кДж/(кг· k);

3, 6 – коэффициент перевода из Вт в кДж/ч;

3. Определяется диаметр горловины элеватора, см:

где – потери давления в системе отопления, кПа;

4. По диаметру горловины d_r подбирается серийный элеватор по табл.II.16, стр.145, табл.1.24 и определяется диаметр сопла по следующей зависимости. , см;

где d_r – гидравлический диаметр горловины, см;

g – расчетный коэффициент смешения.

5. Давление перед элеватором определяется:

Р_Э=1, 4(1+g)²· Р_СИСТ, кПа

Величина давления перед элеватором не должна превышать 12 кПа, в случае нарушения этого условия выбирается элеватор с большим диаметром горловины.

Значения максимального циркуляционного давления приведены в прил.5 стр.255(1), табл.1.25.

§ 1.10. Расчет водоподогревателя

Системы паро-водяном и водо-водяного отопления выполняют­ся по любой схеме водяного отопления, но нагрев циркулирующей в них воды осуществляется в теплообменных аппаратах, называемых водоподогревателями.

1. Поверхность нагрева водоподогревателя определяется по формуле: , м²

где Q – теплопроизводительность, Вт;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/мК;

Численное значение коэффициента теплопередачи изменяется в пределах:

а) Для скоростных k =1000 3000 Вт/м²· k

б) емкостных k =250 400 Вт/м²· k

Δ t_СР – средний температурный напор, вычисляется по формуле:

.

Как правило, в системах отопления с насосной циркуляцией применяются скоростные водоподогреватели.

§ 1.11. Расчет расширительного сосуда

Расширительный сосуд предназначен для вмещения прироста объема воды при увеличении ее температуры и отвода воздуха из системы отопления.

1. Полезная вместимость расширительного сосуда определяет­ся по формуле: V_P.C=α · Δ t· V_C

где α – коэффициент объемного расширения воды, равный 0, 0006

Δ t – изменение температуры в системе отопления;

V_C – объем воды, заполнявший систему, л;

При параметрах теплоносителя t_r =95 °С; t₀ =70 °С и температуре водопроводной воды при пуске системы в эксплуатацию t₀ =8 °С

° С

V_P.C= 0, 045 · V_C, л;

2. Объём воды в системе V_C следует считать по её расчетной мощности, равной расчетной теплопотере здания по формуле:

V_C= · M+V_P · M· ∑ n

В среднем на каждые 1000 Вт тепловой мощности системы на отдельные элементы её приходится следующий объём воды:

V_P – на чугунные радиаторы –10 12 л;

V_KH – на конвекторы – 0, 8 л;

V_П – на штампованные панели – 6 л;

V_KТ –на котлы секционные чугунные – 3 л;

– на трубопровод при искусственной циркуляции – 8 л;

– на трубопровод при естественной циркуляции – 16 л;

М – число тысяч Ватт в суммарной тепловой мощности системы;

∑ n – суммарное количество нагревательных приборов в помещениях,

Размер расширительного сосуда и диаметре труб, присоеди­ненных к нему, принимаются по табл.II.11, стр.130(1), табл.II.1.26.- «Тихомиров К.В.»

§ 1.12. Расчет и подбор циркуляционных насосов

Циркуляционные насосы предназначены для перемещения воды по трубопроводам. Для подбора циркуляционных насосов необходимо знать требуемую его подачу и расчетное давление.

1. Требуемая подача насоса V_Н, м³/ч, определяется по формуле:

где С – теплоемкость воды, кДж/(кг· k)

α – коэффициент запаса, учитывающий бесполезные потери теплоты (α = 1, 1 1, 2);

ρ ₇₀ – плотность воды, кг/м;

3, 6 – коэффициент перевода единиц Вт в кДж/ч;

2. Давление, создаваемое циркуляционным насосом, выбирается в виде: , Па

где – суммарные гидравлические потери циркуляционного кольца, Па;

– минимальное естественное давление, Па;

Требуемое давление насоса для системы отопления отдельных зданий обычно не превышает 12 кПа;

Насосы подбираются по их рабочим характеристикам, которые приведены в справочниках по санитарной технике и каталогах заво­дов изготовителей.

3. Потребная мощность электродвигателя, кВт, для циркуляционного насоса, определяется по формуле:

где V_H – подача насоса, м/ч;

Р_H – давление, развиваемое насосом, кПа;

– к. п.д. насоса;

4. Установочная модность электродвигателя N_УСТ, Вт;

N_УСТ = N· α

где α – коэффициент запаса, принимаемый в зависимости от мощности электродвигателя согласно табл. 11.15, табл. 1.27.

В местных системах применяется диагональные насосы типа ЦНИИПС, имеющие значительную производительность при малых напорах.