Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет трубопроводов сводится к подбору диаметров подводок, стояков и магистралей таким образом, чтобы при заданном циркуляционном давлении к каждому прибору поступало расчетное количество теплоты (теплоносителя), равное тепловой мощности системы отопления данного помещения.

Для расчета необходимо выделить главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный и нагруженный стояк наиболее нагруженной ветви. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 1.

Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле 5.6:

(5.6)

где

Б – коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4;

∆Р_СО = – насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно 8436Па;

∆Р_е – естественное давление от остывания воды в отопительных приборах,

Па, определяемое по формуле 5.7 (для двухтрубных систем):

∆Р_е = 6,3 × h × (t_Г – t₀); (5.7)

где

h – высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м;

t_Г = 95ºС – температура воды в подающей магистрали отопления;

t₀ = 70ºС – температура воды в обратной магистрали;

h = 1,80 м (см. аксонометрическую схему и схему элеваторного узла);

Р_Ц = 8436 + 0,4 ∙ 6,3 ∙ 1,8 ∙ (95 – 70) = 8549,4 Па

Расчет двухтрубного стояка ГЦК

Определяют длину труб стояка от подающей до обратной магистрали, включая подводки к приборам. Находят количество воды G (по формуле 5.2). Задают диаметры труб таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с, и по номограмме для G определяют удельные потери давления P_y, Па/м, на 1 погонный метр трубы, учитывающие потери на трение и в местных

сопротивлениях. Тогда потери давления на участке вычисляются по формуле 5.8:

Р_СТ= P_У ∙ l, (5.8)

где l – длина участка стояка или магистрали, м.

Полные потери давления в стояке должны быть в пределах (0,1-0,15)×Р_Ц.

 

Расчет магистралей.

Потери давления в магистралях Р_МАГ составляют 0,9×(Р_Ц –Р_СТ). В таблицу 5.1 заносят номера участков, их тепловые нагрузки и длины. Определяют количество воды на участках G, кг/ч. Ориентировочные удельные потери давления в магистралях Р_У.ОР рассчитываются по формуле 5.9:

(5.9)

 

 

где Ʃl_МАГ – суммарная длина всех участков магистралей ГЦК, м.

Диаметры труб подбирают таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с и удельные потери давления Р_У, определяемые по номограмме, были бы наиболее близки к Р_У.ОР. По принятому диаметру труб и фактическому расходу воды по той же номограмме определяют фактические удельные потери давления Р_у и скорость движения воды V. Значения Р_у,V записываются в таблицу 5.1, затем вычисляют полные потери давления на участках по формуле 5.8 по всему ГЦК.

Расчёт ГЦК считается законченным, если запас давления, определяемый по

формуле 5.10, равен 5-10%:

Р_ЗАП =(Р_Ц – Р_ЦК) / Р_Ц ∙100% (5.10)

где

Р_ЦК = Р_МАГ + Р_СТ – суммарные потери давления на всех участках магистралей и стояке ГЦК, Па. Если Р_ЦК больше Р_Ц, значит, диаметры труб занижены. На участках следует увеличить диаметры труб и сделать пересчёт потерь давления. Если значения Р_ЦК окажется значительно меньше Р_Ц, то следует уменьшить диаметры труб отдельных участков, потери давления на которых малы.

Расчеты сведены в таблицу 5.1.

 

Предварительный расчет:

0,15 × Р_Ц = 8549,4 × 0,15 = 1282,5 Па

Р_СТ = 3289,04 >> 1282,5 Па, поэтому принимаем диаметр труб стояка – 15 мм вместо 10.

Р_СТ = 1364,5 ≈ 1282,5 Па, но если увеличить диаметр труб ещё, то потери давления на стояке составят намного меньше 10% от РЦ (около 2%).

P_МАГ = 0,9× (8549,4 –1364,5) = 6467 Па, L_МАГ=54,7 м, Р_У.ОР. = 118 Па/м.

Р_ЦК = 6986,9 + 1364,5 = 8351,4 Па

Р_ЗАП = (8549,4 – 8351,4) / 8549,4 × 100% = 2,3% < 5%

Окончательный расчет:

Принимаем диаметр участка №15 32 мм вместо 25 мм, чтобы увеличить запас:

Р_ЗАП = (8549,4 – 7982,3) / 8549,4 × 100% = 6,6%.

 

5.4 Расчет поверхности и подбор отопительных приборов:

 

Для расчета по заданию принимаем тип отопительных приборов – радиатор чугунный секционный М-140-АО.

Техническая характеристика (для одной секции):

˗ номинальный тепловой поток одной секции q_H = 595 Вт/секц.

 

Требуемое число секций отопительного прибора рассчитывается по формуле 5.11:

(5.11)

 

где

Q_оп – тепловая нагрузка на прибор, Вт

q_оп – расчетный тепловой поток одной секции, Вт/секц, вычисляемый по формуле 5.12:

(5.12)

 

 

где

q_H = 595 Вт/секц – номинальный тепловой поток одной секции, Вт/секц;

n, p – экспериментальные показатели, учитывающие влияние типа отопительного прибора, направление движения и количество проходящей воды;

b₁ – коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе;

Δt – разность средней температуры воды в радиаторе и температуры воздуха в помещении, ^oC, можно найти по формуле 5.13:

Δt = 0,5 × (t_ВХ+t_ВЫХ) – t_В (5.13)

где

t_ВХ ≈ t_Г = 95 ^oC, t_ВЫХ ≈ t₀ = 95 ^oC

Значение коэффициента приборов β1 и показателей степени n и р берутся из таблицы 5.2.

 

Таблица 5.2

 

Схема подводки теплоносителя к прибору	Значения коэффициентов
n	β1	р
Сверху - вниз	0,32		0,03
Снизу - вверх	0,15	0,89	0,08
Снизу - вниз	0,24	0,79	0,07

 

Отметим, что при двухтрубной системе у всех приборов схема присоединения сверху-вниз.

Расчет приборов сведён в таблицу 5.3.

Полученное число секций N_P округляют до целого Nуст следующим образом:

˗ если десятичная часть больше 0,28 - в сторону увеличения,

˗ если меньше или равна 0,28 - в сторону уменьшения.

 

Таблица 5.3

Таблица 5.3 (продолжение)

 

 

6. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

 

В соответствии с [8] в жилых зданиях квартирного типа массового строительства предусматривается естественная канальная вытяжная вентиляция с удалением воздуха из совмещённого санузла, ванной, туалета и кухни. Приток воздуха – неорганизованный через неплотности ограждающих конструкций, открываемые форточки.