Визначення теплової потужності системи опалення.

Теплова потужність системи опалення, рівна тепловтратам, які повинні компенсуватися системою опалення, повинні визначатися виходячи з умови теплового балансу по кожному приміщенню і по додатку 12 [15].

З метою зменшення обсягу розрахунків, можливе застосування спрощеної методики наведеної у §20 [16]. За цією методикою приблизні питомі втрати тепла окремими приміщеннями можуть бути визначені за наступною формулою:

Q_с.о.= q_уд b V_н (t - t ) a, (3.1)

де V_н - будівельний об’єм приміщення по зовнішньому обмірюванню, м³;

t - температура повітря в опалюваному приміщенні, для житлових будинків нормується [14];

t - розрахункова температура зовнішнього повітря для холодного періоду за параметрами Б, додаток 8 [15] або [12];

q_уд - довідкова величина питомої теплової характеристики будинку, Вт/(м³· ⁰С) додаток 2 [16];

b - коефіцієнт, що враховує планувальне розташування приміщення, табл.5.4 [16];

a - коефіцієнт, що враховує вплив на питому теплову характеристику місцевих кліматичних умов, додаток 2, стор.449 [16].

Розрахунки зводять у таблицю 3.1.

Таблиця 3.1. Втрати тепла приміщеннями.

№ прим.	Призначення	t , ^0С	Vн, м^3	qуд, Вт/(м^3· ^0С)	(t - t ), ^0С	b	a	Qпом, Вт
...
...
ЛК

S Q_с.о = S Q_пом

Нумерувати приміщення треба, починаючи з 101 для приміщень першого поверху та 201 для приміщень другого поверху. Коридори і санвузли нумерувати не слід (якщо вони не примикають до зовнішніх стін), їхня площа повинна бути приплюсована до найближчого приміщення.

3.2. Гідравлічний розрахунок системи опалення
Обґрунтування прийнятої системи опалення

Система опалення - сукупність технічних елементів, призначених для одержання, перенесення та передачі теплоти, необхідної для підтримки температури на заданому рівні.

Для індивідуальної забудови та для невеликих будинків рекомендується приймати індивідуальну систему опалення. Як джерело теплопостачання радимо встановити малометражний казан, що може бути розташований у підвалі, на горищі або в спеціально відведеному приміщенні залежно від розведення системи опалення. Циркуляція теплоносія здійснюється за допомогою насоса, що встановлюється на зворотному трубопроводі перед казаном. У будинках до чотирьох поверхів рекомендується застосовувати двотрубну систему опалення. Розведення системи опалення задається завданням на проектування, або обмовляється з викладачем. Для видалення повітря із системи опалення встановлюємо повітрозбірник (верхнє розведення трубопроводів) або повітряні крани (горизонтальне або нижнє розведення трубопроводів); для вміщання об’єму води, внаслідок її розширення при нагріванні, встановлюємо розширювальний бак.

Параметри теплоносія в системі опалення приймаються для водогазопровідних, мідних і металопластикових труб і - для пластикових трубопроводів.

У системі опалення необхідно передбачити встановлення наступної арматури: що вимикає (наприклад, крани, вентилі) і водоспускної - перед котлом, для відключення окремих відгалужень системи та у будинках понад 4-х поверхів для відключення стояків; регулюючої і що вимикає (наприклад, терморегулятори, клапани RLV) перед опалювальним приладом. Варто враховувати, що деяка арматура має кілька функцій, наприклад клапан RLV - регулюючу і вимикну, клапан MSV – вимикну, регулюючу і водоспускну [18-21].

Прийнята конструкція системи опалення повинна бути представлена аксонометричною схемою у пояснювальній записці або на аркуші. На аксонометричній схемі повинні бути зображені всі повороти, скоби, необхідна арматура, повинні бути зазначені номери ділянок, що розраховуються, їхня довжина й теплове навантаження. Аксонометрична схема є основою для гідравлічного розрахунку трубопроводів.

Розрахунковою ділянкою називається ділянка трубопроводу постійного діаметра з постійною витратою теплоносія. Виключення становлять стояки вертикальних однотрубних систем, де на розрахунковій ділянці можуть бути труби різного діаметра.

Циркуляційне кільце - це замкнутий контур у системі опалення. Кількість циркуляційних кілець у двотрубній системі опалення дорівнює числу опалювальних приладів, у однотрубній – кількості стояків.

Метою гідравлічного розрахунку трубопроводів системи опалення є визначення оптимальних діаметрів труб, при яких забезпечується надійна доставка розрахункової кількості теплоносія до всіх опалювальних приладів, а також визначення даних для вибору устаткування системи опалення (котла, насоса...).

Задача гідравлічного розрахунку зводиться до вибору оптимальних діаметрів на всіх ділянках мережі і визначення втрат тиску головного циркуляційного кільця та ув’язання всіх кілець системи опалення; різниця гідравлічних опорів неспільних ділянок головного циркуляційного кільця та неспільних ділянок інших кілець не повинна перевищувати 15 %.

Гідравлічний розрахунок трубопроводів виконується у наступному порядку:

1) Визначається головне циркуляційне кільце. Це кільце, яке проходить через найбільш віддалений від джерела тепла опалювальний прилад першого поверху на самому навантаженому напрямі у всій системі. Головне кільце розбивається на розрахункові ділянки, починаючи зі зворотного підведення найбільше несприятливо розташованого опалювального приладу (прилад, розташований на першому поверху) по зворотних трубопроводах до казана й далі по трубопроводах, що подають теплоносій, до розрахункового приладу.

2) Для кожної ділянки розрахункового кільця визначається витрата теплоносія,:

, кг/годину (3.2)

де - сумарна теплова потужність опалювальних приладів, приєднаних до i- ої ділянки трубопроводу, Вт;

- питома масова теплоємність води, = 4,187 кДж/(кг·⁰С);

- параметри теплоносія у системі опалення, ⁰С.

3) Для кожної розрахункової ділянки головного циркуляційного кільця знаходиться задана витрата теплоносія і визначаються відповідні йому значення діаметра трубопроводу (мм), швидкість руху теплоносія (м/с) та фактичне значення питомої втрати тиску на тертя (Па/м), при цьому бажано, щоб питомі втрати тиску на ділянці не перевищували 100 Па/м (додаток 6 [16], або додаток II [17] для водогазопровідних труб або довідкова література для інших видів труб).

Максимальна межа швидкості руху теплоносія залежить від матеріалу трубопроводів та наведена у п.1.5 методичних вказівок.

Мінімальна межа швидкості залежить від напрямку руху теплоносія та сплиття повітряних бульбашок. Для переміщення й збору повітря необхідно, щоб у вертикальних трубах швидкість води перевищувала 0,2...0,025 м/с, похилих і горизонтальних - 0,1...0,15 м/с, крім горизонтальних труб у підлозі та у плінтусі, де - 0,2...0,3 м/с. Однак допускається зменшення цих значень при невеликих потоках води і відсутності труб меншого типорозміру в номенклатурному ряді.

4) Обчислюється розрахункова втрата тиску на тертя на ділянці, дорівнює добутку .

5) По кожній розрахунковій ділянці головного циркуляційного кільця по додатку 5 [16] або з довідкової літератури визначається сума коефіцієнтів місцевих опорів .

6) По швидкості руху теплоносія по додатку 7 [16] визначаємо динамічний тиск, Па:

. (3.3)

ρ=1000 кг/м³.

7) Добуток визначає втрати тиску на місцеві опори , Па, на розрахунковій ділянці.

8) По кожній розрахунковій ділянці обчислюється повна втрата тиску, Па:

. (3.4)

9) Визначається повна втрата тиску в головному циркуляційному кільці, Па:

+ ΔР_у (3.4)

де ΔР_у– втрати тиску в устаткуванні – теплових лічильниках, терморегуляторах, фільтрах. Для нормальної роботи терморегуляторів у системі опалення втрати тиску на них повинні бути не менш 2 кПа.

Розраховане в такий спосіб головне циркуляційне кільце приймається в подальших розрахунках за опорне для гідравлічного ув'язування всіх інших кілець системи. Для кожного циркуляційного кільця є точки, загальні з головним циркуляційним кільцем, де відбувається розподіл або злиття потоків. Завдання подальшого розрахунку складається в підборі діаметрів ділянок півкілець таким чином, щоб гідравлічні втрати в них були рівні вже підрахованим втратам тиску між загальними точками на ділянках головного циркуляційного кільця.

Розрахунок малих півкілець виконується аналогічно розрахунку головного циркуляційного кільця. Величина нев'язання в півкільцях визначається за формулою:

, (3.5)

де – втрата тиску в головному півкільці, рівна втраті тиску на ділянках, незагальних з малим півкільцем, Па;

– втрата тиску в малому півкільці, Па.

Якщо з розрахунку нев'язання вийшло більше 15%, у малому півкільці необхідно змінити настроювання клапанів.

Розрахункові дані гідравлічного розрахунку зводяться у таблицю.

Таблиця 3.2. Гідравлічний розрахунок системи опалення.

Номер ділянки	Вт	, кг/годину	, м	, мм	, м/с	, Па/м	, Па		, Па	, Па	, Па