Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет приборов заключается в определении требуемого номинального теплового потока, марки панельного радиатора или конвектора и числа секций или колонок секционного и трубчатого радиаторов. Расчет отопительных приборов проводят по рекомендациям ООО «ВИТАТЕРМ». Технические характеристики отопительного принимают для прибора с межосевым расстоянием 500 мм (кроме конвектора).

Требуемый номинальный тепловой поток прибора _, Вт, определяется по формуле

, (11)

где Q_пр – требуемая теплоотдача прибора, Вт;

- комплексный коэффициент приведения к номинальным условиям.

Теплоотдача прибора Q_пр , Вт, рассчитывается по формуле

Q_пр = Q_п – Q_тр, (12)

где Q_п – теплопотери помещения, определяемые в расчете теплового баланса (из таблицы 3) Вт;

Q_тр – суммарная теплоотдача труб, проложенных в пределах помещения, Вт.

В курсовой работе полезная теплоотдача труб Q_тр, Вт, принимается в долях от тепловых потерь помещения: в двухтрубной вертикальной системе отопления для верхнего этажа теплоотдача труб составляет 5% от тепловых потерь помещения и 15% для остальных этажей; при поквартирной разводке в конструкции пола - принимается 5% от тепловых потерь помещения.

Комплексный коэффициент приведения к номинальным условиям определяется по формуле

, (13)

где n, m, с – эмпирические числовые показатели, учитывающие влияние схемы движения теплоносителя на тепловой поток и коэффициент теплопередачи прибора, приводятся в рекомендациях ООО «ВИТАТЕРМ» при наиболее оптимальной схеме движения воды «сверху вниз»;

p – коэффициент учитывает направления движения теплоносителя в приборе;

b – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности [3];

Δt – разность средней температуры воды в приборе и температуры окружающего воздуха в помещении;

G_пр – расход воды через прибор, кг/ч.

Разность температур в приборе определяется по формуле

, (14)

где t_вх, t_вых – температура воды, входящей в прибор и выходящей из него, ºС, для двухтрубной водяной системы отопления со стальными трубами следует принять t_вх =95 ºС, t_вых =70 ºС; с разводкой из полимерных труб температура выбирается в зависимости от характеристики их материала. Для металлополимерных труб t_вх=90 ºС и t_вых=70 ºС; для полипропиленовых t_вх=85 ºС и t_вых=65 ºС.

Расход воды через отопительный прибор , кг/ч, определяется по формуле

, (15)

где – теплопотери помещения из таблицы 3, Вт;

β₁ – коэффициент зависящий от шага номенклатурного ряда прибора;

β₂ – коэффициент зависящий от вида прибора и способа установки.

Оба коэффициента выбираются по таблице [3].

Количество секций отопительного прибора определяется по формуле

, (16)

где - номинальный тепловой поток одной секции, Вт, приводится в рекомендации по расчету отопительного прибора, таблица[3];

- коэффициент, характеризующий зависимость теплопередачи радиатора от количества секций, таблица [3].

Тепловой расчет отопительных приборов следует выполнить в табличной форме.

Таблица 4 - Тепловой расчет отопительных приборов

№ стояка, № помещения	Теплопотери помещения Qрасч, Вт	Теплоотдача труб Qтр, Вт	Требуемая теплоотдача прибора Qпр, Вт	Коэффициент β1	Коэффициент β2	Температура воздуха в помещении tв, ^0С	Температура воды на входе в прибор tвх, ^0С	Температура воды на выходе из прибора tвых, ^0С	Температурный напор Δt, ^0С	Расход воды через прибор Gпр, кг/ч

 

Коэффициент n	Коэффициент m	Коэффициент с	Коэффициент ψ	Коэффициент b	Коэффициент φк	Требуемый номинальный тепловой поток Qнт, Вт	Коэффициент β3	Номинальный тепловой поток одной секции qну или прибора	Количество секций или типприбора

Продолжение таблицы 4

 

7. Гидравлический расчет системы отопления

 

Задача гидравлического расчета состоит в выборе диаметров труб и в определение потерь давления в них. По результатам гидравлического расчета производят выбор смесительного насоса. Выбор диаметров проводят из условия поддержания оптимальных скоростей в трубопроводах. Для стальных труб оптимальной считается скорость 0,3 – 0,5 м/с, для полимерных 0,7 – 0,8 м/с. Минимальная скорость движения воды из условия удаления воздуха составляет

0,1 м/сек – вертикальные трубопроводы, 0,25 м/сек – горизонтальные трубопроводы. Максимальная скорость движения воды из условия бесшумной работы равна 1,5 м/с.

После размещения на планах здания нагревательных приборов, стояков, поквартирных веток, подающих и обратных магистралей, выполняют пространственную (аксонометрическую) схему системы отопления. Для точного учета местных сопротивлений на схеме необходимо указать все изгибы труб, запорно-регулирующую арматуру, устройства для удаления воздуха и спуска воды, приборы учета теплоты или учета расхода воды и т.д.

Схема системы отопления выполняется в масштабе 1:100 в соответствии с требованиями, предъявляемыми к графической части проекта [10]. На схеме выбирают главное циркуляционное кольцо. В насосной водяной системе отопления главное циркуляционное кольцо – это кольцо через наиболее удаленный от теплового пункта стояк и нагруженный прибор первого этажа. Все остальные кольца являются второстепенными. Главное циркуляционное кольцо разбивают на расчетные участки. Расчетный участок – это участок трубопровода одного диаметра с неизменным расходом теплоносителя. На схеме следует проставить нумерацию участков по ходу движения теплоносителя, указать длину l_{уч ,} м, и тепловую нагрузку Q_{уч ,} Вт.

Гидравлический расчет проводят по методу удельных потерь давления. Потери давления на участке , Па, определяются по формуле

(17)

где λ- коэффициент гидравлического трения;

ν - скорость движения воды на расчетном участке трубопровода, м/сек;

ρ - плотность воды, кг/м³;

d – внутренний диаметр расчетного участка трубопровода, мм;

l – длина участка трубопровода, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Расчет проводят с использованием таблиц гидравлического расчета: для стальных труб по приложению 6 [1], металлополимерных [8], полипропиленовых [9], а формулу (21) записывают в виде

= (18)

где R – удельная потеря на трение, Па/м;

Z – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

При гидравлическом расчете водяной системы отопления потери давления в местных сопротивлениях допускается определять по выражению

Z = 500· · ν². (19)

Исходной величиной для выбора диаметров труб и выполнения гидравлического расчета является расход воды на участке G_уч, кг/час, определяемый по формуле

, (20)

где Q_уч – тепловая нагрузка участка, определяемая по расчетной схеме, Вт.

Остальные составляющие формулы те же, что и в формуле (15).

По значению расхода воды на участке G_уч, кг/час, по таблице для гидравлического расчета систем отопления приложение II, таблица II.1 [12], ориентируясь на допустимые скорости движения воды назначают минимальный диаметр трубопровода d мм и выписывают соответствующие значения удельной потери давления на трение R, Па/м, и скорость движения воды ν, м/сек. Аналогично определяют диаметры остальных участков и заносят в таблицу 5.

Виды местных сопротивлений на каждом расчетном участке определяют по схеме (запорная арматура, фасонные части – переходы, отводы, тройники, изгибы труб, теплосчетчики, отопительные приборы и т.д.). Для каждого вида местного сопротивления численное значение определяют по таблице приложения II, таблица II.11[12], а затем суммируют Σζ для расчетного участка. Местное сопротивление ζ, принадлежащее двум смежным участкам (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом теплоносителя.

Потери давления в квартирном узле ввода (теплосчетчик, запорно-регулирующая арматура) принимаются ΔΡ =15 кПа; в автоматическом термостатическом клапане RTD-N у нагревательного прибора ΔΡ =10 кПа.

Расчет второстепенных циркуляционных колец системы проводят исходя из расчета главного – основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки параллельно соединенные с участками основного – главного кольца.

Расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках (без учета общих участков) допустимо при тупиковом движении воды в магистралях до 15%.

 

Таблица 5 – Гидравлический расчет

N расчетного участка	Тепловая нагрузка участка Qуч, Вт	Расход воды на участке Gуч, кг/ч	Длина расчетного участка l, м	Диаметр трубы d, мм	Скорость ν, м/с	Удельные потери давления R, Па/м	Произведение Rl, Па	Сумма коэффициеннтов Σζ	Потери давления в местных сопротивле - ниях Z, Па	Потери давления на участке Rl+Z, Па	Примечание
Главное циркуляционное кольцо

Итого: ΣΔΡ_уч=Σ(Rl+Z)=ΔΡ_со

Второстепенное циркуляционное кольцо

Итого: ΔΡ_i=Σ(Rl+Z)

Невязку определяют по выражению

Невязка = , (21)

где ∆ P_i+1^глав, ∆ P_i -потери давления в сравниваемых кольцах без учёта потерь давления на общих участках, Па.

При невязке превышающей нормативное значение прибегают к установке балансировочных клапанов у основания стояков.