close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

624.Новосельцев Б.П

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Б.П. Новосельцев
Отопление зданий
жилищно-гражданского назначения
Учебное пособие
Рекомендовано в качестве учебного пособия
редакционно-издательским советом Воронежского ГАСУ
для студентов, обучающихся по специальности
270109 ''Теплогазоснабжение и вентиляция''
направления подготовки дипломированного специалиста 270100
«Строительство» всех форм обучения
Воронеж 2012
1
УДК 697.1(075.8)
ББК 38.762.1
Н76
Рецензенты:
кафедра «Отопление и вентиляция»
Белгородского технологического университета;
В. Н. Волков, генеральный директор ООО «Дива»
Новосельцев, Б.П.
Н76
Отопление зданий жилищно-гражданского назначения:
учеб. пособие / Б.П. Новосельцев; Воронежский ГАСУ. - Воронеж,
2012. - 105 с.
ISBN 978-5-89040-386-5
В учебном пособии приведены указания по составу и оформлению
курсовых проектов по отоплению зданий жилищно-гражданского назначения, правила оформления рабочих чертежей и расчетно-пояснительной
записки. Кроме того, дан порядок гидравлического расчета систем водяного отопления и индивидуальных тепловых пунктов.
Пособие предназначено для студентов старших курсов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция». Оно будет полезно
учащимся других специальностей, изучающих дисциплины «Отопление
и вентиляция».
Ил. 29. Табл. 12. Библиогр.: 23 назв.
УДК 697.1(075.8)
ББК 38.762.1
© Новосельцев Б. П., 2012
© Воронежский ГАСУ, 2012
ISBN 978-5-89040-386-5
2
Оглавление
Введение……………………………………………………………………….....5
1. Общие указания…………………………………………………………….....5
2. Задание и состав проекта…………………………………………………..…6
3. Правила оформления расчётно-пояснительной записки……..…..…...........8
4. Правила оформления чертежей……………………………...…………….....9
5. Содержание расчётно-пояснительной записки…………….………….. ….. 21
5.1. Введение………………………………………………………..……..21
5.2. Исходные данные для проектирования……………………...….......21
5.3. Обоснование выбора систем отопления и отопительных
приборов……………………………………………………..………....21
6. Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления..……..…….....25
6.1. Определение тепловой нагрузки и расходов воды в системе
отопления………………………………………………………...................25
6.2. Расчёт рециркуляционого воздухонагревателя для лестничной
клетки………………………………………………………………..............27
6.3. Располагаемое насосное давление в системе отопления………......30
6.4. Расчётное циркуляционное давление в системе отопления……..…31
6.5. Гидравлический расчёт системы отопления по удельным
потерям давления…………………………………………………..………....32
6.6. Эпюра циркуляционного давления в магистралях и стояках
системы отопления……………….………………………….…………....43
6.7. Гидравлический расчёт системы отопления по характеристикам
гидравлического сопротивления……....................................................46
6.8. Расчёт и подбор оборудования для индивидуального теплового
пункта (ИТП) …………………………………………......………………...... …54
6.9. Тепловой расчёт отопительных приборов………………….….........55
7. Описание запроектированной системы отопления………………………......58
3
8. Назначение и устройство автоматизированного индивидуального
теплового пункта………………………………………….………………...59
9. Гидравлический расчёт трубопроводов индивидуального теплового
пункта …………………………………………………………………........65
9.1. Подбор теплосчетчика……………………………………………….70
10. Подбор клапанов, регулирующих устройства для теплового пункта……..71
10.1. Общие положения…………...…………………………………….…71
10.2. Определение расчётных параметров и последовательность
выбора клапанов…………………………………………………….71
11. Подбор расширительного бака……………….……………………………...76
12. Циркуляционные насосы……………………………………………….........84
Заключение…….………………………………………………………………….87
Библиографический список рекомендуемой литературы………………….…..88
Приложение 1. Образец титульного листа расчётно-пояснительной
записки……………………………………...………………….……….....90
Приложение 2. Условные обозначения элементов системы отопления….…..91
Приложение 3. Гидравлический расчёт системы отопления… ….……....…….. 92
Приложение 4. Тепловой расчёт отопительных приборов……..……..…….…...93
Приложение 5. Спецификация основного оборудования индивидуального
теплового пункта ……………………………………………….……...94
Приложение 6. Фильтр магнитный муфтовый ФММ 20, 25, 32, 40…….….…96
Приложение 7. Фильтры магнитные, фланцевые……………………………….…97
Приложение 8. Преобразователи расхода теплоносителя типа ВЭПС……....98
Приложение 9. Техническая характеристика проходных (двухходовых)
регулирующих клапанов по данным [22]…………………………..99
Приложение 10. Температурные датчики……………………………………...……100
Приложение 11. Циркуляционные насосы для систем отопления фирмы
DAB……………………………………………………………………...101
Приложение 12. Гидравлическая характеристика насосов...................................102
4
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие к выполнению курсовых проектов составлено в соответствии с программой дисциплины «Отопление» для студентов, обучающихся по
направлению «Строительство». Целью выполнения курсовых проектов является
усвоение изучаемого материала. Составной частью курсовых проектов является
система водяного отопления и индивидуальный тепловой пункт (ИТП).
Индивидуальные тепловые пункты предназначены для присоединения
систем отопления к тепловые сетям и для приготовления теплоносителя с заданными параметрами.
Введение в действие свода правил «Проектирование тепловых пунктов»
[21] позволило обеспечить местное регулирование температуры воды, подаваемой
в систему отопления, в соответствии с температурой наружного воздуха.
В настоящее время применяются автоматизированные ИТП. Однако в
учебниках по дисциплине «Отопление» практически отсутствуют сведения о
составе, принципах расчета и подбора оборудования автоматизированных тепловых пунктов. Настоящее учебное пособие частично восполнит этот пробел.
1. Общие указания
Курсовой проект центрального отопления жилого здания разрабатывают
для систематизации, расширения и закрепления студентами теоретических
знаний, полученных ими при изучении курса «Отопление » и приобретения
навыков расчета и конструирования систем отопления. Курсовой проект выполняют в соответствии с действующими нормами на проектирование, монтаж
и эксплуатацию систем центрального отопления. Принятые в курсовом проекте решения должны соответствовать современному уровню развития техники
отопления. Для этого в процессе работы над курсовым проектом студенту
необходимо проявлять творческую инициативу (при соблюдении норм и действующих правил), а принимаемые решения по отоплению должны способствовать экономному расходованию топливно-энергетических ресурсов, снижению металлоемкости, повышению качества, индустриальности и надежности систем отопления. Оценку принятых проектных решений разработанной
системы отопления студент проводит по технико-экономическим показателям,
которые приводятся в расчетно-пояснительной записке. При выполнении проекта студенты должны пользоваться учебником, учебными пособиями, справочниками, действующими нормативными материалами, альбомами типовых
чертежей и методическими указаниями. До начала выполнения курсового проекта студенту рекомендуется ознакомиться на кафедре с образцами проектов и
примерами типовых решений отопления зданий жилищно-гражданского
назначения. На основании знаний, приобретенных из теоретического курса,
5
практических и лабораторных занятий, студенту необходимо критически оценить примеры решений отопления, имеющихся на кафедре. Студент самостоятельно решает вопросы, связанные с выполнением курсового проекта, в том
числе дает технико-экономическое обоснование принятых в проекте решений.
Часть расчетов студенты выполняют с помощью ЭВМ.
Преподаватель, ведущий проектирование, оказывает методическую помощь, утверждает правильные решения и отклоняет неверные, проверяет расчеты, указывает на допущенные ошибки, дает советы по их устранению.
Руководитель курсового проекта контролирует готовность отдельных частей проекта в соответствии с его разбивкой по отдельным этапам. Срок выполнения проекта устанавливается учебным планом факультета.
Студент защищает курсовой проект перед комиссией, которая дает оценку проекта.
2. Задание и состав проекта
Курсовой проект студент выполняет по индивидуальному заданию, с остоящему из бланка установленной формы и строительных чертежей (планы и
разрез) здания. В бланке задания руководитель курсового проекта указывает:
район строительства, расчетные параметры теплоносителя на вводе в здание
(давление в подающей и обратной магистралях тепловой сети, статическое
давление в тепловой сети, температуру в подающей и обратной магистралях).
Район строительства, потери теплоты каждым помещением принимаются на
основании ранее выполненной работы «Расчет тепловой мощности отопления
и воздухообмена жилого дома». На строительных чертежах указываются ориентация здания по сторонам света и место ввода тепловой сети. В состав разработанного курсового проекта входит расчетно-пояснительная записка объемом около 30 страниц формата А4 (210×297 мм) и чертежи. Графическую
часть проекта выполняют в карандаше на двух листах чертежной бумаги формата А1 (594×841 мм). Студентам заочной формы обучения разрешается высылать чертежи по почте в сложенном виде, который соответствует формату
А4. Графическая часть проекта содержит: планы здания с элементами системы
отопления; схему системы отопления или схему подающих или обратных теплопроводов системы отопления и схему (развертку) стояков; индивидуальный
тепловой пункт; спецификацию оборудования теплового пункта; график давления в тепловой сети; узел или деталь системы отопления, выполняемые по
заданию руководителя, примечания и условные обозначения.
Чертежи размещают на листах в зависимости от размеров конструкции
здания. Допускается вертикальное расположение листов.
На рис. 2.1 и 2.2 показано примерное размещение чертежей на первом и
втором листах графической части проекта.
6
7
3. Правила оформления расчетно-пояснительной записки
Расчетно-пояснительная записка выполняется на компьютере либо пастой на одной стороне листа с соблюдением следующих размеров полей: левое
– не менее 30 мм, правое – не менее 5 мм, верхнее – не менее 15 мм, нижнее –
не менее 20 мм. На лицевой стороне обложки располагаются надписи, которые выполняются чертежным шрифтом. В начале пояснительной записки приводится содержание с указанием разделов, подразделов и страниц, на которых
они размещены. Страницы пояснительной записки нумеруют арабскими цифрами. Нумерация страниц должна быть сквозная от обложки до последней
страницы, включая все иллюстрации, графики, таблицы и приложения. На обложке (прил.1) номер страницы не проставляют, на последующих страницах
номер проставляют. Весь материал расчетно-пояснительной записки делят на
разделы и подразделы. Наименование каждого раздела нумеруют арабской
цифрой с точкой в конце (например: 1. Исходные данные для проектирования).
Номера разделов состоят из номера раздела и подраздела, разделенных точкой
(например: 2.3, т.е. третий раздел второго раздела). Наименование разделов
пишут прописными буквами, а подразделов – строчными. Содержание пояснительной записки составляют в безличной форме, например: «Расчет выполнен по формуле … ». Сокращение слов не допускается, за исключением общепринятых: т.е., и т.д., и т.п., табл., с. (страница), рис., см. (смотреть) и т.д.
Уравнения, формулы и т.п. следует писать более крупным шрифтом, чем основной текст записки, с указанием литературного источника, из которого заимствовано данное выражение. Все расчетные формулы записывают в отдельную
строку, отделяя их от текстовой части пробелами 10 мм. Под формулой, начиная со слова «где», записывают буквенные обозначения величины с указанием
(через запятую) единиц величин. Формулы нумеруют арабскими цифрами в
круглых скобках с правой стороны листа на уровне самой формулы. Первая
цифра соответствует номеру раздела, вторая – номеру формулы в данном разделе. Например: (10.2). Все расчеты следует проводить в международной системе единиц (СИ). Если данные нормативной и справочной литературы указаны в системе МКГСС, то их необходимо перевести в единицы СИ. Пояснительная записка должна быть написана четко и грамотно. Расчеты и пояснения
необходимо излагать сжато, с обоснованием принятых решений и ссылками на
литературные источники, перечень которых приводится в конце записки. Цифра, указывающая порядковый номер литературного источника, заключается в
квадратные скобки, например: [4]. Пример оформления списка литературы дан
в настоящем пособии. Схемы, графики, таблицы размещают в записке сразу
после ссылки на них в тексте или на следующей странице пояснительной записки. Все иллюстрации в тексте называются рисунками и имеют двойную
нумерацию, т.е. номер раздела и номер рисунка, например: рис. 2.3. Под рисунком указывают его название и расшифровку обозначений. Повторяющиеся
расчеты, например, расчет потерь теплоты, определение поверхности теплоот8
дачи отопительных приборов и др, целесообразно представлять в виде таблиц,
которые следует размещать за ссылкой на них в тексте. Таблицы нумеруют, как
и рисунки, например: таблица 10.1. Слово «Таблица» пишут справа над таблицей. Каждая таблица должна иметь название. Ссылки на таблицы в тексте приводят сокращенно, например: табл. 10.1. Приложения оформляют как продолжение пояснительной записки. «Приложение» и его порядковый номер, а ниже
– заголовок. Пояснительная записка считается оформленной, когда в ней пр иведены все необходимые данные, и она подписана студентом.
4. Правила оформления чертежей
При оформлении графической части проекта следует руководствоваться
ГОСТ 21-602-2003 [17] «Система проектной документации для строительства.
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Размеры внешней
рамки листов, выполненной тонкой линией, должны соответствовать формату
А1. В правом нижнем углу каждого листа помещают штамп, в котором указывают название проекта, наименование чертежей, количество листов, порядковый номер листа, масштабы, название института, факультета и кафедры, номер
группы, дату, фамилию и инициалы студента и руководителя. На чертежах
элементы систем показывают условными графическими обозначениями, приведенными в прил. 2. На всех чертежах элементам системы отопления присваивают обозначения (согласно ГОСТ 21-602-2003), состоящие из марки и порядкового номера элемента, например: Ст. 1 – стояк системы отопления №1; Г
Ст. – главный стояк системы отопления; К4 – компенсатор №4 и т.п. Строительную часть и технологическое оборудование вычерчивают тонкими (0,170,3 мм) сплошными линиями, трубопроводы подающей и обратной магистралей – толстыми (0,5-1,4 мм) сплошными линиями. Если в задании отсутствуют
планы подвального и чердачного помещений, то студент разрабатывает их самостоятельно, применяя знания, полученные при изучении курса «Архитектура и строительные конструкции». На планах системы отопления, выполненных
в масштабе 1:100, указывают: координационные оси здания и расстояния между ними (для жилых зданий – расстояние между осями секции); размерные
привязки оборудования систем отопления, основных трубопроводов, неподвижных опор, компенсаторов к координационным осям или к элементам
строительных конструкций; ориентацию здания по сторонам света (в левом
верхнем углу первого листа); наименование (для общественных зданий) отапливаемых помещений, их номера, проставляемые внутри кружка, и внутреннюю расчетную температуру воздуха; номера стояков системы отопления, которые наносят с наружной стороны здания; как правило, стояки нумеруют по
часовой стрелке по периметру здания, начиная со стояка, расположенного в
9
верхнем левом углу плана; количество секций радиаторов, количество и длину
ребристых труб, конструктивную характеристику регистров или аналогичные
сведения по другим отопительным приборам (показывают с наружной стороны
стены); диаметр трубопроводов; величину и направление уклона трубопроводов; запорно-регулирующую арматуру, расположенную на горизонтальных
участках трубопроводов; другие элементы систем отопления (воздухосборники, расширительный бак и т.д.); размеры подпольных каналов для прокладки
магистральных трубопроводов (подпольные каналы показывают тонкой штриховой линией).
Размещение индивидуального теплового пункта на плане подвала здания
условно обозначают прямоугольником размером примерно 35×5 мм с соответствующей надписью. Трубопроводы, расположенные друг над другом, на планах здания условно изображают параллельными линиями. При этом ближе к
стене рекомендуется вычерчивать наиболее низко расположенный трубопровод (например, обратную магистраль), дальше – трубопроводы, расположенные выше. Вычерчивать трубопроводы между стенкой и отопительным прибором, а также совмещать их с отопительными трубопроводами не допускается.
В обозначении диаметра трубопровода наносят на полке линии–выноски. Для
трубопроводов из стальных водогазопроводных труб указывают диаметр
условного прохода и толщину стенки. Для трубопроводов из стальных электросварных и других труб указывают наружный диаметр и толщину стенки. В
системах водяного отопления с верхней разводкой магистралей проточные горизонтальные воздухосборники необходимо устанавливать не перед последним (по ходу движения воды) стояком, а перед двумя последними стояками
каждой ветви. Схему системы отопления выполняют в аксонометрической
фронтальной изометрической проекции в масштабе 1:100. При большой протяженности и сложном расположении трубопроводов с целью устранения совпадения (накладки) линий допускается изображать трубопроводы с разрывом в
виде тонкой пунктирной линии. Места разрывов трубопроводов обозначают
строчными буквами. На схемах указывают: номера стояков; диаметр трубопроводов; размеры горизонтальных участков трубопроводов (при наличии разрывов); величину и направление уклона трубопроводов; отметки уровня осей
трубопроводов; запорно-регулирующую арматуру; неподвижные опоры и компенсаторы; индивидуальный тепловой пункт (условно его можно изобразить в
виде круга 10-15 мм и снабдить надписью «индивидуальный тепловой пункт»
(см. лист ОВ1); воздухонагреватели лестничных клеток; устройство для опорожнения системы отопления (на стояках и ответвлениях магистральных обратных трубопроводов); изгибы трубопроводов, за исключением отступов на
стояках, которые условно не показывают; другие элементы системы отопления
(воздухосборники, расширительные баки и т.д.). Развертку стояков вычерчивают в масштабе 1:100. Стояки с отопительными приборами вычерчивают так,
как они выглядели бы, если сделать развертку системы отопления и показать
10
ее в одной плоскости; исключением является подъемный и опускной стояки
системы отопления с нижней разводкой, располагаемые по обе стороны угла
помещения и вычерчиваемые на схеме под углом 45° или 135°. На схеме стояков указывают: диаметры труб этажестояка (стояка, подводок замыкающих
участков); количество секций в радиаторе (число секций проставляют в середине условного обозначения радиатора) или модель другого принятого отопительного прибора; места изменения диаметров труб (переходы) на составных
стояках; компенсаторы с указанием их размеров; допускается регулирующую
арматуру на подводках к отопительным приборам показывать на узле этажестояка, вычерчиваемого рядом со схемой стояков. Для упрощения графической
части проекта на подводках к отопительным приборам не показывают «утки»
и отступы в нижней части стояков. Монтажный чертеж автоматизированного
индивидуального теплопроводного пункта вычерчивают в масштабе 1:20 (допускается вычерчивать в одной проекции – вид спереди), и составляется спецификация оборудования и материалов. При разработке узлов ввода целесообразно воспользоваться имеющимися методическими разработками. Спецификацию индивидуального теплового пункта выполняют в виде отдельной таблицы. На первом листе чертежей размещают условные обозначения использованного отопительного оборудования (см. прил. 2) и примечания. Отмывка
строительной части проекта, вычерчивания трубопроводом линиями различного цвета не производится. Примеры оформления чертежей системы отопления
показаны на рис. 4.1 – 4.9 .
На рис. 4.1 показан план первого этажа здания с однотрубной системой отопления с нижней разводкой магистралей; на рис. 4.2 – план 2-4 этажей
(план типового этажа) с двухтрубной системой отопления; на рис. 4.3 – план
чердачного помещения с показом подающих магистралей и оборудования системы отопления с верхней разводкой; на рис. 4.4 – план подвального помещения с показом обратных магистралей и оборудования системы отопления с
верхней разводкой магистралей; на рис. 4.5 – то же, что и на рис. 4.4, но в случае применения однотрубной системы отопления с нижней разводкой магистралей; на рис. 4.6 – то же, но в случае применения пофасадного регулирования; на рис. 4.7 – схема однотрубной системы отопления с верхней разводкой
магистралей (фрагмент); на рис. 4.8 – схема подающих и обратных магистралей и схемы (развертки) отопительных стояков (фрагмент).
На рис. 4.9 представлен общий вид магистральных трубопроводов системы отопления.
11
12
Рис. 4.1. План первого этажа
13
Рис. 4.2. План типового этажа
14
Рис. 4.3. План чердачного этажа
15
Рис. 4.4. План подвального помещения
16
Рис. 4.5. План подвального помещения
17
Рис. 4.6. План подвального помещения
18
Рис. 4.8. Схемы подающих и обратных магистралей и
схемы (развертки) отопительных стояков (фрагмент)
19
20
Рис. 4.9. Общий вид магистральных трубопроводов системы отопления с нижней разводкой
магистралей
Точка смешения
5. Содержание расчетно-пояснительной записки
Расчетно-пояснительная записка должна включать следующие обязательные разделы: введение; исходные данные для проектирования; выбор и
обоснование системы отопления и отопительных приборов; гидравлический
расчет трубопроводов системы отопления; расчет и подбор оборудования для
индивидуального теплового пункта (ИТП); расчет поверхности отопительных
приборов; анализ запроектированной системы отопления (УИРС); список литературы.
5.1. Введение
Во введении указывается значение системы отопления для проектируемого здания.
5.2. Исходные данные для проектирования
В этом разделе приводят название объекта, район строительства, архитектурно-строительную характеристику здания (этажность, размеры, объем,
конструкции наружных ограждений) и другие данные, приведенные в задании
курсового проекта, в том числе сводная таблица с расчетами потерь теплоты.
5.3. Обоснование выбора систем отопления и отопительных приборов
В этом разделе необходимо дать характеристику возможных систем
отопления, которые могут быть применены для данного здания, и обосновать
выбор:
- системы отопления (наиболее целесообразной по металлоемкости,
назначению здания и режима ее эксплуатации);
- параметров теплоносителя;
- вида разводки теплоносителя ( верхней или нижней, тупиковой или с
попутным движением теплоносителя);
- типа отопительных приборов и способа регулировки их теплоотдачи.
Иногда систему отопления выбирают на основании техникоэкономического обоснования с учетом санитарно-гигиенических требований и
правил пожарной безопасности. Технико-экономические требования заключаются в том, чтобы расходы на монтаж и эксплуатацию системы были
наименьшими.
21
Систему отопления (отопительные приборы, вид теплоносителя и его
температуру или температуру теплоотдающей поверхности) следует принимать по [2, прил.Б] или по [7, прил.7].
В многоэтажных зданиях типа башни проектируют преимущественно
однотрубные системы отопления. При наличии подвалов в зданиях, имеющих
3-5 этажей, применяют П-образные однотрубные системы с размещением подающих и обратных магистралей в технических подпольях и подвалах или
двухтрубные системы отопления.
В двухэтажных зданиях и зданиях с разноэтажными частями ограниченных размеров устраивают двухтрубные системы отопления с нижней разводкой магистралей. В одноэтажных зданиях и одно-, двухэтажных пристройках к
основному зданию – горизонтальные однотрубные и бифилярные системы. Из
вертикальных однотрубных систем предпочтение следует отдавать проточнорегулируемым системам. Разводку магистралей делают, как правило, с тупиковым движением воды в пофасадно разделенных частях системы. Разводку с
попутным движением воды в магистралях применяют при малонагруженных
стояках протяженных систем отопления, особенно двухтрубных.
При этом следует иметь в виду, что в случае применения в качестве отопительных приборов конвекторов типа «Универсал» целесообразно применять
наиболее простые и гидравлически устойчивые проточные системы отопления. При проектировании рекомендуется применять тупиковую схему разводки магистралей. Возможные варианты схем стояков представлены на рис 5.1 и
5.2. При наличии в зданиях высотой более девяти этажей чердачных помещений рекомендуется применять системы с «опрокинутой» циркуляцией, изображенные на рис. 5.1, г, 5.2, в. При этих системах обеспечивается почти одинаковая площадь поверхности нагрева конвекторов по всем этажам стояка, что
обусловлено снижением практически в одной мере тепловых нагрузок и температурного напора по этажам при движении теплоносителя по схеме «снизу
вверх». В зданиях высотой 12-16 этажей при отсутствии чердаков рекомендуется применять схемы, приведенные на рис. 5.1, а, 5.1, б, 5.1, в.
В зданиях высотой 9 этажей могут применяться схемы отопления с нижней разводкой подающей и обратной магистралей. В зданиях высотой 12 этажей, в зависимости от тепловых нагрузок и располагаемого расчетного давления, могут применяться системы как с нижней разводкой подающей и обратной магистралей, так и с «опрокинутой» циркуляцией.
22
23
Рис. 5.1. Возможные варианты схем стояков
24
Рис. 5.2. Возможные варианты схем стояков
В гражданских зданиях, включающих отдельные помещения иного
назначения (например, пункт бытового обслуживания населения в жилом доме), предусматривают одну общую систему отопления. Крупные помещения
или комплексы помещений специального назначения при основном здании
(например, магазин, встроено-пристроенный к жилому дому) оборудуют отдельными системами отопления, как правило, горизонтальными.
Рекомендации по выбору систем отопления и теплоносителя приведены
в литературе [2, 3, 4, 5 и др.]. Технико-экономические показатели различных
систем водяного отопления приведены в [8, с.33-45].
Выбор отопительных приборов производят по [7, 2]. Для всего здания
целесообразно принимать один тип отопительного прибора. В помещениях,
предназначенных для постоянного пребывания людей, с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями (помещения детских и лечебных учреждений, предприятия общественного питания), следует применять бетонные,
стальные панельные или чугунные (только типа МС) радиаторы.
В помещениях, рассчитанных на постоянное или длительное пребывание
людей (жилые здания, общежития, учебные заведения и т.п.), устанавливают
радиаторы и конвекторы. При групповой установке приборов в помещениях
большой площади или с витражами применяют конвекторы, которые имеют
значительную тепловую мощность.
В помещениях зданий, предназначенных для кратковременного пребывания людей, могут применяться отопительные приборы любого типа. При
этом предпочтение следует отдавать наиболее дешевым приборам.
6. Гидравлический расчет трубопроводов
системы отопления
6.1. Определение тепловой нагрузки и расходов воды
в системе отопления
До начала гидравлического расчета должны быть выполнены следующие
стадии проекта.
Составлен тепловой баланс каждого помещения, на основании которого
определяются тепловая мощность системы отопления и тепловая нагрузка
отопительного прибора для каждого помещения; выбрана схема отопления и
приняты параметры теплоносителя; выбран тип и способ установки отопительных приборов; конструктивно решена система отопления, а именно: на
планах здания размещены отопительные приборы, стояки, подающие и обрат25
ные магистрали, устройства для удаления воздуха из системы отопления,
расширительный бак (если он необходим), выбрано место расположения индивидуального теплового пункта; произведен расчет рециркуляционного воздухонагревателя для лестничной клетки, если отопление лестничной клетки
осуществляется рециркуляционным воздухонагревателем, который присоединен к индивидуальному тепловому пункту (ИТП) по предвключенной схеме,
т.е. до смесительной установки (см. п. 6.2 настоящего пособия); вычерчена
схема системы отопления или вычерчена схема подающих и обратных магистралей и схема (развертка) стояков.
На схеме системы отопления проставляют тепловые нагрузки всех
отопительных приборов, стояков, ветвей, магистралей. Тепловые нагрузки, которые должны возмещаться системой отопления, записывают на схеме над
прямоугольниками, изображающими отопительные приборы, и над выносными линиями от участков стояков, ветвей и магистралей (см. рис. 6.3 - 6.6).
Если в помещении устанавливается один отопительный прибор, то его
нагрузка равна теплопотерям этого помещения. При необходимости установки двух или нескольких приборов в одном помещении нагрузка каждого определяется делением теплопотерь на количество установленных приборов.
Суммарные тепловые нагрузки стояков наносят под номером стояка, ветвей - рядом с трубой ветви (см. рис. 6.6). Правильность нагрузки всей системы
отопления подтверждается совпадением по величине тепловых нагрузок магистралей у распределительного и сборного трубопроводов. Полученные таким
образом тепловые нагрузки, а также расчетный перепад температуры воды в
системе, определяющий общий расход воды, являются исходными данными
для гидравлического расчета. Общий расход воды в кг/ч в системе отопления
(после элеватора или иного смесительного устройства) определяется по формуле
зд
3, 6  Qот
Gо 
 1   2 ,
c  (t Г to )
(6.1)
зд
где Qот - тепловая мощность системы отопления, равная теплопотерям
отапливаемого здания, Вт;
tГ
и t o - расчетная температура горячей и обратной воды в системе
отопления, о С ;
26
с – удельная массовая теплоемкость воды, равная с=4,2 кДж/(кг о С );
1 - поправочный коэффициент, учитывающий теплоотдачу через дополнительную площадь (сверх расчетной) принимаемых к установке приборов:
для радиаторов конвекторов 1 = 1,03…1,08, для ребристых труб 1 = 1,13;
 2 - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери
теплоты, связанные с размещением отопительных приборов у наружных
ограждений; для радиаторов чугунных секционных  2 = 1,02 при размещении
их у наружной стены под окнами (  2 =1,07 – у стекла световых проемов); для
радиаторов стальных панелей РСВ, РСГ  2 = 1,04; для конвекторов КА «Аккорд»
 2 = 1,03; для конвекторов КЧ «Комфорт» и КО «Ритм»  2 = 1,02.
6.2. Расчет рециркуляционного воздухонагревателя
для лестничной клетки
С целью экономии металла отопление лестничных клеток жилых и общественных зданий следует предусматривать с помощью рециркуляционных
воздухонагревателей, располагая их в нижней части помещения около наружной входной двери. В этом случае в лестничной клетке обеспечивается более
ровная температура воздуха, чем при водяном отоплении несколькими отопительными приборами.
Рециркуляционный воздухонагреватель состоит из двух элементов –
нагревателя и канала (рис. 6.1). Нагреватели выполняют из стандартных отопительных приборов, например ребристых труб, радиаторов или калориферов.
Ребристые трубы и радиаторы используют для нагревателей меньшей тепловой мощности (до 8 кВт), калориферы – для получения более мощных нагревателей.
Канал высотой 1,5 - 3 м делают встроенным во внутреннюю стену (рис.
6.1,а) или приставным из строительных материалов (рис. 6.1, б) и металлическим (рис. 6.1, в). При изменении температуры греющей воды изменяются
температура и количество циркулирующего воздуха, причем по мере похолодания усиливается теплопередача и возрастает кратность циркуляции воздуха
в помещении.
Нагреватели присоединяют к трубопроводам систем отопления по двум
различным схемам (рис. 6.2). Первая из схем (рис. 6.2, а) представляет собой
27
28
б)
в)
Рис. 6.1. Рециркуляционный воздухонагреватель со встроенным каналом (а), приставной с каналом из строительных материалов (б) и приставной металлический (в): 1 – нагреватель, 2 – канал нагретого воздуха,Fн –
площадь нагревателя,Fк – площадь поперечного сечения канала
а)
а)
б)
Рис. 6.2. Последовательная (а) и параллельная (б) схемы присоединения воздухонагревателя к трубам: 1 – 4 – воздухонагреватели; 5 – задвижка на подающей трубе;
6 – подающая магистраль основной системы отопления; 7 – регулятор расхода
последовательное соединение (предвключение) воздухонагревателя с основной системой отопления. Все количество высокотемпературной воды, необходимое для основной системы отопления, предварительно пропускают через
воздухонагреватель (задвижка 5 закрыта). Такое включение воздухонагревателя позволяет при максимальном увеличении температурного напора и скорости движения воды сокращать его поверхность. Схему используют при присоединении постоянно действующего нерегулируемого воздухонагревателя в том
случае, когда разность давлений на вводе обеспечивает работу элеватора. По
второй схеме автоматически управляемый воздухонагреватель соединяют с основной системой отопления параллельно (рис. 6.2, б). Регулирование и полное
выключение воздухонагревателя при этом не отражаются на действии основной системы отопления, но поверхность нагревателя возрастает из-за уменьшения температурного напора и скорости движения воды.
Расчет воздухонагревателя заключается в выборе размеров канала и
площади нагревателя, достаточных для передачи необходимого количества
теплоты и создания циркуляции воздуха в помещении не менее однократной.
Расчет проводят по методике [5, с. 279-285; 4, с.157; 10, с.279; 10, с.271].
Если в здании имеется насколько лестничных клеток, воздухонагреватель сле-
29
дует рассчитать для одной из них. Остальные воздухонагреватели можно пр инять по аналогии с рассчитанными.
6.3. Располагаемое насосное давление в системе отопления
По условиям, заданным на выполнение курсового проекта, система
отопления проектируемого здания присоединяется к городским тепловым сетям по зависимой схеме. Наиболее экономичные схемы ИТП приведены в [3,
12].
Для схемы, содержащей водоструйный элеватор, давление в кПа, создаваемое циркуляционным насосом на ТЭЦ или в котельной и передаваемое элеватором для циркуляции воды в системе отопления, определяется по формуле
PH 
0,75  PT  Pуч. 
1  2и  0,21и 2
,
(6.2)
где PT - разность давления в наружных тепловых сетях в месте ввода в здание, кПа;
Pуч . - потери давления на участках от места ввода до элеватора, кПа (длина ввода при выполнении курсового проекта может быть принята от 10 до 20 м,
а потери давления на каждый метр длины 100-200 Па/м);
и - коэффициент смешения, вычисляется по формуле
(T  t )
(6.3)
и Г Г ,
(t Г  to )
где TГ - расчетная температура воды, подводимой к водоструйному элеватору,
0
C;
t Г и to - расчетная температура подающей и обратной воды в системе
отопления, 0C .
Если до основной системы отопления предусмотрена предвключенная
тепловая нагрузка Qпред. ,например, для отопления одной или нескольких лестничных клеток (по схеме, см. рис. 6.2, а), то вместо TГ в формулу (6.3) подставляется TГ' , которая определяется по формуле
TГ'  TГ 
Qпред.
с  G1
30
,
(6.4)
где G1 - расход высокотемпературной воды, кг/ч, из тепловой сети на
вводе в здание, т.е расход на отопление всего здания (включая и расход в предвключенном воздухонагревателе), определяется по формуле
G1 
зд
3.6Qот
,
с  (Т Г  Т о )
(6.5)
зд
где Qот
- тепловая мощность систем отопления, Вт;
Т Г и Т о - расчетная температура подающей и обратной воды в тепловой сети, оС .
Для схемы с применением смесительного насоса на перемычке располагаемое насосное давление
принимают равным разности давлений в наружных тепловых сетях, уменьшенной на величину потерь давления в регуляторе
расхода и элементах ИТП, расположенных до смесительной установки. Величину принимают и при непосредственной подаче в систему отопления высокотемпературной воды без смешения с обратной водой (Т Г  t Г ) с учетом потерь давления в ИТП.
Для схемы с применением циркуляционного насоса, установленного на
обратной или подающей магистрали ИТП, необходимое давление циркуляционного насоса определяется по заводским характеристикам, т.е. по требуемой
производительности насоса определяют развиваемое им давление, которое
должно быть полностью использовано на преодоление сопротивлений системы отопления и оборудования теплового пункта.
Для полного использования давления, развиваемого насосом, его подбирают по расходу воды в системе до расчета системы отопления, а располагаемую разность давлений для расчета системы отопления определяют по [5].
6.4. Расчетное циркуляционное давление
в системе отопления
Давление для создания циркуляции воды в насосной системе в расчетных условиях Рp определяется по формулам:
в вертикальной однотрубной системе с верхней разводкой:
P  Pн  Pе.пр  Pе.тр,
 p
31
(6.6)
то же с нижней разводкой обеих магистралей:
P  Pн  Pе.тр ,
 p
(6.7)
в двухтрубной системе с верхней разводкой:
P  Pн  0,4(Pе.пр  Pе.тр )
 p
,
(6.8)
то же с нижней разводкой:
P  Pн  0,4  Pе.пр ,
 p
где
(6.9)
P - давление насоса, находят по формулам, изложенным в пп.6.3;
Pе.пр , Pе.тр. - естественное циркуляционное давление, возникающее
вследствие охлаждения воды соответственно в приборах (индекс «пр») и в
трубах (индекс «тр»), вычисляют по формулам, приведенным в [5, 9, 10, 11].
 н
6.5. Гидравлический расчет системы отопления
по удельным потерям давления
Гидравлический расчет трубопроводов при выполнении курсового проекта производится для трех циркуляционных колец наиболее протяженной и
нагруженной ветви системы отопления. При этом рекомендуется магистрали
системы отопления рассчитывать методом удельных потерь давления, а отопительные стояки – по характеристикам гидравлического сопротивления. Расход
воды в каждом стояке или на участке магистралей вычисляют по формуле (6.1),
при этом принимается, что перепады температуры во всех стояках и ветвях
равны расчетному перепаду температуры воды в системе. Например, для опр еделения расхода воды через отопительный стояк в числитель формулы (6.1)
подставляют тепловую нагрузку стояка и т.д. Гидравлический расчет начинают
с основного циркуляционного кольца системы.
За основное циркуляционное кольцо проходит наиболее протяженное и
нагруженное (имеющее наибольшую тепловую нагрузку) кольцо циркуляции.
При попутном движении воды в магистралях вертикальной системы основное
циркуляционное кольцо проходит через один из средних наиболее нагруженных стояков части системы. При тупиковом движении воды в магистралях вертикальной системы основное циркуляционное кольцо (ОЦК) в части системы
назначают через наиболее удаленный и нагруженный стояк системы отопления:
32
так, в двухтрубных системах с верхней разводкой магистралей (такие системы
используют только 2-3-этажных зданиях) при кранах двойной регулировки
(КРД) – через нижний отопительный прибор на первом этаже с большой тепловой нагрузкой (рис. 6.3). Двухтрубные системы с нижним расположением
магистралей применяют в малоэтажных зданиях с кранами двойной регулировки КРД у отопительных приборов, а в многоэтажных зданиях – с кранами
КРП, имеющими дросселирующее устройство. Основное циркуляционное
кольцо в двухтрубных системах с кранами КРД принимают через нижний отопительный прибор на первом этаже с большей тепловой нагрузкой (рис. 6.4),
при дросселирующих кранах КРП – через верхний прибор. В однотрубных системах с верхней разводкой (рис. 6.5) за основное циркуляционное кольцо
принимают кольцо циркуляции через прибор первого этажа, а в однотрубных
системах с нижней разводкой обеих магистралей – через удаленный и нагруженный стояк системы отопления (рис. 6.6); более подробно см. [3].
Каждое циркуляционное кольцо по ходу движения теплоносителя разбивается на расчетные участки с нанесением их тепловых нагрузок в Вт, длины в
метрах и порядковые номера (см.рис. 6.3 - 6.6). Участком называется отрезок
трубопровода, на котором количество протекающей воды, температура теплоносителя и диаметр трубопровода остаются неизменными. Нумеруют участки
начиная от распределительного коллектора и кончая сборным коллектором.
Пример оформления расчетной схемы системы отопления показан на рис.6.3 6.6.
При выборе диаметра труб исходят из среднего значения удельной линейной потери давления на трение в основном циркуляционном кольце Rcр. ,
Па/м:
Rcр. 
где
0, 65  Pр
l
,
(6.10)
P - расчетное циркуляционное давление в основном циркуляци-
 p
онном кольце системы, Па, определяется по одной из формул п.6.4;
- сумма длин последовательно соединенных участков расчетного циркуляционного кольца; длина участков определяется с точностью до
0,1 м по аксонометрической схеме системы отопления;
0,65 - доля потерь давления на трение.
33
34
центр нагрева воды
Рис. 6. 3. Двухтрубная система водяного отопления с верхней разводкой
магистрали
смешения воды
точка смешения воды
ввод теплосети
35
Рис. 6.4. Двухтрубная система отопления с нижней
разводкой магистралей
36
Рис. 6.5. Однотрубная система отопления с верхней
разводкой магистралей
37
Рис. 6.6. Однотрубная система водяного отопления с нижней
разводкой и трехходовыми кранами
Гидравлический расчет сводят в таблицу (прил. 3). Прежде чем приступить к гидравлическому расчету, заполняют графы 1, 2, 4 таблицы, выписывают номера участков, тепловые нагрузки и длины участков.
В графе 3 проставляется расход воды на участке, который определяется
по формуле (6.1).
Зная расход воды на участке и ориентируясь на значение Rср по таблице
для гидравлического расчета трубопроводов водяного отопления [5, прил. 9],
определяют диаметры труб участков, действительные удельные потери давления на трение и скорость движения воды. Необходимо следить за тем, чтобы
скорость движения воды не достигала предельно допустимой [12, 8, 9, 14 и
т.д.]. Умножая величину R на длину l, получают значение Rl участка (графа 8).
Потери движения в местных сопротивлениях Z, Па, определяют по формуле
V2 
Z  
2
,
(6.11)
где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений (к.м.с.) на
участке;
 - скорость движения воды, м/с;
 - плотность воды, кг/м³.
Значение к.м.с. принимают по [14, табл. П.2.10]. Коэффициент местных
сопротивлений тройников и крестовин, которые находятся на границе двух
участков, относят к участку с меньшим расходом теплоносителя. Выбор к.м.с.
тройников и крестовин в двухтрубных системах и в магистралях однотрубных
систем производят по табл. 6.1, а к.м.с. элементов системы отопления – по
табл. 6.2 настоящего пособия или по [4, табл. III.65]. В стояках и ветвях однотрубных систем к.м.с. тройников и крестовин принимают по [4, табл.II.13].
К.м.с. тройника с пробкой (для спуска воды или воздуха) равен 0,7. Потери
давления можно определять по .[4, табл. III.61].
К.м.с. записывают в графу 9, а величину потерь давления в местных сопротивлениях – в графу 10. К.м.с. отопительных приборов зависит от размера
приборов, которые станут известны только после расчета площади и подбора
марки приборов. Поэтому при гидравлическом расчете используют усредненные значения к.м.с. приборов (табл. 6.3), которые учитывают потери давления
в местных сопротивлениях и по длине приборов.
38
Таблица 6.1
Коэффициенты местного сопротивления (усредненные) сварных тройников
на магистралях насосных систем отопления
Значения к.м.с.
Магистраль
Подающая
Обратная
для тройников на проходе при
0,5 и менее 0,6-0,7 0,7-0,8 0,8-0,9
0,5
0,3
0,3
1,5
0,3
1,2
0,2
0,7
0,9
0,2
0,5
для тройников на ответвлениях при
0,1-0,2 0,2-0,3 0,3 и
более
5
5
5
0
1
1,5
Таблица 6.2
Коэффициенты местного сопротивления конструктивных
элементов систем водяного отопления
Элементы системы
Краны:
КРТ при проходе
КРТ при повороте
КРП
КРД
Кран пробочный Вентиль прямой Задвижка
параллельная
Отвод под углом
Утка гнутая
Скоба гнутая
Воздухосборник Внезапное расширение
Внезапное сужение
Грязевик
Значения к.м.с. при диаметре условного прохода,
мм
10
15
20
25
32
40
50
4
4,5
4
18
–
20
–
0,9
0,9
2,5
1,5
1,0
0,5
10
3,5
4,5
3,5
14
3,5
16
–
0,8
0,8
2
3
3
3
13
1,5
10
–
0,6
0,7
1,2
–
–
–
–
1,5
9
–
0,5
0,6
0,6
–
–
–
–
–
9
–
0,3
0,6
0,4
–
–
–
–
–
8
0,5
0,3
0,6
0,4
–
–
–
–
–
7
0,5
0,3
0,6
0,4
Независимо от диаметра труб (относятся к большей скорости)
39
Таблица 6.3
Усредненные коэффициенты местного сопротивления отопительных приборов
Тип прибора
Радиатор чугунный
секционный
Радиатор стальной
панельный
Конвектор ”Универсал-20”
”Комфорт-20”
Конвектор
”Аккорд”
Конвектор
”Ритм”
Конвектор
высокий
Марка
прибора
К.м.с. при
, мм, подводки
10
15
20
25
М-90
М-140
МС-140
МС-90
РСВ
РСВ-2
РСВ-1
1,2
1,3
1,4
1,5
0,3
0,4
0,9
0,6
0,9
2,2
3
3,0
7,4
5,3
7,9
19,8
КН20-к
0,7
1,6
5,4
14,4
КН20-п
КА-к
КА-п
К2А-к
0,4
0,6
0,5
1,3
0,9
1,5
1,2
3,2
3,0
4,9
3,9
10,7
8,0
13
10,3
28,6
Ко20-2, 4к
Ко20-2, 4п
Ко20-1, 6п
Ко20-3,75п
0,8
0,5
0,3
0,7
1,9
1,1
0,8
1,7
6,2
3,8
2,6
5,7
16,6
10,1
6,9
15,2
КВ-20
5,6
13,5
45
120
Примечание: к - концевой конвектор; п – проходной конвектор.
К.м.с. арматуры на стояках и подводках у отопительных приборов приведены в табл. 6.2. При однотрубных системах применяют в проточнорегулируемых приборных узлах краны регулирующие трехходовые КРТ, в узлах с замыкающими участками – краны регулирующие проходные КРП; при
двухтрубных системах – краны регулирующие двойной регулировки КРД и
краны КРП с дросселирующими устройствами. Диаметр отверстия
, мм,
дросселирующего устройства в кране КРП определяют исходя из расхода воды
в отопительном приборе Gпр, кг/ч, и необходимых потерь давления в диафрагме по формуле
2
d э  3,54 4 G пр
/ Pд
40
,
(6.12)
где
pg - потери давления в диафрагме, Па, принимаемые равными максимальному естественному циркулярному давлению в стояке pe.max :
P
 е. мак
 g  h ст  о  г  ,
(6.13)
где
hст - вертикальное расстояние между центром охлаждения воды в
верхнем приборе и центром нагревания в системе, м;
 o и  Г - плотность соответственно обратной и горячей воды, кг/м 3 .
Диаметр отверстия диафрагмы в кране КРП, вычисленный по формуле
(6.12) , принимают для всех остальных кранов КРП системы, но не менее 3 м,
если только последующая проверка перепадов температур воды в других приборах не даст отличия от их расчетного перепада, принятого в системе, более
7 о С (например, при  tс = 25 о С , перепады температуры в системе
должны находиться в пределах от 18 о С до 32 о С ).
При выборе диаметра П-образного однотрубного стояка ориентируются
на минимальный расход воды, необходимый для уноса воздушных скоплений
из верхней части стояка. Этот расход составляет: для труб Ду 15 – 140 кг/ч,
для
Ду 20 – 250 кг/ч, для Ду 25 – 400 кг/ч.
Общие потери давления в основном циркуляционном кольце (Rl  Z)осн ,
получаемые путем суммирования потерь давления на трение и в местных сопротивлениях во всех участках основного циркуляционного кольца ( графа 11
расчетной табл. в прил. 3), сопоставляют с расчетным циркуляционным давлением. Расчет основного циркуляционного кольца считается законченным, если
выполняется условие
чем

(Rl  Z)оцк  0,9  Pp .
(6.14)
Действительный запас расчетного давления в % вычисляют по формуле
P  (Rl  Z)оцк
 p
P
 p
 100 .
(6.15)
Если запас меньше 5 % или больше 10 %, то изменяют диаметры отдельных участков магистралей кольца таким образом, чтобы потери давления
увеличились (при уменьшении диаметра труб) или уменьшились (при увеличении диаметра).
После расчета основного циркуляционного кольца выполняют расчет
еще двух второстепенных циркуляционных колец. В системах с попутным
движением воды в магистралях эти два второстепенных кольца должны вклю41
чать в себя ближний и дальний (считая от распределительного коллектора)
стояка (или более нагруженные стояки, расположенные рядом с ними). При
тупиковом движении воды в магистралях в эти кольца входят средний и ближний (или более нагруженный, расположенный рядом) от распределительного
коллектора стояка. Гидравлический расчет второстепенного циркуляционного
кольца сводится к расчету потерь давления на дополнительных, необщих
участках, параллельно соединенных с участками основного кольца, при этом
потери давления в основном кольце изменению не подлежат.
Располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных
необщих участков второстепенного кольца может быть определено по эпюре
(см. п.6.6) или определено по формуле:
- для двухтрубных систем
P
 р.доп
 (Rl  Z)оцк ,
(6.16)
- в однотрубной сиcтеме отопления
P
 р.доп
 (Rl  Z)оцк  (Pе.доп  Pе.осн ) ,
(6.17)
где (Rl  Z)осн - потери давления на необщих участках основного кольца (по расчетной таблице прил.3);
Pе.доп и P
е.осн - естественное циркуляционное давление в стояках, входящих соответственно во второстепенное и основное кольца. Полученные в
результате расчета двух групп необщих участков второстепенных колец потери
давления в них (Rl  Z)осн сопоставляют с величиной Pp.доп и вычисляют
процент % невязки :
Pp.доп  (Rl  Z) доп
Pp.доп
 100 .
(6.18)
Для системы отопления с попутным движением воды в магистралях потери давления на параллельно соединенных участках (без учета общих учас тков циркуляционных колец) не должны отличаться ( по формуле (6.18)) более
чем на  5 %, а в системах с тупиковым движением воды в магистралях вертикальной однотрубной системы более чем на + 15 %.
Для увязки потерь давления допускается применять составные стояки
(выполнять стояки из различных диаметров), для чего, в первую очередь, изменяют диаметр труб, соединяющих стояки с магистралями. В составных стояках трубы меньшего диаметра предусматривают в верхней части.
При невозможности увязки потерь давления в циркуляционных кольцах
для погашения избыточного давления с малой тепловой нагрузкой на трубо42
проводе предусматривают установку дроссельной шайбы (как правило, в нижней части стояка). Диаметр отверстия дроссельной шайбы
ляют по формуле [5]:
dш  3,54  4 G 2 / Pш
d ш , мм, опреде-
,
(6.19)
где
G – расход воды в стояке, кг/ч;
Pш - требуемая потеря давления в шайбе, Па.
Диаметр шайбы не должен быть менее 3 мм. Если расчетный диаметр
шайбы, вычисленный по формуле (6.19), оказался менее 3 мм, устанавливают
две шайбы диаметром, рассчитанным по формуле (6.19) на половину требуемой потери давления.
6.6. Эпюра циркуляционного давления в магистралях
и стояках системы отопления
Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца системы дает возможность установить изменение давления по всей длине подающих и
обратных магистралей. Для проведения последующих расчетов строят эпюру
циркуляционного давления в магистралях и стояках.
На рис. 6.7 представлена эпюра циркуляционного давления для системы
отопления, изображенной на рис. 6.6.
На горизонтали отложена длина участков магистрали l, м, и номера стояков (6, 7, 8, 9, 10); по вертикали – потери давления на участках магистралей и в
концевом стояке (стояк №10 на рис. 6.6), входящем в основное циркуляционное кольцо. Падение циркуляционного давления по длине каждого участка магистралей считают равномерным (на рис. 6.6 изображено наклонными сплошными линиями), например 6 – 7. Общие потери давления на всех участках стояка 10 показаны вертикальным отрезком 10 –10'. Линия А,6, 7, 8, 9, 10 показывает потерю давления в подающей магистрали системы отопления (рис. 6.6, на
участках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), а линия 10', 9', 8', 7', 6', 6 – потерю давления в обратной магистрали системы на участках 8,9,10, 11,12,13,14.
По эпюре (рис. 6.7) определяют располагаемое циркуляционное давление для промежуточных стояков (стояков 6, 7, 8, 9 на рис. 6.6), входящих во
второстепенные циркуляционные кольца. Например, расчетное циркуляцио нное давление для стояка 6 выражается вертикальным отрезком 6- 6  ; для стояка
8 – вертикальным отрезком 8- 8 . Потеря давления в любом промежуточном
стояке (Rl  Z)ст должна равняться циркуляционному давлению. Например,
потеря давления в стояке 8 должна равняться выраженному на эпюре вертикальному отрезку 8- 8 , т.е. (Rl  Z)cт.8  Pp.ст.8 . Однако в системах отопления
затруднительно при ограниченном сортаменте труб достигнуть выполнения
43
указанного требования. Поэтому при определении потерь давления в промежуточных стояках допускают невязку с располагаемым давлением. В системах
с тупиковым движением воды невязку допускают до 15 % [2].
∑ (Rl+Z) стояка 10
На рис. 6.7 показано, что потери давления в циркуляционных кольцах
различной длины неодинаковы.
запас
дав ление ( должно быть
от 5 до 10% от ∆ Рр)
Рис. 6.7. Эпюра циркуляционного давления
Наибольшие потери возникают в основном циркуляционном кольце через дальний стояк (стояк 10, рис. 6.6), наименьшие – во второстепенном кольце
через ближний стояк 6 (рис. 6.6). Избыток циркуляционного давления (изображенный на рис. 6.7 ординатой 6  6 ) вызовет, если он превышает 15%, недопустимое перераспределение количества воды, протекающей в магистралях
и стояках. В результате этого возникает горизонтальное разрегулирование с истемы с отклонением от расчетных расхода и температуры воды и теплоотдачи
отопительных приборов.
Для устранения разрегулирования системы потери давление во всех циркулярных кольцах нужно привести в соответствие с расчетным циркуляционным давлением путем погашения избытка давления диафрагмами на стояках
(см. формулу (6.19)), т.е. величина потерь давления в шайбе на стояке 6 соответствует ординате 6" - 6' и на стояке 7 – ординате 7" - 7'. Возможен и другой,
более рациональный путь: вычисляют действительный расход и температуру
44
обратной воды в каждом стояке и вносят исправления в расчетную площадь
приборов [10, с. 175].
Если процент невязки, полученный по формуле (6.18), превышает установленные величины, то в двухтрубных системах отопления у отопительных
приборов устанавливают краны КРП с дросселирующим устройством (вместо
кранов КРД); диаметр диафрагмы в кранах определяют по формуле (6.12).
Вместо кранов КРД могут устанавливаться автоматические терморегуляторы
RTD.
В однотрубных системах с замыкающими участками дополнительно на
одном расчетном стояке для двух отопительных приборов с сильно отличающимися тепловыми нагрузками выполняют гидравлический расчет малых
циркуляционных колец по методике [5, с. 116, формула (6.8)].
В двухтрубных системах дополнительно проводят гидравлический расчет всех циркуляционных колец через прибор на первом этаже.
Сначала определяют располагаемое циркуляционное давление для труб
кольца через прибор на втором этаже.
2
 p.ст
P
 (Rl  Z)под  0,4  g  h 2 ( о  г ) ,
(6.20)
(Rl  Z)под - потери давления в подводках к прибору, распологде
женному на первом этаже, взятые из ранее проделанного расчета (в системе с
нижней разводкой – двух подводках: подающей и обратной, например, на рис.
6.4 участки 8 и 9; в системе с верхней разводкой – в двух подводках и прилегающем к подающей подводке участка подающего стояка, например, на рис.
6.3 участки 10, 11, 9;
h 2 - вертикальное расстояние между центрами охлаждения воды в при-
борах на первом и втором этажах, м.
2
В системе с нижней разводкой (см. рис. 6.4) располагаемое давление Pp ,
вычисленное по формуле (6.20), должно быть погашено на участках 17, 18, 19,
20, а в системе с верхней разводкой (см. рис. 6.20) располагаемое давление
2
 p
P должно быть погашено на участках 19, 20, 21.
В результате расчета потери давления на участках циркуляционного кольца
2
должны быть увязаны (с расхождением до 10 %) с величиной Pp . Аналогично
рассчитывают циркуляционные кольца через приборы на третьем и последующих этажах. Если потери давления окажутся значительно меньше располагаемого циркуляционного давления, принимается решение об установке у приборов кранов КРП с дросселирующим устройством.
45
6.7. Гидравлический расчет системы отопления по характеристикам
гидравлического сопротивления
Методика расчета подробно изложена в [3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14 и
др.].
Потери давления определяют по формуле
Р  S  G2 ,
(6.21)
где G – расход воды, кг/ч;
S – характеристика сопротивления элемента системы отопления,
Па/(кг/ч) 2 .
Характеристика сопротивления отдельных элементов системы
отопления определяется по справочным данным, см., например, [4, с.
217-224; 8, с. 205-207 и др.].
Гидравлический расчет целесообразно проводить в такой последовательности:
1. Выявляют основное циркуляционное кольцо и вычисляют расчетное
циркуляционное давление Pp по формулам главы 6, определив естественное циркуляционное давление для стояка, включенного в основное кольцо.
2. Десять процентов от Pp оставляют в запасе на неучтенные потери.
3. Принимают (ориентировочно) потерю давления в стояке, который входит в основное циркуляционное кольцо, равную не менее 85% располагаемого давления, т.е. Pp.ст  0,9  0,85  Pp , а остальные 15% расходуют на
преодоление потерь давления в магистралях, т.е.
Pмаг  0,9  0,15  Pp .
4. Производят расчет стояка в зависимости от расхода воды Gст и ориентировочной потери давления, равной Pp.ст  0,9  0,85  Pp . Предварительно диаметр труб радиаторного узла можно назначить, пользуясь графиками,
приведенными на рис. 6.8, составленными для П - образных стояков при
количестве этажей в здании 5, 9 и 12.
Для этого на графиках подыскивают такой тип приборного узла, который ближе всего соответствует исходным данным, т.е величинам G ст и
 р.ст. .Согласно этим графикам предварительно можно определить диаметр стояков системы и с верхней разводкой, уменьшив вдвое приведенное
в них сопротивление.
46
Рис. 6.8. График для предварительного определения потерь давления в однотрубных стояках радиаторных систем водяного отопления с нижней разводкой
магистралей: а – проточно-регулируемых;б – со смещёнными
замыкающими участками стояка
При этом однотрубный стояк даже при наличии в нем труб разного
диаметра рассчитывают как один участок, характеристика сопротивления которого S ст равна сумме величин S входящих в него элементов. С целью повышения индустриализации заготовительных и монтажных работ следует
47
принимать стояки постоянного диаметра по высоте (15 или 20 мм). Применение стояков диаметром 25 мм допускается при невозможности увязки потерь
давления в циркуляционных кольцах. В многоэтажных бесчердачных зданиях
при большой тепловой нагрузке на отопительные приборы избежать применения стояков диаметром 25 мм можно, конструируя Т – образные и П – образные стояки с транзитным (холостым) подъемным участком. Если в процессе
гидравлического расчета стояка с одним диаметром труб не удается его увязать по расходуемому давлению, то допускается применять стояки, у которых
изменены диаметры. Для уменьшения гидравлического сопротивления П – образного стояка допускается применение в нем промежуточной перемычки, которая обычно устраивается в верхней трети высоты стояка. Применение составных стояков, снижающих индустриальность системы отопления, возможно, когда не удается добиться требуемой увязки потерь давления в циркуляционных кольцах.
5. Методом удельных потерь давления на трение производят расчет участков магистралей, вошедших в основное циркуляционное кольцо. Данные расчета записывают в таблицу (см. прил. 3).
6. При расчете основного циркуляционного кольца оставляют запас расчетного давления на неучтенные расчетом сопротивления около 10% (от 5 до
10 %).
7. Вычерчивают эпюру циркуляционного давления основного кольца циркуляции (рис. 6.7) и определяют расчетное циркуляционное давление для двух
(ближнего и дальнего) других стояков.
8. Производят расчет двух других стояков, расположенных на этой ветке.
Изменяя диаметры стояков, узлов и междуэтажных вставок, добиваются того,
чтобы действительные потери давления в стояке были бы приблизительно
равны Р р .
9. На эпюру давления наносят данные проведенного гидравлического расчета.
Пример. Выполним гидравлический расчет основного циркуляционного
кольца вертикальной однотрубной системы водяного отопления со смещенными замыкающими участками трехходовыми кранами пятиэтажного здания,
присоединенной через водоструйный элеватор к наружным тепловым сетям.
Параметры теплоносителя: в тепловой сети Tг  150 0 С , Tо  70 0 С , в системе
отопления t г  950 С, t o  70 0 C . Тепловые нагрузки приборов и участков (Вт),
длины участков указаны на схеме (рис. 6.6). Приборы (чугунные радиаторы М140Ао, 1  1,06 ) установлены под световыми проемами, присоединены к
стоякам без уток (  2  1,02 ). Теплопотери здания, включая лестничные клетки (4 шт), составляют 221800 Вт, отдельно одной лестничной клетки 6000 Вт.
Теплопотери здания без четырех лестничных клеток составляют 197800 Вт.
48
Отопление лестничных клеток осуществляется рециркуляционными воздухонагревателями, предвключенными к основной системе отопления (см. рис. 7.2,
а).
Давление в подающей магистрали тепловой сети Рn  391 кПа; а в обратной магистрали Ро  302 кПа; статическое давление Рст  340 кПа; длина
ввода 10 м, потеря давления на вводе 100 Па/м (см. пояснения к формуле 6.2)).
Расстояние от середины прибора первого этажа до обратного трубопровода
h1  1,5 м. После гидравлического расчета построить график потерь давления
в магистралях.
Решение. Расход высокотемпературной воды на вводе в здание (по формуле
(6.5) с учетом формулы (6.1)):
G1 
3600  221800  1,06  1,02
 2580 кг/ч .
4187 150  70 
Принимаем попарно последовательное соединение трубопроводов воздухонагревателей по схеме, приведенной на рис. 6.2 и [5, рис.13.8]. Тогда температура воды, выходящей из воздухонагревателей 2 и 3, по формуле (6.4):
3600  6000
Tг''  150 
 150  4,0  146 0 C
4187  0,5  2580
Температура воды, выходящей из воздухонагревателей 1 и 4:
Тг  150  4  2  142 0 С,
здесь Tг'' - температура воды на входе в водоструйный элеватор.
По формуле (6.3) определяем коэффициент смешения:
142  95
 1,88.
95  70
По формуле (6.2) вычисляем Pн . Вначале вычисляем Рт и Руч .
Рт  391  302  89 кПа; Руч  100 10  1000 Па  1 кПа;
u
P 
 н
0,75 89  1
66

 12 кПа
1  2 1,88  0,21 1,882 5,5
Основное циркуляционное кольцо выбираем при тупиковом движении
воды в магистралях через стояк 10 (рис. 6.6). Расход воды в стояке:
49
G от 
3600  8800 1,06 1,02
 327 кг/ч
4187  95  70 
Величину естественного давления от остывания воды в отопительных
приборах определяем по [5, формула (6.13)]
P
 e.пр

0,64  9,81  3600  2200  1,5  1300  4,5  1300  7,5  

  1,06  1,02  1230 Па
4187  327 1300  10,5  2700 13,5

Расчетное циркуляционное давление вычисляем по формуле (6.7), пренебрегая Pe.тр . как незначительной величиной:
P  12000  1230  13230 Па
 p
.
Десять процентов от Р р , т.е 0,1·13230 = 1323 Па, оставляем в запас на
неучтенные потери. Сопротивление стояка №10 принимаем равным 85 % от
Р р , т.е Рот = 0,9·0,85·13230 = 10121 Па. Оставшиеся 15 % от Р р , т.е
0,9·0,15·13230 = 1786 Па будут истрачены на преодоление всех сопротивлений
в подающем и обратном трубопроводах, т.е на участках 1-14 (рис. 6.6).
Определим гидравлическое сопротивление стояка 10. Принимаем (см.
рис. 6.8) диаметры труб радиаторных узлов и стояка 20 мм (подводки приборов без уток) [4, с. 228 или 8, с. 122]. Стояк 10 состоит из узла присоединения
к подающей магистрали, восьми этажестояков, двух узлов отопительного прибора верхнего этажа и узла присоединения к обратной магистрали, поэтому
полная характеристика сопротивления стояка 10 (и других тоже) равна сумме
характеристик отдельных элементов стояков. Определим суммарную характеристику стояка 10.
1. Характеристика сопротивление узла присоединения стояка к подающей магистрали (с установкой вентиля) согласно [4, табл. II.69]:
S1  56,9 104 Па/(кг/ч)².
2. Суммарная характеристика сопротивления восьми вертикальных этажестояков (4, табл. III.69):
S2  31,5  104  8  252  104 Па/(кг/ч)².
3. Примечание: т. к. характеристика сопротивления этажестояков в [4,
табл. III.69] приведена при длине этажестояка 2,7 м (табличное значение); в
рассматриваемом примере длина этажестояка составляет 3 м, т.е. на 0,3 м
длиннее, поэтому вводим соответствующую поправку на длину восьми этаже50
стояков. Согласно данным примечаний [4, табл. III. 59] характеристика сопротивления на 1 м стояка равна 5,9·10-4, тогда действительная характеристика сопротивления 8 этажестояков:
S 2  252 104  (5,9 10 4  2,4)  266,15 Па/(кг/ч)².
4. Суммарная характеристика сопротивления двух горизонтальных радиаторных узлов
S3  14,6  10 4  2  29,2  10 4 Па/(кг/ч)².
5. Характеристика сопротивления узлов присоединения стояка к обратной
магистрали (при установке пробкового крана)
S 4  16,2 10 4 Па/(кг/ч)².
6. Суммарная характеристика сопротивления прямых участков труб стояка общей длиной 2 м
S 5  5,9 10 4  2  11,8 10 4 Па/(кг/ч)².
Суммарная характеристика сопротивления стояка 10
SСТ  (56,9  266,15  29, 2  16, 2  11,8) 104  380, 25 104 Па/(кг/ч)².
Сопротивление стояка по формуле (6.21)
РСТ  380, 25 104  3272  4066 Па,
что значительно меньше располагаемого давления.
Поэтому применяем диаметр труб радиаторных узлов и стояка 15 мм и
проведем вновь расчет сопротивления стояка.
1. Характеристика сопротивления узла присоединение стояка и подающей
магистрали (с установкой вентиля)
S1  262,2 10 4 Па/(кг/ч)².
2. Суммарная характеристика сопротивления 8 вертикальных этажестояков
S2  150, 4 104  8  1203, 2 104 Па/(кг/ч)².
Вводим поправку на длину этажестояка:
S2  (1203, 2  28,9  2, 4) 104  1272,56 104 Па/(кг/ч)².
3. Суммарная характеристика сопротивления двух горизонтальных радиаторных узлов
S 3  50,3 10 4  2  100,6 10 4 Па/(кг/ч)².
4. Характеристика сопротивления узлов присоединение стояка к обратной
магистрали (при установке пробкового крана)
S 4  85,6  104 Па/(кг/ч)².
5. Суммарная характеристика сопротивления прямых участков труб стояка
общей длиной 2 м
51
S 5  28,9 10 4  2  57,8 10 4 Па/(кг/ч)².
Суммарная характеристика стояка
S от  (262,2  1272,56  100,5  85,6  57,8) 10 4  1778,66 10 4 Па/(кг/ч)².
Сопротивление стояка по формуле (6.21)
Pст  1778,66 104  3272  19019 Па ,
что значительно больше расчетного давления.
Для уменьшения сопротивления стояка диаметром 15 мм предусматриваем составные стояки, т.е. часть стояка принимаем диаметром 20 мм, а другую часть – диаметром 15 мм и вновь, методом подбора, проведем расчет сопротивления стояка.
1. Характеристика сопротивления узла присоединение стояка к подающей
магистрали (с установкой вентиля) диаметром 20 мм
S1  56,9 104 Па/(кг/ч)².
2. Характеристика сопротивления четырех вертикальных этажестояков
диаметром 20 мм
S 2  31,5 10 4  4  126 10 4 Па/(кг/ч)².
Вводим поправку на длину этажестояка:
S 2  126 104  (5,9 104 1,2)  133,08 104 Па/(кг/ч)².
3. Суммарная характеристика сопротивления двух горизонтальных радиаторных узлов диаметром 20 мм
S3  14,6 104  2  29,2 104 Па/(кг/ч)².
4. Суммарная характеристика четырех вертикальных этажестояков диаметром 15 мм
S 3  150,4 10 4  4  601,6 10 4 Па/(кг/ч)².
Вводим поправку на длину этажестояка:
S 4  (601,6 104  28,9 1,2) 104  636,28 104 Па/(кг/ч)².
5. Характеристика сопротивления узлов присоединения стояка к обратной
магистрали (при установке пробкового крана)
S 5  85,6 10 4 Па/(кг/ч)².
6. Суммарная характеристика сопротивления прямых участков труб стояка
общей длиной 2 м диаметром 20 мм
S 6  5,9 10 4  2  11,8 10 4 Па/(кг/ч)².
Суммарная характеристика стояка
52
S ст  (56,9  133,08  29,2  636,28  85,6  11,08) 10 4  952,86 10 4 Па/(кг/ч)².
Сопротивление стояка по формуле (6.21)
Pст  952,8 104  3272  10179 Па
Полученная величина несколько больше расчетного давления стояка
(больше на 98 Па), это означает, что сопротивление стояка (мы принимали 85%
от расчетного давления) будет равно 85,5%, что вполне допустимо.
Далее проведем гидравлический расчет магистралей, т.е. участков 1-14
(на рис. 6.6), методом удельных потерь давления на трение.
Расчетное циркуляционное давление для магистралей равно 1786 Па.
Удельные потери давления на трение определяется по формуле (6.10):
R cp 
1786  0,65
 19,2 Па/м
60,7
Гидравлический расчет сводим в табл.7 (прил. 3).
Определим коэффициенты местных сопротивления отдельных участков
основного циркуляционного кольца:
на участке 1 (после элеватора):
задвижка D y 100 мм
два отвода 90 o
=0,5;
=2·0,5=1;
∑ =1,5,
на участке 2:
тройник поворотный на ответвление
1,5;
на участке 3:
тройник поворотный на ответвление =1,5;
на каждом из следующих участков
4, 5, 6, 7 имеем тройник на проход при разделении потока,
а на участках 8, 9, 10, 11 – тройник на проходе при соединении потоков:
в каждом тройнике =1,0;
на участке 14:
два отвода
задвижка D y =100 мм
=2·0,5=1;
=0,5;
∑ =1,5.
53
Суммарные потери на участках 1-14 составляют 1808 Па, что несколько
больше, чем расчетное давление, которое равно 1786 Па. Суммарные потери
основного циркуляционного кольца равны сумме потерь, давление в стояке 10
и в магистралях на участках 1-14, т.е. Pоцк  10179  1808  11987 Па .
По формуле (6.15) определяем запас давления:
13230  11987
100  9, 4 % ,
13230
что удовлетворяет условию (6.14).
Строим эпюру циркуляционного давления в магистралях и стояках системы отопления (рис. 6.6). Расчетное циркуляционное давление для стояка 6
равно ординате 6-6´ (см. рис. 6.7), а для стояка 8 – ординате 8-8´. Расчет стояков 6 и 8 проводят аналогичным образом.
6.8. Расчет и подбор оборудования для индивидуального
теплового пункта (ИТП)
Оборудование ИТП следует выбирать после построения графика давления в тепловой сети [3, 12, 4].
Если руководитель проекта не указал место расположения ввода тепловой сети, студент должен самостоятельно решить вопрос о размещении индивидуального теплового пункта в здании. Как правило, ввод тепловой сети следует располагать в подвале ближе к середине здания под вспомогательными
помещениями первого этажа (кухней, санузлом, коридором).
Оборудование ИТП рекомендуется проектировать у капитальной стены
(у лестничной клетки).
В расчетно-пояснительной записке следует привести описание теплового
пункта, назначение установленного в нем оборудования, запорнорегулирующей арматуры, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации (если они предусмотрены).
Распределительные и сборный коллекторы и все оборудование ИТП проектируют с учетом всех потребителей тепловой энергии и дополнительных
теплопотерь. Теплозатраты на отопление Q, Вт, принимаются по данным расзд
чета теплопотерь Qот и системы отопления здания:
зд
Q  K  Qот
 1  2 ,
где
зд
Qот
- расчетные теплопотери отапливаемого здания, Вт;
54
(6.22)
К - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопо-
тери, связанные с охлаждением теплоносителя в магистралях, проходящих в
неотапливаемых помещениях; при прокладке обеих магистралей в техническом подвале К=1,03; при прокладке одной из магистралей на чердаке К=1,1;
1 и  2 - см. пояснения к формуле (6.1).
Рекомендации по размещению и подбору оборудования ИТП приведены
в [3, 24].
При применении в ИТП водоструйного элеватора по [12, 4, 9] определяют
диаметр горловины, номер стандартного корпуса элеватора и его сопла исходя
из заданного давления. При использовании смесительного насоса его выбирают по прил. 11 и 12, марку насоса - исходя из его подачи м³/ч теплоносителя
и давления, кПа, (напор, м), требуемую мощность электродвигателя, Вт, затем
устанавливают марку, мощность и частоту вращения серийно выпускаемого
электродвигателя.
После выбора насоса определяют диаметр диафрагмы (если она необходима), которая устанавливается между фланцами задвижки системы отопления
на подающем трубопроводе, по формуле (6.19). Диафрагма предназначена для
погашения избыточного давления, создаваемого насосом. После этого необходимо составить спецификации ИТП, которая приводится на чертеже.
Внутренний диаметр проточного воздухосборника dв , мм, определяют по
формуле
dв  2 G ,
(6.23)
где G – расход воды через воздухосборники, кг/ч. Длину воздухосборника принимают 2,5· d в .
Грязевик подбирают по диаметру подводящих труб, проверяя скорость
движения воды в поперечном сечении корпуса (должна быть не более 0,05 м/с)
[ 4].
6.9. Тепловой расчет отопительных приборов
Тепловой расчет заключается в определении необходимой площади
нагревательной поверхности приборов с учетом теплопоступлений от прокладываемых в помещениях трубопроводов, а также в подборе размеров и
числа элементов радиаторов или марок конвекторов. Расчет следует проводить по методике, приведённой в [7].
Расчетная площадь нагревательной поверхности приборов
определяется по формуле, приведенной в [7]:
55
А р , м²,
Ар 
Qпр
q пр
,
(6.24)
где Qпр - требуемая теплоотдача приборов в рассматриваемом помещении, определяется по формуле
Qпр  Qот  0,9Qтр ,
(6.25)
где Qот - расчетные теплопотери помещений, Вт,
Qтр - суммарная теплоотдача, открыто проложенных трубопроводов (стояков, подводок) в пределах помещения, вычисляемая по формуле
Qтр  qв  lв  q Г  l Г ,
(6.26)
где q в и q Г - теплоотдача 1 м соответственно вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м; для неизолированных труб принимается по [7, прил.1]
исходя из диаметра и положения труб, а также разности температуры теплоносителя tТ и воздуха в помещении; lB и l Г - длина соответственно вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м;
q пр
- плотность теплового потока прибора, Вт/м², определяется по
формуле
1 n
 tср 
qпр  qном  

 70 
р
 Gпр 

 .,
360


(6.27)
qном - номинальная плотность теплового потока, Вт/м2, определяем по
табл. 6.4 или [7];
tср -разность средней температуры теплоносителя в приборе и температуры окружающего воздуха, ˚С;
Gпр - расход воды через прибор, кг/ч;
n и p – числовые показатели , принимаются по [7].
56
Таблица 6.4
Номинальная плотность теплового потока при движении воды сверху вниз
Тип прибора
Номинальная плотность теплового потока,
Вт/м²
730
Радиаторы РСВ-1, РСГ-2, МС-140
Радиаторы РСГ-1, МС-90
Радиаторы М-90
720
700
Радиаторы М-140
650
Радиаторы М-140 АО
Конвекторы «Комфорт-20»
Конвекторы «Аккорд», «Универсал С»
Чугунные ребристые трубы
Конвекторы «Универсал-20»
595
462
345
388
357
Конвекторы «Прогресс-15»
Конвекторы «Прогресс-20»
290
280
Тепловой расчет бетонных отопительных панелей целесообразно вести
по методике, изложенной в [9,12].
Размер и количество отопительных приборов подбирают в каталоге (исходя из расчетной площади по ближайшему торговому размеру прибора, т.е.
число секций или марку радиаторов, длину конвектора или ребристой трубы).
Число секций чугунных радиаторов
N
Ap  4

,
A1 3
(6.28)
где А 1 - площадь одной секции, м², принятого типа радиатора;
 3 - коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе
[7.12];
 4 - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении [7,12].
Размер стальных панельных радиаторов типа РСВ и РСГ определяют по
длине каталожных марок (для увеличения площади допускается объединять
радиаторы в блоки, включающие две или три параллельно расположенные панели).
Число N, шт., стальных радиаторов площади А 1 , м², составляет
N
Ар
А1
57
.
(6.29)
Размер конвекторов с кожухом определяют по длине выпускаемых приборов. Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе по вертикали или ряду по горизонтали:
Ар
,
(6.30)
N
n  А1
где
n – число ярусов или рядов элементов, составляющих прибор;
А1
- площадь одного элемента конвектора или одной ребристой
трубы принятой длины, м² [7, 12].
Длина греющей трубы в ярусе в ряду гладкотрубного прибора составит
l
Ap
n  A1
 4 ,
(6.31)
где  4 - см. пояснения к формуле (6.28);
А 1 - площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра, м²/м.
При округлении дробного числа элементов приборов до целого допустимо уменьшать их расчетную площадь Ар не более чем на 5 % (но не более 0,1
м²).
Форма таблицы для записи расчетов площади и числа элементов приборов дана в прил. 4.
7. Описание запроектированной системы отопления
В данном разделе необходимо изложить следующее.
1. Полное название системы отопления с указанием вида разводки магистралей (верхней, нижней); конструкции стояков (двухтрубные, однотрубные,
проточные, проточно-регулируемые, с осевыми или со смещенными замыкающими участками); способ присоединения стояков к разводящим магистралям
(тупиковая схема или с попутным движением воды); способ циркуляции воды
(естественная или искусственная).
2. Параметры теплоносителя в системе отопления и тепловой сети (температура t г , to , Tг , давление Рп, Рo , Рст ).
3. Способ присоединения системы отопления к тепловой сети.
58
4. Расположение индивидуального теплового пункта и его основное оборудование.
5. Тип отопительных приборов, способ их установки (свободно у стены, в
нише или в полунише, подводки прямые или с «утками»), способ регулирования теплоотдачи приборов (воздушный клапан, кран трехходовой, регулировочный проходной или двойной регулировки или др.).
6. Тип труб и запорно-регулирующей арматуры в отдельных частях системы отопления (если такая имеется).
7. Величина и направление уклона трубопроводов.
8. Место прокладки магистральных трубопроводов (в подвале, техническом этаже или чердачном помещении).
9. Удаление воздуха из системы отопления.
10. Компенсация тепловых удлинений трубопроводов.
11. Отопление лестничных клеток (вид и конструкции отопительного
прибора и схема его подключения к источнику теплоснабжения).
12. Заполнение и опорожнение водой систем отопления.
13. Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования системы отопления.
14. Дать оценку запроектированной системы отопления и показать пути ее
совершенствования.
Материал по конструированию систем центрального отопления приведен в литературе: [2, 3, 4, 5, 10, 11 и др.].
8. Назначение и устройство автоматизированного индивидуального
теплового пункта
Одним из основных элементов системы отопления при централизованном теплоснабжении отапливаемых жилых и общественных
зданий является индивидуальный тепловой пункт (ИТП).
Автоматизированный ИТП служит для учета расхода теплоты на отопление и подачи в систему отопления теплоносителя в соответствии с текущей
температурой наружного воздуха.
Диаметр трубопроводов узла ввода определяется расчетом при удельной
потере давления на трение от 80 до 100 Па; однако внутренний диаметр подающего и обратного трубопроводов ИТП, независимо от расхода воды, должен
быть не менее 32 мм [23].
На рис. 8.1 представлена схема автоматизированного ИТП общественного здания, система отопления которого присоединена к тепловой сети по зависимой схеме. Эта схема присоединения позволяет использовать одинаковый
график качественного регулирования температуры теплоносителя в тепловой
сети и в системе отопления. Одним из основных элементов представленной
схемы ИТП является циркуляционно-смесительный насос, который обеспечи59
вает не только циркуляцию воды в системе отопления, но и по показаниям
датчика наружной температуры воздуха корректирует температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления, управляя клапаном 2 (рис. 8.1) с электропроводом на сетевом теплоносителе. Коррекция производится по температурному графику зависимости температуры теплоносителя от температуры
наружного воздуха [3]. Спецификация ИТП приведена в прил.5.
На рис. 8.2 показан пьезометрический график, который представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети; на этом графике в
масштабе нанесена высота присоединенного здания и величины напоров в
тепловой сети. Спецификация основного оборудования индивидуального теплового пункта представлена в прил. 5.
Представленная на рис.8.1 схема ИТП применяется при необходимости
снижения температуры теплоносителя, поступающего из тепловой сети в систему отопления во всех режимах ее работы.
Рассмотрим принцип работы автоматизированного ИТП.
Сетевая вода с температурой Т г (при расчетных параметрах теплоносителя Тг = 150 °C) из тепловой сети поступает в подающий трубопровод ИТП
(рис. 8.1), после задвижки 11 вода проходит абонентский грязевик 10, магнитный фильтр 8, преобразователь расхода 13А, регулирующий клапан 2 (регулятор расхода) с исполнительным механизмом (в прил. 6 и 7 показаны сетчатые
фильтры для очистки воды). После клапана 2 вода с заданной температурой tГ
подается в систему отопления при помощи циркуляционно-смесительного
насоса 4. Устанавливается два насоса - один рабочий, другой резервный. В системе отопления вода остывает до температуры tо (при расчетных параметрах
tо = 70 ).
Вода из системы отопления по обратному трубопроводу ИТП проходит
задвижку 9, магнитный фильтр 15, преобразователь расхода 13Б, грязевик 10,
задвижку 11 и возвращается в тепловую сеть, а затем в котельную для повторного нагрева.
60
61
Рис. 8.1. Схема автоматизированного индивидуального пункта
Давление в подающем трубопроводе 205.8
Рис. 8.2. Пьезометрический график
По показаниям датчика 6 температуры наружного воздуха: ECL Сomfort
20011 корректирует температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления (датчик 3), управляя клапаном 2 с электроприводом М, т.е. клапан 2 увеличивает или уменьшает расход сетевой воды, например если температура воды, подаваемая в систему отопления, стала выше, чем требуемая согласно гр афику зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха, то проходное сечение в клапане 2 уменьшается и одновременно уменьшается и расход сетевой воды, а расход подмешиваемой воды из обратного
трубопровода (из точки П) увеличивается, а это приводит к снижению температуры воды, подаваемой в систему отопления. При этом расход воды, подаваемый в систему отопления, остается постоянным. Если температура воды , подаваемая в систему отопления, стала ниже, чем требуемая согласно графику
зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха,
то проходное сечение в клапане 2 увеличивается и расход сетевой воды увеличивается, а расход подмешиваемой из обратного трубопровода (из т. П) теплоносителя уменьшается, а это приводит к повышению температуры воды, подаваемой в систему отопления; при этом расход воды, подаваемый в систему
отопления, остается постоянным. Абонентский грязевик 10 служит для грубой
очистки теплоносителя; диаметр грязевика выбирают таким образом, чтобы
скорость движения воды в его поперечном сечении не превышала 0,05 м/с. Габаритные и присоединительные размеры фильтров ФММ и ФМФ представлены в прил. 6 и 7, а температурных датчиков - в прил. 10. Теплосчетчик ТСК4М предназначен для измерений и регистрации параметров теплоносителя
(расхода, объема, массы, температуры, давления), времени работы и количества теплоты в водных системах потребителей тепловой энергии.
62
Теплосчетчик ТСК-4М состоит из следующих элементов: из двух преобразователей расхода 13А и 13Б, медных или платиновых термопреобразователей сопротивления 16А и 16Б, вычислителя теплоты 17 (рис. 8.1).
Кроме указанного оборудования предусмотрена установка обратного
клапана 5, который препятствует опорожнению системы отопления при остановке циркуляционно-смесительных насосов 4, манометров 12 с трехходовыми
кранами, термометров 14, служащих для измерения температуры теплоносителя. Указанные фильтры представлены в прил. 6 и 7 и могут соединяться с трубопроводами с помощью резьбы или фланцев.
Теплосчетчики могут комплектоваться различными преобразователями
расхода; технические характеристики некоторых преобразователей расхода
приведены в табл. 8.1-8.3.
Таблица 8.1
Технические характеристики преобразователей расхода
Тип преобразователя расхода,
номер его эксплуатационного
документа.
Диаметр
условного
прохода
Дy, мм.
Пределы или диапазон
измерения расхода,
м³/ч
Максимальное
значение температуры,
°С
Gнаим .
Gнаиб.
15-250
0,016 Gнаиб
4-1000
150
ВЭПС-ПБ, 5Б2423.000 00 ТО(В)
25-250
0,03 Gнаиб
10-100
150
ПРЭМ, РБЯК. 407 111. 014 РЭ(Э)
20-100
0,005..0,0067
Gнаиб
9-288
150
МР 400, В 25.00-00.00 ТО (Э)
10-150
0,04 Gнаиб
3,39-763
150
ВСТ, РЭ 4213-200-03215076-98(Т)
15, 20
0,04 Gнаиб
3,5
90
ВРТК-2000 (ВПР) ИВКА
437231.001 РЭ (В)
Примечание: В – вихревой; Т – тахометрический; Э – электромагнитный.
63
Таблица 8.2
Основные технические данные преобразователей расхода
Тип преобразователя расхода
Рабочее
давление,
МПа
Длина прямых
участков,
до
после
Максимальная
потеря давления,
кПа
ВРТК-2000 (ВПР)
1,6
10
2
30
ВЭПС-ПБ
1,6
10
2
30
ВЭПС-ТИ
1,6
10
2
30
ВСТ
1,6
3
2
50
ВМГ
1,6
5
2
100
ОСВИ
1,6
2
2
100
Таблица 8.3
Пределы допустимых значений измеряемых величин
Пределы допустимых
значений относительной
погрешности
Измеряемая величина
Количество теплоты, Гкал,
при разности температур
при разности температур
при разности температур
Масса,т
Объем (объемный расход)
/ч)
Температура,
Разность температур,
Давление, МПа
Время, ч
Примечания:
-Погрешность абсолютная.
-При применении преобразователей давления с классом точности 1,0 и выше.
64
Питание вычислителя теплосчетчиков осуществляется от автономного
источника - литиевой батареи с напряжениям 3,6 В. Срок службы батареи без
замены - не менее 4 лет.
Питание преобразователей осуществляется напряжением, значения которого приведены в их эксплуатационной документации.
9. Гидравлический расчет трубопроводов
индивидуального теплового пункта
Гидравлический расчет трубопроводов ИТП проводится для того, чтобы
определить диаметры подающего и обратного трубопроводов, а также потери
давления во всех элементах ИТП, включая трубопроводы.
Расчетный расход воды в кг/ч определяют по формуле
,
(9.1)
где Q - расход теплоты на отопление, Вт;
С - удельная теплоемкость воды, Дж
и - расчетная температура подающей и обратной воды, .
Температурный график ИТП, схема которого представлена на рис.(8.1),
составляет –150-70
. По [20, формула (9.8)] определяют предварительно
условный диаметр подающего и обратного трубопроводов ИТП:
,
(9.2)
где λ - коэффициент гидравлического сопротивления трения;
G -- рассчитанный расход воды, кг/ч;
R - удельная потеря давления на трение, Па/м;
ρ - плотность воды, кг/ ;
- условный диаметр трубопровода, м.
При выполнении курсовых проектов величину λ можно принимать равной 0,038; для точных расчетов указанную величину определяют по [20, формулы (9,11), (9,12)], величину R, Па/м, можно принимать от 40 до 70 Па/м
(среднее значение).
65
Потери давления в ИТП, представленного на рис. 8.1, складываются:
- из потерь давления в трубопроводах на трение Pтр., Па;
- из потерь давления в местных сопротивлениях Pтр., Па;
- из потерь давления в теплосчетчике, а именно в первичном преобразователе
расхода (ППР) Pпр (см. прил. 8), Па;
- из потерь давления в фильтре ФМФ Pфмф, Па.
Суммарные потери давления определяют по формуле
,
(9.3)
где R - удельная потеря давления на трение, Па/м;
l - длина трубопровода, м;
Z - потери давления в местных сопротивлениях, Па.
Удельные потери давления на трение определяют по формуле
,
где
(9.4)
λ, G
- то же, что в формулах (9.1) и (9.2);
D - диаметр подающего и обратного трубопроводов узла учета, м.
Потери давления в местных сопротивлениях определяют по формуле
,
где
(9.5)
- сумма коэффициентов местах сопротивления;
V - скорость движения воды, м/с;
- то же, что и в формуле (9.2).
Скорость движения воды в м/с вычисляют по формуле
,
где L - расход воды, /ч;
d - диаметр трубопровода, м.
66
(9.6)
Пример гидравлического расчета трубопроводов
Выполнить гидравлический расчет трубопроводов ИТП, представленного на рис. 8.1; расход теплоты на отопление 191400 Вт;
Tг=150 , To=70
Решение. По формуле (9.1) определяют расход сетевой воды:
G
3600 191400
 2057 кг / ч.
4187  (150  70)
По формуле (9.2) вычисляют предварительный условный диаметр подающего и обратного трубопровода:
Dy 
5
6.27 108  0.038  2057 2
 0.041 м.
80 1000
По сортаменту трубопроводов принимают ближайший больший условный диаметр трубопровода - 50 мм.
По формуле (9.4) вычисляют удельную потерю давления на трение, при
= 50 мм
R  6.27 108  0.038 
20572
 32.2 Па / м.
0.055 1000
По формуле (9.6) определяют скорость движения воды:
V
2.057  4
 0.29 кг / ч.
3600  3.14  0.052
Полученные результаты вносят в табл. 9.1. Значения динамического давления приняты по [5, прил.3].
Вначале определяют потери давления в подающем трубопроводе (рис.8.1)
ИТП
., т.е. в задвижке 11, абонентском грязевике 10, фильтре 8, преобразователе расхода 13А и в трубопроводах (по ходу движения воды) до клапана 2
при диаметре трубопровода =50 мм, длиной 3,1 м и в трубопроводе
= 70
мм, длиной 1,73 м (после клапана 2).
На рассматриваемом участке
= 50 мм имеются следующие местные
сопротивления:
67
Задвижка
= 50 мм, = 0,5; абонентский грязевик
= 50 мм, = 10.
На подающем трубопроводе ИТП после клапана 2 имеются следующие местные сопротивления: тройник проходной =1,0, задвижка
= 80 мм,
= 0,5. Расчет сводим в табл. 9.1.
Затем определяют потери в обратном трубопроводе ИТП PТРo , т.е. в задвижке 9, фильтре 15, преобразователе расхода 13Б, абонентском грязевике 10,
задвижке 11 и трубопроводах (по ходу движения воды
= 70 мм длиной 1,59
м до точки «П») и после точки «П»
= 50 мм длиной 3,66 м. На обратном
трубопроводе имеются следующие местные сопротивления:
На трубопроводе =70 мм задвижка = 80 мм = 0,5; тройник проходной =1,0; на трубопроводе
=50 мм - абонентский грязевик =10, задвижка
= 50 мм, = 0,5.
На трубопроводе для подмешивания воды = 65 мм имеются следующие местные сопротивления:
тройник на повороте =1,5 2=3,0;
обратный клапан =11 (ориентировочно).
Значение динамического давления принято по [5, прил. 3].
Гидравлическое сопротивление магнитного фильтра (в мм вод. ст.)
= 50 мм определено с учетом данных прил. 6, 7, 8 по формуле
,
(9.7)
где S - гидравлическое сопротивление, см. прил. 7;
- расход воды,
.
Гидравлическое сопротивление магнитного фильтра
ем по формуле (9.7):
= 50 мм вычисля-
Па .
Гидравлическое сопротивление магнитного фильтра
= 80 мм определяют по формуле (9.7); вначале вычисляют расход воды в системе отопления
здания по формуле (6.1).
При
68
Таблица 9.1
Гидравлический расчет индивидуального теплового пункта
Номер
Тепловая
Расход
Длина Диаметр
Удельные
Потери
участка
нагрузка
Q, Вт
воды,
кг/ч
участка Dy, мм.
потери
давления
l, м
Скорость ДинамиV, м/с
давления на участке
R, Па/м
Rl, Па/м
ческое
Коэффи-
Потеря
Потери
циент местно- давления в давления
давление
го сопротив-
Pg, Па
ления
∑ζ
местных на участке
сопротив- Rl+Z, Па
лениях Z,
Па
Подающий трубопровод теплового пункта
—
191400 2053
3,1
50
32,2
100
0,29
41,2
10,5
433
533
—
191400 6584
1,73
70
61
106
0,47
109
1,5
55
161
69
—
Потери давления в магнитном фильтре
70
—
Потери давления в ППР
100
Обратный трубопровод теплого пункта
—
191400 6584
1,59
70
61
97
0,47
109
1,5
164
261
—
191400 2053
3,4
50
32,2
109
0,29
41,2
10,5
433
542
—
Потери давления в магнитном фильтре
136
—
Потери давления в ППР
100
Трубопровод для подмешивания воды (перемычка)
—
— 4531
0,8
65
42
34
69
0,38
70,6
14
988
1022
по формуле (9.7)
=136 Па.
Рис. 9.1. Расчетная схема установки первичных преобразователей расхода
9.1. Подбор теплосчетчика
Расчет типоразмера теплосчетчика для ИТП выполняется в следующей
последовательности. По формуле (6.1) определяют расчетный расход воды в
кг/ч для схемы измерения в соответствии с [19, рис. 4]. Принимая согласно [23,
п. 8.4] эквивалентную шероховатость
0,0005 м и рекомендуемое значение
удельных потерь давления на трение = 80 Па/м , при коэффициенте гидравлического трения λппр = 0,038 по формуле (9.2) вычисляют предварительно
условный диаметр первичного преобразователя расхода; для нашего случая
= 41 мм (расчет приведен выше). Расчетная схема установки первичных преобразователей расхода на трубопроводах (для расчета потерь давления в узле
учета) представлена на рис 9.1.
К установке принимаем диаметр ППР, равный 50 мм (см. табл. 8.1)
(ближайший больший с учетом данных, приведенных в прил. 8; т. е. принимаем к установке преобразователь расхода диаметром 50 мм, т. е. ВЭПС-ТU50).
По прил. 8 определяем потери давления в ППР при расходе теплоносителя
2,057 /ч. Потери давления составляют 100 Па.
70
10. Подбор клапанов, регулирующих устройства
для теплового пункта
10.1. Общие положения
В представленной на рис. 9.1 схеме ИТП циркуляция воды в системе
отопления осуществляется с помощью циркуляционного насоса. Поэтому
необходимо осуществить согласование давлений в тепловой сети и системе
отопления. В данном случае согласование давлений осуществляется путем
снижения давления клапаном 2 до величины, которую можно определить по
формуле
о
Pо"  Pо  Pво  Pит
п,
где
(10.1)
- давление в обратной магистрали тепловой сети, МПа (см. рис.
8.2);
- потери давления на вводе тепловой сети (в обратной магистра-
ли), МПа;
- потери давления в обратном трубопроводе ИТП (до точки
П), МПа.
Давление в подающем трубопроводе ИТП перед клапаном 2 определяют
по формуле
P  P  P  P ,
"
n
П
П
B
n
итп
(10.2)
- давление в подающем трубопроводе тепловой сети, МПа ( см.
где
рис. 8.2);
страли), МПа;
- потери давления на вводе тепловой сети (в подающей маги-
- потери давления в подающем трубопроводе ИТП, МПа (до
клапана 2, рис. 8.1).
Расчетный перепад давления в МПа на регулирующем клапане определяют по формуле
P  P и- P ,
'
кл .
'
П
o
(10.3)
где P и P - то же, что в формулах (10.1) и (10.2).
'
П
'
o
10.2. Определение расчетных параметров и последовательность
выбора клапанов
Регулирующий клапан должен пропустить в бескавитационном и бесшумном режиме расчетное количество теплоносителя через систему отопления при расчетных параметрах теплоносителя.
71
Условная пропускная способность клапана K соответствует расходу
L, м3/ч, холодной воды (при температуре 20 ), проходящей через полностью
открытый клапан при перепаде давления на нём 0,1 МПа; при выборе клапаvs
на его конструктивная характеристика
должна быть равна (или несколь-
ко больше) значению требуемой пропускной способности
пропускную способность в
; требуемую
определяют по формуле
(10.4)
,
где 1,2 - коэффициент запаса;
L - расчетный расход теплоносителя через клапан,
;
- заданный перепад давлений на клапане, МПа.
Расчетный расход теплоносителя в
L 
P
3600  Q
,
c  (T  T )  
(10.5)
o
Г
где
определяют по формуле
o
- расход теплоты на отопление, Вт;
с - удельная теплоёмкость воды, Дж/кг˚С ;
T - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, ;
Г
- то же в обратном трубопроводе,
;
ρ- плотность воды, при расчетах принимается 1000
.
Расчетный перепад давлений на регулирующих клапанах принимается
на основании рекомендаций, изложенных в [22]. От принятого перепада давлений зависит не только калибр клапана, но и работоспособность, долговечность, бесшумность и качество регулирования. Если расход теплоносителя
задан однозначно, то перепадом давлений можно варьировать.
Перепад давлений на регулирующем клапане определяется по формуле (10.3)
Перепад давлений на регулирующем клапане должен быть больше или
равен половине перепада давлений на регулирующем участке (если регулирующий клапан обслуживает систему отопления, то за регулируемый участок
принимается основное циркуляционное кольцо системы отопления), т.е.
72
(10.6)
Для обеспечения качественного процесса регулирования рекомендуемое
абсолютно минимальное значение перепада давлений на регулирующем клапане должно быть не меньше 0,03 МПа, т.е.
. В то же
время перепад давлений на клапане не должен превышать предельно допустимых значений, т.е. следует обеспечить работу клапана в бескавитационном р ежиме. Для этого определяется предельно допустимый перепад давлений
и сравнивается с принятым перепадом при расчете
.
Минимально допустимый перепад давлений в МПа при температурах
теплоносителя свыше 100
рассчитывается по формуле
,
(10.7)
где Z - коэффициент начала кавитации (принимается по справочным данным на регулирующие клапаны в зависимости от типа и диаметра), для большинства клапанов значения Z лежат в диапазоне от 0,2 до 0,6;
- избыточное давление теплоносителя перед регулирующим клапаном, МПа;
- избыточное давление насыщенных паров воды в зависимости
от её температуры T , МПа, принимается по табл. 10.1 или по [22].
Г
Таблица 10.1
Избыточное давление насыщения водяного пара
Температура
теплоносителя
,
, МПа
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
0,001
0,021
0,043
0,069
0,098
0,131
0,171
0,214
0,262
0,317
0,385
Следует отметить, что если рассчитанный
окажется меньше
принятого
, то необходимо или уменьшить заданный перепад давлений на
клапане, например, путём перераспределения его между элементами трубопроводной сети, и в том числе путём установки дополнительного сопротивления (регулятора давления, ручного балансировочного клапана или дроссельной
73
шайбы) перед клапаном, или установить клапан на обратном трубопроводе, где
температура теплоносителя меньше 100 .
Пример подбора клапана
Подобрать регулирующий клапан для индивидуального теплового пункта (рис. 8.1) системы отопления пятиэтажного дома при следующих условиях:
- теплоноситель - вода с температурой
и
;
- тепловая мощность системы отопления Q  191400 Вт;
- условия подключения ИТП представлены на пьезометрическом графике ( рис.8.2);
- потери давления в системе отопления составляют 800 мм вод. ст.
(8000 Па);
- длина ввода - 15 м, удельные потери давления на вводе приняты 200
o
.
Решение. По формуле (10.2) определяют давление в подающем трубопроводе ИТП перед клапаном 2 (рис. 8.1), но вначале определяют потери давления в подающем трубопроводе ввода:
.
Потери давления в ИТП, расположенных на подающем трубопроводе,
(принимаем по данным табл.9.1) составляют:
.
По формуле (10.2) вычисляем:
.
Потери давления в обратном трубопроводе ввода:
.
Потери давления в элементах ИТП, расположенных в подающем трубопроводе (принимаем по данным табл. 9.1), составляют:
=542+100=642Па=0,000642 МПа.
По формуле (10.2) вычисляем:
.
По формуле (10.3)
.
74
Известно, что перепад давлений на клапане должен быть больше или равен половине перепада давлений на регулирующем участке (см. формулу
(10.6)). По формуле (10.6) вычисляем 0,092655 0,5×0,008, следовательно,
условие, обусловленное требованием формулы (10.3), выполнено.
По формуле (10.7) определяют предельно - допустимый (максимальный)
перепад давлений на клапане с запасом 10 %.
Pклмакс  0,5  (0,546297  0,385)  0,9  0,0725836 МПа.
,
т.к. 0,092655 0,0725836.
По формуле (10.5) определяют расчетный расход воды в
, а по фор-
муле (10.4) – требуемую пропускную способность клапана.
Т.к. вычисленный перепад давлений на клапане
= 0,092655 МПа оказался
больше
предельно-допустимого
по
условиям
кавитации,
=0,0725836 МПа, то
пересчитываем при
=0,0725836 МПа,
По [22] или прил.9, используя скорректированное значение
клапан VB2 с
с
=4
и коэффициентом начала
ции Z = 0,5.
75
, выбирают
кавита-
11. Подбор расширительного бака
В системах водяного отопления расширительные баки предназначены
для вмещения прироста объёма воды при её температурном расширении. От
правильной схемы присоединения бака к трубопроводам зависит нормальная
работа системы отопления. Расширительные баки бывают открытого и закрытого типа.
Расширительный бак открытого типа (рис.11.1, а) представляет собой
металлическую ёмкость цилиндрической формы со съёмной крышкой и патрубками, к которым присоединяются трубы: патрубок 1 для присоединения
расширительной (соединительной) трубы, по которой вода поступает в бак; патрубок 2 - для циркуляционной трубы, через которую частично отводится
охладившаяся вода, создавая циркуляцию и обеспечивая положительную температуру воды в баке ( такое конструктивное выполнение применяют в том
случае, когда бак устанавливается в неотапливаемом помещении); патрубок 3 для присоединения контрольной (сигнальной) трубы ,
мм; патрубок
4 - для соединения бака с переливной трубой, служащий для удаления воды в
канализацию при переполнении бака.
Контрольную трубу выводят к раковине в котельной и снабжают краном.
Вытекание воды при открытом кране показывает, что в баке поддерживается
достаточный уровень воды. Это справедливо для малоэтажных зданий, т.к.
контрольная труба имеет небольшую длину. Если расширительный бак удалён
от котельной (или теплового пункта), то вместо контрольной трубы целесообразно устанавливать электрическую или световую сигнализацию.
На расширительной и переливной трубах нельзя устанавливать запорную
арматуру, а на контрольной трубе устанавливается кран или вентиль для пер иодической проверки уровня воды в баке.
Открытые расширительные баки размещают над верхней точкой системы отопления (на расстоянии не менее 1 м), высоту установки бака принимают
из условия невскипания воды. При установке бака в помещении, где температура воздуха может быть ниже нуля градусов, например на чердаке, бак устанавливают в утеплённой будке (рис.11,1 б) и его покрывают тепловой изоляцией.
В системах водяного отопления с верхней разводкой магистралей и естественной циркуляцией баки присоединяют к главному стояку по проточной
76
схеме, а в системах с насосной циркуляцией – к обратной магистрали перед
всасывающим патрубком циркуляционного насоса. Такое присоединение обеспечивает работу всей системы отопления под избыточным давлением (рис. 11,1в)
а)
б)
в)
г)
Рис.11.1. Расширительный бак открытого типа: а) цилиндрический бак, б) установка бака
77
в утепленной будке, в) схемы присоединения бака к трубопроводу при насосной циркуляции; г) схема присоединения бака к трубопроводу при естественной циркуляции
Если котельная предназначена для отопления нескольких зданий, а расширительный бак расположен от котельной на значительном расстоянии, то
бак присоединяют к обратной магистрали узла управления системы отопления
здания, в котором установлен расширительный бак; при этом присоединение
бака осуществляется таким образом, чтобы в случае отключения системы
отопления (например, для ремонта) от тепловой сети расширительный бак
оставался присоединённым к той части сети, которая обеспечивает подачу теплоносителя в системы отопления неотключенных зданий.
Полезный объём расширительного бака - это объём, заключенный между
сигнальной и переливной трубами. Полезный объём определяется на основании следующих положений. Для заполнения системы отопления водой при её
температуре
требуется объём воды, равный , а при нагревании этой воды
до температуры
объём воды увеличится на величину
(11.1)
где
- объём воды в системе отопления, л;
α - коэффициент объёмного расширения воды .
Принимая
, получим полезный
объём расширительного бакаV p.б, в литрах:
V
р .б .
 0,0006  (95  20)  V  0,045  V .
с
с
(11.2)
При
V p.б
.
При
V p.б
.
Объём воды в системе отопления можно определить по объёму всех элементов системы отопления.
Для практических расчетов объём воды в системе (в литрах) определяют
по формуле
(11.3)
где Q - тепловая мощность системы отопления, Вт;
а,б,в - объём воды, содержащейся в отдельных элементах системы на
каждые 1000 Вт её тепловой мощности, л :
чугунные радиаторы
10-12 л;
бетонные панели
2 л;
штампованные панели
8 л;
конвекторы
0,8 л;
78
трубопроводы при насосной циркуляции
8 л.
По найденному полезному объёму расширительного бака определяют
геометрические размеры или подбирают ближайший по объёму расширительный бак, изготовляемый по типовым чертежам.
Основные данные расширительных баков марки 1Е010-5Е010 приведены
в табл. 11.1 по данным [18] .
Такие расширительные баки применяют в системах отопления одного
или нескольких зданий при тепловой мощности до 6 МВт (т.е. утечка воды не
требует постоянного действия подпиточного насоса).
Расширительный бак открытого типа является надёжным прибором,
этим и объясняется его широкое распространение. Однако такие баки имеют и
недостатки: они громоздки, затруднено их размещение в зданиях, происходят
большие потери теплоты через стенки бака и требуется прокладка дополнительных соединительных трубопроводов.
Таблица 11.1
Обозначение
бака
1Е010
2Е010
3Е010
4Е010
5Е010
Полезная
вместимость,
л
67
101
134
212
283
Диаметр
бака, мм
465
570
660
815
940
Диаметры труб dy, мм
расширительной
25
циркуляционной
20
переливной
32
Масса,
кг
Основные данные расширительных баков 1Е010-5Е010
35,9
45,9
55,3
73,5
88,5
Примечание: полезная вместимость бака - объём между муфтами
контрольной и переливной труб.
Расширительные баки закрытого типа лишены многих из этих недостатков, однако их ёмкость значительно превышает ёмкость открытых баков, а для
уменьшения объема увеличивают внутреннее давление, что приводит к затратам электроэнергии и необходимости размещать оборудование.
Расширительный бак закрытого типа - это цилиндрический сосуд, разделённый на две части высокопрочной гибкой диафрагмой (рис.11.2) – одна
часть предназначена для воды системы отопления, а вторая заполнена газом
(воздухом) в заводских условиях под давлением.
При заполнении системы отопления водой газ (воздух) внутри расширительного бака сжимается и бак частично заполняется водой, а давление газа
(воздуха) в баке равно рабочему давлению системы в месте установки расширительного бака.
79
Для примера на рис.11.2 представлен расширительный бак Flexcon.
а
б
Присоединение
бака к системе
Газ
в
Вода из системы
Гибкая разделительная диафрагма
Рис. 11.2. Расширительный бак закрытого типа: а - общий вид; б - зажимное кольцо;
в - вертикальный разрез расширительного бака
При температурном расширении воды в системе отопления газовый
объём в баке сжимается и вода поступает в бак. А при охлаждении воды в с истеме отопления сжатый газ выдавливает воду из бака в систему отопления, т.е.
пополняет систему отопления.
Отличительной особенностью баков является то, что мембрана не растягивается, а «раскатывается» по внутренним стенкам бака, а конструкция з ажимного кольца обеспечивает герметичность и долгий срок службы.
Если начальное давление в баке равно атмосферному, то объём закрытого расширительного бака получается больше объёма открытого. Поэтому в закрытых баках используется сжатый воздух (или инертный газ) для повышения
давления, а это позволяет уменьшить объём закрытого бака. В настоящее вр емя выпускаются баки с давлением газа 50, 100 и 150 кПа для систем отопления
зданий различной высоты.
Рассмотрим принцип работы расширительного бака.
Давление газа в баке равно предварительному давлению в расширительном баке; объём газа равен полному объёму расширительного бака. Давлением
газа (воздуха) диафрагма плотно прижимается к водяной части расширительного бака. Вода в расширительном баке отсутствует. (рис. 11.3, а). При нагревании избыток объёма воды поступает в бак, воздух или газ сжимается
(рис.11.3, б). А это приводит к тому, что давление в баке и в системе повышается. Расширительный бак заполнен водой до максимума, а газ занимает минимальный объём (рис. 11.3, в). Давление газа равняется максимальному давлению системы.
Если объём бака или воздуха (газа) в нём окажется слишком мал, давление в низших точках системы отопления становится выше максимально допустимого, то срабатывает предохранительный клапан, через который сбрасывается часть воды (рис.11.3, г).
80
При снижении температуры воды давление в верхних точках системы
отопления уменьшается и может оказаться ниже минимально необходимого,
при этом может произойти вскипание воды или подсос воздуха.
Отсюда следует вывод, что объём закрытого расширительного бака зависит от диапазона изменения давления в системе, от давления циркуляционного
насоса, места включения насоса в трубопровод и места присоединения бака.
а)
↑
подвод
воды
б)
в)
г)
Рис.11.3. Заполнение расширительного бака водой
Полезный объём закрытого расширительного бака определяют по формуле
Vмин 
Vс

Pa
P
 a
Pмин Pмак
,
(11.4)
где Vс - увеличение объёма воды в системе при её нагревании, л;
Pa - абсолютное давление в баке до первого поступления воды ( в
том числе атмосферное давление), МПа;
Pмин - абсолютное давление в баке при наполнении системы водой
(минимально необходимое давление воды в баке), МПа;
Pмак - абсолютное давление в баке при повышении температуры воды
до расчетной и заполнении бака водой (максимально допустимое давление воды в баке), МПа.
Для подбора закрытого расширительного бака необходимо определить
объём воды в системе отопления, статическое давление в расширительном баке.
Объём воды в системе Vсист. , л, может быть определен либо в зависимости
от тепловой мощности системы, либо путём сложения объёмов всех элементов
системы отопления.
Статическое давление (статическая высота) – это высота столба жидкости в системе, находящегося над баком.
Предварительное давление в расширительном баке Pпред - давление газа
(воздуха) в расширительном баке при комнатной температуре; предварительное давление принимается равным высоте столба воды в системе отопления,
находящегося над расширительным баком (один метр столба воды создаёт давление 0,1 атм.или 0,01 МПа).
81
Следовательно, до пуска системы отопления в эксплуатацию давление
газа (воздуха) в баке уравновешивает статическое давление столба воды, в результате этого мембрана бака находится в равновесии и бак не заполнен водой.
Последовательность подбора расширительного бака:
1.
По табл. 11.2 определяется коэффициент расширения воды
(прирост объёма, %) при её нагреве от 10 до температуры системы.
2.
Вычисляется объём расширения воды
, л, - объём воды, вытесняемый из системы при её нагревании от 10 до температуры системы:
.
(11.5)
3.
Вычисляется коэффициент заполнения бака водой (коэффициент
эффективности)
при заданных условиях работы;
показывает максимальный объём воды (в процентах от полного объёма бака), который может
вместить бак (все давления в формуле измеряется в абсолютных единицах).
.
(11.6)
4.
Вычисляется необходимый объём V, л, расширительного бака с коэффициентом запаса 1,25:
.
(11.7)
5.
Выбирается модель бака с округлением в сторону ближайшего
большего по табл. 11.3.
Таблица 11.2
Определение коэффициента расширения воды при её нагреве от 10
Расширение, %
0,75
1,18
1,68
2,25
Температура,
10-40
10-50
10-60
10-70
10-80
2,89
10-90
3,58
10-100
4,34
10-110
5,16
Пример подбора расширительного бака
82
Подобрать расширительный бак для системы отопления 2- этажного жилого дома (рис.11.4) при следующих условиях.
объём воды в системе:
;
температура воды:
;
;
;
статическая высота: 5 м. (рис.13.4);
максимальное давление: 0,3 МПа (3 атм.);
котел установлен в подвале здания (рис.13.4).
Расчет: по табл. 11.2, при
K расщ  2.89 % .
По формуле (11.5)
V расщ  1200 
По формуле (11.6)
K зап 
По формуле (11.7)
V
2,89
 34.68 л .
100
(0,3  0,1)  (0,05  0,1)
 0,625 .
0,3  0,1
1.2534  68
 69.4 л .
0.625
10 м
К установке принимаем (по табл. 11.3) бак объёмом 80 л., т.е. 1x Flexcon
80/1,5.
Предварительное
давление
Предв. давление 0,05 МПа
Предв. давление 0,1 МПа
Рис. 11.4. Статическая высота (статическое давление)
Таблица 11.3
83
Подбор расширительного бака для систем отопления с максимальным
давлением в месте его установки 0,3 МПа (3 атм.)
Тип бака
Flexcon
Flexcon
Flexcon
Flexcon
Flexcon
Flexcon
Flexcon
Flexcon
Flexcon
C 2/1,5
C 4/1,5
C 8/1,5
C 12/1,5
C 18/1,5
C 25/1,5
C 35/1,5
C 50/1,5
C 80/1,5
Ёмкость системы, л
Статическая высота системы в месте установки расширительного
бака, м
5
10
15
43
87
173
260
208
389
311
541
433
757
606
454
1081
865
649
1730
1384
1038
12. Циркуляционные насосы
Для систем водяного отопления с искусственной циркуляцией в ИТП
устанавливают два одинаковых попеременно работающих центробежных
насоса - рабочий и резервный. Развиваемое насосом давление должно преодолевать гидравлические сопротивления в замкнутом кольце циркуляции (циркуляционные насосы не могут поднять воду на всю высоту отапливаемого здания
и обеспечить подпитку системы отопления). Следовательно, циркуляционные
насосы рассчитывают только на перемещение воды по замкнутому кольцу циркуляции.
В настоящее время для побуждения циркуляции воды в местных системах отопления применяют одинарные и сдвоенные насосы. Одинарные типа
ВМН, ВРН, ВМН, сдвоенные типа DМН, DРН, DМН, UРS и др. Такие насосы
имеют значительную производительность при малых развиваемых давлениях.
Насосы устанавливаются непосредственно на трубопроводах, что упрощает их
монтаж и эксплуатацию и позволяет обходиться без специальных фундаментов.
Соединяют насосы с трубопроводами с помощью фланцевых или резьбовых
соединений.
Моноблочный корпус состоит из чугунной гидравлической части и двигателя с мокрым ротором. Корпус двигателя - из штампованного алюминия.
Фланцевые патрубки снабжены отверстиями под манометры. Рабочее колесо из технополимера. Вал двигателя из закаленной нержавеющей стали вращается в графитовых подшипниках скольжения, смазываемых перекачиваемой
жидкостью. Защитная трубка ротора, внутренний кожух статора и уплотнительный фланец - из нержавеющей стали. Керамический упорный подшипник,
кольцевые уплотнения - из ЕРDM. Двух - (для ВРН и DPН) или четырехполюсный (для ВМН и DМН) асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Однофазные двигатели имеют 3 скорости вращения, в то время как трех-
84
фазные версии - 3 скорости при напряжении 3х400 В и 2 скорости при напряжении 3х230 В. В обоих случаях скорости выбираются при помощи специального переключателя на клеммной коробке, что позволяет устанавливать подходящую производительность насоса при изменении характеристик системы.
Тепловой выключатель встроен в обмотки статора в однофазной версии двигателя. Для трехфазных двигателей должен быть установлен пускатель на линии
питания двигателя. Пускатель должен быть подключен к тепловой защите от
перегрузки, встроенной в двигатель, чтобы защищать двигатель на всех скоростях. В сдвоенных модификациях в напорный патрубок встроен обратный клапан перекидного типа, предотвращающий рециркуляцию жидкости через неработающий насос. В стандартную поставку также входит глухой фланец, устанавливаемый в случае, когда один из двигателей находится на обслуживании.
Температура перекачиваемой жидкости: для трехфазных моделей до +120 ˚С;
для моделей ВРН – DPН 150/ 340.65 Т, ВРН – DPН 150/ 360.80 Т, ВРН – DPН
150/ 280.50 Т, ВРН – DPН 150/ 360.80 Т, ВРН – DPН 180/ 360.80 Т –до 110 С.
Для однофазных моделей до 110 ˚С. Перекачиваемая жидкость - чистая, без
твердых включений и минеральных масел, не вязкая, химически нейтральная,
по характеристикам аналогичная воде. Максимальное рабочее давление 1,0
МПа. Установка: вал двигателя в горизонтальном положении. В прил. 11 приведены основные сведения для выбора некоторых типов насосов фирмы DАВ
для одинарных и сдвоенных моделей. На рис.12.1 показан общий вид насоса
типа DАВ.
а
б
Рис.12.1. Общий вид насоса типа DАВ:
а) сдвоенный, б) одинарный
85
Обозначения насоса (пример)
Подбор насосов производится на основании графической зависимости
параметров насоса, производительности и развиваемого давления. Гидравлические характеристики некоторых насосов приведены в прил. 12.
Для циркуляции воды в системах отопления могут использоваться насосы Grundfos UPS серии 100. Обозначение таких насосов приведено ниже.
Пример подбора насоса
Подобрать циркуляционный насос для ИТП, схема которого приведена
на рис. 8.1, при следующих данных: расход теплоты на отопление 191400 Вт,
параметры теплоносителя в системе отопления 95 - 75 °С, в тепловой сети
150 - 70 °С.
В кольцо циркуляции входит участок подающего трубопровода ИТП
, от точки А до всасывающего отверстия насоса (см. рис. 8.1) длиной (ориентировочно) 1,73 м, основное циркуляционное кольцо системы ото пления (потери давления 8000 Па) участок обратного трубопровода ИТП диа-
86
метром Dy = 70 мм от точки «В» до точки «П» длиной (ориентировочно) 1,59 м
и вертикальный участок трубопровода (перемычка) от точки «П» до точки «А»,
длиной 0,8 м.
Решение. По формуле (6.1) определяют расход воды, циркулирующей в
системе отопления:
3600 191400
Gc.o 
 6584 кг / ч .
4187(95  70)
Расход сетевой воды 2057 кг/ч.
Расход подмешиваемой воды 6583- 2057= 4526 кг/ч.
По формуле (10.2.) определяют диаметр участка от точки «П» до точки
«А». Принимаем диаметр трубы Dy = 65 мм (по сортаменту труб) и результаты
записываем в табл. 9.1.
По формуле (9.4.) вычисляем R:
.
По формуле (9.6.)
.
Местные сопротивления: тройник на повороте = 1,5· 2=3,0; обратный
клапан = 11 (ориентировочно); на участке
; полученные данные записываем в табл. 9.1. Определяем потери давления в кольце циркуляции системы отопления:
(Rl  z)  161  8000  261  1022  9444 Па .
Проведенные расчеты показали, что производительность циркуляционно-смесительного насоса 6,584
а развиваемое давление должно быть не
менее 9444 Па или с запасом в 10 % Рн = 10,4 кПа.
По прил. 11 и 12 подбираем насос - DРН 120/340.65 Т.
Заключение
В учебном пособии впервые обобщен и систематизирован материал, необходимый для выполнения курсовых проектов по отоплению зданий любого
назначения, приведена методика гидравлического расчета систем водяного
отопления, а также методика гидравлического расчета трубопроводов индивидуального теплового пункта.
Учебное пособие поможет студентам в выборе вида системы отопления
при выполнении курсовых проектов по отоплению жилых, гражданских и
промышленных зданий. Приведенные примеры гидравлического расчета с и-
87
стем отопления помогут студентам в закреплении знаний, полученных при
изучении теоретического курса дисциплины «Отопление».
Приведенная методика выбора и расчета расширительных баков позволит студентам правильно выбрать тип расширительного бака, место его установки и определить объем бака.
Большое внимание в учебном пособии уделено гидравлическому расчету
трубопроводов теплового пункта, решению вопроса согласования давлений в
тепловой сети и системе отопления. Оборудование, предназначенное для согласования давлений, позволяет поддерживать постоянные перепады давлений
теплоносителя на исполнительных механизмах регулирующих устройств систем теплопотребления, а также обеспечить невскипание перегретого теплоносителя в верхних точках систем теплопотребления и стабильный расход теплоносителя и гарантировать заполнение системы водой.
Приведенные в приложениях данные по современному оборудованию
(электронные регуляторы серии ЕСL, температурные датчики, регулирующие
клапаны, циркуляционные насосы и др.) позволят студентам применять в курсовых проектах самое современное оборудование.
Автор надеется, что учебное пособие окажет большую помощь студентам, обучающимся по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция».
Библиографический список рекомендуемой литературы
1. ГОСТ 21. 206-93. Условные обозначения трубопроводов. - М.: Госстрой
России, ГУП ЦПП, 2001.
2. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляции и кондиционирование. - М:
Госстрой России, 2004. – 56 с.
3. Новосельцев, Б.П., Автоматизированные системы водяного отопления:
учеб. пособие /Б.П. Новосельцев, Р.А. Кумаков. – Воронеж. гос. арх. –
строит. ун – т. – Воронеж, 2009. – 108 с.
4. Щекин, Р.В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга 1/ Р.В.
Шекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Брем. – Киев: Будiвельник, 1976. – 413 с.
5. Андреевский, А.К. Отопление: учеб. пособие для вузов. – 2 – е изд. / А.К.
Андреевский. – Минск: Вышейшая школа, 1982. - 264с.
6. СНиП 2.08.01 – 85. Жилые здания. – М.: Стройиздат, 1986. – 14 с.
7. Новосельцев, Б.П. Отопительные приборы систем водяного и парового
отопления: учеб. пособие / Б.П. Новосельцев, Воронеж. гос. арх. – строит.
ун – т.- Воронеж, 2006.-96 с.
8. Щекин, Р.В. Расчет систем отопления /Р.В. Щекин, В.А. Березовский,
В.А. Потапов. – Киев: Выща школа, 1975. – 216 с.
9. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические
устройства.Ч 1. Отопление, водопровод, канализация. – М.: Стройиздат,
1976. – 430 с.
88
10. Сканави, А.Н. Конструирование и расчет систем водяного и воздушного
отопления / А.Н Сканави. – М.: Стройиздат, 1983. – 304 с.
11. Сканави А.Н. Отопление / А.Н Сканави, Л.М. Махов. – М.: Изд – во
АСВ, 2002 – 576 с.
12. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические
устройства.Ч 1. Отопление, водопровод, канализация. – М.: Стройиздат,
1990. – 343 с.
13. Гамбург, П.Ю. Таблицы и примеры для расчетов трубопроводов систем
отопления и горячего водоснабжения / П.Ю. Гамбург - М.: Госстройиздат., 1961.- 130 с.
14. Указания по проектированию и расчету радиаторных однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой магистралей. СН 419 – 70.
М.: Стройиздат, 1972. - 79 с.
15. ГОСТ 21.602.-2003. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации отопления, вентиляции и кондиционирования / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2004 – 34
с.
16. ГОСТ 21-205-93. Условные обозначения элементов санитарнотехнических систем. / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001 – 24 с.
17. СНиП 3.05.01-85. Внутренние санитарно-технические системы. - М.:
Стройиздат, 1986. - 36 с.
18. Монтаж внутренних санитарно- технических устройств
/Ю.Б. Александрович, Б. А. Бломерканц, Д. Я. Вигдорчик и др.; под ред.
И.Г. Староверова.- 3-е изд. – М.: Стройиздат , 1984.- 783 с.
19. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя.
Главэнергонадзор РФГ. - М.,1995 – 64 с.
20. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / под
ред. А.А. Николаева.- М.: Стройиздат., 1965 – 359 с.
21. СП 41- 101- 95. Проектирование тепловых пунктов / Госстрой России.М.: ГУП ЦПП, 1999 – 79 с.
22. Применение средств автоматизации Данфосс в тепловых пунктах систем централизованного теплоснабжения зданий: пособие - М.:ООО
«Данфосс», 2007 - 80 с.
23. СНиП 41- 02 2003. Тепловые сети / Госстрой России.- М.: ГПУ ЦПП
2004.- 38 с.
89
Приложение 1
Образец титульного листа расчетно-пояснительной записки
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурностроительный университет»
Кафедра отопления и вентиляции
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту:
«Отопление жилого дома»
Выполнил: студент ….. курса ….. группы
Ф. И. О.
подпись
Руководитель проекта
Воронеж 20…….
90
дата
Ф.И.О.
Приложение 2
Условные обозначения элементов системы отопления
По ГОСТ 21.206-93, ГОСТ 21.206-93 и «Стандарт АВОК»
Вентиль проходной
Вентиль угловой
Подающий трубопровод
Обратный трубопровод
Подающий при
разных температурах
Обратный при
разных температурах
Пересечение
трубопроводов
без соединения
Соединение трубопроводов
Трубопровод с
вертикальным
стояком
Изолированный
трубопровод
Клапан обратный
Клапан предохранительный проходной
Кран двойной регулировки
Клапан предохранительный угловой
Задвижка
Кран проходной
Кран угловой
Фланцевое соединение
Кран трехходовой
Муфтовое резьбовое соединение
Водомер
Регистр из гладких
труб
Соединение трубопроводов
Насос ручной
Насос центробежный
Шайба дроссельная
Тройник с пробкой
Выпуск воздуха
(общее обозначение)
Воздухосборник с
ручным выпуском
воздуха
Конвектор отопительный,труба ребристая
Радиатор отопительный
Направление потока
жидкости
Прибор отопительный
потолочный
Клапан, регулирующий проходной
Воздухоотводчик
автоматический
91
Приложение 3
Гидравлический расчет системы отопления
Тепловая Расход
Номера нагрузка воды на
участков участка
участке
G, Вт
G, кг/ч
92
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
197600
97600
47600
37600
28200
18400
8800
8800
18400
28200
37600
47600
97600
197600
7339
3625
1768
1396
1047
684
322
327
684
1047
1396
1768
3625
7339
Длина
участка
l, м
Диаметр
трубы
d, мм
Скорость
движения
воды
V, м/с
4,6
5,3
2,0
4,5
5,0
4,0
4,5
5,4
4,0
5,0
4,5
2,0
5,3
4,6
89/4,5
76/3,0
50
50
40
32
25
25
32
40
50
50
76/3,0
89/4,5
0,39
0,26
0,22
0,18
0,2
0,19
0,16
0,16
0,19
0,22
0,18
0,22
0,26
0,39
92
Потери давления
Сумма коэффи- Потеря давСумма
на трение
циентов
ления в
потерь
По длине местных сопро- местных
На 1 м
давления
участка
тивлений ∑ζ сопротивлеR, Па/м
Rl+Z, Па
ниях Z, Па
Rl, Па
24,0
111,0
1,5
114
225,0
14,0
74
1,5
51
125,0
14,0
28
1,5
36,5
64,5
9,5
43
1,0
16,2
59,2
20,0
100
1,0
24,0
124,0
19,0
76
1,0
18,1
94,1
20,2
9,0
1,0
12,0
102,0
20,0
10,8
1,0
12,0
120,0
19,0
76
1,0
18,1
94,1
20,0
100
1,0
24,0
124,0
9,5
43
1,0
16,2
59,2
14,0
28
3,0
73,0
101,0
14,0
74
3,0
102,0
176,0
24,0
111
1,5
229
340,0
1062
746
1808
Приложение 4
Номер помещения
Тепловой расчёт отопительных приборов
Температура
теплоносителя 0 С
Расчетные
теплопотери
Qот , Вт
Теплоотдача Вт
ПлотРасчетная
ность
Расход
разность
тепловоды в средняя
температуры
отопивого
стояке теплоно- поме- t - t =  t , труб,
тельных потока
ср
ср
в
G, кг/ч сителя, щения,
Qтр.,
0
приборов,
qпр ,
С
tв
Вт
t ср
Qпр., Вт Вт/м2
93
93
Марка и число
элементов
прибора
РасчетОтноси- Попрарасчет- приняная
тельный вочный
Тип
ное, Nр тое, Nус
площадь
расход коэффиприприбоводы циент
бора
ров


G
отн
4
3
Ар , м2
Приложение 5
Спецификация основного оборудования индивидуального теплового пункта
Марка
Поз.
1
2
3
4
Обозначение
Наименование
Количество
Danfoss
Danfoss
Электронный регулятор HCL Comfort 200
1
Клапан регулирующий VB2, D>-= 15мм с испол-
Danfoss
Grandfoss
нительным механизмом AMV20/30(E)
Погружной датчик ESMU
Насос циркуляционный UPSD 32-60/F, W= 0,28
кВт, 1x230 В
94
5
Danfoss
Клапан обратного типа 402. Чугунный фланцевый/Г 130°С, Ру= 1,6МПа.
6
Danfoss
Датчик температуры наружного воздуха TSM -10
7
ТУ-26- 071061- 84
Кран трехходовой муфтовый для манометра
11Б18бк, Т=100°С, РУ= 1,6 Па, Dy = 15 мм
8
ТУ 400- 09-91- 98
Фильтр магнитный фланцевый ФМФ Т=150°С,
Ру = 1,6 Па, Dy = 50 мм
9
ТУ 26-07- 1249- 80
Задвижка чугунная фланцевая 3146 бр. Т=225°С,
Ру= 1,0МПа.
10
Серия 5.903- 13вып.5,4.2
Грязевик ТС 569.00.000- 08, Р5. = 1,6 МПа,
Dy= 50 мм
94
1
Масса ед., Единицы
кг
измерения
шт.
шт.
14,7
шт.
шт.
3
1
36,3
1
9,13
шт.
шт.
1
шт.
1
0,12
1
12,0
2
28,0
2
29,4
шт.
шт.
шт.
Окончание прил. 5
Марка
Обозначение
Наименование
Поз.
11.
12.
17
13А,13Б
16А,16Б
95
14.
ТУ 26- 07- 1526- 09
ТУ 25.02.180335- 84
ТСК- 4М- 50
ВКТ- 4М
ВЭПС- ТИ2- 50
КТПТР- 02
ТУ- 25- 20121.010- 89
Задвижка стальная фланцевая 30С41НЖ
Манометр МПЗУ, Ру = 0- 1,0 МПа
Теплосчетчик в комплекте:
Вычислитель
Преобразователь расхода теплоносителя
Преобразователь температуры
Термометр прямой П-5,1+0-160°С, ТТМ П52,
Количество Масса Единицы
ед.кг измерения
1
1
1
1
2
2
32,2
3,3
7,3
0,13
шт.
шт.
Комплект
шт,
шт.
шт.
шт.
4
260,103 с оправой типа П
15.
ТУ 400- 09- 91- 98
1
20,5
шт.
ТУ поГОСТ 10 705- 80
Фильтр магнитный фланцевый ФМФ Т=150°С,
Ру= 1,6МПа, Dy= 80 мм.
Трубы стальные электросварные 0 57/3,5
16.
9,6
4,62
м
17.
ТУ поГОСТ 10 705- 80
Трубы стальные электросварные 0 76/3,0
2,6
5,75
м
18.
ТУ по ГОСТ 32 62- 75*
Трубы стальные водогазопроводные Dy = 15мм.
1.4
1,16
м
95
Приложение 6
Фильтр магнитный муфтовый ФММ 20, 25, 32, 40
Предназначен для улавливания стойких механических примесей (в том числе ферромагнитиков) в неагрессивных жидкостях с температурой до 150 и давлением 1,6 МПа.
Устанавливается перед счетчиками холодной и горячей воды. Присоединительные размеры
по ГОСТ6527-68.
Рис. П. 6.1. Общий вид магнитного фильтра
Таблица П.6.1
Основные присоединительные размеры фильтров
Обозначение
ФММ
ФММ
ФММ
ФММ
20
25
32
40
Размеры фильтра в мм
Ду
20
25
32
40
Д1
48
56
67
78
L
100
120
140
160
L1
160
200
220
255
H
65
80
90
110
H1
115
140
155
180
Масса,
кг
L2
15
18
20
22
S
36
46
50
60
1,0
1,5
2,2
3,0
Фильтры устанавливаются на горизонтальные, вертикальные или наклонные трубопроводы таким образом, чтобы направление потока жидкости соответствовало стрелке на
корпусе фильтра пробкой в нижнем положении. (рис.П. 6.1)Фильтр состоит из корпуса ,
пробки 2, сетки 3, стержня 4, на котором находятся магниты 5 и шайбы 6. При монтаже
фильтров необходимо предусмотреть возможность удобной эксплуатации. В процессе эксплуатации необходимо периодически чистить фильтры, для чего нужно перекрывать поток
жидкости, проходящей через фильтры, снять пробку с сеткой.
96
Приложение 7
Фильтры магнитные фланцевые
Фильтры магнитные фланцевые ФМФ, ФМФВ и фильтры сетчатые фланцевые ФСФ,
ФСФВС номинальным диаметром 50, 65, 80, 100, 150, 200, изготовленные по ТУ 400-09-9198, предназначены для улавливания стойких механических примесей (в том числе ферромагнетиков). Фильтры устанавливают в подающих и обратных трубопроводах закрытых и
открытых систем теплоснабжения при давлении до 1,6 МПа и в диапазоне температур от 5
до 150
L1
n отв.
L
1
D1
5
H1
H
DN
3
D
6
5
4
Рис. П.7.1. Общий вид фланцевого фильтра:
1 - корпус, 2- крышка, 3-сетка, 4-стержень, 5- магниты, 6- шайба
Таблица П.7.1
Размеры в миллиметрах
L1
H1
Масса,
кг
DN
D, BxB
D1
L
H
50
125х125
125
230
140
280 200
10,0
65
140х140
145
290
165
355 250
16,5
80
195
160
310
195
385 275
20,5
100
215
180
350
215
425 315
26,0
150
280
240
480
320
645 490
75,0
200
335
295
650
415
865 650
145,0
97
Размер ячейки фильтрующей сетки в
свету,
кг
Гидравлическое
сопротивление
S, м/(
16,6х
1,4х1,4
6,4х
3,15х
1,33х
2х2
0,161х
0,077х
98
Рис. П.8.1. Номограмма для определения потерь давления
в преобразователях расхода типа ВЭПС
Преобразователи расхода теплоносителя типа ВЭПС
Приложение 9
Техническая характеристика проходных
(двухходовых) регулирующих клапанов по данным [22]
Тип
клапана
Условный Максимальное
диаметр Д, давление Р,
мм
МПа
Максимальная
температура, ˚С
15
VS2
20
25
1,6
130
15
20
VM2
25
2,5
150
32
40
50
15
VB2
VF2
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
2,5
150
1,6
130
1,6
200
99
Пропускная
способность
Кvs
0,25; 0,4;
0,63; 1; 1,6
2,5
4
0,25; 0,4;
0,63; 1; 1,6;
2,5
4
6,3
6,3
8
10
16
25
0,25; 0,4;
0,63; 1; 1,6;
2,5; 4,0
6,3
10
16
25
40
63
100
145
220
320
Ход
штока
Коэффициент
начала
кавитации Z
4
5
5
0,5
5
7
5
0,5
7
10
5
7
0,5
10
20
30
40
0,5
0,5
Приложение 10
Температурные датчики
Для осуществления регулирования температуры теплоносителя к электронным регуляторам серии ECL подключаются температурные датчики в виде платиновых термометров
сопротивления. Тип и количество датчиков принимается в зависимости от схемы автоматического регулирования и диаметра трубопроводов, на которых устанавливаются датчики.
Датчики по своей конструкции подразделяются на:
-датчик температуры наружного воздуха ESMT;
- датчик температуры воздуха в помещении ESM-10;
- накладной датчик температуры теплоносителя; крепится на поверхность трубопровода
Dy=15 - 50 мм с помощью хомута (перед установкой поверхность трубы должна быть очищена от грязи или краски);
- погружной датчик температуры теплоносителя ESMU. Погружная часть датчика длиной
100 мм выполняется из меди или нержавеющей стали и размещается внутри трубопровода
условным диаметром 65 мм и более. Датчик может быть установлен и на трубопроводе
меньшего диаметра в отводе или в специальном расширителе. Рекомендуется применить
датчик с медной погруженной частью. Для предотвращения его повреждений, коррозии и
обеспечения демонтажа датчика без опорожнения трубопровода целесообразно предусматривать его установку в гильзу из нержавеющей стали. Датчик располагается в трубе с
наклоном против движения теплоносителя (рис. П.10.1).
Рис. П.10.1. Установка погружного температурного датчика
100
Приложение 11
Циркуляционные насосы для систем отопления фирмы DАВ
Модель насоса
одиночный
насос
сдвоенный
насос
ВРН
DPH
120/250,40М 120/250.40М
ВРН
120/250.40Т
101
BMН
60/280.5ОТ
Конструктивные размеры, мм
межосевое
код
расстояние фланца
на заказ
250
DN 40PN10
250
DN 40PN10
Электрические характеристики
источник скорость
питания,
50 Гц
1x230 В
3x230 В
DPH
120/250.40T
3x400 В
3x230 В
DМН
60/280.50T
DN 50PN10
250
BРП
60/280.5ОМ
DPH
60/280.50М
280
DN 50PN10
BРП
150/280.50Т
DPH
150/280.50T
280
DN 50PN10
3x400 В
1x230 В
3x230 В
3x400 В
3x230 В
ВРН
180/340.65Т
DPH
180/340.65T
340
DN 65PN10
3x400 В
3
2
1
2
1
3
2
1
2
1
3
2
1
3
2
1
2
1
3
2
1
2
1
3
2
1
101
обороты
в минуту
максимальная
мощность
In,
A
2650
2320
1520
2300
2070
2780
2710
2080
1210
1120
1400
1360
1130
2840
2730
2200
2553
2420
2850
2802
2450
2330
2100
2760
2680
2150
510
498
376
395
340
536
499
339
272
240
410
367
235
595
540
506
1130
1032
1470
1360
1030
1730
1570
2760
2330
1560
2,24
2,35
1,96
1,2
1,07
1,16
0,98
0,62
0,94
0,8
1,2
0,95
0,46
2,79
2,45
2,58
3,22
3
2,9
2,5
1,7
4,85
4,5
4,2
3,8
2,5
Температура Развиваемое
воды
давление
75; 90; 110;
120
6; 9; 18
75; 90; 110;
120
6; 9; 23
75; 90; 110;
120
4; 7,5; 21
75; 90; 110;
120
1,6; 6; 14
75; 90; 110;
120
2; 5; 18
75; 90; 110;
120
7; 11; 18
Гидравлическая характеристика насоса
Рис. П.12.1. Гидравлическая характеристика насоса
DРН 120/250.40 М
Рис. П.12.2. Гидравлическая характеристика насоса
DРН 120/250.40 Т
102
Рис. П.12.3. Гидравлическая характеристика насоса
DРН 60/280.50 М
Рис. П.12.4. Гидравлическая характеристика насоса
DРН 60/280.50 Т
103
Рис. П.12.5. Гидравлическая характеристика насоса
DРН 120/280.50 Т
Рис. П.12.6. Гидравлическая характеристика насоса
DРН 180/340.65 Т
104
Учебное издание
Борис Петрович Новосельцев
Отопление зданий
жилищно-гражданского назначения
Учебное пособие
Подписано в печать 01. 10. 2012. Формат 60 х 84 1/16. Уч.-изд. л. 6,5. Усл.- печ. л. 6,6.
Бумага писчая. Тираж 200 экз. Заказ № 435 .
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы
и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
105
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
19
Размер файла
5 284 Кб
Теги
новосельцева, 624
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа