Проектирование системы отопления здания


Исходные данные: жилое здание с теплопотерями 30800 Вт. В качестве источника теплоснабжения используются тепловые сети, теплоноситель - вода с температурами 150/70 °С, давление в подающем трубопроводе - 0,6 МПа, в обратном - 0,48 МПа, т. е. РС = 0,12 МПа.

В здании принята однотрубная система водяного отопления с нижней разводкой. Тепловой узел размещается в подвале на отметке -1,9 м, магистрали прокладываются в подвале вдоль наружных стен на отметке -1,00 м с уклоном 0,003 в сторону ввода. При такой схеме к стоякам присоединено последовательно по 6 штук отопительных приборов, поэтому приняты повышенные параметры теплоносителя tГ = 105 °С, tО = 70 °С. Отопительные приборы присоединены к восходящим и нисходящим ветвям стояков. В узлах присоединения нагревательных приборов к стоякам предусмотрены смещенные замыкающие участки и терморегулирующие проходные краны с термостатической головкой.

В качестве нагревательных приборов использованы чугунные секционные радиаторы МС-140-108. На ответвлениях стояков от магистралей в качестве запорной арматуры предусмотрены пробковые краны. Для опорожнения стояков в их нижней части предусмотрены тройники с пробковыми кранами, для удаления воздуха из системы на приборах верхнего этажа установлены воздухоотводчики радиаторные с ручным управлением.

Лестничная клетка оборудована самостоятельным стояком с одним нагревательным прибором, присоединенным по проточной схеме. В соответствии с заданным источником теплоснабжения для снижения температуры исходного теплоносителя предусматривается установка гидроэлеватора. Трассировка трубопроводов в подвале, на 1 этаже и их аксонометрическая схема показаны на рисунках 2.1, 2.2 и 2.3. Для определения циркуляционного давления определим коэффициент смешения U в теплообменнике:

U= (2.1)

Где T - температура перегретой воды в подающей магистрали теплосети, С (по заданию);

TГ - температура воды, поступающей в систему отопления, С (обычно принимается 95 °С, в однотрубных системах допускается до 105 °С, в закрытых системах принимается по заданию);

T0 - температура воды на выходе из системы отопления, °С, обычно принимаемая равной 70 °С.

U= = 1,286

Рисунок 1 - Трассировка трубопровода в подвале

Дальнейший расчет выполняется для кольца, проходящего через стояк 3, так как это самое большое кольцо. Поскольку стояк отапливает угловые помещения, теплопотери этих помещений распределены между двумя радиаторами не поровну - на радиаторы, присоединенные к восходящей части стояка с более высокой температурой, назначена большая часть тепловой нагрузки. Для определения естественного циркуляционного давления в этом кольце вычисляются температуры трубопровода на характерных промежуточных участках. При этом считается, что остывание воды происходит только в нагревательных приборах, и падение температуры в стояке 35 °С (рис. 2).

Рисунок 2.- Трассировка трубопровода на плане этажа

Определяются температуры воды на последовательных участках стояка 3.

T1 = 105-(1200Ч35/6000) = 98 °С.

T2 = 105-(2200Ч35/6000)= 92,2 °С.

T3 = 105-(4300Ч35/6000) = 79,9 °С.

T4 = 105-(5100Ч35/6000)= 75,3 °С.

Рис. 3 - Расчетная схема большого кольца

Определяем соответствующие плотности воды: Г = 954,68 кг/м3; О = 977,81 кг/м3; 1 = 959,81 кг/м3; 2 = 963,99 кг/м3; 3 = 971,83 кг/м3; 4 = 974,79 кг/м3.

Положение центра теплового узла назначено на 0,5 м выше пола подвала, т. е. расстояние от центра теплового узла до центра прибора 1-го этажа 2,5 м. Определяем давление от остывания воды в приборах.

ДРЕ, пр= ghПр(О - Г)+ gh1(4 - 1)+ gh2(3 - 2); (2.3)

Где, hПр - вертикальное расстояние от центра генератора тепла до центра нагревательного прибора первого этажа, м;

H1, h2 И т. д. - вертикальное расстояние от центра нагревательных приборов одного этажа до центра приборов следующего этажа, м;

Г, О, 1, 2, 3, 4 - плотности воды, поступающей в систему, смеси воды на соответствующем участке и охлажденной воды, кг/м3. Количество слагаемых в этой формуле соответствует количеству этажей.

РЕ. пр = 9,81 - 2,5(977,81-954,68) + 9,81 - 2,8(974,79-959,81) +

+ 9,81 - 2,8(971,83-963,99) = 1194 Па.

В связи с тем, что рассчитывается схема отопления с нижней разводкой, давление от остывания воды в трубах не учитывается.

ДРЕ = ДРЕ, пр= 1194 Па.

Определяем расчетное циркуляционное давление в рассчитываемом кольце:

ДРР=1194 Па;

Выполнена расчетная аксонометрическая схема большого циркуляционного кольца, установлены расчетные участки (рисунок 2). Расчетный стояк (восходящая и нисходящая ветви) рассматривается как один участок. Дальнейшие расчеты выполнены в табличной форме (табл. 1).

Для примера показана последовательность действий при расчете участка 1-2:

Тепловая нагрузка этого участка равна теплопотерям большого циркуляционного кольца здания Q1= 15300 Вт, по прил. 6 назначены коэффициенты условий работы приборов 1 = 1,04, 2 = 1,02.

Определяется QУч;

QУч= УQ1В1В2;

Где, УQ1 - сумма тепловых нагрузок нагревательных приборов, к которым подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку;

В1 И в2 - коэффициенты условий работы прибора (прил. 6).

QУч = 15300Ч1,04Ч1,02= 16230 Вт.

GУч= 16230/1,16(105-70)= 400 кг/ч.

RСр= 0,65Ч1194/58,02= 13,38 Па/м

По определенным значениям RСр и GУч по номограмме выбирается диаметр участка d = 40 мм, определяются параметры: R = 5,5 Па/м; V = 0,11 м/с и PV = 6 Па (схема определения параметров показана на номограмме). Удельные потери давления на трение R при назначенном диаметре оказались существенно больше, чем RСр. Это потребует на последующих расчетных участках назначения диаметров, дающих значения R меньше, чем RСр.

Определяются потери давления по длине на этом участке

R = 5,5Ч11,65= 64,1 Па.

При проходе для осуществления сброса воды, отвод (поворота на 90°),. Коэффициенты местных сопротивлений определены по прил. 7 и занесены в таблицу 2. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке составила = 3. На последующих участках подающей магистрали учитываются впереди лежащие по ходу воды местные сопротивления, на обратной магистрали - сзади лежащие.

Определяем потери давления в местных сопротивлениях на участке:

Z= УжЧ PV;

Z= 6Ч3= 18 Па.

Определяются общие потери давления на участке

R - L + Z = 64,1+18= 82,1 Па.

Все данные сводятся в табл. 2.

Расчет системы в данном примере проводится для двух циркуляционных колец. Большое кольцо проходит через стояк 3 (участки 1-2-3-4-5-6-7-8), малое - через стояк 1 (участки 1-2-7-8).

Таким образом, работоспособность большого кольца системы отопления при назначенных диаметрах в заданных условиях обеспечена.

Проверяется условие уравнения (2.9):

У(Rl + Z) необщих участков Большого кольца У(Rl + Z) необщих участков малого кольца,

Невязка может составлять до 15 %. Потери давления на необщих участках малого кольца определяются точно так же, как и для участков большого кольца.

    (Rl + Z)Необщих участков Большого кольца = 473,82 Па; (Rl + Z)Необщих участков малого кольца = 238,4 Па.

Невязка составляет:

(473,82-238,4)Ч100% /473,82= 49,7%,

Таблица - Гидравлический расчет системы отопления

Номер участка

Q1, Вт

QУЧ, Вт

G, кг/ч

L, м

D, мм

V, м/с

R, Па/м

RL, Па

PV, Па

Z, Па

RL + Z, Па

Расчет участков большого кольца

1-2

15300

16230

400

11,65

40

0,11

5,5

64,1

3

6

18

82,1

2-3

9300

9865

243

6,1

32

0,086

4,5

27,45

1

3,8

3,8

31,25

3-4

6000

6365

157

3,86

40

0,044

1

3,86

0,5

1

0,5

4,36

4-5

6000

6365

157

14,8

25

0,09

7

103,6

33,7

4

134,8

238,4

5-6

6000

6365

157

3,86

40

0,044

1

3,86

0,5

1

0,5

4,36

6-7

9300

9865

243

6,1

32

0,086

4,5

27,45

1

3,8

3,8

31,25

7-8

15300

16230

400

11,65

40

0,11

5,5

64,1

3

6

18

82,1

Итог:

473,82

Расчет необщих участков малого кольца

2-7

6000

6365

157

14,8

25

0,09

7

103,6

33,7

4

134,8

238,4

Теплоснабжение здание радиатор отопление

Таблица 2. - Описание местных сопротивлений в системе отопления

Номер участка

Диаметр d, мм

Местное сопротивление

Обозначение на схеме

Коэффициент местного сопротивления

Большое циркуляционное кольцо

1-2

50

Задвижка

0,5

3,0

Тройник на проходе

2

Отвод 90°

0,5

2-3

20

Тройник на проходе

1

1,0

3-4

40

Отвод 90°

0,5

0,5

4-5

15

2 проходных крана

24

33,7

2 тройника на проходе

2х1

3 радиаторных узла с движением воды снизу вверх, d = 15 - 15 - 15

5,13

3 радиаторных узла с движением воды сверху вниз, d = 15 - 15 - 15

То же

2,83

5-6

40

Отвод 90°

0,5

0,5

6-7

20

Тройник на проходе

1

1,0

7-8

50

Задвижка

0,5

1,0

Тройник на проходе

2

Отвод 90°

0,5

Малое циркуляционное кольцо

2-7

15

2 проходных крана

24

33,7

2 тройника на проходе

2х1

3 радиаторных узла с движением воды снизу вверх,

D = 15 - 15 - 15

5,13

3 радиаторных узла с движением воды сверху вниз, d = 15 - 15 - 15

То же

2,83

Похожие статьи




Проектирование системы отопления здания

Предыдущая | Следующая