Конструирование и расчет системы отопления

В соответствии с заданием принимаем:

Система отопления — водяная двухтрубная тупиковая с верхним расположением подающей магистрали.

Отопительные приборы — радиаторы типа М-140-АО Теплоснабжение-от городской водяной тепловой сети;

Расчетная температура воды в теплосети: T1 =133 °С, Т2 =70 °С Температура воды в системе отопленияtГ = 95 °C, t0 = 70 °C Перепад давления на вводе в здание -75кПА Присоединение системы отопления к теплосети — по элеваторной схеме.

Размещение отопительных приборов, стояков, магистралей Отопительные приборы размещаем открыто, у наружных стен, в первую очередь, под окнами на расстоянии 60 мм от чистого пола и 25 мм от стены, кроме лестничной клетки [7]. Длина отопительного прибора должна быть не менее 50% длины светового проема. У каждого отопительного прибора устанавливают кран двойной регулировки на подающей подводке.

На лестничной клетке стояк отдельный и отопительный прибор ставится только в нижней части здания. Нагрузка на этот прибор равна 1/3 от теплопотерь лестничной клетки. Также на этот стояк ставится отключающее устройство — вентиль.

Нумеруем стояки по часовой стрелке, начиная с левого верхнего помещения. При длине подводки:

до 1 м-её прокладывают горизонтально,.

более 1 мс уклоном: на подающей — к прибору, на обратной — к стояку.

Стояки располагаем открыто на расстоянии 15−20 мм от стены. Рекомендуется размещать стояки в углах, образуемых наружными стенами, по возможности объединять несколько отопительных приборов в один стояк.

Магистральные трубопроводы прокладываются открыто. Подающие и обратные магистрали прокладывают таким образом, чтобы при движении воды было 4 ветви с примерно одинаковой тепловой нагрузкой. Каждая ветвь должна иметь пробковые проходные краны в нижней точке для слива воды. Магистрали прокладываются с уклоном 0,003, обеспечивающим удаление воздуха и опорожнение системы. В конце каждой ветви, перед последним стояком, устанавливаются воздухосборники.

Тепловой пункт располагается в подвале. Элеваторный узел крепится на кронштейнах к капитальным стенам подвала на высоте, удобной для обслуживания запорно-регулирующей арматуры. Ось элеватора располагается на высоте 1,1 м от пола, обратный трубопровод — ниже элеватора на 0,6 м.

Расчет и подбор элеватора

Элеватор выбирается по диаметру горловины dГв зависимости от располагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вводе в здание. Диаметр горловины элеватора dГ, мм, определяется по формуле 5.1:

(5.1).

где.

GСОрасход воды в системе отопления, определяемый по формуле 5.2:

(5.2).

где.

QОТ = 44 443,6 Вт — тепловая мощность системы отопления всего здания;

ДРСО — насосное давление, создаваемое элеватором, Па, определяется по формуле 5.3:

(5.3).

ДpТСразность давления в теплопроводах теплосети на вводе в здание, 75кПа;

u — коэффициент смешения в элеваторе, определяется по формуле 5.4:

(5.4).

Принимаем ближайший стандартный элеватор № 1, имеющий параметры:

диаметр горловины dГ = 15 мм,.

диаметр трубы dУ = 40 мм,.

длина элеватора L = 425 мм. (По прил. 8 методических указаний.).

Согласно принятых параметров рассчитаем диаметр сопла dСпо формуле 5.5:

(5.5).

Гидравлический расчет системы отопления

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

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

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

(5.6).

где Б — коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4;

• ?РСО= - насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно 8436Па;
• ?Ре — естественное давление от остывания воды в отопительных приборах,

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

?Ре = 6,3h (tГt0); (5.7).

где.

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

tГ= 95єСтемпература воды в подающей магистрали отопления;

t0= 70єС — температура воды в обратной магистрали;

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

РЦ = 8436 + 0,4 •6,3• 1,8 • (95 — 70) =8549,4 Па.

Расчет двухтрубного стояка ГЦК

Определяют длину труб стояка от подающей до обратной магистрали, включая подводки к приборам. Находят количество воды G (по формуле 5.2).Задают диаметры труб таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с, и по номограмме для G определяют удельные потери давления Py, Па/м, на 1 погонный метр трубы, учитывающие потери на трение и в местных сопротивлениях. Тогда потери давления на участке вычисляются по формуле 5.8:

РСТ= PУ •l, (5.8).

где l — длина участка стояка или магистрали, м.

Полные потери давления в стояке должны быть в пределах (0,1−0,15)РЦ.

Расчет магистралей.

Потери давления в магистралях РМАГ составляют 0,9(РЦ-РСТ). В таблицу 5.1 заносят номера участков, их тепловые нагрузки и длины. Определяют количество воды на участках G, кг/ч. Ориентировочные удельные потери давления в магистралях РУ. ОРрассчитываются по формуле 5.9:

(5.9).

где ?lМАГ — суммарная длина всех участков магистралей ГЦК, м.

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

Расчёт ГЦК считается законченным, если запас давления, определяемый по формуле 5.10, равен 5−10%:

РЗАП=(РЦРЦК)/РЦ •100%(5.10).

где.

РЦК= РМАГ+РСТсуммарные потери давления на всех участках магистралей и стояке ГЦК, Па. Если РЦК больше РЦ, значит, диаметры труб занижены. На участках следует увеличить диаметры труб и сделать пересчёт потерь давления. Если значения РЦК окажется значительно меньше РЦ, то следует уменьшить диаметры труб отдельных участков, потери давления на которых малы.

Расчеты сведены в таблицу 5.1.

Предварительный расчет:

0,15РЦ = 8549,4 0,15 = 1282,5 Па РСТ= 3289,04>> 1282,5 Па, поэтому принимаем диаметр труб стояка — 15 мм вместо 10.

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

PМАГ=0,9(8549,4 -1364,5)=6467 Па, LМАГ=54,7 м, РУ.ОР. = 118 Па/м.

РЦК= 6986,9 + 1364,5= 8351,4 Па РЗАП = (8549,4 — 8351,4) / 8549,4 100% = 2,3% < 5%.

Окончательный расчет:

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

РЗАП = (8549,4 — 7982,3) / 8549,4 100% = 6,6%.

5.4 Расчет поверхности и подбор отопительных приборов:

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

Техническая характеристика (для одной секции):

номинальный тепловой поток одной секции qH =595 Вт/секц.

Требуемое число секций отопительного прибора рассчитывается по формуле 5.11:

(5.11).

где.

Qоп — тепловая нагрузка на прибор, Вт.

qопрасчетный тепловой поток одной секции, Вт/секц, вычисляемый по формуле 5.12:

(5.12).

где.

qH = 595 Вт/секц — номинальный тепловой поток одной секции, Вт/секц;

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

1 — коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе;

Дtразность средней температуры воды в радиаторе и температуры воздуха в помещении, oC, можно найти по формуле 5.13:

Дt = 0,5 (tВХ+tВЫХ) — tВ (5.13).

где.

tВХ ?tГ = 95 oC, tВЫХ? t0 = 95 oC.

Значение коэффициента приборов в1 и показателей степени n и р берутся из таблицы 5.2.

Таблица 5.2.

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

Расчет приборов сведён в таблицу 5.3.

Полученное число секций NP округляют до целого N уст следующим образом:

если десятичная часть больше 0,28 — в сторону увеличения,.

если меньше или равна 0,28 — в сторону уменьшения.

Таблица 5.3.