Расчет выполняют методом удельных потерь давления.
Потери давления на трение Потери давления на преодоление сопротивления трения ΔPтр, Па определяют по формуле (9.1):
Па (9.1)
где ΔΡтр — потери давления на трение на расчетном участке, Па;
λ- коэффициент сопротивления трению о стенки трубы теплоносителя;
V-скорость движения воды на расчетном участке трубопровода, м/сек; ρ- плотность воды, кг/м3;
d — задаваемый внутренний диаметр расчетного участка трубопровода, мм;
R — удельная потеря на трение, Па/м;
l — длина расчетного участка, м.
Потери давления в местных сопротивлениях Местными называются сопротивления, которые возникают при изменении направления и скорости движения воды. Эти изменения происходят в отводах, фасонных частях — тройники, крестовины, сужения, расширения, регулировочно — запорной арматуре, фильтрах, компенсаторах, счетчиках воды, нагревательных приборах и. т. д.
Потери давления в местных сопротивлениях, Па определяют по формуле (9.2):
Па (9.2)
где (- безразмерный коэффициент местного сопротивления, определяемый по справочной литературе.
Величину потерь давления в местных сопротивлениях Z, Па, при расчете систем водяного отопления допускается определять по формуле (9.3):
Z=500((V2, (9.3)
Общие потери давления на участке Общие потери давления на участке трубопровода выражаются суммой потерь на трение и в местных сопротивлениях.
Потери давления на участке трубопровода ΔΡуч, Па определяют по формуле (9.4) или (9.5):
Па (9.4)
или
Па (9.5)
Определив потери на каждом расчетном участке (Руч, затем их суммируют по расчетному кольцу ((Руч и получают потери давления в каждом циркуляционном кольце.
Гидравлический расчет следует начинать с расчета главного циркуляционного кольца. Расчет следует начинать с участка с наименьшей тепловой нагрузкой Q, Вт, т. е. определения наименьшего диаметра d, мм в системе отопления.
Порядок определения диаметров и определения потерь давления на участке заключается в следующем.
Определяют расчетный расход воды на участке Gуч, кг/ч, который является исходной величиной для выбора диаметра по формуле (9.6) или (9.7):
кг/ч (9.6)
или
кг/ч (9.7)
где Qуч — тепловая нагрузка участка, определяемая по расчетной схеме и данным расчета теплопотерь в помещениях, Вт.
c, tГ, tо ,β1 ,β2 — то же, что в формуле (18).
По значению расхода воды на участке G, кг/ч, ориентируясь на допустимые скорости движения воды, назначают минимальный диаметр трубопровода d мм и выписывают соответствующие значения удельной потери на трение по длине R, Па/м, скорость движения воды V, м/сек, используя таблицы гидравлического расчета [12, приложение II, таблица II.1, стр. 212] - для стальных труб и [7, таблица Б.1] - для металлополимерных труб. При выборе диаметров труб учитывают предельные значения скорости движения воды. Минимальная скорость движения воды из условия удаления воздуха составляет 0,1 м/сек — вертикальные трубопроводы, 0,25 м/сек — горизонтальные трубопроводы. Рекомендуемые максимальные скорости движения воды из условия бесшумной работы ограничены допустимым уровнем звука в помещении и приведены в [1, приложение Ж, табл. Ж1] - для стальных труб и в [7, пункт 3.16] - для металлополимерных труб. Аналогично определяют диаметры остальных участков, а данные расчета заносят в таблицу 9.
1.
Определив виды местных сопротивлений на каждом расчетном участке по расчетной схеме (отопительные приборы, запорно-регулирующая арматура, фасонные части — переходы, отводы, тройники, крестовины, изгибы труб, теплосчетчики или счетчики воды, фильтры и т. д.), определяют значение ζ каждого вида местного сопротивления для стальных труб [12, приложение II, табл. II.10-II.12, стр. 258].
Для соотношения диаметров прохода соединителя и трубы в пределах 0,8−1,0 рекомендуется принять ζ=1, а при соотношении диаметров <0,8 ζ = 1,5 (соединитель рассматривают, как внезапные сужение и расширение трубопроводов).
Затем определяют значение Σζ на расчетном участке. Местное сопротивление ζ, принадлежащее двум смежным участкам (переходы, тройники, крестовины…) относят к участку с большей скоростью движения теплоносителя. Используя значения Σζ и скорости движения воды V, м/сек на расчетном участке, определяют потери давления в местных сопротивлениях расчетного участка Z, Па по [12, приложение II, таблица II.3, стр. 235] или по формуле (20), если Σζ>10, а данные расчета заносят в таблицу 5, при этом в графе 12 указывают виды местных сопротивлений по каждому участку. В виду отсутствия данных значений ζ в таблицах, потери давления в местных сопротивлениях следует принять: теплосчетчик (счетчик воды) ΔΡ=10 кПа; автоматический термостатический вентиль (RTD-N) устанавливаемый у нагревательного прибора двухтрубных систем ΔΡ=10 кПа, фильтр ΔΡ=10 кПа.
Гидравлический расчет второстепенных циркуляционных колец Расчет второстепенных циркуляционных колец системы проводят, исходя из расчета главного — основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки, параллельно соединенные с участками основного — главного кольца.
Затем увязывают потери давления в смежных параллельно — соединенных участках колец без учета общих участков, т. е. сравнивают потери давления в каждом последующем ответвлении второстепенных колец с потерями давления на наиболее нагруженном направлении основного главного кольца.
Расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках (без учета общих участков) допустимо при тупиковом движении воды в магистралях до 15%, при попутном движении ±5%.
Невязку определяют по формуле:
Невязка = (∆Pi+1ГЛАВ — ∆Pi)/ ∆Pi+1ГЛАВ•100%
где: ∆Pi+1ГЛАВ, ∆Pi потери давления в сравниваемых кольцах без учёта потерь давления на общих участках.
При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметра труб и использования составных стояков прибегают к установке балансировочных клапанов и дроссельных шайб.
Диаметр дроссельной шайбы следует определять по формуле (9.8):
мм (9.8)
где G — расход воды на участке, где устанавливается дроссельная шайба, кг/ч;
ΔΡизб — избыточный напор, погашаемый дроссельной шайбой, равный разности потерь давления в сравниваемых кольцах без учёта потерь давления на общих участках, Па.
Гидравлический расчет выполняют также в табличной форме, данные расчета заносят в таблицу 9.
1.
Таблица 9.1
Гидравлический расчет системы отопления Номер участка Тепловая нагрузка участка Qуч, Вт Расход воды на участке Gуч, кг/ч Длина участка l, м Диаметр участка d, мм Скорость воды на участке V, м/с Удельная потеря давления на трение R, Па/м Потери давления на трение на участке Rl, Па Сумма коэффициентов местных сопротивлений, Σζ
Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па Потери давления на участке Rl+Z, Па 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Главное циркуляционное кольцо (стояк № 7−7') 1 23 943 1023,78 10,35 32 0,29 39,64 410,27 6,0 252,30 662,57 2 19 996 855,01 10,10 32 0,24 27,97 282,50 3,0 86,40 368,90 3 15 257 652,38 6,87 25 0,32 70,36 483,37 4,0 204,80 688,17 4 10 518 449,74 6,00 20 0,36 121,55 729,30 3,5 226,80 956,10 5 5779 247,11 3,65 15 0,36 182,29 665,36 2,5 162,00 827,36 6 4324 184,89 5,82 15 0,27 108,18 629,61 3,5 127,58 757,18 7 1034 44,21 12,03 10 0,10 21,86 262,98 2,4 12,00 274,98 8 191 8,17 1,53 10 0,018 2,02 3,09 1,6 0,26 3,35 9 843 36,05 3,18 10 0,082 11,88 37,78 0,8 2,69 40,47 10 1034 44,21 11,89 10 0,10 21,86 259,92 2,4 12,00 271,92 11 4324 184,89 6,37 15 0,27 108,18 689,11 3,5 127,58 816,68 12 5779 247,11 3,10 15 0,36 182,29 565,10 2,5 162,00 727,10 13 10 518 449,74 6,00 20 0,36 121,55 729,30 3,5 226,80 956,10 14 15 257 652,38 6,25 25 0,32 70,36 439,75 4,0 204,80 644,55 15 19 996 855,01 9,02 32 0,24 27,97 252,29 3,5 100,80 353,09 16 23 943 1023,78 9,98 32 0,29 39,64 395,61 6,0 252,30 647,91 ΣΔΡуч13=ΣRl+Z=ΔΡсо= 956,10 мм
Второстепенное циркуляционное кольцо (стояк № 2−2') 17 2364 101,08 3,3 10 0,23 107,95 356,24 4,0 105,80 462,04 18 2375 101,55 3,3 10 0,23 108,45 357,89 4,0 105,80 463,69 ΣΔΡуч17,18=ΣRl+Z=ΔΡсо= 925,73 мм
Невязка = (∆Pi+1ГЛАВ — ∆Pi)/ ∆Pi+1ГЛАВ•100% = (956,10−925,73)/956,10*100%=3,18% < 15% допустимо для тупиковой системы
Невязка допустима, следовательно, расчет выполнен верно.
Проектирование теплового пункта системы отопления
Присоединение системы отопления к центральным тепловым сетям осуществляется в тепловом пункте, где должны быть установлены: запорно-регулирующая арматура; приборы учета, регулирования и контроля параметров теплоносителя, фильтры, расширительные баки, насосно-смесительное (насосы или элеваторы) и теплообменное оборудование. Проектирование теплового пункта, выбор схемы и оборудования следует выполнять согласно указаниям по проектированию и требований по энергосбережению в системах ТГВ. Автоматизация работы местного теплового пункта обеспечивается установкой в схеме следующего оборудования, в состав которого входят:
1.Электронный регулятор температуры с погодной коррекцией;
2. Теплосчетчик;
3. Регулятор перепада давления прямого действия.
Выбор схемы теплового пункта определяется необходимостью снижения температуры теплоносителя в системе отопления, при этом учитывают разность давлений на вводе тепловых сетей, потери давления и величину допускаемого рабочего давления в системе отопления, а также назначение здания и другие технико-экономические показатели.
В соответствии с указанием Сни
П 41−02−2003 «Тепловые сети» в курсовом проекте проектируем зависимую схему теплового пункта.
Сначала в выбранном помещении теплового пункта необходимо определить места установки основного оборудования: распределительного (РК1) и сборного (СК1) коллекторов высокотемпературной воды, водоводяного теплообменника системы отопления (ВВТ), группы циркуляционных насосов (ЦН), распределительного (РК2) и сборного (СК2) коллекторов системы отопления.
Расчетное теплопотребление системы отопления здания принимается по данным расчета его теплопотерь по формуле (7.1):
Вт где k — поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери, связанные с охлаждением теплоносителя в магистралях, проходящих в неотапливаемых помещениях (при прокладке одной из магистралей на чердаке k =1,1);
Qзд — расчетные теплопотери отапливаемого здания, Вт;
β1 — коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов за счет округления их площади сверх расчетной величины, принимаемый по табл.
1 прил.
12;
β2 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты приборами, расположенными у наружных ограждений, принимаемый по табл. 2 прил. 12 [1].
Выберем расчетную температуру воды tг, °C, подаваемой в систему отопления, в зависимости от ее конструкции, типа отопительных приборов, назначение здания и отапливаемых помещений.
Температура горячей воды 150 0С, согласно прил. 11 [1]. Температура воды на выходе из системы отопления to принимается равной 70 °C при зависимой схеме присоединения системы отопления к тепловой сети.
Общий расход воды в системе отопления Gc, кг/ч определяется по формуле (7.2):
кг/ч где с — удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг °С).
В данном курсовом проекте выбираем зависимое присоединение системы отопления к тепловой сети без смешения. В этом случае циркуляция воды в системе отопления осуществляется за счет разницы давления в точках присоединения системы к тепловой сети, определяемой в соответствии с заданием к курсовому проекту. Насосное циркуляционное давление Рн, Па, для гидравлического расчета системы определяем по формуле (7.3):
Рн = Р1 — Р2 — Ртп — Ррр=4×105−1,2×105−0,5×105−0,8×105=1,5×105 Па где P1, Р2 — давление в точках присоединения системы отопления к соответственно подающей и обратной трубе тепловой сети, Па;
Ртп — потери давления в теплопроводах теплового пункта, Па;
Ррр — потери давления в регуляторе расхода (~ 50 000
Па).
Схема теплового пункта представлена на листе 4. Пункт оснащается распределительным РК и сборным СК коллекторами, грязевиками Гр, необходимой запорной арматурой, контрольно-измерительными приборами (термометры T (t), манометры Р, расходомер или тепломер ТМ). В схеме следует при необходимости предусмотреть ответвления для других теплопотребителей здания (системы вентиляции В, кондиционирования воздуха KB, горячего водоснабжения ГВ).
Заключение
Таким образом, в ходе выполнения курсового проекта были выполнены такие задачи, как: изучение устройства и принципов расчета системы отопления жилого здания, ознакомление с принципом действия и устройством основного технологического оборудования этой системы, выполнен гидравлический расчет трубопроводов, а также расчет поверхности отопительных приборов. Помимо этого рассчитан элеваторный ввод системы отопления, выполнен расчет теплопотерь отапливаемых помещений, а также сделан теплотехнический расчет наружных ограждений здания. Система теплоснабжения отвечают архитектурно-планировочным и конструктивным решениям жилого здания.
СНиП 41−01−2003
Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2004.
Сан
Пин 2.
1.2. 1002−00 Санитарноэпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям.
СНиП 23−01−99* Строительная климатология / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2003.
СНиП 31−01−2003
Здания жилые многоквартирные / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2003.
СНиП 2.
08.02−89* Общественные здания и сооружения / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2000.
СП 41−101−95 Проектирование тепловых пунктов / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 1999.
СП 41−102−98 Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 1999.
СНиП 23−02−2003
Тепловая защита здания/ Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2003.
СП 23−101−2000
Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2001.
Богословский В. Н. Отопление. — М.: Высшая школа, 1991.
Будасов Б.В., Кашинский В. П. Строительное черчение. — М.: Стройиздат, 1990.
Справочник проектировщика. Внутренние санитарно — технические устройства. Часть I. «Отопление». Под ред. Староверова И. Г. — М.: Стройиздат, 1990.
ГОСТ 2.105−95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.
Минск: Издательство стандартов, 1995.
ГОСТ 21.602−2003
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи. — М.: Издательство стандартов, 2003.
ГОСТ 21.1101−92. Основные требования к рабочей документации. — М.: Издательство стандартов, 1993.
ГОСТ 21.205−93 Условные обозначения элементов санитарно-технических систем — Минск.: Издательство стандартов, 1993.
Ерёмкин А.И., Королёва Т. И. Тепловой режим зданий. Учебное пособие. -М.: Издательство АСВ, 2001.
Крупнов Б. А. Отопительные приборы, производимые в России и ближнем зарубежье. — М.: Издательство АСВ, 2002.
Полушкин В.И., Русак О. Н., Буруев С. И. и др. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Ч.
1. -СПб.: Профессия, 2002.
Правила учета тепловой энергии и теплоносителя. — М.: Издательство НЦ «ЭНАС», 2003.
Радиаторные терморегуляторы RTD. Каталоги фирм-иготовителей «Danfoss», «Oventrop», «Herz», «Мытищинская теплосеть» и др.
Российская архитектурно-строительная энциклопедия. VI том -М.: Госстрой РФ, 2000.
Сканави А.И., Махов Л. И. Отопление. — М.: Издательство АСВ, 2002.
Табунщиков Ю.А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. «Энергоэффективные издания». М.: АВОК — ПРЕСС, 2003.
Худяков А. Д. Теплозащита здания в северных условиях. — М.: Издательство АСВ, 2001.
Циркуляционные насосы для отопительных систем: «Grundfos», «Nocchi», «Wilo» и т. д.
Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга первая. «Отопление и теплоснабжение» — Киев.: Будивельник, 1976.
Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха.: Справочное пособие./ под ред. Богусловского Л. Д. -М.: Стройиздат, 1990.
