2. Гідравлічний розрахунку трубопроводів систем водяного опалення методом питомих втрат тиску

Метод питомих втрат тиску застосовується для розрахунку систем з природною циркуляцією, для двотрубних систем, для нетипових однотрубних систем з використанням мідних і пластикових труб.

Втрати тиску на ділянці розрахункового циркуляційного кільця визначаються сумою втрат тиску на подолання сил тертя і інерції по формулі:

(1.14)

де - довжина ділянки, м;

- питома втрата тиску на тертя, Па/м [2, Додаток II – для сталевих труб];

- динамічний тиск, Па [2, Додаток II];

- сума коефіцієнтів місцевих опорів [2, Додаток II].

Значення для сталевих, мідних і полімерних труб слід визначати по довідковим додаткам виробників. Для сталевих і металополімерних труб значення приведені в додатку А. Значення , Па, приведені в додатку В. Значення , приведені в додатку Б.

Місцевий опір, що знаходиться між суміжними розрахунковими ділянками (трійник, хрестовина), відносять до ділянки з меншою витратою води.

3. Визначення характеристик і підбір клапанів опалювальних приладів

При гідравлічному розрахунку двотрубних систем використовують, як правило, метод питомих втрат тиску. Основні методичні рекомендації по виконанню гідравлічного розрахунку наведені в пунктах 1, 2. Розглянемо послідовність і методику розрахунку на прикладах.

ПРИКЛАД 1. Гідравлічний розрахунок двотрубної системи водяного опалення з верхньою розводкою.

У прикладі розглянемо двотрубну вертикальну систему опалення з верхньою розводкою подаючої магістралі з централізованим теплопостачанням від теплових мереж при незалежній схемі приєднання системи опалення до них.

Задані наступні параметри теплових мереж і системи опалення: і ; і . Теплові навантаження приміщень і будівлі приймаємо зі зведеної таблиці теплового балансу приміщень. Для нашого прикладу . Конструкція системи опалення виконана із сталевих трубопроводів, опалювальні прилади - радіатори чавунні. Виробником запірно-регулюючої арматури є фірма «ГЕРЦ».

Розрахунок ведемо по оптимальній швидкості руху теплоносія, що задається (I підхід).

Трубопроводи системи опалення, розташовані в не опалювальному приміщенні і прокладаються відкрито, необхідно врахувати додаткові втрати теплоти від них, які повинні бути не більше 7 % від загальних тепловтрат. Тому застосовують непрямий спосіб обліку даного чинника шляхом визначення падіння температури в подаючому магістральному трубопроводі.

Визначимо розрахункову потужність системи опалення по виразу:

Потім на планах і перетинах поверхів, підвалу і горища (рис. 2...4) вказуємо в умовних позначеннях опалювальні прилади, стояки, магістральні теплопроводи, трубопроводи вводу теплових мереж в тепловий пункт і трубопроводи вводу системи опалення в тепловий пункт (схема теплового пункту зображена на рис. 7).

Рис.2. План типового поверху з вказівкою опалювальних приладів і стояків системи опалення

Рис. 3. План горища з вказівкою стояків, подаючої магістралі системи опалення, повітрозбірників

Рис. 4. План підвалу з вказівкою стояків, зворотної магістралі системи опалення, введення теплових мереж, місцеположення теплового пункту

На підставі вказаних вище креслень виконуємо аксонометричну схему системи опалення (рис. 6) і розробляємо вузли (рис. 5). На схемі системи опалення розподіляємо теплові навантаження приміщень по опалювальним приладам у вигляді навантаження опалювального приладу, підсумовуємо по стояках і вказуємо на схемі.

Рис. 5. Схеми вузлів «А», «Б», «В» вертикальної двотрубної системи водяного опалення (до рис. 6)

1 – вентиль запірний прохідний ШТРЕМАКС-AG зі зливним краном; 2 – клапан термостатичний прохідний регулюючий Герц-TS-90; 3 – клапан балансувальний Герц-RL-5; 4 – головка регулююча термостатична прямої дії; 5 – кран шаровий зі зливним краном.

Рис. 6. Аксонометрична схема вертикальної двотрубної системи водяного опалення з тупиковим рухом води в магістралях з вказівкою нумерації ділянок головного циркуляційного кільця через опалювальний прилад 1 поверху, а також циркуляційних кілець через прилад 2 і прилад 3 поверхів

Рис.7. Схема трубопроводів теплового пункту

1 - електронний блок лічильника комерційного обліку теплоти; 2 - електронний «стежачий» регулятор температури; 3 - регулюючий клапан з сервомотором; 4 - регулятор перепаду тиску; 5 -ультразвуковий витратомір лічильника комерційного обліку теплоти; 6 - клапан автоматичного підживлення системи опалення водою теплових мереж; 7 - витратомір підживлюючої води; 8 - мембранний розширювальний бак; 9 - фільтр сітчастий осадковий; 10 - клапан запобіжний; 11 - кран кульовий; 12 - клапан зворотний; 13 – манометр; 14 - термометр

При визначенні розташованного тиску на паралельних кільцях слід враховувати додатковий тиск від охолоджування води в приладах і трубопроводах по формулі (1.3). Для циркуляційних кілець через прилади 1-го поверху значення можна не враховувати, приймаючи його в запас на непередбачені втрати тиску.

Визначаємо основне розрахункове циркуляційне кільце - через найбільш навантажений з віддаленних стояків найбільш навантаженої гілки системи, тобто через стояк №5. Розбиваємо головне циркуляційне кільце на розрахункові послідовні ділянки, нумеруємо їх і вказуємо на схемі. Визначаємо їх довжини і теплові навантаження . Розрахунок теплових навантажень враховуємо при відкритій прокладці теплопроводів ділянок по виразу

починаючи від Ст. 5 і підсумовуючи з наростаючим підсумком у бік теплового пункту. Наприклад, для ділянок №8, 11

Витрати води визначимо по виразу

і заносимо в графу 3 таблиці 2. Діаметри ділянок підбираємо, задаючись оптимальною швидкістю руху теплоносія не більше 0,4…0,5 за допомогою додатку А. На підставі прийнятих діаметрів заповнюємо графи 5, 6 і 7 з таблиці 2.

Значення загальних втрат на тертя по всій довжині ділянки (графа 8) отримуємо, помножуючи довжину ділянки (графа 4) на фактичні втрати цієї ж ділянки (графа 7).

Коефіцієнти місцевих опорів (графа 9) окремих ділянок визначаємо по додатку Б і заносимо в таблицю 3.

Значення динамічного тиску (графа 10) визначаємо залежно від швидкості руху теплоносія по додатку В.

Втрати тиску в місцевих опорах (графа 11) визначаємо, помножуючи суму коефіцієнтів місцевих опорів (графа 9) на динамічний тиск (графа 10).

Далі розраховуємо циркуляційне кільце через прилад 2-го поверху Ст.5. Для основної частини ділянок цього кільця, які є загальними з головним кільцем, вже були визначені діаметри труб і втрати тиску в них. Необхідно визначити втрати і гідравлічні характеристики тільки ланцюга з ділянок 10 і 11, для якої розташованний тиск буде дорівнювати втратам в паралельній ділянці 8 і 9 з урахуванням додаткового впливу . Тоді, з врахуванням (1.9), наявний циркуляційний тиск для ланцюга ділянок 10 і 11 дорівнює:

де

Наявний циркуляційний тиск для ланцюга ділянок 12 і 13 дорівнює:

де

Результати гідравлічного розрахунку зводимо в таблицю 2.

Таблиця 2