3. Отопление

3.1. Проектирование системы отопления

Расчетные параметры теплоносителя для однотрубных систем 105-70ºС.

На листе ватмана представлены планы 1-ого,2-ого этажей, чердака и подвала с размещением в них трубопровода, а также разрез проектируемого здания и аксонометрия инженерных сетей.

3.2. Гидравлический расчет системы отопления.

Гидравлический расчет системы отопления заключается в определении диаметров трубопроводов, при которых используется располагаемое давление в расчетном циркуляционном кольце и обеспечивается подача к каждому нагревательному прибору расчетного количества воды.

В данной работе производится гидравлический расчет наиболее неблагоприятного циркуляционного кольца системы, которым считается в однотрубной системе – кольцо от элеватора, через весь стояк, наиболее удаленный от теплового центра.

Выявив расчетное большое циркуляционное кольцо, определяем располагаемое давление. Величина располагаемого давления, Па, для систем с механическим побуждением определяется из выражения

ΔP_Р=ΔP_м+0,5ΔP_гр

где ΔP_м – давление, создаваемое элеватором, величину принимаем 60 Па на один погонный метр кольца:

ΔP_м = 60*119,18 = 7150,8 Па

ΔP_гр – гравитационное давление, вызываемое охлаждением воды в нагревательных приборах, Па.

В однотрубных системах:

ΔP_гр=h_прив*(ρ₀-ρ_г)*g ;

где h_прив – приведенное расстояние, м, между центрами охлаждения расчетного стояка и нагревания, определяемое по формуле:

h_прив = = (630*0,97+420*0,97+560*4,07+420*4,07)/2030 = 2,47 м.

ρ₀, ρ_г – плотность охлажденной и горячей воды, кг/м³

ΔP_гр = 2,47(977,71-954,25)*9,81 = 568,5 Па;

ΔP_Р=ΔP_м+0,5ΔP_гр = 7150,8 + 0,5*568,5 = 7435,05 Па;

Определяем необходимый расход теплоносителя на участке, кг/ч:

G_уч = 3,6*Q_уч/(С*(t_г-t_о))

где С – удельная теплоемкость воды; С=4,19 кДж/(кг·ºС);

t_г ,t₀ – расчетные температуры воды в начале и конце стояка,

Определение среднего значения удельного сопротивления на трение в кольце, Па/м,

R_ср= (1 - α)0,9* ΔP_Р/ Ʃl_i= (1 – 0,25)*0,9*7435,05/119,18 = 42,11 Па/м

где α – доля потерь давления, приходящаяся на местные сопротивления для однотрубных α=0,25;

Σl_i - сумма длин участков расчетного циркуляционного кольца, м.

Потери давления на трение по длине участка и в местных сопротивлениях определяем по формулам: Z=P_д *Σξ и находим полные потери давления на каждом участке (Rl+Z). Расчет диаметров участков расчетного циркуляционного кольца приведен в таблице 2.

Проверка правильности произведенного гидравлического расчета большого циркуляционного кольца:

7%≤ (0.9* ΔP_Р–Ʃ(Rl+Z)) / (0.9* ΔP_Р)*100 ≤12% ;

(0.9* ΔP_Р–Ʃ(Rl+Z)) / (0.9* ΔP_Р)*100 =

(0,9*7435,05-6191,4)/ (0,9*7435,05) *100% = 7,47%

7%≤ 7,47% ≤12%

Условие выполнилось

3.3. Определение поверхности нагревательных приборов

Необходимо определить поверхность нагрева и количество секций в каждом из приборов, присоединенных к первому и последнему стоякам расчетного циркуляционного кольца.

В качестве нагревательных приборов принять чугунные радиаторы типа МС 140-98 (площадь одной секции f_с=0,24 м², номинальный тепловой поток q_ном=725 Вт/м²).

Тепловая нагрузка рассчитываемого прибора Q_пр, Вт, определяется с точностью 10 Вт путем распределения теплопотерь помещения на установленные в нем радиаторы. Требуемая площадь радиатора, м², определяется из выражения

F_пр= Q_пр/q _пр,

где q_пр – расчетная плотность теплового потока в конкретных условиях эксплуатации прибора, Вт/м2

q _пр= q _ном(Δt_ср/70)^m*( G_пр /360)^p

где m – показатель, принимаемый при движении воды в радиаторе «сверху-вниз», равным 1,3;

P – показатель, принимаемый при расходе теплоносителя через прибор G_пр до 60 кг/ч и схеме движения «сверху-вниз», равным 0,02

Δt_ср – средний температурный напор (t_ср.пр.-t_int), ºС,

где t_ср.пр.- средняя температура воды в приборе, ºС;

t_int – температура внутреннего воздуха в рассматриваемом помещении, ºС.

Средняя температура воды в рассчитываемом приборе t_ср.пр. с учетом остывания воды в магистральных трубопроводах до расчетного стояка, принимаемого для проектируемых в работе зданий, равным 2 ºС.

Для однотрубной системы отопления:

t_{ср.пр i}= t_г -2 –

где: - суммарная тепловая нагрузка радиаторов, присоединенных к рассматриваемому стояку по ходу движения воды до рассчитываемого этажеузла, Вт;

β₁ –коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых приборов за счет округления сверх расчетной величины для радиатора МС140; β₁ =1,05

β₂ –коэффициент учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения приборов у наружных ограждений; для радиаторов β₂ =1,02

G_сm – количество воды, поступающее в однотрубный стояк, кг/ч, определяемое по выражению:

G_cm =

G_cm =(3,6*2030*1,05*1,02)/[4,19*(105-2-70)]=56,6 кг/ч

t ^1пр_1-2 =105-2-(3,6*560*1,05*1,02)/(56,6*4,19) = 93,9 ºС

t ^2пр_1-2 =105-2-(3,6*420*1,05*1,02)/(56,6*4,19) = 96,17 ºС

t ^ср _1-2 =(93,9+96,17)/2 = 95,035 ºС

t ^ср _пр1 =(103+93,9)/2 = 98,45 ºС

t ^ср _пр2 =(103+96,17)/2 = 99,585 ºС

t ^ср _пр3 =(95,035+70)/2 = 82,52 ºС

t ^ср _пр4 =(95,035+70)/2 = 82,52 ºС

Δt_ср=t_{ср. пр.} - t_int , ºС

Находим количество воды, кг/ч, затекающей приборы. Для однотрубных стояков:

G_пр =G _cm * α =56,6*0,5= 28,3 кг/ч

Расчетная плотность теплового потока:

q _пр1= 725*[(98,45-20)/70]^1,3*(28,3/360)^0,02=799,08 Вт/м²

q _пр2= 725*[(99,585-20)/70]^1,3*(28,3/360)^0,02=814,14 Вт/м²

q _пр3= 725*[(82,52-20)/70]^1,3*(28,3/360)^0,02=594,9 Вт/м²

q _пр4= 725*[(82,52-20)/70]^1,3*(28,3/360)^0,02=594,9 Вт/м²

Тогда требуемая площадь радиатора:

F_пр1= Q_пр/q _пр= 560/799,08 = 0,70 м²

F_пр2= Q_пр/q _пр= 420/814,14= 0,52 м²

F_пр3= Q_пр/q _пр= 630/594,9 = 1,06 м²

F_пр4= Q_пр/q _пр= 420/594,9 = 0,71 м²

Определяем число секций в нагревательном приборе, шт, из выражения:

n= (F_пр * β₄ )/(f_c* β₃)

где β₄ - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора: у стены без ниши под подоконной доской β₄ =1,05

β₃ – коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе:

β₃=0,97+0,06/ F_пр

β_3.1=0,97+0,06/ 0,70=1,06

β_3.2=0,97+0,06/ 0,52=1,09

β_3.3=0,97+0,06/ 1,06=1,03

β_3.4=0,97+0,06/ 0,71=1,05

тогда число секций в радиаторе:

n₁= F_пр1* β₄/(f_с*β_3.1)= 0,7*1,05/(0,24*1,06) =2,89 = 3;

n₂= F_пр2* β₄/(f_с*β_3.2) = 0,52*1,05/(0,24*1,09) =2,09 =2 ;

n₃= F_пр1* β₄/(f_с*β_3.3)= 1,06*1,05/(0,24*1,03) =4,5 =5;

n₄= F_пр2* β₄/(f_с*β_3.4) = 0,71*1,05/(0,24*1,05) =2,96 = 3;