3.4 Опалення

3.4.1 Задача розрахунку

Розрахунок проводиться з метою визначення теплового навантаження на систему опалення та підбору нагрівальних приладів для кожного приміщення.

3.4.2 Умови розрахунку

Розрахунок ведеться для максимально зимового режиму.

3. Вихідні дані

Вихідні дані приймаються з розрахунку підрозділів 3.2, 3.3.

3. Розрахунок системи опалення

3.4.4.1 Вибір системи опалення

Приймаємо систему водяного опалення з теплопостачанням відтеплового тункту, який розташований у підвальному приміщенні будівлі.

Ввід теплової мережі в будинок виконаний з подаючої і зворотної магістралей у підвал будинку. За межами будинку ці трубопроводи прокладені під землею на глибині 1 м від поверхні землі. Трубопроводи теплової мережі виконані з сталевих електрозварних труб.

Теплоносій, що подається від котельні має такі температури:

• в подаючому трубопроводі 150 ^˚С;

• в зворотному трубопроводі 70 ^˚С.

Система опалення будівлі прийнята двотрубна з нижнім розведенням магістралей. В якості опалювальних приладів використовуються сталеві панельні радіатори фірми KORADО. В опалювальних приладах установлені радіаторні термостатичні клапани.

Магістральні трубопроводи влаштовуються з сталевих електрозварних і водогазопровідних труб в залежності від діаметра. Стояки влаштовуються з сталевих водогазопровідних труб. Розведення від стояків до опалювальних пристроїв виконано з поліетиленових PEX-c (VPE-c) PN 20 з антидифузійним захистом труб. Всі труби прокладаються в теплоізоляції thermaflex.

Розведення трубопроводів з полімерних труб прокладаються в борозні (в підлозі) у захисній трубі «пешель».

Для видалення повітря із стояків: подаючого і зворотного, влаштовується автоматичний повітроскидний клапан у верхній точці стояка. Для видалення повітря з опалювальних приладів – автоматичні повітровідвідники у верхньому корку радіатора.

В сходовій клітині влаштовуємо опалювальні прилади тільки на першому поверсі.

3.4.4.2 Теплова потужність системи опалення

1) Максимальні витрати теплоти

Q_o= Q_втр ∙ в₁ ∙ b₂ + Q₂ – Q₃, (3.4.1)

де Q_втр – розрахункові тепловтрати опалювального будинку, Вт, приймаємо за пунктом 1.2.4.4;

в₁ – коефіцієнт урахування додаткового теплового потоку прийнятих до установки опалювальних приладів, який виникає внаслідок округлення їх поверхні нагріву понад розрахункову величину в₁ = 1 [4];

в₂ – коефіцієнт урахування додаткових втрат теплоти опалювальними приладами, розташованими у зовнішніх огороджень, в₂ = 1 для нагрівальних приладів при вільному розташуванні їх у зовнішньої стіни [4];

Q₂ – втрати теплоти трубопроводами, що прокладаються в неопалювальних приміщеннях, Вт;

Q₃ – тепловий потік, що регулярно надходить від електричних приладів, освітлення, технологічного обладнання. Вплив цих факторів не враховуємо і приймаємо Q₃ = 0. Таким чином

Q₀ = 111164 ∙ 1 ∙ 1 + 0 – 0 = 111164 Вт.

2)Середні витрати теплоти на опалення

(3.4.2)

де t_cep.o – середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період,

рівна (-0,1 )°С.

Вт

3)Річні витрати теплоти на опалення

Q_0.річ = Q_0.сер ∙n₀ ∙ 3600 ∙ 24, (3.4.3)

де п₀ – тривалість опалювального періоду, діб.

Q_0.річ = 0,05 ∙ 184 ∙ 3600 ∙ 24 = 0,84 ∙ 10⁶ МДж/рік

3.4.4.3 Розрахунок нагрівальних приладів

1) Сходова клітка

В сходовій клітині влаштовуємо опалювальні прилади тільки на першому поверсі. Опалювальні прилади – сталеві панельні радіатори фірми KORAD.

Теплове навантаження на опалювальні прилади Q = 5927 Вт В приміщенні встановлюємо 1 опалювальний прилад. Отже навантаження на опалювальний прилад

. (3.4.4)

Вт

Розрахункова густина теплового потоку опалювального приладу:

, (3.4.5)

де - номінальна густина теплового потоку, при стандартних умовах роботи, Вт/м²;

різниця середньої температури теплоносія в приладі і температури повітря в приміщенні, °С;

–витрата води через прилад, кг/год;

- коефіцієнти, залежні від типу приладу.

Витрата води приладом:

(3.4.6)

де, с – питома теплоємність теплоносія, для води с=4,187 кДж/(кг ^˚С);

- температура води, яка подається, °С;

- температура зворотної води, °С.

Отже,

кг/год.

Опалювальні прилади підключаємо по схемі руху теплоносія в них „зверху вниз", для якої по таблиці 9.4 [4] n = 0,15; р = 0,08; с_пр = 1,092; =619 Вт/м^2.

Знаходимо розрахункову густину теплового потоку опалювального приладу:

Вт/м²

Розрахункова площа опалювального приладу, м²:

, (3.4.7)

де - коефіцієнт, який враховує вплив кроку номенклатурного ряду приладів, по табл.9.7 [4] =1,13;

- коефіцієнт, який враховує додаткові втрати тепла приладом, біля зовнішнього огородження, по табл.9.8 [4] для стального панельного радіатора встановленого біля зовнішньої стіни =1,01.

Тоді,

м²

Розрахунки для інших приміщень ведемо по аналогічній методиці. Результати розрахунків зводимо в таблицю 3.9.

Таблиця 3.9 – Результати розрахунків опалювальних приладів

Приміщення	Опалювальний прилад	Qпр, Вт	Кількість опал. прил. шт.
1	2	3	4
Перший поверх
А	KORAD33-800-2000	6158	1
В	KORAD33-800-2000	6158	1
101	KORAD22-400-2600	4077	6
102	KORAD21-500-1800	2565	1
103	KORAD21-500-600	855	1
104	KORAD22-500-900	1685	1
105	KORAD22-500-1000	1425	1
Другий поверх
201	KORAD33-400-1800	4007	7
202	KORAD22-600-600	1299	1
203	KORAD22-400-900	1411	1
Третій поверх
301	KORAD22-500-900	1282	2
302	KORAD21-400-900	1075	1
303	KORAD21-400-900	1075	1
304	KORAD21-400-900	1075	1
305	KORAD21-400-900	1075	1
306	KORAD21-500-700	997	2
307	KORAD22-500-900	1282	2

Продовження таблиці 3.9

1	2	3	4
308	KORAD22-400-500	784	1
309	KORAD21-500-700	997	2
310	KORAD21-400-900	1075	1
311	KORAD21-400-900	1075	1
312	KORAD21-400-900	1075	1
313	KORAD21-400-900	1075	1
314	KORAD22-400-500	784	1
315	KORAD22-400-700	1098	2
Четвертий поверх
401	KORAD22-500-700	1310	2
402	KORAD21-500-800	1140	1
403	KORAD21-500-800	1140	1
404	KORAD21-500-800	1140	1
405	KORAD21-500-800	1140	1
406	KORAD21-500-800	1140	1
407	KORAD21-500-800	1140	1
408	KORAD22-500-900	1338	2
409	KORAD22-500-1200	2246	1
410	KORAD21-500-800	1140	1
411	KORAD21-500-800	1140	1
412	KORAD21-500-800	1140	1
413	KORAD21-500-800	1140	1

Продовження таблиці 3.9

1	2	3	4
414	KORAD22-500-1200	2246	1
415	KORAD22-500-900	1282	2

3.4.4.4 Гідравлічний розрахунок системи опалення

Розрахунок проводимо для головного та малого циркуляційних кільць. Номера ділянок вказані на аксонометричній схемі ситеми опалення, лист 3.

Витрату води вітки (стояка) розраховуємо за формулою:

, (3.4.8)

де Q_cm – теплове навантаження даної вітки системи, Вт;

С – теплоємність води, Вт/(кг °С);

t₁, t₂ – температури відповідно гарячої та холодної води,˚С.

Приймаємо швидкість води в трубопроводі ω_в = 0,3м/с.

Внутрішній діаметр ділянки визначаємо із рівняння нерозривності потоку

, (3.4.9)

де ρ – густина води, кг/м³.

Із стандартного ряду вибираємо стандартний діаметр трубопроводу d_cт і перераховуємо швидкість води в трубопроводі із рівняння суцільності

, (3.4.10)

де f – площа поперечного перерізу трубопроводу, м².

Втрати тиску на ділянках системи визначимо за формулою:

, (3.4.11)

де – витрати тиску на тертя в трубопроводах (лінійні), Па;

– втрати тиску на подолання місцевих опорів, Па.

Втрати тиску на тертя визначимо методом питомих втрат тиску на тертя за формулою

, (3.4.12)

де L – довжина трубопроводу, м;

R – питомі втрати тиску на тертя, Па/м, які приведені в залежності від діаметра труб та швидкості руху теплоносія в [4].

Місцеві втрати тиску визначимо за формулою

, (3.4.13)

де Σξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.

Визначимо коефіцієнти місцевих опорів на розрахункових ділянках трубопроводу, користуючись даними таблиць 12 – 15 [4].

В результаті гідравлічного розрахунку трубопроводів системи опалення отримані загальні втрати тиску ΔР в циркуляційному кільці з n ділянок, які дорівнюють сумі втрат тиску на цих ділянках:

.

(3.4.14)

Гідравлічний розрахунок приводимо в табличній формі (таблиця 3.10, 3.11). Таблиця 3.10 – Гідравлічний розрахунок головного циркуляційного кільця системи опалення

№ діл.	Q, Вт	GB, кг/с	L, м	dy, мм	ωВ, м/с	R, Па/м	R ∙ L, Па	Σξ	Z, Па	R1+Z, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1-2	119289	1,42	7	50	0,21	7,3	51,1	2	19	89,1
2-3	66134	0,79	5,5	40	0,24	43,8	240,9	2,8	23	305,3
3-4	34244	0,41	13,4	32	0,34	71,3	955,4	2	8,5	979,2
4-5	26230	0,31	3,3	25	0,37	88,3	291,4	2	10	311,39
5-6	14209	0,17	3,3	20	0,48	125,1	412,8	2	10	432,8

Продовження таблиці 3.10

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
6-7	7322	0,09	2,7	20	0,44	175,2	473	2,1	214	901
7-8	6040	0,07	1,2	20х2	0,4	117,1	140,5	2	205	571
8-9	4730	0,056	2	20х2	0,38	109,4	218,8	2	200	618,8
9-10	3420	0,041	4	14х2	0,34	103	412	2	165	742
10-11	2280	0,027	2	14х2	0,31	96,4	192,8	2	147	486,8
11-12	1140	0,014	4	14х2	0,5	264	1056	2	210	1476
12-13	2280	0,027	2	14х2	0,31	96,4	192,8	2	147	486,8
13-14	3420	0,041	4	14х2	0,34	103	412	2	165	742
14-15	4730	0,056	2	20х2	0,38	109,4	218,8	2	200	618,8
15-16	6040	0,07	1,2	20х2	0,4	117,1	140,5	2	205	571
16-17	7322	0,09	2,7	20	0,44	175,2	473	2,1	214	901
17-18	14209	0,17	3,3	20	0,48	125,1	412,8	2	10	432,8
18-19	26230	0,31	3,3	25	0,37	88,3	291,4	2	10	311,39
19-20	34244	0,41	13,4	32	0,34	71,3	955,4	2	8,5	979,2
20-21	66134	0,79	5,5	40	0,24	43,8	240,9	2,8	23	305,3
21-22	119289	1,42	7	50	0,21	7,3	51,1	2	19	89,1
Сумарні втрати тиску Σ 12345

Отже, загальні втрати тиску голоного циркуляційного кільця дорівнюють

ΔР = 12345 Па.

Таблиця 3.11 – Гідравлічний розрахунок малого циркуляційного кільця системи опалення

№ діл.	Q, Вт	GB, кг/с	L, м	dv, mm		ωв, м/с	R, Па/м	R ∙ L, Па	Σξ	Z, Па	R1+Z, Па
1	2	3	4	5		6	7	8	9	10	11
1-2	119289	1,42	7	50		0,21	5,5	38,5	2	19	76,5
2-23	56769	0,68	5,5	40		0,67	39,4	216,7	2,8	123	561,1
23-24	25242	0,03	13,4	32		0,6	98,4	1318	2	175	1668
24-25	19229	0,23	0,4	20		0,56	125,5	50,2	2	202	454
25-26	9678	0,12	2,7	20		0,52	145,4	392,6	2	229	850,6
26-27	8379	0,1	2,7		20	0,49	114,3	308,6	2	238	776,6
27-28	4526	0,05	3,3		20х2	0,46	116,5	383,5	2,5	243	979,4
28-29	2280	0,027	2,4		14х2	0,39	97,7	234,5	2,5	312	841,9
29-30	1140	0,014	2		14х2	0,6	184,5	369	2,5	243	1149
30-31	2280	0,027	2,4		14х2	0,39	97,7	234,5	2,5	312	841,9
31-32	4526	0,05	3,3		20х2	0,46	116,5	383,5	2,5	243	979,4
32-33	8379	0,1	2,7		20	0,49	114,3	308,6	2	238	776,6
33-34	9678	0,12	2,7		20	0,52	145,4	392,6	2	229	850,6
34-35	19229	0,23	0,4		20	0,56	125,5	50,2	2	202	454
35-36	25242	0,03	13,4		32	0,6	98,4	1318	2	175	1668
36-21	56769	0,68	5,5		40	0,67	39,4	216,7	2,8	123	561,1
21-22	119289	1,42	7		50	0,21	5,5	38,5	2	19	76,5
Сумарні втрати тиску Σ 13567

Отже, загальні втрати тиску малого циркуляційного кільця дорівнюють

ΔР = 13567 Па. Таким чином, порівнюючи втрати тиску в двох кільцях, за повні втрати тиску в системі опалення приймаємо втрати тиску в малому циркуляційному кільці ΔР = 13567 Па.