3. Конструирование и расчёт системы отопления

В соответствии с заданием принимаем:

- система отопления водяная двухтрубная с нижним расположением подающей магистрали

• отопительные приборы - радиаторы типа МС-140

• источник теплоснабжения - городская водяная тепловая сеть

• теплоноситель - вода с параметрами Т_г = 140 °С, Т₀ = 70 °С

• перепад давления на вводе в здание 92 кПа

Расчет и подбор элеватора

Элеватор выбираем по диаметру горловины d_r в зависимости от распо­лагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вво­де в здание.

Диаметр горловины элеватора d_r, мм, определяется по формуле

G_co - расход воды, подаваемой в систему отопления элеватором, кг/ч

Р_со - насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, Па, определяется по формуле

Q_от- тепловая мощность системы отопления всего здания, Вт

t_r - температура воды в подающей магистрали отопления, принимаем рав­ным 95°С

t₀ - температура воды в обратной магистрали, равна 70°С

Р_ТС- разность давлений в теплопроводах теплосети на вводе в здание, Па, принимаем равной 92 000 Па

u- коэффициент смешения в элеваторе, определяется по формуле:

t₁₂ - температура горячей воды в подающем теплопроводе теплосети перед элеватором, °С, принимаем равной 140 °С

По вычисленному значению диаметра горловины выбираем ближай­ший стандартный элеватор

Таким является стальной элеватор водоструйный фланцевый с диаметром горловины - 15 мм, диаметром трубы - 40 мм, длиной - 425 мм.

Теперь определим диаметр сопла по формуле:

Гидравлический расчет трубопроводов.

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 двухтрубных системах отопления оно проходит через отопительный прибор нижнего этажа. В системах с тупиковым движением воды в магистралях главное циркуляционное кольцо проходит через наиболее дальний стояк. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 7.

Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле:

P_ц=P_co+Б*P_Е

P_co- насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно 8381,92 Па,

Р_Е - естественное давление от остывания воды в отопительных приборах, Па, определяемое по формуле:

P_E=6.3*h*(t_г-t_o), где

h - высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м, принимается равной 1.5 м,

t_г - температура воды в подающей магистрали отопления, принимаем равной 95°С,

t₀ - температура воды в обратной магистрали, равна 70°С,

Р_Е = 6,3* 1 ,5 (95 - 70) = 236,3 Па

Б - коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4,

Р_ц = 8381,92 + 0,4 *236,3 = 8476,44 Па

Таблица гидравлического расчета ГЦК.

№ участка	Q, Вт	G, кг/ч	L, м	Ø, мм	V, м/с	Pу, Па/м	P, Па
1	28410	977,30	6,5	25	0,48	250	1625,00
2	13570	466,81	6,4	25	0,22	50	320,00
3	7260	249,74	1,9	20	0,19	50	95,00
4	6160	211,90	3,2	20	0,15	36	115,20
5	3760	129,34	5,7	20	0,09	16	91,20
6	1020	35,09	8,8	15	0,06	8	70,40
7с	1020	35,09	1,7	15	0,05	12	20,40
8с	500	17,20	0,7	10	0,04	8	5,60
9с	1020	35,09	1,4	15	0,05	12	16,80
10	1020	35,09	8,9	15	0,06	8	71,20
11	3760	129,34	5,7	20	0,09	16	91,20
12	6160	211,90	3,2	20	0,15	36	115,20
13	7260	249,74	2,1	20	0,19	50	105,00
14	13570	466,81	7	25	0,22	50	350,00
15	28410	977,30	6,1	25	0,48	250	1525,00
							4617,20

Первым делом были рассчитаны участки, которые относятся к расчетному стояку (номера с индексом «с»). Затем – магистрали.

P_маг=0,9(P_ц-Р_ст)=0,9*(8476,44-42,8)=8433,64 Па

Ориентировочные удельные потери в магистралях:

Р_у.ор= P_маг/Σl=8433,64/69,3=121,7 Па/м

Суммарные потери давления на участках ГЦК: P_цк=4617,2 Па.

Р_зап=( P_ц- P_цк)/ P_ц=(8476,44-4617,2)/8476,44=45,5%

Расчёт второстепенного циркуляционного кольца.

Рассчитываем стояк, ближний к элеватору на ГЦК (стояк №10).

Таблица гидравлического расчета
второстепенного циркуляционного кольца
№ участка	Q, Вт	G, кг/ч	L, м	Ø, мм	V, м/с	Pу, Па/м	P, Па
1	28410	977,30	6,5	25	0,48	250	1625,00
2	13570	466,81	6,4	25	0,22	50	320,00
3	7260	249,74	1,9	20	0,19	50	95,00
16	1100	37,84	1,70	15	0,06	15	25,50
17	540	18,58	0,70	10	0,04	8	5,60
18	1100	37,84	1,50	15	0,06	15	22,50
13	7260	249,74	2,1	20	0,19	50	105,00
14	13570	466,81	7	25	0,22	50	350,00
15	28410	977,30	6,1	25	0,48	250	1525,00
							4073,60

Расчёт потерь давления в ВЦК заканчивается проверкой невязки по формуле:

Невязка попала в необходимый интервал ±15%, поэтому система отопления спроектирована верно.

Расчет поверхности и подбор отопительных приборов

Расчетная поверхность нагрева отопительного прибора А_р, м², опреде­ляется по формуле:

Q_п - тепловая нагрузка на отопительный прибор, Вт, q_п - поверхностная плотность теплового потока прибора, Вт/м², определяется по формуле

q_н - номинальная плотность теплового потока отопительного прибора, Вт/м², для радиатора МС-140 принимаем равной 650 Вт/м²,

t - температурный напор, °С, определяемый по формуле

t_вx , t_вых - температура соответственно на входе и на выходе из прибора, °С,

t_B - температура воздуха в помещении, в котором установлен прибор, °С,

В случае двухтрубных систем имеем t_вx = 95 °С, t_вых = 70 °С

Поправочный коэффициент ₁, и показатели степени n и Р учитывают способ подводки теплоносителя к отопительным приборам. Берем их сле­дующие значения.

n=0.32

₁=1

P=0.03

n=0.24

₁=0.79

P=0.07

Относительный расход теплоносителя через отопительный прибор для двухтрубных систем отопления рассчитывается по формуле:

Расчетное число секций в отопительном приборе N_p определяется по формуле:

А_с-поверхность одной секции для радиатора МС-140 равна 0,244 м²;

₃-коэффициент, учитывающий способ установки прибора, принимается равный 1;

₂-коэффициент, учитывающий число секций в приборе:

Все расчеты сведены в таблицу:

№ помещения	Qmn, Вт	tв, ºC	tвх	tвых	∆t	Схема	qn, Вт/м2	Ap, м2	ß2	Np	Nуст
101 УК	880	20	95	70	62,5	сверху-вниз	519,62	1,694	0,986	6,84	7
102 РК, 107 РК	510	18	95	70	64,5	сверху-вниз	532,89	0,957	0,920	3,61	4
103 К, 106 К	570	18	95	70	64,5	сверху-вниз	534,67	1,066	0,935	4,08	4
104 РК, 105 РК	600	18	95	70	64,5	сверху-вниз	535,49	1,120	0,941	4,32	5
108 УК	860	20	95	70	62,5	сверху-вниз	519,26	1,656	0,984	6,68	7
109 К, 110 К	500	18	95	70	64,5	сверху-вниз	532,57	0,939	0,917	3,53	4
111 УК	840	20	95	70	62,5	сверху-вниз	518,90	1,619	0,982	6,51	7
112 РК, 118 РК	490	18	95	70	64,5	сверху-вниз	532,25	0,921	0,914	3,45	4
113 К	550	18	95	70	64,5	сверху-вниз	534,10	1,030	0,930	3,92	4
114 РК	600	18	95	70	64,5	сверху-вниз	535,49	1,120	0,941	4,32	5
115 К	540	18	95	70	64,5	сверху-вниз	533,80	1,012	0,928	3,85	4
116 РК	480	18	95	70	64,5	сверху-вниз	531,92	0,902	0,911	3,37	4
117 РК	680	18	95	70	64,5	сверху-вниз	537,51	1,265	0,956	4,95	5
119 УК	870	20	95	70	62,5	сверху-вниз	519,44	1,675	0,985	6,76	7
120 РК, 121 РК	530	18	95	70	64,5	сверху-вниз	533,51	0,993	0,925	3,77	4
201 УК	930	20	95	70	62,5	снизу-вниз	376,64	2,469	1,015	10,28	10
202 УК, 207 УК	530	18	95	70	64,5	снизу-вниз	376,52	1,408	0,967	5,58	6
203 К, 206 К	610	18	95	70	64,5	снизу-вниз	380,25	1,604	0,981	6,45	7
204 РК, 205 РК	650	18	95	70	64,5	снизу-вниз	381,94	1,702	0,986	6,88	7
208 УК	910	20	95	70	62,5	снизу-вниз	376,06	2,420	1,014	10,06	10
209 К, 210 К	520	18	95	70	64,5	снизу-вниз	376,02	1,383	0,966	5,47	6
211 УК	890	20	95	70	62,5	снизу-вниз	375,48	2,370	1,013	9,84	10
212 РК, 218 РК	520	18	95	70	64,5	снизу-вниз	376,02	1,383	0,966	5,47	6
213 К	590	18	95	70	64,5	снизу-вниз	379,36	1,555	0,978	6,23	6
214 РК	660	18	95	70	64,5	снизу-вниз	382,35	1,726	0,987	6,99	7
215 К	560	18	95	70	64,5	снизу-вниз	377,98	1,482	0,973	5,91	6
216 РК	510	18	95	70	64,5	снизу-вниз	375,51	1,358	0,964	5,36	5
217 РК	760	18	95	70	64,5	снизу-вниз	386,14	1,968	0,999	8,06	8
219 УК	920	20	95	70	62,5	снизу-вниз	376,35	2,445	1,015	10,17	10
220 РК, 221 РК	550	18	95	70	64,5	снизу-вниз	377,50	1,457	0,971	5,80	6
ЛК	2220	16	95	70	66,5	сверху-вниз	579,84	3,829	1,040	16,31	17