3.5 Выбор системы отопления и ее конструирование

В здании запроектирована однотрубная система отопления с опрокинутой циркуляцией. В качестве отопительных приборов – чугунные радиаторы 2К60П-500. В качестве теплоносителя используется вода. Температура теплоносителя – 105 ^°С.

Магистральные трубопроводы проложены на расстоянии 1,2 м от стен подвала – для подающих магистралей, и на расстоянии 1,0 м – для отводящих магистралей. Стояки проложены на расстоянии 0,1 м от стен. Длина подающих подводок 0,5м. Уклоны магистральных трубопроводов принимаем 0,003.

3.6 Гидравлический расчет трубопроводов

Для однотрубных систем с искусственной циркуляцией рассчитывается кольцо через наиболее нагруженный стояк.

Для систем с искусственной циркуляцией величина располагаемого давления определяется по формуле:

, (3.10)

где - искусственное давление, создаваемое элеватором, Па ( кПа);

- давление, возникающее за счет охлаждения воды в отопительных приборах, Па;

- давление, вызываемое охлаждением воды в теплопроводах, которое учитывают только для систем с верхней разводкой;

Б – коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетных условиях (для однотрубных систем – 1).

Для системы однотрубной с «опрокинутой» циркуляцией:

(3.11)

где g – ускорение силы тяжести, м/с²;

h – вертикальное расстояние от середины водонагревателя до середины рассматриваемого отопительного прибора, м;

- плотности воды, соответствующих участков стояка, кг/м³

- плотности, соответственно горячей и обратной воды, кг/м³.

Плотность воды в зависимости от ее температуры определяется по формуле:

(3.12)

где – температура воды на предыдущем участке, °С

-тепловая нагрузка отопительного прибора, присоединенного до расчетного участка(i+1), Вт

-расход воды через отопительный стояк, кг/ч

Расход воды на участке Gст, кг/ч, определяется по формуле:

, (3.14)

где Q_ст – тепловая нагрузка участка, Вт;

t_г,t_о – температура горячей и обратной воды, ^°С.

Температура горячей воды – 105 °С, обратной – 70 °С.

кг/м3;

кг/м3;

кг/ч

°С

кг/м3;

°С,

°С,

°С,

°С,

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

Па;

Па.

Определяем ориентировочное значение удельной потери давления на трение при движении теплоносителя по трубам R_ср, Па/м, по формуле:

, (3.13)

где К – доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с искусственной циркуляцией равной 0,65.

- сумма длин участков расчетного кольца, м (60,29 м);

Па/м.

По полученному значению R_ср (по приложению 6 [7]) принимают диаметры участков d, мм; и по значению расходов воды определяются действительные скорости движения воды V, м/с, и удельные потери на трение R, Па/м. Эти данные сводим в таблицу 3.4.

Расход воды на участке G_уч, кг/ч, определяется по формуле:

, (3.14)

где Q_ст – тепловая нагрузка участка, Вт;

t_г,t_о – температура горячей и обратной воды, ^°С.

Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяются по формуле:

, (3.15)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, определяемая в зависимости от видов местных сопротивлений по [7].

Неблагоприятное циркуляционное кольцо – кольцо через отопительный прибор 7 стояка (один из наиболее удаленных).

Найдем сумму местных сопротивлений для каждого участка и запишем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Расчет местных сопротивлений

№	Вид местного сопротивления	Коэффициент	Сумма
1	2	4	5
1	Отвод под углом 900	1,0	2,5
	Тройник на ответвлении	1,5
2	Вентиль прямоточный	3,0	5,5
	Тройник на проходе	1,0
	Внезапное сужение	0,5
	Отвод под углом 900	1,0
3	Тройник на проходе	1,0	2
	Отвод под углом 900	1,0
4	Тройник на проходе	1,0	3,3
	Внезапное сужение	0,5
	Отвод под углом 900	1,0
	Отвод под углом 450	0,8
5	Вентиль прямоточный	3,0*2	8
	Тройник на проходе	1,0*2
6	Тройник на проходе	1,0	3,3
	Внезапное расширение	0,5
	Отвод под углом 900	1,0
	Отвод под углом 450	0,8
7	Тройник на проходе	1,0	2
	Отвод под углом 900	1,0
8	Вентиль прямоточный	3,0	5,5
	Тройник на проходе	1,0
	Внезапное расширение	0,5
	Отвод под углом 900	1,0
9	Отвод под углом 900	1,0	2,5
	Тройник на ответвлении	1,5
10	Внезапное расширение	0,5	2,5
	Отвод под углом 900	1,0
	Тройник на проходе	1,0

Сделаем гидравлический расчет для первого участка.

Найдем расход воды для первого участка:

кг/ч.

По данному расходу находим диаметр трубопровода, скорость движения воды и потери давления на 1 м длины.

Диаметр d=25 мм.

Скорость движения воды – υ= 0,411 м/с.

Потери давления на трение, на 1 м длины – R=156,36Па/м.

Находим потери давления на трение l·R=6,79·156,36=1061,68 Па.

Найдем потери на местных сопротивлениях:

201,5Па.

Найдем сумму потерь давления на 1-ом участке:

R∙l_уч+Z_уч=1061,68+201,5=1263,19Па.

Результаты расчета всех остальных участков представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Гидравлический расчет трубопроводов

№ участка	Тепловая нагрузка участка, Q уч , Вт	Расход воды на участке, G уч , кг/ч	Длина участка, l уч , м	Диаметр трубопровода, d, мм	Скорость движения воды, ν, м/c	Потери давление на трение на 1 м длины, R, Па/м	Потери давления на трение на участке, R·l уч , Па	Сумма коэфициентов местных сопротивлений на участке Σξ	Потери давления в местных сопротивлениях, Z уч , Па	Сумма потерь давления на участке, R·l уч+Z уч , Па
1	34720,24	853,13	6,79	25,00	0,41	156,36	1061,68	2,50	201,50	1263,19
2	16909,44	415,49	3,26	20,00	0,36	117,20	382,07	5,50	336,35	718,42
3	11679,66	286,99	5,57	20,00	0,25	58,18	324,06	2,00	57,75	381,81
4	7570,34	186,01	4,00	15,00	0,30	121,40	485,60	3,30	138,89	624,49
5	7570,34	186,01	21,84	15,00	0,30	121,40	2651,38	8,00	336,71	2988,09
6	7570,34	186,01	3,91	15,00	0,30	121,40	474,67	3,30	138,89	613,57
7	11679,66	286,99	5,36	20,00	0,25	58,18	311,84	2,00	57,75	369,60
8	16909,44	415,49	3,26	20,00	0,36	117,20	382,07	5,50	336,35	718,42
9	34720,24	853,13	6,30	25,00	0,41	156,36	985,07	2,50	201,50	1186,57
10	69886,51	1717,21	22,49	40,00	0,41	63,97	1438,69	2,50	196,63	1635,32
	сумма		60,29							10499,48

Для нормальной работы системы отопления необходимо, чтобы выполнялось условие:

(3.16)

Проверим выполнение данного условия:

2,97% < 10%

Исходя из полученного выше неравенства можем утверждать, что расчет произведен верно.