5021

УДК 697.1 Гидравлический и тепловой расчеты однотрубной системы водяного

отопления с нижней разводкой магистральных трубопроводов

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Отопление» для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» очной и заочной форм обучения.

Нижний Новгород, издание ННГАСУ, 2012, с. 61.

Приведена методика и последовательность гидравлического и теплового расчетов однотрубной системы отопления гражданского здания (на примере жилого дома) с радиаторными и конвекторными нагревательными приборами, присоединенной от элеваторного узла.

Рисунков 6, приложений 12 , библиографических названий 12.

Составили: профессор, д.т.н. Бодров В.И.; ст. преподаватель Бодрова В.Ф.;

ст. преподаватель, к.т.н. Бодров М.В.; доцент, к.т.н. Сухов В.В.

© Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (ННГАСУ)

2012

3

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Содержание………………………………………………………………………3

Введение…………….……………………………………………………………4 1. Конструирование однотрубных систем водяного отопления гражданских зданий…....………………………………………….…………….5

1.1.Требования к размещению основных конструктивных

элементов систем отопления………………………………………………..5 1.2. Последовательность выбора принципиальных решений по конструктивному исполнению систем отопления……………...………….6

2. Гидравлический расчет радиаторной однотрубной системы водяного отопления с нижней разводкой магистральных трубопроводов……….9

2.1.Общие указания………………………………………………….………9

2.2.Гидравлический расчет стояков……………….....................................10

2.3.Гидравлический расчет магистральных трубопроводов сис-

темы отопления………………………………………………………………11

2.4.Увязка потерь давления в полукольцах системы отопления…………12

2.5.Определение потерь давления в расчетном циркуляционном

кольце …………………………………………………………………..........13 2.6. Последовательность гидравлического расчета однотрубной

системы водяного отопления……………………………...…………….14

3.Тепловой расчет нагревательных приборов ……………………………….16

4.Пример гидравлического расчета однотрубной системы отопления с нижней разводкой магистральных трубопроводов………………...…………18

4.1.Исходные данные…………………………………………………….....18

4.2.Порядок расчета…………………………………………..……………..19

5.Эпюра циркуляционного давления……..…………………………………...24

6.Пример теплового расчета количества секций радиаторов МС-140……...24

7.Пример расчета однотрубной системы отопления с конвекторными узлами…………………………………………….……..……………………….27

8.Приложения………………………………………………………….………..45

9.Библиографический список………………………………………………….59

10.Условные обозначения………………………………………………….…..60

11.Надстрочные и подстрочные символы…………………………………….60

4

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» по дисциплине «Отопление». Указания необходимы при выполнении курсового проекта, а также разделов по отоплению в выпускных квалификационных работах бакалавров, специалистов и магистров.

В методических указаниях для жилого многоквартирного дома приводится последовательность гидравлического и теплового расчетов однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой магистральных трубопроводов с постоянными перепадами температур воды в стояках, а также тепловой расчет отопительных приборов (рассмотрены варианты применения секционных чугунных радиаторов типа МС-140-108 и конвекторов типа «Универсал»).

Курсовой проект по отоплению (разделы «Отопление» в выпускных квалификационных работах) является завершающим этапом проектирования теплового режима жилого дома. Рекомендуется при его выполнении базироваться и использовать результаты теплофизических расчетов теплового контура зданий, которые выполняются в расчетно-графической работе по дисциплине «Строительная теплофизика».

5

. КОНСТРУИРОВАНИЕ ОДНОТРУБНЫХ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

1.1. Требования к размещению основных конструктивных элементов систем отопления

При проектировании водяных систем отопления необходимо обеспечить нормированную температуру и равномерное нагревание внутреннего воздуха помещения, гидравлическую и тепловую устойчивость системы, доступность ее очистки и ремонта. Рассмотрим основные конструктивные требования, предъявляемые к однотрубным системам отопления.

Отопительные приборы следует размещать под световыми проемами. Рекомендуемая длина отопительного прибора составляет до 75% длины светового проема. При размещении приборов под окнами вертикальные оси прибора и светового проема должны совпадать с отклонением не более чем на 50 мм. При расстановке нагревательных приборов следует учитывать, что в помещениях, не имеющих вертикальных наружных ограждений (например, во внутреннем коридоре квартиры) приборы устанавливать не следует. В угловых комнатах отопительные приборы следует размещать у обеих наружных стен. В лестничных клетках (на пути эвакуации) нагревательные приборы размещают в специальных нишах или на высоте не менее 2,2 м [1, 2].

Стояки прокладывают открыто и располагают преимущественно у наружных стен на расстоянии 35 мм от внутренней поверхности до оси труб. При этом стояк однотрубной системы отопления размещают на расстоянии 150 мм от оконного проема, а не по оси простенка. В угловых помещениях стояки рекомендуется размещать в углах наружных стен во избежание конденсации влаги на внутренних поверхностях. В лестничных клетках здания предусматривают обособленные стояки.

На магистралях, стояках и подводках устанавливают отключающую и регулирующую арматуру (вентили, задвижки, краны и т.д.).

Тепловую изоляцию следует предусматривать для трубопроводов (ма-

6 гистралей) систем отопления, прокладываемых в технических этажах (подва-

лах, чердаках) и в иных местах, где возможно замерзание теплоносителя. Удаление воздуха из водяных систем отопления следует производить в

верхних точках системы (для выполняемого курсового проекта – верхние нагревательные приборы каждого стояка) при помощи воздухосборников или кранов Маевского по ТУ36-710-83 (диаметр 8 или 15 мм). Краны для выпуска воздуха располагают в подводках к отопительным приборам (при конвекторной системе) или непосредственно в верхней пробке радиатора.

1.2. Последовательность выбора принципиальных решений по конструктивному исполнению систем отопления

Перед непосредственным проведением гидравлического расчета систем отопления необходимо принять принципиальные решения по их конструктивному исполнению в следующем порядке.

1.2.1.Выбрать месторасположение индивидуального теплового пункта (ИТП), в котором разместятся элеваторный узел (расчет элеватора выполняется по [3, 10] после гидравлического расчета системы отопления), запорнорегулирующая арматура, контрольно-измерительные приборы и оборудование. ИТП размещается, как правило, в подвале обслуживаемого здания в обособленном помещении, имеющим самостоятельный выход. Минимальные размеры помещений для ИТП жилых зданий должны быть не менее 1,5 x 4 м при минимальной высоте 2 м; для зданий с системой горячего водоснабжения – 5 x 8 м при высоте 2,8 м.

1.2.2.Выполняя рекомендации [1, 5, 6, 9], принять схему разводки магистральных трубопроводов и вычертить её на плане подвала.

1.2.3.На планах этажей разместить нагревательные приборы [5, 6]. В угловых помещениях возможна установка их у наружных стен без световых проёмов.

1.2.4.Выбрать схемы однотрубных стояков. Наиболее часто применяют однотрубные системы отопления со смещенными замыкающими участками.

7 В этом случае регулирование теплоотдачи нагревательных приборов прово-

дится кранами регулирующими проходными шиберными типа КРПШ или другими аналогичными устройствами.

Наиболее распространенные схемы однотрубных систем отопления приведены на рис. 1. Стояк 2 состоит из транзитной подъемной и нагруженной опускной частей. На транзитной (холостой) части стояка предусмотрена установка П-образного компенсатора для компенсации теплового удлинения труб. Схему по стояку З следует применять только при невозможности сближения прокладки подъемного и опускного стояков. На каждом этаже к подъемному и опускному участкам стояка присоединяется по одному нагревательному прибору (иногда по два прибора на сцепке). Длину подводок к нагревательным приборам принимают 500 мм. Диаметры подводок между нагревательными приборами на сцепке – 32 мм.

Для унификации монтажной заготовки и сборки элементов и узлов систем отопления стояки и подводки к нагревательным приборам следует проектировать стандартными. Применение разных диаметров стояков

Для унификации монтажных заготовок и сборки элементов и узлов систем отопления стояки и подводки к нагревательным приборам следует проектировать стандартными. Схемы и диаметры подводок радиаторных узлов принимают по приложению 1. Применение разных диаметров одного стока допускается только в целях увязки потерь гидравлического давления в системе отопления. На стояках (подъемном и опускном) устанавливают запорную арматуру и краны для опорожнения стояка (при температуре теплоносителя до 100°С в зданиях до 5 этажей применяют пробковые краны и тройники с пробковыми резьбовыми заглушками); при температуре теплоносителя выше 100°С в зданиях выше 5 этажей устанавливают вентили и спускные краны).

Максимальную температуру теплоносителя на входе в стояки определяется по СНиП [1]. Для жилых зданий в однотрубных системах водяного отопления она должна быть не более 105°С.

8 Для регулирования потерь давления в стояке при необходимости уста-

навливают шайбы (диафрагмы) на опускной ветви стояка перед арматурой.

1.2.5.Провести нумерацию стояков, которую на плане здания рекомендуется проводить по часовой стрелке, начиная с верхнего левого угла (Ст.1, Ст.2 и т.д.).

1.2.6.Вычертить аксонометрическую схему системы отопления всего здания (М 1:100). Схему выполнять по ГОСТ [4] с указанием запорнорегулирующей арматуры, уклонов, компенсаторов и схем применяемых радиаторных узлов обвязки.

1.2.7.В качестве расчетной ветви системы отопления выбрать наиболее нагруженная и удаленная от ИТП.

1.2.8.На схеме системы отопления показать нагрузку каждого нагревательного прибора Qпр, Вт.

Рис.1. Схемы однотрубных стояков систем водяного отопления с нижней разводкой

9

2. ГИДАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАДИАТОРНОЙ ОДНОТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С НИЖНЕЙ РАЗВОДКОЙ МАГИ-

СТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

2.1. Общие указания Цель и задачи гидравлического расчёта состоят в обоснованном опре-

делении диаметров расчётных участков по заданным тепловым нагрузкам при условии увязки потерь давления в точках слияния и разделения потоков воды. При этом должна быть гарантирована подача воды во все части системы отопления для обеспечения расчетных нагрузок отопительных приборов.

Вметодических указаниях к настоящему курсовому проекту ограничимся расчётом трубопроводов трёх циркуляционных колец системы отопления, проходящих через ближний, промежуточный и дальний стояки одной расчётной ветви системы отопления здания.

Для гидравлического расчёта системы отопления задаёмся ориентировочным располагаемым давлением Рор = 10000…15000 Па.

Вцелях повышения гидравлической устойчивости и устранения гидравлической разрегулировки системы отопления рекомендуется располагаемое давление Рор расходовать на потери давления на трение и в местных сопротивлениях в следующих соотношениях:

– в полукольцах ближнего, промежуточного и дальнего стояков расчетной ветви системы отопления, а именно: в участках от точки «а» до точки «з» (рис. 3), проходящих через ближний стояк или через подающий и обратные трубопроводы и непосредственно промежуточный или дальний стояки, в пределах 60…80 % от Рор; при этом желательно расходовать на преодоление сопротивлений в ближнем стояке 60…80 % от Рор, в дальнем стояке 40…60

%от Рор;

– в полукольце с общими участками для трёх расчётных стояков, а именно: в участках подающего и обратного трубопроводов от ближнего стояка (от точек «а» и «з») (рис. 3) до элеватора в ИТП 20…40 % от Рор.