2536
.pdf
9.РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
ВДВУХТРУБНЫХ СИСТЕМАХ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Для выбора площади теплоотдающей поверхности отопительного прибора в (м2) производится предварительная подготовка исходных данных: определяются его тип, место установки, способ присоединения к трубам системы отопления, вид и параметры теплоносителя, температура воздуха в отапливаемом помещении, диаметр труб по результатам гидравлического расчета.
Площадь поверхности отопительного прибора (Aпр, м2) должна обеспечивать необходимый тепловой поток (Qпр, Вт) от теплоносителя в помещение, равный теплопотерям помещения Qтп, Вт, за вычетом теплоотдачи проложенных в помещении труб (открыто, скрыто) Qтр.
Расчет площади каждого отопительного прибора осуществляется отдельно при постоянной tпр= tг–t0 в следующей последовательности:
а) вычерчивают расчетную схему стояка (рис. 9.1), выбирают исходные данные, вид прибора, место установки отопительного прибора, проставляют на схеме значения Qпр, Вт, равные теплопотерям помещения Qтп, Вт.
Рис. 9.1. Расчетная схема стояка системы отопления: 1 – отопительный прибор; 2 – стояк
б) Находят суммарное понижение расчетной температуры воды tп.м,°С, на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка. Далее определяют понижение температуры воды на 10 м изолированной подающей магистрали насосной системы отопления.
61
в) Рассчитывают общее количество воды, циркулирующей в отопительных приборах Gпр, кг/ч, по уравнению
где Qпрi –
С –
3,6 – tг, t0 –
1* –
*2 –
tп.м –
|
|
Q |
* * |
3,6 |
|
|
|
G |
|
npi |
1 2 |
|
, |
(9.1 ) |
|
С(tг tп.м t0 ) |
|||||||
npi |
|
|
|
||||
теплопотери обслуживаемого отопительного прибора в i-м помещении, Вт; удельная массовая теплоемкость воды, С = 4,187 кДж/(кг·°С);
множитель для перевода Вт в кДж/ч при С = 4,187 кДж/(кг·°С); соответственно, расчетная температура горячей и охлажденной воды °С; поправочный коэффициент, учитывающий теплоотдачу через
дополнительную площадь сверх расчетной, полученной при округлении площади прибора (табл.9.1); поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные
теплопотери отопительного прибора, установленного у наружных стен (табл.9.2); суммарное понижение расчетной температуры, °С (табл. 9.3).
Таблица 9.1
Значения коэффициента β1
Шаг номенклатурного ряда |
β1 |
отопительных приборов, Вт |
|
120 |
1,02 |
150 |
1,03 |
180 |
1,04 |
210 |
1,06 |
240 |
1,08 |
300 |
1,13 |
Примечание. Для отопительных приборов помещения с номинальным тепловым потоком более 2,3 кВт следует принимать вместо β1 коэффициент β1=0,5(1+ β1).
|
Таблица 9.2 |
Значения коэффициента β2 |
|
Отопительный прибор |
Значения β2 при установке прибора |
|
у наружной стены, в том числе под |
|
световым проемом |
1.Радиатор секционный чугунный, |
1,02 |
алюминиевый и биметаллический |
|
2.Радиатор стальной панельный |
1,04 |
3.Конвектор с кожухом |
1,02 |
62
г) Определяют средний температурный напор |
|
tср, °С, в отопительном |
||||||||||||||
приборе, с учетом понижения температуры |
|
tп.м, |
°С, в подающей маги- |
|||||||||||||
страли до рассмотренного стояка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
tср i =0,5(tr – tп.м+ tо) – tв. |
|
(9.2) |
||||||||||||
Величина понижения температуры воды на 10 м в изолированной |
||||||||||||||||
подающей магистрали представлена в табл. 9.3. |
|
|
|
|
Таблица 9.3 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ду, мм |
25-32 |
|
|
40 |
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
65-100 |
125-150 |
tп.м. |
0,40 |
|
0,40 |
|
|
|
0,30 |
|
|
|
|
|
0,20 |
0,1 |
||
д) Вычисляют расчетную плотность теплового потока отопительного |
||||||||||||||||
прибора qпр, Вт/м2, для теплоносителя (вода) по формуле |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
t |
ср |
1 n |
|
G |
|
p |
|
|||
|
|
q |
|
q |
|
|
|
|
|
прi |
|
|
, |
(9.3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
прi |
ном |
70 |
|
360 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где qном – номинальная плотность теплового потока, полученная при стандартных условиях, Вт/м2;
Gпр – количествоводы, циркулирующейвотопительномприборе, кг/ч; n, p – показатели для определения теплового потока отопительного прибора, принимаемые в зависимости от Gпр, кг/ч, и схемы
подачи теплоносителя в прибор.
е) Определяют полезную теплоотдачу труб стояка, подводок Qтр, Вт/м, проложенных в помещении, по уравнению
Qтр qвilвi qгilгi , |
(9.4) |
где qвi, qгi – теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м (см. прил. 1);
lвi, lгi – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.
ж) Рассчитывают требуемую теплоотдачу прибора в рассматриваемом помещении Qт, Вт, по уравнению
Qт Qпр трQтр, |
(9.5) |
где тр – поправочныйтеплопровода:коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи при открытой прокладке тр =0,9;
при скрытой прокладке тр =0,5; при прокладке в тяжелом бетоне тр =1,8.
63
з) Вычисляют расчетную наружную площадь отопительного прибора Aпрi, м2, по формуле
А |
|
Qт |
. |
(9.6) |
|
||||
пр |
|
q |
|
|
|
|
пр |
|
|
Далее для стальных панельных радиаторов, конвекторов по таблицам или каталогам выбирают типоразмер отопительного прибора по Апрi.
Для секционных радиаторов находят минимально необходимое число секций отопительного прибора nсек, шт.:
nсек ≥ |
Апр.i 4 |
, |
(9.7) |
|
|||
|
3 |
|
|
где а – площадь одной секции радиатора, м2, принимают по прил. 2; β4 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки
прибора, при открытой установке прибора β4=1; β3 – поправочныйкоэффициент, учитывающийчислосекцийвприборе:
для радиаторов типа МС-140 принимают по табл. 9.4;
для радиаторов остальных типов рассчитывают по формуле
|
|
3=0,97+ |
|
34 |
; |
|
(9.8) |
||
|
|
n |
|
Q |
|
||||
|
|
|
сек |
|
н.у |
|
|
|
|
здесь nсек – число секций без учета коэффициентов β3 и β4; |
|
||||||||
Qн.у – номинальный |
условный |
тепловой поток |
одной секции |
||||||
радиатора, Вт (см. прил. 2). |
|
|
|
|
|
Таблица 9.4 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число секций |
|
До 15 |
|
|
|
16-20 |
|
21-25 |
|
в приборе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β3 |
|
1,0 |
|
|
|
|
0,98 |
|
0,96 |
Первоначально принимают β3=1, а затем, после получения количества секций nсек >15, уточняют.
Если в результате вычисления по формуле (9.7) получилось дробное число, его необходимо округлить до целого числа в большую сторону.
Длину гладкотрубного прибора определяют по уравнению |
|
||||
|
l |
Aпр |
|
4 , |
(9.9) |
|
|
||||
|
|
a |
n |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
где β4 – |
поправочный коэффициент, учитывающий наличие декоратив- |
||||
n – |
ного укрытия труб (то же, что в формуле (9.7)); |
|
|||
число ярусов или рядов греющих труб в приборе; |
|
||||
a1 – |
площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диа- |
||||
|
метра, м2/м. |
|
|
||
64
10.РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА
ВОДНОТРУБНЫХ СИСТЕМАХ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Особенности расчета отопительного прибора в однотрубных системах водяного отопления заключается в том, что температура теплоносителя на входе в каждый прибор tвх, оС, различная. В связи с этим поверхность отопительного прибора рассчитывается с учетом температуры tвх, оС, в каждом приборе, количества теплоносителя, проходящего через прибор Gпр, кг/ч, величины тепловой нагрузки прибора Qпр, Вт.
Для дальнейших рассуждений рассмотрим расчетную схему стояка однотрубной системы водяного отопления, которая показана на рис. 10.1.
tвх(3)= tг
tвх(2)= tвых(3)
tвх(1)= tвых(2)
Рис. 10.1. Расчетная схема стояка однотрубной системы отопления
Расчет площади каждого отопительного прибора осуществляется в следующей последовательности:
а) Вычерчивают расчетную схему стояка например для 3-этажного здания, принимают тип отопительного прибора, место установки отопительного прибора, схему подачи теплоносителя в прибор, конструкцию узла отопительного прибора. На расчетной схеме проставляют значение тепловой нагрузки прибора, равное теплопотерям Qт.п., Вт.
б) Рассчитывают общее количество воды, циркулирующей по стояку,
Gст, кг/ч:
|
|
|
|
|
|
nQпр 1* *2 3,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
1 |
|
, |
(10.1 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
cm |
c(tг |
tп.м t0 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где * , * |
, с, t |
г |
, t |
o |
– то же, что и в уравнении (9.1); |
|
|||
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
65
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qпр – |
суммарные теплопотери |
в |
|
помещениях, |
обслу- |
|||||
1 |
живаемых стояком, Вт; |
|
|
|
|
|
|
|
||
tп.м – определяется в соответствии с п. «г» разд. 9. |
|
|||||||||
в) Определяют температуру воды на входе в каждый отопительный |
||||||||||
прибор по ходу движения теплоносителя, оС: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
для прибора 3-го этажа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tвх 3 tг tп.м; |
|
|
|
|
|
(10.2) |
|||
для прибора 2-го этажа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
* * |
3,6 |
|
|
|
||
|
tвх 2 tг tп.м |
|
пр(3) |
1 2 |
|
; |
|
(10.3 ) |
||
|
|
cGcm |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
для прибора 1-го этажа |
|
|
|
|
) * * |
|
|
|
||
|
|
(Q |
|
Q |
|
3,6 |
|
|
||
|
tвх 1 tг tп.м |
пр 3 |
пр(2) |
|
1 2 |
|
. |
(10.4) |
||
|
|
|
cGcm |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
г) Рассчитывают расход воды, проходящей через каждый отопительный прибор Gпр, кг/ч, с учетом коэффициента затекания.
Коэффициент затекания воды в отопительных приборах – это отношение количества воды, прошедшего через прибор (Gпр), к общему количеству воды, циркулирующему через стояк (Gст):
|
Gпр |
. |
(10.5) |
|
|||
|
G |
|
|
|
ст |
|
|
Следовательно, для приборов 3, 2 и 1-го этажей расход воды в приборе определяют по уравнению
Gпр= Gст α. |
(10.6) |
Значения коэффициента α приведены в табл. 10.1. |
Таблица 10.1 |
|
Значения коэффициента затекания воды в приборных узлах
|
Присоединение |
Подводка |
Коэффициент |
|
Приборный узел |
с замыкающим |
|||
приборов к стояку |
затекания |
|||
|
участком |
|||
|
|
|
||
С трехходовыми |
Одностороннее |
- |
1,00 |
|
кранами |
Двухстороннее |
– |
0,50 |
|
С проходным |
Одностороннее |
Смещенным |
0,50 |
|
краном КРП |
|
Осевым |
0,33 |
|
|
|
|
|
|
То же |
Двухстороннее |
Смещенным |
0,20 |
|
|
|
Осевым |
0,17 |
66
д) Находят среднюю температуру воды tср, оС, в каждом отопительном прибор по ходу движения теплоносителя, оС:
для прибора 3-го этажа
|
|
|
0,5Q * * |
3,6 |
|
|
tср(3) |
tвх(3) |
|
пр(3) 1 2 |
|
; |
(10.7) |
сGпр(3) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
для прибора 2-го этажа
|
|
|
0,5Q * * |
3,6 |
|
|
tср(2) |
tвх(2) |
|
пр(2) 1 2 |
|
; |
(10.8) |
сGпр(2) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
для прибора 1-го этажа |
|
0,5Q * * |
|
|
|
|
|
3,6 |
|
|
|
tср(1) tвх(1) |
|
пр(1) 1 2 |
|
. |
(10.9) |
сGпр(1) |
|
||||
|
|
|
|
|
е) Рассчитывают средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя tср, оС:
для прибора 3-го этажа
tср(3) |
tср(3) |
tв; |
(10.10) |
для прибора 2-го этажа |
|
|
(10.11) |
tср(2) |
tср(2) |
tв; |
|
для прибора 1-го этажа |
|
|
(10.12) |
tср(1) |
tср(1) |
tв, |
где tв – температура воздуха в помещении.
ж) Вычисляют плотность теплового потока qпр для каждого отопительного прибора по ходу движения теплоносителя, Вт/м2:
для прибора 3-го этажа
|
|
|
|
t |
ср(3) |
1 n |
|
G |
p |
|
|
||
q |
пр(3) |
q |
ном |
|
|
|
|
пр(3) |
|
; |
(10.13) |
||
70 |
360 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
для прибора 2-го этажа
|
|
|
t |
ср(2) |
1 n |
|
G |
p |
|
|
|
q |
q |
ном |
|
|
|
|
пр(2) |
|
; |
(10.14) |
|
|
|
|
|||||||||
пр(2) |
|
70 |
|
360 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
для прибора 1-го этажа
|
|
|
t |
ср(1) |
1 n |
|
G |
p |
|
|
|
q |
q |
ном |
|
|
|
|
пр(1) |
|
. |
(10.15) |
|
|
|
|
|||||||||
пр(1) |
|
70 |
|
360 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
з) Определяют полезную теплоотдачу труб Qтр, Вт, стояка, подводок к отопительным приборам, проложенных в помещении:
для прибора 3-го этажа при tвх(3) tв
Qтр(3) qв(3)lв(3) qг(3)lг(3) ; |
(10.16) |
67
для прибора 2-го этажа tвх(2) |
tв |
|
|
Qтр(2) |
qв(2)lв(2) |
qг(2)lг(2) ; |
(10.17) |
для прибора 1-го этажа tвх(1) |
tв |
|
|
Qтр(1) |
qв(1)lв(1) |
qг(1)lг(1) . |
(10.18) |
и) Рассчитывают требуемую теплоотдачу Qт.т, Вт, отопительного прибора в рассматриваемом помещении с учетом полезной теплоотдачи труб:
для прибора 3-го этажа
Qт(3) |
Qр(3) |
трQтр(3) , |
(10.29) |
для прибора 2-го этажа |
|
|
|
Qт(2) |
Qр(2) |
трQтр(2) , |
(10.20) |
для прибора 1-го этажа |
|
|
|
Qт(1) |
Qр(1) |
трQтр(1) . |
(10.21) |
к) Определяют расчетную наружную площадь каждого отопительного прибора Апр, м2, по ходу движения теплоносителя:
для прибора 3-го этажа
А |
|
Qт(3) |
, |
(10.22) |
|
|
|||||
пр(3) |
|
qпр(3) |
|
|
|
|
|
|
|
||
для прибора 2-го этажа |
|
Qт(2) |
|
|
|
А |
|
, |
(10.23) |
||
|
|||||
пр(2) |
|
qпр(2) |
|
|
|
|
|
|
|
||
для прибора 1-го этажа |
|
Qт(1) |
|
|
|
А |
|
. |
(10.24) |
||
|
|||||
пр(1) |
|
qпр(1) |
|
|
|
|
|
|
|
После определения расчетной площади отопительного прибора по таблицам или каталогам выбирают типоразмер прибора (стальной панельный радиатор, конвектор, число секций и т.д.)
Контрольные вопросы
1Сравните способы измерения площади отопительного прибора в эквивалентных и физических квадратных метрах.
2Какое различие в методах расчета площади отопительных приборов
воднотрубных и двухтрубных системах отопления?
3К чему сводится тепловой расчет отопительных приборов в системе отопления?
68
11. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Пример 11.1. Определить требуемое число секций радиатора М-140 АО, установленного без экрана под подоконником окна, если известно: система отопления однотрубная, вертикальная, прокладка труб открытая, условные диаметры вертикальных труб (стояков) в пределах помещения 25 мм, горизонтальных (подводки к радиатору) 20 мм. Расчетные теплопотери помещений составляют: на первом этаже 3670 Вт, на втором этаже 3350 Вт. Параметры теплоносителя tr=105 oС, to=70 oС. Температура воздуха в помещении tв=18 оС. Присоединение прибора по схеме «сверху вниз», длина вертикальных (lв) и горизонтальных (lг) труб соответственно
3,1 и 0,7 м.
Решение
Рис. 11.1. Расчетная схема стояка
1.Вычерчиваем расчетную схему стояка.
2.Определяем суммарное понижение расчетной температуры воды на
участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка tп.м, оС:
Длина магистрали 50 мм составляет 15 м, 40 мм – 10 м. Тогда понижение расчетной температуры равно (см. табл. 9.3): tп.м=0,85 оС.
3. Рассчитываем общее количество воды, циркулирующей по стояку, кг/ч, по формуле (10.1):
Gст= |
7020 |
3,6 1,04 1,02 |
187,5 кг/ч. |
|
4,187 |
(105 0,85 70) |
|||
|
|
4. Определяем расход воды, кг/ч, проходящей через каждый отопительный прибор, с учетом коэффициента затекания воды в приборный узел
(α) по формуле (10.6):
Gпр=187,5 0,33=62 кг/ч;
5. Находим температуру воды на входе в отопительный прибор, оС, по ходу движения теплоносителя с учетом tп.м по формулам(10.2)–(10.4):
для первого прибора
tвх1=tr– tп.м=105 – 0,85=104,15 оС;
69
для второго прибора |
|
|
|
|
|
|
|
Qпр1 3,6 1* *2 |
|
|
3350 3,6 |
1,04 1,02 |
|
о |
|
tвх2= tr – tп.м – |
|
|
105 0,85 |
|
|
87,85 |
С. |
|
|
|
|||||
|
с Gст |
|
|
4,187 |
187,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вычисляем температуру выхода теплоносителя из стояка:
tвых=tr – tп.м – |
(Qпр1 Qпр2 ) 3,6 1* *2 |
105 0,85 |
7020 3,6 |
1,04 1,02 |
70 |
о |
С. |
с Gст |
4,187 |
187,5 |
|
||||
|
|
|
|
|
6. Определяем среднюю температуру воды в каждом отопительном приборе, оС, по ходу движения топлоносителя по формулам(10.7)–(10.9):
для первого прибора
tср1= tвх1 – |
0,5 Qпр1 3,6 1* *2 |
|
104,15 |
0,5 3350 3,6 1,04 1,02 |
79,5 |
о |
С; |
||||||
с |
Gпр |
|
4,167 62 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
для второго прибора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
tср1= tвх2 |
– |
|
0,5 Qпр2 |
3,6 1* *2 |
|
83,85 |
0,5 3670 3,6 1,04 1,02 |
56,9 |
о |
С. |
|||
|
с |
Gпр |
|
|
4,187 62 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7. Рассчитываем средний температурный напор в каждом отопительном приборе, оС, по ходу движения теплоносителя по формуле (10.10)–(10.12):
для первого прибора
tcр1=tср1 – tв=79,5 – 18=61,5оС;
для второго прибора
tcр2=tср2 – tв=56,9 – 18=38,9оС.
8. Определяем плотность теплового потока для каждого отопительного прибора, Вт/м2, походудвижениятеплоносителяпоформуле(10.13)–(10.15):
для первого прибора
|
61,5 |
1 0,3 |
|
62 |
0 |
517,6 Вт/м2 ; |
|
qпр1=595 |
|
|
|
|
|
||
70 |
360 |
||||||
|
|
|
|
|
для второго прибора
|
|
38,9 |
1 0,3 |
|
62 |
0 |
273,5 Вт/м2 . |
|
q п р 2 |
= 595 |
|
|
|
|
|
||
70 |
360 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
70