120

Стояки целесообразно размещать в каналах, нишах, бороздах, за декоративными панелями или, как исключение, замоноличивать их в стенах и перегородках. Горизонтальные трубопроводы и подводки к отопительным приборам допускается размещать по перекрытиям и за плинтусами.

Открытая прокладка медных труб допускается в местах, исключающих их механическое повреждение. Открытые участки можно закрывать декоративными элементами.

Допускается замоноличивание медных трубопроводов только в кожухе (например, в гофрированных полиэтиленовых трубах). Применение гофрированных труб из ПВХ не допускается. До замоноличивания трубопроводов необходимо выполнить исполнительную схему монтажа данного участка и провести гидравлические испытания.

Борозды или каналы следует закрывать после проведения гидравлических испытаний трубопроводов.

Для прохода через строительные конструкции необходимо предусматривать футляры, например из полиэтиленовых труб. Внутренний диаметр футляра должен быть на 5–10 мм больше наружного диаметра прокладываемой трубы. Зазор между трубой и футляром необходимо заделать мягким водонепроницаемым материалом, допускающим перемещение трубы вдоль продольной оси.

Расстояние в свету между строительной конструкцией и медным трубопроводом, проходящим вдоль нее, должно быть не менее 20 мм.

Медные трубопроводы отопления и горячего водоснабжения следует прокладывать не менее чем на 50 мм выше трубопроводов систем холодного водоснабжения.

Распределительные коллекторы и запорно-регулирующую арматуру следует закреплять с помощью самостоятельных неподвижных креплений.

41

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Гидравлический расчет систем отопления проводится на основе законов гидравлики. При этом полагается: при установившемся движении воды действующая в системе разность давлений (насосного и естественного) полностью расходуется на преодоление гидравлического сопротивления движению. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления [9, 10, 11].

На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб d, мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления ∆Рр, Па, пропуск заданных расходов теплоносителя G, кг/ч. Перед гидравлическим расчетом должна быть выполнена пространственная схема системы отопления в аксонометрической проекции.

Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединенные участки, образующие замкнутый контур циркуляции воды через теплогенератор, составляют циркуляционное кольцо системы.

Тепловая нагрузка прибора (точнее, прибора с прилегаю-

щим этажестояком) принимается равной расчетным теплопотерям помещений.

Тепловая нагрузка участка составляется из тепловых нагрузок приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой. Для участка подающего теплопровода тепловая нагрузка выражает запас теплоты в протекающей горячей воде, предназначенной для последующей (на дальнейшем пути воды) теплопередачи в помещения. Для участка обратного теплопровода – потери теплоты протекающей охлажденной водой при теплопередаче в помещения (на предшествующем пути воды). Тепловая нагрузка участка предназначена для определения расхода воды на участке в процессе гидравлического расчета.

42

Коэффициент местного сопротивления (КМС) зависит в основном от типа препятствий движению (арматура, приборы, воздухосборники, грязевики, коллекторы и т. п.), изменения направления движения и расхода воды (в тройниках, крестовинах, отводах, утках, калачах и др. фасонных частях).

Способ выполнения гидравлического расчета – по удельной линейной потере давления, когда подбирают диа-

метр труб при равных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях.

3.1. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

Рассмотрим последовательность гидравлического расчета. 1. На основании расчета теплопотерь на аксонометрической схеме наносят тепловые нагрузки отопительных приборов

и стояков.

Далее выбирают главное циркуляционное кольцо. Главным считают циркуляционное кольцо, в котором расчетное циркуляционное давление, приходящееся на единицу длины кольца, имеет наименьшее значение

Ввертикальной однотрубной системе – это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или также через наиболее нагруженный стояк, но из средних стояков при попутном движении воды в магистралях.

Ввертикальной двухтрубной системе – это кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или наиболее нагруженного из средних стояков при попутном движении воды в магистралях.

Вгоризонтальной однотрубной системе многоэтажного здания основное циркуляционное кольцо выбирают по меньшему значению в двух циркуляционных кольцах через ветви на верхнем и нижнем этажах. Так же поступают при расчете сис-

43

темы с естественной циркуляцией воды, сравнивая значения в циркуляционных кольцах через отопительные приборы, находящиеся на различных расстояниях от теплового пункта.

2. Выбранное циркуляционное кольцо разбивают на участки по ходу движения теплоносителя, начиная от теплового пункта. За расчетный участок принимают отрезок трубопровода с постоянным расходом теплоносителя. Для каждого расчетного участка надо указать порядковый номер, длину l, тепловую нагрузку Qyч и диаметр d.

При гидравлическом расчете стояков вертикальной однотрубной системы каждый проточный и проточно-регулируемые стояки, состоящие из унифицированных узлов, рассматриваются как один общий расчетный участок. При наличии стояков с замыкающими участками приходится производить разделение на участки с учетом распределения потоков воды в трубах каждого приборного узла.

Далее весь расчет главного циркуляционного кольца сводится в табл. 3.1. Заполнение табл. 3.1 производится следующим образом (по графам):

Таблица 3.1

Ведомость гидравлического расчета

Графа 1. Ставится номер участка.

Графа 2. Записываются тепловые нагрузки на участках.

44

Графа 3. Расход теплоносителя на участке, кг/ч, определяется по формуле

где β1 и β2 – поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительнуютеплоотдачувпомещение, принимаемыепотабл. 3.2, 3.3, 3.4;

Qуч – тепловая нагрузка участка, Вт, (гр. 2);

с – удельная массовая теплоемкость воды, равная

4,187 кДж/(кг·ºС);

tг и tо – соответственно температура воды в подающей и обратной магистрали, ºС.

Примечание. Для отопительных приборов помещений с номинальным тепловым потоком более 2300 Вт следует принимать коэффициент β′1=0,5 (1+β1) вместо β1.

Графа 4. Длина участка определяется по аксонометрической схеме, в масштабе.

Графа 5. Диаметры участков предварительно задаются по табл. 3.5.

Графы 6, 7. Задавшись диаметром d и определив количество воды на участке Gyч, по прил. 1 определяем скорость движения водыv ифактическое значениеудельного сопротивления R.

Графа 8. Сумму коэффициентов местных сопротивлений (КМС) на участке Σξ определяем по прил. 2. Предварительно необходимо провести подробный расчет принятых значений местных сопротивлений по участкам.

При расчете отдельных участков теплопровода необходимо иметь в виду следующее: местное сопротивление тройников и крестовин относят лишь к расчетным участкам с наименьшим расходом воды; местные сопротивления отопительных приборов, котлов и подогревателей учитывают поровну в каждом примыкающем к ним теплопроводе.

Графа 9. Потери давления на трение получают путем перемножения значений графы 4 на значения графы 6.

Графа 10. Падение давления при преодолении местных сопротивлений Z, Па, может быть определено из зависимости:

где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на

рассчитываемом участке трубопровода;

v – скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с;

ρ – плотность жидкости при температуре теплоносителя, кг/м3, определяемая по табл. 3.6.

Таблица 3.6

Для стальных трубопроводов потери давления на местные сопротивления Z, Па, могут быть также определены по прил. 3, зная значения Σξ и скорости движения воды на участке v.

47

Графа 11. Сложением потерь давления по длине Rl и в местных сопротивлениях Z находят полные потери давления на каждом участке (Rl+Z).

3.2. Гидравлический расчет второстепенного циркуляционного кольца

После гидравлического расчета главного кольца должна быть выполнена увязка расходуемых давлений в малом циркуляционном кольце через ближайший стояк главного циркуляционного кольца.

Потери давления в увязываемых между собой циркуляционных кольцах (без общих участков) могут отличаться не более чем на:

при тупиковой схеме А = 15 %; при попутной схеме А = 5 %.

При невозможности увязки потерь давления предусматриваетсяустановка диафрагмы (дроссельной шайбы) диаметром, мм:

где ∆Рш – разница давлений между кольцами, м; Gуч – расход теплоносителя на участке, т/ч.

Пример 4 Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и тупиковым движением теплоносителя

Исходные данные

1. Здание трехэтажное, присоединение системы отопления через смесительный насос, теплопроводы изготовлены из стальных водогазопроводных труб.

48

2. Параметры теплоносителя в системе водяного отопле-

ния tг=105 ºС, tо = 70 ºС.

3.Радиаторы типа М90, присоединенные прямой подводкой со смещенными замыкающими участками и кранами КРТ, установлены у остекления световых проемов.

4.Тепловые нагрузки стояков даны на рис. 2.3.

Порядок расчета

1.Основное циркуляционное кольцо выбираем через самый удаленный стояк 1 (рис. 2.3).

2.Разделяем кольцо на участки.

3.Определяем тепловые нагрузки на участках и заносим результаты в табл. 3.7, гр. 2:

4. Определяем расход теплоносителя на участках по формуле (3.1) и заносим результаты в табл. 3.7, гр. 3:

5. Согласно табл. 3.5, задаемся диаметром d (табл. 3.7, гр. 5): 1-й, 18-й уч. – d = 32 мм; 2-й, 17-й уч. – d = 25 мм;

3-й, 4-й, 15-й, 16-й уч. – d = 20 мм; 5–14-йуч. – d = 15 мм.

6. Зная расход G и диаметр d, по прил. 1 определяем удельное сопротивление на трение R, Па/м, (табл. 3.7, гр. 6) и скорость движения теплоносителя v, м/с (табл. 3.7, гр. 7).

7. Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений на участках главного циркуляционного кольца по прил. 2 (табл. 3.7, гр. 8):

50

8.Определяем потери давления на трение, перемножая значения графы 4 на значения графы 6 (Rl), (табл. 3.7, гр. 9).

9.Зная значения ∑ξ(табл. 3.7, гр. 8) и скорости движения воды v (табл. 3.7, гр. 7), по прил. 3 определяем потери давления на местныесопротивления(табл. 3.7, гр. 10).

9.Складывая потери давления на трение (табл. 3.7, гр. 9) и потери давления на местные сопротивления (табл. 3.7, гр. 10), получаем полные потери давления на каждом участке циркуляционного кольца (табл. 3.7, гр. 11).

Таблица 3.7

Ведомость гидравлического расчета (для примеров 4, 5)

Окончание табл. 3.7

Пример 5

Расчет малого циркуляционного кольца

Исходные данные

Выполнить гидравлический расчет второстепенного циркуляционного кольца через стояк 3 однотрубной системы водяного отопления, представленной на рис. 2.3 (см. пример 4).

Порядок расчета

1.Расчет малого циркуляционного кольца аналогичен расчету главного циркуляционного кольца (см. пример 2, табл. 3.7).

2.Складываемполныепотеринаучастках4–15 (см. табл. 3.7):

(Rl+Z)4–15 =69,6+186,5+6,2+2,47+92,7+6,2+2,47+ +92,7+6,2+2,47+127,6+89,6 =688,21 Па.

3.Значения коэффициентов местных сопротивлений на участках малого циркуляционного кольца по прил. 2:

главным и второстепенным циркуляционным кольцом, используя формулу (3.3):

(Rl +Z )(4−15 −(RL) +Z )19−28 100% =А ≤ 15 %;

Rl +Z 4−15

А= 688,21 −231,8100% = 66,3 >15 %. 688,21

Так как условие не выполняется, то на стояке 3 устанавливаем дроссельную шайбу.

5. Рассчитываемдиаметрдроссельнойшайбыпоформуле(3.4):

∆Рш=(Rl+Z)4–15–(Rl+Z)19–28=688,21–231,8=456,4 Па=0,04564 м;

Принимаем dш=6 мм.

Минимальный диаметр дроссельной шайбы 3 мм.

Пример 6 Гидравлический расчет главного и малого циркуляционных

колец однотрубной системы отопления с верхней разводкой и попутным движением теплоносителя

Исходные данные

1. Здание трехэтажное, присоединение системы отопления через смесительный насос, теплопроводы выполнены из стальных водогазопроводных труб.

2. Параметры теплоносителя в системе отопления tг=105 °С, tо = 70 °С.

3.Установлены радиаторы типа М–90, присоединенные прямой подводкой у остекления световых проемов.

4.Тепловые нагрузки стояков даны на рис. 2.5.

Порядок расчета

1.Выбираем главное циркуляционное кольцо через самый нагруженный из средних стояков, стояк 9 (см. рис. 2.5).

2.Разбиваем кольцо на расчетные участки (см. рис. 2.5).

3.Определяемтепловыенагрузкинаучастках(табл. 3.8, гр. 2):

4.Определяем расход теплоносителя на участках по фор-

муле (3.1) (табл. 3.8, гр. 3) (см. пример 4).

5.Согласно табл. 3.5 задаемся диаметром d (табл. 3.8, гр. 5):

1-й, 9-й уч. – d = 32 мм; 2–4-й уч., 8-й уч. – d = 25 мм; 5-й, 7-й уч. – d = 20 мм;

6-йуч. – d = 15 мм.

55

6. Рассчитываем значения коэффициентов местных сопротивлений на участках главного циркуляционного кольца по прил. 2 (табл. 3.8, гр. 8):

8.Определяем потери давления на трение, перемножая значения графы 4 на значения графы 6 (Rl), (табл. 3.8, гр. 9).

9.Зная значения ∑ξ(табл. 3.8, гр. 8) и скорости движения воды v (табл. 3.8, гр. 7), по формуле (3.2) или по прил. 3 определяем потеридавлениянаместныесопротивления(табл. 3.8, гр. 10).

56

10.Складывая потери давления на трение (табл. 3.8, гр. 9)

ипотери давления на местные сопротивления (табл. 3.8, гр. 10), получаем полные потери давления на каждом участке циркуляционного кольца (табл. 3.8, гр. 11).

11.Выбираем малое циркуляционное кольцо через стояк 8 и определяем значения коэффициентов местных сопротивлений на участках:

12.Расчет малого кольца сведен в табл. 3.8.

13.Складываем полные потери на участках 6, 7:

∑(Rl+ Z)6,7= 520,3+79 = 599,3 Па.

14. Выполняем проверку гидравлической увязки между главным и второстепенным циркуляционным кольцом, используя формулу (3.3):

(Rl + Z()6−7 −()RL + Z )10 100% =А ≤ 15 %; Rl + Z 6−7

А= 599,3 −502,4100% =16,2 >15 %. 599,3

Так как условие не выполняется, то на стояке 8 устанавливаем дроссельную шайбу.

6. Рассчитываемдиаметрдроссельнойшайбыпоформуле(3.4):

∆Рш = (Rl + Z)6–7 – (Rl + Z)10 = 599,3–502,4 = 96,9 Па=0,00969 м;

Принимаем dш=10 мм.

57

Таблица 3.8

Ведомость гидравлического расчета (для примера 6)

Пример 7 Гидравлический расчет главного и малого циркуляционных

колец насосной двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой и попутным движением воды

Исходные данные

1. Здание пятиэтажное, присоединение системы отопления через смесительный насос, теплопроводы системы отопления выполнены из стальных электросварных прямошовных труб.

2. Параметры теплоносителя в системе отопления tг=95 ºС, tо = 70 ºС.

58

3.Установлены стальные панельные радиаторы РСГ-2, размещенные у остекления световых проемов.

4.Тепловые нагрузки и длины участков даны на рис. 3.1.

Порядок расчета

1. Выбираем главное циркуляционное кольцо через один из средних стояков 7 и отопительный прибор на первом этаже

(см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. К примеру 7

2.Определяем расход теплоносителя на участках по фор-

муле (3.1) (табл. 3.9, гр. 3).

3.Согласно табл. 3.5 задаемся диаметром d (табл. 3.9, гр. 5):

1-й уч. – d = 80 мм;

2–4-й уч., 15–17-й уч. – d = 65 мм; 5–8-й уч., 12–14-й уч. – d = 50 мм; 9-й, 11-й уч. – d = 25 мм.;

10-й уч. – d = 15 мм.

59

4. Рассчитываем значения коэффициентов местных сопротивлений на участках главного циркуляционного кольца по прил. 2 и записываем результаты в табл. 3.9, гр. 8:

5. Определяем потери давления на трение, перемножая значения графы 4 на значения графы 6 (Rl), (табл. 3.9, гр. 9).

60