Шиляев.Типовые приверы расчета систем.Оторления вентиляции и кондиционирования

Пример1.10. Расчет площади и количества отопительных приборов в двухтрубной системеотопления жилого дома

Исходные данные

1.Расчетная температура внутреннего воздуха tв = 18 ºС.

2.Теплоносителем является вода с параметрами tг = 95 ºС, tо = 70 ºС.

3.Тип отопительного прибора – радиатор М–90–108.

4.Диаметры магистралей 32 мм, стояка 25 мм.

5.Значения отопительных характеристик и коэффициен-

тов: с = 4,19 кДж/(кг·ºС); β1 = 1,03; β2 = 1,02; n = 0,25; p = 0,04; qном = 700 Вт/м2; fc= 0,187 м2; βтр = 0,9.

6. Расстояние от начала системы до рассматриваемого стояка 10 м.

Порядок расчета

1. Вычерчиваем расчетную схему стояка (рис. 1.11) и проставляем на ней длины и диаметры труб, а также величины теп-

ловых потоков приборов.

2. Находим по табл. 1.19 суммарное

понижение расчетной температуры воды на участках подающей магистрали от на-

чала до рассматриваемого стояка. Значе-

ние tп.м = 0,4 ºС.

3. Определяем суммарное пониже-

ние расчетной температуры воды на

участках подающего стояка от магист-

рали до рассчитываемого прибора по формуле (1.32)

t = qв lуч β1 β2 3,6 .

п.ст с Gуч

Рис. 1.11. Расчетная схема двухтрубного стояка

62

Первоначально определяем температуру теплоносителя tвх, ºС, (на участке) на входе в помещение по ходу движения теплоносителя. Затем находятся по уравнениям (1.37) – (1.39) значения Gуч и qв, Вт/м, определяется tп.ст в определенной последовательности:

−для первого прибора

tп.ст 2 103 2,8 1,03 1,02 3,6 0,97 ºС; 4,19 269,4

−для третьего прибора

tвх(3) tг tп.м tп.ст(1) tп.ст(2) 95 0,4 0,77 0,97 92,9 ºС,

4988 1,03 1,02 3,6

Gуч 3 196,6 кг/ч, 4,19 92,9 70

63

4. Вычисляем средний температурный напор в отопительном приборе с учетом понижения температуры воды в подающей магистрали и стояке по формуле (1.40):

−для первого прибора

tср 1 0,5 95 0,4 0,77 70 18 63,92 ºС;

−для второго прибора

tср 2 0,5 95 0,4 0,77 0,97 70 18 63,43 ºС;

−для третьего прибора

tср 3 0,5 95 0,4 0,77 0,97 1,3 70 18 62,78 ºС; −для четвертого прибора

tср 4 0,5 95 0,4 0,77 0,97 1,3 2,1 70 18 61,73 ºС.

5.Рассчитываем общее количество воды, циркулирующей

вотопительном приборе, с учетом понижения температуры воды в подающих магистралях и стояке по формуле (1.41):

−для первого прибора

6. Определяем расчетную плотность теплового потока отопительного прибора по формуле (1.42):

64

−для первого прибора

7. Вычисляем полную теплоотдачу труб стояка и подводок, проложенных в помещении, по формуле (1.43) с учетом tг – tв для каждого участка:

−для первого прибора

Qтр 1 107 2,8 128 0,5 364 Вт; −для второго прибора

Qтр 2 103 2,8 125 0,5 351 Вт; −для третьего прибора

Qтр 3 101 2,8 123 0,5 344 Вт; −для четвертого прибора

Qтр 4 100 2,8 121 0,5 341 Вт.

8. Определяем требуемую теплоотдачу кожуха отопительного прибора в рассматриваемом помещении по формуле (1.44):

−для первого прибора

Qпр 1 2533 0,9 364 2205 Вт; −для второго прибора

Qпр 2 2114 0,9 351 1798 Вт; −для третьего прибора

65

Qпр 3 2114 0,9 344 1804 Вт; −для четвертого прибора

Qпр 4 2874 0,9 341 2567 Вт.

9. Определяем расчетную наружную площадь отопительного прибора по формуле (1.45):

−для первого прибора

−для второго прибора

−для третьего прибора

−для четвертого прибора

10. Расситываемчисло секцийчугунного радиатора М–90–108: −для первого прибора

−для второго прибора

−для третьего прибора

−для четвертого прибора

66

1.3. Воздушное отопление

Воздушное отопление имеет мнoгo общего с другими видами централизованного отопления. И воздушное, и водяное отопление основаны на передаче теплоты в отапливаемые помещения от охлаждающегося теплоносителя. В центральной системе воздушного отопления, как и в системах водяного отопления, имеется теплогенератор (центральная установка для нагревания воздуха) и теплопроводы (каналы или воздуховоды для перемещения теплоносителя).

Воздух для отопления подается в помещение нагретым до такой температуры tг, чтобы в результате eгo смешения с внутренним воздухом и теплообмена с поверхностью ограждений поддерживалась заданная температура помещения. Следовательно, количество aккумулированной воздухом теплоты должно быть равно Qп – максимальной теплопотребности для поддержания в помещении расчетной температуры tв [13, 25]:

Для получения расхода воздуха в кг/ч теплопотребность помещения в Вт (Дж/с) следует выразить в Дж/ч, т. е. умножить на 3600 с.

Объем подаваемого воздуха Lот, м3/ч, при температуре tг

Воздухообмен в помещении Lп, м3/ч, несколько отличается от Lот, т. к. определяется при температуре внутреннего воздуха tв:

Lп Gот в , (1.49)

где ρг и ρв – плотность воздуха, кг/м3 , при eгo температуре соответственно tг и tв.

67

Температура воздуха tг должна быть возможно более высокой, как это видно из уравнения (1.47), для уменьшения количества подаваемого воздуха. В связи с этим, соответственно, сокращаются размеры каналов, а также снижается расход электроэнергии при механическом побуждении движения воздуха.

Однако правилами гигиены устанавливается определенный верхний предел температуры – воздух не следует нагревать выше 60 °С, чтобы он не терял своих свойств как среда, вдыхаемая людьми. Эта температура и принимается как предельная для систем воздушного отопления помещений с постоянным или длительным (более 2 ч) пребыванием людей. Отклонения от этого общего правила делают для воздушно-тепловых завес. Для завес у внешних ворот и технологических проемов, выходящих наружу, допускается повышение температуры подаваемого воздуха до 70 °С, а для завес у наружных входных дверей – до 50 °С.

Конкретные значения температуры воздуха при воздушном отоплении связаны со способами eгo подачи из воздухораспределителей и зависят от тoгo, подается ли воздух вертикально сверху вниз, наклонно в направлении рабочей (обслуживаемой) зоны или горизонтально в верхней зоне помещения. Если люди подвергаются длительному непосредственному влиянию струи нагpeтoгo воздуха, eгo температуру рекомендуется понижать до 25 °С.

По формуле (1.47) определяют количество воздуха, подаваемого в помещение только с целью eгo отопления, и систему устраивают рециркуляционной. Когда же воздушная система отопления является одновременно и системой вентиляции, количество подаваемого в помещение воздуха устанавливают следующим образом:

−если Goт ≥ Gвент (количество воздуха для отопления оказывается равным количеству воздуха, необходимому для вентиляции, или превышает eгo), то сохраняют количество и температуру отопительного воздуха, а систему выбирают прямоточной или с частичной peциркуляцией;

68

− если Gвент > Gот (количество вентиляционного воздуха превышает количество воздуха, которое необходимо для отопления), то принимают количество воздуха, потребное для вентиляции, систему делают прямоточной, а температуру подаваемого воздуха вычисляют по формуле

tг tв Qп сGвент , (1.50)

полученной из уравнения вида (1.47).

Количество воздуха для отопления помещения или eгo температуру уменьшают, если в помещении имеются постоянные тепловыделения.

При центральной отопительно-вентиляционной системе температура нагретого воздуха, определяемая по формуле (1.50), может оказаться для каждого помещения различной. Подача в отдельные помещения воздуха при различной температуре технически осуществима. Однако проще подавать во все помещения воздух при одинаковой температуре. В этом случае общую температуру нагретого воздуха принимают равной низшей из расчетных для отдельных помещений, а количество подаваемого воздуха пересчитывают по формуле (1.47).

После уточнения воздухообмена определяют теплозатраты на нагревание воздуха по формулам:

−для рециркуляционной системы воздушного отопления

вентиляционной системы

(1.52) −для прямоточной отопительно-вентиляционной системы

(1.53)

где Gот и Gвент – расход воздуха, кг/c, для целей отопления и вентиляции; tн– расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

В формуле (1.52) количество рециркуляционного воздуха Gрец= Gот – Gвент, т. к. Gот выражает количество смешанного воздуха, нагретого до температуры tг с целью отопления.

69

В системах центрального воздушного отопления в отличие от систем центральной приточной вентиляции перемещается воздух меньшей и переменной плотности по сравнению с плотностью воздуха, окружающего воздуховоды. В связи с этим можно отметить две особенности действия систем центрального воздушного отопления: нагретый воздух заметно охлаждается по пути eгo движения и количество воздуха, поступающего в помещения, изменяется в течение отопительного сезона, особенно при естественном движении.

В вентиляторных системах воздушного отопления ограниченной длины и высоты эти два фактора обычно во внимание не принимаются. В разветвленных протяженных системах воздушного отопления крупных зданий, особенно высоких, необходимо ограничивать как охлаждение воздуха в воздуховодах, так и перераспределение воздуха, поступающего в помещения под влиянием изменяющегося естественного циркуляционного давления.

Для ограничения и учета охлаждения воздуха выполняют тепловой расчет воздуховодов, устанавливают начальную температуру воздуха и уточняют eгo расчетный расход.

Тепловой поток через стенки воздуховода длиной l представим как

где ql – тепловой поток через стенки воздуховода длиной 1 м, определяемый по формуле

R1 – сопротивление теплопередаче от нагретого воздуха, имеющего среднюю температуру tcp, через площадь А1 стенок воздуховода длиной 1 м в помещение при температуре tв.

Сопротивление теплопередаче находят с учетом дополнений, которые относятся к условиям теплопередачи через 1 м воздуховода, у которого внешняя поверхность может быть значительно больше внутренней и отделяется от последней промежуточными слоями.

70