2.2.Расчет по укрупненным показателям

Для ориентировочного расчета теплопотерь здания воспользуемся формулой:

Q_зд=qV(t_п-t_н), (14)

где q – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м³ּ^оС); V – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м³; (t_п-t_н) – расчетная разность температуры для основных (наиболее представительных) помещений здания, ^оС.

Величина q определяет средние теплопотери 1 м³ здания, отнесенные к разности температур 1 ^оС. Ее определяем по формуле:

q=q_oβ_t (15)

где q_o – эталонная удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температуры Δt_o=19-(-31)=50 ^оС, Вт/(м³ּ^оС); β_t – температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической разности температуры от Δt_o.

Эталонную удельную тепловую характеристику определяем, приняв за основу характеристики для жилых зданий:

q_o=1,16((1+2d)A_c+A_п)/V, (16)

где d – доля площади наружных стен, занятая окнами; А_с,А_п – площадь, соответственно, наружных стен и здания в плане, м².

Для определения q_o определяем площади:

А_ок=526,5 м²;

А_с=3296,81 м²;

А_п=501,59 м².

d=A_ок/А_ст=526,5/3296,81=0,16 (17)

q_o=1,16((1+2ּ0,16)ּ2133,46+501,59)/V=3768,44/V (18)

Температурный коэффициент β_t равен

β_t=0,54+22/(t_п-t_н), (19)

β_t=0,54+22/(21-(-19))=0,963

Значение удельной тепловой характеристики используют для приблизительного подсчета теплопотерь здания

Q_зд=q_оβ_tV(t_п-t_н). (20)

Q_зд=3768,44ּ0,963ּ(19-(-31))=188723,47Вт

Установочная тепловая мощность системы по укрупненным показателям принята равной

Q_от=1,07qV(t_п-t_н), (21)

Согласно (21) дополнительные теплопотери принять равными 7%.

Q_от=1,07ּ Q_зд=1,07ּ188723,47=201934,11Вт (22)

3.Гидравлический расчет трубопроводов

Основной задачей расчета является определение диаметров трубопровода и расчете потерь давления в контуре системы отопления.

Основное циркуляционное кольцо при тупиковом движении теплоносителя выбираем в магистралях через стояк 5: длина кольца – 130,7м.

Располагаемое давление, действующее в циркуляционном кольце запишется в виде:

ΔР_р=ΔР_н+Б(ΔР_е.пр.+ΔР_е.тр.), (23)

где ΔР_н – давление, создаваемое насосом или смесительной установкой;

ΔР_е.пр. – естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах.

ΔР_е.тр. – естественное циркуляционное давление, возникающее за счет охлаждения воды в трубах.

Для вертикальных однотрубных систем отопления Б=1,0.

Насосное циркуляционное давление рассчитывается по следующему соотношению:

ΔР_н=100Σl, (24)

где Σl – сумма длин расчетных участков циркуляционного кольца.

ΔР_н=100∙93,76=9376 Па.

Естественное циркуляционное давление определим по формуле:

ΔР_е.пр= , (25)

где Q_i – необходимая теплоотдача теплоносителем в помещение;

h_i – вертикальное расстояние между условными центрами нагрева воды в тепловом пункте и охлаждения в стояке для i-го прибора;

β – среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1^оС /таблица 10.4(6)/;

β₁, β₂ – поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещения /с.157(7)/;

N – число приборов в стояке;

G_ст – расход воды в стояке, определяемый по формуле:

G_ст=. (26)

G_ст=

Расчетное циркуляционное давление определяем по формуле(23), пренебрегая как незначительной величиной ΔР_е.тр, принимая ΔР_н по формуле (24) и ΔР_е.пр по формуле(25):

ΔР_р=9376+2862,91=12238,91 Па.

Средняя ориентировочная удельная линейная потеря давления определяется по формуле:

R_cр=, Па/м; (27)

Вычисляем удельную характеристику сопротивления по формуле:

S_уд=R_cp/G², Па/м(кг/ч)²; (28)

где G – ориентировочный расход воды на участке, вычисленный по формуле(26).

Удельная характеристика сопротивления стояка 5 при найденном значении R_ср определяется по формуле (28)

S_уд.р.=84,85/510²=3,26∙10^-4 Па/м(кг/ч)².

По S_уд.р. из таблиц 10.7. с.91(6) принимаем диаметр стояка d_у=25мм.

Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяют по формуле:

ΔР_уч.=SG², Па; (29)

где S – характеристика гидравлического сопротивления участка, определяемая по соотношению

Па/(кг/ч)²; (30)

где А – удельное динамическое давление /см.табл.10.7.(6)/;

приведенный коэффициент гидравлического трения / см.табл.10.7. (6)/.

Характеристика сопротивления стояка 11 и магистральных участков находится по формуле (30):

S_ст1=1,23∙10^-4(1,4∙2,17+29,6)=89,79∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк 11:

20отводов d_у=25мм ξ=0,5∙20=10

2 вентиля d_у=25мм ξ=9,3∙2=18,6

пробковый кран d_у=25мм ξ=1

Σξ=29,6

• Диаметр магистральных участков 1-2 и 1’-2’ примем d_у=25мм . Для них найдем характеристику сопротивления участков 1-2 и 1’-2’:

S_{уч.1-2,1’-2’}=1,23∙10^-4(1,4∙2,17+3,7)=89,79∙10^-4 Па/м(кг/ч)².

Коэффициенты местных сопротивлений на участках 1-2 и 1’-2’:

1 тройник проходной ξ=2=2;

2 отвода ξ=1∙2=2

Воздухосборник ξ=1,5.

• Вычислим характеристику сопротивления приборного узла.

замыкающий участок, d_у=15мм:

S_з.уч.=10,6∙10^-4(2∙0,5+3)=46,11∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Коэффициенты местных сопротивлений замыкающего участка:

2 поворотных тройника Σξ=1,5∙2=3.

Диаметр подводок d_у=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:

S_под=3,19∙10^-4(1,8∙1+3,6)=17,23∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Коэффициенты местных сопротивлений для подводок:

1 терморегулятор d_у=20мм ξ=1

1 шаровой кран ξ=1

1 радиатор ξ=1,6

Σξ=3,6

Определим проводимости подводок и замыкающих участков:

σ=1/, кг/(ч∙Па^0,5); (31)

Характеристика приборного узла определяется по следующему соотношению:

(32)

Тогда суммарная характеристика сопротивления стояка 11 составит:

S_ст1=(89,79+8,29+6,67∙9)∙10^-4=158,11∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Потери давления в стояке 1:

ΔP_ст1=510²∙158,11∙10^-4=4112,4Па.

Переходим к расчету магистральных участков системы отопления.

Участок 3-2 и 3’-2’. Расход участка определится:

G= Gст11+ Gст10=571,2+571,2=1142,4кг/час. Принимаем d_у=32мм

S_{уч.1-2,1’-2’}=0,23∙10^-4(1∙6+1,5)=2,93∙10^-4 Па/м(кг/ч)².

Коэффициенты местных сопротивлений на участках 3-2 и 3’-2’:

1 тройник поворотный ξ=1,5;

Аналогично рассматриваем все остальные участки основного циркуляционного кольца. Результаты расчета сводим в таблицу №3.

Таблица №3

Участок	Длина,м	Диаметр,мм	Расход,кг/час	S,10 4Па/(кг/ч)²	∆Р,Па
1-2,1`,-2`	2,2	25	510	8,29	215,6229
3-2,3`-2`	2,8	25	1142,4	6,67	870,04
4-3,4`-3`	6	32	2013,95	2,93	1186,38
5-4,5`-4`	0,4	40	2927,85	0,42	358,84
6-5,6`-5`	6,4	50	3501,9	1,42	1737,74
7-6,7`-6`	4,3	65	6832,74	0,46	404,39
8-7,8`-7`	39,8	80	13332,64	0,19	3417,74

Суммарные потери давления в системе:

ΔР_сис.=4112,4+870,04+1186,38+358,84+1737,7+404,39+3417,74=12087,57 Па.

Сравнивая суммарные потери давления в системе с располагаемым, получаем запас давления в главном циркуляционном кольце:

,

что отвечает условию ΔР_сис.≈0,9ΔР_р.

Рассмотрим наиболее приближенный стояк к главному стояку. Это 10 стояк, тепловая нагрузка которого составляет 15507 Вт. Расход теплоносителя в стояке 10 определяем по формуле:

Располагаемое давление в стояке 10 ΔР_ст10=ΔР _ст11 =4112,4Вт

Определим удельную потерю давления в стояке 11 по формуле(27):

Удельная характеристика сопротивления стояка 11 определяется по формуле (28):

Па/м(кг/ч)².

Диаметр стояка 11 по таблице 10.7. (6) принимаем d_у=25мм.

Рассчитаем характеристику сопротивления стояка 10 по формуле (30):

S_ст1=3,19∙10^-4(1,4∙31,5+29,6)=90,65∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по таблице II.11-II.12(6). Стояк10:

20 отодов d_у=25мм ξ=0,5∙20=10

2 вентиля d_у=25мм ξ=9,3∙2=18,6

пробковый кран d_у=25мм ξ=1

Σξ=29,6

Вычислим характеристику сопротивления приборного узла.

замыкающий участок, d_у=15мм:

S_з.уч.=10,6∙10^-4(2∙0,5+3)=46,11∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Коэффициенты местных сопротивлений замыкающего участка:

2 поворотных тройника Σξ=1,5∙2=3.

Диаметр подводок d_у=20мм. Характеристика сопротивления подводки равна:

S_под=3,19∙10^-4(1,8∙1+3,6)=17,23∙10^-4 Па/(кг/ч)².

Коэффициенты местных сопротивлений для подводок:

1 терморегулятор d_у=20мм ξ=1

1 шаровой кран ξ=1

1 радиатор ξ=1,6

Σξ=3,6

Определим проводимости подводок и замыкающих участков:

σ=1/, кг/(ч∙Па^0,5); (31)

Характеристика приборного узла определяется по следующему соотношению:

(32)

Тогда суммарная характеристика сопротивления стояка 11 составит:

S_ст=(90,65+6,67∙7)∙10^-4=150,68∙10^-4 Па/(кг/ч)².

ΔР_ст10=150,68∙10^-4∙546,72²=4503,9 Па.

Проверим увязку потерь давления в стояках 9 и 11.

Как видно потери давления в стояке увязаны.

Аналогично проведя расчёт последнего в кольце стояка 7, принимаем d_у=25мм и ΔР_ст7 =6228,1Па, что расходится с потерями давления до этого стояка на -2%