3.2. Гидравлический расчет системы отопления

Обоснование принятой системы отопления

Система отопления – совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты, необходимой для поддержания температуры на заданном уровне.

Для индивидуальной застройки и для небольших зданий рекомендуется принимать индивидуальную систему отопления. В качестве источника теплоснабжения рекомендуется установить малометражный котел, который может быть расположен в подвале, на чердаке или в специально отведенном помещении в зависимости от разводки системы отопления. Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса, устанавливаемого на обратном трубопроводе перед котлом. В зданиях до четырех этажей рекомендуется применять двухтрубную систему отопления. Разводка системы отопления задается заданием на проектирование, либо оговаривается с преподавателем. Для удаления воздуха из системы отопления устанавливаем воздухосборник или воздушные краны, для вмещения объема воды, получаемого вследствие ее расширения при нагреве, устанавливаем расширительный бак

Параметры теплоносителя в системе отопления принимаются для водогазопроводных, медных и металлопластиковых труб и - для пластиковых.

В системе отопления необходимо предусмотреть установку следующей арматуры: отключающей (например, краны, вентили) и водоспускной – перед котлом, для отключения отдельных ветвей системы и в зданиях свыше 4-х этажей для отключения стояков; регулирующей и отключающей (например, терморегуляторы, клапаны RLV, краны) перед отопительным прибором. Следует учитывать, что некоторая арматура имеет несколько функций, например клапан RLV – регулирующую и отключающую, клапан MSV – отключающую и водоспускную.

Принятая конструкция системы отопления должна быть представлена аксонометрической схемой в пояснительной записке. На аксонометрической схеме должны быть изображены все повороты, скобы, утки, необходимая арматура, должны быть указаны номера рассчитываемых участков, их длина и тепловая нагрузка. Аксонометрическая схема является основой для гидравлического расчета трубопроводов.

Расчетным участком называется участок трубопровода постоянного диаметра с постоянным расходом теплоносителя. Исключение составляют стояки вертикальных однотрубных систем, где на расчетном участке могут быть трубы разного диаметра.

Циркуляционное кольцо - это замкнутый контур в системе отопления. Количество циркуляционных колец в двухтрубной системе отопления равно числу отопительных приборов.

Целью гидравлического расчета трубопроводов системы отопления является определение оптимальных диаметров труб, при которых обеспечивается устойчивая и надежная доставка расчетного количества теплоносителя ко всем отопительным приборам, а также определение данных для подбора оборудования системы отопления (котла, насоса…).

Задача гидравлического расчета сводится к выбору оптимальных диаметров на всех участках сети и определения потерь давления главного циркуляционного кольца, разность гидравлических сопротивлений необщих участков главного циркуляционного кольца и необщих участков остальных колец не должна превышать 15 % .

Гидравлический расчет трубопроводов производится в следующем порядке:

1) Определяется главное циркуляционное кольцо. Это кольцо проходит через наиболее удаленный отопительный прибор первого этажа и является самым нагруженным во всей системе. Главное кольцо разбивается на расчетные участки, начиная с обратной подводки наиболее неблагоприятно расположенного отопительного прибора по обратным трубопроводам до котла и далее по подающим трубопроводам до расчетного прибора.

2) Для каждого участка расчетного кольца определяется расход теплоносителя,:

, кг/ч

где - суммарная тепловая мощность отопительных приборов, подсоединенных к i-му участку трубопровода, Вт;

- удельная массовая теплоемкость воды ( = 4,187 кДж/(кг·К)).

- параметры теплоносителя в системе отопления, ⁰С.

3) Для каждого расчетного участка главного циркуляционного кольца, ориентируясь по приложению 6 [5] находится заданный расход теплоносителя и определяется соответствующее ему значение диаметра трубопровода , скорости движения теплоносителя и фактическое значение удельной потери давления на трение , при этом желательно, чтобы удельные потери давления на участке не превышали 100 Па/м.

4) Вычисляется расчетная потеря давления на трение на участке, равная произведению .

5) По каждому расчетному участку главного циркуляционного кольца по приложению 5 [5] определяется сумма коэффициентов местных сопротивлений .

6) По скорости движения теплоносителя по приложению 7 [5] находится значение динамического давления:

.

7) Произведение определяет потери давления на местные сопротивления на рассчитываемом участке.

8) По каждому расчетному участку вычисляется полная потеря давления:

.

9) Определяется полная потеря давления в главном циркуляционном кольце:

+ ΔР_об

Где ΔР_об – потери давления в оборудовании – тепловых счетчиках, терморегуляторах, фильтрах. Если нет технических данных потери давления в терморегуляторах принимаются равными потерям давления на регулируемых участках трудопровода ( если регулирующие клапаны в системе не установлены потери давления в терморегуляторе принимаются равными потерям в системе отопления ).

Рассчитанное таким образом главное циркуляционное кольцо принимается в дальнейших расчетах за опорное для гидравлической увязки всех остальных колец системы. Для каждого циркуляционного кольца есть точки, общие с главным циркуляционным кольцом, где происходит деление или слияние потоков. Задача дальнейшего расчета состоит в подборе диаметров участков полуколец таким образом, чтобы гидравлические потери в них были равны уже подсчитанным потерям давления между общими точками на участках главного циркуляционного кольца.

Расчет малых полуколец производится аналогично расчету главного циркуляционного кольца. Величина невязки в полукольцах определяется по формуле:

,

где – потеря давления в главном полукольце, равная потере давления на участках, не общих с малым полукольцом, Па;

– потеря давления в малом полукольце, Па.

Если по расчету невязка получилась больше 15%, в нижней части стояка малого полукольца необходимо установить дополнительное местное сопротивление (кран двойной регулировки или дроссельную диафрагму).

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы рассчитывают по формуле:

, мм.

Диаметр отверстия шайбы округляют до 0,5 мм в ближайшую сторону. Для уменьшения возможности засорения отверстия диаметр шайбы принимают не меньше 3 мм. В качестве деликатной дроссельной шайбы можно устанавливать клапан MSV-Ι.

При выполнении гидравлического расчета необходимо следить, чтобы скорости движения воды не превышали предельно допустимых значений (из условия бесшумной работы системы отопления), приведенных в ?????.

Расчетные данные гидравлического расчета сводятся в таблицу.

Таблица 3.2. Гидравлический расчет системы отопления.

Номер участка	, Вт	, кг/ч	, м	, мм	, м/с	, Па/м	, Па		, Па	, Па	, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12