3.2.4 Расчет двухтрубных систем водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Гидравлический расчет центрального водяного отопления сводится к определению экономичных сечений участков трубопроводов, обеспечивающих при определенном перепаде давления подачу необходимого количества теплоносителя ко всем отопительным приборам.

Перед гидравлическим расчетом необходимо вычертить аксонометрическую схему СВО с нанесением на нее тепловых нагрузок и всех фасонных частей теплопровода.

Вычертим аксонометрическую схему самой неблагоприятной по теплотехническому расчету ветви (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10

Выбираем главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный ОП с наименьшим естественным давлением. В данной ветви 15 циркуляционных колец (по количеству ОП).

Делим циркуляционное кольцо на участки. Участок - это часть теплопровода с неизменным расходом теплоносителя.

После этой подготовительной работы приступаем к гидравлическому расчету теплопроводов.

Гидравлический расчет системы отопления выполняют двумя основными способами:

1 – по характеристикам гидравлического сопротивления (исходя из выбранного диаметра труб, когда определяется расход воды в них);

2 – по удельным линейным потерям давления (исходя из принятого расхода воды в трубах, когда подбирается их диаметр).

Способ гидравлического расчета по характеристикам сопротивления достаточно подробно изложен в курсе лекций Шкуратова О.Г. Мы рассмотрим гидравлический расчет системы отопления по удельным линейным потерям давления.

Расход воды на расчетном участке теплопровода G_уч рассчитывается по формуле

G_уч = 3,6Q_уч₁₂/(ct), (3.5)

где Q_уч - тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок ОП, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт; с - теплоемкость воды (4,187 кДжкг^оС); ₁ - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых ОП за счет округления сверх расчетной величины (1,03-1,04 для радиаторов чугунных); ₂ - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты ОП у наружных ограждений (1,02 для радиаторов чугунных и 1,04 для стальных панельных); t - температурный перепад в начале и конце участка теплопровода, ^оС; 3,6 - коэффициент перевода Вт в кДж/ч.

Выбор диаметров участков производится из условия максимального приближения фактических потерь напора на трение на участке R_уч к значению средних удельных потерь давления на трение (удельное сопротивление) R_ср

R_ср = Р_е/l, (3.6)

где  - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение в системе, принимаемый для СВО с естественной циркуляцией воды 0,5, с насосной циркуляцией - 0,65; l - сумма длин участков циркуляционного кольца.

По R_ср при определенных значениях G_уч по таблицам для расчета трубопроводов находятся диаметр трубопровода, фактические потери на трение, скорость движения воды и эти данные заносятся в расчетную таблицу.

Потери давления в местных сопротивлениях участка

Z = v²/2, (3.7)

где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений в данном участке теплопровода; v - скорость воды в теплопроводе, м/с; v²/2 - динамическое давление воды в данном участке теплопровода, Па.

К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентили, краны, ОП, котлы, теплообменники и др.

Местные сопротивления относятся к участку с меньшим расходом теплоносителя, а котлы и ОП учитывают пополам.

Общая потеря давления на расчетном участке

Р_уч = (R_учl_уч+Z_уч) (3.8)

должна быть меньше располагаемого давления, которое определяется с учетом 10-ого запаса на неучтенные потери 0,9Р_е. Невязка потерь давления в циркуляционных кольцах не должна превышать 5  при попутной и 15  - при тупиковой разводке СВО при расчете с постоянными разностями температур (СНиП).