Проверка ограждающих конструкций 3 страница

= =1,43 м²; и т. д.

9. Расчетное количество секций (ф. 39):

= = 3,2 шт.; = =2,46 шт;

= =2,58 шт; и т. д.

где ₃ =1; ₄ =1, f =0,244 м²– [5, табл. 8.1].

Результаты расчета примера №6 сведены в табл. 3.

3.6.3. Тепловой пункт. Принципиальные схемы узлов присоединения системы водяного отопления здания к наружным тепловым сетям и их оборудование.

Тепловой пункт – узел присоединения системы отопления здания к тепловым сетям.

Выбор схемы узла присоединения системы насосного водяного отопления к тепловым сетям зависит от разности давлений в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей в месте присоединения и от давления в системе отопления, допустимого для отопительных приборов системы (по условию прочности приборов).

В курсовом проекте следует присоединить систему отопления к наружным тепловым сетям по одной из принципиальных схем узлов присоединения:

а) независимая схема присоединения через водоподогреватель (рис. 8а);

б) зависимая схема присоединения системы отопления со смешением воды при помощи смесительного насоса, включенного в перемычку между подающей и обратной магистралями системы отопления (рис. 8б);

в) зависимая схема присоединения со смешением воды при помощи водоструйного элеватора (рис. 8в).

Рис. 8а Принципиальная схема местного теплового пункта при независимом присоединении системы водяного отопления к наружным тепловым сетям

1–задвижка, 2–грязевик, 3–манометр, 4–регулятор давления, 5–тепломер, 6–теплообменник, 7-обратный клапан, 8–циркуляционный насос, 9–расширительный бак, 10–подпиточный насос, 11–регулирующий клапан,

12 – термометр.

Рис. 8б Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным тепловым сетям со смесительным насосом, включенным в перемычку.

1–смесительный насос, 2–регулятор температуры, 3–регулятор расхода, 4–задвижка, 5–термометр, 6–манометр, 7–обратный клапан, 8–грязевик.

Рис. 8в Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом присоединении системы водяного отопления к наружным тепловым сетям через водоструйный элеватор 1 – задвижка, 2 – грязевик, 3 – термометр, 4 – манометр, 5 – регулятор расхода, 6 – обратный клапан, 7 – водоструйный элеватор, 8 – тепломер.

Независимая схема присоединения с установкой водоподогревателя применяется, когда необходимо гидравлически изолировать местную систему отопления от наружных тепловых сетей. При независимой схеме присоединения давления в системе отопления не зависит от давления в тепловой сети.

Основным оборудованием независимой схемы является водоподогреватель, циркуляционный насос и расширительный бак.

Высокотемпературная вода с температурой Т_Г поступает из подающего теплопровода в водоподогреватель и охлаждается до температуры Т_О, не выходя из него, нагревая воду системы отопления, перемещаемую противотоком в водоподогревателе циркуляционным насосом, от температуры t_О до t_Г. Для нагрева воды применяют различные типы водоподогревателей (трубчатые, пластинчатые и т.д.).

Поверхность нагрева трубчатых рекуперативных водоподогревателей определяют по формуле:

, (40)

где - тепловая мощность системы отопления, Вт

Q_ЗД – общие тепловые потери здания, Вт

k – коэффициент теплопередачи водоподогревателя, Вт/(м² ·С)

k=(1500-2000) Вт/(м² ·С) для водоводяных подогревателей.

- средняя логарифмическая разность температуры греющей и нагреваемой воды. Для противоточных водоподогревателей:

, (41)

где Т_Г, Т_О - температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, ^оС;

t_Г, t_О - температура воды в подающей и обратной магистралях системы отопления, ^оС.

Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя Т_О должна быть выше температуры воды в обратной магистрали системы отопления t_О, т.е. Т_О - t_О =4 5 ^оС.

Движение нагреваемой воды в водоподогревателе сопровождается потерями давления , которые определяют расчетным путем или по каталогам заводов-изготовителей.

Для обеспечения циркуляции в системе отопления важно правильно подобрать циркуляционный насос, включенный в обратную магистраль системы. Циркуляционный насос подбирают по его рабочей характеристике, зная требуемый объем перемещаемой воды системы отопления (, м³/ч) и создаваемое насосом циркуляционное давление (, Па).

Объем воды:

, (42)

где - то же, что и в формуле (40);

t_Г, t_О - то же, что и в формуле (41);

- плотность воды, кг/м³, при температуре t_О=70 ^оС.

Величину циркуляционного давления, достаточного для преодоления всех сопротивлений движению воды в системе отопления (), определяют:

а) исходя из гидравлического расчета системы по предельно допустимой скорости:

, (43)

где - потери давления в главном расчетном циркуляционном кольце, включая потери давления в водоподогревателе;

- естественное циркуляционное давление, Па, (формула 53).

б) определяют ориентировочно значение , зная длину циркуляционного кольца (, м).

в) задают значение как разность давления в наружных теплопроводах в месте их ввода в здание. Обычно циркуляционное давление насоса для систем отопления здания принимают =(12 15)·10³ Па.

В независимой схеме расширительный бак создает постоянное гидростатическое давление в системе, независимое от тепловых сетей.

Полезный объем (, л) расширительного бака определяют по формуле:

, (44)

где - 0,0006 1/⁰С – коэффициент объемного расширения воды;

- изменение температуры воды от начальной до средней расчетной, ⁰С;

- общий объем воды в системе, л

, (45)

где - объем воды, соответственно в водоподогревателях, трубах, приборах, л, приходящийся на 1000Вт тепловой мощности системы водяного отопления (3, табл. 10.3).

При t_Г= 95 ⁰С =0,21л; =6,9л, =9,5л.

- то же, что и в формуле (40).

Второй способ присоединения системы водяного отопления к наружным тепловым сетям – зависимая схема с установкой смесительного насоса на перемычке между магистралями системы отопления на вводе в здание. Такая схема применяется для понижения температуры воды, поступающей из тепловых сетей, до температуры t_Г , допустимой в системе отопления.

Понижение температуры происходит в результате смешения высокотемпературной воды с температурой Т_Г с обратной охлажденной до t_О водой системы отопления. Смешение воды в точке А обеспечивается совместным действием параллельно работающих сетевого насоса на тепловой станции и смесительного, включенного в перемычку. Поток охлажденной воды возвращается из системы отопления, делится на два: первый в количестве G₁ направляется в обратный теплопровод тепловой сети, а второй поток в количестве G_О перемещается по перемычке к точке смешения.

Количество воды G_О, перемещаемой смесительным насосом по перемычке в точку смешения, определяют по выражению:

, кг/ч (46)

где - то же, что и в формуле (40);

Т_Г, Т_О, t_Г, t_О - то же, что и в формуле (41).

Следовательно, смесительный насос перемещает меньшее количество воды, чем циркуляционный. Принцип подбора смесительного и циркуляционного насосов одинаков с учетом перемещения ими разного количества воды.

Однако практика эксплуатации показала, что смесительные насосы работают надежнее при подборе их на объем перемещаемой воды, равный объему воды в системе отопления (формула 42).

Широко распространена зависимая схема узла присоединения системы водяного отопления к наружным тепловым сетям через водоструйный элеватор. Элеватор применяют для понижения температуры воды Т_Г, поступающей из тепловой сети, до заданной температуры воды t_Г в подающей магистрали системы отопления и обеспечения циркуляции воды в системе путем передачи части давления сетевого насоса, установленного на тепловой станции, в систему отопления здания.

Схемы теплового пункта и элеватора представлены на рис. 8в и 9.

Рис. 9 Принципиальная схема водоструйного элеватора 1 – сопло, 2 – камера всасывания, 3 – смесительный конус, 4 – горловина, 5 – диффузор.

Высокотемпературная вода нагнетается из тепловых сетей насосом, установленным на тепловой станции, через сопло элеватора. Вокруг струи, вытекающей из сопла с большой скоростью, создается зона пониженного давления, благодаря чему вода из обратной магистрали поступает в камеру всасывания, а затем в смесительный корпус, где смешивается с горячей водой, имеющей температуру Т_Г. Смешанная вода с температурой t_Г направляется через диффузор в подающую магистраль системы отопления.

Разность давлений за диффузором и в камере всасывания обеспечивает циркуляцию воды в системе. Элеватор – простой, дешевый и надежный в эксплуатации аппарат, хотя его КПД не выше 10%.

Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения U.

U = 1,15 = 1,15 , (47);

где G_О - количество подмешиваемой обратной воды, т/ч (формула 46);

G_Г - количество горячей сетевой воды, т/ч;

Т_Г, t_Г, t_О - то же, что и в формуле (41).

Для подбора соответствующего номера сопла и номера элеватора необходимо определить аналитически диаметры сопла и горловины элеватора. Элеватор удобно подбирать, пользуясь номограммой, [6, лист VI.5, рис.1], предварительно определив коэффициент смешения U и приведенный расход, т/ч смешанной воды.

G_ПР = , т/ч (48);

где P_С - гидравлическое сопротивление системы отопления, Па (формула (43) или формула (44));

G_МС - количество воды, циркулирующей в системе отопления, т/ч.

G_МС= , т/ч (49);

где - то же, что и в формуле (40);

t_Г, t_О - то же, что и в формуле (41).

3.6.4. Гидравлический расчет системы водяного отопления.

Гидравлический расчет трубопроводов системы водяного отопления заключается в подборе диаметров труб, достаточных для пропуска заданного количества воды при действующем циркуляционном давлении в системе.

Правильно выполненный гидравлический расчет обеспечивает прохождение по трубам расчетного количества воды и предопределяет работоспособность системы отопления. Гидравлический расчет основан на законах гидравлики: при движении воды по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление трения и местных сопротивлений. Суммарные потери давления, возникающие при движении воды в трубопроводах циркуляционного кольца системы отопления, должны быть меньше расчетного циркуляционного давления для данной системы.

Гидравлический расчет выполняют по аксонометрической схеме трубопроводов системы отопления. На схеме выявляют циркуляционные кольца. В циркуляционное кольцо могут быть включены один (для двухтрубной системы) или несколько (для однотрубной системы) отопительных приборов, теплогенератор, а также побудитель циркуляции воды в насосной (элеваторной) системе.

Выполнение гидравлического расчета начинают с поределения расчетного циркуляционного давления , Па.

В системе отопления расчетное давление для создания циркуляции воды определяется по формулам:

а)в насосной вертикальной однотрубной

_∆P_Р = _∆P_Н(ЭЛ) + _∆P_ℓ, Па, (50);

б) в насосной двухтрубной и горизонтальной однотрубной системах

_∆P_Р = _∆P_Н(ЭЛ) + 0,4·_∆P_ℓ, Па, (51);

в) в системах с естественной циркуляцией

_∆P_P = _∆P_ℓ, Па, (52);

где _∆ P_Н(ЭЛ) - циркуляционное давление, создаваемое насосом или передаваемое в систему отопления через элеватор, Па. В курсовом проекте _∆ P_Н(ЭЛ) определяется заданием на проектирование.

_∆P_ℓ - естественное циркуляционное давление, Па

_∆P_ℓ = _∆P_ℓпр+ _∆P_ℓтр, Па, (53);

где _∆P_ℓТР - естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в трубах, Па [5, прил.4].

_∆P_ℓПР - естественное циркуляционное давление, возникающее в циркуляционном кольце вследствие охлаждения воды в отопительных приборах, Па; определяемое по формулам:

- для вертикальной однотрубной при N приборах в стояке, входящем в циркуляционное кольцо. [3, формула 10.12а]

_∆P_ℓПР= , Па, (54);

где g = 9,81м/с²;

- среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1^оС, [3, табл.10.4];

для t_Г - t_О =(95-70)^о C = 0,64;

для t_Г - t_О =(105-70)^о C =0,66;

Q_СТ - тепловая нагрузка стояка, Вт;

Q_СТ = , (54)

- тепловая нагрузка i-го прибора;

t_Г - t_О - расчетная разность температур в системе;

h_i - вертикальное расстояние между условными центрами: охлаждения в стояке для i-го прибора и нагрева (середина высоты котла, теплообменника, точка смешения в тепловом пункте и т.п.), м

Для проточных и проточно-регулируемых систем водяного отопления за центр охлаждения в стояке принимают середину i-го отопительного прибора, а для систем водяного отопления с осевыми и со смещенными замыкающими участками центр охлаждения соответствует точке, где в стояке изменяется температура воды (рис. 7, 10).

Рис. 10 Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с нижней разводкой магистралей (с П-образными стояками)

Ст 1 – проточно-регулируемый стояк

Ст 2 – стояк с замыкающими участками

- для двухтрубной системы водяного отопления в расчетном кольце через отопительный прибор 1 этажа:

_∆P_ℓПР=h₁·(γ_О-γ_Г)=β·g·h₁·(t_Г-t_О), (56)

где h₁ – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения воды в отопительном приборе 1 этажа и центром ее нагревания в системе, м

β – то же, что и в формуле (47).

При определении _∆P_ℓПР в циркуляционном кольце через отопительные приборы второго и третьего этажей:

_∆P_ℓ^ІІ_ПР= β·g·(h₁+h₂)·(t_Г-t_О) (57)

_∆P_ℓ^ІІІ_ПР= β·g·(h₁+h₂+h₃)·(t_Г-t_О) (58)

где h₂, h₃ – вертикальные расстояния между центрами охлаждения воды в приборах на втором и первом, третьем и втором этажах, соответственно, м.

Если в насосных системах естественное давление _∆P_ℓ<0,1·_∆P_Н,то его можно не учитывать.

Гидравлический расчет трубопроводов выполняют по методу удельных потерь в следующей последовательности:

1. Определяют циркуляционное давление в системе (формула (50) или (51)).

2. Выбирают основное расчетное циркуляционное кольцо, в котором наименьшее значение

(59)

где - сумма длин циркуляционного кольца, м

В насосной однотрубной системе это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или через наиболее нагруженный из средних стояков при попутном движении воды в магистралях. В насосной двухтрубной системе – это кольцо через нижний отопительный прибор аналогично выбранных стояков.

3. Разбивают основное циркуляционное кольцо на расчетные участки, граница которых определяется в местах изменения расхода или скорости воды. На расчетной схеме обозначают номера участков, длины и тепловые нагрузки. Длины участков определяются по планам и разрезам здания.

4. Определяют ориентировочную величину удельной потери на трение , Па/мп, по формуле:

(60)

где Б =0,65 – доля потерь давления на трение от общего расчетного давления в системе.

- то же, что в формуле (59), м

5. Определяют расход воды на участке, кг/ч, по формуле (37), где Q – тепловая нагрузка участка, которая равна сумме тепловых нагрузок приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой.

6. Подбирают диаметры труб участков в циркуляционном кольце, исходя из и расхода воды G, пользуясь [5, прил. 6], [6, табл. ΙΙΙ-60], выписывая из таблиц диаметр участка d, фактическую величину удельной потери давления на трение и скорость движения воды W на участке.

7. Определяют на каждом участке потери давления на трение по формуле:

, Па (61)

8. Находят потери давления в местных сопротивлениях каждого участка кольца [5, прил. 7], зная скорость движения воды W, м/с, и сумму коэффициентов местных сопротивлений участков , определяемых по [5,прил.5].

Местное сопротивление (тройник, крестовина) на границе двух участков относят к расчетному участку с меньшим расходом воды; местное сопротивление (нагревательный прибор, элеватор и т.п.) учитывают поровну на каждом участке.

9. Определяют суммарные потери давления на трение и в местных сопротивлениях на каждом участке ( +Z)_i и в циркуляционном кольце.

(62)

Расчет второстепенных циркуляционных колец проводят, исходя из расчета основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.

Располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных (не общих) участков должно быть равно потерям давления на участках (уже рассчитанных) основного кольца, замыкающих рассматриваемый стояк.

Для двухтрубной системы:

, Па (63)

Для однотрубной системы:

, Па (64)

где - естественное давление в основном и рассматриваемом (второстепенном) кольцах (формула 51).

Расхождение (невязка) в расчетных потерях давления на параллельно соединенных участках в системах с тупиковым движением воды в магистралях составляет до 15%, при попутном движении – 5%.

ПРИМЕР 7. Выполнить гидравлический расчет основного и второстепенного циркуляционных колец вертикальной однотрубной системы отопления с верхней разводкой, тупиковым движением воды в магистралях, присоединенной через водоструйный элеватор к наружным теплопроводам, если Т_Г =150 ⁰С, t_Г =95 ⁰С, t_О =70 ⁰С. Тепловые нагрузки приборов и участков, длины участков указаны на схеме (рис. 7) – [3, рис. 10.21]. Приборы – радиаторы РСВ – установлены у световых проемов, присоединены к стоякам без уток со смещенными обходными участками на третьем этаже (с кранами КРТ), с осевыми и смещенными замыкающими участками на втором и первом этаже, соответственно (с кранами КРП).

РЕШЕНИЕ:

1. Основное циркуляционное кольцо выбираем через стояк 1; длина кольца – 56 м (принимая, что правая часть системы значительно длиннее левой). Расчетное циркуляционное давление определяем по [3, ф. 10.6], ф. (50) пренебрегая как незначительной величиной _∆P_ℓТР:

_∆P_Р = _∆P_ЭЛ + _∆P_ℓПР=5600+980=6580 Па,

где Р_ЭЛ=100·ℓ=100·56=5600 Па [7, ф. 6.10]

_∆P_ℓПР= Па, [3,ф.3.12а],ф.(54)

2. Расход воды в стояке 1 (ф. 37):

кг/ч

3. Средняя удельная потеря давления на трение [3, ф.10.33]или (ф. 60):

=76 Па/мп

Результаты расчета по [3, табл. ΙΙ.1 и ΙΙ.2] заносим в бланк (табл. 4).

Таблица 4

Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца однотрубной системы водяного отопления (по 3, пример 10.1)

Данные по схеме	принято	Rl+Z, Па
участок	Q, Вт	G, кг/ч	l, м	Dу, мм	W, м/с	R, Па/м	Rl, Па		Z, Па
					0,37
					0,245			11,6
					0,265			14,3
	-		0,5		0,175			2,3
					0,265			0,8
	-		0,5		0,13			7,4
			6,5		0,265			6,4
					0,245			10,3
					0,37
	-	907,5	0,5		0,445			1,2
			=56				=		=	=5961

Примечания:

Дата добавления: 2015-06-28