 |
Проектирование систем отопления зданий
|
|
|
|
Методические указания к выполнению курсовых
и дипломных проектов по отоплению зданий
Специальности: 270102
Промышленное
и гражданское
строительство;
140104 Промыш-
ленная теплоэнергетика.
Череповец
Рассмотрено на заседании кафедры промышленной теплоэнергетики, протокол
№ 1 от 30.09.2009г.
Одобрено редакционно-издательской комиссией Инженерно-технического института ГОУ ВПО ЧГУ, протокол № г.
Составители: О.В. Данилова – канд.техн. наук,доцент (ГОУ ВПО ЧГУ); Ю.В. Антонова – старший преподаватель (ГОУ ВПО ЧГУ)
Рецензенты: Е.А. Шестакова – канд. техн. доцент (ГОУ ВПО ЧГУ); Е.Л. Никонова – канд.техн. наук, доцент (ГОУ ВПО ЧГУ).
Научный редактор: Н. Н. Синицын – доктор техн. наук, профессор (ГОУ ВПО ЧГУ)
ГОУ ВПО «Череповецкий госу-
дарственный университет», 2009
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В данных методических указаниях даны рекомендации по конструированию систем центрального отопления зданий; изложена методика расчета термических сопротивлений наружных ограждений зданий, определения тепловых потерь помещениями, гидравлического расчета трубопроводов, определения площади поверхности нагревательных приборов, подбора оборудования теплового пункта; приведены указания по разработке графической части проекта. Методические указания предназначены для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство», которые выполняют курсовой проект по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция» и для студентов специальностей 140104 «Промышленная теплоэнергетика».
1. СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА
Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и чертежей.
|
|
|
В содержание расчетно-пояснительной записки входит:
1. Выбор расчетных параметров наружного воздуха в районе строительства (температура наиболее холодной пятидневки, средняя температура за отопительный период, продолжительность отопительного периода, скорость ветра) и расчетных температур внутреннего воздуха в отапливаемых помещениях.
2. Теплотехнический расчет наружных ограждений (определение требуемого и фактического сопротивлений теплопередаче ограждений; выбор конструкции наружных ограждений - стен, световых проемов, наружных дверей, перекрытий и покрытий).
3. Расчет потерь теплоты помещениями (основные и добавочные потери теплоты через наружные ограждающие конструкции, потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха в помещения, общие потери теплоты с учетом бытовых тепловыделений).
4. Определение потерь теплоты зданием и его удельной отопительной характеристики.
5. Конструктивная разработка системы отопления здания (размещение отопительных приборов; стояков и магистралей на планах здания; составление расчетной аксонометрической схемы трубопроводов, выбор мест установки запорно-регулирующей арматуры и устройств для спуска воды и выпуска воздуха).
6. Гидравлический расчет одной ветви системы отопления с увязкой потерь давлений по стоякам и построение графика давлений для расчетной ветви.
7. Расчет отопительных приборов с учетом тепловыделений от трубопроводов.
8. Расчет водоструйного элеватора.
В пояснительной записке помещаются выполненные на миллиметровой бумаге расчетная схема трубопроводов одной ветви системы отопления и график давлений в ней.
Графическая часть проекта выполняется на одном листе чертежной бумаги форматом А1 (594 ´ 841 мм), на котором в масштабе 1:100 изображаются план типового этажа здания, план подвала, план чердака (при верхней разводке магистралей), схема трубопроводов системы отопления.
|
|
|
2. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Оформление расчетно-пояснительной записки должно соответствовать требованиям ГОСТ 7.32-2001. Записка представляется в сброшюрованном виде с титульным листом общепринятой формы. После титульного листа в записке приводится задание (бланк) на проект.
Текст записки выполняется на одной стороне листа белой бумаги формата А4 (210х297 мм) рукописным способом одним цветом чернил (кроме красных и зеленых). Допускается выполнять текст записки или часть ее на компьютере. При этом высота букв на распечатке принтера должна быть не менее 1,8 мм, а расстояние между строками - 1,5 интервала.
Страницы записки следует нумеровать арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту. Номер страницы проставляют в центре нижней части листа без точки. Титульный лист включают в общую нумерацию страниц записки, но номер страницы на нем не проставляют.
Размеры полей в записке должны быть следующие: левое - 30 мм, правое -10 мм, нижнее и верхнее - 20 мм. Рамки на страницах наносить не допускается.
Структурными элементами расчетно-пояснительной записки являются: титульный лист, оглавление, введение, основная часть (разделы, подразделы, пункты), заключение, список использованных источников, приложения.
Заголовки разделов, подразделов и пунктов следует начинать с абзацного отступа и писать с прописной буквы, без точки в конце, не подчеркивая. Переносы слов в заголовках не допускаются.
Оглавление включает введение, номера и наименование всех разделов, подразделов и пунктов, заключение, список использованных источников, номера и наименование приложений с указанием номеров страниц, с которых начинаются эти элементы записки.
Введение должно содержать оценку современного состояния решаемой технической задачи, актуальность и новизну темы, основание и исходные данные для выполнения работы. Введение не нумеруется.
Основная часть делится на разделы, подразделы, пункты и подпункты (при необходимости). Она должна содержать выбор и обоснование технических решений, существо, методику и результаты выполненной работы.
Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах основной части записки и обозначаться арабскими цифрами, например 1, 2, 3 и т. д. Номер подраздела или пункта включает номер раздела и порядковый номер подраздела или пункта, разделенные точкой, например 1.1, 1.2, 1.3 и т. Если раздел или подраздел имеет только один пункт, то нумеровать его не следует.
|
|
|
Внутри пунктов могут быть приведены перечисления. Перед каждым перечислением следует ставить дефис или, при необходимости ссылки в тексте на одно из перечислений, строчную букву (за исключением ё, з, о, г, ь, и, ы, ъ), после которой ставится скобка, например а), б), в) и т.д.
Заключение должно содержать краткие выводы по результатам выполненной работы, оценку полноты решения поставленных задач, оценку технико-экономической эффективности или социальной значимости работы. Заключение не нумеруется.
Список использованных источников (учебников, справочников, статей и т. п.) составляется в порядке появления ссылок на них в тексте записки. Ссылки на источники следует указывать порядковым номером по списку в квадратных скобках, например [4, с. 102].
В приложения включаются дополнительные и вспомогательные материалы, в частности распечатки расчетов на компьютере, таблицы вспомогательных цифровых данных и т. п. Каждое приложение должно начинаться с новой страницы с указанием наверху посередине страницы слова “Приложение”, после которого следует буква, обозначающая его последовательность. Приложения обозначаются заглавными буквами русского алфавита начиная с А, за исключением букв Ё, З, И, О, Ч, Ъ, Ы, Ь. Приложение должно иметь содержательный заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой. Если в записке одно приложение, то оно обозначается “Приложение А”. Приложения должны иметь общую с остальной частью записки сквозную нумерацию.
Формулы, используемые в расчетах, должны иметь ссылки на литературу, из которой они взяты. Формулы следует выделять из текста в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Формулы в записке следует нумеровать порядковой нумерацией в пределах всей записки арабскими цифрами в круглых скобках в крайнем правом положении на строке. Допускается нумерация формул в пределах раздела. Если в записке только одна формула, то ее не нумеруют.
|
|
|
После формулы ставят запятую и далее приводят пояснения к ней, т.е. расшифровку буквенных обозначений. Пояснения значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они даны в формуле. Первую строку пояснения к формуле начинают с двух пробелов и слова “где” без двоеточия, за ним следует буквенное обозначение, тире и расшифровка. Значение каждого символа и коэффициента следует давать с новой строки. Расшифровки отделяются друг от друга точкой с запятой.
Таблицы и иллюстрации (схемы, графики, рисунки) следует располагать непосредственно после текста, в котором они упоминается впервые, или на следующей странице. Таблицы и иллюстрации должны быть расположены так, чтобы их было удобно рассматривать без поворота записки или с поворотом ее по часовой стрелке. Таблицы и иллюстрации следует нумеровать арабскими цифрами порядковой нумерацией в пределах записки.
Название таблицы следует помещать над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире. Таблицу с большим количеством строк допускается переносить на другой лист (страницу). При этом нижнюю горизонтальную черту, ограничивающую таблицу, не проводят.
При переносе части таблицы на другой лист слово “Таблица” и ее номер указывают один раз справа над первой частью таблицы, над другими частями пишут слово “Продолжение” и указывают номер таблицы, например: “Продолжение таблицы 1”. При ссылке следует писать слово “таблица” с указанием ее номера.
Иллюстрации, при необходимости, могут иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Под пояснениями пишут слово “Рисунок” и указывают его номер и наименование по середине строки, например: “Рис.2 – График давлений для ветви №1”.
В большинстве случаев рисунки и таблицы в записке имеют самостоятельное значение (не относятся к вспомогательным материалам), поэтому помещать их в приложениях не рекомендуется.
Объем расчетно-пояснительной записки допускается не более 25-30 страниц, поэтому расчеты необходимо проводить в табличной форме.
Объем графической части курсового проекта составляет один лист чертежей формата А1 (594 ´ 841 мм), который выполняется в соответствии со стандартами ЕСКД (единая система конструкторской документации). Основные требования к выполнению чертежей установлены ГОСТ2.109-73. Рабочие чертежи оформляются в соответствии с ГОСТ 21.602-79 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи".
|
|
|
3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
При оформлении графической части курсового проекта следует руководствоваться правилами строительного черчения и ГОСТ 21.602-79 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”.
Планы типового этажа, чердака (при верхней разводке магистралей) и подвала здания выполняются в масштабе 1:100. Планы здания изображают в виде разреза системы отопления горизонтальной плоскостью, проходящей под перекрытием данного этажа.
Строительные конструкции и элементы здания выполняются тонкими линиями с соблюдением всех правил и условностей строительного черчения. Трубопроводы изображаются основной (жирной) линией.
На плане типового этажа показываются стояки, подводки, отопительные приборы, а также номера стояков и количество секций для чугунных радиаторов.
На плане чердака наносятся подающие магистрали, стояки и воздухосборники. На плане подвала показываются подающие и обратные магистрали (при нижней разводке) или обратные магистрали (при верхней разводке), стояки, оборудование теплового пункта, ввод тепловой сети в здание. Кроме того, на планы следует нанести разбивочные оси здания и расстояния между ними, отметки чистых полов этажей, привязки к разбивочным осям здания ввода тепловой сети и основных магистральных трубопроводов системы отопления, обозначение магистралей и стояков системы отопления, отключающую арматуру и устройства для спуска воды для каждой ветви системы отопления, диаметры и уклоны трубопроводов, тепловую изоляцию, количество секций радиаторов, а для других отопительных приборов (стальные радиаторы, конвекторы, регистры, чугунные ребристые трубы) марку и типоразмер. Примеры оформления показаны в /6/.
Схема системы отопления выполняется в аксонометрической проекции в масштабе 1:100. На схеме следует показать ввод тепловой сети с указанием диаметров и отметок уровня осей трубопроводов в местах пересечения их с осями наружных стен, элеваторный узел, магистральные трубопроводы, стояки и подводки с указанием их диаметров и обозначений, отметки уровня осей и уклоны магистральных трубопроводов, переходы с одного диаметра на другой, размеры горизонтальных участков трубопроводов, отопительные приборы с указанием числа секций или марки и типоразмера отопительных приборов, запорно-регулирующую арматуру, устройства для спуска воды и выпуска воздуха.
4. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУХА
В соответствии с заданием на проект выписать из СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” климатические данные района строительства: расчетную температуру наружного воздуха для проектирования отопления tн.о, среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период tн.ср, продолжительность отопительного периода nо, скорость ветра vн. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tн.о принимается равной температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Расчетную скорость ветра следует принимать равной максимальной из средних скоростей ветра за январь. Климатические параметры наружного воздуха для некоторых городов приведены в приложении А методических указаний.
Температура внутреннего воздуха tвн для жилых зданий согласно ГОСТ 30494-96 принимается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления. В районах с температурой наиболее холодной пятидневки tн.о=-30°С и выше в жилых комнатах принимается tвн=20°С, а в районах с температурой tн.о=-31°С и ниже tвн=21°С. Для угловых жилых помещений температура внутреннего воздуха принимается на 2°С выше указанных значений. Температура внутреннего воздуха принимается: для кухонь, туалетов, коридоров tвн=19°С, для ванных комнат tвн=24°С, для лестничной клетки tвн=14°С.
5. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
Фактическое сопротивление теплопередаче Rо, м2·°C/Bt, ограждающих конструкций, а также окон и фонарей (с вертикальным остеклением или с углом наклона более 45°) должно быть не менее требуемого значения Rэнтреб, м2·°С/Вт, принимаемого по условиям энергосбережения по таблице 1 в зависимости от градусо-суток (ГСОП), вычисляемых по формуле (1).
ГСОП = (tвн - tот.п)×zот.п, (1)
где tвн - расчетная температура внутреннего воздуха, °С;
tот.п, zот.п – средняя температура °С, и продолжительность, сут, отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С.
с - коэффициент, учитывающий единицы измерения тепловой мощности Q, если Q в ккал/ч, то с = 0,86; если Q в Вт – с = 1,0; если Q в кДж/ч – с = 3,6;
Таблица 1
Сопротивление теплопередаче по условиям энергосбережения
| Здания | Градусо-сутки отопительного периода, (ГСОП), °С×сут | Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rэнтреб, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций | |||
| стен | покрытий и перекрытий над проездами | перекрытий чердачных, над холодными под-польями и подвалами | окон и балконных дверей | ||
| Жилые, лечебно- профилактические и детские учреждения, школы, интернаты | 2,8/с | 4,2/с | 3,7/с | 0,45/с | |
| 3,5/с | 5,2/с | 4,6/с | 0,6/с | ||
| 4,2/с | 6,2/с | 5,5/с | 0,7/с | ||
| а | — | 0,00035 | 0,0005 | 0,00045 | — |
| b | — | 1,4 | 2,2 | 1,9 | — |
П р и м е ч а н и е. Значения Rэнтребдля величин ГСОП отличающихся от табличных, следует определять по формуле
Rотреб = (a·ГСОП + b) /с, (2)
где a, b — коэффициенты, приведенные в таблице 1 кроме окон и балконных дверей, где
для интервала до 6000 °С·сут: а = 0,000075, b = 0,15;
для интервала 6000-8000 °С·сут: а = 0,00005, b = 0,3.
Сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей принимается: при двойном остеклении в деревянных раздельных переплетах Rо= 0,512/с, при тройном остеклении в деревянных раздельно - спаренных переплетах Rо= 0,64/с. Из таблицы 1 следует, что в городах с числом градусо - суток ГСОП= 4000…8000 должно применяться тройное остекление или использоваться новые более эффективные конструкции окон. Для наружных двойных деревянных дверей Rо=0,5/с.
6. ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
При определении потерь теплоты помещениями учитываются основные и добавочные потери теплоты через ограждения Qогр, расход теплоты на нагревание инфильтрующегося в помещение наружного воздуха Qинф, бытовые тепловыделения в жилые комнаты и кухни Qбыт.
Основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции помещений определяются по формуле
Qогр=F/Rо×(tвн-tн.о)×(1+b)×n (2)
где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м2;
Ro - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции;
tвн - расчетная температура внутреннего воздуха помещений;
tн.о - температура наружного воздуха для проектирования отопления;
n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;
b - коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.
Если в наружной стене имеются окна, балконные двери или входная дверь, то при определении площади наружной стены необходимо вычесть суммарную площадь световых проемов и дверей.
Правила обмера поверхностей ограждающих конструкций приведены в /6, с.35/. Линейные размеры ограждений следует определять с точностью до 0,1м. Площадь ограждений определяется с точностью до 0,1 м2.
Добавочные потери теплоты b через ограждающие конструкции помещений принимаются в долях от основных потерь:
в помещениях любого назначения для наружных вертикальных и наклонных стен, дверей и окон, обращенных на север, восток, северо-восток и северо-запад - в размере 0,1; на юго-восток и запад - 0,05; в угловых помещениях дополнительно – по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток., северо-восток и северо-запад и 0,1 – в других случаях;
в помещениях, разрабатываемых для типового проектирования, через стены, двери и окна, обращенные на любую из сторон света, в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 для угловых помещений (кроме жилых), а во всех жилых помещениях – 0,13;
на врывание холодного воздуха через входные двери при высоте здания H, м, от средней отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты. Для двойных дверей с тамбуром между ними b=0,27×H; для двойных дверей без тамбура 0,34×H. Добавочные теплопотери не учитывают для запасных или летних дверей, например, для балконных дверей.
Потери теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха необходимо определять, учитывая два вида поступлений воздуха в помещения:
1. Потери через неплотности в наружных ограждениях в результате действия теплового и ветрового давления Qинф1;
2. Потери вследствие дебаланса между нормируемыми величинами воздухообмена по притоку и вытяжкеQинф2.
За расчетные потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха следует принимать большее из полученных значений Qинф1 и Qинф2.
Потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха Qинф1 и Qинф2 определяются по формуле
Qинф1= 0,24×с×åG×(tвн-tн.о)×k, (3)
Qинф2= 0,24×с×L×rвн×(tвн-tн.о)× k, (5)
где с - коэффициент, учитывающий единицы измерения потерь теплоты Q, равный 1, 1,163 или 4,19.
G -количество инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;
k - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока; k= 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами; k=0,8 для окон и балконных дверей с раздельными переплетами; k=1,0 для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами.
rвн- плотность воздуха в помещении, кг/м3;
L - расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий удельный нормативный расход принимается равным 3 м3/ч на 1м2 площади жилых помещений, т. е. L=3× Fпл.
F- площадь пола жилой комнаты, м2.
В курсовом проекте количество инфильтрующегося воздуха в помещение через неплотности наружных ограждений можно определить по величине нормативной воздухопроницаемости Gн для окон и балконных дверей жилых зданий /2/
G = Gн×åF, (4)
где Gн - нормативная воздухопроницаемость; для окон и балконных дверей жилых общественных и бытовых зданий в деревянных переплетах Gн= 6 кг/(м2×ч);
F - расчетная площадь окон и балконных дверей в м2.
Общие потери теплоты помещениями уменьшаются на величину теплового потока, регулярно поступающего от электрических приборов, освещения и людей; при этом тепловой поток, поступающий в комнаты и кухни жилых домов принимается из расчета 8,6 ккал/ч (10 Вт) на 1 м2 пола /1/
Qбыт= с×8,6×Fпл. (6)
Потери теплоты помещением определяются по формуле
Qпом= Qогр+ Qинф- Qбыт. (7)
Расчет основных, добавочных и общих потерь теплоты ведется в табличной форме. Примеры расчета тепловых потерь приведены в приложении Б. Расчетные потери теплоты по каждому ограждению округляются до целого числа. Расчетные часовые потери теплоты зданием Qо.р определяются как сумма тепловых потерь помещений.
Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения здания, а также для ориентировочных расчетов необходимого количества теплоты для отопления здания используется удельная отопительная характеристика, определяемая по формуле
qо=Qо.р/a×Vн×(tвн-tн.о) (8)
где Qо.р - расчетные потери теплоты зданием;
Vн - объем здания по наружному обмеру, м3;
tср - средняя температура внутреннего воздуха в здании;
a - поправочный коэффициент, учитывающий зависимость отопительной характеристики здания от расчетной температуры наружного воздуха tн.о и для жилых зданий равный a=1+ 0,6×(30+tн.о) / (tвн-tн.о).
7. КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
При конструировании системы отопления следует руководствоваться указаниями главы 6 СНиП 41-01-2003.
Тепловой пункт, где располагается узел ввода тепловой сети, размещается в подвале центральной части здания. Систему отопления следует проектировать с тупиковой разводкой магистралей. Магистральные трубопроводы системы отопления с нижней разводкой прокладываются в подвале на кронштейнах вдоль наружных стен здания. При верхней разводке подающий трубопровод прокладывается по чердаку здания на расстоянии 1,5 м от наружных стен, а обратный трубопровод - в подвале на кронштейнах. Магистрали должны быть покрыты тепловой изоляцией. Для обеспечения выпуска воздуха и спуска воды трубопроводы системы отопления следует прокладывать с уклоном не менее 0,002. Уклон магистралей обычно направлен в сторону теплового пункта. В системах отопления с верхней разводкой магистралей для перемещения пузырьков воздуха к воздухосборникам уклон подающего трубопровода рекомендуется делать против направления движения воды в сторону главного стояка. Воздухосборники размещаются в верхних точках магистралей. В системах с нижней разводкой магистралей удаление воздуха осуществляется через воздушные краны, устанавливаемые на отопительных приборах верхних этажей. В нижних точках разводящих (горизонтальных) трубопроводов и на стояках устанавливаются устройства для спуска воды (штуцер с вентилем).
Отопительные приборы в жилых зданиях располагаются под окнами (в кирпичных зданиях обычно в нишах). В угловых помещениях необходимо устанавливать приборы вдоль обеих наружных стен. В лестничных клетках в зданиях до двенадцати этажей отопительные приборы устанавливаются под лестничным маршем первого этажа. В настоящее время для отопления лестничных клеток зданий чаще используются рециркуляционные воздухонагреватели, работающие на перегретой воде.
Отопление ванных комнат осуществляется полотенцесушителями, которые обычно присоединяются к циркуляционным системам горячего водоснабжения.
В однотрубных системах отопления стояк располагают на расстоянии 150 ± 50 мм от откоса оконного проема, а длину подводок к приборам принимают 360...400 мм.
В угловых помещениях стояки прокладываются в наружных углах, так как теплоотдача стояков устраняет переохлаждение и конденсацию влаги на внутренних поверхностях стен. Отопительные приборы лестничных клеток следует присоединять к отдельным стоякам системы отопления. Эти стояки выполняются по однотрубной проточной схеме. В однотрубной системе отопления с верхней разводкой главный стояк должен располагаться таким образом, чтобы все ветви системы имели примерно одинаковую тепловую нагрузку и небольшую протяженность. В системах отопления с нижней разводкой магистралей применяются П-образные стояки, которые имеют подъемный и опускной участки. Подъемный участок прокладывается по помещениям, с меньшими тепловыми нагрузками и присоединяется к подающей магистрали.
На подводках к отопительным приборам для регулирования теплоотдачи устанавливается регулирующая арматура (трехходовые краны или краны двойной регулировки). Если в помещении имеются два отопительных прибора, то регулирующий кран устанавливается только на одном из них. Регулирующие краны у отопительных приборов не устанавливаются в местах, где может замерзать вода, например, в лестничных клетках.
8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
В задачи гидравлического расчета системы отопления входят определение диаметров трубопроводов, определение потерь давления и увязка циркуляционных колец, которая заключается в том, чтобы обеспечить по каждому стояку расчетный расход воды.
Для проведения гидравлического расчета необходимо составить расчетную аксонометрическую схему системы отопления, на которой указываются тепловые нагрузки отопительных приборов, тепловые нагрузки и номера стояков, тепловые нагрузки, длина и номера участков магистралей. Под участком понимается часть трубопровода, в пределах которой расход теплоносителя и диаметр трубы остаются неизменными. При тупиковом движении воды в магистралях основное циркуляционное кольцо назначается через наиболее удаленный от теплового пункта или наиболее нагруженный стояк. Пример оформления расчетной схемы показан в приложении В.
Располагаемый перепад давлений в системе отопления с механическим побуждением складывается из насосного и гравитационного естественного напора /6, с.88/. Допускается не учитывать естественное давление от охлаждения воды, если оно составляет менее 10% располагаемого давления.
В зданиях с числом этажей до 9 величина естественного давления обычно не превышает 10% располагаемого давления. Кроме того, с повышением температуры наружного воздуха понижается температура воды в системе отопления и естественное давление уменьшается. Например, в начале или в конце отопительного сезона при tн=+8°С естественное давление уменьшается примерно в 4...5 раз по сравнению с расчетным. Поэтому в курсовом проекте для упрощения расчетов величиной естественного давления можно пренебречь.
В зданиях высотой до 9-ти этажей при элеваторном присоединении системы отопления располагаемое давление обычно принимают до 1000 кг/м2 (10 кПа).
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления можно выполнять различными способами, в частности, методом удельных потерь давления, методом динамических давлений или методом характеристик сопротивления. Для расчета однотрубных систем отопления в настоящее время считается наиболее удобным метод характеристик сопротивления /7, с. 95/, который и рекомендуется использовать в курсовом проекте. Расчет ведется в табличной форме.
Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления начинают с последнего по ходу горячей воды стояка. Вначале в таблицу вписывают номера участков, тепловые нагрузки на участках и их длины. Длины участков измеряются на аксонометрической схеме с точностью до 0,1 м.
Расходы воды по стоякам и участкам определяют по формуле
| G = | Q | ·β1·β2, | (9) |
| c·(t1р – to.р) |
где Q - тепловая нагрузка стояка или участка;
с - удельная теплоемкость воды;
t1р, tо.р - расчетные температуры воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления;
b1 - поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь (сверх расчетной) принимаемых к установке отопительных приборов; для радиаторов типа М-90 и МС-90-108 b1=1,03; для радиаторов типа М-140А, МС-140-98 и МС-140-108 b1=1,04;
b2- поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты, вызванные размещением отопительных приборов у наружных стен; для чугунных секционных радиаторов b2=1,02.
Стояки в системах отопления обычно выполняют из труб диаметром 15 - 20 мм и в очень редких случаях 25 - 32 мм. Диаметр самого удаленного стояка предварительно принимают 20 мм. Полная характеристика сопротивления стояка Sстд определяется как сумма характеристик сопротивлений узлов стояка, которые принимаются по таблице 4 приложения Г в зависимости от конструкции узлов и диаметра стояка.
Действительные потери давления в стояке рассчитываются по известным значениям расхода воды Gст и полной характеристике сопротивления стояка Sстд по формуле
Δ Pстд=k× Sстд ×Gст2. (10)
Для лучшей увязки циркуляционных колец рекомендуется, чтобы потери давления в стояках составляли 70% от общего гидравлического сопротивления системы отопления. Желательно, чтобы потери давления в стояке находились в пределах от 550 до 750 кг/м2. Если потери давления в стояке Δ Pстдвыходят за эти пределы, следует задаться другим диаметром или принять составной стояк из 2-х смежных диаметров труб и определить новое значение Δ Pстд.
Диаметры магистральных участков в мм предварительно можно определить по приближенной формуле
dуч=4 ×(åLуч×kед/DPстд)0,19×Gуч0,38, (11)
где Gуч - расход воды на рассчитываемом участке, кг/ч;
åLуч - суммарная длина всех участков подающей и обратной магистралей от элеватора до последнего стояка (включая главный стояк), м;
kед - коэффициент, учитывающий единицы измерения давления; если расчет ведется в технической системе единиц, то kед = 1кГ/м2, в международной системе единиц kед = 9,81Па;
DPстд- действительные потери давления в расчетном стояке.
Полученное значение диаметра участка dуч округляется до ближайшего стандартного условного диаметра трубопровода.
В зависимости от принятого диаметра участка магистрали находят его характеристику сопротивления по формуле /7, с.99/
Sуч =kед×A×(l×L/d+åz), (12)
где A - удельное динамическое давление в трубопроводе;
L - длина участка трубопровода, м;
l/d-приведенный коэффициент трения на 1 м трубы данного диаметра;
åz- сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке (тройники, крестовины, отводы, арматура и т.д.).
Значения удельного динамического давления, приведенного коэффициента трения и коэффициентов местных сопротивлений приведены в приложении Г.
Потеря давления на участке магистрали определяется по формуле
Δ Pуч= Sуч×Gуч2. (13)
Располагаемый перепад давлений для 2-го стояка равен сумме потерь давления в стояке 1, подающем и обратном участках магистралей между первым и вторым стояками Δ Pст2расп = Δ Pст1д+ Δ P1-2под+ Δ P1-2обр.
По известным значениям Δ Pст2расп и Gст2 находят требуемую характеристику его сопротивления Sст2треб из формулы 10.
Задавшись диаметром второго стояка, вычисляют его действительную характеристику сопротивления Sст2д величина которой должна быть близка к требуемой Sст2треб.
По расходу воды и полученному значению Sст2д находят действительные потери давления во 2-м стояке Δ Pст2д. Невязка давлений не должна превышать 15% и определяется по формуле
| ΔР = | ΔРстрасп – ΔРстд | · 100% | (14) |
| ΔРстрасп |
Если невязка превышает допустимые пределы, то необходимо сконструировать составной стояк из труб диаметром 15 мм и 20 мм или 20 мм и 25 мм. Изменять диаметр стояка допускается лишь на подъемном или опускном участках при нижней разводке и на опускном участке при верхней разводке непосредственно у магистральных трубопроводов.
Если сконструировать составной стояк невозможно, то для увязки давлений устанавливают дроссельные диафрагмы (шайбы).
Диаметр шайбы должен быть не менее 3 мм и определяется по формуле
| dш = 2· ( | Gcт2 | )0,25 | (15) |
| ΔРстрасп – ΔРстд |
Гидравлический расчет остальных стояков и участков ветви системы отопления выполняется аналогично изложенному. Пример гидравлического расчета приведен в приложении Д.
Общее гидравлическое сопротивление системы отопления Dрс.о равняется сумме потерь давления в участках подающей и обратной магистралей от элеватора до последнего стояка и потерь давления в нем Δ рс.о= S Δ Pпод+ Δ Pст1+ S Δ Pобр.
По результатам гидравлического расчета строится график давлений, который наглядно показывает соотношение потерь давлений в стояках и участках магистралей, позволяет анализировать гидравлические режимы, облегчает наладку и регулирование системы отопления. По оси абсцисс откладывают длину участков магистралей в масштабе 1:100 и наносят номера стояков; по оси ординат - потери давления в стояках и участках магистралей (в масштабе 1 см = 50 или 100 кг/
9. РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Для поддержания в отапливаемом помещении расчетной температуры воздуха необходимо, чтобы количество теплоты, отдаваемой отопительными приборами и трубопроводами, равнялос
|
|
|
