 |
Гидравлический расчет системы отопления
|
|
|
|
Расчетное циркуляционное давление в системе
В системе отопления расчетное давление для создания циркуляции воды D рр, Па, определяется по формулам:
- в насосной вертикальной однотрубной системе при качественном регулировании теплоносителя
D рр = D рн + D ре; (5.1)
- то же при автоматическом качествен-количественном регулировании теплоносителя
D рр = D рн + 0,7D ре; (5.2)
- в насосных двухтрубной и горизонтальной однотрубной системах
D рр = D рн + 0,4D ре; (5.3)
- в гравитационной системе
D рр = D ре, (5.4)
где D рн – давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе;
D ре – естественное циркуляционное давление:
D ре = D ре.пр + D ре.тр. (5.5)
Естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в трубах D ре.тр, Па, находят по рис. Б.1 (приложение Б). В насосных системах с нижней разводкой величиной D ре.тр можно пренебрегать.
Естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в отопительных приборах D ре.пр, Па, определяется по формулам:
а) в вертикальной однотрубной системе при N приборах в стояке, входящем в расчетное кольцо:
, (5.6)
где Qi – необходимая теплоподача теплоносителем в i –е помещение:
Qi = Qn.ib 1 b 2; (5.7)
Qn.i – теплопотери i –го помещения, Вт;
b 1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых ОП за счет округления сверх расчетной величины (табл. 5.1);
Таблица 5.1
Значения коэффициента b 1
| Шаг номенклатурного ряда отопительных приборов, Вт | b 1 |
| 1,02 1,03 1,04 1,06 1,08 1,13 | |
| Примечание: для ОП помещения с номинальным тепловым потоком более 2,3 Вт следует принимать вместо b 1 коэффициент b 1I = 0,5(1+ b 1) |
|
|
|
b 2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты ОП у наружных ограждений (табл. 5.2);
Таблица 5.2
Значения коэффициента b 2
| Отопительный прибор | Значения b 2 при установке прибора | |
| у наружной стены, в том числе под световым проемом | у остекления светового проема | |
| Радиатор чугунный секционный стальной панельный Конвектор с кожухом без кожуха | 1,02 1,04 1,02 1,03 | 1,07 1,1 1,05 1,07 |
с – удельная массовая теплоемкость воды [4187 Дж/(кг×К)];
b - среднее приращение плотности при понижение температуры воды на 1 оС, при расчетной разности температур воды в системе 95…70, оС, b =0,64;
hi – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения (середина высоты ОП в однотрубной проточной системе, точка присоединения нижней подводки в однотрубной системе с замыкающими участками) и нагревания (середина высоты теплообменника или котла, точка смешения воды в тепловом пункте и т.д.); расстояние hi может измеряться от уровня магистрали, прокладываемой в подвальном помещении:
Gст - расход воды в стояке, кг /с; при гидравлическом расчете системы с равными перепадами температуры воды в стояках
, (5.8)
где D t c = t г - t о – расчетная разность температур в системе D t c=95–70=25 оС.
С учетом формулы (5.8) получено выражение
, (5.9)
где Qст = S Qn.i – тепловая нагрузка стояка;
б) в двухтрубной системе в расчетном кольце через отопительный прибор на нижнем этаже
D ре.пр = bgh 1 (t г – t о ), (5.10)
где h 1 - вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения (середина высоты ОП) и нагревания, м.
В насосных системах допустимо не учитывать D ре, если оно составляет менее 10 % от D рн.
Гидравлический расчет системы отопления по удельным
Линейным потерям давления
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.
|
|
|
Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки.
Участок - это часть теплопровода с неизменным расходом теплоносителя.
Расчет начинают с основного циркуляционного кольца системы, в котором установлено наименьшее значение D р 1 – отношение расчетного циркуляционного давления D рр к длине кольца S l:
D р 1 = D рр /S l. (5.11)
В насосной вертикальной однотрубной системе – это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта 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.
Расход воды на расчетном участке теплопровода Gуч рассчитывается по формуле
Gуч = 3,6 Qучb 1 b 2 /(cDtс), (5.12)
где Qуч - тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок ОП, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт;
с, b 1, b 2, Dt с – то же, что в формулах (5.6) и (5.7).
Выбор диаметров участков производится из условия максимального приближения фактических потерь напора на трение на участке Rуч к значению средних удельных потерь давления на трение (удельное сопротивление) Rср
Rср = a DРе/ å l, (5.13)
где a - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение в системе, принимаемый для систем с естественной циркуляцией воды 0,5, с насосной циркуляцией - 0,65;
å l - сумма длин участков циркуляционного кольца.
По Rср при определенных значениях Gуч по таблицам для гидравлического расчета трубопроводов (приложение В) находятся диаметр трубопровода d, фактические потери на трение R, скорость движения воды u. Эти данные заносятся в расчетную ведомость (приложение Г).
Потери давления в местных сопротивлениях участка
Z = å xu 2 r/ 2, (5.14)
где å x - сумма коэффициентов местных сопротивлений в данном участке теплопровода;
|
|
|
u - скорость воды в теплопроводе, м/с;
u 2 r/ 2 - динамическое давление воды в данном участке теплопровода, Па.
К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентили, краны, ОП, котлы, теплообменники и др.
Коэффициенты x местных сопротивлений можно принимать по приложению Д (приближенные значения). Для точных расчетов коэффициенты местных сопротивлений принимают по табл. II.13…II.20 [6].
Для определения потерь давления на местные сопротивления для расчетов трубопроводов водяного отопления в зависимости от скорости движения воды и суммы коэффициентов местных сопротивлений можно использовать табл. Е.1 (приложение Е).
Местные сопротивления относятся к участку с меньшим расходом теплоносителя, а коэффициенты местных сопротивлений котлов и ОП учитывают пополам.
Общая потеря давления на расчетном участке должна быть меньше располагаемого давления, которое определяется с учетом 10%-ного запаса на неучтенные потери:
å (Rучlуч+Zуч)» 0,9 Dрр. (5.15)
Расчет второстепенных циркуляционных колец системы проводят исходя из расчета основного кольца. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные (не общие) участки, параллельно соединенные с участками основного кольца. При этом стремятся к получению равенства
å (Rl+Z)доп = 0,9 Dрр.доп, (5.16)
где Dрр.доп – располагаемое циркуляционное давление для расчета дополнительных не общих участков.
Это давление принимают равным потерям давления (ранее вычисленным) на параллельно соединенных с ними участках, входящих в основное кольцо:
двухтрубной системы
Dрр.доп = å (Rl+Z)осн; (5.17)
однотрубной системы
Dрр.доп = å (Rl+Z)осн + (Dре.доп - Dре.осн), (5.18)
с поправкой на разность естественных циркуляционных давлений в рассчитываемом и основном кольце по формуле (5.6).
Невязка потерь давления в циркуляционных кольцах не должна превышать 5 % при попутной и 15 % - при тупиковой разводке систем при расчете с постоянными разностями температур [5].
Если полученная невязка больше допустимой, изменяют диаметры трубопроводов на нескольких участках и расчет повторяют.
|
|
|
Для однотрубной системы с замыкающими участками расход воды в приборах определяется с учетом коэффициента затекания воды в приборы, представляющего собой отношение массы воды, затекающей в прибор, к общей массе воды, проходящей по стояку:
a = Gпр/Gст. (5.19)
Значения коэффициента затекания воды в приборы приведены в табл. 5.3
Таблица 5.3
Значения коэффициента затекания воды a в приборных узлах
с радиаторами секционными и панельными типа РСВ1
| Приборный узел | Присоединение приборов к стояку | Подводка с замыкающим участком | a |
| С трехходовым краном КРТ | Одностороннее Двустороннее | - - | 1,0 0,50 |
| С проходным краном КРП | Одностороннее | Смещенным* Осевым | 0,50 0,33 |
| Двустороннее | Смещенным Осевым | 0,20 0,17 | |
| * При подводках с утками для этого узла a =0,33, для остальных узлов a не изменяется |
В однотрубных системах водяного отопления потери давления в стояках должны составлять не менее 70% общих потерь давления в циркуляционных кольцах без учета потерь давления в общих участках.
Для увязки потерь давления могут применяться составные стояки из труб различного диаметра. В первую очередь изменяют диаметр труб, соединяющих стояки с магистралями.
При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметра труб прибегают к диафрагмированию стояков. Диаметр диафрагмы определяют по формуле
, (5.20)
где G – расход воды в месте установки диафрагмы, кг/ч;
Dри - избыточное давление в циркуляционном кольце, Па.
Диаметр отверстия шайбы во избежание засорения должен быть не менее 5 мм.
По окончании гидравлического расчета на аксонометрической схеме системы и на планах здания проставляются диаметры рассчитанных трубопроводов и диафрагм.
|
|
|
