10331

атмосферу периодически через спускные краны или автоматические воздухоот-

водчики.

В системах с «опрокинутой» циркуляцией воды и верхним расположени-

ем обратной магистрали, в гравитационной системе с верхней разводкой для отделения и удаления газов используют расширительные баки с открытой пе-

реливной трубой.

В системах водяного отопления с нижней разводкой обеих магистралей скопление воздуха и газов удаляют в атмосферу периодически из отопительных приборов, установленных на верхнем этаже с помощью воздушных кранов или централизованно через специальные воздушные трубы. Воздушные трубы стояков объединяются воздушной линией – горизонтальной оцинкованной тру-

бой dy = 15 мм с одной воздушной петлей h = 500 мм, которая соединяется с вертикальным непроточным воздухосборником или с трубами открытого рас-

ширительного бака.

В вертикальных однотрубных системах многоэтажных зданий с

П-образными и бифилярными стояками наверху каждого стояка можно уста-

навливать только один воздушный кран и пользоваться им только при спуске воды из стояка. При наполнении системы воздух можно удалять в основании нисходящей части стояков путем выдавливания его водой.

5.7.Расширительный бак

Вкрупных системах водяного отопления группы зданий расширительные баки не устанавливают, а гидростатическое давление регулируется при помощи постоянно действующих подпиточных насосов. Поэтому расширительные баки применяют в системах водяного отопления одного или нескольких зданий при их тепловой мощности до 6 МВт.

Открытый расширительный бак размещают над верхней точкой систе-

мы отопления на расстоянии не менее 1,0 м в чердачном помещении или в ле-

стничной клетке.

30

Расширительный сосуд изготовляют стандартных размеров, цилиндриче-

ским или прямоугольным, из листовой стали толщиной 3...4 мм. Конструкция

расширительного бака представлена на рис. 5.6.

Для нормальной работы системы к расширительному сосуду присоеди-

няют трубы: циркуляционную 1 диа-

метром dy = 20...25 мм, расширитель-

ную 2 dy = 25...32 мм, переливную 3 dy = 32...50 мм, контрольную 4 dy = 20

где Vпр, Vкал, Vтр, Vкот – объем воды, м3, соответственно в приборах, калорифе-

рах, трубах, котлах, приходящийся на 1 кВт тепловой мощности системы ото-

пления.

31

Таблица 5.4

Объем воды в элементах системы отопления

5.8. Изоляция трубопроводов

Для уменьшения бесполезных теплопотерь отопительные трубопроводы покрывают тепловой изоляцией. Обязательно теплоизолируют трубопроводы,

проходящие в неотапливаемых помещениях, главные стояки систем отопления с верхней разводкой, трубопроводы, проходящие в подпольных каналах, рас-

ширительные баки, воздухосборники и воздухоотводчики, размещаемые в не-

отапливаемых помещениях. Предусматривают тепловую изоляцию, согласно СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», во из-

бежание перегревания помещений или ожогов людей.

32

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ

ОТОПЛЕНИЯ

Задача гидравлического расчета состоит в определении диаметров труб на отдельных участках при заданных расходах воды и давлениях.

Гидравлический расчет выполняют по пространственной (аксонометри-

ческой) схеме системы отопления с помощью таблицы (прил. 9). На схеме сис-

темы определяют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят теп-

ловые нагрузки.

Расход воды на участке при расчетной разности температуры воды в сис-

теме Gyч, кг/ч, определяют по формуле:

где Qуч – тепловая нагрузка участка системы отопления, Вт;

св – удельная массовая теплоемкость воды, кДж/(кг∙°С);

tг – температура воды в подающем трубопроводе системы отопления, °С; tо – температура воды в обратном трубопроводе системы отопления, °С.

При расчете системы отопления за главное (наиболее невыгодно распо-

ложенное в гидравлическом отношении) циркуляционное кольцо принимают то, для которого располагаемое циркуляционное давление на 1 м длины трубо-

провода окажется наименьшим. В тупиковых схемах двухтрубных систем глав-

ным обычно оказывается циркуляционное кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка.

Если значение располагаемого давления задано, тогда ориентируются на него; в противном случае ориентируются на допустимые скорости воды в тру-

бопроводах. Окончательные значения диаметров получают после увязки полу-

колец. В системах отопления такую неувязку допускают в диапазоне ±15 %.

Существуют различные методы гидравлического расчета систем водяного отопления. В методических указаниях рассматривается метод расчета трубо-

проводов по удельным потерям давления на трение. Он заключается в раздель-

33

ном определении потерь давления на трение и в местных сопротивлениях.

Расчет начинают с определения ориентировочного значения удельных потерь давления Rот, Па/м, на трение по формуле:

где 0,9 – уменьшающий коэффициент неучтенных в расчете гидравлических сопротивлений;

k – доля потерь давления на трение, принимаемая для систем с искусственной циркуляцией – 0,65; для систем с естественной циркуляцией – 0,5;

Рр.ц – расчетное циркуляционное давление в системе водяного отопления, Па; ∑l – сумма длин рассчитываемых участков, для которых давление Рр.ц являет-

ся располагаемым, м.

Расчетное циркуляционное давление в системе водяного отопления с ис-

кусственным побуждением, Па, определяют по выражению:

где Рн – давление, создаваемое насосом или элеватором, Па;

B – коэффициент, определяющий долю максимального гравитационного давле-

ния для расчетных условий, который принимают: для двухтрубных систем

B = 0,4...0,5; для однотрубных систем B = 1;

Ре – располагаемое естественное циркуляционное давление от остывания во-

ды в приборах, Па;

Ре.тр – дополнительное гравитационное давление от охлаждения воды в тру-

бопроводах, Па.

Располагаемое естественное циркуляционное давление Ре, Па, опреде-

ляют:

где g – ускорение свободного падения, м/с2;

h – расстояние по вертикали между точками нагрева и охлаждения воды, м; ρо, ρг – плотности охлажденной и нагретой воды, кг/м3 (прил. 10).

34

Дополнительное гравитационное давление от охлаждения воды в трубо-

проводе определяют по формуле (6.4), его важно учитывать при расчете не-

больших систем с естественной циркуляцией.

Расчет начинают с определения ориентировочного значения удельных потерь давления на трение Rот по формуле (6.2).

Найденная величина Rот является приближенной, но весьма удобной для ориентирования. Для более точных расчетов рекомендуется пользоваться спе-

циальными таблицами (прил. 9). При подборе диаметров труб для конкретных участков могут применяться величины, большие или меньшие Rот. Найдя по таблицам полученное значение R или близкое к нему, определяют заданный расход воды G. Графа таблицы, в которой найдено значение заданного расхода,

укажет, какому диаметру он соответствует. Под значением расхода в таблице приведена скорость движения воды v, которая не должна превышать допусти-

мые значения по [11]. Произведение Rl дает значение потерь давления на тре-

ние на данном участке. По приложению 12 определяют значение динамическо-

го давления, при умножении которого на сумму коэффициентов местных со-

противлений (прил. 11), получают потери давления Z в местных сопротивлени-

ях на рассчитываемом участке.

6.1. Порядок гидравлического расчета систем водяного отопления с

естественной циркуляцией воды

Систему гравитационного водяного отопления для увеличения естествен-

ного циркуляционного давления желательно устраивать с верхней разводкой магистралей. Расчетное циркуляционное давление Pр, Па, определяют для таких систем по формуле:

где Pпр – естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах, Па;

Pтр – естественное циркуляционное давление, вызываемое охлаждением воды

35

в трубопроводах, Па.

где g – ускорение свободного падения, м/с2;

h – расстояние по вертикали от центра нагревательного прибора до центра на-

грева воды в теплогенераторе, м; ρо, ρг – плотности охлажденной и нагретой воды, кг/м3.

где l – расстояние от главного стояка до расчетного, м;

N – число этажей в здании, шт.;

n – показатель степени, зависящий от схемы системы отопления (для одноэтаж-

ного здания n = 0,2).

Гидравлический расчет гравитационных систем водяного отопления обычно выполняют по способу удельных линейных потерь давления, выбирая основное циркуляционное кольцо по выражению:

где λ – коэффициент гидравлического трения, определяющий в долях гидроди-

намического давления (ρv2/2) линейную потерю гидростатического давления на длину трубы при заданном внутреннем диаметре dв;

dв – диаметр расчетного участка трубопровода, м; lуч – длина расчетного участка трубопровода, м;

∑ξуч – сумма коэффициентов местного сопротивления на участке, выражающая местные потери гидростатического давления в долях гидродинамического;

ρср, v – соответственно средняя плотность воды, кг/м3, и скорость движения во-

ды на участке, м/с.

Вспомогательную величину – среднее ориентировочное значение удель-

ной линейной потери давления на трение Rср, Па/м, определяют по формуле:

36

Эта формула отражает примерное равенство линейных и местных потерь давления в системах отопления с естественной циркуляцией воды. Для более точного определения значений R рекомендуется пользоваться таблицей (прил. 9).

Гидравлический расчет систем водяного отопления выполняют в таблич-

ной форме, приведенной в приложении 13.

7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Перед тепловым расчетом отопительных приборов необходимо выбрать и сконструировать систему отопления, знать параметры теплоносителя в системе отопления, выбрать тип прибора и место его установки [11].

Площадь поверхности теплообмена приборов Aпр, м2, определяют по формуле:

где Qпр – тепловая нагрузка прибора, Вт;

Qтр – суммарная теплоотдача в пределах помещения открыто проложенных труб, Вт;

kпр – коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м2∙°С); tт – средняя температура теплоносителя в приборе, °С;

tв – температура окружающей среды, °С;

β1 – коэффициент, учитывающий охлаждение теплоносителя в трубах до рас-

сматриваемого прибора.

Теплоотдачу открыто проложенных труб допускается определять по при-

ближенной формуле:

где qв и qг – теплоотдача 1 м вертикально или горизонтально проложенных труб

(прил. 14, табл. П.14.1), Вт/м;

lв и lг – длины вертикальных и горизонтальных труб в помещении, м.

Число секций в приборе n, шт., определяют по формуле:

37

где aс – площадь поверхности теплообмена одной секции радиатора, принятого к установке, м2;

β2 – коэффициент, учитывающий способ установки прибора; β3 – коэффициент, учитывающий число секций в приборе.

При округлении числа секций в радиаторе до целого числа расчетную площадь поверхности теплообмена можно уменьшить не более чем на 0,1 м2.

Тепловой расчет отопительных приборов ведут в табличной форме (прил.

14, табл. П.14.2).

8.ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЯ

8.1.Описание системы вентиляции

Вжилых зданиях обычно организовывают естественную вытяжную вен-

тиляцию. Вытяжная естественная канальная вентиляция состоит из вертикаль-

ных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми решет-

ками, сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты. Вытяжные системы устраивают из помещений кухонь, санузлов и ванных комнат, которые должны быть рассчитаны на удаление воздуха из жилых комнат.

Вентиляционные решетки монтируют на расстоянии 200…500 мм от по-

толка. Вертикальные вытяжные каналы должны самостоятельно выводиться выше крыши (в бесчердачных зданиях) или в сборную вытяжную шахту, кото-

рую обычно размещают на чердаке. Радиус действия одной шахты должен быть не более 8 м. Вентиляционные каналы размещают во внутренних капитальных стенах или монтируют приставные каналы из блоков и плит. В наружных сте-

нах и в местах пересечения капитальных стен вентиляционные каналы не уст-

раивают. Минимальный размер внутренних каналов 140 × 140 мм, приставных

– 100 × 150 мм.

38

8.2. Аэродинамический расчет системы вентиляции

Цель расчета – определение размеров вытяжных каналов для удаления нормируемого воздуха при расчетных условиях. Расчет каналов проводят исхо-

дя из располагаемого давления Pр, Па, при расчетной наружной температуре tн = +5°С:

где h – высота от оси жалюзийной решетки до верха вытяжной шахты, м; ρн, ρв – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.

Расчет воздуховодов начинают с наиболее неблагоприятно расположен-

ного канала, для которого возможная удельная потеря давления имеет наи-

меньшее значение.

8.3. Последовательность расчета

Заданные объемы воздуха и кратность воздухообмена заносят в таблицу

(прил. 15, табл. П.15.2). Принимают скорость движения воздуха v, м/с – для первого этажа 0,8…0,9 м/с; для второго – 0,6…0,7 м/с; для третьего – 0,4…0,9

м/с. В сборных воздуховодах v ≥ 1,0 м/с, а в вытяжной шахте v = 1,0…1,5 м/с.

По объему воздуха и принятой скорости находят предварительную пло-

щадь сечения каналов F, м2:

где L – расход воздуха в воздуховоде, м3/ч.

Для прямоугольного воздуховода устанавливают эквивалентный диаметр dэ, мм:

где а, b – стороны канала, мм.

39