11
выходе воды из стояка) возможен засор системы. В связи с этим диаметр диафрагмы должен быть не менее 3 мм.
В соответствии с современными технологиями для целей гидравлической увязки применяют специальные балансировочные клапаны. Установленные на стояках, они автоматически обеспечивают располагаемое давление и, соответственно, расчетный расход воды в них.
При гидравлическом расчете системы отопления с попутным движением воды в магистралях эпюру циркуляционного давления строят после расчета не только основного, но и еще двух второстепенных циркуляционных колец – через ближний и дальний (от теплового пункта) стояки. Гидравлический расчет второстепенных колец, как уже известно, сводится к расчету только дополнительных (не общих) участков, не входящих в основное кольцо. Например, для расчета дополнительных участков, относящихся к второстепенному циркуляционному кольцу через стояк 1 (рис. 7.1, б):
рр.ст.1 = ∑(Rl+ Z)1-4-4′,
а через стояк 7
рр.ст.7 = ∑(Rl+ Z)4-4′-7′,
В системах с попутным движением воды сравнительно легко при одинаковой длине циркуляционных колец добиться выполнения равенства по формуле (7.18). Поэтому невязка при расчете допустима не более ±5%.
7.4.Особенности гидравлического расчета систем отопления
сестественной циркуляцией воды
Системы водяного отопления для увеличения естественного циркуляционного давления устраивают, как уже известно, с верхней разводкой. Гидравлический расчет системы обычно выполняют по способу удельной линейной потери давления, выбирая основное циркуляционное кольцо по выражению (7.15). Нередко основное кольцо проходит не через дальний, а через ближний к тепловому пункту отопительный прибор, особенно в двухтрубных системах одноэтажных зданий.
Вспомогательную величину – среднее ориентировочное значение удельной линейной потери давления Rср, Па/м – определяют по формуле:
Rср = 0,5 рр /∑ l. |
(7.20) |
Формула (7.20) по структуре аналогична формуле (7.16). |
Она отражает |
примерное равенство линейных и местных потерь давления в системах отопления с естественной циркуляцией воды.
Гидравлический расчет систем проводят, пользуясь уже известными приемами, по правилам, описанным в разделе 7.3.
Предварительный гидравлический расчет проводят исходя из приблизи-
тельного значения расчетного циркуляционного давления |
ррп Па, вычисляемо- |
го для двухтрубной системы отопления по эмпирической формуле [5]: |
|
ррп = g(bhг(l + hг) ± h1 (ρо – ρг)), |
(7.21) |
где b – коэффициент, принимаемый равным 0,4 кг/м-4 |
при изолированном |
12
главном стояке и неизолированных остальных трубах; b = 0,34 кг/м-4 – при изолированных главном стояке и обратной линии; b = 0,16 кг/м-4 – при всех изолированных трубах;
hг – превышение подающей магистрали над центром нагревания воды в котле, м;
l – расстояние по горизонтали от расчетного стояка до котла, м;
h1 – расстояние по вертикали от центра отопительного прибора до центра нагревания воды в котле (со знаком плюс, если центр отопительных приборов расположен выше центра котла; со знаком минус, если центр отопительных приборов расположен ниже центра котла), м.
В формуле (7.21) знак «плюс» соответствует расположению центра охлаждения выше центра нагревания, знак «минус» – ниже центра нагревания.
Первый (и основной) член правой части формулы (7.21) выражает ориентировочное значение ре.тр – естественного циркуляционного давления, возникающего вследствие охлаждения воды в теплопроводах. Вычислить его значение точно невозможно, так как еще неизвестны диаметр труб и температура воды в них. Второй член определяет значение ре.пр – естественного циркуляционного давления, связанного с охлаждением воды в отопительных приборах, которое может способствовать или противодействовать циркуляции воды в системе.
Предварительный гидравлический расчет выполняют, определяя расход воды по формуле (7.2) в предположении, что теплопотери помещений возмещаются только приборами (без учета теплоотдачи теплопроводов). После выбора диаметра труб и вычисления потерь давления в системе проводят тепловой расчет труб с получением значений температуры воды на участках системы. Тепловой расчет труб выполняется, исходя из следующих основных положений.
Теплоотдача теплопровода Qтр на участке длиной lтр может быть найдена
как |
|
Qтр = qтр lтр, |
(7.22) |
где qтр – теплоотдача 1 м вертикально или горизонтально проложенного теплопровода [3] при известной начальной температуре теплоносителя, т.е. по разности температуры (tнач – tв).
Теплоотдачу Qтр можно считать равной изменению энтальпии теплоносителя воды при ее движении от начала до конца участка теплопровода:
Qтр = Gт с(tнач – tкон), |
(7.23) |
где Gт – расход воды на участке, кг/ч; |
|
tнач и tкон – температура воды соответственно в начале и конце участка, оС. |
|
Найдем температуру воды в конце участка: |
|
tкон = tнач - qтр lтр /(сGт). |
(7.24) |
При тепловом расчете длинных участков расчет приходится для уточнения выполнять дважды, исходя при вторичном определении не из начальной, а из средней температуры воды на участке.
Тепловой расчет начинают с первого участка от теплообменника, считая tнач = tг. Принимая найденную tкон в качестве tнач для последующего участка,
13
продолжают расчет и таким путем определяют температуру (а, следовательно, и плотность) воды в каждой узловой точке системы, в том числе при входе воды в приборы.
Уточняющий гидравлический расчет проводят, если обнаружится значительное расхождение между подсчитанными потерями давления в системе рпот и действительным располагаемым циркуляционным давлением ррд, которое определяют по формуле:
N |
– ρi) ± hi (ρод – ρг)). |
|
ррд = = g( ∑hi (ρi+1 |
(7.25) |
|
1 |
|
0,85 ррд или |
Гидравлический расчет системы уточняют, если рпот < |
||
рпот > ррд. Однако в этом случае при гидравлическом пересчете допустимо тепловой расчет труб не повторять.
Если окажется, что рпот < 0,7 ррд или рпот > 1,15 ррд, то уточняют не только гидравлический расчет, но и тепловой расчет труб, т.е. фактически зано-
во проводят весь расчет. При удачно выполненном предварительном гидравлическом расчете, когда рпот = (0,85…1,0) ррд, гидравлический и тепловой расчеты оставляют без изменений.
Данные теплового расчета труб используют при расчете площади отопительных приборов. Необходимую тепловую мощность Qпр каждого прибора
вычисляют по уравнению |
|
Qпр = Qп - ∑kп Qтр, |
(7.26) |
где Qп – расчетная теплопотребность помещения; |
|
∑kп Qтр – суммарная полезная теплоотдача имеющихся в помещении теплопроводов, известная из теплового расчета труб.
Глава 8. ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ И ИХ ОБОРУДОВАНИЕ
8.1. Теплоснабжение систем водяного отопления
Теплоисточником для системы водяного отопления являются местные водогрейные котельные (местное теплоснабжение), размещаемые в отапливаемом здании или близ него, и централизованные водяные системы теплоснабжения, при которых используется высокотемпературная вода, поступающая в здание из отдаленных теплоисточников – ТЭЦ или центральной тепловой станции.
В зависимости от источника теплоснабжения изменяются оборудование местных тепловых пунктов систем отопления и их принципиальные схемы
(рис. 8.1).
Принципиальная схема системы насосного водяного отопления при местном теплоснабжении от собственной водогрейной котельной в отапливаемом здании показана на рисунке 8.1, а. Воду, нагреваемую в котлах, перемещает циркуляционный насос, включенный в общую подающую или обратную магистраль, к которой, как изображено на схеме, присоединен также расширительный бак. Систему заполняют водой из водопровода.
14
При централизованном водяном теплоснабжении применяют три способа присоединения системы насосного водяного отопления к наружным теплопроводам.
Независимая схема присоединения системы насосного водяного отопления (рис. 8.1, б) близка по своим элементам к схеме при местном теплоснабжении. Лишь котлы заменяют теплообменниками и систему заполняют деаэрированной водой из наружной тепловой сети, используя высокое давление в ней или специальный подпиточный насос, если это давление недостаточно высоко.
|
а) |
4 |
|
б) |
|
4 |
|
|
|
|
|
||
|
|
5 |
|
|
|
5 |
|
tГ |
|
|
tГ<t1 |
|
|
|
|
tО |
9 t |
7 |
tО |
|
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
1 |
|
||
|
|
10 |
|
|
|
|
|
3 |
1 |
t2<tО |
|
1 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
в) |
|
|
г) |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
5 |
|
tГ<t1 |
|
|
tГ=t1 |
|
|
|
|
tО |
|
|
|
tО |
9 |
t1 |
11 |
9 |
t1 |
|
|
|
|
|
||||
10 |
t2=t0 |
|
10 |
t2=t0 |
|
|
Рис. 8.1. Схемы системы насосного водяного отопления: а – при местном теплоснабжении; б – с присоединением к наружным теплопроводам централизованного теплоснабжения по независимой схеме; в – то же по зависимой схеме со смешением воды; г – то же по зависимой прямоточной схеме; 1 – циркуляционный насос; 2 – теплогенератор (водогрейный котел); 3 – подача топлива; 4 – расширительный бак; 5 - отопительные приборы; 6 – водопровод; 7 – теплообменник; 8 – подпиточный насос; 9, 10 – наружные, соответственно, подающий и обратный теплопроводы; 11 – смесительная установка
При независимой схеме создается местный теплогидравлический режим в системе отопления при пониженной температуре греющей воды (tг < t1). Первичная вода после теплообменников должна иметь температуру выше температуры обратной воды в системе отопления (t2 > tо). Если, например, расчетная