1826

Вторым этапом проектирования является построение схемы системы отопления. Если система питается теплом от тепловой сети, то сначала конструктивно разрабатывается тепловой пункт, т.е. выбирается место для устройства теплового ввода и ограждение, на котором будет смонтирован узел управления (см. раздел 6).

Если источником тепла предполагается встроенная котельная, то разрабатывается ее устройство в специально отведенном для этого помещении.

Затем решается вопрос о разводке – прокладке магистралей системы, в зависимости от конструкции отапливаемого здания. Стояки объединяются в ветви, которые в свою очередь присоединяются к тепловому узлу или котлу, непосредственно, или же через распределительную гребенку.

Студент должен разработать не менее 2 вариантов разводки и представить их на рассмотрение руководителю вместе со своими соображениями. При этом учитываются следующие рекомендации:

−с целью экономии энергии и улучшения регулирования используется принцип зонирования. Если в здании имеется несколько групп помещений, которые работают в разном режиме эксплуатации (например, магазин в жилом доме), то каждая группа имеет самостоятельную ветку, по которой подается тепло;

−зонирование по отдельным помещениям бывает при наличии эпизодически используемых помещений (например, актовый зал в вузе). Но при малых размерах помещений (встроенных залов до 400 мест, обеденных залов до 150 мест) зонирование не применяется;

−в отсутствие подвала трубопроводы могут располагаться над полом 1 этажа, а при пересечении дверей и ворот – в подпольных каналах;

−в каналах прокладываются магистрали также в тех случаях, когда эстетические соображения не допускают их трассировку по первому этажу. Габариты каналов должны вместить прокладку изолированных труб с уклоном (приложение В). Арматуру и дренажные устройства в каналах делать не рекомендуется;

−горизонтальные ветви располагают под отопительными приборами на таком же расстоянии от стен, как и стояки. Если скорость теплоносителя превышает 0,25 м/с, то их можно прокладывать без уклона;

11

−не рекомендуется присоединять стояки в местах изгиба магистралей, т.к. из-за завихрений может ослабиться циркуляция воды в этих стояках;

−трубопроводы, расположенные друг над другом, на планах здания условно показывают параллельными линиями. При этом ближе к стене изображается наиболее низко лежащая труба. Крепление трубопроводов показано в приложении Г;

−трубопроводы крепятся на ограждениях через определенное расстояние [4, таблица 10.1], в зависимости от диаметра. В каркасных зданиях трубы прокладываются с учетом наличия колонн. В неотапливаемых помещениях и подпольных каналах трубы снабжаются тепловой изоляцией.

Стояки и магистральные трубопроводы наносятся на планы здания, показываются также подводки к приборам. На плане стояки изображаются крупными точками и нумеруются, начиная с левого верхнего угла плана здания по часовой стрелке. Номер подписывается на выносной линии снаружи здания. При оформлении чертежей следует руководствоваться ГОСТ.

После компоновки системы вычерчивается ее аксонометрическая схема. Особое внимание следует уделять аксонометрическому изображению узла присоединения системы к тепловому вводу, т.к. в этом месте чаще всего допускаются ошибки.

Врезка стояков в магистральные трубопроводы чаще всего применяется унифицированной. Для выбора нужной конфигурации и размеров используются данные таблиц [6].

Чтобы схема легко читалась, ни одна часть изображения не должна накладываться на другую. С этой целью масштаб по оси Y не соблюдается. В том случае, если наложения все же не избежать, стояк или часть системы переносится на свободное место при помощи точек (см. приложение Л). На схеме проставляются арматура, уклоны и устройства для удаления воздуха. Арматура на стояках и отопительных приборах из-за малости масштаба может не изображаться. Тогда,

ввиде отдельного узла, эта конструкция прорисовывается дополнительно на свободном месте.

Дальнейшие расчеты можно производить только тогда, когда схема системы полностью скомпанована.

12

5 РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

В курсовом проекте с целью сокращения объема работы расчет производится только для двух из циркуляционных колец – главного (основного) кольца системы и еще одного по указанию руководителя. Подробный расчет отопительных приборов производится только для двух стояков (или ветвей горизонтальной системы), входящих в упомянутые кольца. Рабочая расчетная схема выполняется для выбранных колец. Эта схема входит в состав пояснительной записки.

Для удобства дальнейшей работы рекомендуется тепловые нагрузки отопительных приборов отображать на плане первого этажа так, как показано на рисунке 1. Правила выбора главного циркуляционного кольца (ГЦК) изложены в [9, гл. 8.3]. Требуется просчитать нагрузку всех стояков и ветвей, после чего определяется ГЦК.

Рисунок 1 – Изображение тепловых нагрузок приборов стояка

Отдельно вычерчивается расчетная схема главного циркуляционного кольца. Стояки, в это кольцо не входящие, обрываются, за исключением одного – расчетного второстепенного кольца, заданного преподавателем. Точки обрыва помечаются буквами (рисунок 2). Участки обозначаются номерами и на выносной полке подписывается тепловая нагрузка участка Q, Вт, и его длина l, м.

Рисунок 2 – Разбивка расчетной схемы на участки

13

6 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

6.1Задачей гидравлического расчета является определение диаметров всех трубопроводов системы при заданном располагаемом перепаде давления на вводе ∆Ррц.

6.2Определение располагаемого циркуляционного давления

производится по [4, с.88]. Насосное давление Рн следует находить по приложению Б, в зависимости от коэффициента смешения u. Требуемый при этом перепад давлений на тепловом вводе задается руководителем проекта.

6.3Гидравлический расчет для двухтрубных систем целесообразно производить методом удельных потерь на трение, а для однотрубных – методом характеристик сопротивления. Оба метода описа-

6.3.1При расчете двухтрубной системы все данные заносятся в таблицу 2. Диаметры назначаются в зависимости от среднего линейного сопротивления системы [4, с. 94] по таблице [4, приложение II]. По этой же таблице определяется скорость теплоносителя и фактическое линейное сопротивление всех участков главного циркуляционного кольца. При определении применяется интерполяция данных.

6.3.2Коэффициенты местных сопротивлений на каждом участке кольца подсчитываются отдельно, и расчет приводится в пояснительной записке. Значения коэффициентов местных сопротивлений (КМС) приведены в [4] и [6].

Пример записи.

6.3.3Определение потерь на местных сопротивлениях Z, Па производится по данным [4, таблица II.3].

6.3.4Результатом расчета является сумма потерь давления на

всем ГЦК. Эта величина Σ(Rl + z) и располагаемое давление Ррц связаны следующим соотношением:

14

До 10% располагаемого напора отводится на преодоление неучтенных потерь. Если соотношение не выполняется, следует изменить диаметр одного или нескольких участков системы и произвести их перерасчет.

6.4 Расчет методом характеристик сопротивления предполагает определение потерь давления на каждом участке ГЦК по формуле:

где S – характеристика сопротивления, принимаемая по приложению Ж для различных стандартных узлов и элементов системы отопления, Па/(кг ч)2;

Gуч – расход воды по участку, кг/ч.

Если узел нестандартен, то характеристика может быть подсчитана по формуле [4, с.90].

6.5Вначале рассчитывается стояк главного (основного) циркуляционного кольца. Участки стояка в большинстве случаев являются стандартными и их характеристики приводятся в приложении Е. Для наглядности данные заносятся в таблицу 3.

6.6После заполнения таблицы подсчитывается суммарная характеристика стояка Sст = ΣS × 104 Па/(кг ч)2 и его гидравлическое

сопротивление ∆Рст, Па:

6.7 Диаметры участков магистралей назначаются, исходя из располагаемого падения давления в магистралях, Па:

15

где Σlмаг – суммарная длина подающей и обратной магистралей ГЦК. Назначение диаметров производитсяпотаблице[4, приложение II].

Таблица 2 – Таблица гидравлического расчета двухтрубной системы

Таблица 3 – Таблица гидравлического расчета стояка однотрубной системы

6.9Результатом расчета, как и в предыдущем случае, является суммарное значение потери давления на сопротивлениях всех участков ГЦК. Проверка его соответствия величине располагаемого давления производится так же, как и в расчете двухтрубной системы

(см.п. 4.3.4).

6.10Для второстепенного кольца производится расчет стояка по той же методике, что и для ГЦК.

6.11В случае, когда потери напора в главном циркуляционном

кольце значительно меньше располагаемого напора ∆Ррц, излишний напор можно погасить балансировочным клапаном, установленным на индивидуальном тепловом пункте (ИТП).

7 УВЯЗКА ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ

После гидравлического расчета главного циркуляционного кольца производится увязка потерь давления. Принципы увязки описаны в [6, с.95]. Там же указаны и допустимые невязки в процентах.

В курсовом проекте увязка производится полукольцами. Пример увязки дается ниже для системы тупиковой с верхней разводкой. Для этого выделяются и отбрасываются общие для ГЦК и второстепенного кольца участки (см. рисунок 3).

0

Пунктиром указаны общие участки для колец стояка CD и AG

Рисунок 3 – Схема увязки стояков

17

Для увязки стояков 1 –1/ и 3 – 3/ следует стремиться к равенству потерь давления (сопротивлений) в полукольцах 1233/2/1/ и 11/, т.е., для двухтрубной системы:

или, что то же самое для однотрубной системы:

Невязка должна быть сведена до нормы.

Увеличение сопротивления одного из стояков может быть достигнуто тремя способами:

–изменением диаметра на меньший, причем можно проектировать составной стояк из труб различного диаметра. Например, врезки в магистраль одного диаметра, а сам стояк – другого;

–установкой дополнительной арматуры, например, вентилей (запорных клапанов);

–установкой дроссельной шайбы – калиброванного местного сопротивления или установкой балансировочного клапана, являющегося, в сущности, шайбой переменного диаметра.

Диаметр дроссельной шайбы рассчитывается по формуле:

где G – расход теплоносителя в стояке, кг/ч;

∆Рш – перепад давления, который должен быть погашен на шайбе, мм вод.ст. (1мм вод.ст. = 10 Па).

Следует обращать внимание на размерности в формуле. Прежде всего, нужно стараться произвести увязку путем изме-

нения диаметров труб, для чего стояк главного кольца желательно

18

принимать диаметром не менее 20 мм. К установке дроссельной шайбы или балансировочного клапана прибегают в том случае, когда другие способы невязки неэффективны. Если же диаметр шайбы получается менее 5 мм, то стоит рассмотреть вариант попутной системы, которая увязывается более легко.

Подбор балансировочного клапана производится по номограмме (приложение И). На ней можно подобрать ручной балансировочный клапан для стояка диаметром 15 мм. Для других диаметров выбор производится по [7].

8 РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПУНКТА

Вэтот раздел входит расчет и подбор смесительного насоса, теплосчетчика, грязевиков и контрольного оборудования теплового узла (термометров и манометров).

Внастоящее время практически все проектируемые системы отопления разрабатываются с насосным смешением, позволяющим более гибко управлять системой и дающим значительную экономию тепловой энергии при устройстве погодного регулирования.

Насос может быть установлен на перемычке между магистралями (рисунок 4,а), на подающей (рисунок 4,б,) или обратной магистрали (рисунок. 4,в).

1 – смесительный насос; 2 – регулятор температуры; 3 – обратный клапан

Рисунок 4 – Схемы подключения смесительных насосов

19

Для подбора насоса должны быть известны расход теплоносителя Gнас и напор, создаваемый насосом Рнас. Эти величины принимаются с 10% запасом.

Gрасч =1,1Gнас; (11) Ррасч =1,1Рнас.

Напор насоса (Рнас) равен потерям в главном (основном) циркуляционном кольце (∆Ргцк).

Величина Gнас в том случае, когда насос устанавливается на подающей или обратной магистрали, равна расходу воды в системе отопления, Gc.о, м3/ч. Если же насос располагается на перемычке, то Gнас вычисляется следующим образом:

где Gс.о. и ∆Ргцк известны из гидравлического расчета.

Подбор насоса производится по номограммам, одна из которых в качестве примера приводится в приложении Ж.

Грязевики подбираются по данным приложения К, термометры

иманометры – по [8].

Втепловом узле обязательно должен быть установлен счетчик тепла, по которому осуществляется оплата за тепловую энергию.

20