Характеристика системы отопления, запорно-регулирующая арматура и удаление воздуха из системы отопления

2.4  Характеристика системы отопления, запорно-регулирующая арматура и удаление воздуха из системы отопления

В данном здании предусмотрена система водяного отопления с радиаторами PCBI-2 при температуре теплоносителя 105 ⁰С (в подающей магистрали) и 70 ⁰С (в обратной магистрали).

Система отопления запроектирована однотрубная горизонтальная с редукционными вставками без регулирования.

Для пуска системы по частям, а также включение отдельных ветвей системы для ремонта на магистральных теплопроводах устанавливают вентили. Так как здание трехэтажное отключающая арматура на стояках не установлена, за исключением лестничных клеток, где она должна быть предусмотрена независимо от этажности здания.

На подводках к приборам применены трехходовые краны КРТП (с поворотной заслонкой), обладающие пониженным гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает затекание в нагревательные приборы достаточного количества воды для их хорошего прогрева.

На лестничных клетках арматура на подводах не установлена, т. к. это место опасно в отношении замерзании воды в нагревательных приборах и трубах.

Удаление воздуха из нагревательных приборов и из всех участков теплопроводов является необходимым условием нормальной работы системы отопления. В нашей системе отопления есть необходимость установки кранов для выпуска воздуха из каждого прибора.

2.5  Расчет нагревательных приборов

Нагревательные приборы являются основным элементом системы отопления. Они устанавливаются непосредственно в помещении и должны удовлетворять теплотехническим, санитарно-гигиеническим и технико-экономическим требованиям.

Нагревательные приборы установлены у наружных ограждений под окнами.

Расчетная площадь F_p, м², отопительного прибора независимо от вида теплоносителя определяют по формуле:

Q

F_p = ————— ·β₁ β₂,

k · (t_cp + t_в)

Q – теплопотери помещения, Вт;

k = 11,5 Вт/(м²·^оС) – коэффициент теплопередачи радиатора;

t_cp – средняя температура теплоносителя в приборе, ⁰С;

t_в – внутренняя температура помещения, ⁰С;

β₁ = 1,05 – поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь приборов;

β₂ = 1,02 – поправочный коэффициент, учитывающий теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных стен.

Число секций радиаторов определяют по формуле:

 F_p β₄

N = ——— ,

 f β₃

f =0.95 м² – площадь одной секции радиатора;

β₄ = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиаторов в помещении;

β₃ = 0,92 + 0,16/F_p – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе.

Расчет нагревательных приборов сведен в таблицу 2.

2.6  Гидравлический расчет трубопроводов

Целью гидравлического расчета трубопроводов систем отопления является выбор таких сечений теплопроводов для наиболее протяженного и нагруженного циркуляционного кольца или ветви системы, по которой при располагаемой разности давления в системе, обеспечивается пропуск заданного расхода теплоносителя.

Расчетное кольцо проходит через верхние нагревательные приборы, наиболее удаленные от ввода теплоносителя. Оно разбито на расчетные участки, под которыми принята длина трубопровода с постоянным расходом теплоносителя. На каждом участке определяются тепловые нагрузки, длины и проставляется нумерация, начиная от элеватора по расчетному кольцу.

Располагаемое циркуляционное давление определяется по формуле:

Δр_рц = Δр_н + Б(Δр_{е пр} + Δр_{е тр}), Па

Δр_н = 10 кПа – искусственное давление, создаваемое элеватором;

Б = 0,4 – поправочный коэффициент;

Δр_{е пр}= n·h·g·(ρ_o– ρ_г)·0,6 – давление возникающее от охлаждения воды в приборе, Па;

Δр_{е тр} = 0 Па – дополнительное давление от охлаждения воды в трубах;

n – число этажей;

h – высота этажей, м;

ρ_o= 977,81 кг/м³ –плотность воды в обратной магистрали;

ρ_г = 961,92 кг/м³ – плотность воды в подающей магистрали.

Δр_рц = 10000 + 0,4·9·2,7·9,8·(977,81 – 961,92)·0,6 = 10908 Па

Диаметр труб в циркуляционном кольце подбираем исходя из принятого расхода воды и среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления от трения при движении теплоносителя по трубам:

(1 - K) Δр_рц

R_рц = ——————, Па/м;

 Σl

К = 0,65 – доля потерь давления на трение;

Σl – сумма длин участков расчетного кольца, м.

 (1 – 0,65)· 10908

R_рц = ———————— = 38,6 Па/м.

99,0

По полученному значению R_рц по приложению Б [2] выбираем диаметры участков d и по значению расхода воды G определяем действительные скорости движения воды и удельные потери давления от трения R. Эти данные заносим в таблицу 3.

Расход воды на участке определяем по формуле:

0,86Q_уч

G_i = ———— , кг/ч;

 t_г – t_о

Q_уч – тепловая нагрузка участка, Вт;

t_г = 105 ⁰С – температура воды в подающей магистрали;

t_о = 70 ⁰С – температура воды в обратной магистрали.

Потери давления в местных сопротивлениях определяем по формуле:

 _υ²

Z = Σξ — ρ, Па;

 2

Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

υ – скорость воды на участке, м/с.

Потери давления в кольце должны быть в пределах 90% располагаемого давления

Δр_рц – Σ(Rl_i + Z_i) 10908 – 10346

———————— · 100 % = ——————— · 100 % = 5,1 %

 Δр_рц 10908

Запас давления в основном циркуляционном кольце меньше 10 % => гидравлический расчет выполнен правильно.

2.7  Расчет гидроэлеватора

Гидроэлеватор применен в системе отопления для понижения температуры t₁ = 130 ⁰C сетевой воды, поступающей по подающему теплопроводу Т1, до температуры, допустимой в системе t_г = 105 ⁰С. Основными частями элеватора являются сопло, камера всасывания, камера смешения и диффузор.

Основной расчетной характеристикой для элеватора служит так называемый коэффициент смешения и представляющий собой отношение массы подмешиваемой охлажденной воды к массе воды поступающей из тепловой сети в элеватор:

 G_п t₁ – t_г  130  – 105

u = —— = ——— = ———— = 0,71

G_с  t_г – t_о  105 – 70

Далее определяем основной размер элеватора – диаметр горловины перехода камеры смешения в диффузор:

 3.6 Σ Q 3.6 ^. 79015

G_см = ———— β₁β₂ = ————— = 1935 кг/ч;

 c(t_г – t_о) 4.2(105 –70)

G_см  1935

d_г = 87,4 ———— = 87,4 —————— = 51,42

√100√Δр_н √100 √ 10346

Принимаем элеватор № 7 с d_г = 59 мм и определяем диаметр сопла:

d_с = d_г/(1 + u) = 59/(1 + 0,71) = 34,5 мм.

Определяем необходимое перед элеватором давление:

1,4(1 + u)² Δр_н = 1,4 ( 1 + 0,71)^2. 10,34 = 42,34 кПа.