Методическое пособие 628

8.2. Однотрубные системы отопления

Вертикальные однотрубные системы водяного отопления со смещенными замыкающими участками могут оснащаться радиаторными терморегуляторами с проходными регулирующими клапанами пониженного гидравлического сопротивления, например RTD-G (рис. 35, 36)

В горизонтальных системах (рис. 37), в том числе квартирных системах отопления, целесообразно использовать терморегуляторы в составе присоединительных гарнитур RTD-KE, в конструкцию которых встроен байпас,

рис. 38.

Установка терморегуляторов в однотрубных системах отопления уменьшает коэффициент затекания воды в отопительные приборы, что приводит к увеличению требуемой поверхности нагрева (увеличению стоимости системы отопления). Поэтому применение однотрубных систем отопления в новом строительстве должно быть ограничено. Использование терморегуляторов в однотрубных системах отопления дает больший эффект, если применяется автоматизированный узел управления, который предотвращает завышение температуры обратной воды, поступающей в тепловую сеть из системы отопления.

Рис. 35. Схема однотрубной системы отопления с верхней разводкой и смещенными замыкающими участками

51

9. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

9.1.Определение тепловой нагрузки и расхода воды

всистеме отопления

До начала гидравлического расчета должно быть выполнено следующее:

составлен тепловой баланс каждого помещения, на основании которого определяется тепловая мощность системы отопления и тепловая нагрузка отопительного прибора для каждого помещения;

выбрана схема отопления и приняты параметры теплоносителя;

выбран тип и способ установки отопительных приборов;

конструктивно решена система отопления, а именно: на планах здания размещены отопительные приборы, стояки, подающие и обратные магистрали, устройства для удаления воздуха из системы отопления, расширительный бак (если он необходим), выбрано место расположения индивидуального теплового пункта;

произведен расчет рециркуляционного воздухонагревателя для лестничной клетки (если отопление лестничной клетки осуществляется рециркуляционным воздухонагревателем, который присоединен к индивидуальному тепловому пункту (ИТП) по предвключенной схеме, т.е. до смесительной установки):

вычерчена схема системы отопления или вычерчена схема подающих и обратных магистралей и схема (развертка) стояков.

На схеме системы отопления проставляют тепловые нагрузки всех отопительных приборов, стояков, ветвей и магистралей. Тепловые нагрузки, которые должны возмещаться системой отопления. Записывают на схеме над прямоугольниками, изображающими отопительные приборы и над выносными линиями от участков стояков, ветвей и магистралей (см. рис. 41). Если в помещении устанавливается один отопительный прибор, то его нагрузка равна теплопотерям этого помещения. При необходимости установки двух или нескольких приборов в одном помещении нагрузка каждого определяется давлением теплопотерь на количество установленных приборов.

Суммарные тепловые нагрузки стояков наносят под номером стояка. Ветвей – рядом с трубой ветви (см. рис. 41). Правильность расчета нагрузки всей системы отопления подтверждается совпадением величин тепловых нагрузок магистралей у распределительного и сборного трубопроводов. Полученные таким образом тепловые нагрузки, а также расчетный перепад температуры воды в системе, определяющий общий расход воды, являются исходными данными для гидравлического расчета. Общий расход воды, кг/ч, в

55

системе отопления (после элеватора или иного смесительного устройства) определяется по формуле

где Q отзд - тепловая мощность системы отопления, равная расчетным теплопотерям отапливаемого здания, Вт; t Г ,t о – расчетная температура горя-

чей и обратной воды в системе отопления, 0 С; С – удельная массовая теплоемкость воды, С = 4,2 кДж/(кг 0 С); β 1 – поправочный коэффициент, учитывающий теплоотдачу через дополнительную площадь (сверх расчетной) принимаемых к установке приборов: для радиаторов низких β 1 = 1,02; для радиаторов М-90 – 1,03; для радиаторов РД – 90с, МС – I40, М – I40А, РСГ-I, конвекторов КА «Аккорд», КН «Комфорт», КО «Ритм» – I,04; для радиаторов М-I40 Ао, РСВ, РСГ – I,06, для ребристых труб – I, 13; β2 - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты, связанные с размещением отопительных приборов у наружных ограждений; для радиаторов чугунных секционных β2 = 1,02 при размещении их у наружной стены под окнами ( β2 = 1, 07-у стекла световых проемов); для радиаторов стальных панельных РСВ, РСГ β2 = I,04; для конвекторов КА « Аккорд» – I,03; КН « Комфорт» и КО «Ритм» – I,02.

9.2. Общие положения гидравлического расчета

Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления чаще производится методом удельных потерь давления или по характеристикам сопротивления отдельных ее элементов (S 104 ). Характеристика гидравлического сопротивления соответствует потере давления, Па, при расходе воды через элемент сети, равном 100 кг/ч. При любом другом расходе воды потеря давления в элементе системы отопления с известной характеристикой гидравлического сопротивления определяется по формуле

где ∆P - потеря давления, Па;

(S 104 ) – характеристика гидравлического сопротивления, Па/(кг/ч) 2 ; G – расход воды, кг/ч.

Если N элементов сети системы отопления соединены последовательно, то общая характеристика гидравлического сопротивления (S 104 ) может

56

Характеристика гидравлического сопротивления (S 104 ) при параллельном соединении N элементов определяется:

Характеристики гидравлического сопротивления принимают по справочным данным фирмы «Данфосс», или их можно определить с использованием данных, приведенных в табл. 10. Например, характеристика сопротивления элемента системы отопления (S 104 ), Па, будет равна:

-участка трубы (длинной 1м) – (S 104 ) = L (S 104 ) 1м тр.;

-устройства (с коэффициентом местного сопротивления ξ ) –

(S 104 )ξ = ξ (S 104 )ξ=1 .

Таблица 10 Гидравлические характеристики (S 104 ), Па /(кг/ч)2, для 1м трубы

и местного сопротивления при ξ = 1

*Величина (S 104 ) является средней величиной для водогазопроводных труб.

Гидравлический расчет автоматизированных систем отопления с кранами RTD рекомендуется выполнять с использованием величин пропускной способности её элементов Кv .

Кv – это величина, которая соответствует расходу воды через элемент

системы отопления, м3 /ч, при перепаде давлений на нем 1 бар (один бар соответствует одной избыточной атмосфере или 0,1 МПа). Потерю давления ∆P при любом расходе воды через элемент системы отопления и его заданной пропускной способности определяют по формуле

где ∆P – потеря давления, МПа;

Кv – пропускная способность, м3 /ч;

G – расчетный расход воды, м3 /ч.

Общая пропускная способность Кv при параллельном соединении N

57

При последовательном соединении N элементов общая пропускная способность Кv определяется:

Характеристика гидравлического сопротивления элемента системы отопления и его пропускная способность связаны между собой зависимостью

Тепловой расчет автоматизированных систем отопления выполняются традиционным образом. Установочную мощность отопительных приборов целесообразно принимать с запасом 10 – 15 %, с таким расчетом, чтобы потребитель при необходимости могли увеличить температуру воздуха в помещение на несколько градусов выше расчетного значения без увеличения расхода теплоносителя в системе отопления.

9.3.Гидравлический расчет двухтрубных систем отопления

срадиаторными терморегуляторами RTD

Цель гидравлического расчета таких систем отопления заключается в увязке потерь давления в параллельных кольцах циркуляции относительно точки со стабилизированным располагаемым давлением.

Такими точками могут быть:

-выход подающего или обратного трубопроводов из ИТП или котельной, если между этой точкой и радиаторными терморегуляторами не установлены автоматические регуляторы перепада давлений, и в том числе автоматические балансировочные клапаны;

-ветки систем отопления после установленных на них регуляторов перепада давлений (если это требуется) и при отсутствии автоматических балансировочных клапанов на стояках;

-хвостовые участки двухтрубного стояка, где установленный автоматический балансировочный клапан поддерживает постоянный перепад давлений;

-коллектор поквартирной системы отопления, при условии, что перед ним установлен автоматический балансировочный клапан.

Гидравлическая увязка колец циркуляции системы отопления производится путем расчета необходимого для каждого циркуляционного кольца сопротивления клапана терморегулятора RTD - N и после этого выбрать индекс его настройки по величине необходимой пропускной способности, определяется по формуле (5).

58

Следует отметить, что увязка потерь давления в кольцах циркуляции производится не путем подбора различных диаметров трубопроводов. Для пояснения сказанного приведем пример.

Пример

Имеется два радиатора №1 и №2 с терморегуляторами RTD-N-15 (рис. 39); оба радиатора соединены параллельно между собой. Между подающими и обратными трубопроводами (в точке А) поддерживается перепад давления ∆Ра = 16000 Па. Гидравлическое сопротивление трубопровода и радиатора №1 составляет ∆Р1 =4000 Па, расчетный расход теплоносителя G1 = 40 кг/ч (0,04 м3/ч), а трубопровода и радиатора №2 – ∆Р2 =2000 Па. При расходе теплоносителя G2 = 70 кг/ч (0,07 м3/ч) следует выбрать настройки терморегуляторов для увязки указанных колец.

Решение

1. Вычисляем требуемое сопротивление клапанов терморегуляторов:

∆РRTD1 = ∆РА - ∆Р1 =16000 - 4000 = 12000 Па (0,012 МПа);

∆РRTD2 = ∆РА - ∆Р2 = 16000 - 2000 =14000 Па (0,014 МПа).

2. По формуле (5) вычисляем пропускную способность клапанов:

По табл. 11 определяем индексы настройки клапанов терморегуляторов

RTD-N-15: N1 = 3; N2 = 4.

Рис. 39. Фрагмент системы отопления, включающей два параллельно соединенных радиатора

59

60