Методическое пособие 628

Индексы настройки могут быть определены по номограмме. Для этого необходимо знать расчетный расход воды и требуемую потерю давления. Следует принимать ближайшее большее значение индекса настройки. Не рекомендуется принимать индексы настройки клапанов меньше трех из-за опасности их засорения (при отсутствии гарантии чистоты теплоносителя); если теплоноситель чистый, то можно применять любые значения настроек.

До начала гидравлического расчета двухтрубной системы отопления необходимо принять перепад давлений на отдельных ее элементах: клапанах терморегуляторов, балансировочных клапанах, трубопроводах; затем определить требуемый перепад давления для всей системы отопления с учетом следующих положений (рис. 40).

Рис. 40. Схема распределения потери давления в элементах двухтрубной системы отопления. Потери давления:

∆РС - общие в системе отопления; ∆Ргм - в головной магистрали; ∆Ррм - в разводящей магистрали; ∆Рбк - в балансировочном клапане; ∆Рст - в трубопроводах стояка; ∆РRTD - в клапане терморегулятора

1. Для придания двухтрубной системе многоэтажного здания гидравлической устойчивости необходимо, чтобы потеря давления в клапане терморегулятора ∆РRTD должна быть не менее 1,5·Ре и находится в диапазоне от

10000 Па до 25000 Па, т. е.

∆РRTD ≥ 1,5·Ре или ∆РRTD ≥ 1,5·Н ·Ре 1м, (9)

где Ре - естественное давление, возникающее в самом высоко расположенном отопительном приборе при расчетных параметрах теплоносителя, Па; можно определить по [8, формула (5.3)].

Н - высота расположения самого верхнего отопительного прибора над обратным трубопроводом системы, м;

61

Ре 1м - естественное давление, Па, при высоте расположения прибора равной 1 м , которое можно определить по табл. 12.

Следует отметить, что наименьшее значение ∆РRTD = 10000 Па гарантирует минимальный уровень гидравлической устойчивости и работу RTD в оптимальном режиме, а наибольшее значение ∆РRTD = 25000 Па обеспечивает бесшумную работу клапана.

Потеря давления в клапане RTD в некоторых случаях может быть уменьшена до 7000 Па; если в клапане RTD невозможно обеспечить потерю давления 7000 Па, то следует изменить расчетные параметры теплоносителя (см. табл. 10) в системе отопления, тем самым увеличивается расход теплоносителя.

Если стояки системы отопления имеют разную высоту, то потеря давления во всех клапанах терморегуляторов принимается с учетом потери давления, которое требуется для наиболее высоко расположенного RTD.

Для квартирных систем водяного отопления многоэтажных зданий вне зависимости от высоты здания настройку клапанов и потерю давления в них принимают в размере 10000 Па, при условии, что на вводе в каждую квартиру установлен автоматический балансировочный клапан.

2.Потерю давления в межэтажных участках стояка высотой h, м ,

определять по выражению 0,5·h· Ре 1м и при этом условии вычислять их диаметр.

3.Для устойчивости работы балансировочных клапанов минимальная потеря давления в них принимается:

- для комплекта ручных клапанов (РБК)

MSV - 1/MSV - M - ∆РРБК = 3000 Па;

- для комплекта автоматических ручных клапанов (АБК):

ASV - P(PV)ASV - M - ∆РАБК = 13000 Па

(на основании данных, приведенных в «Каталоге балансировочных клапанов». – М.: ЗАО «Данфосс», 2004).

4. При выполнении гидравлического расчета необходимо выдерживать соотношение потери давления в разводящей магистрали и стояке [6]:

62

5. Сопротивление головной магистрали системы отопления ∆Ргм, Па, определяется:

где ΣL - длина подающего и обратного трубопроводов, м.

Ориентировочное значение расчетного давления для вертикальных двухтрубных систем отопления с терморегуляторами без учета потерь давления в головной магистрали (до первого стояка) может быть принято по табл. 13.

Таблица 13

Ориентировочное значение расчетного давления для двухтрубных систем отопления с терморегуляторами и автоматическими

балансировочными клапанами

При установке на стояках системы отопления равно настроенных автоматических балансировочных клапанов (если при выборе диаметра стояка было соблюдено условие, изложенное в пункте 2) настройки клапанов RTD-N будут одинаковыми для всех отопительных приборов с одинаковыми нагрузками.

Диаметр (калибр) балансировочных клапанов принимается по диаметру стояков (или ветвей), на которых они установлены. Для клапанов типа ASV- P(PV, PV Plus) следует соблюдать условие, при котором расчетный расход воды через клапан не превышал значений. указанных в табл. 8. При тепловом расчете следует обязательно учитывать остывание воды в системе отопления.

Перед пуском системы отопления в эксплуатацию проводят монтажноналадочные работы, для выполнения которых необходимо, чтобы в проектной документации было указано:

¾для клапанов RTD-N, VHS и RTD-K – индексы их настройки;

¾для ручных балансировочных клапанов MSV-C, MSV-F, USV-1 и MSV-1

должно быть указано число оборотов штока, либо пропускная способность – КV, м3/ч, или расчетный расход воды через клапан, м3/ч, и требуемая потеря давления, МПа;

¾для автоматических балансировочных клапанов ASV-P и ASV-PV (PV Plus) должно быть указано значение перепада давлений, которое этот клапан должен поддерживать на двухтрубном стояке системы отопления.

63

9.4. Расчет однотрубных систем отопления

срадиаторными терморегуляторами RTD

сиспользованием пропускной способности

Гидравлический расчет таких систем проводят методом удельных потерь давления на трение или с использованием характеристик гидравлического сопротивления отдельных ее элементов. Очевидно, что от гидравлических характеристик клапанов терморегуляторов зависит коэффициент затекания воды в отопительный прибор и гидравлическое сопротивление трубопроводов узла прибора.

Коэффициент затекания α зависит от конструкции узла отопительного прибора, комбинации диаметров стояка, замыкающего участка и подводок, от расхода воды в стояке и длины замыкающего участка. Без учета гравитационного давления в малом кольце циркуляции коэффициент α можно определить по формулам:

а) с использованием характеристики гидравлического сопротивления:

где Sо.п.·104 – суммарная характеристика гидравлического сопротивления подводок, клапана терморегулятора и отопительного прибора, Па/(кг/ч)2;

б) с использованием величины пропускной способности

где Kvоп – суммарная пропускная способность подводок, клапана терморегулятора и отопительного прибора, м3/ч;

Кv уз – то же замыкающего участка, м3/ч.

Величины (S·104)узл. и Кv уз могут быть вычислены соответственно по формулам (3) и (6).

Для стандартных сочетаний диаметров подводок и замыкающего участка значения α и характеристики гидравлического сопротивления всего этажестояка (S·104)э.ст. при его высоте 3 м представлены в табл. 14.

64

Таблица 14

Коэффициент затекания α и характеристика гидравлического сопротивления этажестояка (S · 104)э.ст

высотой 3 м с терморегулятором RTD

Примечание. При высоте этажестояка, отличной от 3 м, (S · 104) э.ст может быть скорректированас учетом характеристикигидравлического сопротивления 1м трубы, взятой из табл. 10.

Для обеспечения гидравлической устойчивости однотрубной системы отопления необходимо, чтобы потери давления в стояках или горизонтальных ветках были бы не менее 70 % от расчетного давления для всей системы (без учета потери давления в головном трубопроводе). Потери давления в горизонтальных ветках (включая балансировочные клапаны) должны быть не менее гравитационного давления (от остывания воды в отопительных приборах), возникающего в самой верхней ветке системы отопления при расчетных параметрах.

Диаметр балансировочного клапана принимается равным диаметру стояка. Если принимаются клапаны АВ-QМ, то следует обеспечить расход воды в стояке в диапазонах, указанных в табл. 9. Минимальное гидравлическое сопротивление клапанов АВ-QМ составляет 18000 Па - для однотрубных систем диаметром 10-20 мм и 22000 Па - для диаметров 25-32 мм [9]. Для однотрубных систем отопления ориентировочно расчетное давление можно определить по формуле

где Р - минимальное гидравлическое сопротивление в клапане терморегулятора; должно быть в диапазоне от 10000 до 25000 Па;

65

L - длина трубопроводов головной магистрали, м; n - число этажестояков, шт.;

(S·104)э.ст. - характеристика гидравлического сопротивления этажестояков, Па/(кг/ч)2, принимается по табл. 14;

G - расход воды в стояке, кг/ч.

Для возможности наладки системы отопления должен быть указан расчетный расход воды в каждом стояке и в каждой ветке, на которых установлены балансировочные клапаны АВ-QM.

Пример 1. Выполнить гидравлический расчет однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой подающей магистрали; система оборудована термостатическими клапанами RTD-G. Расчетная схема представлена на рис. 41. Параметры теплоносителя – 95-70 °С. Предусматривается установка автоматических балансировочных клапанов АВ-QM.

Тепловая мощность системы отопления Qс.о. = 47 100 Вт. Высота этажа 3 м. Расчет проводим при условии, что радиаторные регуляторы RTD полностью открыты.

Решение. Основное кольцо циркуляции проходит через стояк №6; расход воды в стояке 6 составляет 0,155 м3/ч. Учитывая, что на стояке устанавливаются балансировочные клапаны АВ-QM, расчетный расход воды в стояке должен соответствовать расходу, указанному в табл. 9. Этому расходу соответствует балансировочный клапан Ду 15 мм, поэтому диаметр стояка принимаем равным Ду 15 мм (диаметр подводки и замыкающего участка приняты 15 мм).

Для здания высотой три этажа расчетное давление определяем по формуле (14):

∆Рс.о. = 18000+140·32+1,57·3·156,5·( 155100 )2 = 24250 Па.

Расчет системы отопления проведем методом удельных потерь давления на трение. Десять процентов от ∆Рс.о., т.е.

0,1·24 250 = 2 425 Па

оставляем в запас на неучтенные потери. Гидравлическое сопротивление стояка примем равным 80 % от ∆Рс.о.,

66

т.е. ∆Рст = 0, 0,8 · 24250 = 17460 Па.

Оставшиеся 20 % от ∆Рс.о., т.е.

∆Рм = 0,9 · 0,2 · 24250 = 4365 Па

будут истрачены на преодоление всех сопротивлений в подающем и обратном трубопроводах, т.е. на участках 1 – 5 и 13 – 17 (рис. 41).

Среднюю удельную потерю давления на указанных участках можно определить по формуле

где 0,65 - доля потерь давления на трение; ∆Рм - расчетное давление для преодоления сопротивлений

вмагистралях, Па;

Σl - сумма длин участков, м.

По формуле (15)

Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца сводим в табл. 15. Расход воды на участках определяем по формуле (1).

По данным табл. 14 коэффициент затекания в отопительный прибор для принятого стояка равен 0,22; тогда расход воды через отопительный прибор ра-

вен Gпр = α · Gст (Gст - расход воды в стояке, кг/ч); Gпр = 0,22·155 = 34,1 кг/ч, а

расход воды, проходящий через замыкающий участок равен

Gз.уч. = Gст - Gст = 155 - 34,1 = 120,9 кг/ч ≈ 121 кг/ч.

Тепловую нагрузку замыкающего участка можно определить:

Qз.уч. = (1 - α)·Qcn = (1 - 0,22)·4500 = 3510 Вт.

Потери давления в магистралях основного циркуляционного кольца составляют 4355 Па, что практически равно расчетному давлению (Ррасч = = 4365 Па); учитывая небольшую разницу (всего 10 Па), можно считать, что расчет закончен.

Гидравлический расчет стояка №6 (представлен в табл. 15) и проведен при диаметре стояка 15 мм; сопротивление стояка составляет 1231 Па; для увеличения гидравлического сопротивления стояка и увязки потерь давления устанавливаем балансировочный клапан на стояке №6.

67

68

Рис 41. Расчетная схема однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой

68

Таблица 15

Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца (кольцо циркуляции через стояк №6)

Расчетное давление магистрали Рм = 4365 Па

∑(R·l+Z) = 2279

Стояк №6

∑(R·l+Z) = 1231

∑(R·l+Z) = 2076

69

Определим требуемое сопротивление балансировочного клапана, установленного на стояке №6:

∆Ркл = ∆Рс.о. - [∑(R·l+Z)1-5 + ∑(R·l+Z)ст.6 + ∑(R·l+Z)13-17 + 2425] =

= 24250 - [2279+1231+2076+2425] = 16239 Па

(2425 – запас давления в основном циркуляционном кольце).

Результаты гидравлического расчета магистралей и стояка №6 представлены на рис. 42.

Рис. 42. Эпюра циркуляционного давления

Зная требуемое сопротивление балансировочного клапана (∆Ркл = 16239 Па), определим необходимую пропускную способность Кv клапана по формуле (5):

70