книги / Отопление и вентиляция. Отопление

тельное давление не менее 3000 н/м2, которое с гарантией обеспечивает правильную работу вантуза. Данное условие можно выразить в виде алгебраического равенства

случае во всей системе за исключением участка от точки Л до насоса будет только положительное давление. Правда, при такой схеме расширительный сосуд уже не может слу­ жить для удаления воздуха из системы, и в наиболее высоко расположенных точках ее приходится устанавливать вантузы и соблюдать уклоны труб (см. рис. 52). Вантузы обычно ста­

вят под предпоследним стояком, чтобы иметь возможность улавливать пузырьки воздуха из потока воды, движущейся горизонтально. Если вантуз установить на наиболее удален­ ном стояке, в месте поворота всего потока воды на 90°, то возникающие вихревые движения затруднят отделение воз­ душных пузырьков от воды.

141

Описанное местоположение вантуза дает возможность

(взамен испарившейся из расширителя и компенсации мелких утечек) следует производить в обратную магистраль перед грязевиком. Благодаря этому воздух в основном удаляется через вантуз на грязевике, поскольку скорость движения во­ ды в грязевике мала, и пузырьки воздуха, хорошо выделя­ ются из воды.

В системах насосного отопления обычно устанавливают два насоса: один рабочий, а другой резервный. Для возмож­ ности отключения насоса на случай ремонта его снабжают двумя задвижками и обходной линией с установкой на ней задвижки, что позволяет в случае надобности пропускать воду помимо насосов, например когда прекращается подача электроэнергии. При этом, правда, скорость движения воды в системе резко падает, так как естественное давление (гра­ витационное) мало по сравнению с давлением, создаваемым насосом. Характерной особенностью насосных систем является возможность разбить всю систему на ряд отдельных групп, допускающих индивидуальное регулирование вплоть до пол­ ного выключения. Для этой цели служат два коллектора: распределительный и сборный. Первый предназначен для рас­ пределения, а второй — для сбора воды из отдельных частей системы. Все вышеописанные элементы изображены на рис. 53, на котором изображена аксонометрия основных характер­ ных коммуникаций насосной системы (не в масштабе).

142

веткой грязевик 2 она поступает к насосам 3' и 3", из кото­ рых в работе находится только один. Насосом, вода по ли­ нии 5 нагнетается в котел, пройдя который нагреется и по линии 6 поступит в распределительный коллектор 7, а отту­ да — в отдельные части системы. Обходная ветка 4 служит для возможности перепуска воды помимо насосов. Трубу, идущую к расширительному сосуду, можно присоединить между грязевиком и первым насосом.

Питание системы отопления водопроводной водой проис­ ходит посредством линии 9 при условии закрытия кранов у ручного насоса 11 и по линии 14. Краны на линии 12 и 13 должны быть при этом открыты. Опорожнение системы от воды может происходить через раковину 17 в канализацию. Для этого открывают краны на линии 13 и 14 и закрывают на линии 12 и у ручного насоса 11. После того, как основ­ ная масса воды стечет, нижние трубы опоражнивают с по­ мощью ручного насоса 11, открывая все краны, за исключе­ нием верхнего на линии 13. При опорожнении системы обрат­ ный клапан 10 не позволяет воде из системы проникнуть в водопроводную линию 9.

В раковину 17, помимо трубы

Рис. 54

§ 19. Расчет водяного отопления с искусственной циркуляцией

Принцип расчета систем водяного отопления с искусствен­ ной циркуляцией такой же, как и водяного отопления с естественной циркуляцией. Разница заключается лишь в том, что действующее давление складывается из давления, соз­ даваемого насосом, и гравитационного давления, возникаю­ щего вследствие остывания воды в нагревательных приборах Рп и в трубах Рт.

143

уже подбирать диаметры колец циркуляции средних стояков.

Рис. 55

Однако необходимо помнить, что хотя создаваемое насо­ сом давление и является основным фактором, обусловливаю­ щим движение воды по отдельным кольцам циркуляции, все же влияние давления, создающегося вследствие охлаждения воды, может в ряде случаев сказаться на движении воды в том или ином кольце циркуляции.

Рассмотрим вопрос о влиянии дополнительного грави­ тационного давления нескольно подробнее.

Из основного уравнения гидравлики

сети пропорционально квадрату скорости или при постоянном диаметре — квадрату расхода.

Поэтому можно ориентировочно принять, что расход G в трубе данного диаметра будет изменяться пропорционально корню квадратному из величины действующего давления:

Таким образом, если принять величину Р„ за 100°/о, то при наличии добавочного гравитационного давления, состав­ ляющего определенный процент от Ра, будем иметь приве-

денное в табл. 28 примерное относительное изменение рас­ хода воды, перепада температур в приборе и средней тем­ пературы воды в приборе.

Т а б л и ц а 28

Из табл. 28 видно, что изменение действующего давления на 10% практически почти не сказывается на работе системы отопления. При бблыпем увеличении разности давлений из­ менения оказываются существеннее.

Примем расстояние от подъемного стояка до ближайшего опускного равным 4 м и высоту этажа 3,5 м. Если потерю давления на трение на 1 лог. м принять в среднем равной 350 н/м2 и столько же на местные сопротивления, то потеря давления в кольце циркуляции при различной этажности зда­ ний будет равна (на здание):

Сравним эти цифры с давлением, создающимся от охлаж­ дения воды в наиболее высоко расположенном приборе. В результате имеем:

от насосного давления:

I этаж — 105%; II этаж — 107%; III этаж — 108%; IV этаж— 108,5%.

Поскольку увеличение давления составляет менее 10%, казалось бы, влиянием гравитационного давления можно пре­ небречь. Однако помимо охлаждения воды в приборах, она охлаждается еще и в трубопроводах.

Выявим величину этого охлаждения для наиболее удален­ ного стояка, находящегося на расстоянии 27 м от главного стояка.

Согласно приложению IX, добавочное давление от охлаж­ дения труб составит для прибора 1-го этажа 300 н/м2 при

146

естественной циркуляции и 0,4*300= 120 н/лс2 при искусствен­ ной циркуляции.

Тогда получим:

кусственной циркуляцией, гравитационным давлением, возни­ кающим как в. результате охлаждения труб, так и воды в нагревательных приборах, можно в большинстве случаев пренебречь. Однако в некоторых случаях, если рассчитать систему не на максимальные скорости, а на меньшие и при высоком здании, гравитационное давление, в особенности в однотрубных системах, может составить значительный про­ цент от насосного, и имеет смысл его учитывать.

Согласно СН-7-57, п. 62, для насосных систем, давление, создающееся от охлаждения воды в трубах, можно не учи­ тывать, а давление от охлаждения воды в приборах следует учитывать только в размере 50>/о его максимальной вели­ чины (соответствующий расчетным температурам отопления). Такое требование объясняется тем обстоятельством, что при повышении наружной температуры, температуру горячей воды в системах отопления приходится снижать. При этом соответственно снижается и гравитационное давление. Более

Поскольку расчет системы отопления с искусственной циркуляцией не отличается от расчета аналогичных схем отопления с естественной циркуляцией (за исключением определения средней величины потери давления на трение), в качестве примера приведем расчет некоторых схем, харак­ терных для систем с искусственной циркуляцией.

Для упрощения расчетов и умозаключений примем (рис. 56) схему с одинаковой теплоотдачей нагревательных прибо­ ров, равной 4200 кдж/час.

При перепаде температур 95—70° будем иметь расход воды на каждый стояк:

Ост — 4200-2-3 ^2 4 0 кг!час.

25-4,19

Поскольку длина кольца циркуляции через любой стояк одинакова (длина К-1-1'-5'-К равна длине К-1-3-3'-5'-К и так далее), на первый взгляд кажется, что все стояки находятся в одинаковых условиях и якобы достаточно рассчитать толь-

ко одно какое-нибудь кольцо циркуляции. На самом деле это не совсем так. Хотя длина колец циркуляции действи­ тельно одинакова, но расход воды в отдельных кольцах раз­ ный. Кольцо стояка 1-Г имеет участки с расходами воды:

5GCT— /Ост — 2GCT— 3 0 ст — 40„ — 5 0 ст.

го т ТП П С Е Т] П

Насос

Рис. 56

Кольцо циркуляции стояка V-5' имеет участки с расходами:

5 0 ст — 40ст — 3 0 Ст — 2 0 ст — /Ост — 5 0 ст.

Так как длины сходственных участков горячей и обрат­ ной магистрали между стояками одинаковы, то сумма сопро­ тивлений, из которых складывается потеря давления в каж­ дом из этих колец, тоже одинакова.

Кольцо циркуляции стояка 11-2' будет слагаться из следу­ ющих участков с расходами:

5 0 ст — 4GCT —/ 0 Ст — 2 0 ст — 4GCr — 5GCт.

Такие же расходы, но в другой, последовательности, будут иметься в кольце стояка IV-4'.

Наконец, для кольца стояка ///-3' имеем следующие рас­ ходы:

5 0 ст— 4 0 от — 3 0 ст— / Ост — 3 0 ст — 4 0 ст — 5 0 ст.

Легко видеть, что кольцо среднего стояка 3-3' будет со­ стоять из участков с наибольшими расходами воды, а кольца крайних стояков 1-Г и //-2' — с наименьшими расходами по сравнению с другими кольцами. Поэтому для рассматривае­

148 .

мого случая расход воды в кольце стояка JII-3' будет самым< невыгодным.

Начнем расчет с кольца циркуляции стояка II1-3'.

Ввиду одинаковой теплолроизводительности нагреватель­ ных приборов, расчетную таблицу можно несколько упрос­ тить. Данные расчета приведены в табл. 29.

1 4 9

Регулировочные краны у приборов, подключенных к стояку 111-3', не установлены. Коэффициенты местных сопротивлений приняты:

. <J-a-s: = 0.

Сопротивление котла отнесено к участку АТ-1.

Сравним сопротивления кольца стояка 1-1' с сопротивле­ нием кольца стояка 1/1-3'.

Пользуясь табл. 29, имеем при скоростях воды, прибли­ жающихся к максимальным, следующие сопротивления:

в кольце стояка 1-1':

3800 + 868 + 20.9*3 + 510*2 + 528 + 216 + 855 + 1910+3280+ + 7650 = 20 754 н/м2;

в кольце стояка 111-3'; 3800 + 3280 + 1910+ 86,8 + 209*3+510*2 + 528 +1910 + 3280+

+ 7650 = 24 873 н/м2.

Очевидно, если принять за основное расчетное кольцо — кольцо /11-3' с наибольшим сопротивлением, то для увязки сопротивления колец придется для кольца с меньшим сопро­ тивлением, т. е. для стояка 1-Г, несколько уменьшить диа­ метры труб. Однако в этом случае скорости воды станут выше предельно допустимых. Поэтому за основное расчет­ ное кольцо следует принимать кольцо с минимальным со­ противлением, т. е. для данного примера кольцо стояка 1-Г

(или 11-5').

Тогда, полагая действующее давление в сети равным 20 754 н/м2, необходимо уменьшить сопротивление стояка 3-31 на следующую величину

24 873 — 20754 = 4119 н/м2. Сопротивление стояка 3-3' равно:

368 + 209*3 + 510*2 + 528 = 3043 н/м1.

Нетрудно видеть, что если бы даже сопротивление стояка 111-3' можно было бы снизить до нуля, то и в этом случае равенства сопротивлений обоих колец циркуляции достигнуть было бы нельзя.

Следовательно, необходимо изменить диаметры разводящей

150