Расчёт системы водяного отопления 9-этажного жилого дома

В однотрубных системах отопления с нижней разводкой подающей магистрали потери давления в стояках следует принимать не менее 300 Па на каждый метр высоты стояка.

В двухтрубных вертикальных системах отопления потери давления в циркуляционных кольцах через верхние приборы следует принимать не менее естественного давления в них при расчетных параметрах теплоносителя.

6.3.7. Гидравлический расчет однотрубных систем отопления выполняется с увязкой потерь давления для одного циркуляционного кольца через дальний стояк и одного циркуляционного кольца через ближний стояк.

7.Присоединение  системы отопления к тепловой  сети. Подбор элеватора.

Проектируемая система водяного отопления  присоединяется к тепловой сети по зависимой схеме с установкой элеватора для снижения температуры воды в подающей трубопроводе путем подмешивания охлажденной    воды из обратного трубопровода. Элеватор представляет собой струйный нагнетатель, в котором вода из тепловой сети подается в камеру всасывания через калиброванное сопло. Вокруг струи воды, вытекающей из сопла с большой скоростью, создается пониженное давление, что вызывает подсасывание охлажденной воды из обратного трубопровода. Струя смешанной воды движется в горловине элеватора с меньшей скоростью, чем в сопле, а при движении потока по диффузору скорость еще более падает за счет увеличения площади поперечного сечения, и гидростатическое давление возрастает. Коэффициент полезного действия элеватора низкий, разность давлений в системе отопления в 5-10 раз меньше разности давлений в месте присоединения системы отопления. Обычно принимают разность давлений в системе отопления 10 -15 кПа.

Показателем работы элеватора  может служить коэффициент смешения u, равный отношению расходов смешанной воды и воды горячей, подаваемой из теплосети:

    

     

      (43);

 

который может быть определен в  зависимости от температуры теплоносителя  перед и после элеватора. Отношение  расходов пропорционально отношению  разностей температур, и формула  для определения коэффициента смешения приобретает вид :

 

        (44);

 

где t_т – температура воды, поступающей из теплосети, ⁰С.

Определяем  величину: 130 ⁰С см. задание;

t_г – температура воды, на входе в систему отопления, ⁰С.

Определяем  величину: 95 ⁰С см. задание;

t_о – температура воды в обратном трубопроводе, ⁰С.

Определяем величину: 70 ⁰С см. задание;

1,15 – коэффициент запаса.

Определив коэффициент смешения, следует  подсчитать приведённый расход теплоносителя G_пр,т/ч, по формуле:

 

                 (45);

 

 

Где G_с – расход воды, циркулирующей в системе отопления, кг/ч;

Определяем величину: G_с = 3874,28 кг/ч ;

Р_с – гидравлическое сопротивление системы отопления, Па.

Определяем  величину: Р_с = 11383,93 кг/ч ;

Расход воды в системе отопления  зависит от её тепловой мощности (см. раздел "Расчет теплового потока и расхода теплоносителя").

Определяем  величину: G_пр = 3,63 т/ч ;

Вычислив по формуле (45) приведенный  расход теплоносителя и зная коэффициент  смешения, по рис. 8 определяют номер  элеватора и диаметр сопла.

Полученные данные позволяют выполнить  графическую часть работы, относящуюся к этому разделу.На листе изображается установка элеваторного теплового пункта в подвале здания согласно образцу, изображенному на рис. 6   с указанием всех размеров в соответствия с рис. 7 и выбранным номером элеватора,

Диаметр горловины водоструйного элеватора   d_г , см, вычисляют по формуле:

d_г = 1,55*G_с^0,5/DР_с^0,25                   (46);

где G_с – расход воды, циркулирующей в системе отопления, т/ч;

Определяем  величину: G_с = 3874,7 кг/ч см. табл. 17;

DР_с– циркуляционное давление в системе отопления, Па.

Определяем  величину: DР_р = 15 000 Па см. задание;

Определение диаметра горловины водоструйного  элеватора даёт возможность проверить  правильность выбора элеватора. Следует  иметь в виду, что элеватор №1 имеет d_г  = 15 мм, №2 – 20 мм и т.д.

Определяем величину: d_г  = 15 мм ;

Между диаметром горловины и  диаметром сопла имеется приблизительная  зависимость:

            

          (47);

 

 

Определяем  величину: Элеватор №1 ; d_г = 15 мм, d_с = 6,7 мм;

8. Расчёт площади  поверхности отопительных приборов.

Для того, чтобы выполнить расчёт площади поверхности отопительных приборов, необходимо знать по меньшей мере температуру теплоносителя, поступившего в прибор  и теплоотдачу прибора. Это особенно важно при проектировании однотрубных систем водяного отопления, в которых расчетная температура теплоносителя в каждом отопительном приборе отличается от температуры в соседних приборах. В курсовом проекте определяется поверхность отопительных приборов одного стояка системы отопления. Отопительные приборы присоединяются к стояку во схеме с замыкающими участками с трехходовыми кранами. Тип отопительных приборов принимается в соответствии с заданием.

6.1. Расчёт температур  для каждого этаже-стояка.

Этаже-стояк - это участок стояка длиной в 1 этаж (включая отопительный прибор).

Температура воды на входе в рассчитываемый стояк определяется по зависимости:

t_вх.ст. = t_г – SDt_м;      (48);

где t_г - расчетная температура горячей воды в начале подающей

магистрали системы отопления, °С;

 SDt_м  - суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка, °С. Понижение температуры воды на 10 м изолированной подающей магистрали насосной системы отопления может быть определено с помощью табл. 9.

Определяем  величину: см. табл. 16;

В однотрубной системе  водяного отопления температура  входа воды в этаже-стояк с  тепловой нагрузкой Q_п., Вт, (т.е. в части стояка длиной в 1 этаж) равна, °С:

 

    (49);

 

 

где i – номер этажа;

Q_пр - тепловая нагрузка этаже-стояка, в состав которого входит рассчитываемый отопительный прибор, Вт;

t_вхⁱ - температура входа воды в этаже-стояк, °С .Для самого верхнего (первого по ходу теплоносителя) этажа t_вхⁱ   = t_вх.ст.;

t_вхⁱ⁺¹ - температура выхода воды из этажа-стояка, °С;

G_ст - расход воды по стояку;

с - теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж/(кг*°С);

a - коэффициент затекания, определяется по табл.16, при установке кранов КРТ a = 1,0;

Определяем  величину: см. табл. 18;

Средняя температура воды в этаже-стояке определяется, таким образом, формулой:                                                                                                                              

 

(50);

 

 

Определяем  величину: см. табл. 18;

Температура выхода воды из этаже-стояка определяется, таким образом, формулой:

 

(51);

 

Определяем величину: см. табл. 18;

Определим перепад температур в этаже-стояке по формуле:

t_вхⁱ - t_выхⁱ  ;        (52);

Определяем  величину: см. табл. 18;

Определим температурный  напор в этаже-стояке по формуле:

t_срⁱ  - t_в;               (53);

где t_в - Расчётая температура внутреннего воздуха, (18°С);

Определяем  величину: см. табл. 18;

6.2. Расчёт теплоотдачи  трубопроводов в каждом этаже-стояке.

Q_тр - суммарная теплоотдача труб, Вт, проложенных в пределах

помещения (стояков, подводок, а также транзитных трубопроводов системы отопления, если таковые в помещении имеются);

b_тр - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов,

расходуемую на нагревание воздуха в помещении;

b_тр = 0,9 при открытой прокладке труб, b_тр = 0,5 при прокладке в борозде степи и  b_тр = 1,8 если труба замоноличена в тяжелый бетон. Теплоотдача труб определяется по формуле:

Q_тр = q_в*l_в + q_г*l_г  ; Вт                               (54);

Определяем  величину: см. табл. 18;

Q_тр = SК_тр*p*d_н*l*( t_ср.тр - t_в.тр) ; Вт          (55);

Определяем  величину: см. табл. 18;

Из формул (54) и (55) можно выразить t_вых.тр – температуру воды на выходе из данного участка трубы, ^₀С, которая , вместе с известной t_вх.тр – температурой воды на входе в данный участок трубы, ^₀С, позволит найти Q_тр в каждом этаже-стояке, а затем теплоотдачу каждого отопительного прибора выразив искомую величину по формуле (31).

где   К_тр - коэффициент теплопередачи, Вт/м²*⁰С;

d_н - наружный диаметр трубы, м;

l_в , l_г - длина соответственно вертикальной и горизонтальной трубы, м;

t_ср.тр - средняя температура теплоносителя в трубе,°С;

t_в - Расчётая температура внутреннего воздуха, (18°С);

q_в , q_г - теплоотдача 1 м соответственно вертикальной и горизонтальной трубы, Вт/м,

определяемая по табл. II;

Теплоотдача отопительного  прибора Q_пр, Вт, определяется по формуле:

Q_пр = Q_п – 0,9*Q_тр             (56);

где - Q_п теплопотребность помещения, Вт,

Определяем  величину: см. табл. 18;

6.3. Расчёт площади поверхности отопительных приборов.

Зная а).Температуры воды в этаже-стояках  из п.6.1 и б). Температуры воды в  вертикальных и горизонтальных труб из п.6.2, определяем t_вх и t_вых Dt_ср– температуры воды соответственно на входе, на выходе, средняя для каждого отопительного прибора, ⁰С, t_вх и t_вых  – как разность а) и б).

Dt_ср= (t_вх – t_вых)/2             (57);

Определяем  величину: см. табл. 18;

Выбираем (произвольно), какой  отопительный прибор будем использовать.

Определяем для каждого  отопительного прибора :

Q_н.у - Номинальный тепловой поток Вт (одна из характеристик отопительного прибора).

в - коэффициент учёта атмосферного давления в данной местности, табл. 13;

y - коэффициент учета направления движения теплоносителя в приборе, определяемый по табл. 9.11 [5], он может быть вычислен по формуле:

y = 1 - а (t_вх – t_вых);              (58);

 принимается а = 0,006 для чугунных секционных и стальных

панельных радиаторов типа РСВ, а = 0,002 для настенных конвекторов, для остальных приборов y = 1.

Определяем  величину: см. табл. 18;

Показатели степени n, р, и коэффициент с определяются по табл.10.

Определяем  величину: см. табл. 18;

j_к - комплексный коэффициент приведения  Q_н.у  к расчётным условиям  по формуле:

 

(59);

 

 

где G_пр (=G_ст) - расход воды по стояку;

Определяем  величину: см. табл. 18;

Q_н.т  – требуемый номинальный тепловой поток, Вт, определяется по формуле:

Q_н.т  = Q_пр/j_к                          (60);    

Определяем  величину: см. табл. 18;

Минимально допустимое число секций отопительного прибора N_мин , определяется по формуле:

     (61);

 

 

где b₄ - поправочный коэффициент, учитывающий способ установки отопительного прибора в помещении, определяемых ко табл. 15;

Определяем  величину: см. табл. 18;

b₃  - поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе: при Ар = 2,0 м²  = 1,0. Для радиаторов с площадью одной секции 0,5 м коэффициент определяют по формуле:

(62);

 

Определяем  величину: см. табл. 18;

Расчетная площадь отопительного  прибора, определяется по зависимости:

 

(63);

 

 

где  К_н.у  - коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/м²*⁰С;

Определяем  величину: см. табл. 18;

Вычислив  поверхность теплоотдачи отопительного  прибора А_пр,по формуле (63), определяют количество секций секционных радиаторов или количество принимаемых к установке рядов элементов, составляющих прибор, по формуле:

(64);

 

 

где  а₁ - площадь одной секции или одного элемента, м²;

 

Определяем  величину: см. табл. 18;

Полученное по формуле (64) число  секций округляют до целого числа, руководствуясь следующий правилом: если тепловой поток рассчитываемого прибора <1200 Вт, он может быть уменьшен не более чем на 5% при пр.>1200 Вт его разрешается уменьшить не более чем на 60 Вт. Поэтому значение, полученное в результате расчета по формуле (56), можно сразу уменьшить на указанную величину, а полученный результат (количество секций) округлить только в большую сторону.

Результат расчета в пояснительной  записке удобно приводить в табличной  форме. Рекомендуется в качестве примера полностью привести расчет только для одного этажа.

10. Определение воздухообменов  и расчёт элементов гравитационной  вентиляции.

Вентиляция помещений предусматривается  для обеспечения установленных  санитарными нормами метеорологических  условий и чистоты воздуха  в помещениях зданий.

В жилых зданиях обычно предусматривают  вытяжную вентиляцию с естественным побуждением (вызванную действием гравитационных сил), причём воздух удаляется из кухонь, ванных комнат и туалетов, то есть из мест его наибольшего загрязнения. Приточный воздух поступает за счет инфильтрации через неплотности в наружных ограждениях главным образом через неплотности заполнений оконных проемов, тем самым обеспечивая воздухообмен во всем объёме помещений квартиры.