Материал: Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений. Жерлыкина М.Н., Яременко С.А

Если давление, создаваемое насосами, в корне стояков выше 25000 Па, то во всех случаях на них устанавливаются автоматические балансировочные клапаны (чтобы не допустить образования шума в клапанах терморегуляторов).

Рис. 1.16. Схема двухтрубной системы с «лучевой» поквартирной разводкой:

1 – обычный отопительный прибор с боковым присоединением; 2 – отопительный прибор со встроенным терморегулятором и нижним присоединением; 3 – терморегулятор с угловым клапаном RLV-KS; 4 – запорный угловой клапан RLV; 5 – присоединительная гарнитура с терморегулятором RTD-K; 6 – запорно-присоединительный клапан RLV-KS; 7 – воздуховыпускной кран; 8 – распределительный коллектор; 9 – запорный шаровой кран; 10 – спускной кран; 11 – запорный клапан ASV-M; 12 – балансировочный клапан ASV-P со спускным краном; 13 – квартирный теплосчетчик с расходомером и температурными датчиками; 14 – сетчатый фильтр

На горизонтальных поквартирных (поэтажных) ветках двухтрубных систем при любой этажности здания необходимо предусматривать балансировочные клапаны:

- ручные MSV-1/MSV-M – при числе этажей и стояков на ответвлениях системы не более трех;

- автоматические ASV-P (с фиксированной настройкой на 10000 Па) – в зданиях с числом этажей более трех (рис. 1.17 - 1.19).

Рис. 1.17. Схема ветки двухтрубной системы отопления с верхней разводкой

Рис. 1.18. Схема ветки двухтрубной системы отопления с нижней разводкой

Рис. 1.19. Схема горизонтальной двухтрубной системы отопления

при разностороннем присоединении горизонтальных веток к магистралям

, (1.9)

где d – диаметр трубопровода, м; λ – безразмерный коэффициент трения; υ – скорость движения воды, м/с; ρ – плотность воды, м³/кг; l – длина участка трубопровода, м.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений Z, Па, определяют по формуле

, (1.10)

где ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке трубопровода, величина безразмерная, определяется по справочным данным; – динамическое давление воды в данном участке трубопровода Р_Д, Па.

Суммарные потери давления, возникающие при движении воды в трубопроводе циркуляционного кольца, должны быть меньше расчетного циркуляционного давления, вычисленного для данной системы отопления примерно на 10 %.

Расчетное циркуляционное давление – это давление, необходимое для поддержания принятого гидравлического режима системы отопления, или это давление, которое может быть израсходовано в расчетных условиях на преодоление гидравлических сопротивлений в системе.

Чаще гидравлический расчет выполняют либо методом удельных потерь давления на трение, либо методом характеристик.

При использовании первого метода потери давления на трение в местных сопротивлениях определяют раздельно для каждого участка; диаметры трубопроводов определяют при постоянных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях, равных расчетному перепаду температуры воды в системе отопления.

При использовании второго метода устанавливают распределение потоков воды в кольцах циркуляции и получают переменные перепады температуры воды в стояках и ветвях. При этом диаметр трубопровода на каждом участке определяют с учетом допустимых скоростей движения воды.

Расчетный участок – это участок трубопровода с постоянным расходом теплоносителя. При расчете основного циркуляционного кольца (наиболее неблагоприятного в гидравлическом отношении) рекомендуется предусматривать запас давления на неучтенные потери, но не более 10 % расчетного давления по формуле

. (1.11)

К гидравлическому расчету приступают после того, как выполнено следующее:

- вычислена тепловая мощность системы отопления здания;

- принята система отопления;

- выбран тип отопительных приборов и определено их количество для каждого помещения;

- размещены на поэтажных планах здания отопительные приборы, подающие и обратные стояки, а на планах чердака и подвала – подающие и обратные магистрали;

- выбрано место для размещения индивидуального теплового пункта или котельной, показано на плане чердака или верхнего этажа (при совмещенной крыше) размещение расширительного бака и устройств для удаления воздуха;

- на всех планах подающие и обратные стояки системы отопления должны быть пронумерованы;

- вычерчивают пространственную схему системы отопления в изометрической проекции в масштабе 1:100, на схеме кроме стояков нумеруют все расчетные участки циркуляционных колец – участки труб - и указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка, сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца;

- выявляют основные циркуляционные кольца, в тупиковых однотрубных системах отопления за основное циркуляционное кольцо принимается кольцо циркуляции, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах – кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка. В этом случае сумма длин участков, то есть Σl – наибольшая, а расчетное давление ΔР_р – наименьшее, тогда и отношение ΔР_р к Σl, показывающее давление на 1 метр длины, будет наименьшим.

В системах отопления с попутным движением воды за основное циркуляционное кольцо принимается кольцо циркуляции, проходящее через один из средних наиболее нагруженных стояков.

- вычисляют расчетное циркуляционное давление ΔР_р, Па, по формуле

, (1.12)

где ΔР_н – давление, создаваемое циркуляционным насосом или элеватором, Па; Б – коэффициент, определяющий долю естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетах; ΔР_е.пр. – давление, возникающее за счет охлаждения воды в отопительных приборах; ΔР_е.тр. – то же в трубопроводах;

- при расчете методом удельных потерь давления на трение, для предварительного выбора диаметра трубопровода, вычисляют среднее значение удельных потерь давления по основному циркуляционному кольцу R_ср, по формуле

, (1.13)

где k – коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение от общей величины расчетного циркуляционного давления (k равен 0,65 – для систем отопления с насосной циркуляцией; k равен 0,5 – для систем отопления с естественной циркуляцией); Σl – общая длина расчетного циркуляционного кольца, м; ΔР_р – расчетное циркуляционное давление, Па;

- вычисляют расход воды на расчетных участках G_уч, кг/ч, по формуле

, (1.14)

где Q_уч – тепловая нагрузка участка, Вт; с – теплоемкость воды, кДж/(кг·С); разность t_p и t_o – перепад температур воды в стояке, ºС;

β₁ – коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов за счет округления поверхности нагрева прибора сверх расчетного;

β₂ – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений.

Ориентируясь на вычисленные значения удельных потерь давления, формула (1.13), и зная расход воды, с помощью расчетной таблицы подбирают оптимальные диаметры труб расчетного кольца.

Все данные, получаемые в результате расчета, обычно записывают в специальную таблицу.

Следует помнить, что местные сопротивления тройников и крестовин относят к участку с наименьшим расходом воды.

Если потери давления в основном циркуляционном кольце будут больше или меньше расчетного (с учетом запаса), то на отдельных участках следует изменить диаметр труб.

После расчета основного кольца циркуляции рассчитывают параллельные кольца циркуляции. Проводиться «увязка» потерь давления, то есть получение равенства потерь давления, на параллельно соединенных дополнительных участках других колец. При этом невязка потерь давления не должна превышать 15 % для тупиковых систем отопления и 5 % для систем отопления с попутным движением теплоносителя.

Расход воды, проходящий через отопительный прибор, в однотрубных системах отопления с замыкающими участками G_пр, кг/ч, определяется зависимостью

, (1.15)

где G_пр – расход воды, поступающий в прибор, кг/ч; G_ст – то же, проходящее через стояк, кг/ч; α – коэффициент затекания воды.

1.7. Горячее водоснабжение

1.7.1. Основные элементы и устройства

централизации горячего водоснабжения

Горячее водоснабжение жилых и общественных зданий является одним из важных условий для удовлетворения бытовых и санитарно-гигиенических нужд человека. Горячее водоснабжение обеспечивает потребителей водой с температурой во всех точках водозабора:

- не ниже 50 ºC для систем, присоединяемых к закрытым системам теплоснабжения;

- не ниже 60 ºC для систем, присоединяемых к открытым системам теплоснабжения;

- не выше 75 ºC, для указанных выше систем.

Для потребителей, нуждающихся в воде с температурой выше 75 ºC, централизованное горячее водоснабжение должно дополняться местным догревом воды. Температуру воды на выходе из догревателя следует принимать для систем теплоснабжения: закрытых – 60 ºC с допустимым отклонением на 2 ºC; открытых – 65 ºC. В централизованных системах горячего водоснабжения воду приготавливают для ряда потребителей в одном месте (в центральном тепловом пункте ЦТП) и транспортируют её по трубам к местам расходования.

Вода в них может нагреваться по закрытой или открытой схеме. При закрытой схеме горячую воду приготавливают нагреванием холодной воды в водонагревателях. При открытой схеме горячую воду получают смешением воды, забираемой из сети централизованного теплоснабжения, с холодной водопроводной. При двухтрубных водяных сетях теплоснабжения открытая схема системы горячего водоснабжения присоединяется непосредственно к трубопроводам теплосети, а при закрытой – через водонагреватели.

Число тепловых пунктов в тепловом районе и мощность каждого из них обосновываются технико-экономическими расчетами. Все централизованные системы горячего водоснабжения проектируют с циркуляционными трубопроводами, которые могут циркулировать круглосуточно (в жилых домах, больницах, гостиницах и тому подобное) или только перед началом водоразбора. Основными элементами централизованных (циркуляционных) систем горячего водоснабжения являются: установка по приготовлению горячей воды, подающие и циркуляционные трубопроводы, водоразборные узлы, циркуляционный насос. Водоразборные узлы состоят из подающих и циркуляционных стояков, полотенцесушителей и подводок к водоразборным приборам. Полотенцесушители помимо своего прямого назначения служат ещё и отопительными приборами, обеспечивающими в ванных комнатах повышенную температуру воздуха. В случаях, когда система не имеет циркуляционных трубопроводов, нормами допускается присоединение полотенцесушителей к системе отопления с устройством отдельной ветви и обеспечением круглогодовой циркуляции воды в этой ветви. Трубопроводы систем горячего водоснабжения устраивают, как и водопроводы холодной воды, из таких же стальных оцинкованных труб или стальных электросварных и бесшовных горячедеформированных труб с соблюдением тех же требований и правил соединений и монтажа, что и для трубопроводов холодного водоснабжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов, когда они не обеспечиваются одними поворотами, в системах горячего водоснабжения устанавливают П-образные компенсаторы с гнутыми отводами. Считается, что удлинения трубопроводов горячей воды на погонную длину 1 м составляет примерно 1 мм. Поскольку П-образные компенсаторы могут воспринимать удлинение, равное 50 мм, то устанавливаются они по сети горячего водоснабжения через 50 м.

Арматура для горячего водоснабжения имеет в основном ту же конструкцию, что и арматура для холодного водопровода. Для учета расхода горячей воды применяют горячеводные счетчики, конструкция этих счетчиков такая же, как и водомеров для холодной воды с тем лишь отличием, что рабочие органы их выполняют из латуни или из других материалов, которые не коробятся от горячей воды.

Водонагреватели, применяемые в закрытых системах горячего водоснабжения, разделяют на скоростные и емкостные.

В скоростных водонагревателях нагреваемая вода движется со скоростью от 0,5 до 2,5 м/с и подогревается теплоносителем (водой, паром) до заданной температуры. Скоростные водонагреватели работают по принципу противотока нагреваемой воды и теплоносителя. Движение теплоносителя принимают сверху вниз, а нагреваемая вода снизу вверх. Пароводяные емкие подогреватели применяют в системах горячего водоснабжения с периодическим разбором воды. Водоподогреватели снабжаются термометром, манометром, предохранительным клапаном для сбросов излишков воды и пара при перегреве, а также спускным вентилем.