Расчет сопротивления теплопередаче

ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций выполняется по нормам Свод правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» [1] – для уточнения конструкций наружных ограждений. Данные теплотехнического расчета ограждающих конструкций в дальнейшем используются для расчета теплопотерь по помещениям здания.

Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки () обеспеченностью 0,92, нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (), коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (), продолжительность отопительного периода () и средняя температура воздуха, периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 ^оС () принимаются в соответствии со Свод Правил СП 131.13330.2012 Строительная Климатология Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» [2] (населенный пункт по варианту).

Расчетная температура внутреннего воздуха (), влажность воздуха внутри помещения (), температура точки росы () и коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции () принимаются по СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» [3].

Вариант задания берется по номеру зачетной книжки

Последний номер зачетной  книжки	Город	Предпоследний номер  зачетной книжки	Размеры здания
0	Москва	0	А=36000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
1	Пермь	1	А=48000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
2	Самара	2	А=24000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
3	Екатеринбург	3	А=36000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
4	Саратов	4	А=48000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
5	Казань	5	А=60000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
6	Тверь	6	А=36000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
7	Тула	7	А=36000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
8	Тюмень	8	А=24000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм
9	Ижевск	9	А=36000 мм, В=12000 мм, С=12000 мм

 

Рисунок 1.1 – План производственного здания

1 –  ремонтная мастерская, 2 – гараж

 

Рассчитать теплопотери помещениями производст­венного здания (рис. 1.1). Расчетная температура внутреннего воздуха в ремонтной мастерской (помещение 1) t_в= 16 ^оС, в гараже (помещение 2) 12 ^оС. Размеры ворот 4х3 м, размеры окон 3х2 м. Полы неутеплённые по грунту. Вы­сота от внешней поверхности пола по грунту до верха кон­струкции бесчердачного покрытия составляет 6 м. Здание расположено в городе по варианту. Толщина наружных стен просчитывается по варианту в зависимости от климатических данных.

Таблица 1.1 – Исходные данные

Параметр	Единица измерения	Значение
Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92	оС
Расчетная температура внутреннего воздуха	оС	По назначению помещения
Средняя температура воздуха, периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 оС	оС
Влажность воздуха внутри помещения	%	55
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции
Продолжительность отопительного периода	сут.

 

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

 

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции () должно быть не менее нормируемого значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (), при этом выбор теплозащитных показателей здания осуществляется по одному из двух альтернативных подходов:

- предписывающему (нормативные требования предъявляются к отдельным элементам теплозащиты здания);

- потребительскому (сопротивление теплопередаче ограждений может быть снижено по отношению к предписывающему уровню при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление здания ниже нормативного).

Расчет будем производить по предписывающему подходу. Задача состоит в подборе толщины утеплителя таким образом, чтобы .

Произведем расчет сопротивления теплопередаче несущих стен.

Вариант конструкции несущей стены выбираем по последнему числу номера зачетной книжки.

В качестве неизвестной величины указывается толщина утеплителя, побирается размер утеплителя таким образом, чтобы теплопотери были в пределах нормы.

 

Таблица 2.1 – Характеристика несущей стены (пример)

Ограждающая конструкция	Конструктивные слои	ρ, (кг/м3)	δ, (м)	λ, (Вт/м ∙ оС)	R, (м2 ∙ оС/Вт)
Стена	Полимерцементная штукатурка, армированная сеткой из стекловолокна	1600	0,02	0,6	0,03
	Кладка из глиняного обычного кирпича	1800	0,25	0,7	0,357
	Плита МВП	125	?	0,06	?
	Кладка из глиняного обычного кирпича	1800	0,12	0,7	0,171

 

 

Таблица 2.2 – Выбор варианта конструкции стены

№ варианта  ограждающей конструкции	Конструкций
	№	Наименование материала	d i м
1	1	Цементно-перлитовый раствор	0,01
	2	Утеплитель: пенопистирол	d2
	3	Перлитобетон	0,15
	4	Плиты из гипса	0,01
2	1	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,125
	2	Утеплитель: пенополиуретан	d2
	3	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,125
	4	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	0,01
3	1	Цементно-песчаный раствор	0,01
	2	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,25
	3	Утеплитель: вспененный пенополистирол	d3
	4	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,25
	5	Цементно-песчаный раствор	0,01
4	1	Известково-песчаный раствор	0,01
	2	Утеплитель: пенополистирол	d2
	3	Вермикулетобетон	0,13
	4	Листы гипсовые обшивочные	0,01
5	1	Цементно-шлаковый раствор	0,01
	2	Утеплитель: пенополистирол	δ2
	3	Шлакопемзобетон	0,14
	4	Плиты из гипса	0,01
6	1	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	0,01
	2	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,125
	3	Утеплитель: пенополиуретан	d3
	4	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,125
	5	Цементно-шлаковый раствор	0,01
7	1	Кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе	0,25
	2	Утеплитель: пенополистирол	d2
	3	Кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе	0,25
	4	Цементно-песчаный раствор	0,01
8	1	Сложный раствор (песок, известь, цемент)	0,01
	2	Шунгизитобетон	0,12
	3	Маты минераловатные на синтетическом связующем	d3
	4	Известково-песчаный раствор	0,01
9	1	Кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,25
	2	Плиты мягкие минераловатные на синтетическом связующем	d2
	3	Кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,25
	4	Плиты из гипса	0,01
10	1	Цементно-песчаный раствор	0,01
	2	Пемзобетон	0,15
	3	Утеплитель: пенополиуретан	d3
	4	Листы гипсовые обшивочные	0,01

 

На рисунке 2.1 в качестве примера показан эскиз стены и составляющие ее конструктивные слои.

 

 

Рисунок 2.1 – Эскиз стены (по варианту)

 

Из СП [1] выписываем расчетные температуры наружного воздуха: наиболее холодной пятидневки  обеспеченностью 0,92, среднюю температуру  периода со средней суточной температурой воздуха и продолжительность этого периода .

Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле:

 .                                (2.1)

По таблице 16 [2] определяем приведенное сопротивление теплопередаче  м^{2 0}С/Вт, для наружных стен, покрытий и окон. Приведенное сопротивление тепло­передаче неутепленных полов на грунте определяем по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам [3]. Требуемое сопротивление теплопередаче R₀ ^тр ворот принимаем в размере  стены здания, определенного по формуле (2.2) СниП [2] при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней  температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Значения  для величин, отличных от табличных, определяют по формуле:

                                           (2.2)

где  – градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), (^оС∙сут);

 – коэффициенты, значения которых определяют по источнику [1], прил., табл.7. Для стен: a = 0,00035; b = 1,4.

Неоднородность слоев учитывать не будем, так как по условию [5] коэффициент теплотехнической однородности  = 1.

Определим требуемое термическое сопротивление несущих стен дома:

ГСОП = (20 + 3,1) · 240 = 5544 (⁰С · сут).

R^тр = 0,00035 · 5544 + 1,4 = 3,3404 .

Фактическое термическое сопротивление ограждающей конструкции, состоящей из i последовательно расположенных однородных слоев, определяется по формуле:

             (2.3)

где  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, ;  – толщина слоя (м);  – коэффициент теплопроводности материала, ;  – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, ;  – термическое сопротивление i-го слоя, .

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определим по формуле (2.3):

.

Из условия, что R₀^норм = R_о, определим толщину теплоизоляции:

.

Тогда R₃ = 2,1779 , и толщина слоя утеплителя δ₃ = λ₃  , R₃ = 0,031 · 2,1779 = 0,0675 (м).

Толщину утеплителя округляем до стандартной величины 0,08 м и определим действительное термическое сопротивление R₃:

R₃ = 0,08: 0,031 = 2,5806 .

Фактическое термическое сопротивление:

R_о.ф. = .

Фактическое термическое сопротивление должно отвечать условию R_o ≥ R_норм.

R_o.ф. = 3,7431 ≥ 3,3404 = R_норм.

 

 

 

 

Требуемые значения сопротивления теплопередаче чердачных и цокольных перекрытий, отделяющих помещения здания от неотапливаемых пространств, следует уменьшать умножением на коэффициент n.

Для расчета теплопотерь здания требуется определить расчетные сопротивления теплопередаче всех остальных ограждающих конструкций (чердачного перекрытия, пола, окон и наружной двери). Определим требуемые термические сопротивления для чердачного перекрытия и пола методом интерполяции. Для окон и входных дверей термическое сопротивление указано в источнике [5].

Таблица 2.3.

Ограждение	n
Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), зенитные фонари, перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	1
Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	0,9
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли	0,6
Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4

 

Таблица 2.4 – Термические сопротивления ограждающих конструкций здания

Ограждающая конструкция	Термическое сопротивление, R
Несущая стена
Чердачное перекрытие
Пол
Окно
Входная дверь

 

Все теплофизические характеристики материалов слоев заносим в табл. 2.5.

 

Таблица 2.5 – Теплофизические характеристики материала слоев

Ограждающих конструкций

Вид ограждения	№ слоя	Наименование слоя	d, м	l, Вт/(м ° С)	R, (м2 ∙ оС/Вт)
1	2	3	4	5	6
Стена	1
	2
	…
	i-ый
Чердачное покрытие	1
	2
	…
	i-ый

 

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м²·⁰С), определяем по формуле:

                                                      (2.4)

Определение потерь тепла каждым помещением в отдельности производят с учетом основных и добавочных потерь тепла путем суммирования потерь тепла через отдель­ные наружные ограждающие конструкции, рассчитанных по формуле:

                                     (2.5)

где К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, определенный по формуле (2.4); F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м², вычисленная после ее обмера в соответствии с правилами обмера; n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [табл. 2.3]; β – добавочные теплопотери в долях от основных теплопотерь [3, прил. 9].

Правила обмера ограждений.

Площадь ограждения определяется:

1. Поверхность окон, дверей — по наименьшим размерам проемов к свету.

2. Поверхность потолков и полов в угловых помещениях — от внутренней поверхности наружных стен до осей противоположных стен, а в неугловых — между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружной стены до оси противоположной стены.

3. Высота стен этажа при расположении пола на лагах — от нижнего уровня подготовки пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

4. Длина наружных стен в неугловых помещениях – между осями внутренних стен, а в угловых – от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.

5. Поверхность участков полов на лагах, расположенных возле угла наружных стен в первой двухметровой зоне вводится в расчет дважды.

Для подсчета поверхности ограждающих конструкций линейные размеры их принимаются с точностью до 0,1 м. Поверхности отдельных ограждающих конструкций подсчитываются с точностью до 0,1 м².

Расчет теплопотерь сводится в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 – Расчет теплопотерь

№ по­меще­ния, его наиме­нование и тем­перату­ра воз­духа	Наружные ограждения помещения				0 С	Коэффи­ циент теплопе­ редачи К, Вт/ м2 · 0С	Добавочные теплопотери β в долях, учитывающие			Множитель, учитываю­щий доба­вочные теплопотери	Теплопотери, Вт
	наименование	ориентация	разме­ры,м	площадь, м2			ориен­тацию ограж­дения	инфиль­трацию	наличие входных наруж­ных дверей		ограж­дений	поме­щений
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

 

Добавочные потери тепла на нагревание наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации в помещение, следует определять расчетом. Для данного зда­ния допускается теплопотери на инфильтрацию принимать в размере 0,1 от основных для вертикальных поверхностей.

Теплопотери каждого помещения определяются суммированием теплопотерь через отдельные ограждающие конструкции, входящие в данное помещение.

Добавочные теплопотери учитываются только для вертикальных и наклонных ограждений (стены, окна, двери).

Основные теплопотери подсчитываются по формулам:

— для стен, чердачных перекрытий, окон, дверей

Q_огр = K · A ∙ (t_в – t_н) ∙ n .                             (4.2)

К основным теплопотерям, делаются добавки в процентах, учитывающие дополнительное охлаждение помещений:

1. β₁ - на ветер: для ограждений, защищенных от ветра при скорости менее 5  β₁ = 0,05; при скорости от 5 до 10  β₁ = 0,1; для ограждений, не защищенных от ветра, добавки увеличивают в 2 раза;

2. β₂ - на ориентацию ограждения относительно сторон света: для северной, северо–восточной, северо-западной, восточной ориентаций β₂ = 0,1; для юго-восточной и западной β₂ = 0,05; для южной и юго-западной β₂ = 0.

3. β₃ - для помещений, имеющих две и более наружных стены, β₃ = 0,05.

4. β₄ - на врывание холодного воздуха через наружные двери: при наличии тамбура у ворот β₄ = 1.

5. β₅ - на инфильтрацию холодного воздуха через ограждения.

Расход наружного воздуха, поступающего в помещение в результате инфильтрации в расчетных условиях, зависит от объемно-планировочного решения здания, а так же от плотности окон, балконных дверей, витражей. Задача инженерного расчета сводится к определению расхода инфильтрационного воздуха G , через отдельные ограждения каждого помещения. Инфильтрация через стены и покрытия невелика, поэтому ею обычно пренебрегают и рассчитывают только через заполнение световых проемов, а так же через закрытые двери и ворота, в том числе и те, которые при обычном режиме эксплуатации не открываются.

Расчет выявляет максимально возможную инфильтрацию, поэтому считается, что каждое окно или дверь находится на наветренной стороне здания.

Расход инфильтрационного воздуха через 1 м² окна или двери производится по формулам:

 — для окна:

                                           (4.4)

— для входной двери:

                                                (4.5)

где R_инф.ок., R_инф.нд. – фактическое сопротивление воздухопроницанию соответственно окна и двери (при Δp₀ = 10 Па) .

R_инф.ок. = 0,39 , R_инф.нд. = 0,15 .

Δp – расчетная разность давлений для окна или двери. Определяется при расчетных параметрах наружного и внутреннего воздуха (температурах t_в и t_н, плотностях ρ_в и ρ_н, скорости ветра υ) по формуле:

 ,                  (4.6)

где Н – высота здания. H = 5 м.

h – расстояние от земли до центра окна или двери. h = 2 м.

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 .

ρ_н и ρ_в – плотность воздуха.  

K_дин – коэффициент учета изменения скорости ветра в различных типах местности.

Определяется по эмпирической формуле:

                                            (4.7)

При высоте здания Н ≤ 5 м, типе местности А (открытые побережья морей, озер и водохранилищ) K_дин = 0,75.

с_н и с_з – аэродинамические коэффициенты показывающие, какую долю от динамического давления ветра составляет формируемое им статическое давление на каком-либо фасаде здания. Для  большинства зданий с_н = 0,8, с_з = - 0,6.

p_в – внутреннее давление. Обычно приближенно принимается по формуле:

           (4.8)

По формуле (15) определим плотности воздуха:

.

.

По формуле (4.8) определим давление внутреннего воздуха:

 (Па)

По формуле (14) определим расчетную разность давлений:

 (Па)

По формулам определим расход инфильтрационного воздуха:

— для 1 м² окна:              .

— для 1 м² двери:          .

Расход теплоты на нагрев инфильтрационного воздуха определяется по формуле:                                                              

                                     (4.9)

где с - удельная теплоемкость воздуха. с = 1,006 .

F – площадь отдельных ограждений (м²).

k – коэффициент влияния встречного теплового потока.

Для окон со спаренными переплетами k = 0,9, для дверей k = 0,7.

Расчеты по теплопотерям помещений сведены в таблицу 6.

Теплопотери, , для каждого помещения здания рассчитаем по формуле:

                   (4.10)

где 1/R – коэффициент теплопередачи, (Вт/м² ∙ ^оС);

q – плотность теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию теплопередачей, (Вт/м²);

 – коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции относительно наружного воздуха. По условию  [5];

 – добавочные теплопотери (по условию – только теплопотери на ориентацию по сторонам света), (%).

Формула для расчета теплопотерь после преобразования будет выглядеть следующим образом:

 

3. РАСЧЕТНОЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ В СИСТЕМАХ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

 

В системе водяного отопления расчетный перепад давлений для создания циркуляции воды ΔР_р определяется по формулам:

в насосной вертикальной однотрубной системе при качественном регулировании теплоносителя:

ΔР_р = ΔР_н + ΔР_е;                                (3.1)

в насосной вертикальной однотрубной системе при ав­томатическом качественно-количественном регулировании теплоносителя:

ΔР_р = ΔР_н + 0,7ΔР_е;                                   (3.2)

в насосных двухтрубной и горизонтальной однотруб­ной системах:

ΔР_р = ΔР_н + 0,4ΔР_е;                                   (3.3)

в гравитационной системе:

ΔР_р = ΔР_е,                                                   (3.4)

где ΔР_н – перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в сис­теме; ΔР_е – естественное циркуляционное давление:

ΔР_е = ΔР_е.пр. + ΔР_е.тр.                                (3.5)

где ΔР_е._пр – естественное циркуляционное давление, возни­кающее в расчетном кольце системы вследствие охлажде­ния воды в отопительных приборах; ΔР_е.тр.                                 – естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном коль­це системы вследствие охлаждения воды в трубах.

В вертикальной однотрубной системе при N приборах в стояке, входящем в расчетное кольцо, ΔР_е._пр., Па, опреде­ляется по формуле:

                                      (3.6)

где  – теплопотери i-го помещения, Вт;  – теп­ловая нагрузка стояка, Вт; β – среднее приращение плотности воды при понижении температуры воды на 1^оС, кг/(м³·^оС) – табличное значение [5, табл. 10.4]; h_i – вертикальное расстояние между условными центрами: охлаждения в стояке для i-го – прибора и нагревания (ось элеватора); t _г – температура горячей воды в системе отопления, t_о – темпе­ратура охлажденной воды в системе отопления, ^оС; g – ус­корение свободного падения, м/с².

Перепад давлений, создаваемый циркуляционным на­сосом ΔР_н при зависимом присоединении системы отопле­ния со смешением в элеваторе выбирается исходя из распо­лагаемой разности давлений в наружных подающем и об­ратном теплопроводах и коэффициента смешения элеватора [5, рис. 10.19; 4, формула 6.20], при типовом проектирова­нии по формуле:

ΔР_н = 100Σl,                                      (3.7)

Где Σl – длина основного циркуляционного кольца системы отопления, м.

В насосных системах отопления допускается не учи­тывать ΔР_е, если оно составляет менее 10% от ΔР_н.

Определить естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах для стояков 1 и 2 (рис. 2). Отопительные приборы – чугунные радиаторы МС-140-108.

Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах в двухтрубной системе АР_е._пр., Па, определяется по формуле:

         (3.8)

где h – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в отопительном приборе и нагрева­ния в системе, м; γ_о –  удельный вес охлажденной воды, Н/м³; γ_г  – удельный вес горячей воды, Н/м, р – плотность воды, кг/м³.

 

 

Рисунок 3.2 –  Однотрубные П-образные проточно-регулируемые

стояки с нижней разводкой

 

Определить естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах для приборов 1-3 этажей двухтрубного стояка (рис. 3). Отопительные приборы – чугунные радиаторы МС- 140-108.

Естественное циркуляционное давление, возникающее в расчетном кольце системы вследствие охлаждения воды в трубах ,Па  находят по формуле:

               (3.9)

где N – число участков в кольце; h_i – вертикальное рас­стояние между условными центрами охлаждения i-го участ­ка и нагревания, м; γ_i, γ_i+1 –  удельный вес воды, Н/м, при температуре в начале U и в конце t_i+1 того же участка.

Рисунок 3.3 –  Двутрубный стояк с нижней разводкой с односторонним подключением приборов к стояку

 

Определить естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в трубопроводах (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Расчетные схемы подающего трубопровода: а - с верхней разводкой;

б - с нижней разводкой

 

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВУХТРУБНОЙ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ

Произвести гидравлический расчет основного (расчет­ного) циркуляционного кольца системы отопления (рис. 4.1) с чугунными секционными радиаторами МС-140-108. Трубы стальные водогазопроводные (ГОСТ 3262-75*) легкие.

Рисунок 4.1 – Схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой

Рисунок 4.2 – Расположение элеваторного угла в подвале

 

Целью гидравлического расчета трубопроводов сис­темы отопления является выбор таких диаметров трубопро­водов для наиболее протяженного и нагруженного циркуля­ционного кольца системы, по которым при располагаемом перепаде давлений в системе обеспечивается пропуск за­данных расходов теплоносителя.

В системе отопления, изображенной на рис. 4.1, имеют­ся две ветки, длина которых примерно одинакова. Расчетное циркуляционное кольцо находится в ветке с большей тепло­вой нагрузкой. В насосной двухтрубной системе отопления с тупиковым движением воды расчетным кольцом считает­ся кольцо через нижний наиболее нагруженный прибор стояка, наиболее нагруженного и удаленного от теплового пункта.

Расчетное циркуляционное кольцо разбивается на рас­четные участки. Расчетным участком является такой уча­сток трубопровода, по которому проходит постоянный рас­ход воды и диаметр которого постоянен. Границами участ­ков являются тройники и крестовины.

Расчет сводится в табл. 4.1, которая заполняется сле­дующим образом.

Графа 1. Нумеруются участки как подающей, так и об­ратной магистрали.

Графа 2. На схеме системы отопления (рис. 4.1) над ус­ловным знаком отопительного прибора проставлена тепло­вая нагрузка отопительного прибора. Тепловая нагрузка расчетного участка определяется тепловой нагрузкой при­боров, обслуживаемых этим участком.

Графа 3. Расход воды на участке G, кг/ч, определяем по формуле:

,                                    (4.1)

где Q – тепловая нагрузка участка, Вт; β₁ – коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины [3, табл. 1 прил. 12; 5, табл. 9.4]; β₂ – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными при­борами у наружных ограждений [3, табл. 2 прил. 12; 5, табл. 9.5].

 

Таблица 4.1 – Гидравлический расчет трубопроводов

№ уча­стка	Тепловая нагрузка участка Q, Вт	Расход воды на участке G, кг/ч	Длина участка l, м	Диаметр трубы Ду,мм	Скорость воды и, м/с	Удель­ная по­теря давле­ния на трение R, Па/м	Потеря давления на трение R. 1, Па	Сумма коэф. местных сопротивлений на уастке х Z	Динамическое давление Рд,Па	Потеря давления в местных сопротивлениях Z = Pd. Па	Суммарная потеря давления на участке Rl + Z, Па	Местные сопротивления, коэфф. местных сопротивлений
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

 

Графа 4. Длина участка определяется с точностью до 0,1 м. Затем определяем общую длину трубопроводов рас­четного циркуляционного кольца Е1 и по формуле 10 опре­деляем перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом АР_н. По формуле 6 определяем АР_р.Определяем ориентировочное значение R_cp, Па/м, удельной потери дав­ления на трение:

                                               (4.2)

где 0,9 – коэффициент, показывающий, что 10% от ΔР_р. идет в запас на неучтенные потери давления; х=0,65 – доля по­терь давления на трение для систем водяного отопления с искусственной циркуляцией.

Графы 5-7. По