10526
.pdf30
3.3. Тепловой расчет отопительных приборов
Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей внешний теп-
ловой поток от теплоносителя в помещение. Тепловая мощность прибора Qпр
определяется теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи тепло-
проводов, проложенных в этом помещении.
Расчетная площадь Ар, м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя равна:
Ар = Qпр / qпр, |
(3.13) |
где Qпр – требуемая теплоотдача прибора в рассматриваемое помещение, |
|
определяемая в соответствии с формулой (3.1): |
|
Qпр = Qп – тр Qтр, |
(3.14) |
где тр = 0,9 – при открытой прокладке; тр = 0,5 – при скрытой в борозде |
прокладке; тр = 1,8 – для замоноличенных в тяжелый бетон труб.
Теплоотдачу теплопроводов можно определить по формуле:
Qтр = qвlв + qгlг. |
(3.15) |
с использованием справочной литературы, где даны значения теплоотда- |
|
чи 1 м вертикально qв и горизонтально qг протяженных труб; lв |
и lг – длины со- |
ответственно вертикальных и горизонтальных теплопроводов, м. |
|
После определения расчетной площади нагревательной поверхности при- |
|
бора по каталогу подбирается ближайший торговый его размер. |
|
Число секций в радиаторе определяется по формуле: |
|
N = (Ар /а1)( 4 / 3), |
(3.16) |
где а1 – площадь одной секции радиатора, м2; |
|
4 – коэффициент (рис. 3.7); |
|
3 – коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе ( 3 = 1,0
при Ар = 2,0 м2), который для радиаторов типа М-140 можно вычислить: |
|
3 = 0,92 + 0,16/Ар. |
(3.17) |
Рассчитанное по (3.16) количество секций редко получается целым. |
|
31
Допускается уменьшение расчетной площади Ар не более чем на 5 % (но не более чем на 0,1 м2). Как правило, к установке принимают ближайшее боль-
шее число секций.
Длина конвекторов с кожухом определяется размерами выпускаемых полностью готовых приборов с площадью а1, м2. Например, настенные конвек-
торы типов «Комфорт – 20» и «Универсал – 20» отличаются по длине на 100
мм. Число конвекторов составляет:
N = Ар /а1 |
(3.18) |
Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе |
|
по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле: |
|
N = Ар /nа1, |
(3.19) |
где n – число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор. |
|
Длина греющей трубы l, м, в ярусе или в ряду гладкотрубного прибора |
|
составляет: |
|
l = Ар 4 / nа1, |
(3.20) |
где а1 – площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра, м2/м.
3.4. Регулирование теплопередачи отопительного прибора
Для поддержания теплового режима помещений на заданном уровне необходимо в процессе эксплуатации регулировать теплоотдачу отопительных приборов. Эксплуатационное регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным.
Качественное регулирование достигается изменением температуры теп-
лоносителя, подаваемого в систему отопления. Качественное регулирование по месту осуществления может быть центральным, проводимым на тепловой станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте здания. В жилищном строительстве проводят также групповое регулирование в центральных тепло-
вых пунктах (ЦТП).
Местное качественное регулирование должно дополнять центральное ре-
32
гулирование, которое проводится с ориентацией на некоторое обезличенное здание. При местном регулировании учитывают особенности каждого здания,
системы отопления и даже ее отдельной части.
В системе парового отопления пределы качественного регулирования ограничены, и такое регулирование, как правило, не проводится.
Количественное регулирование теплопередачи приборов осуществляется из-
менением количества теплоносителя (воды или пара), подаваемого в систему или прибор. По месту проведения оно может быть не только центральным и местным,
но и индивидуальным, т.е. выполняемым у каждого нагревательного прибора.
Количественное регулирование может осуществляться пропорционально теплоотдаче или с перерывами. В первом случае проводится так называемое пропорциональное регулирование, во втором – регулирование «пропусками». В
системах парового отопления применяют также индивидуальное количествен-
ное регулирование теплопередачи приборов.
Таким образом, в процессе эксплуатации паровых систем отопления осу-
ществляется только количественное регулирование, водяных систем отопления
– качественно-количественное регулирование теплопередачи приборов.
4. ТЕПЛОПРОВОДЫ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
4.1. Классификация и материалы теплопроводов
Трубы (теплопроводы) систем центрального водяного и парового отопле-
ния предназначены для подачи в приборы и отвода из них необходимого коли-
чества теплоносителя. Теплопроводы вертикальных систем отопления подраз-
деляют на магистрали, стояки и подводки, а в горизонтальных системах допол-
нительно имеются горизонтальные ветви.
Движение теплоносителя в подающих (разводящих) и обратных (сбор-
ных) магистралях может совпадать по направлению или быть встречным. В за-
висимости от этого системы отопления называют: с попутным движением воды и тупиковыми.
33
В зависимости от места прокладки магистралей различают системы с верхней разводкой, когда подающая магистраль расположена выше отопитель-
ных приборов, и с нижней разводкой, когда и подающая, и обратная магистрали проложены ниже приборов. При водяном отоплении бывают системы с «опро-
кинутой» циркуляцией воды, когда подающая магистраль находится ниже, а
обратная – выше приборов.
Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические (сталь-
ные, из цветных металлов) и неметаллические. Свинцовые и чугунные трубы встречаются в системах отопления, смонтированных в начале XX века. В Рос-
сии наиболее часто используют стальные шовные (сварные) и редко стальные бесшовные (цельнотянутые) трубы. В системах отопления используют неоцин-
кованные (черные) сварные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262-75*) Dу = 10…50 мм трех типов: легкие, обыкновенные и усиленные (в зависимости от толщины стенки). Усиленные трубы применяют редко – в уникальных соору-
жениях при скрытой прокладке. Обыкновенные трубы используют при скрытой прокладке и в системах парового отопления. Легкие трубы предназначены для открытой прокладки. Размер водогазопроводной трубы обозначают цифрой условного диаметра в мм (например Dу = 20). Труба Dу = 20 мм имеет наружный диаметр 26,8 мм, а ее внутренний диаметр изменяется в зависимости от толщины стенки от 20,4 (усиленная труба) до 21,8 мм (легкая труба). Это обстоятельство необходимо учитывать при гидравлическом расчете теплопроводов для пропуска теплоносителя. Стальные электросварные трубы (ГОСТ 10704-91*) Dу = 10…400
мм. Соединение стальных теплопроводов между собой, с отопительными при-
борами и арматурой может быть неразборным – сварным и разборным - резьбо-
вым и болтовым. Резьбовое разборное соединение предусматривают у отопи-
тельных приборов и арматуры. Фланцевая арматура крупного размера соединя-
ется болтами с контрфланцами, привариваемыми к концам стальных труб.
За последние годы все чаще используют трубы, изготовленные из медных сплавов. Медные трубы выпускают в виде прямых отрезков длиной 2…6 м или в бухтах длиной до 50 м.
34
Все большее распространение в России получают трубы из полимерных материалов. Эти трубы отличаются высокой коррозионной стойкостью и дли-
тельным сроком службы (до 50 лет) с сохранением их первоначальных гидрав-
лических свойств. Они легче стальных труб (в 6…7 раз), отличаются высокими шумопоглощающими свойствами и пластичностью. Однако практика использо-
вания полимерных труб в системах отопления выявила существенный недоста-
ток – высокую проницаемость атмосферного воздуха через их стенки и насы-
щение теплоносителя кислородом со всеми вытекающими отсюда последстви-
ями. Этого недостатка лишены металлополимерные трубы, в стенки которых добавляется защитный слой в виде алюминиевой фольги.
4.2. Размещение теплопроводов в здании
Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой. Откры-
тая прокладка более простая и дешевая. По технологическим, гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям прокладка труб может быть скрытой. Магистрали переносят в технические помещения, стояки и подводки к отопительным приборам размещают в специальных шахтах и бороздах или встраивают в них. При этом в местах расположения разборных соединений и арматуры устраивают лючки. При прокладке теплопроводов учитывают их удлинение по сравнению с монтажной длиной в процессе эксплуатации систе-
мы отопления. Температурное удлинение нагреваемой трубы – приращение ее длины l, м, определяют по формуле:
l = α (tт – tн)l, (4.1)
где α – коэффициент линейного расширения материала трубы (для стали при t = 150°С, α = 1,2 10−5 1/°С);
tт – температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя, °С; tн – температура окружающего воздуха в период производства монтаж-
ных работ, °С, tн = 5°С;
l – длина теплопровода, м.
Установлено, что один метр подающей стальной трубы предельно удли-
35
няется при низкотемпературной воде приблизительно на 1 мм, обратной трубы
– на 0,8 мм, а при высокотемпературной воде удлинение каждого метра трубы доходит до 1,75 мм. Поэтому при размещении теплопроводов необходимо предусматривать компенсацию усилий, возникающих при удлинении подводок,
стояков и магистралей.
Размещение стояков – соединительных труб между магистралями и под-
водками – зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопи-
тельным приборам. Обязательным является обособление стояков для отопления лестничных клеток, а также расположение стояков в наружных углах помеще-
ний. Стояки располагают у наружных стен – открыто (на расстоянии 35 мм от поверхности стен до оси труб Dу ≤ 32 мм) либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и перегородок. Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80
мм между осями труб, причем подающие стояки располагают справа (при взгляде из помещения). В 4…7-этажных зданиях однотрубные стояки для ком-
пенсации изгибают в местах присоединения к подающей и к обратной маги-
стралям (рис. 4.1). В зданиях более 7 этажей, кроме изгибов труб, используют П-образные компенсаторы. В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают в гильзы для обеспечения свободного их движения.
Рис. 4.1. Схемы присоединении стояков к магистралям систем водяного отопления зданий различной этажности: а – двух-трехэтажных; б – четырех-семиэтажных при верхней разводке; г – то же при нижней разводке; в - восьмиэтажных и более высоких; 1 – спускной кран (проходной или шаровой, внизу – со штуцером для подключения водоотводящего шланга); 2 – запорный (проходной или шаровой) кран
36
В гражданских зданиях шириной до 9 м магистрали можно прокладывать вдоль их продольной оси. Так же размещают магистрали при стояках, находя-
щихся у внутренних стен здания. В гражданских зданиях шириной более 9 м
рационально использовать две разводящие магистрали вдоль каждой фасадной стены (рис. 4.2). В чердачных помещениях магистрали подвешивают на рассто-
янии 1…1,5 м от наружных стен, для удобства монтажа и эксплуатации.
В системах водяного отопления уклон горизонтальных магистралей необ-
ходим для отвода скопления воздуха и самотечного спуска воды из труб. Стро-
го горизонтальная прокладка магистралей Dу 50 мм допустима при скорости движения воды более 0,25 м/с. Нижние магистрали всегда прокладывают с уклоном в сторону теплового пункта.
Рис. 4.2. Размещение магистралей систем отопления в чердачных (слева), подвальных и технических (справа) помещениях зданий: а – в зданиях шириной ≤ 9 м; б – в зданиях шириной9 м при тупиковом движении теплоносителя в магистралях;в – то же при попутном движении
37
В системах парового отопления уклон горизонтальных магистралей необ-
ходим для самотечного удаления конденсата. Паропроводы рекомендуется про-
кладывать с уклоном по направлению движения пара. Самотечные конденсато-
проводы имеют уклон в сторону стояка конденсата. Рекомендуемый уклон ма-
гистралей: для водяных насосных, паровых и напорных конденсатных
0,002…0,003; подающих магистралей гравитационных систем, самотечных конденсатных магистралей 0,005; паропроводов, имеющих уклон против дви-
жения пара, 0,006; водяных магистралей верхней разводки насосных систем по движению воды 0,01.
4.3. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам
Присоединение теплопроводов к отопительным приборам может быть одностороннее и разностороннее.
На рис. 4.3 изображены основные приборные узлы трех типов, применяе-
мых в вертикальных однотрубных системах водяного отопления, и приборный узел, используемый в двухтрубных системах водяного и парового отопления.
Разностороннее присоединение труб к прибору применяют в тех случаях,
когда горизонтальная обратная магистраль или конденсатопровод системы находится непосредственно под прибором (рис. 4.4, а) или когда прибор уста-
навливают ниже магистралей (рис. 4.4, б). Так же присоединяют подводки при вынужденной установке крупного прибора (рис. 4.4, в) или для соединения не-
скольких отопительных приборов (рис. 4.4, г).
Направление движения теплоносителя воды в приборах однотрубных стояков возможно сверху-вниз и снизу-вверх. В приборах двухтрубных стояков чаще всего предусматривают движение теплоносителя по схеме сверху-вниз.
Присоединение труб к прибору, создающее движение воды в нем по схеме сни-
зу-вниз, характерно для горизонтальной однотрубной системы.
Направление и скорость движения теплоносителя воды в вертикальном отопительном приборе отражаются на его теплопередаче. Еще раз отметим теп-
лотехнически целесообразные схемы движения теплоносителя – воды: сверху-
38
вниз в радиаторах однотрубных и двухтрубных систем; наряду с этим – допу-
стимо движение снизу-вниз в секционных радиаторах однотрубных систем при значительном расходе воды. Направление движения воды в приборе снизу-
вверх характеризуется наименьшей теплопередачей.
Рис. 4.3. Одностороннее присоединение труб к отопительным приборам вертикальных систем отопления: а, б, в – однотрубная система; г – двухтрубная система; 1 – отопительные приборы; 2 – однотрубные стояки; 3 – осевой замыкающий участок; 4 – осевой обходной участок; 5 и 6 – подающая и обратные трубы двухтрубного стояка; 7 – смещенный обходной участок; 8 – смещенный замыкающий участок
Рис. 4.4. Разностороннее присоединение труб к отопительным приборам при движении теплоносителя в приборах сверху вниз: а и б – в обратную магистраль под прибором и над прибором; в – для прибора значительной длины; г – при соединении нескольких приборов; 1 – кран для спуска воды; 2 – регулировочный кран
39
4.4. Размещение запорно-регулирующей арматуры
Ручную запорно-регулирующую арматуру систем центрального отопле-
ния подразделяют на муфтовую и фланцевую.
Муфтовую арматуру (с резьбой на концах для соединения с трубами)
устанавливают на трубах малого диаметра (Dу ≤ 40 мм), фланцевую арматуру (с
фланцами на концах) – на трубах большого диаметра (при Dу ≥ 50 мм).
Арматура на подводках к приборам систем водяного отопления различна.
В двухтрубных стояках применяют краны, обладающие повышенным гидрав-
лическим сопротивлением, в однотрубных стояках – пониженным сопротивле-
нием протеканию теплоносителя. В первом случае повышение гидравлического сопротивления кранов делается для равномерности распределения теплоноси-
теля – воды по отопительным приборам. Во втором – понижение сопротивле-
ния способствует затеканию в приборы большего количества воды, что повы-
шает среднюю температуру теплоносителя в них и, следовательно, обеспечива-
ет уменьшение их площади.
Регулирующую арматуру на подводках к приборам устанавливают не всегда. Ее не применяют во вспомогательных помещениях и в лестничных клетках зданий, близ ворот и загрузочных проемов, люков и прочих мест, опас-
ных в отношении замерзания воды в трубах и приборах.
У приборов двухтрубных систем водяного отопления, как правило, уста-
навливают краны двойной регулировки. В малоэтажных зданиях применяют обычные краны двойной регулировки, в многоэтажных – дроссельные краны повышенного гидравлического сопротивления.
На подводках к приборам систем парового отопления во избежание «при-
кипания» пробки краны заменяют вентилями с золотником без уплотнительно-
го кольца, хотя гидравлическое сопротивление и шумовая характеристика их значительно превышают аналогичные показатели кранов.
Арматура на стояках предназначена для полного отключения отдельных стояков, если требуется проводить ремонтные и другие работы во время отопи-
тельного сезона. Арматуру для тех же целей помещают в начале и конце каж-