вертикальной двухтрубной системы отопления с нижней разводкой с применением клапанов ГЕРЦ-TS-90 и ГЕРЦ-RL-5 для радиаторов, и регуляторов перепада давления ГЕРЦ 4007 для стояков

Автор В.В. Покотилов, к.т.н., доцент, фирма «ГЕРЦ Арматурен Г.м.б.Х.»

Двухтрубные системы отопления с нижней разводкой магистралей применяются для зданий различного назначения, в том числе, административных и повышенной этажности.

Методика и последовательность теплового и гидравлического расчёта таких систем аналогична приведенной в разделе 6.1 [1] для систем с верхней разводкой.

Достоинством системы с нижней разводкой является возможность установки на стояках регуляторов перепада давления ГЕРЦ 4007. Такое дополнение в значительной степени улучшает потребительские и регулировочные характеристики двухтрубной системы отопления, особенно для зданий повышенной этажности с разнесенной планировочной структурой и различными тепловыми режимами отопительных приборов в пределах одного стояка.

Регулятор перепада давления ГЕРЦ 4007, установленный на каждом двухтрубном стояке, гидравлически разделяет систему отопления на составляющие:

❏ систему теплоснабжения стояков системы отопления (между тепловым пунктом и регуляторами ГЕРЦ 4007 на стояках системы отопления);

❏ отдельные системы отопления в виде двухтрубных стояков (между регулятором ГЕРЦ 4007 и отопительными приборами стояка).

Гидравлический расчёт рекомендуется выполнять отдельно для системы теплоснабжения стояков системы отопления и отдельно для каждого двухтрубного стояка.

В качестве примера выполним гидравлический расчёт двухтрубной вертикальной тупиковой системы водяного отопления 12-ти этажного административного здания с нижней разводкой магистральных теплопроводов. Источником теплоты являются тепловые сети с присоединением к ним системы отопления по независимой схеме. Обвязка отопительных приборов выполняется с применением клапана ГЕРЦ-TS-90 и балансового вентиля ГЕРЦ-RL-5.

Иные варианты обвязки отопительных приборов, например, с применением клапанов ГЕРЦ-TS-90-V, ГЕРЦ-TS-98-V, ГЕРЦ-TSFV, ГЕРЦ-TS-90-kV в настоящем примере не рассматриваются ввиду аналогичности методики их подбора, изложенной в разделах 6.1.2, 6.1.3, 6.1.4 [1].

Исходные данные:

1. Расчётная тепловая нагрузка системы отопления Q зд = 233 кВт.

2. Расчётные параметры системы отопления t г = 80 °С, t о = 60 °С.

3. Расчётный расход теплоносителя в системе отопления V со = 10 м 3 /ч.

4. Магистральные теплопроводы и стояки выполнить из стальных труб.

5. В тепловом пункте со стороны вторичного теплоносителя скоростного пластинчатого теплообменника (системы отопления) основными элементами являются:

❚ теплообменник ( Ä P то = 20 кПа),

❚ фильтр ( Ä P ф = 0,9 кПа),

❚ обратный клапан ( Ä P ок = 2,2 кПа). Таким образом, расчётные потери давления в тепловом пункте составляют:

Ä P ТП = Ä P то + Ä P ф + Ä P ок = 20 + 0,9 + 2,2 = 23,1 кПа.

Для подбора циркуляционного насоса необходимо определить требуемые его подачу V н , м 3 /ч и напор Р н , кПа (или м.вод.ст.). Подача насоса соответствует расчётному расходу в системе отопления:

V н = V со = 10 м 3 /ч.

Требуемый напор, равный расчётным потерям давления системы отопления Ä P со , определяется суммой составляющих потерь давления в циркуляционном кольце: потерь давления участков основного циркуляционного кольца ÓÄ P уч и потерь давления в тепловом пункте Ä P ТП .

Потери давления в основном расчётном циркуляционном кольце ÓÄ P уч состоят из:

❚ потерь давления в системе теплоснабжения потерь давления в системе теплоснабжения стояков системы отопления ÓÄ P уч.с.т (между тепловым пунктом и регулятором ГЕРЦ 4007 на расчётном стояке системы отопления);

❚ потерь давления в расчётном стояке ÓÄ P уч.ст (между регулятором ГЕРЦ 4007 и отопительными приборами стояка)

❚ и потерь давления Ä P рег в регуляторе ГЕРЦ 4007.

Таким образом, требуемый напор циркуляционного насоса определится следующей суммой:

Р н = Ä P со = Ä P ТП + ÓÄ P уч.с.т + ÓÄ P уч.ст + Ä P рег .

Для проектируемой двухтрубной системы отопления следует принять к установке насос с электронным управлением скорости вращения (см. раздел 5.1 [1]).

Для расчёта ÓÄ P уч.с.т и ÓÄ P уч.ст основного расчётного циркуляционного кольца выполним схему системы теплоснабжения стояков ( рис. 6.6 ) и схему расчётного стояка № 13 ( рис. 6.7 ).

На схеме системы отопления распределяем тепловые нагрузки помещений Q 4 (расчётные потери теплоты помещением) по отопительным приборам, суммируем по стоякам и указываем тепловые нагрузки стояков на расчётной схеме.

Гидравлический расчёт схемы системы теплоснабжения стояков ( рис. 6.6 ) выполняется с использованием первого направления гидравлического расчёта. Диаметры всех участков магистральных теплопроводов d у , мм подбираем с помощью номограммы Приложения «А» [1], задаваясь скоростью воды 0,3…0,5 м/с.

При этом рекомендуется ограничиваться величиной удельной потери давления на трение R не более 100 Па/м.

Потери давления на местные сопротивления Z , Па, определяем по номограммам Приложения «Г» [1] как функцию Z = f ( Óæ ).

В циркуляционных кольцах каждого стояка имеется динамический узел в виде регулятора перепада давления ГЕРЦ 4007, автоматически изменяющий свое сопротивление для стабилизации задаваемого перепада давления на стояке. Это обстоятельство исключает выбор основного расчётного циркуляционного кольца, т.к. циркуляционные кольца каждого из стояков гидравлически уравниваются между собой в результате действия регуляторов перепада давления.

Поэтому за расчётную потерю давления в системе теплоснабжения стояков системы отопления ÓÄ P уч.с.т следует принять максимальное из возможных значений. B настоящем примере таким значением является сумма потерь давления на участках №1…10, 10*…1*. В результате гидравлического расчёта участков № 1…10, 10*…1* был получен следующий результат:

ÓÄ P уч.с.т = ÓÄ P уч.1…10,10*…1* = 5200 Па (5,2 кПа) (расчёт не приводится).

Для расчёта ÓÄ P уч.ст стояка № 13 ( рис. 6.7 ) выберем основное расчётное циркуляционное кольцо — через прибор 1-го этажа. Основное циркуляционное кольцо состоит из последовательных участков 1, 2, 1*.

Исходные данные и результаты гидравлического расчёта заносим в табл. 6.3 .

По выражению (3.7) определяем расчётный расход теплоносителя:

G уч = 0,86 . Q t / (80 - 60) = 0,043 . Q t .

Сумма коэффициентов местных сопротивлений Óæ для каждого участка основного циркуляционного кольца определяется по Приложению «В» [1]:

❏ участок № 1 (без учета вентиля запорного ШТРЕМАКС-AG): тройник на ответвление, отступ

Óæ = 1,5 + 0,6 = 1,6;

❏ участок № 2 (без учета термостатического клапана ГЕРЦ-TS-90 и балансового радиаторного вентиля ГЕРЦ-RL-5): тройник на ответвление, радиатор секционный, тройник на противотоке Óæ = 1,5 + 2,0 + 3,0 = 6,5;

❏ участок №1*: отступ, тройник на противотоке Óæ = 0,6 + 3,0 = 3,6.

Клапан ГЕРЦ-TS-90 и вентиль ГЕРЦ-RL-5 ( рис. 6.7 ) создают суммарное сопротивление (см. форм. (4.7) [1]) на «регулируемом участке»:

( ÓÄ P кл ) рег.уч = Ä P кл.1 + Ä P кл.2 .

Сопротивление термостатического клапана ГЕРЦ-TS-90 определяется по его технической характеристике в зависимости от расхода воды G уч на участке, а сопротивление балансового радиаторного вентиля ГЕРЦ-RL-5 задается, исходя из задаваемой величины ( Ä P кл ) рег.уч . По соображениям бесшумности работы клапанов рекомендуется задавать значение Ä P кл каждого из клапанов не более 20…25 кПа.

С другой стороны, для эффективного регулирования расходов в параллельных кольцах двухтрубной системы отопления, не рекомендуется задаваться значением ( Ä P кл ) рег.уч менее 4…6 кПа. Исходные данные и результаты гидравлического расчёта заносим в табл. 6.3 .

При определении располагаемого давления на параллельных кольцах следует учитывать дополнительное давление Р е oт охлаждения воды в приборах и трубопроводах по формуле (4.5) [1].

Для циркуляционных колец через отопительные приборы 1-го этажа значение Р е можно не учитывать, принимая его в запас на непредвиденные потери давления.

Диаметры участков теплопроводов d у , мм подбираем с помощью номограммы Приложения «А» [1], задаваясь скоростью воды 0,3…0,5 м/с. Характер пользования номограммой показан на рис. 6.8 на примере участков № 1 и № 1* ( G уч = 473 кг/ч). Потери давления на местные сопротивления Z , Па, определяем по номограммам Приложения «Г» [1] как функцию Z = f ( Óæ ). ■

Литература

1. В.В. Покотилов. Пособие по расчёту систем отопления. Вена. — «HERZ Аrmaturen G.m.b.H.», 2006.