Автор В.В. Покотилов, к.т.н., доцент кафедры Теплоснабжения и вентиляции Белорусского технического университета

Отопительные приборы горизонтальной системы отопления подсоединяются к системе отопления с помощью распределителя, который как бы разделяет систему отопления на две системы: систему теплоснабжения распределителей (между тепловым пунктом и распределителями) и систему отопления от распределителей (между распределителем и отопительными приборами).

Схема системы отопления выполняется, как правило, в виде раздельных схем:

❏ схема системы теплоснабжения распределителей;

❏ схемы систем отопления от распределителей.

Гидравлический Расчет выполняется в соответствии с методикой, изложенной в разделе 4 [1]. Расчет выполняется отдельно для систем отопления от распределителей (между распределителем и отопительными приборами) и отдельно для системы теплоснабжения распределителей (между тепловым пунктом и распределителями).

В качестве примера предлагается гидравлический расчет двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой 2-х этажного административного здания при теплоснабжении от встроенной топочной.

Исходные данные:

1. Расчетная тепловая нагрузка системы отопления Q зд = 133 кВт.

2. Расчетные параметры системы отопления t г = 75 °С, t о = 60 °С.

3. Расчетный расход теплоносителя в системе отопления V со = 7,6 м 3 /ч.

4. Система отопления присоединяется к котлам через горизонтальный гидравлический разделитель.

5. Автоматика каждого из котлов поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе из котла t г = 80 °С в течение всего года.

6. На вводе каждого из распределителей проектируется автоматический регулятор перепада давления ГЕРЦ 4007 (для распределителей небольшой тепловой нагрузкой, менее 3…5 кВт рекомендуется вентиль балансовый ШТРЕМАКС).

7. Система теплоснабжения распределителей выполняется из труб стальных водогазопроводных (может быть выполнена из медных или металлополимерных труб), системы отопления от распределителей — из труб металлополимерных ГЕРЦ.

Для проектируемой двухтрубной системы отопления следует принять к установке насос с электронным управлением скорости вращения (см. раздел 5.1 [1]). Для подбора циркуляционного насоса необходимо определить требуемые значения подачи V н , м 3 /ч и напора Р н , кПа (или м.вод.ст.).

Подача насоса соответствует расчетному расходу в системе отопления:

V н = V со = 7,6 м 3 /ч.

Требуемый напор Р н , равный расчетным потерям давления системы отопления Ä P со , определяется суммой составляющих:

❚ потерь давления системы теплоснабжения распределителей ÓÄ P уч.с.т (между гидравлическим разделителем и распределителями);

❚ потерь давления системы отопления от распределителей ÓÄ P уч.от (между распределителем и отопительными приборами);

❚ потерь давления в распределителе Ä P распр (в том числе потери давления Ä P рег в регуляторе ГЕРЦ 4007):

Р н = Ä P со = ÓÄ P уч.с.т + ÓÄ P уч.от + Ä P распр .

Для расчета ÓÄ P уч.с.т и ÓÄ P уч.от основного расчетного циркуляционного кольца выполним схему системы теплоснабжения ( рис. 6.13 ) и схему системы отопления от распределителя «З» ( рис. 6. 15 ).

На схеме системы отопления от распределителя «З» ( рис. 6.15 ) распределяем тепловые нагрузки помещений Q 4 (расчетные потери теплоты помещением) по отопительным приборам, суммируем по распределителям и указываем тепло- вые нагрузки распределителей на расчетной схеме рис. 6.13 .

В зависимости от требуемой теплопроизводительности топочной могут работать оба котла или только один из них (в летний и осеннее-весенний периоды года). Каждый котел имеет самостоятельный циркуляционный контур с насосом Р1 , в котором поддерживается постоянный расход теплоносителя и постоянная температура теплоносителя на выходе из котла t г = 80 °С в течение года.

В бойлере 2 требуемая температура нагреваемой воды t г = 55 °С горячего водоснабжения обеспечивается 2-х позиционным снабжения обеспечивается 2-х позиционным регулятором температуры ГЕРЦ 779323, который управляет включением насоса Р2 . Циркуляцию теплоносителя в системе отопления обеспечивает насос с электронным управлением скорости вращения Р3 . Температура подающей воды системы отопления изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха с помощью «следящего» электронного регулятора 11 , воздействующего на регулирующий трехходовой клапан ГЕРЦ 4037.

Гидравлический расчет системы теплоснабжения распределителей выполняется с использованием первого направления расчета. В качестве основного расчетного циркуляционного кольца выбираем кольцо через самый нагруженный отопительный прибор наиболее нагруженного распределителя «З» .

Диаметры всех участков магистральных 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. 6.14 на примере участка № 1 ( G уч = 7581 кг/ч). 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 ). Результаты гидравлического расчета заносим в табл. 6.5 .

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

❚ участок № 1 (начинается от напорного патрубка насоса Р3 , без обратного клапана): внезапное расширение, внезапное сужение, задвижка, Óæ = 1,0 + 0,5 + 0,5 = 2,0;

❚ участок № 2: тройник на ответвление, Óæ = 1,5;

❚ участки № 3, 3*: тройник проходной, отвод, Óæ = 1,0 + 0,5 = 1,5;

❚ участки № 4, 4*: тройник проходной, отвод, Óæ = 1,0 + 1,0 = 2,0;

❚ участок № 2*: тройник на противотоке, Óæ = 3,0;

❚ участок № 1* (до перемычки подмеса): внезапное расширение, внезапное сужение, задвижка, отвод, Óæ = 1,0 + 0,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5;

❚ участок № 1а (от перемычки подмеса до всасывающего патрубка насоса Р3 , без клапана ГЕРЦ 4037, без фильтра): гидравлический разделитель в виде внезапного расширения и внезапного сужения, две задвижки, два отвода, Óæ = 1,0 + 0,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5.

На участке № 1 сопротивление клапана определяется по номограмме производителя для обратного клапана d у = 65 мм при G уч = 7581 кг/ч, что составляет:

Ä P О.К = 800 Па.

На участке № 1а сопротивление фильтра ГЕРЦ d 65 мм арт. 141107 определяется по значению его пропускной способности k v = 55 м 3 /ч.

Тогда:

Ä P ф = 0,1 . ( G / k v ) 2 = 0,1 . (7581 / 55) 2 = 1900 Па.

Типоразмер трехходового клапана ГЕРЦ 4037 выбираем, задаваясь требуемой величиной: k v ≈ (2 G …3 G ), т.е. k v > 2 . 7,58 = 15 м 3 /ч.

Принимаем клапан d 40 мм, арт.No1403740, k v = 25 м 3 /ч.

Его сопротивление будет равно:

Ä P кл = 0,1 . ( G / k v ) 2 = 0,1 . (7581 / 25) 2 =9200 Па.

Таким образом, потери давления системы теплоснабжения распределителей (между гидравлическим разделителем и распределителями) равны:

ÓÄ P уч.с.т = 21514 Па (21,5 кПа).

Расчет остальной части системы теплоснабжения распределителей с подбором диаметров трубопроводов производится аналогичным образом.

Для расчета ÓÄ P уч.с.т системы отопления от распределителя «З» , показанной на рис. 6.15 , выберем основное расчетное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженный отопительный прибор Q пр = 1500 Вт (Ветка «В»).

Гидравлический расчет выполняем с использованием первого направления расчета. Диаметры всех участков теплопроводов d у , мм подбираем с помощью номограммы Приложения «Б» [1] для металлополимерных труб, задаваясь скоростью воды не более 0,5…0,7 м/с. Характер пользования номограммой показан на рис.6.17 на примере участков № 1 и № 4. 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 ).

По выражению (3.7) [1] определяем расчетный расход теплоносителя:

G уч = 0,86 . Q t / (75 - 60) = 0,057 . Q t .

Результаты гидравлического расчета заносим в табл. 6.6 (см. в следующем номере) .

Клапан ГЕРЦ-TS-90 и балансовый радиаторный узел подключения ГЕРЦ 2000 ( рис. 6.16 , узел «А») создают суммарное сопротивление (см. формулу (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 узла подключения ГЕРЦ 2000 задается, исходя из задаваемой величины ( ÓÄ 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 ( ÓÄ P кл. ) рег.уч менее 4…6 кПа. ■

(Продолжение в следующем номере)

Литература

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