Проектирование и расчёт элементов теплотехнического оборудования и приточно-вытяжной вентиляции в здании

 

           Коэффициент β₁ выбран из расчёта количества секций в одном приборе (а не в помещении)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО КОЛЬЦА    

                       СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

 

     Приступая к гидравлическому расчёту системы отопления, необходимо предварительно выполнить следующее:

1. разместить на планах этажей нагревательные приборы, а также горячие и обратные  стояки;

на каждом нагревательном приборе проставить тепловые нагрузки в зависимости от теплопотерь  помещений и числа устанавливаемых  в них приборов. Пронумеровать  стояки.

      2)Вычертить  аксонометрическую схему трубопроводов отопления, указав расположение запорно-регулирующей арматуры.

      3)Определить  наиболее невыгодное (основное) циркуляционное  кольцо.

      4)Обозначить  на аксонометрической схеме трубопроводов отопления расчетные участки циркуляционного кольца, указав для каждого  участка тепловую нагрузку

Q_уч, Вт (над выносной чертой) и длину,м (под ней.)

      5) Изобразить  принципиальную схему присоединения системы отопления  к внешним тепловым сетям.

 

1. Находим расчётное циркуляционное давление в кольце. 

                                       

                                                      ΔР_рц = Н/м²

 

Для систем отопления, подключенных через элеватор:

 

ΔР_рц = ΔР_э+Е(ΔР_{е пр}+ ΔР_{е тр})

 

где: ΔР_э  - давление, создаваемое элеватором, (Па)

        Е- коэффициент =0,4-0,5:

        ΔР_{е пр}  -естественное дополнительное давление от остывания воды в приборах, (Па)

        ΔР_{е тр-} естественное дополнительное давление от остывания воды в трубах,(Па)

Давление, создаваемое элеватором, определяют в зависимости от коэффициента смешенияU и располагаемого давления в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание(т.к. последнее не задано) , принимаем;

 

ΔР_э  = 1,6×10⁴ Па

 

 

 

 

 

 

 

        При определении суммы( ΔР_{е пр}+ ΔР_{е тр}) для насосных систем отопления можно также воспользоваться формулой:

 

ΔР_{е пр}+ ΔР_{е тр} = 1,3n_эт  h_эт(t_р-t_о) = 1,3×2×3,5×25 = 227,5Па

где:

n_эт -число этажей в здании.

h_эт- высота одного этажа здания.

Если сумма ΔР_{е пр}+ ΔР_{е тр}< ΔР_е то её не учитывают.

 

                           тогда: ΔР_рц = ΔР_э=1,6×10⁴ ,  Па

 

     Тепловую нагрузку каждого расчётного участка Q_уч определяют как требуемый тепловой поток теплоносителя  G _уч c_w ( t_г-t_о), обеспечивающий теплоотдачу всех присоединённых к нему отопительных приборов. Если расчёт вести от ввода горячей воды в систему, то тепловая нагрузка каждого последующего участка меньше тепловой нагрузки предыдущего на величину отведённого теплового потока, а в обратной линии – больше на величину подведённого теплового потока. Результаты гидравлического расчёта участков циркуляционного кольца сводят в таблицу. Графы 1,2 и 4 заполняют по данным расчётной схемы отопления. В графе 3 указывают расход теплоносителя для каждого участка, кг/ч

 

                                                    G _{у ч}= Q_уч×3600/ c_w × (t_r-t_о)

 

где: c_w=4190 Дж/кгК - средняя теплоёмкость воды в интервале температур

t_о÷  t_r

G _{у ч} = (Q_уч×3600)/104750 = Q_уч х 0,034

 

Для заполнения граф 5,6 и 7 необходимо предварительно определить среднюю для кольца удельную потерю давления на трение, Па/м

 

R_ср = β×ΔPрц / ål = 0,65×1,6×10⁴/91,4 = 113,8Па/м

где:

     β-коэффициент, учитывающий долю потери давления на преодоление сопротивления трения от расчётного циркуляционного давления в кольце:

     β=0,5-для двутрубной системы отопления с естественной циркуляцией;

     β=0,65- для элеватора.

По (таб 12)определяем :

- диаметр труб (D)  (графа5).

- фактическую скорость движения воды на участке  (w_уч)  (графа 6).

- фактическую удельную потерю давления на участке (R)  (графа 7).

                                                               

Потери давления на трение на участке (графа 8)=R_уч× l графы (4×7)

 

Потери давления в  местных сопротивлениях  (графа 10)

 

Z_{у ч}= åx(r_w w²_уч )/2

 

где: åx- сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке (таб 3)  (графа 9)

Общие потери давления на участке (графа 11), Па.

 

å(Rl+z)_уч = 8861 Па

 

Результаты расчётов предоставлены в виде таблицы. № 3

     Сравниваем общие потери давления в кольце å(Rl+z)_уч  с расчётным циркуляционным давлением

     В этом кольце ΔР_рц. должно быть выполнено условие:

 

å(Rl+z)_уч < ΔR_рц

 

8861 Па £ 16000 Па

 

Запас давления: ((16000 - 8861)/16000) ×100=44 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)/2)- по данным расчётной  схемы отопления .  7) (таб 12)

3) G _уч= Q_уч × 0,034                                                8) R_уч×l графы (4×7)

4)  по данным расчётной схемы отопления         9)  таб 3

5)  диаметр труб-( D)                                            10)  Z_уч=åx(r_w w²_уч )/2

6) (таб 12)                                                               11) (Rl+z)_уч

 

Таблица№ 3

 

№ участка	Qуч Вт	G уч кг/ч	L м	D мм	wуч м/с	Rуч Па/м	Rl Па	åx	Z Па	Rl+z Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	40224	1382	9,6	32	0,406	80	768	13,5	1037	1804
2	34922	1187	2,5	32	0,352	60	150	1,5	86,4	236,4
3	32271	1097	5,8	32	0,318	50	290	1,5	72	362
4	26514	901	5,6	32	0,25	32	179	1,5	43,2	222
5	21774	740	7	25	0,369	100	700	3,5	218	918
6	17433	593	4,2	25	0,288	60	252	1,5	57,6	310
7	13557	461	7,5	25	0,226	40	300	3	72	372
8	7015	238	3,5	20	0,183	32	112	4	115	227
9	7015	238	3,5	20	0,183	32	112	2,5	40	152
10	13557	461	7,5	25	0,226	40	300	4	96	396
11	17433	593	4,2	25	0,288	60	252	1,5	69,3	312,3
12	21774	740	7	25	0,369	100	700	4	261	961
13	26514	901	5,6	32	0,25	32	179	1,5	45	224
14	32271	1097	5,8	32	0,318	50	290	1,5	73	363
15	34922	1187	2,5	32	0,352	60	150	1,5	89	203
16	40224	1382	9,6	32	0,406	80	768	13,5	1037	1804

 

 

R_Σ = 8861 Па

 

R_{уч с р}= 57,2 Па/м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 участок: вентиль, отвод на  90^о, тройник, отвод - 9+1,5+1,5 + 1,5 = 13,5                               2 участок:   тройник -      1,5                                                                                            

3  участок: тройник -       1,5                                                                                             

4 участок:   тройник -      1,5                                                                                            

5 участок:  тройник, отвод на  90^о , сужение  -       1,5 + 1,5 + 0,5 = 3,5                                                                                              6 участок: тройник.-       1,5                                                                                             

7 участок: тройник, отвод на  90^о -      1,5 + 1,5 = 3                                                                                            8 участок:  тройник, сужение, радиатор – 1,5 + 0,5 + 2 = 4

9 участок : тройник, расширение -    1,5 + 1 = 2,5                                                                                                   10 участок: отвод на  90^о , тройник, расширение -     1,5 +1,5 + 1 = 4                                                                                                   11 участок:   тройник – 1,5                                                                           

12 участок:  - отвод на  90^о, тройник, расширение -  1,5 + 1,5 + = 4                                                                                                 

13 участок:  тройник  -  1,5                                                                      

14 участок: тройник   1,5

15 участок: тройник -1,5

16 участок,: отвод на  90^о, тройник, отвод - 9+1,5+1,5 + 1,5 = 13,5                              

 

             

 

2.2. Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции двухсветного зала 101.

 

2.2.1. Необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и переходного периодов L^зимнQ  , м³/ч:

 

L_Q^ЗИМН  = 3,6Q

/ с_в*r_в(t^зимн_уд – t^зимн_пр),

 

где:

Q^зимн_изб – теплоизбытки в помещении в зимний и переходный периоды, Вт;

С_в – средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении,

 в интервале температур t^зимн _уд ¸ t^зимн_пр, кДж/(кгК);

r_в – плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м³ (при t_пр);

t^зимн_уд – температура воздуха, удаляемого из помещения, °С;

t^зимн_пр – температура приточного воздуха, °С.

с_в – изобарная теплоемкость воздуха = 1,0 кДж/(кг*К).

r_в – плотность воздуха = В/R_вТ_пр = 1·10⁵/287(10+273) = 1,24кг/м³, где

В – атмосферное давление воздуха, 1 х 10⁵ Па,

R_в = 287 Дж/(кгК),

Т_пр = t_пр + 273, К.

 

 

 

 

 

 

При В = 1 х 10⁵ Па и t_пр = 10°С   r_в = 1·10⁵/287(10+273) = 1,24.

 

L_Q^зимн = 3,6·12240/1·1,24· (18 – 10) = 4442м³/ч

 

Q^зимн_изб = Q_вых - Q_рас ,

где:

Q_вых – тепловыделения в помещении, Вт;

Q_рас – тепловая мощность системы отопления, Вт.

 

Потери тепла в жилых  и общественных помещениях – это  в основном потери тепла через  наружные ограждения:

 

Q_расх = SQ_огр = Q_полн

 

тогда: Q^зимн_изб = Q_явн + Q_от - SQ_огр.

 

Так как при проектировании не учитывались явные тепловыделения от людей, т.е.принималось,что Q_от= SQ_огр то тепловыделения от людей являются теплоизбытками

 

Q^зимн_изб = Q^зимн_явн = q_явн · n = 102·120 = 12240  Вт,

где:

q_явн – явные тепловыделения от одного человека в состоянии покоя, Вт/чел.

 при t_в  = 18°С    q_явн  = 102 Вт/чел.)

n – число людей в зале, чел. = 120.

 

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, t^зимн_уд°С, определяют в зависимости от места забора удаляемого воздуха. При извлечении воздуха из нижней зоны t^зимн_уд = t_в = 18°С.

       Температура приточного воздуха t_пр для зимнего и переходного периодов при подаче воздуха в верхнюю зону принимают = t_в – (5¸10)°С. Можно принять

t^зимн_пр = t_в = 18-8=10 °С.

 

 

                   2.2.2. Необходимый воздухообмен по влагоизбыткам:

 

L_д = D₁n_чел /r_в(d_уд – d_пр) = 37·120/1,24(5,8 – 1,1) = 761,8 м³/ч,где:

D_{1(справочное)} = 37 г/ч – количество влаги, выделяемое одним человеком в зависимости от характера работы и температуры в помещении в состоянии покоя, при t_в=18°С d_уд = 5,8 – влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг сухого воздуха;