Энергообеспечение систем отопления. Выбор насосов

Для выбора насосов и обоснования способов управления их работ предварительно проводится расчет систем отопления, который заключается в определении падений давления теплоносителя по длине трубопроводов с присоединительными к ним отопительными приборами, обоснованном выборе диаметров трубопроводов и, в конечном счете, определений пропускной способности системы. Далее, на основании расчета потерь давления и расчетного расхода – подбирается насос.

Расчет системы отопления выполняют для отдельных участков, на которых расход теплоносителя остается постоянным. При этом учитывается изменение потерь давления теплоносителя в зависимости от состояния внутренней поверхности труб, сопротивление отопительных приборов, наличие запорно-регулирующей арматуры, температура теплоносителя и т.п.

Общие принципы и последовательность гидравлических расчетов трубопроводов систем отопления заключается в следующем.

На основании технико- экономических соображений и требований норм в зависимости от назначения здания, архитектурно-планировочного решения (этажность, размеры в плане, ориентация и т.д.) выбирают принципиальную схему системы отопления, конструкцию и тип нагревательных приборов, параметры теплоносителя, способы циркуляции теплоносителя, выполняют размещение разводящих магистралей с узлами ввода, стояков, приборов и т.д.

После размещения элементов системы отопления на планах и разрезах проекта здания составляют аксонометрические чертежи системы отопления. При этом стремятся к унификации элементов, что позволяет организовать их централизованное изготовление на специализированных предприятиях.

Расчетные схемы разводящих магистралей и стояков выполняют в масштабе 1:100, а узла управления (ввода) – 1:50.

На основании теплотехнического расчета на расчетные схемы наносят тепловые нагрузки отопительных приборов, стояков, участков по отдельным циркуляционным кольцам и ветвям системы. Каждое кольцо или ветвь разбивают на расчетные участки по ходу движения теплоносителя. Участки нумеруют и для каждого из них указывают длину, тепловую Q или массовую нагрузку G.

Для принятой схемы отопления и располагаемого давления в системе с использованием вспомогательных таблиц и номограмм определяют падение давления на трение и на местных сопротивлениях Z для всех участков. Найденное падение давления суммируют по циркуляционным кольцам и ветвям расчетной схемы.

Полученные результаты должны соответствовать требованиям норм: невязки в расходуемых давлениях по отдельным кольцам системы не должны быть больше допустимых (обычно ).

Для наиболее нагруженного и протяженного кольца или ветви трубопровода оставляют запас располагаемого давления на неучтенные сопротивления, но не более 10 %, т.е.

0,9 ≥ (6.1)

Для узловых точек располагаемое давление определяют по формуле

= - (6.2)

При расчетах полагают, что величины переменных перепадов температур теплоносителя в отдельных стояках не должны отличаться от расчетных более чем на 15 %.

Падение же давления в циркуляционных кольцах однотрубной системы с постоянными перепадами температур теплоносителя в стояках не должно разниться более чем на 15 % при тупиковых и 5 % попутных схемах разводки магистралей. В двухтрубных системах эти допуски составляют 25 и 15 % соответственно.

Точность расчетов обеспечивается выбором метода расчета трубопроводов:

- удельного падения давления;

- эквивалентных сопротивлений;

- динамических давлений;

- характеристик сопротивления.

Одной из основных величин, определяемых гидравлическим расчетом, служит располагаемое давление , под действием которого осуществляется циркуляция теплоносителя в системе. В водяных системах отопления с насосной циркуляцией располагаемое давление слагается из давления, развиваемого насосом , и естественно давления , обусловленного силами гравитации теплоносителя, имеющего разную плотность в подающей и обратной магистралях разводки:

(6.3)

где: В = 0,4 для трубных и В = 0,5-0,7 для трубных систем отопления.

Величину не учитывают, если она меньше 10 % .

Располагаемое давление для преодоления всех гидравлических сопротивлений достаточно часто назначается как разность давлений в подающей и обратной магистралях системы отопления. По рекомендациям ВНИИГС для систем отопления с элеваторным присоединением к тепловым сетям при температурном графике 150-70 °С в зависимости от температуры теплоносителя после элеватора и коэффициента смешения U величину принимают равной:

Δt = 90-70 °С; U = 2, = 12 кПа;

Δt = 100-70 °С; U = 1,51, = 16 кПа;

Δt = 105-70 °С; U = 1,17, = 20 кПа;

Δt = 110-70 °С; U = 0,91 = 25 кПа;

Для независимого присоединения отопительной системы к магистральным тепловым сетям величина выбирается по максимально допустимой скорости теплоносителя в трубопроводах.

В вертикальных однотрубных схемах отопления с насосной циркуляцией учитывают естественное давление от остывания воды в стояках в размере 40 % от расчетной величины:

= 0,43 , (6.4)

где: – увеличение плотности воды при охлаждении ее на 1 °С;

сумма тепловых нагрузок стояков;

– расход теплоносителя через стояк.

Для систем с нижней разводкой по СН 419-70 допускается определение по формуле:

, (6.5)

где: h – высота

В горизонтальных системах

, (6.6)

где: – расстояние между горизонтальными ветвями соседних по высоте этажей.

Естественное давление определяют по формуле

, (6.7)

где: – плотность теплоносителя в обратном и падающем разводящих трубопроводах.

8. ВЕНТИЛЯЦИЯ
Вентиляция - совокупность мероприятий и устройств, использующихся для организации воздухообмена с целью обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях в соответствии со строительными нормами и правилами СНиП 41-01 2003.
Принципиальное устройство вентиляционной системы представлено на рис
Воздух в систему поступает через воздухозаборную решетку, которая защищает вентиляционную систему от попадания внутрь осадков и посторонних предметов. При выключенной вентиляционной системе воздушный клапан препятствует попаданию в помещение наружного воздуха. Фильтр очищает поступающий воздух от механических загрязнений, он нужен для защиты от пыли, пуха, насекомых как вентилируемого помещения, так и самой системы. При поступлении воздуха в систему в зимний период, калорифер (воздухонагреватель) подогревает его. Калорифер может быть водяным или электрическим. Для небольших установок целесообразно применение электрических калориферов. Вентилятор - основа системы - подает (или выбрасывает) из системы воздух. Шумоглушитель предотвращает распространение шума по воздуховодам. С помощью воздуховодов и воздухораспределителей воздушные потоки направляются и соответственно распределяются по вентилируемому помещению. Через решетки или диффузоры осуществляется подача (забор) воздуха из помещения. .

В зависимости от конструкции вентилятора различают: осевые, центробежные (радиальные) и тангенциальные (диаметральные).
Осевые вентиляторы - настольные, напольные или потолочные "вертушки" (часто встречаются в быту) не создают напора, а просто разгоняют воздух по комнате. Осевой вентилятор представляет собой колесо из лопастей (крыльчатку), прикрепленных к втулке под определенным углом к плоскости вращения. При вращении лопастей они захватывают воздух и перемещают его в осевом направлении. При этом в радиальном направлении воздух почти не перемещается. К преимуществам осевых вентиляторов можно отнести: большой КПД, относительную легкость регулировки расхода воздуха (поворотом лопастей), компактные размеры.
Центробежные вентиляторы создают сильный напор воздуха. Используются в помещениях, где необходимо быстро "продуть" большие пространства. Центробежный вентилятор представляет собой лопаточное колесо в спиральном корпусе. При вращении рабочего колеса воздух, попадающий между лопатками, движется радиально от центра и при этом сжимается. Под действием центробежной силы воздух выдавливается в спиральный корпус, а затем направляется в нагнетательное отверстие.