Файл: Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 221
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.2. Определение термических сопротивлений ограждающих конструкций
1.3. Определение теплопотерь помещений
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ
2.1. Выбор системы отопления и параметров теплоносителя
2.2. Конструирование системы водяного отопления здания
2.3. Гидравлический расчет системы отопления
3. РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ
3.1. Выбор типа отопительных приборов и их расчета
3.2. Подбор циркуляционных насосов
3.6. Устройства для удаления воздуха
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЯ
, в которых одна магистральная труба служит и для подачи горячей воды в отопительные приборы, и для отвода отработанной. Однотрубные системы дешевле, проще в регулировке и монтаже, однако отопительные приборы в них работают в неравных условиях. В двухтрубных системах во все приборы поступает горячая вода с одинаковой температурой, поэтому требуется меньшая площадь приборов.
Подключение систем отопления к тепловым сетям возможно по зависимой (рис. 2.1) и независимой (рис. 2.2) схемам теплоснабжения.
Рис. 2.1. Тепловой узел системы отопления, присоединяемой к теплосетям по зависимой схеме: 1 – грязевик; 2 – регулятор расхода; 3 – гидроэлеватор; 4 – расходомер; 5 – система отопления (однотрубная с верхней разводкой); 6 – воздухоотводчик; Т1 – подающий трубопровод теплосети; Т2 – обратный трубопровод теплосети
Рис. 2.2. Тепловой узел системы отопления с естественной циркуляцией, присоединяемой к теплосетям по независимой схеме: 1–5 – см. обозначения на рис. 2.1; 6 – водонагреватель (теплообменник); 7 – расширительный сосуд
В зависимых схемах в систему отопления подается непосредственно первичный теплоноситель из тепловой сети. Подключение системы отопления к тепловой сети производится через гидроэлеватор (водоструйный насос). Элеватор осуществляет снижение температуры сетевой воды от 130–150 С в теплосети до 95–105 С на вводе в систему отопления за счет подмешивания охлажденной воды из обратного трубопровода системы отопления. Регулирование таких систем отопления осуществляется за счет изменения параметров теплоносителя на ТЭЦ. Циркуляция воды в системе отопления происходит за счет перепада давлений в подающем и обратном трубопроводах теплосети, создаваемого насосной станцией ТЭЦ. Такие системы отопления просты и относительно дешевы, но в них затруднено регулирование отдельных систем отопления.
Эта же вода из тепловой сети подается и в системы горячего водоснабжения, но при этом теряется дорогая вода, прошедшая специальную очистку. В результате в пики отопительного сезона теплосеть приходится подпитывать недостаточно очищенной водой, что приводит к сильной коррозии трубопроводов и оборудования. Применение зависимой схемы эффективно только при благоприятном качестве воды.
В независимых схемах теплоснабжения присоединение к тепловым сетям производится с помощью водонагревателя (теплообменника), в котором первичный теплоноситель из ТЭЦ отдает тепло вторичному теплоносителю – воде, которой система отопления в начале отопительного сезона заполняется из водопровода. В результате система отопления является гидравлически изолированной от тепловой сети. Система горячего водоснабжения в этом случае устраивается отдельно и не связана с системой отопления. Такое подключение позволяет на месте регулировать параметры вторичного теплоносителя. В этих системах водонагреватель играет роль котла. Система оборудуется принудительной насосной циркуляцией, однако при небольшой протяженности системы может предусматриваться и естественная циркуляция.
Водонагреватели, насосы и другое оборудование устанавливают в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) при теплоснабжении одного здания или в центральных (ЦТП) – при теплоснабжении нескольких зданий. Во всех случаях предусматривается регулирование температуры теплоносителя и коммерческий учет расхода теплоты на здание, а в многоквартирных жилых домах – и для каждой квартиры.
На основе принятых решений по выбору типа системы отопления намечаются места установки отопительных приборов. Приборы должны размещаться под каждым окном, в угловых комнатах может предусматриваться и второй прибор у наружной стены, даже при отсутствии в ней окна. Отопительные приборы на лестничных клетках размещают, как правило, только на первом этаже. В зданиях повышенной этажности отопительные приборы могут дополнительно устанавливаться на лестничных площадках до 3–4-го этажа.
Следующий этап конструирования – выбор верхней (если имеется чердак или технический этаж) или нижней разводки и размещение стояков. Желательна установка стояков в углах помещений, образованных наружными стенами, где существует угроза промерзания. В жилых зданиях рекомендуется открытая прокладка стояков. Для отопления лестничной клетки предусматривается отдельный стояк. Главный стояк (при верхней разводке) устанавливается на лестничной клетке или в общем коридоре. Число стояков зависит от принятых способов присоединения к ним отопительных приборов (рис. 2.3). Для регулирования их теплоотдачи в однотрубных системах на подводках устанавливаются терморегулирующие проходные краны с термостатической головкой или трехходовые краны. В двухтрубных системах для этого используются краны двойной регулировки (первая регулировка при монтаже, вторая – в процессе эксплуатации).
При одностороннем присоединении отопительных приборов появляется возможность применения унифицированных узлов заводского изготовления, что ускоряет и удешевляет монтаж, при двухстороннем – уменьшается число стояков. Присоединение по проточной схеме обязательно для приборов на лестничной клетке и в других помещениях, где требования к комфортности пониженные и имеется опасность замерзания. На сцепке разрешается присоединение приборов только во вспомогательных помещениях (кладовых и т. п.).
а
Рис 2.3. Варианты присоединения нагревательных приборов к стоякам: а – двухстороннее в однотрубной системе отопления
; б – то же в двухтрубной системе; в, д – одностороннее отопление; г – по проточной схеме; е – присоединение прибора на сцепке; 1 – регулятор теплоотдачи
По месту расположения подающих магистралей различают системы с верхней и нижней разводкой. При наличии в здании чердака может приниматься либо верхняя, либо нижняя разводка трубопроводов, при отсутствии чердака – только нижняя. Верхняя разводка более благоприятна для работы системы, так как из нее проще удаляется воздух и в ней несколько больше естественное циркуляционное давление, возникающее за счет остывания воды в отопительных приборах. Нижняя разводка дешевле и
удобнее в обслуживании.
При верхней разводке все стояки (кроме главного стояка, подающего теплоноситель наверх) – нисходящие, к ним на каждом этаже присоединяется по одному или по два прибора. При нижней разводке стояки имеют восходящую и нисходящую части. Приборы могут быть присоединены к обеим частям или только к нисходящей части. Расположение магистралей на чердаке и в подвале показано на рис. 2.4.
При выполнении расчетно-графической работы студент должен самостоятельно сделать выбор
Рис. 2.4. Расположение магистралей системы отопления: а – при нижней разводке; б – при верхней разводке
конструкции системы отопления для здания с заданными параметрами и обосновать своё решения. Примеры различных схем и конструкций систем водяного отопления приведены в [6–12].
После расстановки стояков на плане этажа места их размещения переносятся на планы подвала и чердака (при верхней разводке), производится трассировка подающих и обратных магистралей вдоль стен здания, назначаются места ввода теплоносителя в подвал здания и размещается тепловой пункт.
Затем строится аксонометрическая схема трубопроводов системы отопления, с указанием всех отопительных приборов, стояков, магистралей, теплового пункта, воздухосборников, запорной и регулирующей арматуры, а также устройств для впуска-выпуска воздуха и слива воды.
Для сетей отопления могут использоваться как традиционные стальные неоцинкованные (черные) трубы, так и пластмассовые (металлополимерные) трубы.
Стальные водогазопроводные трубы с наружными диаметрами от 15 до 60 мм могут применяться и при теплоносителе воде, и при паре. Эти трубы обладают толстыми стенками и возможностью нарезки на их концах резьбы. Для соединения водогазопроводных труб применяют присоединяемые на резьбе соединительные части (муфты, тройники и др.) или сварку.
Металлополимерные трубы представляет собой пятислойную конструкцию, состоящую из тонкостенной алюминиевой трубы толщиной 0,2–0,5 мм (защищает систему от диффузии кислорода), на которую изнутри и снаружи наносится клеевая основа, а затем слои полиэтилена. Такие трубы обладают коррозионной стойкостью, повышенной шумопоглощающей способностью, более технологичны при монтаже – легко гнутся.
Монтаж труб осуществляется при помощи соединительных деталей.
Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны) устанавливается на вводе в здание (на подающем и обратном трубопроводах), разветвлениях магистралей и стояках в местах их присоединения к магистралям. Для выпуска (сброса) воды из системы в целом и отдельных стояков устанавливаются тройники с заглушками или пробковыми кранами, размещаемые в нижних точках стояков и на вводе в здание (на подающем и циркуляционном трубопроводах). Для выпуска воздуха из системы при нижней разводке на приборах верхних этажей устанавливают радиаторные воздухоотводчики с ручным управлением. При верхней разводке воздухоотводчики предусматриваются в верхних точках магистралей горячей воды (обычно на концах ветвей).
В независимых системах водяного отопления для компенсации изменений объема теплоносителя в системе при колебаниях температуры воды в верхней точке системы устанавливается расширительный бак, он же в системах с верхней разводкой используется для удаления воздуха. В современных системах отопления отдельных зданий хорошо зарекомендовали себя автоматические расширительные установки, выполняющие те же функции, что и обычный расширительный бак, но размещаемые непосредственно в тепловом узле.
Гидравлический расчет системы отопления заключается в подборе диаметров трубопроводов системы отопления таким образом, чтобы при расчетных расходах теплоносителя потери давления во всех циркуляционных кольцах не превышали расчетного циркуляционного давления Рр.
В качестве расчетной схемы системы отопления используют аксонометрическую схему трубопроводов.
Расчет рекомендуется выполнять в следующем порядке.
На расчетной схеме нумеруются все участки рассчитываемого кольца. Границами участков являются точки слияния или разделения потоков и точки ожидаемого изменения диаметров. В однотрубных системах отопления стояк со всеми приборами рассматривается как один участок. Следует иметь в виду, что в однотрубной системе отопления общее количество колец равно количеству стояков, в двухтрубной – количеству отопительных приборов. В двухтрубной системе через наиболее удаленный стояк проходит несколько циркуляционных колец (по числу отопительных приборов). Расчет выполняется для самого неблагоприятного кольца, проходящего через нагревательный прибор нижнего этажа.
На расчетной схеме указываются тепловые нагрузки отопительных приборов, равные теплопотерям помещений, в которых они расположены. В РГР можно не учитывать потери теплоты в трубопроводах, проходящих через неотапливаемые помещения (чердаки, подвалы и др.), так как они существенно снижаются из-за обязательной теплоизоляции труб. Также не требуется учитывать потоки теплоты, поступающие в отапливаемые помещения от расположенных в них труб (стояков, подводок).
Для всех расчетных участков циркуляционного кольца определяются их тепловые нагрузки – сумма тепловых нагрузок обслуживаемых отопительных приборов, к которым подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку Q1,Вт,и дли ны I, м. Расчет удобно вести в форме таблицы (см. примеры 2.1 и 2.2, табл. 2.1 и 2.3).
Подключение систем отопления к тепловым сетям возможно по зависимой (рис. 2.1) и независимой (рис. 2.2) схемам теплоснабжения.
Рис. 2.1. Тепловой узел системы отопления, присоединяемой к теплосетям по зависимой схеме: 1 – грязевик; 2 – регулятор расхода; 3 – гидроэлеватор; 4 – расходомер; 5 – система отопления (однотрубная с верхней разводкой); 6 – воздухоотводчик; Т1 – подающий трубопровод теплосети; Т2 – обратный трубопровод теплосети
Рис. 2.2. Тепловой узел системы отопления с естественной циркуляцией, присоединяемой к теплосетям по независимой схеме: 1–5 – см. обозначения на рис. 2.1; 6 – водонагреватель (теплообменник); 7 – расширительный сосуд
В зависимых схемах в систему отопления подается непосредственно первичный теплоноситель из тепловой сети. Подключение системы отопления к тепловой сети производится через гидроэлеватор (водоструйный насос). Элеватор осуществляет снижение температуры сетевой воды от 130–150 С в теплосети до 95–105 С на вводе в систему отопления за счет подмешивания охлажденной воды из обратного трубопровода системы отопления. Регулирование таких систем отопления осуществляется за счет изменения параметров теплоносителя на ТЭЦ. Циркуляция воды в системе отопления происходит за счет перепада давлений в подающем и обратном трубопроводах теплосети, создаваемого насосной станцией ТЭЦ. Такие системы отопления просты и относительно дешевы, но в них затруднено регулирование отдельных систем отопления.
Эта же вода из тепловой сети подается и в системы горячего водоснабжения, но при этом теряется дорогая вода, прошедшая специальную очистку. В результате в пики отопительного сезона теплосеть приходится подпитывать недостаточно очищенной водой, что приводит к сильной коррозии трубопроводов и оборудования. Применение зависимой схемы эффективно только при благоприятном качестве воды.
В независимых схемах теплоснабжения присоединение к тепловым сетям производится с помощью водонагревателя (теплообменника), в котором первичный теплоноситель из ТЭЦ отдает тепло вторичному теплоносителю – воде, которой система отопления в начале отопительного сезона заполняется из водопровода. В результате система отопления является гидравлически изолированной от тепловой сети. Система горячего водоснабжения в этом случае устраивается отдельно и не связана с системой отопления. Такое подключение позволяет на месте регулировать параметры вторичного теплоносителя. В этих системах водонагреватель играет роль котла. Система оборудуется принудительной насосной циркуляцией, однако при небольшой протяженности системы может предусматриваться и естественная циркуляция.
Водонагреватели, насосы и другое оборудование устанавливают в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП) при теплоснабжении одного здания или в центральных (ЦТП) – при теплоснабжении нескольких зданий. Во всех случаях предусматривается регулирование температуры теплоносителя и коммерческий учет расхода теплоты на здание, а в многоквартирных жилых домах – и для каждой квартиры.
2.2. Конструирование системы водяного отопления здания
На основе принятых решений по выбору типа системы отопления намечаются места установки отопительных приборов. Приборы должны размещаться под каждым окном, в угловых комнатах может предусматриваться и второй прибор у наружной стены, даже при отсутствии в ней окна. Отопительные приборы на лестничных клетках размещают, как правило, только на первом этаже. В зданиях повышенной этажности отопительные приборы могут дополнительно устанавливаться на лестничных площадках до 3–4-го этажа.
Следующий этап конструирования – выбор верхней (если имеется чердак или технический этаж) или нижней разводки и размещение стояков. Желательна установка стояков в углах помещений, образованных наружными стенами, где существует угроза промерзания. В жилых зданиях рекомендуется открытая прокладка стояков. Для отопления лестничной клетки предусматривается отдельный стояк. Главный стояк (при верхней разводке) устанавливается на лестничной клетке или в общем коридоре. Число стояков зависит от принятых способов присоединения к ним отопительных приборов (рис. 2.3). Для регулирования их теплоотдачи в однотрубных системах на подводках устанавливаются терморегулирующие проходные краны с термостатической головкой или трехходовые краны. В двухтрубных системах для этого используются краны двойной регулировки (первая регулировка при монтаже, вторая – в процессе эксплуатации).
При одностороннем присоединении отопительных приборов появляется возможность применения унифицированных узлов заводского изготовления, что ускоряет и удешевляет монтаж, при двухстороннем – уменьшается число стояков. Присоединение по проточной схеме обязательно для приборов на лестничной клетке и в других помещениях, где требования к комфортности пониженные и имеется опасность замерзания. На сцепке разрешается присоединение приборов только во вспомогательных помещениях (кладовых и т. п.).
а
Рис 2.3. Варианты присоединения нагревательных приборов к стоякам: а – двухстороннее в однотрубной системе отопления
; б – то же в двухтрубной системе; в, д – одностороннее отопление; г – по проточной схеме; е – присоединение прибора на сцепке; 1 – регулятор теплоотдачи
По месту расположения подающих магистралей различают системы с верхней и нижней разводкой. При наличии в здании чердака может приниматься либо верхняя, либо нижняя разводка трубопроводов, при отсутствии чердака – только нижняя. Верхняя разводка более благоприятна для работы системы, так как из нее проще удаляется воздух и в ней несколько больше естественное циркуляционное давление, возникающее за счет остывания воды в отопительных приборах. Нижняя разводка дешевле и
удобнее в обслуживании.
При верхней разводке все стояки (кроме главного стояка, подающего теплоноситель наверх) – нисходящие, к ним на каждом этаже присоединяется по одному или по два прибора. При нижней разводке стояки имеют восходящую и нисходящую части. Приборы могут быть присоединены к обеим частям или только к нисходящей части. Расположение магистралей на чердаке и в подвале показано на рис. 2.4.
При выполнении расчетно-графической работы студент должен самостоятельно сделать выбор
Рис. 2.4. Расположение магистралей системы отопления: а – при нижней разводке; б – при верхней разводке
конструкции системы отопления для здания с заданными параметрами и обосновать своё решения. Примеры различных схем и конструкций систем водяного отопления приведены в [6–12].
После расстановки стояков на плане этажа места их размещения переносятся на планы подвала и чердака (при верхней разводке), производится трассировка подающих и обратных магистралей вдоль стен здания, назначаются места ввода теплоносителя в подвал здания и размещается тепловой пункт.
Затем строится аксонометрическая схема трубопроводов системы отопления, с указанием всех отопительных приборов, стояков, магистралей, теплового пункта, воздухосборников, запорной и регулирующей арматуры, а также устройств для впуска-выпуска воздуха и слива воды.
Для сетей отопления могут использоваться как традиционные стальные неоцинкованные (черные) трубы, так и пластмассовые (металлополимерные) трубы.
Стальные водогазопроводные трубы с наружными диаметрами от 15 до 60 мм могут применяться и при теплоносителе воде, и при паре. Эти трубы обладают толстыми стенками и возможностью нарезки на их концах резьбы. Для соединения водогазопроводных труб применяют присоединяемые на резьбе соединительные части (муфты, тройники и др.) или сварку.
Металлополимерные трубы представляет собой пятислойную конструкцию, состоящую из тонкостенной алюминиевой трубы толщиной 0,2–0,5 мм (защищает систему от диффузии кислорода), на которую изнутри и снаружи наносится клеевая основа, а затем слои полиэтилена. Такие трубы обладают коррозионной стойкостью, повышенной шумопоглощающей способностью, более технологичны при монтаже – легко гнутся.
Монтаж труб осуществляется при помощи соединительных деталей.
Запорная арматура (задвижки, вентили, пробковые краны) устанавливается на вводе в здание (на подающем и обратном трубопроводах), разветвлениях магистралей и стояках в местах их присоединения к магистралям. Для выпуска (сброса) воды из системы в целом и отдельных стояков устанавливаются тройники с заглушками или пробковыми кранами, размещаемые в нижних точках стояков и на вводе в здание (на подающем и циркуляционном трубопроводах). Для выпуска воздуха из системы при нижней разводке на приборах верхних этажей устанавливают радиаторные воздухоотводчики с ручным управлением. При верхней разводке воздухоотводчики предусматриваются в верхних точках магистралей горячей воды (обычно на концах ветвей).
В независимых системах водяного отопления для компенсации изменений объема теплоносителя в системе при колебаниях температуры воды в верхней точке системы устанавливается расширительный бак, он же в системах с верхней разводкой используется для удаления воздуха. В современных системах отопления отдельных зданий хорошо зарекомендовали себя автоматические расширительные установки, выполняющие те же функции, что и обычный расширительный бак, но размещаемые непосредственно в тепловом узле.
2.3. Гидравлический расчет системы отопления
Гидравлический расчет системы отопления заключается в подборе диаметров трубопроводов системы отопления таким образом, чтобы при расчетных расходах теплоносителя потери давления во всех циркуляционных кольцах не превышали расчетного циркуляционного давления Рр.
В качестве расчетной схемы системы отопления используют аксонометрическую схему трубопроводов.
Расчет рекомендуется выполнять в следующем порядке.
-
Строится расчетная аксонометрическая схема трубопроводов системы отопления и выбирается расчетное циркуляционное кольцо – кольцо наибольшей протяженности и тепловой нагрузки. В реальных проектах проводится расчет всех колец, в учебной РГР достаточно выполнить его только для одного самого невыгодного кольца, тогда работоспособность остальных колец будет обеспечена.
На расчетной схеме нумеруются все участки рассчитываемого кольца. Границами участков являются точки слияния или разделения потоков и точки ожидаемого изменения диаметров. В однотрубных системах отопления стояк со всеми приборами рассматривается как один участок. Следует иметь в виду, что в однотрубной системе отопления общее количество колец равно количеству стояков, в двухтрубной – количеству отопительных приборов. В двухтрубной системе через наиболее удаленный стояк проходит несколько циркуляционных колец (по числу отопительных приборов). Расчет выполняется для самого неблагоприятного кольца, проходящего через нагревательный прибор нижнего этажа.
На расчетной схеме указываются тепловые нагрузки отопительных приборов, равные теплопотерям помещений, в которых они расположены. В РГР можно не учитывать потери теплоты в трубопроводах, проходящих через неотапливаемые помещения (чердаки, подвалы и др.), так как они существенно снижаются из-за обязательной теплоизоляции труб. Также не требуется учитывать потоки теплоты, поступающие в отапливаемые помещения от расположенных в них труб (стояков, подводок).
Для всех расчетных участков циркуляционного кольца определяются их тепловые нагрузки – сумма тепловых нагрузок обслуживаемых отопительных приборов, к которым подводится или от которых отводится теплоноситель по данному участку Q1,Вт,и дли ны I, м. Расчет удобно вести в форме таблицы (см. примеры 2.1 и 2.2, табл. 2.1 и 2.3).
-
Расчетные потоки теплоты для участков системы определяются по формуле