Расчет водяного отопления частного дома

Расчет мощности отопительного котла

После нахождения показателя ТП переходят к гидравлическому расчету (далее — ГР), на основе которого получают информацию о:

  • оптимальном диаметре труб, который при перепадах давления будет способен пропускать заданное количество теплоносителя;
  • расходе теплоносителя на определенном участке;
  • скорости движения воды;
  • значении удельного сопротивления.

Перед началом расчетов для упрощения вычислений изображают пространственную схему системы, на которой все ее элементы располагают параллельно друг другу.

На схеме изображена система отопления с верхней разводкой, движение теплоносителя — тупиковое ( )

Рассмотрим основные этапы расчетов водяного отопления.

Методика расчета ГР основывается на предположении, что во всех стояках и ветвях перепады температуры одинаковые.

Расчет водяного отопления частного дома

Алгоритм расчета следующий:

  1. На изображенной схеме, учитывая теплопотери, наносят тепловые нагрузки, действующие на отопительные приборы, стояки.
  2. Исходя из схемы, выбирают главное циркуляционное кольцо (далее — ГЦК). Особенность этого кольца в том, что в нем циркуляционное давление на единицу длины кольца принимает наименьшее значение.
  3. ГЦК разбивают на участки, имеющие постоянные расход тепла. Для каждого участка указывают номер, тепловую нагрузку, диаметр и длину.

В вертикальной системе однотрубного типа в качестве ГЦК берется то кольцо, через которое проходит наиболее нагруженный стояк при тупиковом или попутном движении воды по магистралям.

В вертикальных системах двухтрубного типа ГЦК проходит через нижнее отопительное устройство, имеющее максимальную нагрузку при тупиковом или попутном движении воды

В горизонтальной системе однотрубного типа ГЦК должно иметь наименьшее циркуляционное давление да единицу длины кольца. Для систем с естественной циркуляцией ситуация аналогична.

При ГР стояков вертикальной системы однотрубного типа проточные, проточно-регулируемые стояки, имеющие в своем составе унифицированные узлы, рассматривают в качестве единого контура. Для стояков с замыкающими участками производят разделение, учитывая распределение воды в трубопроводе каждого приборного узла.

— добавочные табличные коэффициенты, учитывающие теплоотдачу в помещении;

c — теплоемкость воды, равна 4,187;

— температура воды в подающем магистрали;

— температура воды в обратной магистрали.

Определив диаметр и количество воды, необходимо узнать скорость ее движения и значение удельного сопротивления R. Все расчеты удобнее всего осуществить с помощью специальных программ.

После ГР главного кольца определяют давление в малом циркуляционном кольце, образующееся через ближайшие его стояки, учитывая, что потери давления могут отличаться на не более чем 15 % при тупиковой схеме и не более, чем на 5%, при попутной.

Если невозможно увязать потери давления, устанавливают дроссельную шайбу, диаметр которой вычисляют с использованием программных методов.

Вернемся к плану дома, размещенного выше. Путем вычислений было выявлено, что для поддержания теплового баланса потребуется 16 кВт энергии. В рассматриваемом доме 6 помещений разного назначения – гостиная, санузел, кухня, спальня, коридор, прихожая.

Исходя из габаритов конструкции, можно вычислить объем V:

  • санузел – 4.19*2.5=10.47;
  • гостиная – 13.83*2.5=34.58;
  • кухня – 9.43*2.5=23.58;
  • спальня – 10.33*2.5=25.83;
  • коридор – 4.10*2.5=10.25;
  • прихожая – 5.8*2.5=14.5.

В расчетах также нужно учитывать помещения, в которых отопительных батарей нет, например, коридор.

Коридор отапливается пассивным способом, в него тепло будет поступать за счет циркуляции теплового воздуха при передвижении людей, через дверные проемы и др

Определим необходимое количество тепла для каждой комнаты, умножив объем комнаты на показатель Р. Получим требуемую мощность:

  • для санузла: 10.47*133=1392 Вт;
  • для гостиной: 34.58*133=4599 Вт;
  • для кухни: 23.58*133=3136 Вт;
  • для спальни: 25.83*133=3435 Вт;
  • для коридора: 10.25*133=1363 Вт;
  • для прихожей: 14.5*133=1889 Вт.

Приступим к расчету радиаторных батарей. Будем использовать алюминиевые радиаторы, высота которых составляем 60 см, мощность при температуре 70 равна 150 Вт. Подсчитаем необходимое количество радиаторных батарей.

  • санузел: 1392:150=10
  • гостиная: 4599:150=31
  • кухня: 3136:150=21
  • спальня: 3435:150=23
  • прихожая: 1889:150=13

Итого потребуется 98 радиаторных батарей

Системы
отопления (отопительные приборы,
теплоноситель, предельную температуру
теплоносителя или теплоотдающие
поверхности) следует принимать по
таблице 2.11 [9].

Расчет водяного отопления частного дома

Для
систем отопления и внутреннего
теплоснабжения следует применять в
качестве теплоносителя, как правило,
воду; другие теплоносители допускается
применять при технико-экономическом
обосновании.

Таблица
2.11 Системы отопления для различных
типов зданий

Наименование

помещения

Система
отопления (отопительные приборы,
теплоноситель, предельная температура
теплоносителя или теплоотдающей
поверхности)

1

2

Жилые,
общественные и административно-бытовые

Водяное с
радиаторами, панелями и конвекторами
при температуре теплоносителя для
систем:

однотрубных
— 105°С.

Системы
отопления зданий следует проектировать,
обеспечивая равномерное нагревание
воздуха помещений, гидравлическую и
тепловую устойчивость, взрывопожарную
безопасность и доступность для очистки
и ремонта.

Аксонометрическую
схему системы отопления выполняют в
масштабе 1:100 в косоугольной проекции
под углом 45°С с указанием фактических
длин горизонтальных и вертикальных
труб. На схеме системы отопления
показывают все элементы и узлы системы,
трубы, запорно-регулирующую арматуру
на магистралях, изгибы труб, компенсаторы,
стояки с отопительными приборами,
воздухосборники.

Для упрощения и
удобства чтения чертежей, узлы отопительных
при6оров и участки присоединения стояков
к магистралям вычерчивают в виде
фрагментов.

канальной
системы естественной вентиляции

Канальными
системами естественной вентиляции
называются системы, в которых подача
наружного воздуха или удаление
загрязненного, осуществляется по
специальным каналам, предусмотренным
в конструкциях здания или приставным
воздуховодам. Воздух в этих системах
перемещается вследствие разности
давлений наружного и внутреннего
воздуха.

В системах естественной вентиляции
величина располагаемого давления,
которое расходуется на преодоление
сопротивления движению воздуха по
каналам и другим элементам системы,
незначительна и непостоянна. Вытяжная
естественная канальная вентиляция
осуществляется преимущественно в жилых
и общественных зданиях для помещений,
не требующих воздухообмена больше
однократного.

Вытяжная
естественная канальная вентиляция
состоит из вертикальных внутристенных
или приставных каналов с отверстиями,
закрытыми жалюзийными решетками, сборных
горизонтальных воздуховодов и вытяжной
шахты. Для усиления вытяжки воздуха из
помещений на шахте часто устанавливают
специальную насадку – дефлектор.

Вытяжка
из помещений регулируется жалюзийными
решетками в вытяжных отверстиях, а также
дроссель-клапанами, устанавливаемыми
в сборном воздуховоде и в шахте.

Это самый простой вариант обогрева, который не потребует значительных финансовых вложений. Проектирование и монтаж системы не предусматривает проведения сложных работ, а все комплектующие и материалы доступны. Поэтому такая система водяного отопления частного дома может быть выполнена самостоятельно – подробное описание содержится в инструкции к оборудованию.

Принцип функционирования водяного отопления с естественной циркуляцией крайне прост. Нагреваемая в котле вода, поднимается по трубопроводу вверх (это происходит из-за разницы температур), и со временем попадает во все радиаторы, разведенные по дому. Уже охлажденная вода снова возвращается в котел. Таким образом, теплоноситель циркулирует по системе отопления естественно, без применения специального оборудования.

При монтаже нужно прокладывать магистральные трубы с небольшим уклоном – обычно достаточно 3-5 градусов на 1 метр (примерно 10 миллиметров). Если этого не сделать, отопительная система тоже будет работать, но не столь эффективно, в результате чего расход топлива увеличится.

Для разводки используются трубы разного диаметра – выбор зависит от особенностей оборудования и радиаторов. Обязательно должно соблюдаться уменьшение сечения труб в сторону крайней точки отопительной системы – последней батареи.

Расчет водяного отопления частного дома

Труба, по которой вода, нагретая в котле, подается в систему, устанавливается таким образом, чтобы наблюдался максимальный уклон в сторону батарей. Место входа в теплогенератор обратки делается как можно ниже относительно радиаторов – это необходимо для эффективной циркуляции теплоносителя. С этой целью нагревательный котел часто устанавливают на цокольном этаже или в подвале.

Неотъемлемая часть водяной конструкции с естественной циркуляцией – расширительный бак. Данное устройство устанавливается, в отличие от котла, в самой высокой точке дома, например, на чердаке. Также иногда используются гидроаккумулирующие баки, но в данном случае необходимо произвести монтаж предохранительных и воздушных клапанов, манометров.

Поскольку обычно чердаки не отапливаются, то расширительный бак приходится утеплять – выбор материалов для этого достаточно широк. Однако нужно учитывать, что утеплитель должен быть устойчивым к влиянию высоких температур и не менять своих свойств даже при 90 градусах (подробнее: “Как выбрать утеплитель для труб отопления и нужен ли он “).

Для разводки отопительной системы можно использовать не только металлические, но и пластиковые трубы. Последние из них легко устанавливаются, и время выполнения работ уменьшается.

Формула расчета

Пример расчета теплового баланса

Первый этап расчета заключается в расчете тепловых потерь комнаты. Потолок, пол, количество окон, материал из которых изготовлены стены, наличие межкомнатной или входной двери — все это источники теплопотерь.

Рассмотрим на примере угловой комнаты объемом 24,3 куб. м.:

  • площадь комнаты — 18 кв. м. (6 м х 3 м)
  • 1 этаж
  • потолок высотой 2,75 м,
  • наружные стены — 2 шт. из бруса (толщина18 см), обшитые изнутри гипроком и оклеенные обоями,
  • окно — 2 шт., 1,6 м х 1,1 м каждое
  • пол — деревянный утепленный, снизу — подпол.

Расчеты площадей поверхностей:

  • наружных стен за минусом окон: S1 = (6 3) х 2,7 — 2×1,1×1,6 = 20,78 кв. м.
  • окон: S2 = 2×1,1×1,6=3,52 кв. м.
  • пола: S3 = 6×3=18 кв. м.
  • потолка: S4 = 6×3= 18 кв. м.

Теперь, имея все расчеты теплоотдающих площадей, оценим теплопотери каждой:

  • Q1 = S1 х 62 = 20,78×62 = 1289 Вт
  • Q2= S2 x 135 = 3×135 = 405 Вт
  • Q3=S3 x 35 = 18×35 = 630 Вт
  • Q4 = S4 x 27 = 18×27 = 486 Вт
  • Q5=Q Q2 Q3 Q4=2810 Bт
Читать далее:  Насосная станция без гидроаккумулятора: описание, устройство и отзывы

Дополнительные
потери теплоты на нагревание холодного
воздуха, поступающего при кратковременном
открывании наружных входов, не
оборудованных воздушно-тепловыми
завесами, принимаются в долях от основных
потерь через наружные двери в зависимости
от типа входных дверей и высоты здания
H,
м.

Система отопления частного дома с двумя агрегатами

(2.12)

где
0,27Н
– значение коэффициента добавочных
теплопотерь, учитывающего тип дверей
и высоту здания.

В
жилых зданиях теплопотери
следует учитывать только для дверей
лестничных клеток, Вт.

наружного
воздуха

В
жилых и общественных зданиях инфильтрация
происходит, главным образом, через окна,
балконные двери, световые фонари,
наружные двери, ворота, открытые проемы,
щели, стыки стеновых панелей. Инфильтрацию
воздуха через отштукатуренные кирпичные
и крупнопанельные стены практически
можно не учитывать из-за их высокого
сопротивления воздухопроницанию.

Добавочные
потери теплоты на нагревание
инфильтрующегося наружного воздуха и
внутренних поверхностей ограждений
необходимо определять для двух случаев:
при естественной вытяжной вентиляции,
не компенсируемой притоком подогретого
воздуха Qи.в
Вт; при действии теплового и ветрового
давления Qи.тв,
Вт.

Теплопотери
на нагрев инфильтрующегося воздуха Qи
в данной курсовой работе не рассчитывают,
а принимают в размере 30% от суммарных
теплопотерь Qоб
(графа
15) каждого помещения.

Q6ыт=10·Ап
(2.13)

где
Ап
— площадь пола отапливаемого помещения,
м2.

Расчет
дополнительных бытовых теплопоступлений
записывают в графу
17.

Результаты
расчетов теплопотерь и теплопоступлений
для каждого помещения записываются по
форме таблицы 2.9.

В
графу 18
заносят полные теплопотери, Qт.п.,
Вт, для всех ограждений помещения,
которые получают суммированием значений,
записанных в графах 15, 16 и вычитанием
из этой суммы значений графы 17.

    1. Конструирование
      систем отопления

,
(4.1)

где

— давление, создаваемое циркуляционным
насосом, Па;


естественное циркуляционное давление,
возникающее вследствие охлаждения воды
в отопительных приборах системы
отопления, Па.

,
(4.2)

где
Qi- необходимая
теплоподача теплоносителем в i-е
помещение, Вт, (кКал/ч);

 —
среднее приращение плотности (объемной
массы) при понижении температуры воды
на 10С;

hi–
вертикальное расстояние между условными
центрами охлаждения в стояке для i-го
прибора и нагревания, м;

с
– удельная теплоемкость воды, с
= 4,187, кДж/(кг.0С);

Gст
– расход
воды в стояке, кг/ч, (формула 4.1);

N– количество
приборов в стояке, входящем в расчетное
кольцо, шт.

В насосных системах с нижней разводкой
магистрали допускается не учитывать
,
если оно составляет менее 0,1.
В данной курсовой работе допускаетсяне
учитывать.

а) вычерчивается
аксонометрическая схема
системы
отопления (М 1:100).
На
аксонометрической схеме выбирается
главное циркуляционное кольцо. Для
проведения гидравлического расчета
выбираем наиболее нагруженное кольцо,
которое является расчетным (главным),
и второстепенное кольцо (приложение
Ж).

б) главное циркуляционное
кольцо разбивается на расчетные участки,
обозначаемые порядковым номером (начиная
от реперного стояка); указывается расход
теплоносителя на участке G
, кг/ч, длина участка l,
м;

,
Па/м (4.3)

где j
– коэффициент, учитывающий долю потерь
давления на магистралях и стояках, j=0,3
–для магистралей, j=0,7
– для стояков;

Δpр – располагаемое
давление в системе отопления, Па,

Δpр=25 кПа — для
теплоносителя tг=105
0С.

г) по величине Rсри расходу теплоносителя
на участке G(приложение
Е) находятся предварительные диаметры
труб d, мм, фактические
удельные потери давления R,
Па/м, фактическая скорость теплоносителя
υ, м/с. Полученные
данные заносятся в таблицу 5.2.

,
Па (4.4)

где
R – удельные потери
давления на трение, Па/м;

l – длина участка, м;

Z
– потери давления на местных сопротивлениях,
Па,

Вариант отопления в бревенчатом доме

;
(4.5)

ξ – коэффициент, учитывающий местное
сопротивление на участке, (приложения
Б, В);

ρ – плотность
теплоносителя, кг/м3,
(приложение Д);

υ — скоростьтеплоносителя на
участке, м/с, (приложение Е);

е) после предварительного
выбора диаметров труб выполняется
гидравлическая увязка, которая не должна
превышать 15%.

Поступление воздуха и утечки тепла через окна и двери

,
мм, (4.6)

где
Gст
– расход теплоносителя в стояке, кг/ч,
(таблица 3.3);

рш
– требуемые потери давления в шайбе,
Па.

Диафрагмы
устанавливаются у крана на основании
стояка в месте присоединения к подающей
магистрали.

Диафрагмы
диаметром менее 5 мм не устанавливаются.

По
результатам расчетов заполняются
таблицы 4.2, 4.3.

1.
Графа 1
– проставляем номера участков;

2.
Графа 2
– в соответствии с аксонометрической
схемой по участкам записываем тепловые
нагрузки, Q,
Вт;

4.
В соответствии с таблицей 3.14 по диаметру
стояка Dу,
мм выбираем диаметры подводок и
замыкающего участка: Dу(п),
мм; Dу(з),
мм.

5.
Рассчитываем коэффициенты местных
сопротивлений на участке 1 (приложения
Б, В), сумму записываем в графу 10 таблиц
4.2, 4.3.

На
границе двух участков местное сопротивление
относим к участку с меньшим расходом
воды.

Результаты
расчетов сводим в таблицу 4.1.

Таблица
4.1 – Местные сопротивления на расчетных
участках

№ участка, вид
местного сопротивления



Например:
Участок 3

2
тройника на проход, =1;

уч(3)
= 2х1=2

Например:
Стояк 3

1)
чугунный радиатор – 3 шт., =1,4;

2)
кран регулирующий двойной регулировки
– 6 шт., =13;

3)
отвод гнутый под углом 90
– 6 шт., =0,6;

4)
вентиль обыкновенный прямоточный –
2 шт., =3;

5)
тройник поворотный на ответвление –
2 шт., =1,5.

ст3
= 3х1,4 6х13 6х0,6 2х3 2х1,5 =

=
96,2

….

….

Тепловой
пункт с пофасадным регулированием
обеспечивает корректировку теплового
режима отопления фасада здания в
зависимости от отклонения температуры
воздуха помещения, изменения температуры
наружного воздуха, величины солнечной
радиации на наружную стенку и влияния
инфильтрации. За счет регулирования
повышаются комфортные условия в
отапливаемых помещениях и обеспечивается
сокращение расхода теплоты на отопление
от 4 до 15%.

Датчики
внутренней температуры размещают на
каждом фасаде и устанавливают на первомtвн,
°С, и на верхнем tвв,
°С, этажах на внутренней стенке на высоте
1,5 м от пола. Датчики температуры наружного
воздуха tн,
°С, на каждом фасаде устанавливаются
на высоте не менее 2 м от земли с защитным
кожухом от солнечной радиации.

Система вентиляции с поставкой свежего воздуха

Датчикиtвн
и tвв
регулируют дефицит или избыток теплоты
и дают команду регуляторам температуры
на каждой фазе. При этом происходит
открытие или закрытие прохода и
соответственно перераспределение
расходов теплоносителя в зависимости
от потребности в теплоте обоих фасадов.
Общий расход теплоносителя на вводе
остается постоянным, что обеспечивает
гидравлическую и тепловую устойчивость
системы отопления и тепловых сетей.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя

р = 
(RI. Z),
(6.1)

где
R
– потери давления на трение на расчетном
участке сети, кгс/м2
на 1 метр;

I
– длина участка воздуховода (каналов),
м;

Z
– потери давления на местные сопротивления
на расчетном участке, кгс/м2.

,
(6.2)

где - коэффициент сопротивления трения;

d– диаметр воздуховода,
м;

v– скорость движения
воздуха в воздуховоде, м/с;

 — объемная масса воздуха, перемещаемого
по воздуховоду, кг/м3;

v2/2g
— скоростное (динамическое) давление,
кгс/м2.

,
(6.3)

где d– диаметр воздуховода
(в данном случае – эквивалентный,dэкв,таблица 7.1), мм;

Кэ
– абсолютная эквивалентная шероховатость
поверхности воздуховода, мм;

Схема устройства ГВС и отопления

Re
– число Рейнольдса.

,
(6.4)

где 
— кинематическая вязкость (таблица 6.1).

Таблица 6.1 – Физические
свойства сухого воздуха (В=760 мм рт.ст.)

t,
С

, кг/м3

.10-6,
м2

-10

1,342

12,43

0

1,293

13,28

10

1,247

14,16

20

1,205

15,06

30

1,165

16,00

40

1,128

16,96

Абсолютная эквивалентная
шероховатость материалов, применяемыхдля изготовления воздуховодов, Кэ,
мм:

  • листовая сталь……………………………………………0,1

  • асбестоцементные трубы………………………………..0,11

  • гипсошлаковые…..……………………………………….1,0

  • шлакобетонные плиты……………………………………1,5

  • кирпич……………………………………………………..4,0

  • штукатурка на сетке………………………………………10,0.

Цель аэродинамического
расчета состоит в определении сечений
каналов и размеров жалюзийных решеток,
чтобы обеспечить требуемые расходыудаляемого воздуха.

В
канальных системах естественной вытяжной
вентиляции воздух перемещается в каналах
и воздуховодах под действием естественного
давления, возникающего вследствие
разности давлений холодного наружного
и теплого внутреннего воздуха.

е
= hi
g
(н
— в)
(6.5)

где
hi
– высота воздушного столба, принимаемая
от центра вытяжного отверстия до устья
вытяжной шахты, м;

н,
в
– плотность соответственно наружного
и внутреннего воздуха, кг/м3.
Для жилых зданий н=1,27
кг/м3,
в=1,205
кг/м3.

Расчетное
естественное давление для систем
вентиляции жилых и общественных зданий
определяется для температуры наружного
воздуха 50С.
Считается, что при более высоких наружных
температурах, когда естественное
давление становится весьма незначительным,
дополнительный воздухообмен можно
получать, открывая более часто и наиболее
продолжительное время форточки, фрамуги,
а иногда створки оконных рам.

1. верхние этажи
здания, по сравнению с нижними, находятся
в менее благоприятных условиях, так как
располагаемое давление здесь меньше;

2.
естественное давление становится
большим при низкой температуре наружного
воздуха и заметно уменьшается в теплое
время года;

3.
охлаждение воздуха в воздуховодах
(каналах) влечет за собой снижение
действующего давления и может вызвать
выпадение конденсата со всеми вытекающими
последствиями.

Подбор котла по типу топлива

Кроме
того, естественное давление не зависит
от длины горизонтальных воздуховодов,
тогда как для преодоления сопротивлений
в коротких ветвях воздуховодов,
безусловно, требуется меньше давления,
чем в ветвях значительной протяженности.
На основании технико-экономических
расчетов и опыта эксплуатации вытяжных
систем вентиляции радиус действия их
– от оси вытяжной шахты до оси наиболее
удаленного отверстия – допускается не
более 8 м.

 (RI. Z)

= е,
(6.6)

где
R
– удельные потери давления на трение,
Па/м;

I
– длина воздуховодов (каналов), м;

RI
– потери давления на трение расчетной
ветви, Па;

Z
– потери давления на местные сопротивления,
Па;

е
– располагаемое давление, Па;

 —
коэффициент запаса, равный 1,1 – 1,15;

 —
поправочный коэффициент на шероховатость
поверхности воздуховодов, таблица 7.2.

Таблица 6.2 — Поправочный коэффициент к потерям давления на трение, учитывающий
шероховатость материала воздуховодов

Читать далее:  Технология замены батарей отопления методом газосварки

V, м/с

 при Кэ, мм

1,0

1,5

4,0

10

1

2

3

4

5

0,2

0,4

1,0

2,0

1,04

1,08

1,16

1,25

1,06

1,11

1,23

1,35

1,15

1,25

1,46

1,65

1,33

1,48

1,77

2,04

Продолжение
таблицы 6.2

1

2

3

4

5

3,0

4,0

5,0

6,0

1,32

1,37

1,41

1,45

1,43

1,50

1,54

1,58

1,75

1,85

1,96

2,00

2,20

2,32

2,40

2,50

Подбор труб для магистрали отопления

При
прокладке в неотапливаемых помещениях
(чердаки, технические этажи, подвалы,
подполья и др.) и в местах, где возможно
замерзание теплоносителя (наружные
двери, ворота, открытые проемы и др.) для
снижения теплопотерь, подающие и обратные
магистрали и участки стояков в местах
присоединения к магистралям, покрывают
тепловой изоляцией.

Тепловая изоляция
может быть оберточная (ленты, жгуты и
маты), сборная (штучные кольца, скорлупа
и сегменты) и литая, наносимая на трубы
в заводских условиях. Изоляция
трубопроводов снаружи покрывается
защитным слоем: асбестовым или алюминиевым
листом, или синтетической несгораемой
пленкой.

Чаще всего используются пластиковые трубы. Нажмите на фото для увеличения.

Наиболее распространенным видом являются пластмассовые трубы. Они представляют собой алюминиевый дрен, покрытый пластиком. Это обеспечивает трубы особой прочностью, так как они не ржавеют изнутри и не подвергаются вреду снаружи. Кроме того, их армирование понижает коэффициент линейного расширения. Они не собирают статистическое электричество, и для их установки не требуется много опыта.

Магистральные трубы на металлической основе имеют много минусов. Они довольно массивные, и их монтаж требует опыта работы со сварочным аппаратом. Кроме того, такие трубы ржавеют со временем.

Медные магистральные трубы являются наилучшим вариантом, но с ними тоже тяжело работать. Помимо трудностей монтажа, они имеют высокие цены. Если расчет стоимости отопления легко укладывается в ваш бюджет, выбирайте именно этот вариант. При отсутствии необходимых материальных средств лучшим выбором станут пластмассовые трубы.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя

В
настоящее время изготовляют специальные
вентиляционные панели или блоки с
каналами круглого, прямоугольного или
овального сечения. Наиболее рациональной
формой сечения канала и воздуховода
следует считать круглую, так как по
сравнению с другими формами она при той
же площади имеет меньший периметр, а,
следовательно, и меньшую величину
сопротивления трению.

В
современных крупнопанельных зданиях
вентиляционные каналы изготовляют в
виде специальных блоков или панелей из
бетона, железобетона и других материалов.
Вентиляционные блоки для зданий с числом
этажей до пяти изготовляют с индивидуальными
каналами для каждого этажа. Устройство
самостоятельных каналов из каждого
помещения обеспечивает пожарную
безопасность вентиляционных систем,
звукоизоляцию и выполнение
санитарно-гигиенических требований.

Минимально
допустимый размер вентиляционных
каналов в кирпичных стенах 1/2х1/2
кирпича
(140х140 мм). Толщина стенок канала принимается
не менее 1/2
кирпича. В наружных стенах вентиляционные
каналы не устанавливают.

Варианты прокладки контуров отопления

Если
нет внутренних кирпичных стен,
устанавливают приставные воздуховоды
из блоков или плит; минимальный размер
их 100х150 мм. Приставные воздуховоды в
помещениях с нормальной влажностью
воздуха обычно выполняют из гипсошлаковых
и гипсоволокнистых плит, а при повышенной
влажности воздуха — из шлакобетонных
или бетонных плит толщиной 35–40 мм.

Если
приставные воздуховоды по какой-либо
причине размещаются у наружной стены,
то между стеной и воздуховодом обязательно
оставляют зазор не менее 5 см или делают
утепление, чтобы предотвратить охлаждение
воздуха, перемещаемого по воздуховоду,
и снижение в связи с этим действующего
давления. Кроме того, в воздуховодах,
расположенных у наружных стен, может
конденсироваться влага из удаляемого
воздуха.

Воздуховоды,
прокладываемые на чердаках или в не
отапливаемых помещениях, выполняют из
двойных гипсошлаковых или шлакобетонных
плит толщиной 40–50 мм с воздушной
прослойкой 40 мм либо из многопустотных
гипсошлаковых или шлакобетонных плит
толщиной 100 мм. Термическое сопротивление
стенок воздуховодов Rст
должно быть не менее 0,5 (м2К)/Вт.

Расчет гидравлики

Переходим к наиболее сложному и важному гидравлическому расчету — гарантии эффективной и надежной работы ОС.

Единицами расчета гидравлической системы являются:

  • диаметр трубопровода на участках отопительной системы;
  • величины давлений сети в разных точках;
  • потери давления теплоносителя;
  • гидравлическая увязка всех точек системы.

Перед расчетом нужно предварительно выбрать конфигурацию системы. тип трубопровода и регулирующей/запорной арматуры. Затем определиться с видом приборов отопления и их расположением в доме. Составить чертеж индивидуальной системы отопления с указанием номеров, длины расчетных участков и тепловых нагрузок.

Открытый вариант отопления

При любом режиме эксплуатации СО необходимо обеспечить бесшумность работы. В случае отсутствия неподвижных опор и компенсаторов на магистралях и стояках возникает механический шум из-за температурного удлинения. Использование медных или стальных труб способствует распространению шума по всей системе отопления.

Из-за значительной турбулизации потока, который возникает при увеличенном движении теплоносителя в трубопроводе и усиленном дросселировании потока воды регулирующим клапаном, возникает гидравлический шум. Поэтому, учитывая возможность возникновения шума, необходимо на всех этапах гидравлического расчета и конструирования — подбор насосов и теплообменников, балансовых и регулирующих клапанов, анализ температурных удлинений трубопровода — выбирать соответствующие для заданных исходных условий оптимальное оборудование и арматуру.

Гидравлический расчет включает имеющиеся перепады давления на вводе отопительной системы:

  • диаметры участков СО
  • регулирующие клапаны, которые устанавливаются на ветках, стояках и подводках приборов отопления;
  • разделительные, перепускные и смесительные клапаны;
  • балансовые клапаны и величины их гидравлической настройки.

При пуске отопительной системы балансовые клапаны настраиваются на схемные параметры настройки.

На схеме отопления обозначается расчетная тепловая нагрузка каждого из отопительных приборов, которая равна тепловой расчетной нагрузке помещения, Q4. В случае наличия более одного прибора необходимо разделить величину нагрузки между ними.

Далее необходимо определить основное циркуляционное кольцо. В однотрубной системе количество колец равно числу стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. Клапаны баланса предусматривают для каждого кольца циркуляции, поэтому количество клапанов в однотрубной системе равно числу вертикальных стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. В двухтрубной СО балансовые вентили располагают на обратной подводке прибора отопления.

  • систему с попутным движением воды. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления более нагруженного стояка;
  • систему с тупиковым движением теплоносителя. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном и удаленном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления нагруженного удаленного стояка;
  • горизонтальную систему, где кольцо располагается в более нагруженной ветви 1-го этажа.

Необходимо из двух направлений расчета гидравлики основного кольца циркуляции выбрать одно.

При первом направлении расчета, диаметр трубопровода и потери давления в кольце циркуляции определяются по задаваемой скорости движения воды на каждом участке основного кольца с последующим подбором насоса циркуляции. Напор насоса Pн, Па определяется в зависимости от вида отопительной системы:

  • для вертикальных бифилярных и однотрубных систем: Рн = Pс. о. — Ре
  • для горизонтальных бифилярных и однотрубных, двухтрубных систем:Рн = Pс. о. — 0,4Ре
  • Pс.о — потери давления в основном кольце циркуляции, Па;
  • Ре — естественное циркуляционное давление, которое возникает вследствие понижения температуры теплоносителя в трубах кольца и приборах отопления, Па.

В горизонтальных трубах скорость теплоносителя принимают от 0,25 м/с, для возможности удаления воздуха из них. Оптимальная расчетная движения теплоносителя в трубах из стали до 0,5 м/с, полимерных и медных — до 0,7 м/с.

После расчета основного кольца циркуляции производят расчет остальных колец путем определения известного давления в них и подбора диаметров по примерной величине удельных потерь Rср.

Применяется направление в системах с местным теплогенератором, в СО при зависимом (при недостаточном давлении на вводе тепловой системы) или независимом присоединении к тепловым СО.

Второе направление расчета заключается в подборе диаметра трубы на расчетных участках и определении потерь давления в кольце циркуляции. Рассчитывается по изначально заданной величине циркуляционного давления. Диаметры участков трубопровода подбирают по примерной величине удельных потерь давления Rср. Этот принцип применяется в расчетах отопительных систем с зависимым присоединением к тепловым сетям, с естественной циркуляцией.

Для исходного параметра расчета нужно определить величину имеющегося циркуляционного перепада давления PP, где PP в системе с естественной циркуляцией равно Pe, а в насосных системах — от вида отопительной системы:

  • в вертикальных однотрубных и бифилярных системах: PР = Рн Ре
  • в горизонтальных однотрубных, двухтрубных и бифилярных системах: PР = Рн 0,4.Ре

Следующей задачей расчета гидравлики является определение диаметра трубопровода. Расчет производится с учетом циркуляционного давления, установленном для данной СО, и тепловой нагрузки. Следует отметить, что в двухтрубных СО с водяным теплоносителем главное циркуляционное кольцо располагается в нижнем приборе отопления, более нагруженного и удаленного от центра стояка.

Система отопления частного дома с двумя агрегатами

По формуле Rср = β*?рр/∑L; Па/м определяем среднее значение на 1 метр трубы удельной потери давления от трения Rср, Па/м, где:

  • β — коэффициент, учитывающий часть потери давления на местные сопротивления от общей суммы расчётного циркуляционного давления (для СО с искусственной циркуляцией β=0,65);
  • рр — имеющееся давление в принятой СО, Па;
  • ∑L — сумма всей длины расчётного кольца циркуляции, м.

Переходим к наиболее сложному и важному гидравлическому расчету — гарантии эффективной и надежной работы ОС.

  • диаметр трубопровода на участках отопительной системы;
  • величины давлений сети в разных точках;
  • потери давления теплоносителя;
  • гидравлическая увязка всех точек системы.

Перед расчетом нужно предварительно выбрать

, тип трубопровода и регулирующей/запорной арматуры. Затем определиться с видом приборов отопления и их расположением в доме. Составить чертеж индивидуальной системы отопления с указанием номеров, длины расчетных участков и тепловых нагрузок. В заключении выявить

Читать далее:  Замена газового шланга своими руками

, включающее поочередные отрезки трубопровода, направленные к стояку (при

) или к самому уделенному прибору отопления (при

) и обратно к источнику тепла.

При любом режиме эксплуатации СО необходимо обеспечить бесшумность работы. В случае отсутствия неподвижных опор и компенсаторов на магистралях и стояках возникает механический шум из-за температурного удлинения. Использование медных или стальных труб способствует распространению шума по всей системе отопления.

Из-за значительной турбулизации потока, который возникает при увеличенном движении теплоносителя в трубопроводе и усиленном дросселировании потока воды регулирующим клапаном, возникает гидравлический шум. Поэтому, учитывая возможность возникновения шума, необходимо на всех этапах гидравлического расчета и конструирования — подбор насосов и теплообменников, балансовых и регулирующих клапанов, анализ температурных удлинений трубопровода — выбирать соответствующие для заданных исходных условий оптимальное оборудование и арматуру.

Подбор труб для магистрали отопления

  • водоструйный
    элеватор;

  • прибор учета
    тепла;

  • грязевик;

  • ручной насос;

  • входная арматура;

  • сливная арматура;

  • воздуховыпускная
    арматура;

  • контрольно-измерительные
    приборы.

Водоструйные
элеваторы предназначены для понижения
температуры перегретой воды, поступающей
из тепловой сети в систему отопления,
до необходимой температуры путем ее
смешивания с водой, прошедшей систему
отопления. Элеватор состоит из сопла,
камеры всасывания, камеры смешения и
диффузора.

В
практике проектирования применяется
водоструйный элеватор марки 40с106к
ТУ26-07-1255-82, выполненный из углеродистой
стали с температурой теплоносителя до
150°С (рисунок 5.1).

Рисунок
5.1. Схема водоструйного элеватора

Конструктивные
характеристики различных типоразмеров
элеватора 40с10бк приведены в таблице
5.1.

Таблица
5.1 — Конструктивные характеристики
различных типоразмеров элеватора
40с10бк

Номер элеватора

Диаметр камеры
смешения dk,
мм

Размеры, мм

Диаметр сопла
dс, мм

Масса, кг

L

l

D1

D2

h

1

15

360

70

145

145

130

3-8

8,3

2

20

440

93

160

145

135

4-8

11,3

3

25

570

104

180

160

145

6-10

15,5

Определение
номера элеватора, диаметра сопла и
камеры смешения осуществляется расчетом
в следующем порядке.

где

полные теплопотери здания, Вт;

с
— удельная
теплоемкость воды, равная с = 4,187 кДж/(кг
°С);

tг,

— параметры теплоносителя в подающем и
обратном трубопроводе системы отопления,
°С.

где
1
– параметры теплоносит. в подающем
трубопроводе в тепловой сети, °С.

где

тре6уемое давление, развиваемое
элеватором, принимаемое равным потерям
давления в главном циркуляционном
кольце, кПа.

Находится
давление перед элеваторным узлом, 10кПа,
с учетом гидравлических потерь в
регуляторе давления по формуле

После
определения расчетного диаметра камеры
смешивания dk,
мм, по таблице 6.1 выбирается номер
элеватора с ближайшим наибольшим
диаметромdk,
мм.

Расчет отопления загородного дома

Рассмотрим одну из простейших формул подсчета водонагревательной системы отопления частного дома. Для простоты понимания будут учтены стандартные виды помещений. Расчеты в примере базируются на одноконтурном обогревательном котле, поскольку он является самым распространенным видом теплового генератора в системе отопления загородного участка.

Вариант отопления в бревенчатом доме

В качестве примера взят двухэтажный дом, на втором этаже которого расположены 3 спальни и 1 туалет. На первом этаже располагаются гостиная, коридор, второй туалет, кухонная и ванная комнаты. Для вычисления объема комнат применяется следующая формула: площадь помещения, умноженная на его высоту, равняется объему помещения. Калькулятор вычислений выглядит следующим образом:

  • спальня №1: 8 м 2 × 2,5 м = 20 м 3 ;
  • спальня №2: 12 м 2 × 2,5 м = 30 м 3 ;
  • спальня №3: 15 м 2 × 2,5 м = 37,5 м 3 ;
  • туалет №1: 4 м 2 × 2,5 м = 10 м 3 ;
  • гостиная: 20 м 2 × 3 м = 60 м 3 ;
  • коридор: 6 м 2 × 3 м = 18 м 3 ;
  • туалет №2: 4 м 2 × 3 м = 12 м 3 ;
  • кухня: 12 м 2 × 3 м = 36 м 3 ;
  • ванная: 6 м 2 × 3 м = 18 м 3 .

После подсчета объема всех помещений необходимо суммировать полученные результаты. В итоге общий объем дома составил 241,5 м 3 (округляется до 242 м 3 ). В подсчетах обязательно учитываются помещения, в которых может и не быть отопительных устройств (коридор). Как правило, тепловая энергия в доме выходит за пределы помещений и пассивным образом отапливает зоны, где не установлены обогревательные устройства.

Основные элементы отопительных систем. Нажмите на фото для увеличения.

На очереди вычисление мощности водонагревательного котла, которое производится исходя из требуемого количества теплоэнергии на м 3. В каждой климатической зоне показатель варьируется, с ориентировкой на минимальную наружную температуру в зимний период. Для расчета берется произвольный показатель предполагаемого региона страны, который составляет 50 Вт/м 3. Формула вычисления выглядит следующим образом: 50 Вт × 242 м 3 = 12100 Вт.

Для упрощения расчетов существуют специальные программы. Нажмите на фото для увеличения.

Получившийся показатель потребуется возвести в коэффициент, равняющийся 1,2. Это позволит добавить 20% резервной мощности котлу, которая обеспечит его функционирование в сберегательном режиме без особых перегрузок. В итоге мы получили мощность котла, которая равняется 14,6 кВт. Водонагревательную систему с такой мощностью довольно просто найти, поскольку стандартный одноконтурный котел имеет мощность 10-15 кВт.

6.1.3 Вытяжные шахты

Вытяжные
шахты систем вентиляции жилых зданий
рекомендуется устраивать с обособленными
и объединенными каналами. Шахты с
обособленными каналами могут быть
выполнены из бетонных блоков с утеплителем
фибролитом с утолщенными стенками из
шлакобетона, керамзитобетона или другого
малотеплопроводного и влагостойкого
материала, а также каркасными с эффективным
утеплителем.

Поступление воздуха и утечки тепла через окна и двери

Шахты
с объединенными каналами выполняют из
легкого бетона, каркасные шахты – с
заполнением малотеплопроводным,
огнестойким и влагостойким материалом
(пенопластом, пеностеклом, пенокерамзитом
и др.); из бетонных плит – с утеплителем
из досок толщиной 40 мм, обитых с внутренней
стороны кровельной сталью по войлоку,
смоченному в глиняном растворе, и
оштукатуренных по драни с наружной
стороны.

Согласно
правилам пожарной профилактики в жилых,
общественных зданиях высотой до пяти
этажей запрещается присоединять к
одному вытяжному каналу помещения,
расположенные в различных этажах здания.

Высоту вытяжных шахт следует принимать
не менее 0,5 м над плоской кровлей, не
менее 0,5 м выше конька крыши при
расположении шахты от конька от 1,5 м до
3 м, при большем расстоянии — не ниже
линии, проведенной от конька вниз под
углом 10к горизонту.

Радиус действий вытяжных систем с
естественным побуждением нельзя
принимать более 8 м.

Методика гидравлического расчёта [1, с.159-171]


подсчитана тепловая мощность СО здания;


выбран тип отопительных приборов и
определено их число для каждого помещения;

Система вентиляции с поставкой свежего воздуха


размещены на поэтажных планах здания
отопительные приборы, подающие и обратные
стояки, а на планах чердака и подвала –
подающие и обратные магистрали;


выбрано место для теплового пункта или
котельной;


показано на плане чердака или верхнего
этажа (при совмещённой крыше) размещение
расширительного бака и приборов
воздухоудаления.

На
планах этажей, чердака и подвала подающие
и обратные стояки СО должны быть
пронумерованы, а на аксонометрической
схеме кроме стояков нумеруют все
расчётные участки циркуляционных колец,
а также указывают тепловую нагрузку и
длину каждого участка.

Расчётным
участком
называют участок теплопровода с
неизменным расходом теплоносителя.

2.
Выбирают главное циркуляционное кольцо.
В тупиковых схемах однотрубных систем
за главное принимается кольцо, проходящее
через дальний стояк, а в двухтрубных
системах – кольцо, проходящее через
нижний прибор дальнего стояка.

3.
Определяют расчётное циркуляционное
давление рр.

рр=рнас ре=рнас E(ре.пр ре.тр). (7.4)

где:
рнас
– циркуляционное давление, создаваемое
насосом или элеватором, Па;

E
– коэффициент, определяющий долю
максимального естественного давления,
которую целесообразно учитывать в
расчётных условиях;

ре.пр
– давление, возникающее в системе за
счёт охлаждения воды в отопительных
приборах, Па;

ре.тр
– давление, возникающее в системе за
счёт охлаждения воды в теплопроводах,
Па.

,
(7.5)

где:
k
– коэффициент, учитывающий долю потери
давления на местные сопротивления от
общей величины расчётного циркуляционного
давления (k=0,35
– для СО с искусственной циркуляцией,
k=0,5
– для СО с естественной циркуляцией);

l
– общая длина расчётного циркуляционного
кольца;

рр
– расчётное циркуляционное давление,
Па.

,
(7.6)

где:
Qуч
– тепловая нагрузка участка, составленная
из тепловых нагрузок отопительных
приборов, обслуживаемых протекающей
по участку водой, Вт;

c
– теплоёмкость воды, кДж/(кгК);

tг-tо
– перепад температур воды в системе,
С;

1
и 2
– коэффициенты, учитывающие условия
установки отопительных приборов;

Схема устройства ГВС и отопления

3,6
– коэффициент перевода Вт в кДж/ч.

Ориентируясь
на полученные значения Rср
и Gуч
с помощью специальных таблиц можно
подобрать оптимальные диаметры труб
расчётного кольца. Обычно все данные,
получаемые при расчёте теплопровода,
заносят в специальную таблицу.


местные сопротивления тройников и
крестовин относят к расчётным участкам
с меньшим расходом теплоносителя;


местные сопротивления отопительных
приборов, котлов и подогревателей
учитывают поровну в каждом примыкающем
к ним участке.

Если
по произведённому расчёту с учётом
запаса до 10% расходуемое давление в
системе будет больше или меньше расчётного
давления рр,
то на отдельных участках кольца следует
изменить диаметры труб.

После
расчёта главного циркуляционного кольца
рассчитывают параллельные циркуляционные
кольца, которые состоят из участков
главного кольца (уже рассчитанных) и
дополнительных (не общих) участков, ещё
не рассчитанных. Производится «увязка»
потерь давления, т.е. получение равенства
потерь давления на параллельно соединённых
дополнительных участках других колец
и не общих участках главного кольца.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ManRem
Adblock
detector