книги / Отопление и вентиляция. Отопление
.pdfПользуясь этой формулой, легко найти температуры воды по всей высоте стояка, а также давления 1 м столба воды, соответствующие этим температурам по таблице прило жения V.
Очевидно (рис. 36, стояк /), действующее давление в кольце проточного стояка будет равно:
Рст.ар= |
А, (ъ —Тг) + |
л2(т2— Тг) + |
А3(г3— тгг) + |
|
' + |
К (if4- тг) + |
к (То — тг) |
и/л*2. |
(44) |
Для определения действующего давления можно, |
конечно, |
|||
воспользоваться формулой (26), но вышеприведенное уравне ние выражает разность давлений столбов воды в более ясной форме. Эту разность давлений будем в дальнейшем называть д е й с т в у ю щ и м д а в л е н и е м .
Вычитая из действующего давления сумму сопротивлений общих участков, т. е. участков к-1 и к -Г , определят ту часть действующего давления, которую можно израсходовать на преодоление сопротивлений стояка, т. е. на протяжении от точки / до точки Г. Затем, пользуясь расчетными таблицами или номограммами, подбирают диаметры труб на стояке с
101
таким расчетом, чтобы общее сопротивление стояка, по воз
можности, было равно |
той части |
действующего давления, |
||||||
которую |
можно израсходовать |
на |
преодоление |
сопротивле |
||||
ний стояка. Далее, зная температуры воды |
при |
входе в от |
||||||
дельные нагревательные приборы и выходе из |
них, |
вычис |
||||||
ляют среднюю температуру воды в каждом приборе и, исходя |
||||||||
из нее, определяют необходимую |
поверхность |
нагрева каж |
||||||
дого прибора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
Д л я в е р т и к а л ь н ы х о д н о т р у б н ы х с и с т е м с |
|||||||
з а м ы к а ю щ и м и |
у ч а с т к а м и |
(рис. 36, стояк |
/А//') |
вопрос |
||||
обстоит |
несколько |
сложнее. Та |
часть воды, которая прохо |
|||||
дит по замыкающим участкам, сохраняет свою температуру, |
||||||||
а та, которая затекает |
в нагревательные |
приборы, |
охлаж |
|||||
дается, выходя из них с температурой Ai . Смешиваясь затем с водой, прошедшей через замыкающий участок в точке присоединения обратных труб, идущих от приборов к стояку, вода принимает некоторую новую температуру смеси, с ко торой и поступает в нижележащий этаж. Так как по всей высоте стояка за исключением замыкающих участков прохо дит один и тот же расход воды Gcт, определяемый по фор муле (43), то для определения температуры смеси можно поль зоваться выражением
tСМ = tв |
|
(45) |
|
Ост-4,19 ’ |
|
где SQ— сумма теплоотдачи обоих |
нагревательных прибо |
|
ров, кдж}час. |
|
легко убедиться путем |
В правильности этого выражения |
||
следующих рассуждений. Обозначим расходы воды, затекаю щей в прибор, g1 и g2. Тогда теплосодержание воды после прохождения нагревательных приборов и замыкающего участка будет равно:
|
4,19^1^8X04 |
Qli |
|
|
|
|
4,19^2^8X04 |
Q l \ |
|
|
|
|
4,19 [Ост- |
(& + &)] /вход • |
|
|
|
Теплосодержание смеси: |
|
|
|
|
|
4,19С ?С Т ^С М = |
4 ,1 9 ^ 1 ^ 8 X 0 4 |
Q l Н- 4 ,1 9 ^ 2 ^ 8 X 0 4 |
О ? "Т |
||
+ |
4,19 [Ост— (g\ +ёг)1 /вход у |
|
_ |
||
4 , 1 9 G CTA M = (“вход 4 ,1 9 ( ^ 1 + g2) — ( Q i + |
Q2) + |
4,19Сс1^вход — |
|||
|
— 4,19 (g, + g 2)*BX04 • |
|
|
||
Отсюда: |
|
Qi + Qi |
|
|
|
|
tcм «= t.вход |
|
|
|
|
|
4,19GCT |
• |
|
|
|
|
|
|
|
||
102
С помощью формулы (45) легко определить температуры tu t2, t3 и t4 и соответствующие им объемные массы воды. Очевидно, что давление, действующее в кольце стояка при наличии замыкающих участков, можно определить из выра жения:
Рз»«. уч = h'l(Т1 — Т г) + К ( Ъ - Тг) + К (Гз - Тг) + Л4 Ob — тг) +
+ * о ( Т о - Т г) Н/М2-
Это равенство аналогично выражению для проточного стояка, но высоты отдельных зон нужно отсчитывать не от середины нагревательных приборов, а от мест присоединения к стояку обратных веток, по которым сливается охлажден ная вода.
К сожалению, даже зная действующее давление, нельзя подобрать диаметры труб стояка с замыкающими участками, как это можно сделать для проточного стояка.
Дело в том, что расходы воды в замыкающих участках неизвестны. Для определения последних необходимо знать, какая доля общего расхода идет по замыкающему участку.
Чтобы упростить рассуждения, рассмотрим отрезок стояка с односторонним присоединением нагревательного прибора
(рис. 37). |
общий расход воды стояка G„ разделится на |
|
Очевидно, |
||
2 части. Под |
действием разности давлений, заставляющей |
|
воду двигаться по стояку, часть воды |
||
G„ — ga = g3 |
пойдет по |
замыкающему |
участку, а другая часть |
gn— через на |
|
гревательный |
прибор. |
В замыкающем |
участке вода будет проходить под дей-
(*стж9з*9п
Рис. 37
ствием некоторой разности давлений, создаваемой вслед ствие охлаждения воды в кольце циркуляции всего стояка
103
в целом. Та же разность давлений будет заставлять дви гаться воду и через нагревательный прибор, в котором, однако, будет еще создаваться некоторое дополнительное давление за счет охлаждения воды. Таким образом, имеется два кольца циркуляции: одно через замыкающий участок под действием меньшего давления и другое через прибор под действием ббльшего давления.
Ранее было установлено, что сумма сопротивлений инди видуальных участков кольца циркуляции, в котором действует большее давление, должна быть равна сумме сопротивлений индивидуальных участков кольца, в котором действует мень
шее давление, |
и разности давлений, действующих |
в |
обоих |
||||
кольцах. Оба |
кольца |
показаны на рис. 38: |
кольцо |
циркуля |
|||
ции нагревательного |
прибора — штрих-пунктиром, а |
кольцо |
|||||
циркуляции замыкающего |
участка — сплошной линией. Руко |
||||||
водствуясь вышеизложенным |
положением, можно написать: |
||||||
|
|
5„ = |
53 + Рп , |
|
|
(46) |
|
где S„ — сопротивление |
индивидуальных |
участков |
|
кольца |
|||
циркуляции |
прибора при расходе |
gn ; |
|
|
|||
S3— сопротивление индивидуальных участков кольца циркуляции замыкающего участка (иными словами, сопротивление самого замыкающего участка) при расходе g3;
Р п — давление, создаваемое охлаждением воды в приборе. Очевидно,
/>п = |
{ л (т п- т 3) т \ |
(47) |
где h — высота прибора |
(строительная), м; |
|
Y3—удельное давление воды, входящей в нагреватель |
||
ный прибор, равное удельному давлению воды в замы |
||
кающем участке, н/м2\ |
нагреватель |
|
Тп —удельное давление воды, покидающей |
||
ный прибор, н/м2.
Кроме того, должно быть удовлетворено и уравнение:
4,19-£п(t3 — tn ) = Q, |
(48) |
|
где Q— теплоотдача прибора, кдж/час. |
на |
|
В соответствии с последним условием поверхность |
||
грева прибора F должна быть подобрана так, чтобы |
|
|
___ 0_ |
М |
(49) |
|
||
'з +*„ - К
2
104
где 4 — температура воздуха в помещении.
Основные уравнения (47) и (48), с помощью которых опре деляют температуру 4 , решают методом подбора, так как их строгое математическое решение в развернутом виде
слишком сложно. Для облегчения |
решения пользуются раз |
||
личного |
рода вспомогательными |
средствами, |
простейшим |
из которых является эмпирическое уравнение |
|
||
|
Дt = a + b ± |
|
(50) |
где Д/ = |
4 — 4 — разность (перепад) температур |
в приборе; |
|
|
Q — расчетная теплоотдача прибора, кдж/час; |
||
|
а и Ь — эмпирические коэффициенты, зависящие от |
||
|
расхода воды по стояку GCT, от диаметров |
||
|
труб и их длин, а также от установленной |
||
|
у прибора арматуры. Значения |
величин а |
|
Чем больше |
и & берутся по таблице |
приложения |
VIII. |
||
скорость воды в стояке и |
в |
ответвлениях, |
|||
тем больше величина S3, и, следовательно, |
величина |
Ра = |
|||
= 0,5А (4 — т3) в уравнении (46) начинает |
играть |
все мёнь- |
|||
шую роль. И, |
наоборот, чем меньше скорость |
воды, |
тем |
||
ощутительнее сказывается влияние охлаждения нагреватель ного прибора.
Отношение \Jf“r = •/) называют коэффициентом затекания.
Значение ^ обычно колеблется от 0,5 до 0,15. Приведенное выше уравнение (50) в скрытом виде определяет коэффициент затекания, так как
Q |
(51) |
|
4,19-Д* |
||
|
Чем меньше воды затекает в нагревательный прибор, тем (при прочих равных условиях) ниже средняя температура теплоносителя, проходящего через прибор. Следовательно, для того чтобы отдача тепла прибором соответствовала рас четной, необходима большая поверхность нагрева. Для уве личения коэффициента затекания приходится увеличивать сопротивление замыкающего участка, уменьшая диаметр по следнего по отношению к диаметру стояка. Однако устрой ство подобных «сжимов» несколько усложняет монтаж. Кроме того, сжимы обычно не настолько сильно увеличивают со противление замыкающего участка, чтобы коэффициент зате кания сильно повысился и приблизился к своему максимально возможному значению (0,5 при двухтрубном присоединении приборов к стояку и равновеликих приборах).
105
В итоге коэффициент затекания остается сравнительно небольшим. В этом случае даже значительное изменение количества воды, проходящей через нагревательный прибор, сравнительно мало отражается на величине упомянутого
коэффициента. Например, |
при ц = 0,2 увеличение расхода |
воды через прибор на 30% |
изменит коэффициент затекания |
и, следовательно, перепад температур воды в приборе Ы на 0,3-0,25.100 = 7,5%.
Поэтому при малом коэффициенте затекания всякие уточ нения расчета у и А/ по сравнению с теми значениями, ко торые получаются по уравнению (50), редко бывают суще ственными. Казалось бы, коэффициент затекания проще всего увеличить путем установки на замыкающем участке какоголибо местного сопротивления, обусловливающего значитель
ную потерю давления, например |
дроссельную |
шайбу (пла |
|
стинку с |
небольшим отверстием). Однако, практика показала, |
||
что отверстия, имеющие диаметр |
менее 7 мм, |
легко засо |
|
ряются, |
а по расчету отверстия получаются часто меньше |
||
указанной цифры. |
|
|
|
в) |
Д л я г о р и з о н т а л ь н ы х о д н о т р у б н ы х с и с т е м |
||
с з а м ы к а ю щ и м и у ч а с т к а м и |
действующее давление, |
||
заставляющее воду циркулировать через нагревательный прибор, будет равно разности давлений Риг (рис. 39) между точками 1 и 2 замыкающего участка плюс дополнительное
давление Рп, создаваемое охлаждением воды в нагреватель ном приборе. Это последнее зависит от того, насколько хо рошо обеспечено удаление воздуха из верхней части нагре вательного прибора. При наличии сети воздухоотводящих труб (рис. 39, а) или автоматически действующих воздухо выпускных кранов (рис. 39, б)
106
При наличии воздуховыпускного крана, управляемого вручную,
В последнем случае воздух может скапливаться в верхней части прибора, нарушая процесс циркуляции воды в отдель ных элементах прибора, при этом объемные веса воды в от дельных элементах становятся практически почти одинако выми. Поэтому высоту самого прибора при определении дей ствующего давления можно не принимать в расчет.
В заключение этой темы рассмотрим следующий весьма существенный вопрос: можно ли обеспечить циркуляцию воды в приборе, расположенном значительно ниже котла, т. е. когда центр охлаждения расположен ниже центра на грева? Если ориентироваться на формулу (24), то циркуля цию обеспечить нельзя, так как действующее давление по лучается отрицательным. Однако учитывая изложенное выЩе,
в ряде случаев оказывается |
вполне |
возможным обеспечить |
циркуляцию в подобных приборах. |
расположенные приборы |
|
Действительно, включая |
низко |
|
в сеть циркуляции высоко |
расположенных (рис. 40), можно |
|
U
- Ш -
г
Рис. 40 |
|
|
|
|
обеспечить циркуляцию воды и нагревание приборов |
// и /// |
|||
за счет давления, создаваемого |
прибором |
/. В самом |
деле, |
|
если вес столба воды, давящего |
с левой |
стороны |
на |
кон |
107
трольное сечение 1-2, окажется меньше веса столба воды, давящего с правой стороны, то циркуляция воды в нижних приборах происходить будет.
§ 15. ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Опыт эксплуатации систем водяного отопления дал воз можность выявить ряд положений, которые необходимо при нимать во внимание как при проектировании, так и при мон таже систем. Рассмотрим эти положения.
1.При установке нагревательных приборов в нишах от ветвления от стояков к приборам следует прокладывать по прямой линии без изгибов (уток).
2.Стояки следует располагать с учетом расположения балок в междуэтажных перекрытиях, чтобы по возможности избежать огибания стояками этих балок. Во избежание от сыревания наружных углов здания рекомендуется проклады
вать стояки в этих углах.
3. В подвалах магистральные трубопроводы слеДует про кладывать непосредственно у внутренней поверхности на ружных стен под окнами. Если расстояние от верха оконных проемов до потолка подвала недостаточно для того, чтобы придать трубам необходимый уклон, или когда в помеще ниях подвала устанавливают отопительные приборы, то трубы прокладывают под окнами; в таких случаях обратную маги страль при нижней разводке располагают под горячей маги стралью с устройством соответствующих отводов на обрат ных стояках около горячей магистрали.
Если позволяют местные условия, горячую и обратную магистрали разрешается прокладывать в одной плоскости на выносных кронштейнах.
4.При пересечении магистральными трубопроводами двер ных проемов подвалов устанавливаются обводы; число их должно быть минимальным, так как, кроме создания сопро тивления циркуляции воды, обводы вызывают необходимость принимать особые меры для местного спуска воды из пони женных точек обводов и для удаления воздуха из его верх них точек (рис. 41).
5.При верхней разводке горячие магистральные трубо
проводы на чердаке |
следует прокладывать на расстоянии |
|
Л = 1 — 1,5 м от периметра наружных |
стен и со срезом не |
|
нужных углов здания |
(рис. 42, а). Это |
объясняется, во-пер |
вых, необходимостью придать трубам соответствующий уклон, а во-вторых, тем, что затруднен монтаж магистраль ных труб непосредственно под скатом кровли у наружных стен и особенно у наружных углов здания.
108
Прокладываемые трубопроводы не должны пересекать проходов на чердаке под коньком (или вблизи конька) крыши
< |
|
|
\ | |
ГС |
К |
щ к |
L А |
А Ц ч |
Рис. |
42 |
|
здания. Пересечение этих проходов допускается лишь в от дельных случаях и при условии устройства над трубопрово дом переходного мостика. В связи с этим требованием тех нических условий не следует применять схему отопления
одним магистральным трубопроводом |
вдоль |
конька крыши |
||
и многочисленными |
ответвлениями от него |
к |
стоякам, рас |
|
положенным у периметра наружных стен, |
даже в тех слу |
|||
чаях, когда незначительная глубина корпуса, |
казалось бы, |
|||
побуждает принять такую схему (рис. 42, б). |
|
рационального |
||
6. Лестничную |
клетку с точки |
зрения |
|
|
отопления рассматривают по всей ее высоте как одно целое помещение. Для создания по высоте лестничной клетки бо лее или менее равномерной температуры суммарная площадь нагревательных приборов распределяется по отдельным эта жам в процентах, приведенных в табл. 9.
7. Во избежание замерзания нагревательных приборов в тамбурах устанавливать приборы допускается лишь в тех их частях или отсеках, в которых не имеется наружных дверей.
8. Чтобы иметь возможность проводить индивидуальную регулировку теплоотдачи приборов в каждом отдельном по мещении, установка нагревательных приборов, соединенных на сцепке, допускается в пределах только одного помеще
ния. Исключение составляют кладовые, коридоры |
и убор |
ные, приборы в которых можно присоединять на |
сцепке |
к приборам соседних помещений. |
|
109
Таблица 9
Площадь нагревательных приборов в %, приходящихся Число этажей на этаж
здания
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
2 |
65 |
35 |
0 |
0 |
0 |
3 |
50 |
30 |
20 |
0 |
0 |
4 |
50 |
30 |
20 |
0 |
0 |
5 |
50 |
25 |
15 |
10 |
0 |
6 |
50 |
20 |
15 |
15 |
0 |
9. Если |
количество |
элементов |
в одном |
нагревательном |
||
приборе |
превышает |
более 25, |
для |
обеспечения |
более |
|
или менее |
равномерного нагревания |
всех |
секций |
необхо |
||
димо делать разностороннее |
присоединение прибора к |
|||||
трубам. |
|
|
|
|
|
|
10.При установке двух нагревательных приборов, состоя щих из радиаторов на сцепке, если расстояние между при борами более 1,5 м, или при установке на сцепке трех и более приборов обязательно нужно применять разносторон нее присоединение прибора к горячей и обратной трубам. При столбовой трассировке сети в этих случаях приходится устанавливать прибор «с подверткой» под него обратной трубы (рис. 43).
11.При выборе для от
дельных помещений типа на гревательного прибора (т. е. радиаторы, ребристые трубы и т. п.) необходимо руковод ствоваться действующими нормами (СН-7-57 и выпу щенные позже).
12. Для проведения расче та системы необходимо после размещения нагревательных приборов и стояков на планах
отдельных этажей нанести трассировку всех труб на плане чердака (или верхнего этажа) и подвала, а затем вычертить аксонометрию всей системы отопления. Под аксонометрией понимают масштабное изображение в аксонометрической проекции всей системы отопления в здании без обозначения его конструктивных элементов. На таком чертеже нужно нанести тип и количество секций всех нагревательных при боров, номера участков, длины труб и их диаметры, что необходимо для монтажа. Все остальные расчетные данные и расчетные бланки входят в состав расчетно-пояснительной записки к проекту.
i 10