книги / Отопление и вентиляция. Отопление

Т а б л и ц а 30

в кольце стояка 111-3'-.

3800 + 950 +'545 + 868 + 209-3 + 510-2 + 528;,+ +545 + 950 + 7650 = 17 483 н/м2.

Разница составляет 17 483 — 16 286 = 1197 н/м2.

Таким образом, в случае полного равенства сопротивле­ ний сопротивление стояка Ш-3' должно быть равно:

3 0 4 3 - 1197 = 1846 н/м2.

Если изменить диаметр стояка с 1/2" на 3/4", оставляя диаметр ответвлений к приборам неизменным, то получим данные, приведенные в табл. 31.

Сопротивление стояка Ш -3' составит: 198+ 209-3 + 510-2 +

151

Таким образом, расход воды в системе отопления состав­ ляет 1200 кг/час, а потребная разность давлений 18083 н/м2.

Ввиду того что рассчитываемая система—проточная, гра­ витационное давление в ней может оказаться настолько зна­ чительным, что его придется принять во внимание.

Определим гравитационное давление путем расчета. Температура воды между верхним и средним прибором

равна:

86.65-----= 95 - 8,35 = 86,65°.

4.19- 240

Температура воды между средним и нижним прибором:

86.65------= 86,65 - 8,35 = 78,3°.

4.19- 240

Температура воды между нижним прибором и обратной магистралью:

78,3------= 78,3 — 8,3 = 70°.

4,19-240

Гравитационное давление от остывания воды в приборах будет равно:

+ 3,5(9489,6 - 9436,4) да 920 н/м2,

что составляет от разности давлений создаваемого источ* ником искусственной циркуляции около

920 •100 = 5,3%.

17483

Следовательно, производительность насоса должна быть равна 0 = 1200 л/час, а создаваемая разность давлений:

Р„ = 17483 - 920 = 16563 н/м2.

Из приведенного примера можно сделать важный вывод, что в системах с попутным движением воды диаметры стоя­ ков следует принимать с таким расчетом, чтобы сопротив­ ление самого выгодного кольца циркуляции (при более или менее одинаковом расходе воды в каждом стояке это будет ближайший к котлу стояк) было значительно больше раз­ ности сопротивлений горячей и обратной магистрали в пре­ делах от первого до самого невыгодного (среднего) стояка.

Этот пример с достаточной ясностью показывает, что расчет систем с попутным движением воды не менее трудоемок, чем расчет тупиковых систем. Однако правильно рассчитан­ ные системы с попутным движением воды почти не нуж­ даются в монтажной регулировке. При расчете систем водя­

152

ного отопления с искусственной циркуляцией допускается разница потерь давления в циркуляционных кольцах* до 15% при однотрубных системах и "до 25% — при двухтрубных (СН-7-57, п. 63).

Рассмотрим теперь рассчитанную выше систему отопле­ ния, но при тупиковой разводке (рис. 57).

Возможные варианты ведения расчета заключаются в сле­

для ближних стояков брать большие скорости, что недо­ пустимо. Поэтому такой вариант расчета отпадает;

б) расчет можно начать с кольца циркуляции ближайшего стояка, приняв для этого кольца максимальные скорости. Тогда для уравнивания сопротивления колец придется для более удаленных стояков брать меньшие скорости и ббльшие диаметры труб. Таким образом, данный прием расчета вполне допустим, но такая схема, естественно, усложняет монтаж;

в) можно воспользоваться методом скользящих перепадов, упоминавшемся ранее; этот метод заключается в том, что все диаметры труб стояков принимаются одинаковыми и по-

* В сравниваемые кольца не включаются общие для обоих колец участки.

1 5 3

верхность нагревания приборов приспосабливают к тому, количеству воды, которое через данный стояк протекает. Для усвоения этого метода воспользуемся им для расчета системы отопления.

При расчете по методу скользящих перепадов необходимо иметь в виду, что суммарная поверхность нагревания прибо­ ров в системах, рассчитанных по этому методу, не должна получаться больше, чем поверхность нагревания приборов в системах, рассчитанных по обычному методу. Иначе такой

воды в каждом из стояков, а этот расход можно определить только тогда, когда известен перепад температур, в каждом стойке.

Поскольку перепады температур в отдельных стояках не­ известны, необходимо ими задаться. Это можно сделать после некоторого предварительного расчета. Допуская переменный (скользящий) перепад температур в стояках, необходимо, как уже было упомянуто, выбирать его значения такими, чтобы суммарная поверхность нагревательных приборов не увели­ чилась по сравнению с той, которая должна быть при оди­ наковом перепаде температур в каждом стояке. Если считать количество тепла, выделяемое приборами каждого стояка, более или менее одинаковым, можно рассуждать так.

Примем для среднего стояка стандартный перепад темпе­ ратур Д^ст= 25°.

Предположим, что сопротивление среднего стояка при расходах воды, соответствующих стандартному перепаду температур 25°, составляет 5ср. Ст н/м2.

Сумма сопротивлений магистрального трубопровода (го­ рячего и обратного) между ближайшим стояком и средним при расходах воды, соответствующих стандартному перепаду температур, пусть будет равна

S» + Su = 2SU.

Тогда располагаемое давление для преодоления сопро­ тивления ближайшего стояка будет равно

Sj = Scр. ст -f- 2SM•

Так как сопротивления равны действующим перепадам давлений Р, то отношение разностей давлений, заставляю-

щих воду проходить через ближайший и средний стояки, будет равно

Можно считать, что в первом грубом приближении рас­ ходы воды изменяются пропорционально корню квадратному из действующего давления (см. § 10). Таким образом, обо­ значая расход воды в ближайшем стояке через G, а в сред­ нем через Gcp, имеем:

При одинаковом диаметре стояков (ближайшего и сред­ него) скорости в них будут изменяться прямо пропорцио­ нально расходам.

Следовательно,

Если допустить, что в ближайшем стояке скорости будут равны максимально допустимым, то при расчете среднего стояка необходимо в расчетные максимальные скорости вво­ дить поправочный множитель

С

° с р . СТ

(58)

^ ср . СТ "I" 2 S M

Ориентируясь на эти уменьшенные скорости, следует пересчитать диаметр среднего стояка — единственного, для которого перепад температур является заданным.

Далее полагая, что в грубом приближении сопротивление магистрали между средним и крайним стояками. 5^ равно со­

противлению Su магистрали между ближним и средним стоя­

Так как при равной теплоотдаче приборов перепады тем­ ператур в стояках обратно пропорциональны расходам,

155

можем написать, обозначив перепад температур в наиболее удаленном стояке через Д^.

либо участка (или комплекса участков) при определенном расходе (?2, можно легко вычислить сопротивление этого участка S2 при другом расходе, исходя из отношения:

Точно так же, зная расход воды на участке, соответст­ вующий действующему давлению Pt (определенному сопро­ тивлению), можно легко найти расход на том же участке при изменившемся давлении Р2 из отношения:

Выпишем поэтому из предыдущих расчетов основные рас­ четные данные для отдельных участков в табл. 32.

Общее сопротивление стояка 111-3' составит 3043 «/ж2.

В табл. 33 выпишем определенные ранее сопротивления отдельных участков, соответствующие отдельным расходам.

156

Пользуясь формулой (60), определяем ориентировочное значение перепада температур в самом удаленном стояке:

= 25-1,3 «32,6°.

Далее приступаем к расчету индивидуальных участков отдельных колец циркуляции.

35

Сопротивление:

3043("— V = 1950 н / м 2 .

V 240 )

У ч а с т к и IV- V и I V - V

Расход воды: 192 кг/час. Сопротивление:

21б(— V = 276 н/м2.

\240 )

С т о я к IV -IV’.

Сопротивление равно 1950 + 276 = 2226 н/м2. Расход воды:

2 4 0 - ЛЦ = 240У 074 = 240-0,86 = 206 кг/час.

* При длине участка 7 м сопротивление его (см. участок /С-57 расчет-

ной таблицы) будет равно: 6600-7 + 1050 = 2450 н/м».

33

157

У ч а с т к и ///- /V и III'-I V

Расход воды: 192 + 206 = 398 кг/час. Сопротивление:

У ч а с т к и //-/// и 1Г-III'

Расход воды: 298 + 254 = 652 кг/час. Сопротивление:

1910( 1 о) 2‘ 2=1910’ 0’82' 2= 3140 М/* 2'

С т о я к II-II'

Сопротивление равно: 3406 + 3140 = 6546 н/м2. Расход воды:

Сопротивление равно: 6546 + 7200=13746 н/м2. Расход воды:

У3043

Уч а с т к и К-1 и К -1'

Расход воды: 1002 + 510 = 1512 кг/час. Сопротивление равно:

(3800 + 2480) (Л ^ ) 2 *2 = 19800 н/м2.

Разность давления, которую должен обеспечить насос, равна: 13746 + 19800 = 33546 н/м2.

158

Средний перепад температуры воды в приборах:

— .25=19,8°.

1512

Полученный перепад отличается от расчетного на 20,8°/0, что можно считать достаточно удовлетворительным резуль­ татом. Однако в случае надобности, изменяя диаметры труб,, можно получить и бблынее схождение цифр.

Перепады температур по стоякам и температуры воды, уходящей из стояков получаются следующие:

Зная требуемую величину теплоотдачи приборов и расходы воды по отдельным стоякам, можно аналогично тому, как это было сделано в предыдущих примерах, определить темпера­ туру при входе воды из отдельных нагревательных приборов; затем можно определить средние температуры воды в при­ борах и в соответствии с этими температурами подобрать поверхности нагревания.

Данные, полученные приведенным методом расчета, в слу­ чае надобности можно уточнить путем учета дополнительного гравитационного давления, возникающего от охлаждения воды в приборах и трубах.

Основным недостатком данного метода является то обстоя­ тельство, что в стояках, расположенных ближе к главному подъемному стояку, скорость движения воды получается значительно большей, чем максимально допустимая по СН-7-57. Однако можно считать, что при деаэрированной воде скорости движения ее в системах отопления можно принять весьма высокими, ибо при циркуляционном движении гидравлических ударов быть не может.

Преимуществом данного метода расчета является возмож­ ность унифицировать диаметры стояков и, частично, даже магистралей, что сильно упрощает и удешевляет монтаж.

На первый взгляд может показаться, что скорость воды можно снизить путем увеличения диаметров труб стояков и снижения сопротивления сети. Однако в результате этого увеличивается разница между расходами воды в самом удален-

159

иом и самом ближнем стояке, и добиться уменьшения ско­ рости воды в самом ближнем стояке не так просто. Наоборот уменьшение диаметров стояков и увеличение их сопротивле­ ния по сравнению с сопротивлением разводящей и обратной магистралей приводит к умень­ шению разницы между расхо­ дами через самый дальний и са­ мый ближний стояки и, следо­ вательно, к уменьшению раз­ ницы в перепадах температур между отдельными стояками.

Рассмотрим это на примере. Представим себе (рис. 58) си­ стему, состоящую из девяти стояков (на рисунке приборы

не показаны). Предположим, что диаметры стояков будут подо­ браны так, что сопротивление каждой магистрали от первого стояка до последнего будет равно 200 н/м2. Тогда сопротивление от точки А до точки Б по кольцу первого стояка будет равно 4000 н/м2, а сопротивление от точки А до точки Б через послед­ ний стояк составит 200+4000+200—4400 н/м2, т. е. всего на 10% больше. Как уже было показано ранее, в этом случае расходы

Рассмотрим теперь расчет системы с опрокинутой цирку­ ляцией.

Характерной особенностью систем с опрокинутой цирку­ ляцией является то обстоятельство, что гравитационное и насосное давления направлены в разные стороны и потому гравитационное давление следует рассматривать как некоторое дополнительное сопротивление, образующееся в системе.

160