Определение защитных свойств ограждающих

В. Н. СТАРКОВ

К. И. СТРЕЛЕЦ

ИНЖЕНЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ

СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением

по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистров

« »

Санкт-Петербург

Издательство Политехнического университета

УДК 62-52(075.8)

ББК 32.816я73

Т 41

Рецензенты:

Доктор технических наук,

Главный научный сотрудник Всероссийского

Научно-исследовательского института транспортного

машиностроения М. И. Маленков

Доктор технических наук, профессор

Санкт-Петербургского государственного политехнического

университета С. Ф. Бурдаков

Старков В. Н., Стрелец К. И.Инженерное оборудование зданий и сооружений. Проектирование и расчёт систем отопления: учеб. пособие / В. Н. Старков, К. И. Стрелец. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 141 с.

В учебном пособии изложены основные правила проектирования систем отопления зданий в соответствии с существующей нормативной базой. Приведены основные методы расчёта различных систем отопления и правила их конструирования. Правила и пример заполнения «Энергетического паспорта» здания, а также правила и пример заполнения раздела проекта «Энергоэффективность».

Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по образовательной программе «Название ООП» направления подготовки магистров «Название направления».

Пособие может быть полезно в системах повышения квалификации, в учреждениях дополнительного профессионального образования.

Работа выполнена в рамках реализации программы развития национального исследовательского университета «Модернизация и развитие политехнического университета как университета нового типа, интегрирующего мультидисциплинарные научные исследования и надотраслевые технологии мирового уровня с целью повышения конкурентоспособности национальной экономики»

Печатается по решению редакционно-издательского совета
Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

© Старков В. Н., Стрелец К. И. , 2012

© Санкт- Петербургский государственный

ISBN 978-5-7422-1845-6 политехнический университет, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Общие методические указания……………………………….
2. Определение защитных свойств ограждающих конструк-ций………………………………………………………………...
2.1. Определение исходных данных………………………....
2.2. Мощность системы отопления.………………………....
2.3. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций……………………………...
2.4. Расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций………………………………………………
2.5. Проверка ограждающих конструкций на возможность конденсации влаги в толще ограждения………………..
3. Определение тепловой мощности системы отопления........
3.1. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции помещений………………………………………………..
3.2. Теплопотери на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха……………………………………….
3.3. Тепловыделения в помещении…………………………..
4. Конструирование систем центрального отопления………..
5. Гидравлический расчет систем водяного отопления……...
5.1. Определение расчетного циркуляционного давления в системе отопления………………………………………..
5.2. Способы гидравлического расчета системы отопления.
5.3. Гидравлический расчет системы отопления по удель-ным потерям давления на трение……………………….
5.4. Гидравлический расчет системы отопления по харак-теристикам сопротивлений………………………………
5.5. Особенности гидравлического расчета вертикальных двухтрубных систем отопления…………………………
6. Тепловой расчет отопительных приборов………………….
7. Определение годовых и удельных расходов теплоты на отопление………………………………………………………..
7.1. Расчёт удельного расхода тепловой энергии на отопле-ние жилых и общественных зданий за отопительный период……………………………………………………..
7.2. Сравнение нормируемого и фактического удельного расхода тепловой энергии на отопление жилых и об-щественных зданий за отопительный период…...……..
8. Энергетический паспорт здания……………………………...
8.1. Методика расчета теплотехнических и энергетических параметров здания и заполнение формы энергетичес-кого паспорта……………..……………………………..
9. Состав и содержание раздела проекта «Энергоэффектив-ность»…………………………….……………………………….
9.1. Требования к составу и содержанию раздела проекта «Энергоэффективность»…………………………………
9.2. Пример составления раздела «Энергоэффективность» проекта общественного здания………………………….
Библиографический список………………………………………..
Приложения…………………………………………………………
Приложение 1. Температура воздуха в помещениях……….
Приложение 2. Условные графические обозначения элементов систем отопления…………………………………
Приложение 3. Спецификация материалов и оборудования.
Приложение 4. Данные для ориентировочного определе-ния диаметров магистралей и стояков систем водяного отопления……………………………………………………...
Приложение 5. Суммарные коэффициенты местных сопротивлений радиаторных узлов с кранами типа КРП…..
Приложение 6. Задание на курсовой проект «Отопление зданий и сооружений» (пример)……………………….…..

Введение

Одной из важнейших задач при строительстве зданий и сооружений является повышение их энергетической эффективности, а также повышение производительности труда и улучшения качества проектно-сметной документации.

Программой обучения студентов предусмотрено выполнение курсового проекта «Отопление зданий и сооружений». В ходе выполнения этой работы студенты практически находятся в роли инженеров-проектировщиков, проектирующих систему отопления здания. Используя нормативную, справочную и техническую литературу выполняется, за некоторым исключением, почти весь объем проектных работ.

Целью работы является приобретение практических навыков в самостоятельном решении вопросов проектирования системы отопления.

В настоящем пособии даются рекомендации по содержанию и последовательности выполнения и оформления проекта.

В том числе представлены правила и примеры заполнения «Энергетического паспорта здания» и раздела проекта «Энергоэффективность».

Общие методические указания

Курсовое проектирование системы отопления начинается после усвоения студентами теоретического материала полученного на лекциях, практических занятиях, и выполнения расчётно-графических работ.

Основанием для выполнения курсового проекта служит задание, которое выдается преподавателем индивидуально каждому студенту. Задание состоит из графической и текстовой частей. Графическая часть включает в себя:

- строительные поэтажные планы и разрезы здания;

- ориентацию здания по сторонам света;

- конструкции стен, полов и потолков здания.

Текстовая часть включает в себя:

- месторасположение и назначение здания;

- источник теплоснабжения и расчетные параметры теплоносителя в нем;

- тип системы отопления;

- способ присоединения системы отопления к тепловой сети;

- тип отопительных приборов;

- требования к содержанию работы;

- требования к оформлению работы.

Пример текстовой части задания представлен в Приложении 6 настоящего пособия.

Проект системы отопления здания, выполняемый студентом состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

В расчетно-пояснительной записке приводятся теоретическая часть, расчёты в табличных формах с раскрытыми примерами расчёта по каждой из них, а также исходные данные для проектирования.

Последовательность выполнения расчётов, обоснования проектных решений и итоги выполненных работ в пояснительной записке должна соответствовать следующему порядку:

- расчет теплозащитных свойств ограждающих конструкций;

- проверка ограждений на возможность конденсации влаги;

- расчет тепловой мощности системы отопления;

- обоснование выбора типа системы отопления, устройства ее отдельных элементов, способы регулирования, удаления воздуха, опорожнения и заполнения системы;

- гидравлический расчет системы отопления;

- тепловой расчет системы отопления;

- годовые и удельные расходы теплоты на отопление;

- энергетический паспорт системы отопления;

- раздел «Энергоэффективность»;

- перечень литературы, используемой в проекте.

Расчетно-пояснительная записка представляется в сброшюрованном виде на стандартных листах с полями слева и с бланком задания. Размер шрифта не менее 12 и не более 14, межстрочный интервал 1.

Графическая часть выполняется в среде AutoCAD либо в карандаше на двух листах формата А1. На первом листе должны быть начерчены планы системы отопления и приведено пояснение к проекту. В пояснении к проекту указываются:

- район расположения здания;

- расчетная температура наружного воздуха;

- теплопотери здания;

- тип системы отопления;

- параметры теплоносителя;

- годовые и удельные расходы тепла на отопление;

- способы удаления воздуха, наполнения и опорожнения системы отопления;

- другие, необходимые с точки зрения исполнителя данные.

На втором листе выполняется аксонометрическая схема системы отопления и приводится спецификация материалов и оборудования системы (см. Приложение 3).

Конструкций

Определение исходных данных

Основной задачей решаемой при проектировании системы отопления в здании является создание требуемых параметров микроклимата при соблюдении нормативных требований по энергоэффективности здания.

Перед началом проектирования, в соответствии с полученным заданием определяем исходные данные (здесь и далее в квадратных скобках указана нормативная и справочная арматура в порядке, приведённом в Библиографическом списке настоящего пособия):

- основные климатические данные для заданного района [6]:

- среднегодовая температура воздуха (табл. 3*) [6, с. 36-50];

- абсолютная минимальная температура (табл. 1*) [6, с. 2-21];

- средняя температура наиболее холодного месяца (табл. 3* [6, с. 36-50]);

- температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 и 0,92 (табл. 1*) [6, с. 2-21];

- температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98 и 0,92 (табл. 1*) [6, с. 2-21];

- продолжительность отопительного периода (период со среднесуточной температурой воздуха £8°С) (табл. 1*) [6, с. 2-21];

- средняя температура отопительного периода (табл. 1*) [6, с. 2-21];

- температуры воздуха в помещениях здания (табл. 1, табл.2) [5, с. 4-7] или по Приложению 1 настоящего пособия.

Мощность системы отопления

Для определения мощности системы отопления необходимо рассчитать тепловой поток, который будет уходить из отапливаемого помещения через ограждающие конструкции. Тепловой поток между двумя средами, разделенными преградой (ограждением), определяется в общем виде по формуле:

, (м2·К)/Вт

где R_о - сопротивление теплопередаче ограждения, (м²·К)/Вт;

А - площадь ограждающей конструкции, м²;

t₁ , t₂ - температура воздуха по обе стороны ограждения, °С.

Значение площади определяется по строительным чертежам, выданным в задании, температур - по справочной и нормативной литературе (ниже этот вопрос будет раскрыт подробно).

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, характеризующее её теплозащитные свойства определяются расчётом, приведённым ниже в настоящем пособии.

Ограждающих конструкций

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции здания должно быть не менее нормируемых значений сопротивлений теплопередаче R_reg. Расчёт R_reg производится по двум условиям: энергосбережения и тепловой комфортности для жилых и производственных зданий.

Для производственных зданий выполнение второго условия тепловой комфортности (для охлажденных поверхностей) обеспечивается заданием нормируемого перепада температур между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждения Dt_n . Таким образом, нормируемое значение сопротивления теплопередаче равно:

,

(2.1)

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха здания; допустимо принять t_int =18°С (t_int =20°С - для районов с расчетной температурой наружного воздуха ниже -31°С);

t_ext - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (табл. 1*) [6, с. 2-21]);

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, (табл. 6) [7, с. 6];

a_int – коэффициенты теплоотдачи на внутренней поверхности ограждения, Вт/(м²·К), (табл. 7) [7, с. 6];

Dt_н - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции, (табл. 5) [7, с. 5].

При определении нормируемого значения сопротивления теплопередаче внутренних ограждающих конструкций в (2.1) следует принимать n=1, а t_int равно температуре воздуха более холодного помещения. Приведённое сопротивление теплопередаче дверей и ворот должно быть не менее 0,6 R_reg наружных стен зданий и сооружений, определяемого по (2.1), а приведённое сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) принимается по правилам, изложенным ниже. Значения приведённого сопротивления различных заполнений световых проёмов представлены в Таблице 2.2 (таблица 5) [12, с.12], дверей в Таблице 2.3 настоящего пособия.

Для жилых зданий, согласно требованиям [7, с. 3-4], определяется приведённое сопротивление ограждающих конструкций. Для этого рассчитываются градусо-сутки отопительного периода D_d по формуле:

,

(2.2)

где , - средняя температура, °С, и продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С, (табл. 1*) [6, с. 2-21]).

По значению в Таблице 2.1 (табл. 4) [7, с. 3-4] определяются минимально допустимое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, причем промежуточные значения R_reg определяются интерполяцией.

Таблица 2.1

Примечания

1.Значения R_reqдля величин , отличающихся от табличных, следует определять по формуле

R_req = a + b, (2.3)

где - градусо-сутки отопительного периода, °С×сут, для конкретного пункта;

а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий за исключением графы 6 для группы зданий в поз. 1, где для интервала до 6000 °С×сут: а= 0,000075, b = 0,15; для интервала 6000 - 8000 °С×сут: а= 0,00005, b= 0,3; для интервала 8000 °С×сут и более: а= 0,000025; b = 0,5.

2. Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций.

3. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче чердачных и цокольных перекрытий, отделяющих помещения здания от неотапливаемых пространств с температурой t_c (t_ext < t_c < t_int), следует уменьшать умножением величин указанных в графе 5, на коэффициент n, определяемый по примечанию к таблице 6 [7, с. 6]. При этом расчетную температуру воздуха в теплом чердаке, теплом подвале и остекленной лоджии и балконе следует определять на основе расчета теплового баланса.

4. Допускается в отдельных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнений оконных и других проемов, применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже установленного в таблице.

5. Для группы зданий в поз. 1 нормируемые значения сопротивления теплопередаче перекрытий над лестничной клеткой и теплым чердаком, а также над проездами, если перекрытия являются полом технического этажа, следует принимать как для группы зданий в поз. 2.

Помимо теплоизоляционных свойств, ограждающая конструкция должна обладать и определенными влагозащитными свойствами. Для их проверки и производится расчет, методика которого приводится в п. 2.5 настоящего пособия.

Таблица 2.2

Ограждающих конструкций

Согласно требованиям раздела п.6.3.4. [10, с. 7], расчету подлежат те ограждения, перепад температур воздуха по обе стороны которых превышает 3°С, так как при меньшем перепаде тепловой поток будет оказывать незначительное влияние на тепловую мощность системы отопления.

Приведённое сопротивление теплопередаче конструкции определяется по формуле:

,

(2.4)

где R_int, R_ext - сопротивление теплообмену на внутренней и наружной поверхностях ограждения, (м²·К)/Вт;

R_к - термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции, (м²×К)/Вт;

R_пр – приведенное термическое сопротивление неоднородной конструкции (конструкции, имеющей теплопроводные включения), (м²·К)/Вт;

a_int, a_ext– коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях ограждения, Вт/(м²·К), принимаются соответственно по табл. 7 [7, с. 6] и табл. 8 [12, с. 19];

d_i– толщина слоя ограждающей конструкции, м;

l_i – коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м²·К).

Так как теплопроводность материалов в значительной степени зависит от их влажности, определяют условия их эксплуатации. По приложению «В» [7, с. 18] устанавливается зона влажности на территории страны, затем по табл. 2 [7, с. 2] в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности определяются условия эксплуатации ограждающей конструкции А или Б. Если влажностный режим помещения не указан, то допускается принимать его нормальным. Затем по приложению «Д» [12, с. 63-73] в зависимости от установленных условий эксплуатации (А или Б) определяется коэффициент теплопроводности материала (см. приложение «Е») [12, с. 73-76].

Если в состав ограждения входят конструкции с неоднородными включениями (панели перекрытия с воздушными прослойками, крупные блоки с теплопроводными включениями и т.д.), то расчет таких конструкций производится по особым методикам. Данные методики представлены в приложениях «М», «Н», «П» [12, с. 87-103]. В курсовом проекте в качестве таких конструкций выступают панели перекрытия пола первого этажа и потолка последнего, их приведенное термическое сопротивление определяется следующим образом.

А). Плоскостями, параллельными тепловому потоку, панель разбивается на однородные и неоднородные по составу участки (рис. 2.2, а). Одинаковым по составу и по размерам участкам присваивается одна и та же цифра. Общее сопротивление панели перекрытия будет равняться усреднённому сопротивлению. Из-за своих размеров участки оказывают неодинаковое влияние на общее сопротивление конструкции. Поэтому термическое сопротивление панели рассчитывается с учетом площадей, занимаемых участками в горизонтальной плоскости, по формуле:

,

(2.5)

где А_I, А_II, А_III ─ суммарные площади всех первых, вторых и третьих участков, приходящихся на один погонный метр панели, м²;

R_I, R_II, R_III─ термическое сопротивление участков, (м²·К)/Вт;

; ,

(2.6)

где l_ж.б – коэффициент теплопроводности железобетона, принимаемый в зависимости от условий эксплуатации А или Б;

R_a.g. ─ термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по табл. 7 [12, с. 18] при положительной температуре воздуха в прослойке, (м²·К)/Вт.

Но полученное термическое сопротивление панели перекрытия не совпадает с данными лабораторного эксперимента, поэтому производят вторую часть расчета.

Б). Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, конструкция также разбивается на однородные и неоднородные слои, которые принято обозначать заглавными буквами русского алфавита (рис.2.2, б). Общее термическое сопротивление панели в этом случае:

R2 = 2RА+ RБ,

(2.7)

Рис. 2.2. Схема деления на зоны панели перекрытия для теплотехнического расчёта а) при делении плоскостями параллельно теплового потока; б) при делении плоскостями перпендикулярно теплового потока.

где – термическое сопротивление слоев «А», (м²·К)/Вт;

R_Б – термическое сопротивление слоя «Б», (м²·К)/Вт.

При расчете R_Б необходимо учесть различную степень влияния участков на термическое сопротивления слоя из-за их размеров:

,

(2.8)

где .

Окончательно приведенное термическое сопротивление панели равно:

.

(2.9)

Усреднение расчётов можно следующим образом: расчеты в обоих случаях не совпадают с данными лабораторного эксперимента, которые находятся ближе к значению R₂ .

Расчет панели перекрытия необходимо произвести дважды: для случая, когда тепловой поток направлен снизу вверх (перекрытие) и сверху вниз (пол).

Сопротивление теплопередаче наружных дверей может быть принято по табл. 2.3, окон и балконных дверей – по табл. 2.2 настоящего пособия

Наружного воздуха

Наружный воздух попадает в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, вызванной перепадом давлений воздуха снаружи и внутри здания. Перепад давлений воздуха возникает из-за разности удельных весов (температур) наружного и внутреннего воздуха (гравитационный напор), действий ветра (ветровой напор) и из-за работы вытяжной вентиляции, если она не компенсируется подогретым наружным воздухом.

При расчете теплопотерь на нагрев инфильтрующегося воздуха в общественных и жилых зданиях, оборудованных естественной вентиляцией, производится оценка влияния этих факторов. Для этого выбирается помещение первого этажа, оборудованное естественной вентиляцией с наибольшей площадью остекления и для него выполняется расчет теплопотерь на инфильтрацию. Вначале рассчитываются теплозатраты за счет действия гравитационного и скоростного напоров воздуха, а затем - вследствие работы вентиляции. В качестве расчетной принимается наибольшая величина. Расчет других помещений производится по уже выбранной методике.

1. Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха за счет действия гравитационного и скоростных напоров определяется по формуле:

, Вт

(3.5)

где - расход инфильтрующегося воздуха через ограждающие конструкции помещения, кг/ч;

с - удельная теплоемкость воздуха, с=1 кДж/(кг·К);

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, определяется по данным табл. 3.3.

Таблица 3.3

Тепловыделения в помещении

Согласно требованиям п.6.3.4. [10, с. 7], при проектировании системы отопления необходимо учитывать тепловой поток, регулярно поступающий в помещение от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников:

Qint = Qe + Qed + Qpip ,

(3.13)

где Q_e – тепловыделения от электрических приборов и освещения, определяются по данным параграфа 8.3 [3, с.40];

Q_ed – тепловыделения от технологического оборудования, коммуникаций материалов, также определяются по данным параграфа 8.3 [3, с. 40];

Q_pip – тепловыделения от людей определяются по данным параграфа 8.3 [3, с. 40], рассчитывается при помощи Справочника проектировщика по вентиляции.

При расчете теплопоступлений в комнаты и кухни жилых домов величину теплового потока принимают в размере от 10 до 17 Вт на 1 м² площади пола (приложение Г6 [7, с. 21-22]).

Расчётные значения дополнительных теплопоступлений заносят в таблицу теплового расчёта (таблица 3.1) со знаком минус.

Затем определяют общие теплопотери помещения, как сумму теплопотерь через ограждающие конструкции и на нагрев инфильтрирующегося воздуха и разность дополнительных теплопоступлений в помещение.

Для определения общих теплопотерь здания теплопотери всех помещений суммируют.

В системе отопления

В вертикальных насосных системах отопления кроме насоса значительное влияние на циркуляцию воды может оказывать и естественное циркуляционное давление, возникающее из-за разности плотностей нагретой и охлажденной воды. Следовательно, расчетное циркуляционное давление в системе отопления равно:

Dрр = Dрн + Dре , Па

(5.2)

где Dр_н- насосное циркуляционное давление, Па;

Dр_е- естественное циркуляционное давление, Па.

Методика расчета Dр_н зависит от типа системы отопления и схемы присоединения к тепловой сети. В курсовом проекте принимается зависимая схема присоединения системы отопления к тепловой сети через смесительное устройство - водоструйный элеватор. Элеватор, подсасывая охлажденную воду, снижает температуру горячей воды до допустимых пределов и передает часть давления, создаваемого сетевым насосом на тепловой станции, в систему отопления для обеспечения циркуляции воды. Зависимая схема присоединения означает, что та вода, которая циркулирует в тепловой сети непосредственно, через элеватор попадает в систему отопления.

При такой схеме подключения насосное циркуляционное давление рассчитывается при помощи номограммы на рис. 10.19 [3, с. 90] (рис. 5.2 настоящего пособия). Исходными данными для расчета являются располагаемый напор на вводе в здание и коэффициент смешения элеватора. Разность давлений в подающем и обратном трубопроводах на вводе в здание для расчета систем отопления в типовых проектах, принимается равной 150 кПа.

Коэффициент смещения элеватора U рассчитывается по формуле:

;

(5.3)

где Т_Г - температура воды в подающем трубопроводе системы теплоснабжения, °С;

t_Г, t_О - температура воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления, °С.

Правила пользования номограммой указаны на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Изменение насосного циркуляционного давления Dр_н в зависимой системе водяного отопления со смешением в водоструйном элеваторе.

Правила работы с номограммой (справа).

Естественное циркуляционное давление в системе отопления возникает вследствие остывания воды в трубах Dр_{е. тр} и отопительных приборах Dр_е.пр :

Dре = Dре. тр + Dре.пр , Па.

(5.4)

Для насосных систем с нижней разводкой величиной Dр_{е. тр} можно пренебречь. Для других систем Dр_{е. тр} определяется по рис. П.1, [3, с. 239] (рис. 5.3 настоящего пособия) в зависимости от типа системы, этажности здания и расстояния от главного стояка до расчетного.

Естественное циркуляционное давление от остывания воды в приборах рассчитывается по формуле:

Dре.пр = , Па

(5.5)

где Q_ris – тепловая нагрузка на стояк, Вт, определяется как сумма теплопотерь помещений или части помещений, отапливаемых стояком;

Рис. 5.3. График для определения давления за счёт охлаждения воды в трубах.

1 и 2 – двухтрубная система с естественной и искусственной циркуляцией; 3 и 4 - однотрубная система с естественной и искусственной циркуляцией; L – горизонтальное расстояние от главного стояка до расчётного.

Примечания:

1) график составлен при открытой прокладке стояков при изолированных магистральных трубопроводах;

2) при прокладке стояков в бороздах без изоляции вводят поправочный коэффициент 0,75;

3) при прокладке стояков в бороздах с изоляцией дополнительное давление от остывания воды в трубах не учитывается.

Q_i – тепловая нагрузка на прибор i-го этажа, Вт;

h_i – вертикальное расстояние между серединой прибора i-го этажа (условный центр охлаждения) и элеватором (условный центр нагревания), м;

b – среднее приращение плотности при понижении температуры воды на 1°С (табл.10.4) [3, с. 89], кг/(м³·К) таблица 5.1;

b₁ – поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную (сверх расчетной) площадь приборов, принятых к установке (табл. 9.4) [3, с. 45];

b₂ – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений (табл. 9.5) [3, с. 46].

Таблица 5.1

Значения b (кг/м³×^оС) в зависимости от расчетной разности температуры воды в системе отопления

tг-tооС	b	tг-tо оС	b
85-65	0,60	115-70	0,68
95-70	0,64	130-70	0,72
105-70	0,66	150-70	0,76

Для лучшего понимания методики расчета циркуляционного давления приводится пример расчета.

Пример 5.1. Требуется определить расчетное циркуляционное давление в вертикальной однотрубной системе отопления с верхней разводкой с трехходовыми кранами, если известно, что Т_Г = 150°С, t_Г = 95°С, t₀ = 70°С. Все остальные данные приведены на рис. 5.1.

1. Основное циркуляционное кольцо выбираем через стояк 1. Длина кольца - 58,4 м.

2. Определяем насосное циркуляционное давление. Коэффициент смешения элеватора равен:

.

При помощи номограммы на рис. 5.2 по величине коэффициента смешения и располагаемой разности давлений в подающем (р₁) и обратном (р₂) трубопроводах тепловой сети) на вводе в здание р₁ – р₂ = 150 кПа найдем насосное циркуляционное давление:

Dрн = 15000 Па.

3. Естественное циркуляционное давление от остывания воды в трубах определяется по рис. 5.3. Для однотрубной системы отопления с верхней разводкой и с удалением расчетного стояка от главного L = 12 м получаем:

Dре.тр = 100 Па.

Очевидно, что этой величиной из-за малости можно пренебречь.

4. Произведем расчет естественного циркуляционного давления от остывания воды в приборах.

Принимаем следующие значения коэффициентов: b = 0,64 кг/(м³·К) (табл. 5.1); b₁ = 1,04 кг/(м³·К) (табл. 9.4) [3, с. 45]; b₂ = 1,02 кг/(м³·К) (табл. 9.5) [3, с. 46]. Значения Q_i и h_i вычисляются при помощи рис. 5.1.

Для прибора первого этажа -

h1 = 1,95 м; Q1 = 1600 Вт;

второго этажа -

h2 = 4,95 м; Q2 = 1100 Вт;

третьего этажа -

h3 = 7,95 м; Q3 = 1800 Вт.

Следовательно,

Таким образом, расчетное циркуляционное давление в системе отопления равно:

Dрр = 15000 + 846 = 15846 Па.

После определения расчетного циркуляционного давления переходят непосредственно к гидравлическому расчету.

Таблица гидравлического расчета по удельной линейной потери давления

(с постоянным перепадом температур)

Данные по схеме	Принято
Участок №	Q, Вт	G, кг/ч	l, м	Dу, мм	V, м/c	RФ, Па/м	RФ · l, Па	Sx	Z, Па	RФ · l + Z, Па	Примечание