Конструирование аксонометрической схемы системы отопления

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. В практике проектирования аксонометрическую схему вычерчивают отдельно по фасадно, с разработкой стояков в соответствии с наименованием системы отопления.

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

Рис. 2. План типового этажа а) и установки отопительного прибора на лестничной клетке б). М 1:100

Рис. 3. План подвального помещения с разводкой магистралей отопления М1:100

5 Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления.

На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб d, мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления, , Па, пропуск заданных расходов теплоносителя G, кг/ч (обеспечено затекание необходимого количества воды в каждое ответвление, стояк, отопительный прибор). Перед гидравлическим расчетом должна быть выполнена пространственная схема системы отопления в аксонометрической проекции.

При гидравлическом расчете системы отопления расчет стояков и магистральных трубопроводов (в пределах подвального помещения) проводится методом удельных потерь давления.

5.1 Метод удельных линейных потерь давления

Последовательность гидравлического расчета методом удельных линейных потерь давления:

а) вычерчивается аксонометрическая схема системы отопления
(М 1:100). На аксонометрической схеме выбирается главное циркуляционное кольцо. При тупиковом движении теплоносителя главное циркуляционное кольцо проходит через наиболее нагруженный и удаленный от теплового центра (узла) стояк, при попутном движении – через наиболее нагруженный средний стояк.

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;

в) для предварительного выбора диаметра труб определяются средние удельные потери давления на трение формула 15:

, Па/м. (15)

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

Δp_р – располагаемое давление в системе отопления, Па,

Δp_р=5 кПа - для теплоносителя (исходные данные).

г) определяются расходы воды на расчетных участках G_уч, кг/ч по формуле 16:

, кг/ч. (16)

где: Q_уч - тепловая нагрузка на участке, Вт,

с=4,187 Кдж/(кг ·°С) - удельная теплоемкость воды;

t_г, t_o - температуры горячей и обратной воды, соответственно равные t_г = + 95 °С; t_o = +70 °С - температурный график отпуска тепла;

β₁; β₂ принимаем равными 1,02 для данной курсовой;

3,6 - коэффициент перевода Вт в кДж/кг.

д) по величине R_ср и расходу теплоносителя на участке G таблица1 приложение 3 [Л.3]; 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.

е) определяются потери давления на участках формула 17:

, Па (17)

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

l – длина участка, м;

Z – потери давления на местных сопротивлениях, Па, ;

; Па.

ξ – коэффициент, учитывающий местное сопротивление на участке, [Л3];

ρ – плотность теплоносителя, кг/м³, [Л3];

υ - скорость теплоносителя на участке, м/с, [Л3];

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

з) если увязка проходит, то начинают выполнять расчет второстепенных циркуляционных колец (аналогично), если же нет, то изменяют диаметр трубопроводов на отдельных участках (в первую очередь на тех участках, где R существенно отличается от R_cр) добиваясь выполнения условия или на нужных участках устанавливаются шайбы. Диаметр шайбы подбирают по формуле 18:

, мм. (18)

где: G_ст – расход теплоносителя в стояке, кг/ч;

Dр_ш – 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.

е) производиться увязка потерь давлений всех остальных циркуляционных колец системы отопления с ГЦК. Подбором диаметров трубопроводов добиваются равенства потерь давления (R·l + Z) между участками ГЦК и рассчитываемого циркуляционного кольца. При этом допускается невязка в размере 15% - при тупиковой схеме движения воды, 5% - при попутной схеме движения теплоносителя.

Результаты расчетов всех циркуляционных колец заносим в таблицу 3.

Рис. 5. Аксонометрическая схема отопления М1:100

Длины северо-восточной 94м. и юго-западной 117м. ветвей системы. Суммарные теплопотери северо-восточного фасада составляют 16716 Вт, а юго-западного 13495 Вт.

Составляем для каждого участка перечень местных сопротивлений и из таблица 2 приложение 3 [Л.3] определяем значения коэффициентов местных сопротивлений.

Участок 1-1’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6, = 3,2, поворот на 90° при dy = 20 мм, =1 , тройник поворотный на ответвление = 1,5, кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого: = 14,2.

Участок 2-2’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6, = 3,2 , тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3, крестовина на проход = 3, поворот на 90° при dy = 20 мм, = 1, кран двойной регулировки 2 шт.
= 2.

Итого: = 16,2.

Участок 3-3’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 25 мм, =0,5 , кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого = 16,7.

Участок 4-4’. Конвектор «Комфорт-20». = 1,6 , поворот на 90° при dy = 25мм, 2 шт. = 1, тройник на проход = 1. кран двойной регулировки
= 2.

Итого = 6,6.

Участок 5-5’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 25мм = 0,5, тройник на проход = 1.
Итого = 13,7.

Участок 6-6’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6, = 3,2, поворот на 90° при dy = 25 мм, = 0,5, тройник поворотный на ответвление = 1,5, кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого: = 9,2.

Участок 7-7’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6, = 3,2 , тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3, крестовина на проход
= 3, поворот на 90° при dy = 25 мм, = 0,5, кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого: = 16,3.

Участок 8-8’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 32 мм. = 0, тройник на проход = 1.
Итого = 13,2.

ГЦК

Участок 9-9’. Конвектор «Комфорт-20» = 1,6, поворот на 90° при dy = 15 мм, = 1,5, кран двойной регулировки = 4.

Итого: = 5,1.

Участок 10-10’. Конвектор «Комфорт-20» = 1,6, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3, крестовина на проход = 3, поворот на 90° при dy = 15 мм, = 1,5, кран двойной регулировки
= 4.

Итого: = 18,1.

Участок 11-11’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6, = 3,2, поворот на 90° при dy = 20 мм, = 1, тройник поворотный на ответвление = 1,5, кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого: = 9,7.

Участок 12-12’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6, = 3,2 , тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3, крестовина на проход = 3, поворот на 90° при dy = 20 мм, = 1, кран двойной регулировки 2 шт.
= 2.

Итого: = 16,2.

Участок 13-13’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 25 мм, = 0,5, кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого = 16,7.

Участок 13-13’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 20 мм, =1,5 , кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого = 17,2.

Участок 14-14’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 20 мм, =1,5 , кран двойной регулировки 2 шт. = 2.

Итого = 17,2.

Участок 15-15’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 25 мм, =1,5 , кран двойной регулировки
2 шт. = 2.

Итого = 17,2.

Участок 16-16’. Конвектор «Комфорт-20» 2 шт. = 1,6 , = 3,2, тройник на растекание, = 3, тройник на противоток, = 3. Крестовина на проход
= 3. Поворот на 90° при dy = 32мм = 0, тройник на проход = 1.
Итого = 13,7.

Таблица 3 - Гидравлический расчет трубопроводов систем отопления.

№ уч.	Тепловая нагрузка	Расход воды на участке	Длина участка	Удельная потеря давления на трение	Диаметр	Скорость движения воды	Потери давления на трение	Сумма коэфициентов местных сопротивлений	Динамическое давление	Потери давления на местных сопротивлениях	Потери давления на участке
Q, Вт	G, кг/ч	l, м	R, Па/м	Æ, мм	W, м/с	Rтр=R×l, Па	åx	P=(W²/2)·ρ, Па	Z, Па	DР= R×l+ Z, Па
кольцо 1 ГЦК
			3,5	1,70		0,045	5,95	8,7	0,98	8,48	14,43
			8,5	22,00		0,144		16,2	9,98	161,75	348,75
				5,00		0,079		16,7	3,01	50,18	90,18
			1,5	18,00		0,159		6,1	12,17	74,25	101,25
				26,00		0,193		13,7	17,94	245,71	531,71
			3,5	32,00		0,216		9,2	22,46	206,68	318,68
				38,00		0,236		16,3	26,82	437,13	741,13
				18,00		0,182		13,2	15,95	210,53	318,53
подающий							1069,95				2464,67
1"				1,70		0,045	5,1	8,7	0,99	8,61	13,71
2"				22,00		0,144		16,2	10,14	164,27	318,27
3"				5,00		0,079		16,7	3,05	50,97	85,97
4"				18,00		0,159		6,1	12,36	75,41	93,41
5"				26,00		0,193		13,7	18,21	249,54	509,54
6"				32,00		0,216		9,2	22,81	209,90	305,90
7"			7,5	38,00		0,236		16,3	27,24	443,94	728,94
8"				18,00		0,182		13,2	16,20	213,81	303,81
обратный							943,1				2359,54
∑(R×l), Па		∑(R×l), Па	2013,05	åDР, Па	4824,21
Продолжение таблица 3 - Гидравлический расчет трубопроводов систем отопления.
кольцо 2
			3,5	12,00		0,084		5,1	3,40	17,33	59,33
				45,00		0,157		18,1	11,87	214,82	574,82
			3,5	13,00		0,108	45,5	9,7	5,62	54,48	99,98
			8,5	22,00		0,144		16,2	9,98	161,75	348,75
			5,8	9,50		0,112	55,1	16,7	6,04	100,87	155,97
			8,5	15,00		0,144	127,5	17,2	9,98	171,73	299,23
			11,5	22,00		0,177		17,2	15,08	259,46	512,46
				12,00		0,146		13,7	10,26	140,61	284,61
подающий							1214,1				2335,14
9"				12,00		0,084		5,1	3,45	17,60	53,60
10"			7,5	45,00		0,157	337,5	18,1	12,05	218,17	555,67
11"				13,00		0,108		9,7	5,70	55,33	94,33
12"				22,00		0,144		16,2	10,14	164,27	340,27
13"			5,3	9,50		0,112	50,35	16,7	6,13	102,44	152,79
14"			7,5	15,00		0,144	112,5	17,2	10,14	174,41	286,91
15"			10,5	22,00		0,177		17,2	15,32	263,50	494,50
16"			10,8	12,00		0,146	129,6	13,7	10,42	142,80	272,40
обратный							1111,95				2250,45
∑(R×l), Па		∑(R×l), Па	2326,05	åDР, Па	4585,60

Заполняем все графы таблицы предварительного гидравлического расчета, вычисляем общие потери давления в главном циркуляционном кольце (R·l + Z) и сравниваем их с величиной расчетного располагаемого давления Рр.

Как видно из таблицы (R·l + Z)_гцк = 4824 Па < 5000 Па.

Расхождение между ними составляет 3,5 %, что допустимо.

Проверяем условие для расчетного участка кольцо 2

(R·l + Z)_гцк=(0,9…0,95)·∆Р_рц= 4586 Па

Условие выполняется.