Проектирование системы водяного отопления, и системы вентиляции жилого здания

Рис. 3. Тепловой узел в системе  отопления с естественной циркуляцией

и закрытой схемой теплоснабжения.

1 - грязевик; 2 - регулятор расхода; 3 - гидроэлеватор; 4 - расходомер; 5-система отопления; 6 – водонагреватель; 7 – расширительный  сосуд. 

  7. Проектирование системы водяного отопления жилого здания. 

После принятия основных решений по проектированию системы отопления приступают к  выбору отопительных приборов и способу  их установки. Для жилых зданий наиболее распространенные отопительные приборы - чугунные радиаторы, радиаторы стальные панельные, конвекторы  и бетонные отопительные панели. Приборы должны быть установлены под каждым окном, в угловых комнатах должен быть отопительный прибор  у наружной стены.

Отопительные  приборы на лестничных клетках размещают  на первом и втором этажах, в зданиях  повышенной этажности приборы могут дополнительно устанавливаться на лестничных площадках до 3-4 этажа. Стояки устанавливают в углах помещений, образованных наружными стенами. Стояки прокладываются на расстоянии 150 мм от края оконного проема. Длина подводок к приборам принимается стандартная 350 мм.

В жилых  зданиях рекомендуется открытая прокладка стояков. На лестничных клетках  предусматривается отдельный стояк (или два стояка восходящий и нисходящий при нижней разводке магистральных  теплопроводов). Главный стояк (при верхней разводке) устанавливается на лестничной клетке или в общем коридоре.

Число стояков зависит от способов присоединения  к ним нагревательных приборов, При  одностороннем присоединении приборов появляется возможность применения унифицированных узлов заводского изготовления, что ускоряет и удешевляет монтаж, при двухстороннем - уменьшается число стояков. Присоединение по проточной схеме обязательно для приборов на лестничной клетке, на сцепке разрешается присоединение приборов только во вспомогательных помещениях.

По месту  расположения подающих магистралей  различают системы с верхней  и нижней разводкой. Однотрубная  система отопления с нижним расположением  подающей и обратной магистралей  удобна для зданий с бесчердачными  покрытиями. При наличии в здании чердака может приниматься верхняя или нижняя разводка магистральных трубопроводов. Верхняя разводка более благоприятна для работы системы, так как из нее более просто удаляется воздух и больше естественное давление, возникающее за счет остывания воды в нагревательных приборах. Нижняя разводка позволяет избежать затопления квартир при авариях и удобнее в обслуживании.

Вертикальные  двухтрубные системы с верхним  расположением подающей магистрали применяют в основном при естественной циркуляции воды в системе отопления зданий с числом этажей до трех включительно.

После расстановки стояков на плане  этажа места их размещения переносятся  на план подвала и чердака (при  верхней разводке), назначаются места  ввода теплоносителя размещения теплового пункта, производится трассировка подающих и обратных магистралей.

  Затем строится аксонометрическая схема системы отопления с указанием всех отопительных приборов, стояков, магистралей теплового пункта, воздухосборников, запорной и регулирующей арматуры, а также устройств для впуска воздуха и слива воды. Запорная арматура (вентили, пробковые краны) устанавливается на вводе в здание, на подающем и на обратном трубопроводах, на разветвлениях магистралей и на стояках, в местах их присоединения к магистральным трубопроводам.

Для регулирования  теплоотдачи нагревательных приборов предусматриваются трехходовые  краны, краны двойной регулировки  или вентили. Для выпуска воды из системы устанавливаются тройники с заглушками, размещаемые в нижних точках стояков.

При нижней разводке магистралей на приборах верхних этажей устанавливаются краны Маевского для выпуска воздуха из системы отопления. 

8. Выбор и расчет отопительных приборов. 

Отопительные  приборы являются основным элементом  системы отопления - и должны удовлетворять  теплотехническим, гигиеническим, техноэкономическим, архитектурно-строительным, монтажным и эксплуатационным требованиям.

Классификация отопительных приборов отражает различие их по способу передачи тепловой энергии (преобладание конвективного или  радиационного теплообмена). По материалу, из которого сделаны приборы  (чугунные, стальные, алюминиевые, неметаллические), по высоте (высокие,  средние, низкие); динамическим характеристикам (безинерционные, малоинерционные, инерционные).

Наиболее  распространенные отопительные приборы - это радиаторы, радиационная теплоотдача которых составляет значительную величину (25 - 50%). Радиаторы изготавливают из чугуна и стали. Радиаторы состоят из отдельных элементов (секций). Отдельные секции (одно и двухколонные) соединяют между собой с помощью ниппелей.

Радиаторы стальные изготавливаются из листовой стали, толщиной 
1,25 и 1,5 мм методом, автоматической сварки двух штампованных половин. Обладая хорошими теплотехническими, гигиеническими и архитектурно-строительными качествами, стальные радиаторы из-за невысокой 
коррозионной стойкости и дефицита необходимой листовой стали менее 
распространены.

                                             

                                   
 
 
 
 

                       

Рис. 4. Чугунные радиаторы:    

а —  секции; б — группировка секций; в — радиаторная пробка;

1 — МС-140-98; .2 - М-90; 3- М-140АО; 4 - радиаторный ключ; 5 - ниппель.

В жилых  зданиях допускается применений радиаторов, панелей и конвекторов, а также отопительных элементов, встроенных в наружные стены, перекрытий и полы. 

8.1 Расчет и размещение нагревательных приборов

Отопительные приборы размещают под световыми проемами. В угловых помещениях отопительные приборы следует размещать у обеих наружних стен. Стояки прокладывают, открыто и располагают преимущественно у наружных стен на расстоянии 35 мм от   внутренней поверхности до оси труб. В лестничных клетках предусматриваются обособленные стоянки. Отопительные приборы наносят на планы в виде прямоугольников.

До расчета  нагревательных приборов необходимо определить тип прибора, выписать его технические характеристики по приложению 7.

Расчет  заключается в определении площади  поверхности Fр и числа элементов отопительных приборов. В реальных проектах рассчитываются все отопительные приборы системы, в курсовом проекте следует рассчитать приборы в тех помещениях, для которых определялись теплопотери.

В процессе расчета в первую очередь определяется расчетная плотность теплового  потока отопительного прибора:

q_пр = q_ном(∆t_ср/70)¹⁺ⁿ (G_пр/0,1)^pС_пр,                                (8.1.1)

где q_ном — номинальная плотность теплового потока при стандартных условиях работы, Вт/м², принимается по приложению 8.

∆t_ср — разница средней температуры теплоносителя в приборе и температуры воздуха а помещении , °С;

n, p, С_пр  - коэффициенты, зависящие от типа прибора, приведенные в приложении 7;

G_пр — расход воды через прибор, кг8,/

Определение параметров в формуле (8.1.1) производиться по формулам:

Для двухтрубной  системы :

G_пр =3,6Q_пр/C(t_г-t_о)                                              (8.1.2)

Для однотрубной  системы :

G_пр = αG_ст ,                                                  (8.1.3)

где Q_пр — тепловая нагрузка прибора, Вт;

tг;tо — температура подающей и обратной воды;

α —  коэффициент затекания воды в  прибор, зависящий от соотношения диаметров в узле прибора и определяемый по приложению 7;

G_ст  - расход воды по стояку по данным гидравлического расчета, кг/ч.

∆t_ср = 0,5(t_вх+t_вых)-t_вн,                                             (8.1.4)

где t_вх, t_вых, t_вн — соответственно температуры теплоносителя на входе, выходе из отопительного прибора и температуры воздуха в помещении °С.

Для двухтрубной  системы - t_вх  = t_г, t_вых  = t_о.

Для однотрубных  определяется t_вх, как t_см для участка подачи воды в прибор,  t_вых  находят из формулы:

 t_вых =t_вх — Q_пр/G_пр.                                             (8.1.5)

Расчетная площадь F_р, м², отопительного прибора определяется:

F_р = Q_пр — 0,9Q_тр β₁ β₂ /q_пр.                                       (8.1.6)

Q_тр = ΣLd_н π k (t_г-t_в),                                            (8.1.7)

где ΣL – длина стояка и подводок, м;

d_н  - наружный диаметр стояка и подводок в м;

k — коэффициент теплопередачи стали Вт/м² °С;

 t_г ;t_в — температура теплоносителя и воздуха в помещении.

При применении чугунных радиаторов определяется расчетное  количество секций:

N_р = F_p β₄ /f β₃.                                                 (8.1.8) 

где  β₄ — коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении;

β₁, β₂ ,β₃ — коэффициенты учета дополнительного теплового потока, дополнительных потерь теплоты приборами у наружных ограждений и учитывающий число секций в одном радиаторе принять по приложению 5;

f — площадь поверхности нагрева одной секции, м²;

Коэффициенты   β приведены в приложении 5, а площадь f в приложении 7.

При использовании  стальных радиаторов или конвекторов по расчетной площади F_р находят число отопительных приборов, размещаемых в помещении.

Расчет  вноситься в таб. 2.

Количество  приборов могут быть определены :

N = F_p/f.                                                       (8.1.9) 

9. Гидравлический расчет систем отопления

Расчет  заключается в подборе диаметров  трубопроводов системы отопления  так, чтобы при расчетных расходах теплоносителя, потери давления вы системе  были не более расчетного циркуляционного  давления ∆Р_р.

В качестве расчетной схемы используется аксонометрическая схема системы отопления здания, выполненная без масштаба, с показом всей необходимой арматуры. Магистрали системы отопления прокладывают на чердаках, в системах с верхней разводкой и в подвальных помещениях с нижней разводкой. Регулировочную арматуру предусматривают на магистралях, стояках и подводках. Удаление воздуха из систем при теплоносителе воде следует предусматривать в верхних точках через проточные воздухосборники или краны конструкции Маевского установленные на отопительных приборах верхних этажей.

Расчет  рекомендуется проводить в следующем  порядке:

   1.  На основании расчета теплопотерь на аксонометрической схеме наносят тепловые нагрузки отопительных приборов и стояков.

  2. Выбираются расчетные циркуляционные кольца, главным из которых является кольцо, имеющее наибольшую длину и проходящее через самый удаленный стояк от теплового узла. В реальных проектах проводят расчет всех колец, а в учебном — число колец ограниченно, но расчеты наибольшего и наименьшего  по длине колец обязательны. Главное кольцо разбивают на расчетные участки. На аксонометрической схеме нумеруют все участки рассчитываемых колец системы. Границами участков являются точки слияния и разделения потоков. В студенческом проекте возможно не учитывать потери теплоты в теплопроводах, проходящих в неотапливаемых помещениях, и потоки   теплоты, поступающие в помещения от расположенных в них труб. В этом случае тепловые нагрузки нагревательных приборов равны теплопотерям  помещений, в которых они расположены. Для всех расчетных участков циркуляционных колец приводят их расчетные потоки теплоты Q_уч, Вт и длины участков в метрах.