Элеватор применяется при непосредственном присоединении местной водяной системы отопления к тепловым сетям с перегретой водой, он понижает температуру воды, поступающей из подающей магистрали тепловой сети до температуры воды, заданной в системе отопления, и обеспечивает ее циркуляцию. Для нормальной работы элеватора необходимо, чтобы разность давлений в подающей и обратной трубах тепловой сети составляла не менее 80 – 100 кПа. Давление, создаваемое элеватором в местной системе, составляет обычно 10 – 12 кПа.

Основное назначение расширительного бака – прием прироста объема воды в системе отопления, образующегося при ее нагреве. Расширительные баки бывают открытого и закрытого типа, с устройствами автоматики и без них.

Принимаем, что отопительная система при пуске в эксплуатацию заполняется водой из наружной тепловой сети с температурой t_c.

4.1 Подбор элеватора

Основной расчетной характеристикой для элеватора является коэффициент смешения U, определяющий отношение расхода охлажденной воды системы отопления к расходу горячей воды тепловой сети

, (20)

где t_с – температура воды тепловой сети, ˚С;

t_г – температура горячей воды системы отопления;

t_о – температура охлажденной воды системы отопления, ˚С.

Для подбора элеватора определяется давление, создаваемое насосом Δр_нас, кПа, по формуле

, (21)

где р_э – располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание перед элеватором (выбирается по таблице А.2).

Диаметр горловины элеватора (камеры смешения) d_г,мм, определяется по формуле

, (22)

где G_с – расчетный расход сетевой воды, кг/ч,

, (23)

где с – теплоемкость воды, равная 4,18 кДж/(кг˚С),

Подбор номера элеватора производится по таблице 3. При этом необходимо брать ближайший с меньшим диаметром, так как завышение диаметра камеры смешения снижает КПД элеватора. Принимаю элеватор №4.

Таблица 4.1 - Параметры элеваторов конструкции ВТИ

5. Гидравлический расчет системы водяного отопления

Целью гидравлического расчета является определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчетном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

Метод расчета теплопроводов по удельным потерям давления заключается в раздельном определении потерь давления на трение и в местных сопротивлениях.

В курсовом проекте необходимо осуществить гидравлический расчет главного циркуляционного кольца.

5.1 Методика расчета

До гидравлического расчета теплопроводов выполняют аксонометрическую схему системы отопления со всей запорно-регулирующей арматурой (рисунок А.1). На схеме, разбитой на расчетные участки, нумеруют стояки и сами участки, а так же указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка. Длина участка берется по планам и разрезам здания. Сумма длин всех расчетных участков составляет величину расчетного циркуляционного кольца. Расчет теплопроводов по методу средних удельных потерь производят в следующей последовательности:

Выбирают главное циркуляционное кольцо. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимают кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах – кольцо, проходящее через нижний отопительный прибор дальнего стояка.

При попутном движении теплоносителя главное кольцо проходит через один из средних наиболее нагруженных стояков – далее по обратной магистрали к тепловому узлу (рисунок А.1).

Определяют расчетное циркуляционное давление p_с, Па.

Значение p_с зависит от конструктивных особенностей системы отопления и является расчетным располагаемым давлением, создаваемым за элеватором (выбирается из таблицы А.2).

Для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу R_уд^ср, Па/м:

, (25)

где k – коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления (для систем с естественной циркуляцией – k = 0,5, с искусственной – k = 0,35);

l – суммарная длина расчетных участков, м.

Определяют расходы воды на расчетных участках G_уч, кг/ч:

, (26)

где Q – тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, Вт;

с – теплоемкость воды, с=4,18 кДж/(кг˚С);

t_г – t_o – перепад температур воды в системе, ˚С.

Ориентируясь на R_уд^ср и G_уч, с помощью [1, приложение 6] подбирают фактический диаметр участка d, фактическую величину удельной потери давления на трение R_уд^ф, скорость движения воды W.

Определяют потери давления на трение на каждом участке R_уд^ф l, Па.

Находят потери давления в местных сопротивлениях Z=p_д (таблица А.14) на участке, зная скорость воды W и сумму коэффициентов местных сопротивлений . Значение динамического давления p_д можно определить по [1, приложение 7] или по формуле

, (27)

где ρ_в – плотность воды, кг/м³;

Плотность воды в зависимости от её температуры определяется:

ρ = 1000,3 – 0,06∙t – 0,0036∙t², (2.13)

где t – температура воды, ºС.

t = 70 ºС,

t = 95 ºС.

ρ = 1000,3 – 0,06∙70 – 0.0036∙70² = 978,46 кг/м³,

ρ = 1000,3 – 0,06∙95 – 0.0036∙95² = 962,11 кг/м³.

ω – скорость движения воды, м/с, определяется по формуле:

,

где Q – расход воды на данном участке;

d – диаметр трубопровода, м.

Местное сопротивление тройников и крестовин относят к расчетным участкам с меньшим расходом воды; местное сопротивление отопительных приборов учитывается поровну в каждом примыкающем к ним трубопроводе.

Определяют общие потери давления на каждом участке при выбранных диаметрах, Па:

Р = R_уд^ф l + Z (28)

Сумма потерь давления в расчетном кольце, Па

(29)

Определяем потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяются по формуле

Z = Σξ∙ , (2.16)

где Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, которые определяем в зависимости от видов местных сопротивлений по табл. П.7, методических указаний.

Участок 1: 1 тройник на ответвление при ø32 мм

∑ξ = 1,5

Участок 2: 1 вентиль прямоточный при ø32 мм, 1 тройник на ответвление

∑ξ = 2,5+1,5=4

Участок 3: 1 тройник на ответвление, ø25

∑ξ = 1,5

Участок 4: 1 тройник на ответвление, 1 отвод под 90º ø25

∑ξ = 1,5+1=2,5

Участок 5: 1 тройник на ответвление,

∑ξ = 1,5

Участок 6: 1 тройник на ответвление, 1 отвод под 90⁰ при ø20 мм

∑ξ = 1,5+1 = 2,5

Участок 7: 1 тройник на ответвление, при ø20 мм

∑ξ = 1,5

Z = 1,5 ∙ = 100,03Па,

Z = 4 ∙ = 367,74 Па,

Z = 1,5 ∙ = 75,23 Па,

Z = 2,5 ∙ = 42,67 Па,

Z = 1,5 ∙ = 100,29Па,

Z = 2,5 ∙ = 183,67 Па,

Z = 2,5 ∙ = 104,17 Па,

Сумма потерь давления в расчетном кольце должна быть в пределах (0,9 – 0,95) Р_с, располагаемого давления в кольце, т.е.

Р_к = (0,9 – 0,95)Р_с (30)

1118,3мПа < (0,9 – 0,95)1300=1170-1235мПа

Если условие (30) не выполняется, следует изменить диаметры трубопроводов на участках, на которых фактические удельные потери давления на трение намного завышены относительно средних R_уд^ср. Изменив диаметры, выполняют перерасчет данных участков до выполнения условия (30).

На этом расчет главного циркуляционного кольца завершается. Все данные, полученные при расчете теплопровода, заносят в таблицу 5.1

6. Вентиляция здания

6.1 Определение воздухообмена в помещении

Устройство системы вентиляции жилых зданиях необходимо для возможности удаления избытков тепла, влаги и вредных газов, выделяемых в помещении.