5 Подбор оборудования теплового узла
Основным назначением теплового узла (ТП) при централизованном теплоснабжении (группового – ЦТП, индивидуального - ИТП, местного МТП) является трансформация параметров теплоносителя тепловой сети (давления  , Па, и температуры  , °С) на параметры, требующиеся для систем отопления ( , t1).
Системы отопления зданий следует присоединять к тепловым сетям:
- непосредственно при совпадении гидравлического и температурного режимов тепловой сети и местной системы;
- через элеватор при необходимости снижения температуры воды в системе отопления и располагаемом напоре перед элеватором, достаточном для его работы;
- через смесительные насосы при необходимости снижения температуры воды в системе отопления и располагаемом напоре, недостаточном для работы элеватора, а также при осуществлении автоматического регулирования системы.
5.1 Тепловой пункт системы отопления с зависимым присоединением, с водоструйным элеватором и пофасадным регулированием
Тепловой пункт с пофасадным регулированием обеспечивает корректировку теплового режима отопления фасада здания в зависимости от отклонения температуры воздуха помещения, изменения температуры наружного воздуха, величины солнечной радиации на наружную стенку и влияния инфильтрации. За счет регулирования повышаются комфортные условия в отапливаемых помещениях и обеспечивается сокращение расхода теплоты на отопление от 4 до 15%. Регулирование теплоотдачи отопительных приборов на фасадах А и Д производится за счет изменения количества теплоносителя. Для чего используется регулятор температуры (тип РТК-2216-ДП), имеющий датчик сопротивления.
Датчики внутренней температуры размещают на каждом фасаде и устанавливают на первом tвн, °С, и на верхнем tвв, °С, этажах на внутренней стенке на высоте 1,5 м от пола. Датчики температуры наружного воздуха tн, °С, на каждом фасаде устанавливаются на высоте не менее 2 м от земли с защитным кожухом от солнечной радиации. Датчики tвн и tвв регулируют дефицит или избыток теплоты и дают команду регуляторам температуры на каждой фазе. При этом происходит открытие или закрытие прохода и соответственно перераспределение расходов теплоносителя в зависимости от потребности в теплоте обоих фасадов. Общий расход теплоносителя на вводе остается постоянным, что обеспечивает гидравлическую и тепловую устойчивость системы отопления и тепловых сетей. При фасадном регулировании в зависимости от схемы присоединения в качестве смесительного устройства могут применяться насос или водоструйный элеватор.
Основное оборудование теплового узла (приложение М):
водоструйный элеватор;
прибор учета тепла;
грязевик;
ручной насос;
входная арматура;
сливная арматура;
воздуховыпускная арматура;
контрольно-измерительные приборы.
5.2 Подбор нерегулируемого водоструйного элеватора
Водоструйные элеваторы предназначены для понижения температуры перегретой воды, поступающей из тепловой сети в систему отопления, до необходимой температуры путем ее смешивания с водой, прошедшей систему отопления. Элеватор состоит из сопла, камеры всасывания, камеры смешения и диффузора.
В практике проектирования применяется водоструйный элеватор марки 40с106к ТУ26-07-1255-82, выполненный из углеродистой стали с температурой теплоносителя до 150°С (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1. Схема водоструйного элеватора
Конструктивные характеристики различных типоразмеров элеватора 40с10бк приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Конструктивные характеристики различных типоразмеров элеватора 40с10бк
Номер элеватора
|
Диаметр камеры смешения dk, мм
|
Размеры, мм
|
Диаметр сопла dс, мм
|
Масса, кг
|
L
|
l
|
D1
|
D2
|
h
|
1
|
15
|
360
|
70
|
145
|
145
|
130
|
3-8
|
8,3
|
2
|
20
|
440
|
93
|
160
|
145
|
135
|
4-8
|
11,3
|
3
|
25
|
570
|
104
|
180
|
160
|
145
|
6-10
|
15,5
|
Определение номера элеватора, диаметра сопла и камеры смешения осуществляется расчетом в следующем порядке.
Определяется расход воды в системе отопления по формуле, т/ч:
 (5.1)
где  - полные теплопотери здания, Вт;
с - удельная теплоемкость воды, равная с = 4,187 кДж/(кг °С);
tг, tо - параметры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе системы отопления, °С.
Вычисляется коэффициент смешения:
 (5.2)
где 1 – параметры теплоносит. в подающем трубопроводе в тепловой сети, °С.
Определяется расчетный диаметр камеры смешения элеватора, мм:
 (5.3)
где  - тре6уемое давление, развиваемое элеватором, принимаемое равным потерям давления в главном циркуляционном кольце, кПа.
Вычисляется расчетный диаметр сопла, мм, по формуле:
 (5.4)
Определяется давление, необходимое для работы элеватора, 10кПа, по формуле:
 (5.5)
Находится давление перед элеваторным узлом, 10кПа, с учетом гидравлических потерь в регуляторе давления по формуле
 (5.6)
После определения расчетного диаметра камеры смешивания dk, мм, по таблице 6.1 выбирается номер элеватора с ближайшим наибольшим диаметром dk, мм.
6 Проектирование систем естественной вентиляции
6.1 Принципиальная схема и конструктивные элементы
канальной системы естественной вентиляции
Канальными системами естественной вентиляции называются системы, в которых подача наружного воздуха или удаление загрязненного, осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания или приставным воздуховодам. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха.
В системах естественной вентиляции величина располагаемого давления, которое расходуется на преодоление сопротивления движению воздуха по каналам и другим элементам системы, незначительна и непостоянна. Вытяжная естественная канальная вентиляция осуществляется преимущественно в жилых и общественных зданиях для помещений, не требующих воздухообмена больше однократного.
Вытяжная естественная канальная вентиляция состоит из вертикальных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийными решетками, сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты. Для усиления вытяжки воздуха из помещений на шахте часто устанавливают специальную насадку – дефлектор. Загрязненный воздух из помещений поступает через жалюзийную решетку в канал, поднимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и оттуда выходит через шахту в атмосферу.
Вытяжка из помещений регулируется жалюзийными решетками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-клапанами, устанавливаемыми в сборном воздуховоде и в шахте.
6.1.1 Каналы и воздуховоды
В настоящее время изготовляют специальные вентиляционные панели или блоки с каналами круглого, прямоугольного или овального сечения. Наиболее рациональной формой сечения канала и воздуховода следует считать круглую, так как по сравнению с другими формами она при той же площади имеет меньший периметр, а, следовательно, и меньшую величину сопротивления трению.
В современных крупнопанельных зданиях вентиляционные каналы изготовляют в виде специальных блоков или панелей из бетона, железобетона и других материалов. Вентиляционные блоки для зданий с числом этажей до пяти изготовляют с индивидуальными каналами для каждого этажа. Устройство самостоятельных каналов из каждого помещения обеспечивает пожарную безопасность вентиляционных систем, звукоизоляцию и выполнение санитарно-гигиенических требований.
Минимально допустимый размер вентиляционных каналов в кирпичных стенах 1/2х1/2 кирпича (140х140 мм). Толщина стенок канала принимается не менее 1/2 кирпича. В наружных стенах вентиляционные каналы не устанавливают.
Если нет внутренних кирпичных стен, устанавливают приставные воздуховоды из блоков или плит; минимальный размер их 100х150 мм. Приставные воздуховоды в помещениях с нормальной влажностью воздуха обычно выполняют из гипсошлаковых и гипсоволокнистых плит, а при повышенной влажности воздуха - из шлакобетонных или бетонных плит толщиной 35–40 мм. Приставные воздуховоды устраивают, как правило, у внутренних строительных конструкций: они могут размещаться у перегородок или компоноваться со встроенными шкафами, колонами и т.д.
Если приставные воздуховоды по какой-либо причине размещаются у наружной стены, то между стеной и воздуховодом обязательно оставляют зазор не менее 5 см или делают утепление, чтобы предотвратить охлаждение воздуха, перемещаемого по воздуховоду, и снижение в связи с этим действующего давления. Кроме того, в воздуховодах, расположенных у наружных стен, может конденсироваться влага из удаляемого воздуха.
Воздуховоды, прокладываемые на чердаках или в не отапливаемых помещениях, выполняют из двойных гипсошлаковых или шлакобетонных плит толщиной 40–50 мм с воздушной прослойкой 40 мм либо из многопустотных гипсошлаковых или шлакобетонных плит толщиной 100 мм. Термическое сопротивление стенок воздуховодов Rст должно быть не менее 0,5 (м2К)/Вт. Сборные воздуховоды на чердаке размещают по железобетонному покрытию с подстилкой одного ряда плит, который заливают цементным раствором слоем не менее 5 мм. Размер горизонтальных воздуховодов, расположенных на чердаках, следует принимать не менее 200х200 мм.
6.1.2 Жалюзийные решетки
В местах забора или раздачи воздуха в приточных и вытяжных системах устанавливают жалюзийные решетки для регулирования количества воздуха, поступающего и удаляемого в помещения через отверстия. Наиболее широко применяют жалюзийные решетки с подвижными перьями жалюзи, стандартные размеры их приведены в справочниках. С помощью шнура или троса решетка может быть полностью открыта, полностью или частично закрыта. При повышенных требованиях к внутренней отделке помещений решетки изготавливают из металла, пластика, гипса и придают им разнообразную форму и рисунок. Однако гидравлическое сопротивление этих решеток, а также площадь их живого сечения должны быть такими же, как и у стандартной решетки.
6.1.3 Вытяжные шахты
Вытяжные шахты систем вентиляции жилых зданий рекомендуется устраивать с обособленными и объединенными каналами. Шахты с обособленными каналами могут быть выполнены из бетонных блоков с утеплителем фибролитом с утолщенными стенками из шлакобетона, керамзитобетона или другого малотеплопроводного и влагостойкого материала, а также каркасными с эффективным утеплителем.
Шахты с объединенными каналами выполняют из легкого бетона, каркасные шахты – с заполнением малотеплопроводным, огнестойким и влагостойким материалом (пенопластом, пеностеклом, пенокерамзитом и др.); из бетонных плит – с утеплителем из досок толщиной 40 мм, обитых с внутренней стороны кровельной сталью по войлоку, смоченному в глиняном растворе, и оштукатуренных по драни с наружной стороны.
Согласно правилам пожарной профилактики в жилых, общественных зданиях высотой до пяти этажей запрещается присоединять к одному вытяжному каналу помещения, расположенные в различных этажах здания.
Высоту вытяжных шахт следует принимать не менее 0,5 м над плоской кровлей, не менее 0,5 м выше конька крыши при расположении шахты от конька от 1,5 м до 3 м, при большем расстоянии - не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10 к горизонту.
Радиус действий вытяжных систем с естественным побуждением нельзя принимать более 8 м.
6.2 Методика аэродинамического расчета систем
естественной вентиляции
6.2.1 Определение естественного давления и расчет воздуховодов
Системы вентиляции общего назначения служат для подачи и удаления незапыленного воздуха с температурой до 800С.
Общие потери давления, кгс/м2, в сети воздуховодов для стандартного воздуха (tв= 200С и = 1,2 кг/м3) определяется по формуле:
р = (RI.+Z), (6.1)
где R – потери давления на трение на расчетном участке сети, кгс/м2 на 1 метр;
I – длина участка воздуховода (каналов), м;
Z – потери давления на местные сопротивления на расчетном участке, кгс/м2.
Потери давления на трение кгс/м2 на 1 метр в круглых воздуховодах определяют по формуле:
 , (6.2)
где - коэффициент сопротивления трения;
d – диаметр воздуховода, м;
v – скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с;
- объемная масса воздуха, перемещаемого по воздуховоду, кг/м3;
v2/2g - скоростное (динамическое) давление, кгс/м2.
Коэффициент сопротивления принят по формуле Альтшуля:
 , (6.3)
где d – диаметр воздуховода (в данном случае – эквивалентный, dэкв, таблица 7.1), мм;
Кэ – абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода, мм;
Re – число Рейнольдса.
 , (6.4)
где - кинематическая вязкость (таблица 6.1).
Таблица 6.1 – Физические свойства сухого воздуха (В=760 мм рт.ст.)
t, 0С
|
, кг/м3
|
.10-6, м2/с
|
-10
|
1,342
|
12,43
|
0
|
1,293
|
13,28
|
10
|
1,247
|
14,16
|
20
|
1,205
|
15,06
|
30
|
1,165
|
16,00
|
40
|
1,128
|
16,96
|
Абсолютная эквивалентная шероховатость материалов, применяемых для изготовления воздуховодов, Кэ, мм:
листовая сталь……………………………………………0,1
асбестоцементные трубы………………………………..0,11
гипсошлаковые…..……………………………………….1,0
шлакобетонные плиты……………………………………1,5
кирпич……………………………………………………..4,0
штукатурка на сетке………………………………………10,0.
Цель аэродинамического расчета состоит в определении сечений каналов и размеров жалюзийных решеток, чтобы обеспечить требуемые расходы удаляемого воздуха.
В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.
Естественное давление е, Па, определяют по формуле:
е = hi g (н - в) (6.5)
где hi – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;
н, в – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3. Для жилых зданий н=1,27 кг/м3, в=1,205 кг/м3.
Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий определяется для температуры наружного воздуха +50С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и наиболее продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам.
Из вышесказанного можно сделать следующие практические выводы:
1. верхние этажи здания, по сравнению с нижними, находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше;
2. естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в теплое время года;
3. охлаждение воздуха в воздуховодах (каналах) влечет за собой снижение действующего давления и может вызвать выпадение конденсата со всеми вытекающими последствиями.
Кроме того, естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивлений в коротких ветвях воздуховодов, безусловно, требуется меньше давления, чем в ветвях значительной протяженности. На основании технико-экономических расчетов и опыта эксплуатации вытяжных систем вентиляции радиус действия их – от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия – допускается не более 8 м.
Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы было сохранено равенство:
(RI.+Z) = е, (6.6)
где R – удельные потери давления на трение, Па/м;
I – длина воздуховодов (каналов), м;
RI – потери давления на трение расчетной ветви, Па;
Z – потери давления на местные сопротивления, Па;
е – располагаемое давление, Па;
- коэффициент запаса, равный 1,1 – 1,15;
- поправочный коэффициент на шероховатость поверхности воздуховодов, таблица 7.2.
Таблица 6.2 - Поправочный коэффициент к потерям давления на трение, учитывающий шероховатость материала воздуховодов
V, м/с
|
при Кэ, мм
|
1,0
|
1,5
|
4,0
|
10
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
0,2
0,4
1,0
2,0
|
1,04
1,08
1,16
1,25
|
1,06
1,11
1,23
1,35
|
1,15
1,25
1,46
1,65
|
1,33
1,48
1,77
2,04
|
Продолжение таблицы 6.2
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
3,0
4,0
5,0
6,0
|
1,32
1,37
1,41
1,45
|
1,43
1,50
1,54
1,58
|
1,75
1,85
1,96
2,00
|
2,20
2,32
2,40
2,50
|
|
