Расчет объема теплоносителя в трубе

Определение расхода сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее

водоснабжение

Расчетные расходы теплоносителя (воды) определяются в зависимости от назначения тепловой сети, вида системы теплоснабжения (открытая или закрытая) принимаемого графика температур, а также схемы включения подогревателей горячего водоснабжения при закрытых системах теплоснабжения

Расчетные расходы теплоносителя (воды) определяются в зависимости от назначения тепловой сети, вида системы теплоснабжения (открытая или закрытая) принимаемого графика температур, а также схемы включения подогревателей горячего водоснабжения при закрытых системах теплоснабжения.

Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения

Расчетные расходы воды, кг/с, следует определять по формулам:

На отопление:

На вентиляцию:

Расчет производился для абонента-№1школы. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 2.3.

На горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:

Средний:

Максимальный:

Расчет производился для абонента-№1школы. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 2.3.

Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:

2.3 Разработка температурного графика.

2.3.1.Общие сведения

Потребность в тепле у теплоиспользующих потребителей меняется в зависимости от метеорологических условий, числа пользующихся горячей водой в системах бытового горячего водоснабжения, режимов систем кондиционирования воздуха и вентиляции для калориферных установок. Для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха главным фактором, влияющим на расход теплоты, является температура наружного воздуха. Расход теплоты, поступающий на покрытие нагрузок горячего водоснабжения и технологического потребления, от температуры наружного воздуха не зависит.

Методика изменения количества теплоты, подаваемой потребителям в соответствии с графиками их теплопотребления, называется системой регулирования отпуска тепла.

Различают центральное, групповое и местное регулирование отпуска теплоты.

Одна из важнейших задач регулирования систем теплоснабжения заключается в расчете режимных графиков при различных методах регулирования нагрузок.

Регулирование тепловой нагрузки возможно несколькими методами: изменение температуры теплоносителя – качественный метод; периодическим отключением систем – прерывистое регулирование; изменение поверхности теплообменника.

В тепловых сетях, как правило, принимается центральное качественное регулирование по основной тепловой нагрузке, которой обычно является нагрузка отопления малых и общественных зданий. Центральное качественное регулирования отпуска теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимыми для подогрева воды, поступающей в системы горячего водоснабжения потребителей:

для закрытых систем теплоснабжения - не менее 70°C;

для открытых систем теплоснабжения - не менее 60°С.

На основании полученных данных строится график изменения температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха. Температурный график целесообразно выполнить на листе миллиметровой бумаги формата А4 или с использованием программы Microsoft Office Excel. На графике определяются по температуре точке излома диапазоны регулирования и выполняется их описание.

2.3.2 .Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке

Центральное качественное регулирование по нагрузке отопленияцелесообразно в случае, еслитепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65 % от суммарной нагрузки района и при отношении

.

При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей и обратноймагистралях, а так же после элеваторав течение отопительного периода определяют по следующим выражениям:

(2)

Расчет производился для значения №1. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 3.

(3)

Расчет производился для значения №1. Для всех остальных расчет производился по выше предложенной формуле, результаты занесены в таблицу 3.

где t - расчетный температурный напор нагревательного прибора, 0 С, определяемый по формуле:

, (4)

здесь  3 и 2 - расчетные температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети определенные при(для жилых районов, как правило, 3 = 95 0 С; 2 = 70 0 С);

 - расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети

 = 1 - 2 (5)

 =110-70=40

- расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления,

(6)

Задаваясь различными значениями температур наружного воздухаt н (обычноt н = +8; 0; -10;t нр v ;t нро) определяют 01;  02 ; 03 и строят отопительный график температур воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали 01 не может быть ниже 70 0 С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым (см. пример решения).

Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды t н " , делит отопительный период на диапазоны с различными режимами регулирования:

в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от +8 0 С доt н " осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение "перегрева" систем отопления и бесполезных потерь теплоты;

в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от t н " доt нро осуществляется центральное качественное регулирование.

Таблица 3- Температурный график

С этим вопросом сталкивается каждый, кто планирует замену отопительной системы или отопительного котла.

Приведем несколько цифр:

Количество теплоносителя в радиаторах:

1 секция алюминиевых радиаторов - 0,450 литра

1 секция биметаллических радиаторов - 0,250 литра

1 секция новых чугунных батарей - 1,000 литр

1 секция старых чугунных батарей - 1,700 литра

Количество теплоносителя в одном погонном метре трубы:

ø15 (G ½") - 0,177 литра

ø20 (G ¾") - 0,310 литра

ø25 (G 1,0") - 0,490 литра

ø32 (G 1¼") - 0,800 литра

ø15 (G 1½") - 1,250 литра

ø15 (G 2,0") - 1,960 литра

Формула расчета объема теплоносителя в системе:

V=V(радиаторов)+V(труб)+V(котла)+V(расширительного бака)

Ориентировочный расчет максимального объема теплоносителя в системе

Расчет граничного объема теплоносителя в системе необходим для того, чтобы тепловой мощности котла было достаточно для его прогрева. В случае превышения данного объема теплоносителя, равно как и превышения максимального объема отапливаемого помещения (при стандартном утеплении с нормой отапливаемой мощности 100 Вт на квадратный метр), отопительный котел может не достичь граничной температуры носителя, что приведет к его непрерывной работе. Непрерывная работа отопительного котла без возможности отключения приводит в свою очередь к значительному перерасходу топлива.

Оценить максимальный объем теплоносителя в системе для отопительных котлов системы АОГВ можно умножив его тепловую мощность (кВт) на коэфициент, численно равный 13,5 (литр/кВт).

Vmax=Qmax*13,5 (л)

Таким образом, для стандартных котлов типа АОГВграничный объем теплоносителя в системе:

АОГВ 7 - 100 л

АОГВ 10 - 140 л

АОГВ 12 - 160 л

АОГВ 16 - 220 л

АОГВ 20 - 270 л

АОГВ 30 - 390 л

АОГВ 40 - 500 л

АОГВ 50 - 650 л

АОГВ 96 - 1300 л

Для перевода тепловой мощности

1 Кал/Час = 0,864 * 1 Вт/Час
1 килоКал => 1 000 Кал
1 мегаКал => 1 000 кКал => 1 000 000 Кал
1 гигаКал => 1 000 мКал => 1 000 000 кКал => 1 000 000 000 Кал

Таким образом:
энергоснабжающая организация указала 0,21Гкал/ч. Это сколько в кВт?
0,21 Гкал/час это 0,21* 1000000 / 0,864 =243 055,6 Вт = 243,06 Квт

Соотношение других энергетических единиц
1 Дж = 0,24 Кал
1 кДж = 0,28 Вт*ч
1 Вт = 1 Дж/с
1 Кал = 4,2 Дж
1 кКал/ч = 1,163 Вт
1 Гкал/час = 1,163 мВт

Единицы измерения тепловой мощности и количества тепла
Кал (Калория) - единица измерения тепловой энергии
кКал (Килокалория) - единица измерения тепловой энергии
мКал (Мегакалория) - единица измерения тепловой энергии
гКал (Гигакалория) - единица измерения тепловой энергии
Кал/Час (Калория в час) - единица измерения тепловой мощности
кКал/Час (КилоКалория в час) - единица измерения тепловой мощности
мКал/Час (МегаКалория в час) - единица измерения тепловой мощности
гКал/Час (ГигаКалория в час) - единица измерения тепловой мощности
Ватт - единица измерения электрической (реже тепловой) мощности
Дж (Джо́уль) - единица измерения работы и энергии в системе СИ

СЧЕТЧИК ТЕПЛА ДОБАВИТ ВАМ ПРОБЛЕМ И ПОССОРИТ С СОСЕДЯМИ

Многие полагают, что, установив у себя в квартире счетчики воды, газа и тепла, они автоматически снимут все вопросы расчетов с коммунальными службами. Насчет воды и газа -- возражений нет. А вот индивидуальные тепломеры не только не решат проблему учета тепла, но и внесут еще большую сумятицу в этот непростой вопрос.

Дабы разочарованные таким поворотом читатели не подумали: "Вот навешали энергетики с коммунальщиками вкупе "лапши на уши" журналисту", на всякий случай сообщаю: я -- дипломированный инженер-теплофизик, которого на мякине не проведешь. Теперь перейдем к делу.

Количество тепла, как известно, "на весы не положишь и в стакан не нальешь", его определяют расчетными, то есть косвенными, методами. Их идея одинакова: измерить, на сколько градусов теплоноситель (в нашем случае это вода) на выходе из обогреваемого помещения стал холоднее, чем он был на входе, умножить эту разницу на массу прокачанной через радиаторы воды и на ее теплоемкость. В результате получим искомое. Технически эта задача также решена, хотя приборы из-за своей сложности дороговаты: стоят несколько тысяч гривен.

Теперь представим: каждый жилец многоэтажки установил в квартире теплосчетчик, дабы не переплачивать за обогрев. Проблем нет? Увы, они только появились. Доктор технических наук Михаил Рабинович, возглавляющий Проблемный институт нетрадиционных технологий и инжиниринга, подсчитал: непосредственно на обогрев воздуха в квартирах потребляется только четверть всего подведенного к дому тепла. А втрое больше "съедает" сам дом: стены, лестничные клетки, крыша, подвал. Оплачивать все это некому, кроме жильцов. Сказанное означает: необходим еще один тепломер -- общий на весь дом, установленный на входе отапливающей трубы. Взглянув на прибор, можно будет легко определить, сколько же следует отстегнуть энергетикам за их услуги. Тем более, что последние готовы сами его обслуживать, включая расходы на поверку. От домовладельца (жэк, ЖСК etc.) требуется только обеспечить, чтобы теплосчетчику не "приделали ноги". Автор сознательно, дабы не усложнять материал, не касается того, что все эти проблемы домовладельцу нужны, как ежу футболка, рассчитываются-то за тепло жильцы!

Хорошо, -- скажет читатель, я готов заплатить "по-среднему", в зависимости от размеров моей квартиры, за отопление лестницы, чердака и подвала. Но мой личный прибор пусть остается. (Напомним: установить индивидуальные счетчики тепла можно только в домах с так называемой двухтрубной или горизонтальной разводкой отопления, большинству из нас это "не грозит" при всем желании. -- Авт.). Уходя из дому, перекрою "крантик" перед батареями, дабы сэкономить, вернусь -- снова открою. Возразить нечего, кроме одного: шкурка вычинки не стоит. Ибо, единовременно выложив кругленькую сумму за счетчик тепла, "отбивать" ее придется очень долго, учитывая, что немало вам будут начислять дополнительно по показаниям общедомового прибора. Приплюсуйте расходы на периодическую, раз в 2--3 года, поверку индивидуального средства учета, сопровождаемую проблемами типа "снять-отвезти-привезти-установить". Экономные немцы, к примеру, поступают в этих ситуациях проще: уходя, каждый перекрывает свой "крантик", что существенно сказывается на показаниях коллективного тепломера.

Но и это еще не все. Даже в квартирах одинаковой планировки, оборудованных индивидуальными счетчиками тепла и одинаково утепленных, но расположенных на разных этажах и в разных частях дома потребление тепла будет отличаться! Речь идет не идет о том, что торцевые комнаты -- более холодные. Квартиры, расположенные на первых и последних этажах отдают тепла гораздо больше, чем те, которые в серединке. Сие значит, что "крайние" будут вынуждены увеличивать расход воды через радиаторы, а значит переплачивать за отопление. Чего нет при нормативной оплате за поставленные гигакалории и не будет при установке коллективного тепломера.

Напоследок рассмотрим случай: один "продвинутый" установил у себя прибор, а его соседи, как и прежде, рассчитываются по старинке. Хорошенько утеплив жилье, умник до самых морозов сможет экономить на отоплении, ибо его будут подогревать обитатели смежных квартир, даже не подозревающие об этом. Но если узнают -- вряд ли придут в восторг. А вот коллективный счетчик тепла уравняет всех в правах независимо от этажа. Потому что каждый будет платить пропорционально площади своего жилища.

В статье мы дадим ответ на вопрос: как правильно осуществить расчет количества воды в системе отопления. Это очень важный параметр.

Нужен он по двум причинам:

1. во-первых, для того, ;
2. во-вторых, чтобы рассчитать объем расширительного бачка.

Итак, обо всем по порядку.

Особенности подбора циркуляционного насоса

Подбирается насос по двум критериям:

1. Количеству перекаченной жидкости, выраженной в метрах кубических за час (м³/ч).
2. Напору, выраженному в метрах (м).

С напором, все более или менее понятно,- это высота, на которую должна быть поднята жидкость и измеряется с самой низкой до самой высокой точки или до следующего насоса, в том случае, если в проекте, он предусмотрен не один.

Объем расширительного бака

Всем известно, что жидкость при нагревании имеет свойство увеличиваться в объеме. Чтобы отопительная система не была похожа на бомбу и не текла по всем швам, существует расширительный бак, в который собирается вытесненная вода из системы.

Какого объема следует приобрести или изготовить бак?

Все просто, зная физические характеристики воды.

Рассчитанный объем теплоносителя в системе умножаем на 0,08. Например, для теплоносителя на 100 л, расширительный бачок будет объемом 8 л.

О количестве перекаченной жидкости поговорим подробней

Расход воды в системе отопления считается по формуле:

G = Q / (c * (t2 — t1)), где:

• G – расход воды в системе отопления, кг/сек;
• Q – количество тепла, компенсирующее теплопотери, Вт;
• с – удельная теплоемкость воды, эта величина известна и равна 4200 Дж/кг*ᵒС (учтите, что любые другие теплоносители имеют худшие показатели по сравнению с водой);
• t2 – температура теплоносителя поступающего в систему, ᵒС;
• t1 – температура теплоносителя на выходе из системы, ᵒС;

Рекомендация! Для комфортного проживания дельта температуры носителя тепла на входе должна составлять 7-15 градусов. Температура пола в системе «теплый пол» не должна быть более 29ᵒ С. Поэтому придется для себя уяснить, какой вид отопления будет монтироваться в доме: будут ли стоять батареи, «теплый пол» или комбинация из нескольких видов.

Результат этой формулы даст расход теплоносителя за секунду времени для восполнения теплопотерь, далее этот показатель переводится в часы.

Совет! Скорее всего, температура в процессе эксплуатации в зависимости от обстоятельств и сезона будет разниться, поэтому лучше сразу к этому показателю добавить 30% запаса.

Рассмотрим показатель расчетное количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь.

Пожалуй, это самый сложный и важный критерий, требующий инженерных знаний, к которому надо подойти ответственно.

Если это частный дом, то показатель может варьироваться от 10-15 Вт/м² (такие показатели характерны для «пассивных домов») до 200 Вт/м² и более (если это тонкая стена с отсутствующим или недостаточным утеплением).

На практике строительные и торговые организации за основу принимают показатель теплопотерь — 100 Вт/м².

Рекомендация: просчитайте этот показатель для конкретного дома, в котором будет устанавливаться или реконструироваться система отопления. Для этого используются калькуляторы теплопотерь, при этом отдельно считаются потери для стен, крыш, окон, пола. Эти данные дадут возможность узнать, сколько физически отдается тепла домом в окружающую среду в конкретном регионе со своими климатическими режимами.

Рассчитанную цифру потерь умножаем на площадь дома и затем подставляем в формулу расхода воды.

Теперь следует разобраться с таким вопросом, как расход воды в системе отопления многоквартирного дома.

Особенности расчетов для многоквартирного дома

Существует два варианта обустройства отопления многоквартирного дома:

1. Общая котельная на весь дом.
2. Индивидуальное отопление каждой квартиры.

Особенностью первого варианта является то, что проект делается без учета персональных пожеланий жителей отдельных квартир.

Например, если в одной отдельно взятой квартире решат смонтировать систему «теплый пол», а входная температура теплоносителя 70-90 градусов при допустимой температуре для труб до 60 ᵒС. Или, наоборот, при решении всего дома иметь теплые полы, один отдельно взятый субъект, может оказаться в холодной квартире, если поставит обычные батареи. Расчет расхода воды в системе отопления происходит по тому же принципу, что и для частного дома.

К слову: обустройство, эксплуатация и обслуживание общей котельной дешевле индивидуального собрата на 15-20%.

Среди достоинств индивидуального отопления в своей квартире нужно выделить тот момент, когда вы можете монтировать тот вид системы отопления, который считаете приоритетным для себя.

При расчете расхода воды следует добавить 10% на тепловую энергию, которая будет направлена на отопление лестничных клеток и другие инженерные сооружения.

Фактически показатель жесткости воды должен быть 7-10 мг-экв/1л. Если же этот показатель больше, значит, требуется смягчение воды в системе отопления. Иначе происходит процесс оседания солей магния и кальция в виде накипи, что приведет к быстрому износу узлов системы.

Доступнейший способ умягчения воды – кипячение, но, безусловно, это не панацея и не решает полностью проблему.

Можно воспользоваться магнитными смягчителями. Это достаточно доступный и демократичный подход, но работает он при нагреве не выше 70 градусов.

Существует принцип смягчения воды, так называемыми ингибиторными фильтрами, на основе нескольких реагентов. Их задача очищать воду от извести, кальцинированной соды, едкого натрия.

Хочется верить, что эта информация была полезной вам. Будем благодарны, если нажмете кнопки социальных сетей.

Правильных вам расчетов и хорошего дня!

В данном дипломном проекте способом регулирования отпуска теплоты является качественное регулирование путем изменения температуры воды в подающих трубопроводах системы при ее постоянном расходе (температура сетевой воды меняется в зависимости от температуры наружного воздуха ).

При таком способе регулирования максимальные (расчетные) температуры воды в трубопроводах системы отопления достигаются при расчетной температуре наружного воздуха . При понижении снижается температура воды в подающем трубопроводе .

Качественное регулирование обеспечивает устойчивость гидравлических режимов отдельных нагревательных приборов системы при переменных тепловых нагрузках.

При присоединении к двухтрубным магистральным сетям систем отопления и горячего водоснабжения сохранение в них центрального качественного регулирования в течении всего отопительного периода оказывается невозможным, поскольку температуры воды в подающих трубопроводах таких сетей должны поддерживаться не ниже необходимых для обеспечения заданных температур воды перед водоразборными приборами (не менее 65¸75 °С).

Для соблюдения теплового баланса среднесуточные температуры воды в подающем трубопроводе сети должны приниматься большими, чем по отопительному графику. Величина этого превышения определяется температурой воды в обратном трубопроводе системы отопления и следующим коэффициентом:

При данном значении коэффициента принимается центральное качественное регулирование по нагрузке отопления.

При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей t1,0 и обратной t2,0 магистралях, а также после элеватора t3,0 в течении отопительного периода определяют по следующим выражениям:

t1,0 = ti + Dt [(ti - tн)/ (ti - to)]0.8 + (Dt - 0.5q)(ti - tн) /(ti - to) (1.5)

t2,0 = ti + Dt [(ti - tн) / (ti - to)]0.8 - 0.5q (ti - tн)/(ti - to) (1.6)

t3.0 = ti + Dt [(ti - tн)/ (ti - to)]0.8 + 0.5q (ti - tн)/(ti - to) (1.7)

где ti - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая для жилых районов 18 °С

tн - температура наружного воздуха, °С

Dt - расчетный температурный напор нагревательного прибора, °С, определяемый по формуле

(1.8)

где t3 и t2 температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети при to; для жилых районов, как правило, t3 = 95 °С; t2 = 70 °С. ;t - расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети t =t1-t2 ; q - расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления

Задаваясь различными значениям и температур наружного воздуха tн (обычно tн = +8; 0; - 10; tv; to), определяют t1,0 ; t2,0 ; t3,0 и строят отопительный график температур воды (Приложение Б). Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали t1,0 не может быть ниже 60 °С в открытых системах теплоснабжения, и 70 °С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым.

Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графиков температур воды - tн", делит отопительный период на два диапазона с различными режимами регулирования:

в диапазоне I с интервалом температур наружного воздуха от +8 °С до tн" осуществляется групповое или местное регулирование, задачей которого является недопущение " перегрева " систем отопления и бесполезных потерь теплоты;

в диапазонах II и III с интервалом температур наружного воздуха от tн" до to осуществляется центральное качественное регулирование.

1.4 Определение расчетных расходов теплоносителя

Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:

а) на отопление

, (1.10)

б) на вентиляцию

, (1.11)

в) на горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:

, (1.12)

Максимальный

, (1.13)

г) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

средний, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

, (1.14)

максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

, (1.15)

Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле

Коэффициент K3, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принят в размере 1,2 для закрытой системы теплоснабжения с общей нагрузкой менее 100 МВт.

Результаты расчетов по формулам (1.10-1.18) приведены в приложении В.

1.5 Гидравлический расчет трубопроводов тепловых сетей

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов.

При движении теплоносителя по трубам полные потери давления DР складываются из потерь давления на трение DРл и потерь давления в местных сопротивлениях DРм:

DР = DРл + DРм (1.19)

Потери давления на трение DРл определяют по формуле:

DРл = R * L (1.20)

где R - удельные потери давления, Па / м2, определяемые по формуле:

(1.21)

где l - коэффициент гидравлического трения; d - внутренний диаметр трубопровода, м; r - плотность теплоносителя, кг / м3; w - скорость движения теплоносителя, м/c; L - длина трубопровода, м.