2020-05-21
231
На рис. 7.20 приведена расчетная схема части однотрубной системы с верхней разводкой и тупиковым движением воды в магистралях. Стояки даны для трехэтажного здания с различными наиболее часто применяемыми приборными узлами. В стояке 1 (Ст.1) показаны проточные узлы, в стояке 2 (Ст.2) - проточно-регулируемые узлы со смещенными обходными участками и трехходовыми регулирующими кранами (типа КРТ) в стояке 3 (Ст.З) - узлы со смещенными замыкающими участками и проходными регулирующими кранами (типа КРП). Присоединение приборов к стоякам принято односторонним.
Рис. 7.20. Расчетная схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней разводкой: Ст.1 - проточный стояк; Ст.2 - проточно-регулируемый стояк; Ст.З - стояк с замыкающими участками; кружки в контуре отопительных приборов -центры охлаждения воды в приборах; жирные точки на стояке 3 - центры охлаждения воды в стояке
Расход воды в однотрубном стояке прямо пропорционален тепловой нагрузке стояка Qст и обратно пропорционален расчетному перепаду температуры воды в стояке Δtст = tr- to. Температура воды на каждом участке стояка будет промежуточной между значениями t1 и to в зависимости от степени ее охлаждения в том или ином помещении. Зная, что расход воды на всех участках однотрубного стояка не изменяется, составим пропорцию для определения температуры t3 (см. рис. 7.20)
В общем виде температура воды на i-том участке однотрубного стояка будет равна
| (1) |
где ZQi - суммарная тепловая нагрузка всех отопительных приборов на стояке до рассматриваемого участка (считая по направлению движения воды).
На рис. 7.20 заштрихованы половины высоты двух приборов стояка 1, в которых температура воды условно принята постоянной и равной t3. Можно считать, что температура воды t3 (и плотность ее ρ3) сохраняется в стояке по высоте h3, а температура t2(и плотность ρ2) - по высоте h2.
Естественное циркуляционное давление в вертикальной однотрубной проточной и про-точно-регулируемой системе отопления с верхней разводкой (см. стояки 1 и 2 на рис. 7.20), возникающее вследствие охлаждения воды в приборах, определяется как разность гидростатического давления в рассматриваемом и главном стояках
| (2) |
При увеличении числа этажей в здании число слагаемых в формуле (3), а следовательно, и значение ре.пр будут возрастать.
Выражение для определения ре.пр можно представить в другом виде (более удобном для вычисления, хотя и менее точном), обозначив среднее уменьшение плотности при увеличении температуры воды на 1 °С через β = (ρo - ρг) / (tг - tг, кг/(мЗ·°С):
| (3) |
Для получения более общей и краткой записи выразим разности температуры через тепловые нагрузки и расход воды в стояке:
После подстановки в формулу (3) найдем в скобках Q3 (h3 + h2 + h1) + Q2 (h2 + h1) + Q1h1или Q3hIII + Q2hII + Q1h1, так как h3 + h2 + h1 = hIII и т.д. (см. рис. 7.20).
Получим более короткое выражение
| (4) |
где hIII, hII, hI - вертикальные расстояния между центрами охлаждения воды в приборах соответственно на III, И и I этажах и центром нагревания.
В общем виде при N отопительных приборах в однотрубном стояке
| (5) |
где Qihi - произведение тепловой нагрузки i-того прибора на вертикальное расстояние h,- от его условного центра охлаждения до центра нагревания воды в системе отопления.
В стояке с замыкающими участками имеются также так называемые малые циркуляционные кольца у каждого отопительного прибора, образованные самим прибором, подводками к прибору и замыкающим участком. Положение центра охлаждения в приборе и соответствующего центра охлаждения в стояке отличаются на 0,5hпр (см. стояк 3 на рис. 7.20), и в малом циркуляционном кольце возникает собственное естественное циркуляционное давление (в заштрихованной части прибора вода имеет температуру tвых, в замыкающем участке tвх)
| (6) |
где ρвых и ρвх - плотность воды, кг/м3, соответственно при температуре tвх и tвых (для прибора на III этаже на рис. 7.20 - tвх = tг, tвых<t3, часто называемой температурой смеси).
Можно также найти естественное давление в малом циркуляционном кольце в другом виде - как разность гидростатического давления по высоте прибора и замыкающего участка:
| (7) |
где ρср.пр и ρз.у - плотность воды, кг/м3, соответственно при средней температуре в приборе и при ее температуре в замыкающем участке.
Отметим, что в параллельно соединенных участках малого циркуляционного кольца протекают два различных потока воды. Один поток с расходом Gпр, обеспечивая теплоотдачу прибора охлаждается до температуры tвых. Другой в количестве Gз.у = Gст - Gпр сохраняет свою температуру, равную tвх. В точке смешения этих двух потоков один из них нагревается (вода из прибора), второй - охлаждается (вода из замыкающего участка). Поэтому температуру воды в участках стояка (например, t3) и называют температурой смеси.
Естественное давление в малом циркуляционном кольце при движении воды в стояке сверху вниз способствует возрастанию расхода воды в приборе или, как принято говорить, увеличению затекания воды в отопительный прибор.
