ТРУБОПРОВОДЫ

Для систем обеспечения микроклимата существует большой выбор материалов, из которых изготавливают трубы, — сталь, медь, PVC, CPVC, РВ, РЕХ, многослойные и др. Каждый тип труб имеет свойствен­ные только ему механические и гидравлические характеристики. По­этому их влияние на регулирование системы автоматическими клапа­нами и терморегуляторами будет различно.

Трубопроводы являются элементом регулируемого участка. Они отбирают часть располагаемого давления. При этом уменьшают внешний и общий авторитеты терморегуляторов и регулирующих клапанов. Гидравлические потери на трение в стальных трубопрово­дах систем отопления без терморегуляторов составляют примерно 65 % [181. Остальная часть потерь распределяется между местными сопротивлениями, в том числе и регуляторами. Применение такого соотношения распределения потерь давления в современных систе­мах с переменным гидравлическим режимом является недопусти­мым. Для обеспечения высоких значений внешнего авторитета клапа­нов большая часть потерь располагаемого давления должна прихо­диться на них.

Достигнуть желаемого результата можно несколькими способами: размещением автоматических регуляторов перепада давления вблизи регулирующих клапанов и терморегуляторов; уменьшением потерь дав­ления на трение в трубопроводах. Лучшим проектным решением явля­ется применение обоих способов.

Шероховатость труб зависит от материала изготовления, характера механической обработки внутренней поверхности, времени эксплуата­ции и др. Ориентировочные значения коэффициента эквивалентной

Шероховатости ка, мм, для труб:

• новых цельнотянутых стальных 0,03…0,05;

• новых сварных стальных 0,03…0,10;

• старых сварных стальных 0,15…0,5;

• оцинкованных стальных 0,1…0,2;

• стальных (для гидравлических расчетов) 0,2;

• медных 0,01;

• полипропиленовых 0,007;

• полиэтиленовых 0,005;

• полихлорвиниловых 0,001.

Более точные значения следует принимать по данным производите­лей. Однако общая тенденция изменения ка свидетельствует о преиму­ществе труб из меди и пластиков. Особое внимание следует обратить на
различие кэ между проектным значением и данными для новых и ста­рых стальных трубопроводов. В системах с автоматическим регулиро­ванием возникающие с течением времени изменения гидравлических параметров воспринимают на себя регуляторы перепада давления либо регуляторы расхода. При увеличении сопротивления труб регуляторы соответственно приоткрываются. В системах без автоматического регу­лирования эта задача возлагается на терморегуляторы, и с течением времени необходимо корректировать настройку регулирующих клапа­нов в сторону уменьшения потерь давления либо устанавливать насосы с большим напором.

Прогнозирование изменения потерь давления в зависимости от сро­ка эксплуатации стальных трубопроводов и содержания кислорода в теплоносителе системы водяного отопления осуществляют по номо­грамме, представленной в справочнике [18].

Уменьшения потерь давления в трубопроводах достигают либо при­менением труб с меньшей шероховатостью, либо увеличением диаметра трубопровода сі. При последнем варианте возрастает стоимость системы. Поэтому удельные потери давления на один метр трубопровода прини­мают исходя из стоимости труб и стоимости энергии, затрачиваемой на перекачивание теплоносителя насосом. Оптимальное значение потерь давления определяют путем построения графика, подобного рис. 7.1.

Стоимостные показа­тели (Euro) капитальных и эксплуатационных расхо­дов в зависимости от стра­ны могут иметь некоторые различия. Но в общем слу­чае оптимум удельных по­терь давления R трубо­проводов (заштрихованная зона) находится примерно в диапазоне 100…250 Па/м.

ТРУБОПРОВОДЫ

При учете влияния естественного давления в двухтрубных стояках с не­посредственным присоеди — Рис. 7.1. Определение оптимума потерь нением к ним теплообмен- давления в трубопроводах: А — ных приборов, либо при — Капитальные затраты и стоимость борных веток без автома — Тепловой энергии; В — стоимость тических регуляторов пе — Перекачивания теплоносителя репада давления иногда

Принимают удельные потери на трение ниже указанного диапазона. Их рассчитывают по эксплуатационно-целесообразным удельным показа­телям R, Па/м:

R = ^ (7.1)

Где Б — поправочный коэффициент, учитывающий изменение естест­венного давления на протяжении отопительного периода при разных способах регулирования, Ар — разница плотностей теплоносителя при расчетном перепаде температур, кг/м3; G ускорение свободного паде­ния, м/с2; 2 — количество труб стояка.

Данную формулу применяют в системах отопления или ее частях при совпадении направлений циркуляции теплоносителя, вызванных работой насоса и действием естественного давления. Рассчитанные зна­чения ориентировочно равны 50…100 Па/м. Такой подход незначитель­но увеличивает диаметр стояка. Однако достигается так называемая "сбалансированность стояка", при которой приращение естественного давления равно потере давления на трение. Основным преимуществом "сбалансированности стояка" является одинаковость настроек терморе­гуляторов на отопительных приборах либо настроек регулирующих кла­панов горизонтальных веток, по крайней мере, от второго до предпослед­него этажа при равенстве тепловых нагрузок в них. Это упрощает проек­тирование и балансировку системы. Но расходные характеристики тер­морегуляторов и регулирующих клапанов будут становиться круче с каждым этажом из-за уменьшения их внешнего авторитета, что вызвано возрастанием располагаемого давления за счет прироста естественного давления.

По оптимальному диапазону удельных потерь давления на трение определяют оптимальную скорость теплоносителя в трубопроводах. Для систем обеспечения микроклимата она примерно равна 0,5±0,2 м/с. Данная скорость теплоносителя даже с учетом ее увеличения в два раза при максимальном значении общего авторитета терморегулятора а* = 0,7 не способствует шумообразованию системы.

Допустимая скорость движения воды в трубопроводе из условия бесшумности зависит от коэффициента местного сопротивления регу­лирующего клапана или терморегулятора, установленного на ней. В норме [35] даны предельные значения этих скоростей для стальных тру­бопроводов, представленные в табл. 7.1. В числителе указана допусти­мая скорость теплоносителя в пробочных кранах и кранах двойной регулировки, в знаменателе — в вентилях.

Из данных таблицы следует, что максимально возможная скорость теплоносителя в стальных трубопроводах зависит от требований

Таблица 7.1. Аопустимая скорость лвижения волы в стальных трубо-

Проволах

Допустимый эквивалентный

Допустимая скорость движения воды, м/с, при коэффициентах местных сопротивлений узла теплообменного прибора или

Уровень звука по шуму LA,

Стояка с арматурой, приведенных к скорости теплоносителя в трубах

DB (А)

!<5

|=10

|=15

4=20

4=30

25

1,5/1,5

1,1/0,7

0,9/0,55

0,75/0,5

0,6/0,4

30

1,5/1,5

1,5/1,2

1,2/1,0

1,0/0,8

0,85/0,65

35

1,5/1,5

1,5/1,5

1,5/1,1

1,2/0,95

1,0/0,8

40

1,5/1,5

1,5/1,5

1,5/1,5

1,5/1,5

1,3/1,2

К конкретному помещению по условиям бесшумности. В общем случае эта скорость должна быть не выше 1,5 м/с. Для пластиковых труб, спо­собных гасить как звук, так и гидравлические удары, это значение не­сколько выше, а именно: в стояках — до 2,5 м/с, в распределительных и сборных трубопроводах — до 2,0 м/с. Скорость воды в медных трубопро­водах имеет дополнительное ограничение. Она не должна способство­вать разрушению защитной оксидной пленки на внутренней поверхнос­ти трубы. Ее максимальное значение в системах обеспечения микрокли­мата не должно превышать 1м/с.

Проектирование по допустимым максимальным скоростям тепло­носителя может быть применено в системах лишь при постоянном гид­равлическом режиме. В системах с переменным гидравлическим режи­мом необходимо прогнозировать увеличение скорости при открывании терморегуляторов либо ограничивать это увеличение путем уменьше­ния потокораспределения.

Минимальную скорость теплоносителя принимают из условия удаления воздуха системы. Она должна предотвращать образование воздушных пробок и обеспечивать транспортирование воздушных пу­зырей к месту их сбора и удаления. Минимальная скорость зависит от совпадения направлений движения теплоносителя и всплытия воздуш­ных пузырьков. Для вертикальных трубопроводов ее принимают не меньше 0,2…0,25 м/с; наклонных и горизонтальных трубопроводов — не меньше 0Д…0Д5 м/с; горизонтальных трубопроводов в полу и в плин­тусе — не меньше 0,2…0,3 м/с. Однако допускается уменьшение этих значений при небольших потоках воды и отсутствии труб меньшего ти­поразмера в номенклатурном ряду.

Удаление воздуха из системы является важным фактором ее работо­способности. Этот процесс должен быть постоянным, особенно в систе­мах с пластиковыми трубопроводами при наличии кислородной диффузии.

Удаление воздуха осуществляют автоматическими воздухоотвод — чиками Данфосс (рис. 7.2), устанавливаемыми в местах скопления воздуха. Воздухоотводчик состоит из корпуса и поплавка, который пе­ремещается по мере накопления воздуха и открывает через передаточный меха­низм выпускное отверстие. Кроме того, воздухоотводчик снабжен обратным клапаном, позволяющим демонтировать корпус без отключения системы. Для улучшения перемещения воздушных пу­зырьков горизонтальные трубопроводы прокладывают под уклоном 2…3 %о от автоматического воздухоотводчика. Воз­духоотводчик может поставляться в комплекте оборудования, например, рас­пределителе потока CFD (см. рис. 4.7), либо отдельно для установки в верхних торцах стояков…

Удаляют воздух из системы также вручную через вентильки и кра­ники на клапанах. Такая функция предусмотрена и на терморегулято­рах напольного отопления FHV-A и FHV-R (см. рис. 4.7).

Соединение трубопроводов с воздухоотводчиками, терморегулято­рами, клапанами и т. д. осуществляют фитингами. Каждому типу трубо­проводов соответствуют определенные фитинги. Для медных, сталь­ных, РЕХ, VPE, РЕХ-А1-РЕХ труб они показаны на рис. 7.3. Фитинги создают гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя. Им, как правило, пренебрегают при проектировании. Однако некоторые конструкции фитингов значительно сужают поток. Если производите­лем не указан коэффициент местного сопротивления, то соединение

О «5с «С-

А б в

ТРУБОПРОВОДЫ

Рис. 7.2. Автоматический воздухоотводчик MATIC


С отношением диаметра прохода к внутреннему диаметру трубы меньше 0,8 необходимо учесть как дополнительное местное сопротивление — мгновенное расширение и мгновенное сужение =1,5). При отноше­нии диаметров прохода соединения и трубы в пределах 0,8… 1,0 реко­мендуется принимать = 1.

Нх

В гидравлическое сопротивление запорно-регулирующей армату­ры (клапанов, терморегуляторов, кранов и т. д.) включено сопротивле­ние участков трубопроводов, установленных до и после неё [16]. На этих участках происходит переформирование профиля скорости теп­лоносителя, сопровождаемое потерей давления. При прямолинейных участках труб длиной меньше указанных соотношений на рис. 7.4 гид­равлические характеристики ар­матуры будут отличаться от пара­метров, предоставляемых произ­водителем в техническом описа-

Нии. Рекомендуется, чтобы пря­молинейные участки трубопро­водов были не меньше указанных соотношений и не влияли на них другие местные сопротивления, т. е., чтобы расстояние между ними было не меньше 10d. При меньших соотношениях либо взаимовлия­нии местных сопротивлений необходимо экспериментально опреде­лить общее сопротивление трубопроводных узлов, состоящих из не­скольких близко расположенных элементов системы. Арифметичес­кое суммирование местных сопротивлений этих элементов, как часто делается на практике, не отвечает реальному гидравлическому сопро­тивлению узла.

Отличительной особенностью терморегулято­ра Данфосс является установка на его выходе ста­билизатора потока (рис. 7.5). Он позволяет исклю­чить необходимость применения прямолинейного участка трубы после терморегулятора и присоеди­нять терморегулятор непосредственно К теплооб- рис 7 5 менному прибору через короткие патрубки (хвое- Стабилизатор Товики) (см. рис. 4.2).

Хвостовики (рис. 7.6) имеют коническую трубную резьбу для непо­средственного соединения с теплообменным прибором. Коническая резь­ба позволяет осуществлять соединение без использования уплотнителей. Второй торец хвостовика выполнен в форме сферы и имеет накидную гайку. Это позволяет располагать терморегулятор в нужном положении относительно горизонта. Кроме того, на корпусе терморегулятора вы­полнена внутренняя коническая выточка (зеньковка), образующая
со сферой хвостовика соединение типа "конус-сфера". Такое соединение не требует дополнительного использова­ния уплотнителей. Хвостовики, кроме основной комплектации, поставляют по заказу удлиненными или укороченны­ми. Их применяют при модернизации

Рис 7 6 Хвостовики систем с заменой старых клапанов на

Клапаны Данфосс.

Тип труб и способ их подводки к теплообменному прибору влияют на управление тепловым комфортом в помещении при помощи термо­регулятора. Чем больше теплоты от трубопроводов поступает в поме­щение, тем менее управляемый тепловой комфорт. Наилучшим проект­ным решением является скрытая в ограждающих конструкциях поме­щения прокладка теплоизолированных трубопроводов с присоединени­ем их к коллектору. В этом случае при закрывании терморегулятора прекращается циркуляция как в теплообменном приборе, так и в трубо­проводах.

При наличии трубопроводов в помещении необходимо уменьшать тепловой поток теплообменного прибора на количество теплоты Qmp, Вт, [36]:

Qmp = glO-h), (7.2)

J

Где Q удельный тепловой поток открыто проложенных вертикальных либо горизонтальных трубопроводов, Вт/м; I — длина вертикальных и горизонтальных трубопроводов в помещении, м; b — доля неучитывае­мого теплового потока, которая ориентировочно составляет:

• для открыто проложенных вертикальных

TOC o "1-3" h z и горизонтальных трубопроводов 0,10;

• для трубопроводов, проложенных под плинтусом 0,50;

• для теплоизолированных стояков 0,90;

• для трубопроводов, проложенных в толще пола и изолированных полиуретановой пенкой

Или вспененным полиэтиленом толщиной более 13 мм 0,95;

• для трубопроводов, проложенных и забетонированных толщей пола в защитной гофрированной трубе 0,60.

Уточнение параметра b осуществляют для конкретного типа труб и технологии их укладки, которую предлагают производители и монтажники.

ТРУБОПРОВОДЫ

Удельный тепловой поток Q принимают по данным производителей труб либо рассчитывают по температурному напору и коэффициенту

Таблица 7.2. Характеристики труб

Характеристика

Материал труб

Сталь

Медь

РР

РВ

PVC

CPVC

VPE (РЕХ)

1. Плотность, г/см3

7,850

8,930

0,950

0,925

1,410

1,570

0,940

2. Коэффициент

Теплопроводности,

Вт/(мхК)

58,2

320… 325

0,18… 0,24

0,22

0,14… 0,22

0,14… 0,16

0,43… 0,48

3. Коэффициент линейного удлинения, ммДмхК)

0,011

0,018

0,09… 0,15

0,13

0,07

0,06… 0,07

0,18

Теплопроводности материала труб, ориентировочные значения которо­го приведены в табл. 7.2.

Уменьшение гидравлического сопротивления и теплопотерь трубо­проводов улучшает управление тепловым комфортом в помещении.

Posted in ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *