Гидравлика систем отопления и охлаждения

ТЕПЛО — И ХОЛОДОНОСИТЕЛЬ

Перенос теплоты и холода по трубопроводам осуществляют при помо­щи жидкостей или газов, называемых в системе отопления теплоносителя­ми, а охлаждения — холодоносителями. В дальнейшем при проявлении их общих закономерностей используется термин теплоноситель, а при осо­бенностях, характерных для систем охлаждения, — холодоноситель.

Из многообразия теплоносителей наиболее применяемой является вода. Она дешева, практически не сжимаема, способна переносить коли­чество теплоты при равных объемах почти в 100 раз больше, чем водяной пар и в 6800 раз — чем воздух. В то же время имеет ряд недостатков, усложняющих проектирование и эксплуатацию систем. Ее плотность, объем и вязкость зависят от температуры; температура кипения — от давления; кислородорастворимость — от температуры и давления. Кроме того, она вступает в химические и электрохимические реакции с металлами, имеет большую плотность.

Отрицательные свойства воды устраняют в процессе производства оборудования, проектирования систем и их эксплуатации. Вся продук­ция Данфосс адаптирована к химическому составу воды. Контактирую­щие с водой элементы, как обязательное минимальное требование, выполнены из устойчивых к коррозии металлов: специальной латуни, хромированной стали, нержавеющей стали... Уплотнители изготовлены из устойчивых к растворенным в воде химическим веществам: бутадие - накрилонитрильного и этиленпропиленового каучука, фторопласта...

Качество теплоносителя — характерный признак современных ав­томатически регулируемых систем обеспечения микроклимата. Регу­лирование и контроль параметров воды в них осуществляется через отверстия и каналы весьма малых сечений. От их состояния зависит эффективность работы системы в целом и ее элементов в частности, поэтому качество воды должно быть не нормативно декларируемым, а реализованным на практике. Особенно это относится к странам Вос­точной Европы, где только начинается процесс перехода от морально и физически устаревших систем к новым системам, а также осуществ­ляется попытка их совмещения. При этом предлагаемые пути реше­ния — отказ от услуг теплосетей либо дополнительное фильтрование теплоносителя перед насосами, тепломерами, регуляторами — увели­чивают капитальные и эксплуатационные затраты, снижая энергоэф­фективность систем.

ЕІаиболее объемлющие требования к воде в инженерных системах зданий представлены в VDI 2035 [11; 12]. Дополнительные рекомендации по безопасному сочетанию оборудования водяных систем, выполненного
из различных металлов, приводятся в специаль­ной литературе, напри­мер, [13]. Но даже при высоком исходном качес­тве воды существует не­обходимость ее очистки от загрязнений, попадаю­щих при монтаже и экс­плуатации систем.

ТЕПЛО - И ХОЛОДОНОСИТЕЛЬ

Для обеспечения ра­ботоспособности и избе - Рис. 2.1. Фильтры сетчатые жания повреждений тер­

морегуляторов, автома­тической запорно-регулирующей арматуры, трубопроводов и т. п. ис­пользуют сетчатые фильтры Данфосс (рис. 2.1). Особенно важно их применение в системах с чугунными радиаторами, из которых в тече­ние многих лет эксплуатации вымываются частички формовочной массы. Загрязняющие частички оседают на сетку фильтра, находящу­юся под углом к потоку воды, и собираются в камере. Камера может быть оснащена шаровым краном для промывки фильтра под напором воды трубопровода. При открывании крана вода промывает сетку и выносит накопленную грязь. Если конструктивно промывочный кран не предусмотрен, — устанавливают отключающие краны с обеих сто­рон фильтра. Во всех фильтрах сетка выполнена съемной для регене­рации без демонтажа корпуса. Она изготовлена из нержавеющей ста­ли. Корпус — из латуни для резьбового соединения либо чугуна для фланцевого соединения. Условный диаметр присоединения от 8 до 300 мм. Размеры ячеек 0.3, 0.5, 0.8, 1.25, 1.6 мм.

Особое внимание следует уделять системе обеспечения микрокли­мата при использовании добавок к воде, снижающих температуру крис­таллизации. Наибольшее распространение получили коммерческие ан­тифризы на основе этилен - и пропиленгликоля. Они предотвращают разрушение системы периодического действия, вызванное переходом воды из жидкого агрегатного состояния в твердое при ее остывании. До­бавляемые в состав антифриза ингибиторы коррозии предотвращают деструкцию внутренних поверхностей элементов этих систем, вызван­ную химическими или электрохимическими процессами при взаимо­действии с водой.

Добавки к воде влияют на гидравлические и теплотехнические ха­рактеристики оборудования системы. Менее существенное воздействие,
по сравнению с этиленгликолем, оказывает пропиленгликоль. Плот­ность этиленгликоля (С2Н60,) при температуре 20 °С превышает плот­ность воды в 1,34 раза. Кинематическая вязкость воды с 50 % содержа­нием этиленгликоля возрастает примерно в 4 раза. Коэффициент объ­емного расширения водоэтиленгликолевой смеси увеличивается в 1,5...2 раза. Безусловно, такие свойства антифризов приводят к необхо­димости корректировки показателей работоспособности системы. Ори­ентировочное влияние этиленгликоля на характеристики системы представлено в табл. 2.1 [14].

Таблица 2.1. Влияние волоэтиленгликолевой смеси на характеристики систем обеспечения микроклимата [14]

Параметр

Массовая доля этиленгликоля, %

10

20

30

40

Температура кристаллизации, °С

-4,4

-9,4

- 15,6

-24,4

Нижняя граница рабочей температуры, °С

і

-4

- 10

- 19

Относительная тепло - или холодопроизводительность

0,998

0,970

0,950

0,935

Относительные потери давления в системе отопления

1,050

1,120

1,180

1,240

Относительные потери давления в системе охлаждения

1,029

1,152

1,130

1,481

Влияние антифриза на расход водогликолевой смеси Vwg, м3/ч, в клапанах определяют по формуле:

Ке = v 7---------------- ^-------- или V = И] (2.1)

* WW-cs)p+cgPg

где V — объемный расход воды, определяемый по графику клапана из технического описания, м3/ч; 100 — размерный коэффициент; С — объемная доля антифриза в смеси, %; р — плотность воды при 20 °С, принимаемая равной 1000 кг/м3; р — плотность антифриза, кг/м3; к — корректирующий коэффициент.

При использовании этиленгликоля с р = 1338 кг/м3 или пропилен- гликоля с р = 1036 кг/м3 значения корректирующих коэффициентов представлены в табл. 2.2. Сравнение этих коэффициентов указывает на преимущества пропиленгликолевой смеси с водой.

Таблица 2.2. Корректирующий коэффициент вологликолевой смеси

Корректирующий коэффициент к

Объемная доля гликоля Cg, %

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Для этиленгликоля

1,000

0,983

0.968

0,953

0,939

0,925

0,912

0,899

0,887

0,876

0,864

Для пропиленгликоля

1,000

0,998

0,996

0,995

0,993

0,991

0,989

0,988

0,986

0,984

0,982

Пример 1. При перепаде давления АР = 60 кПа на регулирующем клапане MSV-F DN 65 с настройкой 3 объемный расход воды составля­ет V = 9,50 м3/ч. Применение смеси воды с 30 % содержанием этиленгли - коля приведет к изменению расхода:

V = 0,953 х 9,50 = 9,055 м3/ч.

w. g /

На характеристики тепло - и холодоносителя оказывает также сущес­твенное влияние процесс управления мощностью системы обеспечения микроклимата, осуществляемый как централизованно, так и индивиду­ально. При этом перенос теплоты (холода) Q, Вт, определяют уравнением:

О = c^pVAt/ 3600 = c„,GAt/ 3600 = 1,16 GAt, (2.2)

где 1,16 — размерный переводной коэффициент, учитывающий тепло­емкость воды с, г, кДж/кгхК; G — массовый расход теплоносителя, кг/ч; At — перепад температур воды в системе обеспечения микроклимата, °С.

По уравнению (2.2) определяют необходимый расход воды для системы в целом и потребителей в отдельности. Из него же следуют возможные способы регулирования системы:

• массовым расходом G (количественное регулирование);

• перепадом температур At (качественное регулирование);

• комбинированием At и G (качественно-количественное регулиро­вание).

Любой из способов приводит к изменению проектно заданных пара­метров теплоносителя. Некоторого устранения негативного влияния на перераспределение потоков в системе достигают уменьшением значе­ния At. Этот перепад температур характеризуют разностью плотностей воды в подающем и обратном трубопроводах, определяемую по уравне­нию [15]:

р = 1003,1 0,1511 / 0,003/А (2.3)

где 1003,1; 0,1511 и 0,003 — размерные коэффициенты; t — температура воды, °С.

Температура воды в трубопроводах систем обеспечения микрокли­мата зависит от многих факторов, в том числе от традиций страны. Низ­кие значения перепадов температур теплоносителя применяют в систе­мах отопления Великобритании и Соединенных Штатов Америки соот­ветственно д/ = 82 — 71 = 11 °С и At = 93 — 82 = 11 °С, высокие — встре­чаются в странах Восточной Европы — At = 150 - 70 = 80 °С. Широко распространены в Европе средние перепады температур — 20 и 25 °С. Эти перепады изменяются для систем обеспечения микроклимата в зданиях различного назначения. Уменьшают их также с 25 до 15 °С при увеличении этажности здания. Для систем отопления в полу Дt прини­мают равным 5 °С, а для систем холодоснабжения фенкойлов — 6 °С. Из всего многообразия проектных подходов однозначно можно отметить: чем ниже значение At, тем гидравлически стабильнее будет работать си­стема при качественном регулировании из-за снижения влияния грави­тационного давления.

Качество теплоносителя является исходным фактором эффектив­ной работоспособности автоматического оборудования систем обеспечения микроклимата.

Применение водогликолевых смесей требует корректировки гидрав­лических и тепловых показателей системы обеспечения микрокли­мата, рассчитанной для теплоносителя воды. Водопропиленглико - левая смесь оказывает значительно меньшее влияние на изменение гидравлических характеристик клапанов, чем водоэтиленгликолевая смесь.

Выбор температуры воды зависит от назначения системы, тради­ций страны, назначения и этажности здания, способа регулирования.

Гидравлика систем отопления и охлаждения

Как работает расширительный бак мембранного типа

При монтаже отопительной системы и систем водоснабжения всегда приходится учитывать тот факт, что вода при нагревании расширяется. Для компенсации этого расширения требуется обязательное включение в систему специального расширительного бака, где …

Согрей свой дом с ЭлектроДруг

Отсутствие ковров в доме объясняется появлением практичных ламинатов, паркетов, ковролинов и т.д., благодаря которым уборка жилья стала занимать меньше времени, а сам интерьер стал привлекательнее. Однако решая одну проблему, мы …

Какой теплый пол лучше выбрать

Технология отопления помещений «теплый пол» известна миру еще со времен Древнего Рима. Некоторое время ее даже пытались внедрить при СССР, однако тогда на просторах нашей страны она не прижилась. Сегодня …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.