Гидравлический расчёт внутридомового газопровода

Таблица 0.13

Уже сейчас все чаще применяется в многоэтажных домах настенные газовые котлы, называемые иногда котлы-колонки или термоблоки, предназначенные для индивидуального отопления помещений. К установке применяем двухконтурные настенные газовые котлы торговой марки «Beretta».

Двухконтурные настенные котлы обеспечивают наряду с отоплением приготовление горячей воды для бытовых нужд. Область применения данного оборудования довольно широка. Они могут использоваться для отопления коттеджей, загородных домов, нежилых помещений, а также для индивидуального отопления квартир.

Благодаря размерам, слегка превышающим размеры колонки, котлу нетрудно подобрать место на кухне. Бесшумность аппарата не вызывает неудобств в использовании.

Для различных областей применения производятся котлы двух модификаций: с естественной тягой (или с открытой камерой сгорания), и с принудительным удалением продуктов сгорания (или с закрытой камерой сгорания).

Дымоудаление в котлах с открытой камерой сгорания осуществляется через дымоход за счет естественной тяги. Воздух, необходимый для горения газа, потребляется непосредственно из помещения, где установлен котел, и поэтому туда необходимо обеспечить достаточный приток воздуха.

В котлах с закрытой камерой сгорания продукты сгорания удаляются с помощью вентилятора, а воздух для процесса горения поступает непосредственно с улицы. Такие агрегаты не требуют подключения к индивидуальному дымоходу, а могут отводить продукты сгорания в коллективные дымоходы или через стену здания непосредственно наружу. Подобные агрегаты получили особое распространение в поквартирном отоплении многоэтажных зданий. использование их в этой области позволяет решить проблему «перевертывания» тяги и отрыва пламени, возникающее при подключении нескольких котлов к коллективному дымоходу.

Котлы оборудованы модуляционной горелкой, что обеспечивает наиболее экономичный режим: котел автоматически регулирует свою мощность в зависимости от потребности в тепле. Модуляция горелки является немаловажным фактором для обеспечения комфорта в режиме ГВС. Автоматическое регулирование мощности позволяет поддерживать температуру горячей воды на постоянном, заданном пользователем уровне.

При использовании горелок без модуляции возникают сильные колебания температуры горячей воды, сравнимые, практически, с контрастным душем.

Уровень комфорта в этом случае, естественно, невелик.

Мощность котла подбирается в зависимости от теплопотерь здания. конструкция котла позволяет ограничить максимальную мощность отопления до 8 кВт, что делает возможным его установку в помещениях площадью до 60м2.

Номинальную мощность котла нельзя считать избыточной даже при установке в зданиях или квартирах с малой площадью отопления. Ибо избыточная мощность оказывается крайне необходимой для приготовления приемлемого количества горячей воды.

Все двухконтурные настенные котлы имеют приоритет горячего водоснабжения, то есть в момент приготовления горячей воды функция отопления отключается, и вся тепловая мощность используется для ГВС. На отопление это практически не влияет, так как инерция, которой обладают любые здания, не допускает резкого снижения температуры воздуха в помещениях даже во время длительного водоразбора. На практике же в общем графике нагрузки работа котла в режиме ГВС занимает сравнительно небольшое место.

Помимо настенных котлов с проточным принципом приготовления горячей воды - CIAO, SUPER EXCLUSIVE типа CAI CSI - на российском рынке предполагаются так же котлы со встроенным аккумулятором ГВС. Это котлы серии BOILER. Одноконтурные котлы SUPER EXCLUSIVE типа RAI и RSI, предназначенные только для отопления, имеют возможность подключения аккумулятора ГВС BL120. эти котлы предоставляют пользователю большой комфорт горячего водоснабжения, так как способны удовлетворить потребности в горячей воде в пиковых режимах водозабора. Кроме того, они позволяют выполнить линию циркуляции ГВС, что практически сводит время ожидания горячей воды к нулю.

Возможность эксплуатации настенного котла, как для отопления, так и для приготовления горячей воды, позволяет эксплуатировать его в летний период только в режиме ГВС. Функция отопления в этом случае отключается.

Для обеспечения высокого комфорта и экономичной работы оборудования в режиме отопления рекомендуется использовать регуляторы комнатной температуры - «дистанционное управление», «хронотермостат», регулятор комнатной температуры». Они управляют работой котла в зависимости от температуры воздуха в помещении или от наружной температуры. Они имеют таймер или могут быть дополнены им. По желанию пользователя таймер может автоматически повышать или понижать температуру в помещении в заданные часы. Применение регуляторов в комбинации с трехходовыми клапанами позволяет разбить систему отопления на несколько независимых контуров, что обеспечивает поддержание в них различной комнатной температуры. дополнительным способом регулирования температуры в различных помещениях могут быть и термостатические регуляторы на отопительных приборах (радиаторах).

Надежная и длительная работа оборудования во многом зависит от качественно выполненного монтажа. Немаловажными факторами при этом являются подключение газа и электричества.

Для обеспечения электропитания котла рекомендуется использовать стабилизатор напряжения или - что несколько дешевле - сетевой фильтр. Нужно обеспечить заземление котла и подключать его к отдельному автомату. отсутствие напряжения не является причиной, вызывающей блокировку котла.

Его системы прекращают на время свое функционирование и автоматически возвращаются в нужный режим работы после восстановления электропитания. Благодаря тепловой инерции дома замораживания системы отопления не произойдет в течение нескольких десятков часов.

На свою номинальную мощность котлы выходят при динамическом, то есть замеренном на работающем приборе давлении газа 13,5 мбар, что соответствует российской практике. Так как сужение проходного сечения газопровода вызывает большую потерю давления газа, что ведет к снижению номинальной мощности, нельзя ни в коем случае использовать гибкую подводку рекомендуется обеспечить жесткую подводку сечением не менее диаметра газового штуцера котла 3/4”. При большом падении давления газа, что нередко случается в наших газовых сетях, котел не блокируется, а продолжает нормально функционировать даже при понижении давления до 4,5 мбар на входе. При этом он теряет значительную часть своей мощности, но не допускает замораживания системы отопления,

В случае отсутствия природного газа возможно использование котлов на сжиженном газе, но оно имеет смысл только в районах, где предусмотрено газоснабжение от газгольдеров. Объем газа, содержащегося в баллонах, достаточен для эксплуатации котла в максимальном режиме не более чем на сутки - двое.

Расход газа в котлах зависит от правильности настройки, подпора мощности, КПД котла и удельной теплоты сгорания. Котел, однако, не работает постоянно, а тем более на максимальной мощности. Количество часов работы зависит от времени года и погодных условий конкретного региона.

Для обеспечения надежной эксплуатации в жилых помещениях настенные котлы снабжены всеми необходимыми системами безопасности: контроль правильного дымоудаления, образования пламени, циркуляции и перегрева. Это основные системы, относящиеся к первой степени защиты и вызывающие блокировку котла при сбоях в них. При поступлении уходящих газов в помещение, что может послужить причиной отравления, при подаче газа без его воспламенения в течение контрольного времени, либо же при повышении температуры выше критической наступает полная блокировка котла, которую можно снять только вручную. Снятие блокировки вручную важно из-за того, что надо понять причину неисправности и устранить ее.

Контроль горения осуществляется ионизационным электродом.

Ионизационный контроль является современным методом и блокирует подачу газа мгновенно. При использовании ионизационного контроля с автоматическим электророзжигом отсутствует постоянно горящий фитиль запальника, что позволяет экономить газ.

Встроенная обвязка делает котел полностью готовым к подключению к трубопроводам системы отопления и горячего водоснабжения. В обвязку входит: циркуляционный насос, расширительный бак, автоматический воздухоотводчик, сбросной клапан и манометр.

1) Циркуляционный насос обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя, что не регламентирует больше установку котла только в нижней точке в системе отопления, а позволяет подобрать для него любое место, вплоть до чердака. В отличие от систем с естественной циркуляцией отпадает необходимость в трубопроводах большого диаметра. Достаточным сечением для главного стояка будет 3/4”, а для подводки к радиаторам ?”. Кроме вышеназванных достоинств, принудительная циркуляция значительно сокращает время нагрева отопительных приборов, что ведет к быстрому повышению температуры воздуха в помещениях. Основными параметрами насоса являются напор и производительность, которые находятся в зависимости друг от друга. напор, создаваемый циркуляционным насосом должен преодолевать гидравлические сопротивления элементов системы отопления: трубопроводов, радиаторов, фитингов. В случае если гидравлическое сопротивление системы отопления окажется больше, чем располагаемый напор циркуляционного насоса, последний можно заменить на другой с лучшими характеристиками по напору статическая высота водяного столба системы отопления не влияет на работу насоса и не учитывается в расчетах.

2) Установленный в котле стандартный расширительный бак мембранного типа в большинстве случаев удовлетворяет необходимым требованиям, предъявляемым системой отопления к его объему. Это объясняется тем, что размер системы отопления зависит от потребляемой тепловой мощности, что позволяет произвести приблизительный расчет необходимого объема расширительного бака в зависимости от мощности котла.

3) Сбросной клапан, установленный в котле, рассчитан на 3 бар. Рабочее же давление в системе должно лежать в пределах от 1 до 1,5 бар. Наличие давления в системе необходимо для обеспечения правильной работы циркуляционного насоса и предотвращение закипания теплоносителя. В конструкции котлов предусмотрена система подпитки, но там, где возможны частые утечки теплоносителя, лучше установить дополнительную линию подпитки. За давлением в системе отопления должен следить пользователь. При создании параллельной автоматической подпитки, в принципе возможной, возникает опасность позднего обнаружения неисправности в системе отопления.

Для котлов малой мощности система отопления имеет обычно незначительный объем: в ней редки утечки, то есть она близка к идеальной; подпитка практически исключительна, снижается риск образования накипи в первичном теплообменнике. Химическая подготовка воды в этом в этом случае желательна, но не обязательна. Соли жесткости, содержащиеся в воде, откладываются тонким слоем в виде накипи на поверхностях теплообмена при первичном заполнении системы отопления, что умеренно сказывается на КПД системы и ее работоспособности. Только постоянная подпитка с добавлением свежей воды может нанести ущерб. Следует обратить внимание и на приготовление воды для горячего водоснабжения. Во вторичных пластинчатых теплообменниках отсутствует фактор постоянного нагрева стоячей воды выше 60?C, поэтому возможность отложения накипи в них именно в силу конструктивных особенностей резко снижается. Однако если общая жесткость исходной воды поступающей в котел превышает 4 мг-экв/л, целесообразно использовать установки для умягчения воды, например с помощью полифосфатных дозаторов «Beretta» или их аналогов. Следует также заметить, что показатель кислотности PH для котловой воды, согласно принятым в Европе нормативам должен находиться в пределах от 6,5 до 8,5 относительных единиц (что соответствует российским нормам СанПиН для питьевой водонапорной воды).

Используемые в настенных котлах медный теплообменник первичного контура и пластинчатый медно-стальной теплообменник контура ГВС достаточно надежны и имеют высокий КПД. При правильном монтаже системы отопления и периодическом сервисном обслуживании, включающем в себя промывку теплообменников и чистку горелки, срок их эксплуатации составит не менее 15 лет.

Оптимальным теплоносителем для систем отопления является вода. использование незамерзающих жидкостей возможно, однако многие из них ядовиты или имеют эффект пенообразования, что ведет к отсутствию циркуляции в системе отопления и блокировке котла.

Для монтажа системы отопления рекомендуется использовать медную или пластиковую разводку. В качестве тепловых приборов желательно использование радиаторов, обладающих большим объемом; не рекомендуется применять конвекторы, для которых необходимы определенные температурные режимы. Для системы отопления крайне нежелательно использовать черную трубу или чугунные радиаторы, которые подвержены коррозии - это ведет к снижению срока службы котла. Независимо от использованных материалов перед установкой котла необходимо тщательно промыть систему отопления. Для дополнительной защиты теплообменника должен быть установлен на обратном трубопроводе фильтр-грязевик, а для проведения регламентных работ необходимо наличие под котлом на прямом и обратном трубопроводе отсекающих шаровых кранов.

Мощность котлов подбираем по потребности жителей квартиры в горячей воде.

В двухкомнатных квартирах устанавливаем котлы Beretta Super Exclusive 24 CSI. В трехкомнатных квартирах устанавливаем котлы Beretta Super Exclusive 28 CSI. В двухъярусных квартирах устанавливаем котлы Beretta Super Exclusive 32 MIX CSI.

Технические характеристики котлов Beretta

Таблица 0.14

Основной задачей расчёта является вывод о работоспособности или неработоспособности дымохода заданного сечения и высоты при присоединении к нему котлов.

Расчётом определяется:

1) Температура и скорость дымовых газов на выходе из трубы;

2) Общее аэродинамическое сопротивление трубы и газохода;

3) Тяга, развиваемая трубой в зависимости от температуры наружного воздуха и средней температуры дымовых газов в трубе.

Обычно, вызывает опасение верхний участок дымохода (участок от присоединения теплогенератора верхнего этажа до устья). В летнем режиме работы при относительно низкой плотности окружающего воздуха тяга на этом участке невелика, а сопротивления высоки из-за больших скоростей продуктов сгорания.

Произведем аэродинамический расчёт верхнего участка дымохода, прокладываемого по балкону.

По паспорту при работе котла Beretta Super Exclusive 24 CSI выделяет 56,4 м3/час дымовых газов. Следовательно, на верхнем участке дымохода расход дымовых газов составит:

где G- расход дымовых газов от одного котла;

n- число котлов, присоединенных к одному дымоходу, n=8;

При 0?С и 750 мм. рт. ст. плотность дымовых газов составляет 1,34 кг/м3. Соответственно средняя плотность дымовых газов в трубе равна:

?= 1,34•273/Тср,

где Тср - средняя абсолютная температура в трубке (К).

?= 1,34•273/(273+112)=0,95 кг/м3.

Средняя скорость газов в трубе, м/с:

?= ?G/(F•3600),

где F - площадь сечения дымохода, F =?•D2/4, м2.

?=4•451,2/(3,14•0,32•3600)=1,77 м/с.

Линейное сопротивление участка трубы длиной 1 и диаметром D определяем по формуле:

?h= ?•l•?2•?/(D2),

где ?- коэффициент сопротивления, равный 0,02 для металлических труб и 0,04 для кирпичных дымоходов.

?h= 0,02•5,2•1,772•0,95/(0,3•2)=0,52 Па.

Потери на местное сопротивление в дымоходе определяем по формуле:

?h=??•?2•?/2,

где ?- коэффициент местного сопротивления:

поворот на 30?- 0,2;

врезка дымоотвода в дымоход - 1,0; выход из дымохода с зонтом - 1,5. Итого ??=2,9.

?h=2,9•1,772•0,95/2=4,31 Па.

Суммарные потери составят:

?h=0,52+4,31=4,83 Па.

Расчётное гравитационное давление, Па, определяем по формуле:

Ргр=h•(?нар-?вн)•g,

где h- высота воздушного столба, h=5 м.;

?нар,, ?вн - плотность наружного воздуха; ?нар= 1,189 кг/м3 (при 27?С) и дымовых газов, ?вн= 0,95 кг/м3.

Ргр= 5(1,189-0,95)9,8=11,7 Па

Тяга, создаваемая дымовой трубой, превышает общие потери более чем на 20%.

2 Технология и организация строительных и монтажно-заготовительных процессов

2.1 Исходные данные

2.2 Технология производства работ