3. Визначення діаметрів трубопроводів розрахункових ділянок системи опалення
Для розподілу теплоносія між опалювальними приладами в системах опалення використовують трубопроводи, виконані із вуглецевої і нержавіючої сталі, міді, різних модифікацій поліетилену, поліпропілену РР, полібутилену РВ, а також багатошарових труб PE-Xс-Al-PE-Xc та ін.
Основними техніко-економічними вимогами при визначенні діаметрів трубопроводів у системах опалення є:
– мінімізація експлуатаційних витрат на подолання гідравлічного опору при циркуляції теплоносія в системі та підтримання ефективної роботи автоматичних терморегуляторів;
– мінімізація капітальних витрат на трубопроводи та запірно-регулюючу арматуру при будівництві системи.
Для забезпечення надійності циркуляції теплоносія в системі без утворення повітряних пробок з видаленням повітря із трубопроводів і встановленої арматури мінімальна швидкість руху води, повинна перевищувати 0,2 - 0,25 м/с. Разом з тим, малі швидкості руху теплоносія призводять до збільшення діаметрів трубопроводів, арматури і до ряду негативних наслідків:
– збільшення матеріалоємності (металоємності) системи;
– збільшення вартості системи опалення;
– збільшення кількості (об’єму) теплоносія в системі;
– зниження швидкодії системи (збільшення теплової інерції).
Для забезпечення мінімізації капітальних витрат діаметри трубопроводів і арматури повинні бути найменшими, але такими, що не призводять до появи у трубопроводах і запірно-регулюючій арматурі гідравлічних шумів, які виникають при швидкостях руху теплоносія 0,8-1,5 м/с.
Як
показує досвід будівництва і експлуатації
систем опалення, а також зіставлення
капітальних і експлуатаційних витрат,
оптимальна область значень швидкостей
руху теплоносія перебуває в межах
0,4...0,7
м/с.
При
цьому для найбільш поширених діаметрів
питомі втрати тиску будуть становити
57...380 Па/м для полімерних трубопроводів
і 100...650 Па/м для сталевих водогазопровідних
труб.
Враховуючи більш високу вартість трубопроводів з полімерних матеріалів, доцільно дотримуватися більш високих швидкостей руху теплоносія в них для запобігання збільшення капіталовкладень при будівництві. При цьому експлуатаційні витрати (гідравлічні втрати тиску) у трубах з полімерних матеріалів у порівнянні зі сталевими трубами, при однаковій швидкості теплоносія, будуть менші завдяки значно більш низькій величині коефіцієнта гідравлічного тертя.
Для
визначення значення діаметра умовного
проходу
для
металевих труб або зовнішнього діаметра
і товщини стінки труби
для
полімерних (металополімерних) трубопроводів
на розрахунковій ділянці системи
опалення при відомому тепловому потоці,
що транспортується теплоносієм, і
різниці його температури в подавальному
і зворотному трубопроводах
зручно
користуватися номограмами (додаток А).
На підставі попередньо визначеного внутрішнього діаметра трубопроводу уточнюють відповідний діаметр dy
Усі труби промислового виробництва, які застосовують у системах опалення можна розділити на дві групи: металеві і неметалеві (таблиця 3.1). Різні типи труб мають різні механічні, гідравлічні і експлуатаційні характеристики, що виявляють різний вплив на процеси гідродинаміки і розподілу теплових потоків у системі опалення.
Таблиця 3.1
Види труб для систем опалення
Найменування |
Нормативний документ |
Переважна область використання |
Металеві труби |
||
Сталеві водогазопровідні (легкі та звичайні) dу = 10-70мм |
ГОСТ 3262-75* |
Для систем опалення. Не рекомендується використання труб dy > 50 мм з причини високої вартості. Труби dy ≤ 10 мм серійно не виробляються. |
Сталеві електрозварні, dу = 50-500мм |
ГОСТ 10704-91 |
Для теплових мереж, а також магістралей опалення більшого діаметру. Рекомендується виконання труб dy > 50 мм. |
Сталеві безшовні горячедеформовані |
ГОСТ 8731-87 ГОСТ 8732-78 |
Для найбільш відповідальних ділянок систем, технологічних трубопроводів |
Сталеві оцинковані |
ГОСТ 3262-75 |
Для дренажних і повітровипускних трубопроводів |
Мідні труби |
ГОСТ 617-72* EN 1057 |
Загального призначення. |
Неметалеві труби |
||
Зі зшитого поліетилену високої густини (ПЕС, РЕ-Х- англ., VPE- нім.) |
ГОСТ 18599-83 |
Використовуються у закритих системах опалення, в т.ч. «теплих підлогах» згідно відповідних |
Продовження таблиці 3.1
|
|
нормативних та декларативних документів. ([1] п. 6.6.1). Труби для систем опалення характеризуються наявністю прошарку для захисту від проникнення кисню. |
Поліпропіленові (PPRC) |
DIN 8077 |
|
Полібутеновані (ПБ, РВ) |
DIN 6968 |
|
PVC- полівінілхлорид ПВХ |
|
|
CPVC- зшитий полівінілхлорид ПВХ |
|
|
Металополімерні багатошарові PEX-AI-PEX, PE-RT/AI/PE-HD |
DIN 4726 DIN 13 892 |
Для систем опалення |
Головні відмінні характеристики металевих труб – механічна міцність, порівняно незначний коефіцієнт лінійного подовження; неметалевих – висока корозійна стійкість та довговічність.
Відомо, що при зниженні гідравлічних втрат тиску на тертя при русі теплоносія в трубах підвищується ефективність регулювання витратою теплоносія (тепловим потоком) опалювального приладу за рахунок збільшення (перерозподілу) наявного тиску на вентилях, кранах, клапанах або іншій арматурі. При цьому зростає авторитет регулюючої арматури. Під авторитетом арматури слід розуміти втрати тиску на подолання місцевого опору вентиля (клапана) при русі теплоносія через нього, віднесені до втрат тиску в системі або на ділянці, що регулюється.