Динамика давления в системе отопления
Гидравлическое давление в каждой точке замкнутого контура системы отопления в течение отопительного периода подвержено непрерывному изменению. Давление изменяется вследствие непостоянства плотности воды и циркуляционного давления, которое обусловлено качественно-количественным регулированием, т. е. изменением температуры и расхода воды при эксплуатации системы отопления.
Итак, в системе отопления наблюдается динамический процесс изменения гидравлического давления. Исходное значение давления соответствует гидростатическому давлению в каждой точке при покое воды. Наибольшее изменение давления происходит при циркуляции максимального количества воды с температурой, достигающей предельного значения при расчетной температуре наружного воздуха. Рассматривая и сравнивая крайние значения при этих двух гидравлических режимах, можно судить о динамике давления в каждой точке при действии системы отопления в течение отопительного периода.
Анализ динамики гидравлического давления делается с целью выявления в системе отопления мест с чрезмерно низким или высоким давлением, вызывающим нарушение циркуляции воды или разрушение отдельных элементов. На основе такого анализа намечаются мероприятия, обеспечивающие нормальное действие системы отопления.
Для установившегося движения потока воды - капельной несжимаемой жидкости - уравнение Бернулли имеет вид:
ρ*(ω2/2)+ ρ*g*h+p=const,
где ρ - плотность воды, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
h - высота положения оси или сечения потока воды над плоскостью сравнения, м;
p - давление в потоке воды, Па;
ω - средняя скорость движения потока воды, м/с.
По уравнению Бернулли, представляющему собой частный случай записи общего закона сохранения материи в природе, полная энергия потока состоит из кинетической и потенциальной энергии.
Кинетическая энергия движения потока воды измеряется гидродинамическим давлением.
При скорости движения воды в теплопроводах насосной системы отопления 1,5 м/с гидродинамическое давление составляет:
ρ*(ω2/2)=970*(1,52/2)=1090 Па (111 кгс/м2).
Потенциальная энергия потока воды складывается из энергии положения потока и энергии давления в потоке.
В каком-либо сечении потока воды энергия положения измеряется высотой положения сечения потока над плоскостью сравнения, энергия давления - пьезометрической высотой, на которую может подняться вода над рассматриваемым сечением. В замкнутой системе отопления проявляется энергия давления, рассматриваемая как гидростатическое давление, вызывающее циркуляцию воды.
Гидростатическое давление в вертикальной трубе при изменении положения потока только на 1 м возрастает или убывает на величину:
ρ*g*h=970*9,81*1≈9500 Па (970 кгс/м2).
Очевидно, что изменение гидростатического давления по высоте системы отопления даже одноэтажного здания более чем на целый порядок превышает максимальное значение гидродинамического давления. Поэтому в дальнейшем для характеристики изменения гидравлического давления в системе отопления будем учитывать изменение только гидростатического давления, приближенно считая его равным полному.
Рассмотрение динамики давления проведем в системе водяного отопления с естественной и искусственной циркуляцией воды как при наличии расширительного бака, так и без расширительного бака.
- Схемы вертикальных стояков системы водяного отопления
- Динамика давления в системе отопления с двумя расширительными баками
- Динамика давления в местной системе отопления без расширительного бака
- Динамика давления в системе отопления группы зданий с расширительным баком
- Динамика давления в местной системе отопления с расширительным баком
- Смесительная установка
- Циркуляционный насос
- Принципиальные схемы системы отопления при водяном теплоснабжении
- Изоляция труб
- Расширительный бак