Таблица гидравлического расчета системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления

Проживание в большинстве регионов страны вынуждает заботиться о качественном, надежном и эффективном отоплении собственного жилья. Традиционно для многоквартирных домов применяется централизованное отопление, однако, в последнее время популярными стали автономные системы, которые предусматривают монтаж всех элементов замкнутого контура от котла до радиаторов в пределах одной квартиры.

Частные дома не имеют подвода централизованного топления, поэтому в них установка независимой отопительной системы является неотъемлемым атрибутом жилья. И для автономных систем в квартирах, и для частного сектора требуется грамотный гидравлический расчет системы отопления. Такой подход обеспечит разумный баланс в использовании материалов и получении необходимого результата в виде достаточной температуры в помещении.

Систематизация данных

Чтобы правильно провести гидравлический расчёт системы отопления, понадобится разобраться в основных терминах. Это обеспечит понимание происходящих внутри системы процессов. Например, повышение скорости теплоносителя способно привести к параллельному увеличению в трубопроводе гидросопротивления.

Когда повышается расход теплоносителя, учитывая трубопровод установленного диаметра, повысится скорость прохождения теплоносителя, а возрастет гидросопротивление. С увеличением трубопровода скорость движения в нем воды понижается, равно как и давление в результате трения.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

В большинстве традиционных отопительных систем, для которых принято проводить гидравлический расчет отопления, присутствуют следующие обязательные элементы:

источник тепловой энергии;
магистральный трубопровод;
гидравлическая арматура, как запорная, так и регулировочная;
отопительные приборы в виде радиаторов.

Каждый из элементов имеет свои гидравлические характеристики, которые принимаются в виде входных данных для гидравлического расчета системы отопления через онлайн калькулятор.

Помогают получить практические данные и номограммы от производителей. В некоторых из них указываются понижение давления в трубах, из расчета на 1 м длины. Здесь видна взаимосвязь физических характеристик от гидравлических значений.

Почему необходимо делать расчет

Современные системы отопления в большинстве случаев применяют новые технологии и материалы, для которых производители предусмотрели режимы работы с большей эффективностью. Также современные системы способны осуществлять температурный контроль практически на любом этапе и в любой области контуров.

ВИДЕО: Гидравлический расчёт системы отопления в программе VALTEC.PRG

Использование усовершенствованной системы обеспечит пониженное энергопотребление отопления. Такой подход позволит повысить экономичность ее использования. Желательно для расчетов и монтажа задействовать более опытных помощников, помогающих учесть многие нюансы:

равномерное распределение нагретого теплоносителя между элементами возможно только при правильном монтаже с соблюдением физических законов термодинамики;
понижение сопротивления во время перемещения жидкости приводит к минимизации эксплуатационных затрат;
повышение диаметра магистральных труб влечет за собой удорожание системы;
кроме надежности и безопасности, необходимо обеспечить бесшумность, которая зависит от правильности монтажа.

Результатом гидравлического расчета системы отопления, пример расчета будет дальше, станет получение следующих значений:

значение диаметра труб, которые должны использоваться на том или ином участке системы отопления;
гидроустойчивость на разных участках системы;
разновидность гидравлической связки всех точек;
параметр давления и расхода горячей воды в системе.

Разбираем пример

Контур предположительно состоит из десяти радиаторов, имеющих мощность по 1 кВт. Расчетный отрезок будет представлен в виде трубы, располагающейся между радиатором и источником тепла (котлом). Подразумевается, что на участке присутствует труба одинакового диаметра.

На первом этапе проводится расчет перемещения 10 кВт тепловой энергии, а во второй ситуации в расчет будет включено уже 9 кВт, чтобы обеспечить постепенное уменьшение значения. Гидросопротивление принято рассчитывать как для подачи, так и для обратки.

Базовую формулу для вычисления в однотрубной схеме для расчетного участка на расход теплоносителя принято брать следующую:

в которой присутствуют следующие значения:

T_уч – значение в ваттах тепловой нагрузки участка;
w – константа, обозначающая удельную теплоемкость воды;
t_h – температурное значение разогретого теплоносителя в подающей трубе;
t_c – температурное значение остывшего теплоносителя в обратной трубе.

Автоматизировать процесс помогают различные программы для расчета системы отопления, скачать бесплатно их можно на многих сайтах.

Значения скорости воды и потери давления на трение

Место размещения трубопровода

Для расчетов понадобятся также следующие данные:

подходящие по типажу отопительные приборы, габариты которых желательно прорисовать на подготовленном плане;
проводится подбор труб, их тип и диаметр;
тепловой баланс в комнатах, подготовленных для монтажа в них отопления;
осуществляется подбор запорной арматуры, при этом необходимо проработать позиции всех составных элементов, как вентилей, так и расположение кола;
план расположения должен быть прорисован в точном масштабе, с указанием длин, нагрузок на каждый участок;
на плане необходимо будет выявить замкнутый контур.

Значение перепадов давления

Расчет перепадов давления также относится к приоритетному вопросу во время монтажа отопления. На перепады влияют наличие следующих факторов:

клапаны разделительные или перепускные;
значение диаметров труб на отдельных участках;
величина гидравлической стойки и балансовый клапан;
регулировочные клапаны, смонтированные на стояках и подводках.

Схема отопления должна содержать расчетную тепловую нагрузку для каждого из отопительных приборов. При монтаже более, чем одного потребителя, понадобится поделить общую нагрузку между всеми элементами.

ВИДЕО: Практический урок гидравлического расчета системы отопления

Делаем гидравлический расчет системы отопления с помощью программ, готовых форм Excel и самостоятельно

Для эффективной работы системы отопления необходимо выполнить несколько условий – правильно подобрать комплектующие и сделать расчет. От корректного вычисления параметров системы зависит ее КПД и равномерное распределение тепла. Как сделать гидравлический расчет системы отопления — примеры, программы помогут выполнить эти вычисления.

Назначение гидравлического расчета отопления

Пример схемы отопления с учетом расчетных данных

При работе любой системы теплоснабжения неизбежно возникает гидравлическое сопротивление при движении теплоносителя. Для учета этого параметра необходим гидравлический расчет двухтрубной системы отопления. Его суть заключается в правильном выборе компонентов системы с учетом их эксплуатационных качеств.

Фактически гидравлический расчет систем водяного отопления представляет собой сложную процедуру, во время выполнения которой учитываются все тонкости и нюансы. На первом этапе следует определиться с требуемой мощностью отопления, выбрать оптимальную схему разводки трубопроводов, а также тепловой режим работы. На основе этих данных делается гидравлический расчет системы отопления в Excel или специализированной программе. Итогом вычислений должны стать следующие параметры водяного теплоснабжения:

Оптимальный диаметр трубопровода. Исходя из этого можно узнать их пропускную способность, тепловые потери. С учетом выбора материала изготовления будет известно сопротивление воды о внутреннюю поверхность магистрали;
Потери давления и напора на определенных участках системы. Пример гидравлического расчета системы отопления позволит заранее продумать механизмы для их компенсации;
Расход воды ;
Требуемую мощность насосного оборудования. Актуально для закрытых систем с принудительной циркуляцией.

На первый взгляд гидравлическое сопротивление системы отопления сложно. Однако достаточно немного вникнуть в суть вычислений и потом можно будет их сделать самостоятельно.

Для теплоснабжения небольшого дома или квартиры также рекомендуется выполнять расчет гидравлического сопротивления системы отопления.

Порядок расчета гидравлических параметров отопления

Отопление на плане дома

На первом этапе вычисления параметров системы отопления следует составить предварительную схему, на которой указывается расположение всех компонентов. Таким образом определяется общая протяженность магистралей, рассчитывается количество радиаторов, объем воды, а также характеристики отопительных приборов.

Как сделать гидравлический расчет отопления, не имея опыта подобных вычислений? Следует помнить, что для автономного теплоснабжения важно правильно подобрать диаметр труб. Именно с выполнения этого этапа и следует начать вычисления.

Лучше всего сделать схему отопления на уже готовом плане дома. Это позволит правильно рассчитать расход материала и определиться с его количеством для обустройства системы.

Определение оптимального диаметра труб

Виды труб для отопления

Самый упрощенный гидравлический расчет системы отопления включает в себя только вычисление сечения трубопроводов. Нередко при проектировании небольших систем обходятся и без него. Для этого берут следующие параметры диаметров труб в зависимости от типа теплоснабжения:

Открытая схема с гравитационной циркуляцией. Трубы диаметром от 30 до 40 мм. Такое большего сечение необходимо для уменьшения потерь при трении воды о внутреннюю поверхность магистралей;
Закрытая система с принудительной циркуляцией. Сечение трубопроводов варьируется от 8 до 24 мм. Чем оно меньше, тем больше давление будет в системе и соответственно – уменьшится общий объем теплоносителя. Но при этом возрастут гидравлические потери.

Если в наличии есть специализированная программа для гидравлического расчета системы отопления – достаточно заполнить данные о технических характеристиках котла и перенести отопительную схему. Программный комплект определит оптимальный диаметр труб.

Таблица выбора внутреннего диаметра трубопроводов

Полученные данные можно проверить самостоятельно. Порядок выполнения гидравлического расчета двухтрубной системы отопления вручную при вычислении диаметра трубопроводов заключается в вычислении следующих параметров:

V – скорость движения воды. Она должна быть в пределах от 0,3- до 0,6 м/с. Определятся производительностью насосного оборудования;
Q – тепловой поток. Это отношение количества тепла, проходящего за определенный промежуток времени – 1 секунду;
G – расход воды. Измеряется в кг/час. Напрямую зависит от диаметра трубопровода.

В дальнейшем для выполнения гидравлического расчета систем водяного отопления понадобиться узнать общий объем отапливаемого помещения — м³. Предположим, что это значение для одной комнаты равно 50 м³. Зная мощность котла отопления (24 кВт) вычисляем итоговый тепловой поток:

таблица расхода воды в зависимости от диаметра трубы

Затем для выбора оптимального диаметра труб нужно воспользоваться данными таблицы, составленными при выполнении гидравлического расчета системы отопления в Excel.

В этом случае оптимальный внутренний диаметр трубы на конкретном участке системы составит 10 мм.

В дальнейшем для выполнения примера гидравлического расчета системы отопления можно узнать ориентировочный расход воды, который засвистит от диаметра трубы.

Производители полимерных труб указывают внешний диаметр. Поэтому для корректного расчета гидравлического сопротивления системы отопления следует отнять две толщины стенки магистралей.

Учет местных сопротивлений в магистрали

Пример гидравлического расчета отопления

Не менее важным этапом является расчет гидравлического сопротивления отопительной системы на каждом участке магистрали. Для этого вся схема теплоснабжения условно разделяется на несколько зон. Лучше всего сделать вычисления для каждой комнаты в доме.

В качестве исходных данных для внесения в программу для гидравлического расчета системы отопления понадобятся следующие величины:

Протяженность трубы на участке, м.п;
Диаметр магистрали. Порядок вычислений описан выше;
Требуемая скорость теплоносителя. Также зависит от диаметра трубы и мощности циркуляционного насоса;
Справочные данные, характерные для каждого типа материала изготовления – коэффициент трения (λ), потери на трении (ΔР);
Плотность воды при температуре +80°С составит 971,8 кг/м³.

Зная эти данные можно сделать упрощенный гидравлический расчет отопительной системы. Результат подобных вычислений можно увидеть в таблице.

При проведении этой работы нужно помнить, что чем меньше выбранный участок отопления, тем точнее будут данные общих параметров системы. Так как сделать гидравлический расчет теплоснабжения с первого раза будет затруднительно – рекомендуется провести ряд вычислений для определенного промежутка трубопровода. Желательно, чтобы в нем было как можно меньше дополнительных приборов – радиаторов, запорной арматуры и т.д.

Для проверки гидравлического расчета двухтрубной отопительной системы нужно выполнить его в нескольких разных программах или дополнительно ручным способом самостоятельно.

Обзор программ для гидравлических вычислений

Пример программы для расчета отопления

По сути любой гидравлический расчет систем водяного теплоснабжения является сложной инженерной задачей. Для ее решения были разработаны ряд программных комплексов, которые упрощают выполнение этой процедуры.

Можно попытаться сделать гидравлический расчет системы отопления в оболочке Excel, воспользовавшись уже готовыми формулами. Но при этом возможно возникновение следующих проблем:

Большая погрешность. В большинстве случаев в качестве примера гидравлического расчета отопительной системы берутся однотрубная или двухтрубная схемы. Найти подобные вычисления для коллекторной проблематично;
Для правильного учета гидравлического сопротивления трубопровода необходимы справочные данные, которые отсутствуют в форме. Их нужно искать и вводить дополнительно.

Учитывая эти факторы, специалисты рекомендуют использовать программы для расчета. Большинство из них платные, но некоторые имеют демоверсию с ограниченными возможностями.

Oventrop CO

Программа для гидравлического расчета

Самая простая и понятная программа для гидравлического расчета системы теплоснабжения. Интуитивный интерфейс и гибкая настройка помогут быстро разобраться с нюансами ввода данных. Небольшие проблемы могут возникнуть при первичной настройке комплекса. Необходимо будет ввести все параметры системы, начиная от материала изготовления труб и заканчивая расположением нагревательных элементов.

Характеризуется гибкостью настроек, возможностью делать упрощенный гидравлический расчет отопления как для новой системы теплоснабжения, так и для модернизации старой. Отличается от аналогов удобным графическим интерфейсом.

Instal-Therm HCR

Программный комплекс рассчитан для профессионального гидравлического сопротивления системы теплоснабжения. Бесплатная версия имеет множество ограничений. Область применения – проектирование отопления в больших общественных и производственных зданиях.

На практике для автономного теплоснабжения частных домов и квартир гидравлический расчет выполняется не всегда. Однако это может привести к ухудшению работы системы отопления и быстрому выходу из строя его элементов – радиаторов, труб и котла. Что избежать этого нужно своевременно рассчитать параметры системы и сравнить их с фактическими для дальнейшей оптимизации работы отопления.

Пример гидравлического расчета системы отопления:

Гидравлический расчет системы отопления: главные цели и задачи выполнения данного действия

Эффективность отопительной системы вовсе не гарантируют качественные трубы и высокопроизводительный теплогенератор.

Наличие ошибок, допущенных при монтаже, может свести на нет работу котла, работающего на полную мощность: либо в помещениях будет холодно, либо затраты на энергоносители будут неоправданно высокими.

Поэтому важно начинать с разработки проекта, одним из важнейших разделов которого является гидравлический расчет системы отопления.

Расчет гидравлики водяной системы отопления

Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является постоянной величиной. Оно снижается из-за наличия сил трения воды о стенки труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также вносит свою лепту, корректируя распределение тепла по отдельным помещениям.

Давление растет, если температура нагрева теплоносителя повышается и наоборот – падает при ее снижении.

Чтобы избежать разбалансировки отопительной системы, необходимо создать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько необходимо для поддержания заданной температуры и восполнения неизбежных теплопотерь.

Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими или эксплуатационными.

На данном этапе проектирования определяются:

диаметр труб и их пропускная способность;
местные потери давления по отдельным участкам системы отопления;
требования гидравлической увязки;
потери давления по всей системе (общие);
оптимальный расход теплоносителя.

Для производства гидравлического расчета необходимо проделать некую подготовку:

Собрать исходные данные и систематизировать их.
Выбрать методику расчета.

Первым делом проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и выполняет теплотехнический расчет. В итоге у него появляется информация о количестве тепла, необходимом для каждого помещения. После этого выбираются отопительные приборы и источник тепла.

Схематичное изображение отопительной системы в частном доме

На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:

мощности радиаторов;
расхода теплоносителя;
расстановки теплового оборудования и пр.

Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.

Расчет диаметра труб

Расчет сечения труб должен опираться на результаты теплового расчета, обоснованные экономически:

для двухтрубной системы – разность между tr (горячим теплоносителем) и to (охлажденным – обраткой);
для однотрубной – расход теплоносителя G, кг/ч.

Кроме того, в расчете должна учитываться скорость движения рабочей жидкости (теплоносителя) — V. Ее оптимальная величина находится в диапазоне 0,3-0,7 м/с. Скорость обратно пропорциональна внутреннему диаметру трубы.

При скорости движения воды, равной 0,6 м/с в системе появляется характерный шум, если же она менее 0,2 м/с, появляется риск возникновения воздушных пробок.

Для расчетов потребуется еще одна скоростная характеристика – скорость теплопотока. Она обозначается буквой Q, измеряется в ваттах и выражается в количестве тепла, переданного в единицу времени

Кроме вышеперечисленных исходных данных для расчета потребуются параметры отопительной системы – длина каждого участка с указанием приборов, подключенных к нему. Эти данные для удобства можно свести в таблицу, пример которой приведен ниже.

Таблица параметров участков

Длина участка в метрах

Расчет диаметров труб достаточно сложный, поэтому проще воспользоваться справочными таблицами. Их можно найти на сайтах производителей труб, в СНиП или специальной литературе.

Монтажники при подборе диаметра труб пользуются правилом, выведенным на основании анализа большого числа отопительных систем. Правда, это касается только небольших частных домов и квартир. Практически все отопительные котлы оборудованы патрубками подачи и обратки ¾ и ½ дюйма. Такой трубой и выполняется разводка до первого разветвления. Далее на каждом участке размер трубы уменьшают на один шаг.

Такой подход не оправдывает себя, если в доме имеется два или более этажей. В этом случае приходится производит полноценный расчет и обращаться к таблицам.

Вычисление местных сопротивлений

Местные сопротивления возникают в трубе и арматуре. На величину данных показателей влияют:

шероховатость внутренней поверхности трубы;
наличие мест расширения или сужения внутреннего диаметра трубопровода;
повороты;
протяженность;
наличие тройников, шаровых кранов, приборов балансировки и их количество.

Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется постоянным диаметром и неизменным расходом теплоносителя (в соответствии с тепловым балансом помещения).

Исходные данные для расчета:

длина расчетного участка – l, м;
диаметр трубы – d, мм;
заданная скорость теплоносителя – u, мм;
характеристики регулирующей арматуры, предоставляемые производителем;
коэффициент трения (зависит от материала трубы), λ;
потери на трение — ∆Pl, Па;
плотность теплоносителя (расчетная) – ρ = 971,8 кг/м 3 ;
толщина стенки трубы – dн х δ, мм;
эквивалентная шероховатость трубы – kэ, мм.

Гидравлическое сопротивление — ∆P на участке сети рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха.

Символ ξ в формуле означает коэффициент местного сопротивления.

Если в доме стоит печка, отопить она сможет лишь небольшое помещение. Установка батарей отопления в частном доме большой площади обязательна, так как в противном случае отдаленные от печи комнаты отапливаться не будут.

Основные характеристики газового котла Buderus представлены в этом обзоре .

О том, как запустить газовый котел, расскажем в этой статье .

Гидравлическая увязка

Балансировка перепадов давления в отопительной системе выполняется посредством регулирующей и запорной арматуры.

Гидравлическая увязка системы производится на основании:

проектной нагрузки (массового расхода теплоносителя);
данных производителей труб по динамическому сопротивлению;
количества местных сопротивлений на рассматриваемом участке;
технических характеристик арматуры.

Установочные характеристики – перепад давления, крепление, пропускная способность – задаются для каждого клапана. По ним определяют коэффициенты затекания теплоносителя в каждый стояк, а затем – в каждый прибор.

Потери давления прямо пропорциональны квадрату расхода теплоносителя и измеряются в кг/ч, где

S — произведение динамического удельного давления, выраженного в Па/(кг/ч), и приведенного коэффициента для местных сопротивлений участка (ξпр).

Приведенный коэффициент ξпр является суммой всех местных сопротивлений системы.

Определение потерь

Гидравлическое сопротивление главного циркуляционного кольца представляет собой сумму потерь его составляющих элементов:

первичного контура — ∆Plk;
местных систем — ∆Plм;
генератора тепла — ∆Pтг;
теплообменника ∆Pто.

Сумма всех этих величин и дает полное гидравлическое сопротивление системы ∆Pсо.

Гидравлический расчет системы отопления — пример расчета

В качестве примера рассмотрим двухтрубную гравитационную систему отопления.

Исходные данные для расчета:

расчетная тепловая нагрузка системы – Qзд. = 133 кВт;
параметры системы – tг = 75 0 С, tо = 60 0 С;
расход теплоносителя (расчетный) – Vсо = 7,6 м 3 /ч;
присоединение отопительной системы к котлам производится через гидравлический разделитель горизонтального типа;
автоматика каждого из котлов в течение всего года поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе – tг = 80 0 С;
автоматический регулятор перепада давления устанавливается на вводе каждого распределителя;
система отопления от распределителей смонтирована из металлопластиковых труб, а теплоснабжение распределителей производится посредством стальных труб (водогазопроводных).

Диаметры участков трубопроводов подобраны с использованием номограммы для заданной скорости теплоносителя 0,4-0,5 м/с.

На участке 1 установлен клапан dу 65. Его сопротивление согласно информации производителя составляет 800 Па.

На участке 1а установлен фильтр диаметром 65 мм и с пропускной способностью 55 м3/ч. Сопротивление этого элемента составит:

0,1 х (G/kv) х 2 = 0,1 х (7581/55) х 2 = 1900 Па.

Варианты двухтрубной отопительной системы

Сопротивление трехходового клапана dу = 40 мм и kv = 25 м3/ч составит 9200 Па.

Суммарные потери давления в системе снабжения теплом распределителей будут равняться 21514 Па или приблизительно 21,5 кПа.

Самодельная печь хорошо подойдет для обогрева дачного домика или подсобного помещения. Печка из газового баллона своими руками — смотрите инструкцию по изготовлению.

Как собрать пресс для топливных брикетов своими руками, вы узнаете в этой статье .

Аналогичным образом производится расчет остальных частей системы теплоснабжения распределителей. При расчете системы отопления от распределителя выбирается основное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженное отопительное устройство. Гидравлический расчет производится с использованием 1-го направления.

Видео на тему

Источники: http://www.portaltepla.ru/montagh-otopleniya/gidravlicheskij-raschet-sistemi-otopleniya/, http://strojdvor.ru/otoplenie/delaem-gidravlicheskij-raschet-sistemy-otopleniya-s-pomoshhyu-programm-gotovyx-form-excel-i-samostoyatelno/, http://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/gidravlicheskij.html

teplosten24.ru

Транскрипт

1 Гидравлический расчет системы водяного отопления

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Расчет основан на следующем принципе: при установившемся движении воды действующая в системе разность давлений (насосного и естественного) полностью расходуется на преодоление сопротивления движению. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления. На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб d, мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления ΔP o, Па, пропуск заданных расходов теплоносителя G, кг/ч. Перед гидравлическим расчетом должна быть выполнена пространственная схема системы отопления в аксонометрической проекции. Задачей гидравлического расчета является выбор экономически целесообразного диаметра труб системы отопления, обеспечивающих при заданном ΔP p пропуск расчетных расходов воды по всем участкам и всем отопительным приборам. Потери давления в общем виде в системе отопления складываются из потерь давления на трение и потерь давления на местные сопротивления.

3 Величина потерь давления на трение на участке трубопровода определяется по уравнению Дарси-Вейсбаха: P mp = (λ /d b ) ((ν 2 ρ)/2), (1) где (ν 2 ρ)/2 динамическое давление; λ коэффициент гидравлического сопротивления, характеризующий потери давления на трение и зависит от характера движения жидкости; d b внутренний диаметр, мм; v скорость движения воды в трубопроводе, м/с; ρ плотность воды, кг/м3. Потери давления на местные сопротивления зависит от вида местного сопротивления и структуры потока, и определяется по уравнению: P mp = ξ (ν 2 ρ)/2, (2) где ξ коэффициент местного сопротивления, (запорно-регулирующая арматура, тройники, отводы, сужения, расширения и т.д.).

4 Kоэффициент местного сопротивления показывает потерю давления, выраженную в долях динамического давления потока. Рассмотрим линейные потери давления в системе отопления ΔP co, Па, уравнение: (3) где l длина трубы, м; или ΔP co = R l + z, где R удельные потери давления на 1 м трубы, Па/м; z потери давления в местных сопротивлениях, Па.

5 Определение располагаемого перепада давления в системе отопления. Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды ΔP p, Па, определяется по формуле: а) в носовой вертикальной однотрубной бифилярной системе с качественным регулированием теплоносителя: — с верхней разводкой: ΔP p = ΔP н + ΔP e.np + ΔP e.mp, — с нижней разводкой магистралей: ΔP p = ΔP н + ΔP e.np,

6 б) в носовой горизонтальной однотрубной и бифилярной вертикальной двухтрубной системах: — с верхней разводкой: ΔP p = ΔP н + 0,4(ΔP e.np + ΔP e.mp ), — с нижней разводкой магистралей: ΔP p = ΔP н + 0,4 ΔP e.np, где ΔP e.np, ΔP e.mp естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды соответственно в отопительных приборов и трубах циркуляционного кольца, Па; ΔP н давление, создаваемое циркуляционным насосом, Па.

7 Сейчас применяют множество методик гидравлического расчета, они трудоемки и чаще всего рассчитывают с помощью ЭВМ: — метод удельных потерь давления на трение; — метод сложения характеристик сопротивления; — метод динамического давления; — метод приведенных длин; — метод перемещения единицы объема воды; — метод эквивалентных сопротивлений. Чаще всего применяют первые две методики расчета. Первая: для расчета однотрубных и двухтрубных систем отопления. Вторая: только для однотрубных систем отопления.

8 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ПО УДЕЛЬНЫМ ПОТЕРЯМ ДАВЛЕНИЯ НА ТРЕНИЕ При расчете по этому способу линейные потери давления от трения R, Па/м, и местные потери давления, Z, Па, в системе отопления ΔP co, Па, находят по формуле: ΔP co = k (R l + z), (4) где l длина трубы, м; k переводной коэффициент (для СИ — k=1,0; для МКГСС — k=1,102); z потери давления в местных сопротивлениях, Па. Рассмотрим последовательность выполнения гидравлического расчета.

9 Рисунок 1. а) Двухтрубная тупиковая система отопления

10 Рисунок 1. б) Двухтрубная система отопления с попутным движением теплоносителя

11 1) На аксонометрической схеме выбирается главное циркуляционное кольцо. В двухтрубных системах водяного отопления (рис.1) оно проходит при тупиковой разводке магистралей через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного и удаленного от теплового центра стояка, а при попутном движении воды в магистралях через нижний прибор наиболее нагруженного среднего стояка; Главное циркуляционное кольцо начинается от узла управления по ходу движения теплоносителя. В однотрубных схемах отопления при тупиковом движении теплоносителя это кольцо через наиболее нагруженный и удаленный от теплового пункта стояк, а при попутной схеме через наиболее нагруженный средний стояк. В двухтрубных системах кольцо через нижний отопительный прибор аналогично выбранных стояков.

12 Рисунок 2. Однотрубная система отопления: а тупиковая; б с попутным движение теплоносителя.

13 2) Главное циркуляционное кольцо разбиваем на расчетные участки (Участок отрезок магистрали с постоянным G теплоносителя), где указывается G, кг/ч, длина l, м и d труб, мм; Причем стояки проточные и проточно-регулируемые рассматриваются как один участок. Для стояков регулируемых с замыкающими участками и нетиповых стояков, стояки делятся на отдельные участки, в зависимости от распределения теплоносителя в трубах. 3) Для предварительного выбора диаметра трубопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу, Па: где в поправочный коэффициент, учитывающий долю местных потерь давления в системе [Спр. пр. Староверова, ч.i, т. II.21]. 4) Определяем расход теплоносителя на расчетных участках, кг/ч: (5) (6) где Q уч тепловая нагрузка на расчетном участке, Вт.

14 5) Ориентируясь на величину R cp, G и по предельно-допустимым скоростям движения теплоносителя [СНиП прил.14], по Спр. пр. Староверова ч.i т.ii.1 находится предварительный диаметр труб, фактические удельные потери R, и фактическая скорость теплоносителя v. 6) Определяют коэффициент местных сопротивлений [Спр. пр. Староверова, ч.i, т. II.10 II.] ξ, затем по известным значениям v и ξ определяют Z, Па. Местные сопротивления на границах 2х участков, относят к участку с меньшим G теплоносителя. 7) Общие потери давления на участке определяются (Rl + z) и записываются нарастающим итогом в главном циркуляционном кольце (Rl + z). 8) После предварительного выбора диаметра труб главного циркуляционного кольца выполняется гидравлическая увязка (Rl + z) с располагаемым давлением ΔP p, при этом выполняется условиe : где (Rl + z) суммарные потери давления в главном циркуляционном кольце, Па. Запас должен быть 5-10% на неучтенные потери. (7)

15 9) Если указанное условие выполняется, тогда приступают к увязке давлений во второстепенных циркуляционных кольцах через промежуточные стояки с давлением в главном циркуляционном кольце без учета общих участков. Для этого сначала определяют располагаемое давление через второстепенный стояк, который должен равняться (Rl + z) главного циркуляционного кольца с поправкой на разность естественного циркуляционного давления во второстепенном ΔP е.вт и основном ΔP е.осн стояках: — однотрубные: — двухтрубные: ΔP р.ст = (R l + z) осн + (ΔP е.вт ΔP е.осн ), ΔP р.ст = (R l + z) осн, 10) После подбора диаметра труб стояка должно выполняться условие — потери давления в располагаемом стояке должно быть меньше располагаемого давления ΔP р.ст не больше чем на ± % при тупиковой схеме и ± 5 % при попутной схеме движения теплоносителя: (8)

16 где (Rl + z) ст суммарные потери давления на участках рассматриваемого стояка, Па. При невозможности увязки потерь давления предусматривается установка диафрагмы (дроссельной шайбы) диаметром, мм: (9) где G ст расход теплоносителя в стояке, кг/ч; P ш требуемая потеря давления в шайбе, Па. Рисунок 3. Обозначение и расположение диафрагмы (дроссельной шайбы). Дроссельные шайбы меньше 5 мм не устанавливаются. Они устанавливаются у крана на подземной части стояка в месте присоединения к подающей магистрали.

17 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ МЕТОДОМ СЛОЖЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЙ Метод сложения характеристик сопротивления применяют при проектировании насосных вертикальных и горизонтальных однотрубных систем, а также вертикальных двухтрубных систем с кранами повышенного сопротивления. Гидравлический расчет может производиться для постоянного или переменного перепада температуры в стояках с учетом заданной проводимости труб.

18 Рисунок 4. Однотрубная система отопления: тупиковая.

19 Рисунок 5. Однотрубная система отопления: с попутным движением теплоносителя.

20 При гидравлическом расчете по указанной методике потери давления на каждом расчетном участке от трения ΔP уч, Па, в местных сопротивлениях определяют по формуле: (10) где G уч расход воды на участке, кг/ч; характеристика сопротивления участка, Па/(кг/ч)2, вычисляем по S уч формуле: где A уч удельное динамическое давление в трубе на участке при внутреннем диаметре d b и расходе 1 кг/ч, выбираемое по [5, табл. 10.7]; λ/d b приведенный коэффициент гидравлического трения, м 1, принимаемый по [5, табл. 10.7] ; l уч длина участка, м; ξ уч сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке. (11)

21 Рекомендуемые значения для стандартных диаметров труб Диаметр условного прохода, мм Расход воды G, при скорости V = 1 м/с A g 10 4, Па/(кг/ч)2 λ/d b, м 1 S уд 10 4, Па/м(кг/ч)2 ГОСТ * ,50 3,60 95, ,60 2,70 28, ,19 1,80 5, ,23 1,40 1, ,39 1,00 0, ,23 0,80 0, ,082 0,55 0,045 ГОСТ * ,113 0,60 0, ,0269 0,40 0, ,0142 0,30 0, , ,23 0, , ,18 0, , , 0,000

22 Рассмотрим последовательность выполнения гидравлического расчета при равном перепаде температуры теплоносителя в стояках. 1) Перед выполнением гидравлического расчета конструируется однотрубная система водяного отопления из унифицированных узлов и на построенной схеме выбирается главное циркуляционное кольцо которое делится на расчетные участки с указанием расхода теплоносителя на участке G уч, кг/ч, длины участка l уч, м, диаметра d уч, мм; 2) Выбирается располагаемый перепад давления ΔP p, Па, в однотрубной системе отопления: ΔP p = ΔP н + ΔP e.np. 3) При предварительном выборе диаметра трубы для каждого участка вычисляется удельная характеристика сопротивления S уд, Па/(кг/ч)2м: (12) где G уч ориентировочный расход воды на участке, кг/ч, определяемый по формуле:

23 (13) где R cp среднее значение удельной потери давления от трения в расчетном кольце, определяемое по формуле: (14) 4) Выполнение гидравлического расчета начинается с самого удаленного и нагруженного стояка в тупиковой системе и с самого нагруженного стояка в системе водяного отопления с попутным движением теплоносителя. Диаметры труб стояка назначают, сопоставляя полученное по формуле (12) S уд со значением S уд для стандартных диаметров труб. Для обеспечения тепловой устойчивости системы отопления принимается для стояков меньший ближайший диаметр, с последующей проверкой скорости движения воды в трубопроводах стояка. Возможна конструкция стояков из труб двух различных смежных диаметров. Принятый диаметр труб двух различных смежных диаметров.

24 5) По выбранному диаметру стояка назначаются диаметры подводки и замыкающего участка узла отопительного прибора. Рекомендуемые диаметры трубопроводов узла нагревательного прибора Диаметр труб dу, мм Наименование узла Эскиз узла замыкающего стояка стояка подводки участка Этажестояк с осевым обходным участком и трехходовым краном Этажестояк со смещенным обходным участком / Этажестояк с осевым замыкающим участком и краном типа КРП

25 Этажестояк со смещенным замыкающим участком и краном типа КРП Этажестояк проточный Узел верхнего этажа при нижней разводке и трехходовом кране То же Узел верхнего этажа при нижней разводке и кране типа КРП То же / /

26 6) После выбора диаметра труб и типа отопительного прибора определяется характеристика сопротивления стояка по формуле: S cm = S m.y + S n.y, () где S n.y характеристика сопротивления приборных узлов стояка однотрубной системы отопления определяемая по формуле: S n.y = S n + S np l, (16) где S m.y характеристика сопротивления трубных узлов стояка однотрубной системы отопления, Па/(кг/ч)2; характеристика сопротивления отопительного прибора длиной 1 м, S np Па/(кг/ч)2; характеристика сопротивления подводок к отопительному прибору, S n Па/(кг/ч)2; l длина прибора, м. 7) По характеристике сопротивления стояка S cm и расходу теплоносителя в стояке G cm, вычисляют потери давления в стояке, Па, по формуле: ΔP cm = S cm G 2 cm, (17)

27 8) Затем производится гидравлический расчет магистральных участков главного циркуляционного кольца. Предварительный выбор диаметра производится путем сопоставления значения S уд, полученного по формуле (12) со значением S уд для стандартных диаметров труб. С целью повышения тепловой устойчивости системы отопления для магистралей принимается ближайший больший диаметр труб. 9) Затем проверяется скорость движения воды при выборе диаметра труб. Например, расход воды в трубе d у = мм составляет 560 кг/ч, тогда скорость движения воды V = 560 : 690 = 0,79м/с.

28 Рекомендуемые диаметры трубопроводов узла нагревательного прибора Скорость движения теплоносителя, м/с, при большем из Допустимый уровень звука Z A, дб(а) коэффициентов местного сопротивления арматуры на трубах, примыкающих к помещению При коэффициентах местного сопротивления До ,5/- 1,1/0,7 0,9/0,55 0,75/0,5 0,6/0,4 30 1,5/- 1,5/1,2 1,2/1,0 1,05 0,85/0, ,5/- 1,5/1,5 1,5/1,1 0,8 1,0/0,8 40 1,5/- 1,5/1,5 1,5/1,5 1,2/0,95 1,3/1,2 45 и более 1,5/- 1,5/1,5 1,5/1,5 1,5/1,5 1,5/1,4 Примечание. В числителе даны значения скоростей воды при всех видах арматуры, кроме прямых вентилей; в знаменателе — при прямых вентилях. 10) В соответствии с предварительно выбранным диаметром труб на магистральных участках принимаются значения A g и λ/d у на 1 м трубы. 11) Определяются на расчетных участках магистральных труб сопротивление от трения l уч (λ/d у ) и значения коэффициентов местных сопротивлений S уч.

29 12) Далее определяются значения S уч по формуле (2), и G уч по формуле (13). После вычисления этих значений по формуле (10) рассчитываются потери давления на участках магистральных труб главного циркуляционного кольца. 13) Суммарные потери давления на участках магистральных труб главного (второстепенного) циркуляционного кольца определяются по формуле, Па: ΔP м = S уч(1) G 2 уч(1)+ S уч(2) G 2 уч(2) S уч(n) G 2 уч(n), где S уч(n) значения характеристик сопротивления участков магистральных труб главного (второстепенного) циркуляционного кольца, Па/(кг/ч)2; G уч(n) расход воды на участках магистральных труб главного (второстепенного) циркуляционного кольца, кг/ч. 14) Определяются общие потери давления. Па, по значениям S cm и S уч, G cm и G уч на каждом расчетном участке, дальнем тупиковом стояке и главном циркуляционном кольце: ΔP c.o = ΔP cm ΔP ì,

30 ) После предварительного выбора диаметров труб стояка и на участках магистралей главного циркуляционного кольца выполняется гидравлическая увязка при этом должно выполняться условие: 0,9ΔP р ΔP c.o, Величина невязки А, %, в расходуемых давлениях определяется по уравнению: 16) При обеспечении запаса располагаемого перепада давления 5-10 % приступаем к увязке расходуемых давлений в циркуляционных кольцах через промежуточные стояки главного 17) Рассчитываем располагаемое циркуляционное давление для предпоследнего стояка, которое складывается из потерь давления в последнем стояке и на двух параллельных участках магистралей до рассчитываемого стояка. При этом различием в значениях естественного циркуляционного давления в однотипных стояках можно пренебречь. Исходя из располагаемого давления по характеристикам сопротивления выполняют гидравлический расчет предпоследнего стояка (см. выше п.п. 4, 5, 6, 7).

31 Расчетная невязка между располагаемым давлением и потерями давления в предпоследнем стояке не должны отличаться более чем на ± % при тупиковой схеме и ±5 % при попутной схеме движения теплоносителя. 18) Сумма потерь давления в одном из двух рассчитанных стояков и на двух (четырех) параллельных участках магистралей принимается за располагаемое циркуляционное давление для третьего от конца системы стояка. Порядок гидравлического расчета третьего стояка выполняется аналогично (см. выше п.п. 4, 5, 6, 7, 16). Таким образом, производится гидравлический расчет остальных стояков. При невязках потерь давления в увязываемых кольцах предусматривается установка на стояках дроссельных шайб.

docplayer.ru

Гидравлический расчет отопительной системы с учетом трубопроводов

При проведении всех подсчетов будут использоваться основные гидравлические параметры, в том числе гидравлическое сопротивление трубопроводов и арматуры, расход теплоносителя, скорость теплоносителя, а также таблица и программа. Между подобными параметрами есть полная взаимосвязь. На это и необходимо опираться при проведении расчетов.

Пример: если повысить скорость носителя тепла, одновременно повысится и гидравлическое сопротивление у трубопровода. Если будет повышен расход теплоносителя, одновременно может возрасти и скорость теплоносителя и гидравлическое сопротивление. Чем большим будет диаметр трубопровода, тем меньшей будет скорость теплоносителя и гидравлическое сопротивление. На основе анализа подобных взаимосвязей есть возможность превратить гидравлический расчет в анализ параметров надежности и эффективности полностью всей системы, что может помочь снизить расходы на материалы, которые используются. Стоит помнить, что гидравлические характеристики не отличаются постоянством, с чем могут помочь номограммы.
Гидравлический расчет системы водяного отопления: расход теплоносителя

Расход теплоносителя напрямую будет зависеть от того, какая тепловая нагрузка придется на теплоноситель во время перемещения им тепла к прибору отопления от теплогенератора. Данный критерий содержит таблица и программа.

Гидравлический расчет подразумевает определение расходного уровня теплоносителя по отношению к заданному участку. Расчетный участок будет представлять собой участок, который имеет стабильный расход теплоносителя и постоянный диаметр.

Пример краткого расчета будет содержать ветку, которая включает в себя 10 киловаттных радиаторов, при этом расход теплоносителя рассчитывается на перенос тепловой энергии на уровне 10 кВт. В данном случае расчетный участок представляет собой отрез от радиатора, который является первым в ветке, до теплогенератора. Однако это только лишь при условии, что подобный участок будет характеризоваться постоянным диаметром. Второй участок будет расположен между первым и вторым радиаторами. Если в первом случае высчитывается расход переноса 10-киловаттной энергии тепла, то на втором участке количество энергии, которое рассчитывается, составит 9 кВт с возможным постепенным уменьшением по мере проведения подобных расчетов.

Гидравлическое сопротивление будет рассчитываться одновременно до обратного и подающего трубопроводов.

Гидравлический расчет подобного отопления заключается в вычислении расхода теплоносителя по формуле для расчетного участка:

G уч = (3,6*Q уч)/(c*(t r-t o)), где Q уч — тепловая нагрузка участка, который рассчитывается (в Вт). Данный пример содержит нагрузку тепла на 1 участок в 10000 Вт или 10 кВт, с — (удельная теплоемкость для воды) постоянная, которая равняется 4,2 кДж (кг*°С), t r — температура теплоносителя в горячем виде в системе отопления, t o — температура холодного теплоносителя в системе отопления.
Гидравлический расчет отопительной гравитационной системы: скорость потока теплоносителя

За минимальную скорость теплоносителя следует принять пороговое значение 0,2-0,26 м/с. Если скорость меньше, из теплоносителя может выделяться избыточный воздух, что способно привести к появлению воздушных пробок. Это, в свою очередь, будет служить причиной полного или частичного отказа отопительной системы. Касательно верхнего порога, скорость теплоносителя должна быть 0,6-1,5 м/с. Если скорость не поднимется выше этого показателя, в трубопроводе не смогут образовываться гидравлические шумы. Практика показывает, что для отопительных систем оптимальный скоростной диапазон составляет 0,4-0,7 м/с.

Если есть необходимость в проведении более точного расчета диапазона скорости теплоносителя, понадобится брать в расчет параметры материалов трубопроводов в системе отопления. Говоря более точно, будет необходим коэффициент шероховатости для внутренних трубопроводных поверхностей. Например, если речь пойдет о стальных трубопроводах, оптимальной будет скорость теплоносителя на уровне 0,26-0,5 м/с. Если имеется полимерный или медный трубопровод, скорость есть возможность увеличить до 0,26-0,7 м/с. Если есть желание перестраховаться, необходимо внимательно почитать, какая скорость рекомендуется изготовителями оборудования для отопительных систем.

Более точный диапазон скорости теплоносителя, которая рекомендуется, будет зависеть от материала трубопроводов, которые применяются в отопительной системе, точнее от коэффициента шероховатости внутренней поверхности трубопровода. К примеру, для стальных трубопроводов рекомендуется придерживаться скорости теплоносителя от 0,26 до 0,5 м/с. Для полимерных и медных (полиэтиленовые, полипропиленовые, металлопластиковые трубопроводы) от 0,26 до 0,7 м/с. Есть смысл пользоваться рекомендациями от изготовителя, если они имеются.
Расчет гидравлического сопротивления отопительной гравитационной системы: потеря давления

Потери давления на определенных участках, что может называться термином «гидравлическое сопротивление», представляют собой сумму полностью всех потерь на гидравлическое трение и локальных сопротивлениях. Такой показатель, который измеряется в Па, можно высчитать по формуле:

Руч = R * l + ((p * v2) / 2) * E3, где v — скорость теплоносителя, который используется (измеряется в м/с), p — плотность теплоносителя (измеряется в кг/м³), R — потери давления в трубопроводе (измеряется в Па/м), l — расчетная длина трубопровода на участке (измеряется в м), E3 — сумма всех коэффициентов локальных сопротивлений на оборудованном участке и запорно-регулирующей арматуры.

Общее гидравлическое сопротивление представляет собой сумму сопротивлений расчетных участков. Данные содержит следующая таблица (ИЗОБРАЖЕНИЕ 6).
Гидравлический расчет двухтрубной гравитационной отопительной системы: выбор основной ветви

Если система гидравлики будет характеризоваться попутным движением теплоносителя, для двухтрубной системы необходимо выбрать кольцо наиболее загруженного стояка через прибор отопления, расположенный снизу.

Если система будет характеризоваться тупиковым движением носителя тепла, для двухтрубной конструкции необходимо выбрать кольцо нижнего отопительного прибора для наиболее загруженного из самых удаленных стояков.

Если речь будет идти о горизонтальной отопительной конструкции, нужно выбрать кольцо через самую загруженную ветвь, которая относится к нижнему этажу.

1poteply.ru

Нюансы, о которых надо знать, для выполнения гидравлического расчета системы радиаторного отопления.

Комфорт в загородном доме во многом зависит от надёжной работы системы отопления. Теплоотдача при радиаторном отоплении, системе «тёплый пол» и «тёплый плинтус» обеспечивается за счёт движения по трубам теплоносителя. Поэтому правильному подбору циркуляционных насосов, запорно-регулирующей арматуры, фитингов и определению оптимального диаметра трубопроводов предшествует гидравлический расчёт системы отопления.

Данный расчёт требует профессиональных знаний, поэтому мы в данной части учебного курса «Системы отопления: выбор, монтаж», с помощью специалиста компании REHAU, расскажем:

О каких нюансах следует знать перед выполнением гидравлического расчёта.
Чем отличаются системы отопления с тупиковым и попутным движением теплоносителя.
В чём состоят цели гидравлического расчёта.
Как материал труб и способ их соединения оказывает влияние на гидравлический расчёт.
Каким образом специальное программное обеспечивание позволяет ускорить и упростить процесс гидравлического расчета.

Нюансы, о которых надо знать перед выполнением гидравлического расчёта

В современной системе отопления протекают сложные гидравлические процессы с динамически меняющимися характеристиками. Поэтому на гидравлический расчёт оказывает влияние множество нюансов: начиная от типа системы отопления, вида отопительных приборов и способа их присоединения, режима регулирования и заканчивая материалом комплектующих.

Важно: Трубопроводная отопительная система загородного дома — это сложная разветвлённая сеть. Гидравлический расчет определяет её правильную работу так, чтобы ко всем отопительным приборам поступало необходимое количество теплоносителя. Правильно рассчитать и спроектировать систему отопления может только квалифицированный специалист, имеющий профильное образование по данной дисциплине.

Вне зависимости от того, какая система отопления смонтирована в доме, например, радиаторная разводка или тёплый пол, принцип гидравлического расчёта одинаков для всех, но каждая система требует индивидуального подхода.

Например, система отопления может быть заправлена водой, этилен- или пропиленгликолем, а это повлияет на гидравлические параметры системы.

Важно: вид теплоносителя, который будет циркулировать в системе отопления, определяется заранее. Соответственно: проектировщик при гидравлическом расчёте системы отопления должен учесть его характеристики.

Выбор одно- или двухтрубной системы отопления также влияет на методику гидравлического расчёта.

Это связано с тем, что в однотрубной системе вода последовательно проходит через все радиаторы, и расход через все приборы в расчетных условиях будет единым при различных небольших перепадах температур на каждом приборе. В двухтрубной системе вода через отдельные кольца поступает независимо в каждый радиатор. Поэтому в двухтрубной системе перепад температур на всех приборах будет одинаковым и большим, порядка 20 К, а вот расходы через каждый прибор будут существенно различаться.

При гидравлическом расчете выбирается самое нагруженное кольцо. Оно является расчётным. Все остальные кольца увязываются с ним так, чтобы потери в параллельных кольцах были одинаковыми, с соответствующими им участками главного кольца.

При выполнении гидравлического расчета обычно вводятся следующие допущения:

Скорость воды в подводках не более 0,5 м/с, в магистралях в коридорах 0,6-0,8 м/с, в магистралях в подвалах 1,0-1,5 м/с.
Удельные потери давления на трение в трубопроводах — не более 140 Па/м.

Системы отопления с тупиковым и попутным движением теплоносителя

Отметим, что в системах радиаторной разводки, при едином принципе гидравлического расчёта, существуют разные подходы, т.к. системы подразделяются на тупиковые и попутные.

При тупиковой схеме теплоноситель движется по трубам «подачи» и «обратки» в противоположные стороны. И, соответственно, в попутной схеме теплоноситель движется по трубам в одном направлении.

В тупиковых системах расчет ведётся через дальние — наиболее нагруженные участки. Для этого выбирается главное циркуляционное кольцо. Это самое неблагоприятное направление для воды, по которому прежде всего подбираются диаметры отопительных труб. Все остальные второстепенные кольца, которые возникают в этой системе, должны увязываться с главным. В попутной системе расчёт ведётся через средний, наиболее нагруженный, стояк.

В системах водопровода соблюдается аналогичный принцип. Система рассчитывается через самый удалённый и самый нагруженный стояк. Но есть особенность – в расчёте расходов.

Важно: если в радиаторной разводке расход зависит от количества тепла и перепадов температур, то в водопроводе расход зависит от норм водопотребления, а также от типа установленной водоразборной арматуры.

Цели гидравлического расчета

Цели гидравлического расчета заключаются в следующем:

Подобрать оптимальные диаметры трубопроводов.
Увязать давления в отдельных ветвях сети.
Выбрать циркуляционный насос для системы отопления.

Раскроем подробнее каждый из этих пунктов.

1. Подбор диаметров трубопроводов

Если система разветвлённая – есть короткая и длинная ветка, то на длинной ветке идёт большой расход, а на короткой — меньший. В этом случае короткая ветка должна выполняться из труб меньших диаметров, а длинная ветка должна выполняться из труб большего диаметра.

И, по мере уменьшения расхода, от начала к концу ветки диаметры труб должны уменьшаться так, чтобы скорость теплоносителя была примерно одинакова.

2. Увязка давлений в отдельных ветвях сети

Увязка может производиться подбором соответствующих диаметров труб или, если возможности этого способа исчерпаны, то за счёт установки регуляторов расхода давления или регулировочных вентилей на отдельных ветвях.

Регулировочная арматура может быть разной.

Бюджетный вариант — ставим регулировочный вентиль — т.е. вентиль с плавной регулировкой, который имеет градацию в настройке. Каждый вентиль имеет свою характеристику. При гидравлическом расчёте проектировщик смотрит, какое давление необходимо погасить, и определяется так называемая невязка давлений между длинной и короткой ветками. Тогда по характеристике вентиля проектировщик определяет, на сколько оборотов этот вентиль, от полностью закрытого положения, надо будет открыть. Например, на 1, на 1.5 или на 2 оборота. В зависимости от степени открытия вентиля будет добавляться разное сопротивление.

Более дорогой и сложный вариант регулировочной арматуры — т.н. регуляторы давления и регуляторы расхода. Это устройства, на которых мы задаём необходимый расход или необходимый перепад давлений, т.е. падение давлений на этой ветке. В этом случае устройства сами контролируют работу системы и, если расход не соответствует требуемому уровню, то они открывают сечение, и расход увеличивается. Если расход слишком большой, то сечение перекрывается. Аналогично происходит и с давлением.

Если все потребители после ночного понижения теплоотдачи одновременно открыли утром свои отопительные приборы, то теплоноситель попытается, в первую очередь, поступать в ближние к тепловому пункту приборы, а до дальних дойдет спустя часы. Тогда сработает регулятор давления, прикрывая ближайшие ветки и, тем самым, обеспечит равномерное поступление теплоносителя во все ветки.

3. Подбор циркуляционного насоса по давлению (напору) и по расходу (подаче)

Если в системе стоит несколько циркуляционных насосов, то в случае их последовательного монтажа у них суммируется напор, а расход будет общим. Если насосы работают параллельно, то у них суммируется расход, а напор будет одинаковым.

Важно: Определив в ходе гидравлического расчёта потери давления в системе, можно выбрать циркуляционный насос, который оптимально будет соответствовать параметрам системы, обеспечивая оптимум затрат – капитальных (стоимость насоса) и эксплуатационных (стоимость электроэнергии на циркуляцию).

Как выбор комплектующих для системы отопления влияет на гидравлический расчёт

Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления, фитинги, а также техника их соединения, оказывает существенное влияние на гидравлический расчет.

В местах соединений «фитинг-труба», в зависимости от способа их монтажа, могут быть большие потери, или, наоборот, потери на сопротивление потоку при движении теплоносителя сведены к минимуму.

Например, если используется техника соединения методом «надвижной гильзы», т.е. развальцовывается конец трубопровода, и внутрь вставляется фитинг, то за счёт этого не происходит заужения живого сечения. Соответственно: уменьшается местное сопротивление, и уменьшаются энергетические затраты на циркуляцию воды.

Подведение итогов

Выше уже говорилось, что гидравлический расчёт системы отопления — это сложная задача, требующая профессиональных знаний. Если предстоит спроектировать сильно разветвлённую систему отопления (большой дом), то расчёт вручную отнимает много сил и времени. Для упрощения данной задачи разработаны специальные компьютерные программы.

Добавим, что сейчас при проектировании промышленных и гражданских объектов наметилась тенденция к использованию BIM технологий (building information modeling). В этом случае все проектировщики работают в едином информационном пространстве. Для этого создаётся «облачная» модель здания. Благодаря этому любые нестыковки выявляются ещё на стадии проектировании, и своевременно вносятся необходимые изменения в проект. Это позволяет точно спланировать все строительные работы, избежать затягивания сроков сдачи объекта и тем самым сократить смету.

www.forumhouse.ru

Зачем нужен гидравлический расчет?

При гидравлическом расчете находятся решения следующих важных задач:

Вычислить потери напора на определенных участках отопительного контура.
Определить оптимальный диаметр труб, используемых для прокладки отопления на основании рекомендованной скорости движения теплоносителя.
Рассчитать теплопотери и значение минимального давления в системе.
Правильно выполнить увязку параллельных гидравлических ветвей и вмонтированных в них приборов. Она будет проводиться с использованием регулирующей арматуры.

Исходя из важности данных задач, необходимо уделить расчетам максимальное внимание.

Алгоритм проведения расчетов

Чтобы провести полный гидравлический расчет системы, вначале нужно пройти несколько этапов:

Установить тепловой баланс для каждого конкретного помещения.
Выбрать и установить отопительные приборы по всему периметру здания или только в той его части, где расположены отапливаемые помещения.
Проработать окончательную аксонометрическую схему с указанием длин тепловых расчетных участков и нагрузок на отопительную магистраль.
Установить замкнутый контур системы, который будет заключительным звеном последовательно расположенных участков трубопровода. В двухтрубной системе они идут от источника тепла к самому отдаленному отопительному прибору, а в однотрубной – к приборной ветке-стояку.
Принять окончательные решения по месту установки всех источников тепла, трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры.

После выполнения гидравлического расчета производится вычисление:

потерь давления на определенных участках теплосети;
диаметра трубы и пропускной способности;
потери давления в общей системе;
оптимального расхода теплоносителя.

По их результатам можно подобрать нужный насос.

Гидравлический расчет трубы

Эффективность отопительной системы во многом зависит от правильности выбранного диаметра труб, при этом можно ориентироваться на приведенные ниже показатели.

Для металлопластиковых труб:

D16 мм — пределы мощности варьируются от 2,8 до 4,5 кВт;
D20 мм – значения могут быть от 5 до 8 кВт;
D26 мм – от 8 до 13 кВт;
D32 мм – 13-18 кВт.

Для полипропиленовых труб:

D20 мм – значение мощности составляет от 4 до 7 кВт;
D25 мм – от 6 до 11 кВт;
D32 мм – от 10 до 18 кВт;
D40 мм – пределы варьируются от 16 до 28 кВт.

Нумерация расчетных участков трубопровода начинается от источника тепла. Узловые точки, расположенные в местах трубопровода, обозначаются заглавными буквами, но на сборных трубопроводах их указывают со штрихом. На распределительных приборных ветках такие узлы обозначаются арабскими цифрами. Длины расчетных трубопроводов определяются по планам отопления, выполненным в масштабе. Они идут с точностью в 0,1 метр.

Расчет расхода теплоносителя

Задействованный объем теплоносителя, который имеется в радиаторах и трубах, должен обеспечивать нормальную температуру внутри дома, невзирая на то, какая погода будет за его стенами.

Она вычисляется по формуле:

Q – общая мощность отопительной системы, кВт;
Cp – показатель удельной теплоемкости воды, ее обычно принимают равной 4,19 кДж/(кг «умножить на» градус по Цельсию);
Р delta t – температурная разница на входе и выходе системы, для расчета которой берется «обратка» и подача котла.

По приведенной формуле можно рассчитать расход жидкости в системе на любом участке трубопровода. Разбивание трубы на участки для вычислений происходит между тройниками или до редукции.

Гидравлический расчет скорости теплоносителя

Важный показатель, который также рассчитывается на всех участках трубы до момента подключения к радиатору. Скорость движения жидкости вычисляется по формуле:

V – скорость прохождения теплоносителя по трубам, м/с;
m – потер теплоносителя на определенном участке трубы, кг/с;
p – плотность воды, кг/куб. м (она берется, как 1000 кг/куб. м);
f – площадь трубы в поперечном сечении, кв. м.

Последнее значение находится по формуле:

r2 – внутренний диаметр трубы, деленный на 2;
Пi – математическая постоянная равная 3,14.

Гидравлический расчет напора

Теплоноситель, протекая по замкнутому контуру, преодолевает определенное гидравлическое сопротивление, чем оно больше, тем мощнее нужно покупать насос. Так, без его расчета невозможно правильно выбрать насос. Так, без его расчета невозможно правильно выбрать насос.

Расчет местных сопротивлений

Они приходятся на места соединения труб с фитингами, запорной арматурой или отопительным оборудованием. Потери напора в этом случае рассчитывается по формуле:

delta p м. с. – потери напора на местных сопротивлениях, Па;
Summa Y – сумма коэффициентов всех местных сопротивлений на участке (для каждого отдельного фитинга производитель указывает свой коэффициент);
V – скорость прохождения теплоносителя по трубам, м/с;
p – плотность жидкости, циркулирующей в отопительной системе, кг/куб. м.

Вычисление потерь давления в контуре

При вычислениях учитывается и «обратка», и подача. Формула выглядит следующим образом:

delta P p – расход давления в системе, Па;
R – удельный расход на трение во внутренней части трубы, Па/м (его значение указывается производителем);
L – длина расчетного отрезка трубопровода, м.

После всех вычислений нужно просуммировать сопротивление всех участков трубопровода и провести сравнение с контрольными значениями. Чтобы выбранный насос смог обеспечить теплом все радиаторы нужно, чтобы снижение давления на самом длинном участке трубопровода не превышала 20 тыс. Па.

Проведение гидравлических расчетов в Excel

Существует несколько профессиональных и любительских программ, которые после введения формул помогают вычислять все нужные параметры. Самой популярной является Excel. В ней нет расшифровки формул, поэтому их нужно изучить заранее, чтобы затем только подставлять нужные значения.

Чтобы выполнить расчеты в Excel нужно заранее подготовить последовательность действий и подобрать нужные формулы.

Примерное заполнение табличных полей этой программы выглядит следующим образом:

Выполняется таблица с названиями показателей, их величиной и единицей выражения.
Вводятся данные для расчета, некоторые из которых берутся из справочников, другие задаются исходя из опыта или характеристик оборудования.
Вводятся формулы и алгоритмы вычисления.

Все расчеты программа вычисляет самостоятельно. В конце выдает суммарный результат. Наглядно увидеть примеры расчета с помощью Excel предлагаем на фото:

Внизу предоставлено видео, на котором рассказано как провести гидравлический расчет теплосети по каждому определенному параметру в программе ZuluNetTools с последующей перегонкой результатов в таблицы Excel:

Особенности выполнения вычислений в одно- и двухтрубной системе

Если в двухтрубной схеме осуществляется попутное движение теплоносителя, то для проведения расчетов выбирается кольцо с более нагруженным стояком, которое завязано через нижний радиатор, а в однотрубной системе выбирается кольцо с самым сильно нагруженным стояком.

Если используется тупиковое движение горячей воды, то для двухтрубной схемы берется кольцо нижней батареи, вмонтированной в самый дальний стояк. При горизонтальном виде разводки применяется самая загруженная ветка надподвального этажа.

Видео: Первый самостоятельный гидравлический расчет

В следующем видео предлагается узнать, в чем принцип подобных расчетов, а также как же можно их провести с помощью специальной программы Valtec, Excel или обычных математических подсчетов:

Лучше один раз потратить время на гидравлические вычисления отопительной системы, чем без него оказаться в непредвиденных обстоятельствах в зимний период. Ремонтные работы и холод в доме обойдутся намного дороже, даже если расчеты заказывать у частника.

ksportal.ru