Гидравлический расчет горизонтальной отопительной двухтрубной системы
Гидравлический расчет системы обогрева
Во время проектирования систем водяного отопления в доме принято исполнять гидравлический расчёт системы обогрева. Это необходимо для того, чтобы обеспечивать самую большую результативность рабочего процесса при минимуме затрат в финансовом плане и при правильном функционировании всех узлов.
Целью гидравлического расчёта считается:
- Хороший выбор диаметра труб на тех участках трубо-проводов, где его величина постоянна;
- Обозначение действующего давления в магистрали;
- Хороший выбор всех узлов системы.
От того, насколько правильно сделан гидравлический расчёт, зависит температурный домашний уют, финансовый эффект и долговечность системы обогрева.
Ключевые положения гидравлического расчёта
Для выполнения всех важных вычислений, нам нужны исходники:
- Результаты теплового баланса комнат;
- Температуры носителя тепла – начальная и остаточная;
- Схема заданной системы обогрева;
- Типы греющих устройств и способ их соединения с магистралью;
- Гидравлические характеристики оборудования которое применяется (клапанов, теплообменных аппаратов и т.п.);
- Циркуляционное кольцо – это контур замкнутого типа. Он состоит из отрезков с самым большим расходом теплонесущей жидкости от точки нагрева до самой удалённой точки (в двухтрубной системе) или до стояка (в однотрубной) и в противоположную сторону к источнику тепла.
Участком для расчёта принимают часть трубопроводного диаметра с неизменяющимся значением расхода теплонесущей жидкости – его формируют, исходя из теплового баланса комнаты.
в начале вычислений находим нагрузку тепла каждого отопительного агрегата. Она будет отвечать заданной тепловой нагрузке комнаты. Если в помещении применяется более одного обогревающего агрегата, распределяем нагрузку тепла на все их кол-во.
Потом назначаем основное кольцо циркуляции – контур закрытого типа из последовательных отрезков. Для вертикальной однотрубной магистрали количество циркуляционных колец отвечает числу стояков. Для горизонтальной двухтрубной – числу греющих агрегатов. Основным предписывают кольцо, идущее через стояк с самой большой нагрузкой – для вертикальной магистрали, и идущее через нижний агрегат для отопления ветви с самой большой нагрузкой – для горизонтальной системы.
Стоить учесть, что значение диаметра для трубо-проводов и величина действующего давления в кольце циркуляции зависят от скорости теплонесущей жидкости. При этом необходимым требованием считается обеспечение бесшумности движения носителя тепла.
Для того чтобы избежать появления воздушных пузырьков, мы обязаны принять скорость носителя тепла более 0,25 м/с. Нужно брать во внимание силу сопротивления, возникающего в контуре во время движения жидкости. Благодаря этому сопротивления удельные потери давления R должны составлять не больше 100-200 Па/м.
Есть величины допустимой скорости воды, обеспечивающей бесшумность работы– она подчиняется от удельного местного сопротивления.
Таблица 1 показывает пример величины допустимой скорости воды при самых разнообразных коэффициентах местного сопротивления.
Очень маленькая скорость будет причиной следующих плохих последствий:
- Увеличение расхода материала на все работу по процессу установки;
- Увеличение денежных растрат на монтаж и обслуживание системы обогрева;
- Увеличение объёма теплонесущей жидкости в трубах;
- Существенный рост тепловой инерции.
Пример определения величины расхода теплонесущей жидкости
Чтобы определить диаметр труб на заданных отрезках трубо-проводов нам важно знать величину расхода носителя тепла. Её находим, исходя из величины потока тепла – количества тепла, требуемого для компенсации потерь тепла.
Зная величину потока тепла Q на участке 1-2, вычисляем расход носителя тепла G:
G = Q / с (t г– t х) л/ч, где
t г и t х естественно температуры горячего и холодного (остывшего) носителя тепла;
с = 4,2 кДж/(кг·°С) — удельная теплоемкость воды.
Пример определения диаметра труб на заданном участке
Хороший выбор диаметра труб нужен с целью решения следующих задач:
- оптимизация эксплуатационных расходов на нейтрализацию сопротивления в плане гидравлики при циркуляции жидкости в контуре;
- достижение требуемого экономического эффекта при установке и обслуживании системы обогрева.
Для обеспечения экономического эффекта выбираем самую маленькую потенциальную величину диаметра труб, однако такую, которая не приведёт к появлению гидравлических шумов в магистрали, если скорость носителя тепла будет составлять 0,6-1,5 м/с, в зависимости от местного сопротивления.
Если мы выполняем гидравлический расчет отопительной двухтрубной системы, принимаем температурную разницу в подающем и отводящем трубопроводах равной:
?t co = 90 – 70 = 20 °С
где 90°С – температура жидкости в подающей трубе горизонтальной системы;
70°С – температура жидкости в отводящей трубе.
Зная величину потока тепла и вычислив расход носителя тепла по приведённой выше формуле, из таблицы 2 мы можем подобрать оптимальный для наших условий диаметр внутри труб.
Обозначение диаметра внутри отопительных труб
После определения диаметра внутри выбираем сам вид труб – он зависит от условий эксплуатации, от задач, от требований к надежности и прочности. Опираясь на этих всех предпосылках, выбираем вид трубы рассчитанного диаметра, который удовлетворяет заданные условия.
Пример определения действующего давления на заданном участке магистрали
Если мы выполняем гидравлический расчет двухтрубной гравитационной системы традиционного отопления, нам следует также знать действующее давление на заданном участке магистрали.
Оно вычисляется по формуле:
p = gh (? o – ? г) + ?p доп , Па, где
? o – плотность охладившейся воды, кг/м3 ;
? г – плотность воды которая нагрелась, кг/м3 ;
g – ускорение свободного падения, м/с2 ;
h – вертикальное расстояние от точки нагрева до точки охлаждения (от средней точки высоты котла до средней точки прибора нагрева), м;
?p доп – дополнительное давление, возникающее за счёт остывания воды в магистрали.
Значения плотности воды для установленных температур, а еще величину добавочного давления узнаём из справочника.
Гидравлический расчёт – задача очень ответственная. От правильного выполнения всех вычислений будет зависеть не только финансовый эффект домашнего отопления, но еще результативность рабочего процесса всех узлов и соответствие рабочих свойств всем нормативам и требованиям.
Гидравлический расчет системы обогрева – варианты
В настоящий момент более популярна независимая система отопления. Даже жильцы зданий с множеством квартир отказываются от магистрального отопления в выгоду личной системы отопления собственного жилого помещения. Причины выбора подобного обогревания две: доступность и экономность.
Все знают, что с самого начала необходимо потратить финансовые средства на приобретение всех отопительных элементов и установить их, Но это все быстро оправдается. Так как обслуживание подобной системы гораздо бюджетнее платежей каждый месяц за услуги магистрального отопления.
Разумеется, достичь данных целей можно только при верном выборе и правильной установке всех компонентов. Благодаря этому немаловажен гидравлический расчет системы обогрева. Еxcel и иные компьютерные программы смогут помочь упростить расчет.
Какие бывают способы подсоединения приборов для отапливания
Необходимо разобраться, какие варианты подсоединения дизайн радиаторов бывают. Их есть только два:
При системе с одной трубой устройства подключаются постепенно, аналогичным образом, вода проходит все приборы, и лишь потом возвращается к нагревающему агрегату. А в отопительной двухтрубной системе еще дополнительно находится обратная труба.
Что необходимо сделать до гидравлического расчета системы отопления
Очень трудоемким и сложным инженерным шагом системы обогрева считается расчет гидравлики. Собственно благодаря этому заблаговременно нужно сделать некоторые вычисления. Для начала проверьте баланс помещений, которые будут обогреваться. Подберите вид устройств и прорисуйте их расстановку в плане строения.
Планируется, что выбор котла и иных элементов уже осуществлен до гидравлического расчета системы обогрева. Еxcel и иные программы смогут помочь сделать чертеж системы отопления дома.
В первую очередь необходимо установить основное кольцо для циркуляции трубного змеевика. Для гидравлического расчета отопительной системы ленинградка это будет закрытый контур, который в себя включает ряд труб, направленных к стоякам.
А трубы, которые направлены к самому отдаленному обогревательному устройству, делают систему отопления двухтрубной.
Пример гидравлического расчета системы обогрева
Для начала гидравлического расчета отопительной системы ленинградка возникают два кольца системы отопления, которое больше — именуется первым. Разбивают все кольца на участки, нумеровать необходимо от начала общего трубопровода. Для того чтобы не нарушалась циркуляция, требуется делать вычисления для подачи и обратки параллельно. В первую очередь рассчитаем расход носителя тепла, для этого нужны такие данные:
- Нагрузка конкретного участка системы отопления;
- При какой температуре подается тепловой носитель;
- При какой температуре двигается обратно тепловой носитель;
- Теплоемкость воды неизменная величина и равна 4,2 кДж/кг*градусов по Цельсию.
Если высказать предположение, что нагрузка на конкретный участок равна 1000 Ватт, тогда можно с помощью специализированных таблиц подобрать необходимый трубный диаметр для обогревания помещения. В первую очередь нужно обратить внимание: диаметр начинающей трубы очень большой, а чем дальше он уходит, тем меньше он становится. Перемещаться тепловой носитель должен со скоростью от 0,2 до 1,5 м/сек.
Если движение окажется меньшей, тогда система завоздушится, если будет больше шуметь трубопровод. Хорошей считается скорость 0,5-0,7 м/сек.
В любой системе обогрева есть потери напора, это происходит при трении в трубе, радиаторе и арматуре. Для расчета данной величины, нужно следующие показатели просуммировать:
- Скорость носителя тепла;
- Плотность воды;
- Длину трубы на конкретном участке системы;
- Потерю напора в трубе;
- Общаяя величина сопротивления носителя тепла.
Для того чтобы получить всю сумму сопротивления нужно сложить показатели сопротивления на всех трубопроводных участках.
Гидравлический расчет отопительной двухтрубной системы
В инструкции сказано, что при двухтрубной системе отопления нужно брать кольцо в расчет показателей более нагруженного стояка трубопровода. А при схеме с одной трубой – самого загруженного стояка. При гидравлическом расчете отопительной двухтрубной системы дома, когда движение жидкости тупиковое, берут в учет кольцо нижнего отопительного прибора самого нагруженного и удалённого стояка. Если вы подобрали горизонтальную схему системы отопления, тогда берите за основу кольцо самой загруженной ветви цокольного этажа строения.
Данный этап очень ответственен и важен, так как если спутать подобранные кольца для конкретной системы отопления дома, возможно, потом понадобится менять весь трубопровод и прибор для отапливания.
Сейчас ключевые моменты гидравлического расчета теплоснабжения вы знаете, благодаря этому можно начинать вычислять.
Гидравлический расчет системы обогрева: основные цели и задачи выполнения данного действия
Гидравлический расчет системы отопления с котлом (4-7)
Результативность системы отопления абсолютно не обещают высококачественные трубы и высокопроизводительный теплогенератор.
Наличие ошибок, допущенных при установке, сведет на нет работу котла, работающего на всю мощность: либо в помещениях станет холодно, либо расходы на источники энергии будут необоснованно высокими.
Гидравлический расчёт системы отопления в программе VALTEC.PRG
Благодаря этому важно начинать с проектной разработки, одним из очень важных разделов которого считается гидравлический расчет системы обогрева.
Тепловой носитель двигается по системе под давлением, которое не считается постоянной величиной. Оно уменьшается благодаря наличию сил трения воды о стены труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Владелец дома также привносит свой вклад, исправляя теплораспределение по индивидуальным помещениям.
Давление растет, если температура нагрева носителя тепла увеличивается и наоборот – падает при ее снижении.
Во избежание разбалансировки системы отопления, нужно создать условия, при каких к каждому теплообменнику поступает столько носителя тепла, сколько нужно для поддержки установленной температуры и восполнения неизбежных потерь тепла.
Основной целью гидравлического расчета считается приведение в соответствии расчетных затрат по сети с фактическими или рабочими.
На этом этапе проектирования определяются:
- трубный диаметр и их пропускная способность;
- местные потери давления по индивидуальным участкам системы обогрева;
- потребности гидравлической увязки;
- потери давления по всей системе (общие);
- подходящий расход носителя тепла.
Для изготовления гидравлического расчета нужно сделать некую подготовку:
- Собрать исходники и систематизировать их.
- Подобрать методику расчета.
В первую очередь проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и исполняет расчет тепла. В конце концов у него возникает информация о количестве тепла, необходимом для всех помещений. После чего подбираются приборы отопления и тепловой источник.
Схематичное изображение системы отопления в приватном доме
На стадии разработки принимается решение о типе системы отопления и особенностях ее балансировки, выбираются трубы и арматура. По завершении составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указыванием:
- мощности отопительных приборов;
- расхода носителя тепла;
- расположения теплового оборудования и др.
Все участки системы, узлы маркируются, подсчитывается и наноситься на чертеж длина колец.
Расчет диаметра труб
Расчет сечения труб должен опираться на результаты теплового расчета, обоснованные экономически:
- для системы двухтрубного типа – разница между tr (горячим носителем тепла) и to (охлажденным – обраткой);
- для однотрубной – расход носителя тепла G, кг/ч.
Более того, в расчете должна предусматриваться скорость движения жидкости для работы (носителя тепла) — V . Ее идеальная 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 возникает отличительный шумовой фон, если же она менее 0,2 м/с, есть риск появления воздушных пробок.
Для расчетов понадобится еще одна скоростная характеристика – скорость теплопотока. Она отмечается буквой Q, меряется в ваттах и выражается в количестве тепла, переданного в единицу времени
Не считая перечисленных выше начальных данных для расчета понадобятся параметры системы отопления – длина каждого участка с указыванием приборов, включенных к нему. Эти сведенья для комфорта можно свести в таблицу, пример которой приведен ниже.