Гидравлический расчет отопления

28 марта, 2019 admin Отопление 0

Гидравлический расчет теплоснабжения

Гидравлический расчет системы обогрева: просто о сложном

Что собой представляет гидравлический расчет системы обогрева? Какие величины нуждаются в подсчетах? Наконец, основное: как высчитать их, не располагая точными значениями сопротивления в плане гидравлики всех участков, дизайн радиаторов и компонентов арматуры запорной? Давайте разберемся.

Проектирование теплоснабжения начинается с вычислений.

Что рассчитываем

Для любой системы обогрева очень важный параметр — ее теплопроизводительность.

  • Температурой носителя тепла.
  • Теплопроизводительностью дизайн радиаторов.

Заметьте: в документации последний параметр указывается для фиксированной устья температур между температурой носителя тепла и воздухом в отаплюемом помещении в 70 С. Уменьшение устья температур в два раза приводит к двукратному уменьшению теплопроизводительности.

Способы вычисления теплопроизводительности мы пока оставим за кадром: им посвящено достаточно стилистических материалов.

Однако дабы гарантировать перенос тепла от магистрали или котла к радиаторам, актуальны еще два параметра:

  1. Сечение внутреннее трубопровода, привязанное к его диаметру.

У различных типов труб внешний и диаметр внутри дополняют друг друга по-разному.

  1. Быстрота потока в этом трубопроводе.

В независимой системе отопления с циркуляцией принудительного типа необходимо знать еще пару значений:

  1. Гидравлическое сопротивление контура. Расчет сопротивления в плане гидравлики системы обогрева позволит найти потребности к напору, создаваемому циркулярным насосом.
  2. Расход носителя тепла через контур, определяющийся работоспособностью циркулярного насоса системы отопления при соответствующем напоре.

Как говорят в Одессе, «их есть».

Для того, чтобы определить полное гидравлическое сопротивление контура, необходимо принимать во внимание:

  • Сопротивление прямых участков труб. Оно устанавливается их материалом, внутренним диаметром, скоростью потока и степенью шероховатости стенок.

Эта номограмма для гидравлического расчета отопительных систем дает возможность определить потерю напора для разного диаметра и значений расхода.

  • Сопротивление каждого поворота и перехода диаметра.
  • Сопротивление любого элемента арматуры запорной.
  • Сопротивление всех дизайн радиаторов.
  • Сопротивление трубного змеевика котла.

Собрать вместе все нужные данные откровенно станет трудностью даже в самой примитивной схеме.

На счастье, для независимой системы отопления гидравлический расчет теплоснабжения может быть сделан с подходящей точностью и без углубления в дебри.

Быстрота потока

Снизу ее уменьшает рост температурного перепада между подачей и обраткой, а еще и очень высокая вероятность завоздушивания. Быстрый поток вытеснит воздух из перемычек к автоматизированному крану Маевского; медлительный же с такой задачей не управится.

С другой стороны, чрезмерно быстрый поток неминуемо породит гидравлические шумы. Детали арматуры запорной и повороты розлива станут источником раздражающего гула.

Шумовой фон в отопительной системе едва ли обрадует вас ночью.

Для отапливания диапазон подходящей скорости потока берется от 0,6 до 1,5 м/с; при этом подсчет прочих показателей в большинстве случаев исполняется для значения 1 м/с.

Его при популярной теплопроизводительности большого труда не составит выбрать по таблице.

В самом простом варианте он рассчитывается по формуле H=(R*I*Z)/10000.

  • H — искомое значение напора в метрах.
  • I — потеря напора в трубе, Па/м. Для прямого участка трубы расчетного диаметра он принимает значение в диапазоне 100-150.
  • Z — дополнительный компенсационный показатель, который зависит от наличия в контуре добавочного оборудования.

На фото — смесительный узел для отапливания.

Если в системе находится несколько компонентов из перечня, необходимые коэффициенты перемножаются. Так, для системы с кранами шаровыми, резьбовыми соединителями для труб и термостатическим клапаном, регулирующим проходимость розлива, Z=1,3*1,7=2,21.

Продуктивность

Инструкция по расчету собственными руками продуктивности насоса тоже не выделяется сложностью.

Продуктивность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:

  • G — продуктивность в м3/час.
  • Q -тепловая мощность контура в киловаттах.
  • Dt — температурная разница между подающим и обратным трубопроводами.

Давайте приведем пример гидравлического расчета системы обогрева для следующих условий:

  • Дельта температур между подающим и обратным трубопроводом равна типовым 20 градусам.
  • Теплопроизводительность котла — 16 КВт.
  • Вся длина розлива однотрубной однотрубные системы разводки — 50 метров. Приборы отопления подключены параллельно розливу. Терморегуляторы, разрывающие розлив, и вторичные контуры со смесителями отсутствуют.

Очень маленький диаметр внутри согласно вышеприведенной таблице равён 20 миллиметрам при скорости потока не меньше 0,8 м/с.

Полезно: современные циркулярные насосы часто имеют ступенчатую или, что удобнее, плавную регулировку продуктивности. В последнем варианте стоимость устройства немного выше.

Насос KSB Rio-Eco Z с плавной регулировкой.

Подходящий напор для нашего случая будет равным (50*150+1,3)/10000=0,975 м. Собственно, во многих случаях параметр не нуждается в расчете. Перепад в отопительной системе дома на несколько квартир, обеспечивающий в ней циркуляцию — всего 2 метра; собственно таково небольшое значение напора большинства насосов с мокрым ротором.

Продуктивность вычисляется как G=16/(1,163*20)=0,69 м3/час.

Заключение

Надеемся, что приведенные методики расчетов смогут помочь читателю определить параметры своей системы отопления, не забираясь в дебри непростых формул и справочных данных. Как обычно, прикрепленное видео предложит добавочную информацию. Успехов!

Гидравлический расчет системы обогрева + расчет по площади

Теплоснабжение на основе циркуляции горячей воды — самый популярный вариант благоустройства приватизированного дома. Для грамотной разработки системы нужно иметь первичные результаты анализа, говоря иначе гидравлический расчет системы обогрева, увязывающий давления на всех участках сети с диаметрами труб. О методике его выполнения пойдёт речь в предоставленной публикации.

Понятие гидравлического расчета

Определяющим аргументом инновационного развития отопительных систем стала обыкновенная экономия на носитель энергии. Стремление сэкономить заставляет подробнее подходить к проектированию, выбору материалов, вариантов монтажа и эксплуатации теплоснабжения для дома.

Благодаря этому, если вы все таки захотели создать уникальную и первым делом экономную отопительную систему для своей дома или квартиры, тогда советуем под спойлер.

Прежде чем дать обозначение гидравлического расчёта системы, необходимо ясно и правильно понимать, что личная система квартирного отопления и дома расположена образно говоря намного выше относительно центральной системы обогрева большого строения. Персональная система отопления основывается на принципиально другом подходе к понятиям тепла и энергоресурса.

Суть гидравлического расчета состоит в том, что расход носителя тепла не задаются заблаговременно с значительным приближением к настоящим показателям, а определяются путем увязки диаметров трубопровода с параметрами давления во всех кольцах системы

Достаточно провести тривиальное сопоставление данных систем по таким показателям.

  1. Главная система отопления (котельня-дом-квартира) базируется на типовых типах энергоносителя — уголь, газ. В независимой системе можно применять функциональный любое вещество, которое имеет высокую удельную теплоту сгорания, либо же комбинацию из нескольких жидких, твёрдых, гранулированных материалов.
  2. ЦОС выстроена на обыкновенных элементах: трубы из металла, «топорные» батареи, арматура запорная. Личная же система обогрева позволяет сочетать всевозможные детали: многосекционные отопительные приборы с хорошей отдачей тепла, очень технологичные терморегуляторы, ПВХ и трубопроводы из меди, краны, заглушки, фитинги и разумеется свои намного экономичные котлы, циркулярные насосы.
  3. Если зайти в жилую площадь обычного дома из панелей, выстроенного лет 20-40 назад, видим что система обогрева сводиться к наличию 7-секционной батареи под окном в любой комнате квартиры плюс вертикальную трубу через весь дом (стояк), благодаря которой можно «разговаривать» с соседями сверху/снизу. То ли дело независимая система обогрева (АСО) — дает возможность возводить систему разной сложности с учитыванием индивидуальных желаний жильцов квартиры.
  4. В отличи от ЦОС, отдельная система обогрева предусматривает достаточно большой список показателей, которые оказывают влияние на передачу, энергетический расход и утери теплоты. Режим температур внешней среды, требуемый температурный диапазон в помещениях, площадь и объём помещения, кол-во дверей и окон, назначение помещений и т.д.

Аналогичным образом, гидравлический расчет системы обогрева (ГРСО) — это символический комплект вычисляемых параметров системы отопления, который предоставляет полную информацию об этих параметрах, как трубный диаметр, кол-во отопительных приборов и клапанов.

Этот тип отопительных приборов устанавливался во множестве домов из панелей на постсоветском пространстве. Экономия на материале и отсутствие конструкторской идеи «на лицо»

ГРСО позволяет выбрать правильно водно-кольцевой насос (котла отопления) для перевозки горячей воды к конечным элементам системы обогрева (отопительным приборам) и, в финишном результате, иметь максимально уравновешенную систему, что влияет напрямую на вложения денег в части теплоснабжения дома.

Еще 1 вид отопительного отопительного прибора для ЦОС. Это более универсальное изделие, которое как правило имеет любое кол-во рёбер. Так можно сделать больше или сделать меньше площадь теплопередачи

Очередность шагов расчета

Если говорить о расчете системы обогрева, отмечаем что такая процедура считается наиболее неоднозначной и значительной в части проектирования. Перед выполнением расчёта необходимо сделать подготовительный анализ будущей системы, к примеру:

  • установить тепловой баланс во всех и непосредственно любой комнаты квартиры;
  • подобрать и установить отопительные приборы, теплообменные поверхности, теплоотдающие панели;
  • выбрать термостаты, клапаны и регуляторы давления;
  • определить общую схему транспортировки носителя тепла (полный и небольшой контур, одно- или двух-трубная магистраль).

Более того, необходимо определить участки системы с самым большим и небольшим расходом носителя тепла. После проведения гидравлического расчёта приобретаем несколько главных характеристик водяной системы, которые дают ответы на следующие вопросы:

  • какая должна быть мощность источника теплоснабжения;
  • какой расход и скорость носителя тепла;
  • какой необходим диаметр ключевой магистрали теплового трубопровода;
  • какие потенциальные потери теплоты и самой массы носителя тепла.

Дополнительным важным нюансом гидравлического расчёт считается процедура баланса (увязки) всех частей (веток) системы во время сложных тепловых режимов при помощи регулирующих приборов.

Подчеркивают несколько главных видов отопительных изделий: чугунные и металлические многосекционные, стальные панельные, радиаторы биметаллические и ковекторы. Но самыми популярными являются металлические многосекционные отопительные приборы

Расчетной зоной трубопроводной магистрали есть участок с постоянным диаметром самой магистрали, а еще неизменяемым расходом горячей воды, который определён по формуле теплового баланса комнат. Перечисление расчётных зон стартует от насоса или теплового источника.

Начальные условия примера

Для более определенного пояснения всех деталей гидравлического просчёта возьмём определенный пример привычного жилищного помещения. В наличии имеем традиционную 2-комнатную жилую площадь дома из панелей, общей площадью 65,54 м2, которая включает две комнаты, кухню, разделенные санузел и ванная, двойной коридор, спаренный балкон.

После сдачи в эксплуатирование получили такую информацию относительно готовности квартиры. Описываемая квартира включает отделанные шпатлевкой и грунтом стенки из монолитных железо-бетонных конструкций, окна из профиля с 2-ух камерными стеклами, тырсо-прессованные внутрикомнатные двери, кафельная плитка на полу туалета.

Стереотипный панельный 9-этажный дом на 4-ре подъезда. На каждом этаже по 3 квартиры: одна 2-комнатная и две 3-комнатных. Квартира находится на пятом этаже

Более того, предоставленное жильё уже оборудовано медной проводкой, распределителями и индивидуальным щитком, кухонной плитой, ванной, рукомойником, унитазом, полотенцесушителем, мойкой. И самое основное в комнатах для жилья, ванной и кухонной комнате уже есть металлические радиаторы отопления. Вопрос относительно труб и котла остаётся открытым.

Как выполняется сбор данных

Гидравлический расчёт системы в своем большинстве базируется на вычислениях связанных из расчета теплоснабжения по площади помещения. Благодаря этому нужно иметь такую информацию:

  • площадь каждого отдельного помещения;
  • размеры дверных и оконных разъёмов (межкомнатные двери на потери теплоты практически не оказывают влияние);
  • условия климата, специфики региона.

Площадь общей комнаты — 18,83 м2, спальная комната — 14,86 м2, кухня — 10,46 м2, балкон — 7,83 м2 (сумма), коридор — 9,72 м2 (сумма), ванная — 3,60 м2, санузел — 1,5 м2. Парадные двери — 2,20 м2, оконная витрина общей комнаты — 8,1 м2, окно комнаты для сна — 1,96 м2, окно кухни — 1,96 м2.

Высота стен квартиры — 2 метра 70 см. Стены с внешней стороны сделаны с бетона класса В7 плюс внутренняя штукатурка, толщиной 300 мм. Стены внутри и перегородки — несущие 120 мм, традиционные — 80 мм. Пол и поэтому потолок из бетонных частей перекрытия класса В15, толщина 200 мм.

Планировка этой квартиры дает возможность создать одну одну-единственную ветку теплоснабжения, проходящую через кухню, спальную комнату и общую комнату, что обеспечит среднюю температуру 20-22?C в помещениях

Что касаемо внешней среды? Квартира расположена в доме, который размещен в средине района маленького города. Город размещен в некой низменности, высота над уровнем моря 130-150 метров. Климат сдержанно континентальный с прохладной во время зимы и очень тёплым летом.

Средняя годовая температура, +7,6°C. Температура в среднем января — -6,6°C, июля — +18,7°C. Ветер — 3,5 м/с, влажность воздуха средняя — 74 %, кол-во осадков 569 мм. Анализируя условия климата региона, хотелось бы выделить, что дело имеем с большим разбросом температур, что со своей стороны оказывает влияние на особенное условие к регулировке системы квартирного отопления.

Мощность водогрейного котла

Одним из главных узлов системы отопления считается котел: электрический, газовый, комбинированный — на этом этапе значения не имеет. Так как нам важна главная его характеристика — мощность, другими словами кол-во энергии за единицу времени, которая уходить будет на теплоснабжение. Мощность самого котла устанавливается по ниже приведённой формуле:

где Sпомещ — сумма площадей всех комнат, которые требую теплоснабжения, Wудел — удельная мощность с учитыванием условий климата расположения (вот для чего необходимо было знать климат региона). Что отличительно, для различных зон климата имеем следующие данные:

  • для северных областей — 1,5 — 2 кВт/м2;
  • для центральных областей — 1 — 1,5 кВт/м2;
  • для южных областей — 0,6 — 1 кВт/м2.

Данные цифры достаточно условны, однако как правило дают заметный численный ответ относительно воздействия внешней среды на систему квартирного отопления.

На такой карте показаны климатические зоны с различными режимами температур. От расположения жилья относительно зоны и зависит сколько необходимо расходовать на обогрев квадратного метра кВатт энергии

Сумма квартирной площади которую нужно обогревать — равна общей квартирной площади и равна 65,54-1,80-6,03=57,71 м2 (минус балкон). Удельная котельная мощность для центрального региона с суровой зимой — 1,4 кВт/м2. Аналогичным образом, в нашем примере расчётная мощность отопительного котла равноценна 8,08 кВт.

Динамические параметры носителя тепла

Переходим ко второму этапу расчетов — анализ употребления носителя тепла. Во многих случаях система квартирного отопления разнится от других систем — это связывют с количеством отопительных панелей и протяженностью трубопровода. Давление применяется в качестве добавочной «движущей силы» потока вертикально по системе.

В приватных одно- и высотных зданиях, устаревших панельных домах многоквартирных используются системы обогрева с большим давлением, что позволяет перевозить теплоотдающее вещество на все участки разветвлённой, многокольцевой системы обогрева и доставать воду на всю высоту (до 14-ого этажа) строения.

Напротив, обыкновенная 2- или 3- комнатная квартира с местным отоплением не имеет подобного многообразия колец и ветвей системы, она включает не больше трех контуров. А это означает и перевозка носителя тепла осуществляется при помощи нормального процесса протечки воды. Но еще можно применять циркуляционные домашние электрические насосы, нагрев обеспечивается газовым/электрокотлом.

Советуем использовать насос циркуляционный для отопления помещений более 100 м2. Устанавливать насос можно как до так и после котла, но в большинстве случаев его устанавливают на «обратку» — ниже температура носителя, меньше завоздушенность, больше эксплуатационный период насоса

Профессионалы в области проектирования и монтажного процесса отопительных систем формируют два главных подхода в плане расчёта объёма носителя тепла.

  1. По фактической емкости системы. Суммируются все подряд объёмы полостей, где начнет протекать поток горячей воды: сумма некоторых участков труб, секций отопительных приборов и т.д. Но это довольно трудоёмкий вариант.
  2. По мощности котла. Тут рекомендации профессионалов разошлись достаточно сильно, одни говорят 10, иные 15 литров на единицу мощности котла.

С прагматичной точки зрения необходимо брать во внимание, тот момент что наверняка система обогрева будет не только подавать горячую воду для жилого помещения, но и подогревать воду для ванной/душа, рукомойника, раковины и сушилки (а может быть и для гидравлического массажа или гидромассажная ванна). Такой вариант намного проще.

Благодаря этому в этом случае советуем установить 13,5 литров на единицу мощности. Помножив этот количество на котельная мощность (8,08 кВт) приобретаем расчётный объём водяной массы — 109,08 литров.

Вычисляемая скорость носителя тепла в системе считается конкретно тем параметром, который дает возможность выбирать определённый размер трубы для системы обогрева. Она высчитывается по следующей формуле:

где W — котельная мощность, t — температура воды которая подается, to — температура воды в обратном контуре, k — коэффициент полезного действия котла (0,95 для газового водогрея). (0.86 * 8080* 0.95)/80-60 = 6601,36/20=330кг/ч. Аналогичным образом за один час в системе передвигается 330 килограмм носителя тепла (литров воды), а ёмкость системы около 110 литров.

Обозначение диаметра труб

Для окончательного определения диаметра и толщины труб отопления осталось решить вопрос относительно потерь теплоты.

Очень много тепла уходит из помещения через стены — до 40%, через окна — 15%, пол — 10%, все остальное через потолок/крышу. Для жилой площади свойственны потери по большей части через окна и балконные модули

Есть несколько типов потерь теплоты в обогреваемых помещениях.

  1. Потери давления потока в трубе. Такой параметр прямо пропорционален произведению удельной потери на трение в середине трубы (предоставляет изготовитель) на общую длину трубы. Но учтя текущую задачу такие потери можно не иметь в виду.
  2. Потери напора на здешних трубных сопротивлениях — утери теплоты на фитингах и в середине оборудования. Но учтя условия задачи, минимальное количество фитинг-изгибов и количество отопительных приборов, такими потерями можно пренебречь.
  3. Есть ещё один вид потерь тепла, однако он больше связан с расположением помещения относительного остального строения. Для обыкновенной квартиры, которая пребывать в средине дома и находится по соседству слева/с правой стороны/сверху/снизу с другими квартирами, потери тепла через стены сбоку, пол и потолок почти что равны «0».

В расчёт можно лишь взять потери через фасадную часть жилой площади — балкон и центральное окно общей комнаты. Однако это вопрос закрывается за счёт дополнения 2-3 секций к любому из отопительных приборов.

Как видно из таблицы, диаметр трубы из металла должен составлять 16-18 мм с толщиной 1,5-2 мм или 20-25 мм пластиковые Поливинилхлоридные трубы с толщиной стены 3-4 мм

Анализируя выше изложенную информацию, нужно отметить что для рассчитанной скорости горячей воды в отопительной системе известна табличная скорость перемещения частиц воды относительно стены трубы горизонтально 0,3-0,7 м/с.

В помощь мастеру хотим представить говоря иначе чек-лист проведения вычислений для обычного гидравлического расчёта системы обогрева:

  • сбор данных и расчёт мощности котла;
  • объём и скорость носителя тепла;
  • потери теплоты и трубный диаметр.

Порой при просчёте можно получить очень большой размер трубы, что бы закрыть расчётный объём носителя тепла. Данную проблематику решить можно увеличением литража котла или добавлением добавочного расширительного бачка.

Видео-инструкции и обзоры

В представленном видео доступно рассказываются все основы и тонкие моменты схем проектирования и гидравлических расчётов систем отопления на примерах:

Следующее видео показывает специфики, плюсы и минусы естественной и принудительной систем циркуляции носителя тепла для отопительных систем:

Подводя в итоге вычислений гидравлического расчёта, в результате получили определенные физические характеристики будущей системы обогрева. Естественно, что это очень простая схема расчёта, которая даёт приблизительные данные относительно гидравлического расчёта для системы обогрева обычной 2-комнатной квартиры.

Гидравлический расчет отопительных систем. Теплоснабжение в приватном доме

Современная система обогрева – это презентация полностью нового подхода к ее регулированию. На данное время это не подготовительная наладка перед запуском системы с облегчением будущего гидравлического рабочего режима. Современное теплоснабжение в приватном доме во время работы имеет регулярно изменяющийся режим тепла. Что просит от оборудования не только отслеживать изменения при обогреве помещения, но и правильно на них реагировать.

Условия для хорошей работы системы

Есть определенные моменты, соблюдение которых даст возможность гарантировать хорошую и производительную работу системы обогрева:

  • Подача носителя тепла в приборы с нагревательной функцией должна выполняться в тех количествах, которые будут давать тепловой баланс помещения, при условиях регулярно меняющейся наружной температуры и в зависимости от режима температур помещений, конкретного ее хозяином.
  • Уменьшение расходов, плюс к этому энергетических, для преодоления сопротивления в плане гидравлики.
  • Снижение финансовых затрат при монтажных работах системы отопления, зависящих также от диаметра прокладываемых трубо-проводов.
  • Небольшой уровень шума, стабильность и надежность работы устройств отопления.

Как правильно высчитать отопительную систему

Чтобы высчитать теплоснабжение в приватном доме, требуется знать нужное кол-во тепла. Для этой цели рассчитываются потери тепла всего дома в тёплое и прохладное время года. Сюда относятся потери тепла через оконные, проемы для двери, конструкции ограждения и т. д. Это довольно кропотливые расчеты. В большинстве случаев считают, что примерно тепловой источник должен делать 10 кВт на 100 м2 обогреваемой площади.

Под системой отопления знают связь между совокупностью приборов: магистрали из труб, насосы, запорно-регулирующее оборудование, средства контроля и автоматики для теплопередачи от источника конкретно в пространство помещения.

Типы котлов отопления

Прежде чем сделать гидравлический расчет отопительных систем, нужно правильно выбрать котел (тепловой источник). Есть такие виды котлов: электрический, газовый, твердотопливный, комбинированный и иные. Выбор во многих случаях зависит от топлива, доминирующего в районе проживания.

Электрокотел

Ввиду трудностей с подключением мощностей и довольно большой ценой на электрическую энергию такое оборудование не обрело собственного большого распространения.

Котел газовый

Чтобы установить подобный котел, раньше нужно было особое индивидуальное помещение (котельная установка). На данный момент это можно отнести исключительно к оборудованию с открытой топкой. Такой способ очень популярен в местах с газификацией.

Котел на твердом топливе

При относительной общедоступности топлива такое оборудование не пользуется большой популярностью. При его эксплуатации появляются определенные неудобства. В течении 24 часов следует производить пару раз камеру сгорания. Более того, режим отдачи тепла имеет циклический характер. Использование данных котлов становится легче (уменьшается количество камер сгорания) путем применения термобаллона или топлива с большой температурой сгорания, благодаря ему становится больше время горения за счёт регулируемой воздушной подачи. Также это можно делать за счёт водяных теплоаккумуляторов, к которым подсоединяется магистральное отопление.

Заданные параметры во время расчета мощности

  • Wуд – удельная мощность теплового источника (котла), приходящаяся на площадь строения в 10 м2 с учетом климатических условия региона.
  • S – площадь помещения которое отапливается.

Также есть общепринятые значения удельной мощности, которые зависят от зоны климата:

  • Wуд = 0,7-0,9 – для Южного района.
  • Wуд = 1,2-1,5 – для Центрального района.
  • Wуд = 1,5-2,0 – для Северного района.

Формула для мощности котла

Прежде чем приступать к такому серьезному мероприятию, как гидравлический расчет отопительных систем, необходимо определить мощность теплового источника по следующей формуле:

Для комфорта расчета примем среднее значение Wуд за 1 кВт, аналогичным образом приобретаем, что 10 кВт должно приходиться на 100 м2 обогреваемой площади. В результате схемы монтажного процесса системы обогрева будут подчиняться от площади дома.

В других вариантах применяется в принудительном порядке циркуляция носителя тепла с помощью циркулярных насосов.

Система из двух труб

Это обычный вариант системы обогрева, который проявил себя самым лучшим образом за длительное время эксплуатации. Гидравлический расчет отопительной двухтрубной системы будет рассмотрен ниже. Почему она так именуется? А дело все в том, что основой инженерного плана послужил монтаж нескольких трубо-проводов через этажи строения. К одному стояку с горячей водой подключался по всем этажам прибор для нагрева, а в проложенный рядом трубопровод поступала охлажденная вода из радиатора.

В результате еще не успевший остынуть тепловой носитель из первого прибора поступал в прибор, который находился ниже этажом, а циркулирующая жидкость имела ту же температуру, что и в первом. Аналогичным образом, температура носителя тепла в первом и последнем трубопроводах была похожей – это значит, что одинаковой была и отдача тепла.

Отопительная система с двумя трубами – плюсы

Магистральное отопление в приватном доме с двухтрубной системой имеет такие плюсы:

  • На каждом отапливаемом этаже обеспечивается одинаковый прогрев всех приборов.
  • Если сравнивать с однотрубной системой, можно полностью нагреть намного больше помещений.
  • Управление режима температур в каждом определенном помещении.

Расчетно-графические мероприятия

Исполняя сложный гидравлический расчет отопительных систем, первым делом нужно сделать много предварительных мероприятий:

  1. Устанавливается тепловой баланс отапливаемого сооружения.
  2. Подбирается вид приборов с функцией нагрева, после этого они схематично располагаются на проекте помещения.
  3. Дальше принимается решение по расположению всех агрегатов для отопления, типу и материалам трубо-проводов, регулирующих и запорных устройств.
  4. Чтобы выполнить гидравлический расчет отопительных систем, понадобится нарисовать важную схему в аксонометрии с указыванием расчетных нагрузок и длин участков.
  5. Устанавливается основное кольцо – это закрытый отрезок, который в себя включает размещенные постепенно участки трубо-проводов, имеющие самый большой расход носителя тепла от теплового источника к наиболее удалённому нагревательному прибору.

За расчетный участок принимается тот, который имеет постоянный расход носителя тепла и одинаковое сечение.

Пример гидравлического расчета системы обогрева

На расчетном отрезке тепловая нагрузка равна потоку тепла, который на подающем трубопроводе должен передать, а на обратном уже передал циркулирующую жидкость, которая проходила через данный участок.

Расход носителя тепла Gi-j, кг/ч вычисляется по следующей формуле:

Gi-j = 0,86?Qi-j/(t2-t0), где

Gi-j – это кол-во тепла на расчетном отрезке i-j;

t2-t0 – это расчетные температуры холодной и горячей жидкости естественно.

Как подобрать диаметр трубо-проводов

Чтобы снизить затраты на преодоление сопротивлений в период движения циркулирующей жидкости, диаметры трубо-проводов должны находиться в границах небольшой скорости носителя тепла, которая требуется для убирания воздушных пузырьков, помогающих возникновению воздушных пробок. Чтобы сделать меньше их, диаметр трубо-проводов приводится к очень маленькому значению, которое не приводит к гидравлическому шуму в арматуре и трубах системы.

Все магистрали из труб производственного изготовления разделяют на полимерные и железные. Первые являются наиболее долговечными, вторые – механически очень крепкие. Какие трубы применять в отопительной системе, зависит от ее характерных особенностей.

Гидравлический расчет системы обогрева – программа

Учтя рабочий объем, который необходимо сделать на шаге проектирования, вы можете воспользоваться специальным программным обеспечением.

Применяя исходники, программа исполняет автоматичный выбор трубо-проводов требуемого диаметра, выполняет предварительную настройку регулирующих и балансировочных вентилей, автоматических клапанов для радиатора и автоматизированных регуляторов в системе отопления. Также программа может без посторонней помощи оценить, какого размера понадобятся приборы с нагревательной функцией.

Способы гидравлического расчета системы обогрева.

Доброго всем времени суток! На сегодняшний день я опишу как необходимо делать гидравлический расчет системы обогрева и что это вообще такое. Начинаем с последнего вопроса.

Что такое гидравлический расчет и для чего он необходим?

Гидравлический расчет (дальше ГР) – это математический метод, в результате выполнения которого мы получаем нужный трубный диаметр в этой системе (ввиду имеется диаметр внутри). Более того, станет понятно какой нам приходится применять насос циркуляционный – устанавливается напор и расход насоса. Все это позволит сделать отопительную систему экономически хорошей. Выполняется он на основании законов гидравлики – специализированного раздела физики, посвященного движению и равновесию в жидкостях.

Доктрина гидравлического расчета системы обогрева.

В теории ГР теплоснабжения построен на другом уравнении:

Данное равноправие правильно для определенного участка. Расшифровывается это уравнение так:

  • ?P – линейные потери давления.
  • R – удельные потери давления в трубе.
  • l – длина труб.
  • z – потери давления в отводах, запорной арматуре.

Из формулы видно, что потери давления тем больше, чем она длиннее и чем больше в ней отводов или других элементов, уменьшающих проход или меняющих направление потока жидкости. Давайте выведем чему равны R и z. Для этого рассмотрим еще одно уравнение, показывающее потери давления от трения об стены труб: ?Pтрение = (?/d)*(v??/2)

Это уравнение Дарси – Вейсбаха. Давайте расшифруем его:

  • ? – показатель, зависящий от характера движения трубы.
  • d – диаметр внутри трубы.
  • v – скорость движения жидкости.
  • ? – плотность жидкости.

Из данного уравнения ставится значимая зависимость – потери давления на трение тем меньше, чем больше диаметр внутри труб и меньше скорость движения жидкости. Причем, зависимость от скорости тут квадратичная. Потери в отводах, тройниках и запорной арматуре определяются по другой формуле:

  • ? – показатель местного сопротивления (дальше КМС).
  • v – скорость движения жидкости.
  • ? – плотность жидкости.

Из этого уравнения также видно, что падение давления увеличивается с увеличением скорости жидкости. Также, нужно заявить, что в случае использования низкозамерзающего носителя тепла тоже будет играть существенную роль его плотность – чем она больше тем тяжелее циркулярному насосу. Благодаря этому при переходе на “незамерзайку” возможно понадобится поменять насос циркуляционный.

Из всего, что было сказано выведем следующее равноправие:

?P =?Pтрение +?Pарматура=((?/d)(v??/2)) + (?(v??/2)) = ((?/?)l(v??/2)) + (?*(v??/2)) = R•l + z;

Отсюда приобретаем следующие равенства для R и z:

Сейчас предлагаю разобраться в том, как применяя эти формулы высчитать гидравлическое сопротивление.

Как в действительности считают гидравлическое сопротивление системы обогрева.

Часто инженерам приходится рассчитывать системы обогрева на больших объектах. В них немалое количество отопительных систем и много сотен метров труб, но считать все равно необходимо. Ведь без ГР не выйдет по правилам выбрать насос циркуляционный. Также ГР дает возможность установить еще до монтажного процесса будет ли работать все это.

Для упрощения жизни проектировщикам разработаны разные численные и программные способы определения сопротивления в плане гидравлики. Начинаем от ручного к автоматизированному.

Приближенные формулы расчета сопротивления в плане гидравлики.

Для определения удельных потерь на трение в водопроводе применяется следующая приближенная формула:

Практический урок гидравлического расчета системы отопления


R = 5104 v1.9 /d1,32 Па/м;

Тут сберегается почти что квадратичная зависимость от скорости движения жидкости в водопроводе. Эта формула справедлива для скоростей 0,1-1,25 м/с.

Если у вас известен расход носителя тепла, другими словами приближенная формула для определения диаметра внутри труб:

Получив результат нужно воспользоваться следующей таблицей для получения диаметра условного прохода:

Наиболее трудоемким будет расчет здешних сопротивлений в фитингах, запорной арматуре и приборах теплоснабжения. Раньше я упоминал коэффициенты местного сопротивления ?, их выбор выполняется по справочным таблицам. Если с углами и запорной арматурой все понятно, то вот выбор КМС для тройников преобразуется в целое приключение. Чтобы стало ясно о чем я говорю, взлянем на следующую картинку:

По картинке видно, что у нас есть целых 4 вида тройников, для любого из которых будут собственные КМС местного сопротивления. Затрудненность здесь будет состоять в грамотном выборе направления тока носителя тепла. Для тех кому очень необходимо, приведу тут таблицу с формулами из книги О.Д. Самарина “Гидравлические расчеты инженерных систем”:

Эти формулы можно перенести в MathCAD или любую иную программу и высчитать КМС с погрешностью до 10 %. Формулы применимы для скоростей движения носителя тепла от 0,1 до 1,25 м/с и для труб с диаметром условного прохода до 50 мм. Такие формулы прекрасно подходят для отапливания загородных домов и личных домов. Сейчас рассмотрим некоторые программные решения.

Программы для расчета сопротивления в плане гидравлики в системах обогрева.

Сейчас в сети интернет можно отыскать много разных программ для расчета теплоснабжения платных и бесплатных. Разумеется ясно, что платные программы обладают намного мощнее функционалом, чем бесплатные и разрешают решать пошире круг задач. Подобные программы имеет смыл покупать профессиональным инженерам-проектировщикам. Обывателю, который желает своими силами сосчитать отопительную систему в собственном доме вполне хватит бесплатных программ. Ниже приведу перечень самых популярных программных продуктов:

  • Valtec.PRG – бесплатная программа для расчета теплоснабжения и водообеспечения. Существуют возможности расчета полов с подогревом и даже тёплых стен
  • HERZ – целое семейство программ. При их помощи можно рассчитывать как однотрубные так и отопительные системы с двумя трубами. Программа имеет удобное графическое представление и возможность разбивки на поэтажные схемы. Есть возможность расчета потерь тепла
  • Поток – наша разработка, представляющая из себя комплексную САПР, которая может проектировать инженерные сети разной сложности. В отличие от предыдущих, Поток – не бесплатная программа. Благодаря этому простой среднестатистический человек навряд ли станет ее использовать. Она необходима для специалистов.

Есть еще пару иных решений. По большей части от изготовителей труб и соединителей. Производственники затачивают программы для расчета под собственные материалы и благодаря этому в какой-то степени вынуждают приобретать их материалы. Это такой рекламный ход и в нем нет ничего плохого.

Итоги публикации.

Расчет сопротивления в плане гидравлики системы обогрева дело прямо-таки не очень простое и требующее опыта. Ошибки тут могут стоить слишком дорого. Некоторые ветви и стояки могут не работать. По ним просто не будет циркуляции. Благодаря этому хорошо чтобы этим занимались люди с образованием и опытом работ такого типа. Сами установщики почти что никогда не занимаются расчетами. Они везде стремятся делать теже самые решения, которые работали у них раньше. Но то, что работало у иного человека совсем не нужно будет работать у вас. По этому настойчиво советую обратиться к инженеру и выполнить настоящий проект. На этом пока все, жду ваших вопросов в комментариях.