2.1. Двухтрубные системы отопления с верхней разводкой
Вода из котла поднимается вверх по подающему трубопроводу и далее поступает по стоякам и подводкам в отопительные приборы (рис. 3-5). Горизонтальные магистрали прокладываются с уклоном. От отопительных приборов вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратный трубопровод и из него в котел.
Рис. 3. Схема двухтрубной водяной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды
Рис. 4. Схема двухтрубной водяной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды: 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – подающая магистраль; 4 – горячие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – обратная магистраль; 7 – расширительный бак
Каждый отопительный прибор данной системы отопления (рис. 4) обслуживается двумя трубопроводами – подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной. Подпитку воды в систему осуществляют от водопровода, а если его нет, то воду заливают вручную через отверстие расширительного бака. Подпитку отопительной системы из водопровода лучше делать в обратную магистраль, так как холодная вода из водопровода будет смешиваться с относительно горячей водой обратной магистрали и повышать ее плотность, увеличивая циркуляционный напор на время подпитки.
Системы отопления с естественной циркуляцией делают одно- и двухконтурными (рис. 5). В одноконтурных системах котел устанавливают в начале контура, а трубную разводку делают справа или слева от него, опоясывая по периметру весь дом или квартиру, при этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше до 20 м). Чем длиннее кольцо, тем больше в нем гидравлические сопротивления (силы трения внутри трубы). В двухконтурных системах котел размещают в центре, а трубную разводку (контуры колец) – в обе стороны от котла, общая длина труб по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше – до 20 м). Чтобы получить гидравлически сбалансированную систему, длины колец двухконтурной системы и количество секций радиаторов надо делать примерно одинаковыми.
В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды.
Рис. 5. Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя
В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В этой схеме длина циркуляционных колец неодинакова, чем дальше от котла расположен отопительный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца.
В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться гораздо лучше, чем удаленные от него. А при малой тепловой нагрузке ближайших к главному стояку циркуляционных колец их гидравлическая увязка становится еще сложнее.
В системах отопления с попутным движением воды все циркуляционные кольца имеют длину протяженность, поэтому стояки и отопительные приборы работают в одинаковых условиях. В таких системах независимо от расположения отопительного прибора по горизонтали в отношении главного стояка их прогрев будет одинаковым. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как часто при проектировании реальных отопительных систем, учитывающих планировку дома, оказывается, что при монтаже потребуется большее количество труб, чем для тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда в тупиковой системе невозможна увязка циркуляционных колец между собой.
Чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одного контура большой длины делают два коротких контура или несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы. Балансировку (гидравлическую увязку) отопительных колец контура начинают еще на стадии проектирования системы отопления. Чтобы она работала равномерно, все кольца контура должны иметь примерно одинаковые гидравлические сопротивления, то есть кольцо, расположенное близко к главному стояку, должно иметь почти такое же сопротивление, как и кольцо, удаленное от главного стояка, а сумма гидравлических сопротивлений всех колец не должна превышать величины циркуляционного напора. Иначе циркуляции теплоносителя в системе может не быть.
Работа с этажами и стояками
В программе реализована возможность загрузить помещения из или . Также инженер может самостоятельно определить контуры помещения и в автоматическом, и в ручном режиме. Можно автоматически пронумеровать помещения, если это не было сделано ранее. А все характеристики и данные по всем этажам и помещениям выводятся в одном диалоговом окне Модель здания/объекта. Здесь же можно изменить характеристики (свойства) каждого этажа или помещения — теперь для этого не требуется открывать по отдельности каждый чертеж.
На каждом этапе планирования может быть рассчитана программа, рассчитанная программой. Благодаря уже одной схеме трубопровода вы можете быстро определить рабочую гидравлическую систему и детализированные массы для ваших торгов. На другом конце шкалы вычисление с помощью трехмерной модели обеспечивает ближайшую близость к фактической реализации.
Все больше и больше существующих систем обновляются, реконструируются или обновляются. Чтобы рассматривать эти системы в соответствии с реальностью, размеры могут легко фиксироваться в частях сечения или для всей сети. 
Прямая навигация в системе трубной сети является одним из непревзойденных преимуществ интегрированного вычисления графической сети. Неблагоприятные пути потока или части сечения отображаются непосредственно в модели. И наоборот, вы можете использовать опцию простого выбора объекта в сети, чтобы редактировать свои данные расчета.
Для просмотра и анализа всех спроектированных стояков в здании и редактирования их свойств предназначен Мастер межэтажных соединений.
Какие особенности имеет расчет гидравлического отопления
Гидравлический расчет системы отопления по праву считается наиболее сложным и трудоемким этапом в процессе проектирования системы отопления для частного дома.
Перед началом проектирования необходимо выполнить ряд расчетно-графических работ:
- Рассчитать тепловой баланс в помещениях, которые будут отапливаться;
- Необходимо выбрать тип отопительных приборов и теплообменных поверхностей, после чего указать их размещение на планах жилищной площади;
- Выбрать необходимый тип конфигурации и вид водяного отопления. Принять решения по поводу размещения источников теплоподачи, трассировки веток магистральных труб;
- Выделить тип используемого оборудования, регулирующей и запорной арматуры (кранов, вентилей, клапанов и терморегуляторов);
Найти главное циркулярное кольцо, которое является последовательным набором участков трубопровода, учитывая максимальный расход теплоносителя. Для двухтрубной системы используется принцип – от источника теплопередачи до конечного элемента потребления, а для однотрубной – от стояка до термоисточника.
Комплектация
В систему Valtec входят:
- Трубы, материалом для которых может служить металлополимер либо сшитый ПЭ повышенного давления.
- Установочные детали, включая пластины теплораспределения, фиксирующие маты, подложки для теплоизоляции.
- Конструкция управляется через терморегулятор и модуль смешивания, смонтированные в коллекторном блоке. Кстати, последний считается основным модулем управления.
- Режимом температуры можно управлять и дистанционно, используя автоматику.
Данные комплектующие для водяного теплого пола присутствуют в ассортименте изделий компании Valtec. Познакомимся с каждой из этих групп.
Трубы
Сшитый ПЭ применяют также и в бытовых изделиях, скажем, в обычном садовом шланге, однако, в отличие от них трубы полимерные Valtec покрывают антидиффузионным слоем поливинилэтилена EVOH, который защищает изделие от пропуска кислорода, что могло бы привести к коррозии компонентов из стали.
Расстановка оборудования
В соответствии с выявленными потребностями различных помещений здания в системах отопления инженеры осуществляют подбор и расстановку оборудования по всей модели проектируемого объекта. Одним из преимуществ Renga является независимость работы специалистов от «незаполненных» каталогов объектов сетей отопления. В программе реализован универсальный инструмент «Стили», позволяющий создавать все необходимые виды оборудования любого производителя. В считанные минуты, путем изменения параметров системного типа, пользователь получает требуемый в проекте экземпляр.
Вместе с тем, в случае необходимости, есть возможность импорта в модель трехмерных объектов, которые инженер сможет использовать в создаваемой модели. Для этого предусмотрена интеграция системы с другими программными продуктами и импорт в форматах .ifc, .c3d, . step, .sat, .iges и др. Помимо этого, в Renga представлены готовые каталоги ведущих производителей инженерного отопительного оборудования.
Выбор насосного оборудования
В программе предусмотрена возможность экспорта данных для выбора центробежных насосов в программную систему “Spaix 4 Pumps” с последующим импортом данных о выбранном насосе в Гидросистему. Рассчитанные в Гидросистеме теплофизические свойства продукта и требуемые параметры насосного оборудования могут быть автоматически переданы в Spaix для выбора насосов, а характеристики выбранных в Spaix насосов обратно в Гидросистему для проведения полного поверочного расчета трубопровода. Тем самым обеспечивается комплексная оптимизация при выборе насосов и параметров трубопровода. Лицензия на программу Spaix 4 Pumps Pure предоставляется действующим пользователям Гидросистемы бесплатно.
Пользовательский интерфейс программы прост и интуитивно понятен. Графическое окно программы обеспечивает наглядное отображение расчетной схемы трубопровода. В программе использован интеллектуальный алгоритм, оптимизирующий расположение отдельных элементов для минимизации наложений и пересечений. Схема может быть представлена в 3D или в любой проекции, для удобства ее чтения и анализа можно также регулировать степень детальности представления элементов. Поддерживается специальный режим ввода и отображения расчетной схемы с привязкой к фоновому растровому изображению, например, к карте населенного пункта или плану завода, что особенно удобно при проведении расчетов наружных инженерных сетей. При этом пользователь может вручную перемещать узлы расчетной схемы, а программа сама определяет длины участков в соответствии с масштабом карты.
Программа рассчитывает для каждого элемента трубопровода скорость перекачиваемого продукта, потери давления на трение и местные сопротивления, свойства продукта, кавитационный запас и другие параметры. Точность расчета обеспечивается за счет автоматического пересчета свойств продукта и режимов течения на каждом участке, а также детального расчета прямых труб и местных сопротивлений с учетом режима течения в соответствии со справочником Идельчика и современными методами расчета многофазных течений. Результаты расчета можно отобразить на расчетной схеме в виде цветового выделения, наглядно показывающего элементы, ответственные за наибольшие гидравлические потери.
Вместе с программой поставляются:
- Библиотека , предназначенная для расчета теплофизических свойств индивидуальных веществ, нефтяных фракций, их смесей. База данных программы содержит свыше 1600 веществ. СТАРС позволяет автоматически проводить расчет фазового равновесия и проверку агрегатного состояния продукта;
- Библиотека GERG-2008, предназначенная для расчета теплофизических свойств и фазовых равновесий природного газа различных составов по уравнению состояния GERG-2008;
- Модуль WaterSteamPro уточненного расчета теплофизических свойств воды и водяного пара по международной методике IAPWS-IF97, который позволяет повысить точность расчета водо- и паропроводов (рекомендован РАО ЕЭС для использования в энергетике);
- Модуль “Строительная климатология”, который на основе данных «СП 131.13330.2012 Строительная климатология» (актуализированной версии СНиП 23-01-99) позволяет определить климатические параметры населенного пункта, где находится объект.
Для расчета теплофизических свойств и фазового равновесия программа может использовать также поставляемую отдельно мощную термодинамическую библиотеку фирмы ProSim.
Для распечатки исходных данных и результатов расчета в программу встроен генератор отчетов, позволяющий как вывести отчеты сразу на печать, так и предварительно просмотреть их, а также сохранить отчеты в файлы разных форматов для их последующего включения в другие документы. Отчеты поставляются с оформлением по стандарту СПДС, пользователи могут настроить их формат (например, изменить штамп, добавить эмблему фирмы) с помощью встроенного в программу модуля редактирования шаблонов.
Для расчета тепловых сетей в программу включена возможность автоматического построения пьезометрических графиков в MS Excel по результатам расчета.
В программе предусмотрена возможность импорта схемы трубопроводов из различных систем графического проектирования через файл формата PCF, импорта из проектов и экспорта в проекты программы
Гидравлический расчет системы отопления следует выполнять уже после того, как мы:
- Собрали исходные данные.
- Определили потери мощности у радиаторов.
- Рассчитали тепловые потери здания.
Если расчет сделать правильно, то отопительная система будет работать не только корректно и надежно, но и абсолютно бесшумно. Кроме того, таким образом можно избежать значительных материальных затрат на электроэнергию.
Начальные условия примера
Для более конкретного пояснения всех деталей гидравлического просчёта возьмем конкретный пример обычного жилищного помещения. В наличии имеем классическую 2-комнатную квартиру панельного дома, общей площадью 65,54 м2, которая включает две комнаты, кухню, раздельные туалет и ванная, двойной коридор, спаренный балкон.
После сдачи в эксплуатацию получили следующую информацию относительно готовности квартиры. Описываемая квартира включает обработанные шпаклевкой и грунтом стены из монолитных железо-бетонных конструкций, окна из профиля с двух камерными стеклами, тырсо-прессованные межкомнатные двери, керамическая плитка на полу санузла.
Типичный панельный 9-этажный дом на четыре подъезда. На каждом этаже по 3 квартиры: одна 2-комнатная и две 3-комнатных. Квартира расположена на пятом этаже
Кроме того, представленное жильё уже оснащено медной проводкой, распределителями и отдельным щитком, газовой плитой, ванной, умывальником, унитазом, полотенцесушителем, мойкой.
И самое главное в жилых комнатах, ванной и кухне уже имеются алюминиевые отопительные радиаторы. Вопрос относительно труб и котла остаётся открытым.
https://youtube.com/watch?v=YB1TyD3S1YY
Расчет мощности системы отопления по объему жилья
Представим следующий способ расчета мощности системы отопления – он также является довольно простым и понятным, но при этом отличается более высокой точностью конечного результата. В данном случае основой для вычислений становится не площадь помещения, а его объем. Кроме того, в расчете учитывается количество окон и дверей в здании, средний уровень морозов снаружи. Представим небольшой пример применения подобного метода – имеется дом общей площадью 80 м2, комнаты в котором имеют высоту 3 м. Постройка располагается в Московской области. Всего есть 6 окон и 2 двери, выходящие наружу. Расчет мощности тепловой системы будет выглядеть так.
Шаг 1. Определяется объем здания. Это может быть сумма каждой отдельной комнаты либо общая цифра. В данном случае объем вычисляется так – 80*3=240 м3.
Шаг 2. Подсчитывается количество окон и количество дверей, выходящих на улицу. Возьмем данные из примера – 6 и 2 соответственно.
Шаг 3. Определяется коэффициент, зависящий от местности, в которой стоит дом и того, насколько там сильные морозы.
Таблица. Значения региональных коэффициентов для расчета мощности отопления по объему.
| Теплая зима. Холода отсутствуют или очень слабы | От 0,7 до 0,9 | Краснодарский край, побережье Черного моря |
| Умеренная зима | 1,2 | Средняя полоса России, Северо-Запад |
| Суровая зима с достаточно сильными холодами | 1,5 | Сибирь |
| Экстремально холодная зима | 2,0 | Чукотка, Якутия, регионы Крайнего Севера |
Расчет мощности системы отопления по объему жилья
Так как в примере речь идет о доме, построенном в Московской области, то региональный коэффициент будет иметь значение 1,2.
Шаг 4. Для отдельно стоящих частных коттеджей определенное в первой операции значение объема здания умножается на 60. Делаем подсчет – 240*60=14 400.
Шаг 5. Затем результат вычисления предыдущего шага множится на региональный коэффициент: 14 400 * 1,2 = 17 280.
Шаг 6. Число окон в доме умножается на 100, число дверей, выходящих наружу – на 200. Результаты суммируются. Вычисления в примере выглядят следующим образом – 6*100 + 2*200 = 1000.
Шаг 7. Цифры, полученные по итогам пятого и шестого шагов, суммируются: 17 280 + 1000 = 18 280 Вт. Это и есть мощность отопительной системы, необходимая для поддержания оптимальной температуры в здании при условиях, указанных выше.
Стоит понимать, что расчет системы отопления по объему также не является абсолютно точным – в вычислениях не уделяется внимание материалу стен и пола здания и их теплоизоляционным свойствам. Также не делается поправка на естественную вентиляцию, свойственную любому дому
Калькулятор — расчет объема системы отопления
Перейти к расчётам
Укажите запрашиваемые данные и нажмите «РАССЧИТАТЬ ОБЪЕМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ»
КОТЁЛ
Объем теплообменника котла , литров (паспортная величина)
РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК
Объем расширительного бака, литров
ПРИБОРЫ ИЛИ СИСТЕМЫ ТЕПЛООБМЕНА
Разборные, секционные радиаторы
Тип радиатора:
– чугунные МС-140 с межосевым 500 мм
– чугунные МС-140 с межосевым 300 мм
– чугунные ЧМ-2 с межосевым 500 мм
– чугунные ЧМ-2 с межосевым 300 мм
– алюминиевые с межосевым 500 мм
– алюминиевые с межосевым 350 мм
– биметаллические с межосевым 500 мм
– биметаллические с межосевым 350 мм
Общее количество секций
Неразборные радиаторы и конвекторы
Объем прибора по паспорту
Количество приборов
Теплый пол
Тип и диаметр трубы
Общая длина контуров
ТРУБЫ КОНТУРА ОТОПЛЕНИЯ (подача + обратка)
Стальные трубы ВГП
Ø ½ “, метров
Ø ¾ “, метров
Ø 1 “, метров
Ø 1¼ “, метров
Ø 1½ “, метров
Ø 2 “, метров
Армированные полипропиленовые трубы
Ø 20 мм, метров
Ø 25 мм, метров
Ø 32 мм, метров
Ø 40 мм, метров
Ø 50 мм, метров
Металлопластиковые трубы
Ø 20 мм, метров
Ø 25 мм, метров
Ø 32 мм, метров
Ø 40 мм, метров
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ (теплоаккумулятор, гидрострелка, коллектор, теплобоменник и другие)
Наличие дополнительных приборов и устройств:
– нет
– есть
Суммарный объем дополнительных элементов системы
Расчёт радиаторов
В нашем случае мы будем использовать стандартные алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Мощность каждого ребра такого радиатора при температуре 70 °С составляет 150 Вт. Далее мы посчитаем мощность каждого радиатора и количество условных рёбер:
- комната 1: 28 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем 10 условных рёбер, но поскольку у нас два радиатора, оба под окнами, мы возьмём один с 6-ю рёбрами, второй с 4-мя.
- комната 2: 28 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем один радиатор с 10-ю рёбрами.
- комната 3: 56 м3 · 40 Вт · 1,2 = 2688 Вт Округляем до 2700 и получаем три радиатора: 1-й и 2-й по 5 рёбер, 3-й (боковой) — 8 рёбер.
- прихожая: 22,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1075,2 Вт. Округляем до 1200 и получаем два радиатора по 4 ребра.
- ванная: 11,2 м3 · 45 Вт · 1,2 = 600 Вт. Тут температура должна быть немного выше, получается 1 радиатор с 4-мя рёбрами.
- туалет: 8,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 403,2 Вт. Округляем до 450 и получаем три ребра.
- кухня: 43,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 2083,2 Вт. Округляем до 2100 и получаем два радиатора по 7 рёбер.
В конечном результате мы видим, что нам необходимо 12 радиаторов общей мощностью:
900 + 600 + 1500 + 750 + 750 + 1200 + 600 + 600 + 600 + 450 + 1050 + 1050 = 10,05 кВт
Исходя из последних расчётов, видно, что наша индивидуальная система отопления без проблем справится с возложенной на неё нагрузкой.
Скорость потока теплоносителя.
Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления
Как видно из названия темы в расчёте участвуют такие параметры, связанные с гидравликой, как расход теплоносителя, скорость потока теплоносителя, гидравлическое сопротивление трубопроводов и арматуры. При этом между указанными параметрами существует полная взаимосвязь.
Например при увеличении скорости теплоносителя увеличивается гидравлическое сопротивление трубопровода. При увеличении расхода теплоносителя через трубопровод определённого диаметра скорость теплоносителя возрастает и естественно растёт гидравлическое сопротивление при этом изменяя диаметр в большую сторону скорость и гидравлическое сопротивление снижаются. Анализируя эти взаимосвязи гидравлический расчёт превращается в своего рода анализ параметров для обеспечения надёжной и эффективной работы системы и снижения затрат на материалы.
Система отопления состоит из четырёх основных компонентов это трубопроводы, отопительные приборы, теплогенератор, регулирующая и запорная арматура. Все элементы системы имеют свои характеристики гидравлического сопротивления и должны учитываться при расчёте. При этом, как было сказано выше, гидравлические характеристики не являются постоянными. Производители отопительного оборудования и материалов обычно приводят данные по гидравлическим характеристикам (удельные потери давления) на производимое ими материалы или оборудование.
Номограмма для гидравлического расчёта полипропиленовых трубопроводов производства фирмы FIRAT (Фират)
Удельные потери давления (потеря напора) трубопровода указано для 1 м.п. трубы.
Проанализировав номограмму вы более наглядно увидите ранее указанные взаимосвязи между параметрами.
Итак суть гидравлического расчёта мы определили.
Теперь пройдёмся отдельно по каждому из параметров.
Расход теплоносителя
Расход теплоносителя, для более широкого понимания количество теплоносителя, напрямую зависит от тепловой нагрузки которую теплоноситель должен переместить от теплогенератора к отопительному прибору.
Конкретно для гидравлического расчёта требуется определить расход теплоносителя на заданном расчётном участке. Что такое расчётный участок. Расчетным участком трубопровода принимается участок постоянного диаметра с неизменным расходом теплоносителя. Например если в состав ветки входят десять радиаторов ( условно каждый прибор мощностью 1 кВт) а общий расход теплоносителя рассчитан на перенос теплоносителем тепловой энергии равной 10 кВт. То первым участком будет участок от теплогенератора до первого в ветке радиатора (при условии что по всему участку постоянный диаметр) с расходом теплоносителя на перенос 10 кВт. Второй участок будет находится между первым и вторым радиатором с расходом на перенос тепловой энергии 9 кВт и так далее вплоть до последнего радиатора. Рассчитывается гидравлическое сопротивление как подающего трубопровода так и обратного.
Расход теплоносителя ( кг/час) для участка рассчитывается по формуле:
Qуч – тепловая нагрузка участка Вт. Например для вышеуказанного примера тепловая нагрузка первого участка равна 10 кВт или 1000 Вт.
с = 4,2 кДж/(кг·°С) – удельная теплоемкость воды
tг – расчетная температура горячего теплоносителя в системе отопления, °С
tо – расчетная температура охлажденного теплоносителя в системе отопления, °С.
Скорость потока теплоносителя.
Минимальный порог скорости теплоносителя рекомендуют принимать в пределах 0,2 – 0,25 м/с. На меньших скоростях начинается процесс выделения избыточного воздуха содержащегося в теплоносителе что может приводить к образованию воздушных пробок и как следствие полный либо частичный отказ работы системы отопления. Верхний порог скорости теплоносителя лежит в диапазоне 0,6 – 1,5 м/с. Соблюдение верхнего порога скорости позволяет избежать возникновение гидравлических шумов в трубопроводах. На практике было определён оптимальный диапазон скорости 0,3 – 0,7 м/с .
Более точный диапазон рекомендованной скорости теплоносителя зависит от материала трубопроводов применяемых в системе отопления а точнее от коэффициента шероховатости внутренней поверхности трубопроводов . Например для стальных трубопроводов лучше придерживаться скорости теплоносителя от 0,25 до 0,5 м/с для медных и полимерных (полипропиленовые, полиэтиленовые, металлопластиковые трубопроводы) от 0,25 до 0,7 м/с либо воспользоваться рекомендациями производителя при их наличии.
Скорость потока теплоносителя Скорость потока теплоносителя. Гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления Как видно из названия темы в расчёте участвуют такие параметры, связанные с гидравликой, как расход
