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
Что такое система в ставках на спорт
Система — это комбинированная ставка из нескольких экспрессов. Сумма ставки на систему равномерно распределяется между этими экспрессами.
Название системы состоит из двух чисел. Например, «3 из 4». Второе число — это количество исходов в системе, а первое — количество событий в каждом из экспрессов системы. В системе «3 из 4» всего 4 исхода, которые объединены в экспрессы по 3 события в каждом. Итого 4 экспресса. Чтобы по этой системе получить выплату, должны пройти как минимум 3 из 4 исходов. Тогда в системе выиграет 1 из 4 экспрессов.
Системы в букмекерских конторах достигают любой размерности вплоть до «15 из 16». Таблица размерностей систем ФОНБЕТ представлена ниже. По вертикали указано число событий в системе. По горизонтали указано число событий в одном варианте. Например, число вариантов в системе 5/8 находится в 5-м столбце 8-й строки таблицы. Получаем 56 вариантов. Минимальная ставка на систему равна числу вариантов для данной системы, но не менее чем 50 рублей.
| k/n | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 3 | 3 | |||||||||||||
| 4 | 6 | 4 | ||||||||||||
| 5 | 10 | 10 | 5 | |||||||||||
| 6 | 15 | 20 | 15 | 6 | ||||||||||
| 7 | 21 | 35 | 35 | 21 | 7 | |||||||||
| 8 | 28 | 56 | 70 | 56 | 28 | 8 | ||||||||
| 9 | 36 | 84 | 126 | 126 | 84 | 36 | 9 | |||||||
| 10 | 45 | 120 | 210 | 252 | 210 | 120 | 45 | 10 | ||||||
| 11 | 55 | 165 | 330 | 462 | 462 | 330 | 165 | 55 | 11 | |||||
| 12 | 66 | 220 | 495 | 792 | 924 | 792 | 495 | 220 | 66 | 12 | ||||
| 13 | 78 | 286 | 715 | 1287 | 1716 | 1716 | 1287 | 715 | 286 | 78 | 13 | |||
| 14 | 91 | 364 | 1001 | 2002 | 3003 | 3432 | 3003 | 2002 | 1001 | 364 | 91 | 14 | ||
| 15 | 105 | 455 | 1365 | 3003 | 5005 | 6435 | 6435 | 5005 | 3003 | 1365 | 455 | 105 | 15 | |
| 16 | 120 | 560 | 1820 | 4368 | 8008 | 11440 | 12870 | 11440 | 8008 | 4368 | 1820 | 560 | 120 | 16 |
Расчет диаметра труб системы отопления
Данный расчет производится на основании ряда параметров. Сначала необходимо определить тепловую мощность системы обогрева, потом рассчитать с какой скоростью теплоноситель – горячая вода или другой вид теплоносителя – будет двигаться по трубам. Это поможет максимально точно произвести расчеты и избежать неточностей.
Расчет мощности отопительной системы
Вычисление производятся по формуле. Чтобы высчитать мощность системы обогрева нужно объем обогреваемого помещения умножить на коэффициент теплопотери и на разницу между зимней температурой внутри помещения и за его пределами и затем разделить полученное значение на 860.
Если постройка имеет стандартные параметры, то производить расчет можно в усредненном порядке.
Для определения результирующей температуры необходимо среднюю внешнюю температуру в зимнее время года и внутреннюю не меньше чем это регламентировано санитарными требованиями.
Скорость теплоносителя в системе
По нормативам скорость движения теплоносителя по трубам отопления должна превышать показатель 0,2 метра в секунду. Это требование обусловлено тем, что при более низкой скорости движения из жидкости выделяется воздух, что приводит к воздушным пробкам, которые могут нарушить работу всей системы обогрева.
Верхний уровень скорости не должен превышать 1,5 метра в секунду, поскольку это может привести к шуму в системе.
В целом желательно соблюдать средний барьер скорости, чтобы увеличить циркуляцию и тем самым повысить продуктивность системы. Чаще всего, чтобы добиться этого применяются специальные насосы.
Расчет диаметра трубы системы обогрева
Правильное определение диаметра трубы очень важный момент, поскольку он отвечает за качественную работу всей системы и если произвести неправильный расчет и смонтировать по нему систему, то потом будет невозможно исправить что-то частично. Необходима будет замена всей системы трубопровода. А это существенные расходы. Для того, чтобы не допустить этого нужно подойти к расчету со всей ответственностью.
Расчет диаметра трубы производится с помощью специальной формулы.Она включает в себя:
- искомый диаметр
- тепловую мощность системы
- скорость движения теплоносителя
- разницу между температурой в подаче и обратке отопительной системы.
Эту разницу температур необходимо выбрать исходя из нормативов на вход(не меньше чем 95 градусов) и на обратку (как правило, это 65−70 градусов). Исходя из этого, разница температур обычно принимается как 20 градусов.
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
Q (Вт) = W (Дж)/t (с)
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
| Обозначение участка | Длина участка в метрах | Количество приборов а участке, шт. |
| 1-2 | 1,8 | 1 |
| 2-3 | 3,0 | 1 |
| 3-4 | 2,8 | 2 |
| 4-5 | 2,9 | 2 |
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.
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
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:
Q=50/24=2,083 кВт
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.
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.
Образец гидравлики отопительной системы
А теперь давайте на примере рассмотрим, каким образом нужно провести гидравлический расчет системы отопления. Для этого мы берем тот участок магистрали, на котором наблюдаются относительно стабильные теплопотери. Характерно то, что диаметр трубопровода меняться не будет.
Чтобы определить подобный участок, нам необходимо основываться на информации о балансе тепла в здании, где будет находиться сама система. Помните, что нумеровать подобные участки следует, начиная от теплогенератора. Касаемо узлов, которые будут находиться на участке подачи, то их следует подписывать прописными буквами.
Если подобных узлов на магистрали не будет, то мы лишь помечаем их небольшими штрихами. Для узловых точек (они будут находиться в ответвленных участках) применяем арабские цифры. Если применяется горизонтальная система отопления, то цифра у каждой такой точки будет обозначать номер этажа. Узлы для сбора потока также должны отмечаться маленькими штрихами. Заметьте, что каждый из таких номеров должен обязательно состоять из двух цифр: одна для начала участка, вторая, следовательно, для его окончания.
Таблица сопротивлений
Важная информация! Если рассчитывается система вертикального типа, то все стояки также должны отмечаться арабскими цифрами идти строго по часовой стрелке.
Составьте заранее подробную план-смету, чтобы было удобнее определять общую протяженность магистрали. Точность сметы – не просто слово, точность должна соблюдаться до десяти сантиметров!
Почему без гидравлического расчета нельзя приступать к монтажу системы отопления?
Гидравлический расчет не только определяет диаметр труб. На стадии проектирования здания осуществляется размещение стояков, магистралей и котла. В обязательном порядке согласуются схемы подключения, предоставляющие возможность разработать нужную спецификацию.
Все работы проводятся в точном согласовании с чертежом, где указаны места прокладывания трубопровода, котельной, радиаторов (комплектность задается в спецификации).
За выполнением такой непростой инженерной задачи, как расчет радиаторов отопления следует обращаться исключительно к специалистам, которые занимаются этим на профессиональном уровне.
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.
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.
От чего зависит теплопроводность
Теплопередача зависит от таких факторов, как:
- Материал, из которого возведено строение, – различные материалы отличаются по способности проводить тепло. Так, бетон, различные виды кирпича способствуют большой потере тепла. Оцилинрованное бревно, брус, пено- и газоблоки, наоборот, при меньшей толщине имеют меньшую теплопроводность, что обеспечивает сохранение тепла внутри помещения и намного меньшие затраты на утепление и отопление здания.
- Толщина стены – чем данное значение больше, тем меньше теплоотдача происходит через ее толщу.
- Влажность материала – чем больше влажность сырья, из которого возведена конструкция, тем больше он проводит тепла и тем быстрее она разрушается.
- Наличие воздушных пор в материале – заполненные воздухом поры препятствуют ускоренным теплопотерям. Если эти поры заполняются влагой, теплопотери увеличиваются.
- Наличие дополнительного утепления – облицованная слоем утеплителя снаружи или внутри стены по потерям тепла имеют значения в разы меньше чем неутепленные.
В строительстве наряду с теплопроводностью стен большое распространение приобрел такая характеристика, как термическое сопротивление (R). Рассчитывается она с учетом следующих показателей:
- коэффициента теплопроводности стенового материала (λ) (Вт/м×0С);
- толщины конструкции (h), (м);
- наличия утеплителя;
- влажности материала (%).
Чем ниже величина термического сопротивления, тем в большей мере стена подвержена теплопотерям.
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций по данной характеристике выполняется по следующей формуле:
R= h/ λ; (м2×0С/Вт)
Пример расчета термического сопротивления:
Исходные данные:
- несущая стена выполнена из сухого соснового бруса толщиной 30 см (0,3 м);
- коэффициент теплопроводности составляет 0,09 Вт/м×0С;
- расчёт результата.
Таким образом, термическое сопротивление такой стены будет составлять:
R=0,3/0,09=3,3 м2×0С/Вт
Если полученное значение равно или больше нормативного, то материал и толщина стеновых конструкций выбраны правильно. В противном случае следует произвести утепление здания для достижения нормативного значения.
При наличии утеплителя его термическое сопротивление рассчитывают отдельно и суммируют с аналогичным значением основного стенового материала. Также если материал стеновой конструкции имеет повышенную влажность, применяют соответствующий коэффициент теплопроводности.
Для более точного расчета термического сопротивления данной конструкции к полученному результату добавляют аналогичные значения окон и выходящих на улицу дверей.
Расчет тепловой мощности системы отопления
Тепловая мощность системы отопления — это количество теплоты, которое необходимо выработать в доме для комфортной жизнедеятельности в холодное время года.
Теплотехнический расчет дома
Существует зависимость между общей площадью обогрева и мощностью котла. При этом, мощность котла должна быть больше или равняться мощности всех отопительных приборов (радиаторов). Стандартный теплотехнический расчет для жилых помещений следующий: 100 Вт мощности на 1 м² отапливаемой площади плюс 15 — 20 % запаса.
Расчет количества и мощности приборов отопления (радиаторов) необходимо проводить индивидуально для каждого помещения. Каждый радиатор имеет определенную тепловую мощность. В секционных радиаторах общая мощность складывается из мощности всех используемых секций.
В несложных отопительных системах приведенных способов расчета мощности бывает достаточно. Исключение — здания с нестандартной архитектурой, имеющие большие площади остекления, высокие потолки и другие источники дополнительных теплопотерь. В этом случае потребуется более детальный анализ и расчет с использованием повышающих коэффициентов.
Теплотехнический расчет с учетом тепловых потерь дома
Расчет тепловых потерь дома необходимо выполнять для каждого помещения в отдельности, с учетом окон, дверей и внешних стен.
Более детально для данных теплопотерь используют следующие данные:
- Толщину и материал стен, покрытий.
- Конструкцию и материал кровельного покрытия.
- Тип и материал фундамента.
- Тип остекления.
- Тип стяжек пола.
Для определения минимально необходимой мощности отопительной системы с учетом тепловых потерь можно воспользоваться следующей формулой:
Qт(кВт×ч) = V × ΔT × K ⁄ 860, где:
Qт — тепловая нагрузка на помещение.
V — объем обогреваемого помещения (ширина × длина × высота), м³.
ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения, °C.
K — коэффициент тепловых потерь строения.
860 — перевод коэффициента в кВт×ч.
Коэффициент тепловых потерь строения K зависит от типа конструкции и изоляции помещения:
| K | Тип конструкции |
| 3 — 4 | Дом без теплоизоляции — упрощенная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа. |
| 2 — 2,9 | Дом с низкой теплоизоляцией — упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши. |
| 1 — 1,9 | Средняя теплоизоляция — стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей. |
| 0,6 — 0,9 | Высокая теплоизоляция — улучшенная конструкция, кирпичные стены с теплоизоляцией, небольшое число окон, утепленный пол, кровельный пирог с высококачественной теплоизоляцией. |
Разница между температурой воздуха вне помещения и необходимой температурой внутри помещения ΔT определяется исходя из конкретных погодных условий и требуемого уровня комфорта в доме. Например, если температура снаружи -20 °C, а внутри планируется +20 °C, то ΔT = 40 °C.
Есть ли бесплатные программы для расчётов?
Чтобы упростить расчет системы отопления частного дома, можно воспользоваться специальными программами. Их, конечно, не так много как графических редакторов, но выбор всё же есть. Одни распространяются бесплатно, другие – в демо-версиях. В любом случае, сделать нужные расчёты один-два раза получится и без материальных вложений.
Программное обеспечение «Oventrop CO»
Бесплатное программное обеспечение «Oventrop CO» предназначено для того, чтобы выполнить гидравлический расчёт отопления загородного дома.
Программа «Oventrop CO» создана для предоставления графической помощи на этапе составления проекта отопления. Она позволяет выполнить гидравлический расчёт и для однотрубной, и для двухтрубной системы. Работать в ней просто и удобно: есть уже готовые блоки, осуществляется контроль над ошибками, огромный каталог материалов
На основе предварительных настроек и подбора отопительных приборов, трубопровода и арматуры можно проектировать новые системы. Помимо этого возможна регулировка существующей схемы. Она осуществляется посредством подбора мощности уже имеющегося в распоряжении оборудования в соответствии с нуждами отапливаемых комнат и помещений.
Оба эти варианта могут сочетаться в данной программе, позволяя регулировать существующие фрагменты и проектировать новые. При любом варианте расчёта «Oventrop CO» подбирает настройки арматуры. В части выполнения гидравлических расчётов у этой программы широкие возможности: от подбора диаметров трубопровода до анализа расхода воды в оборудовании. Все результаты (таблицы, схемы, рисунки) можно распечатать или перенести в среду Windows.
Программное обеспечение «Instal-Therm HCR»
Программа «Instal-Therm HCR» позволяет рассчитать систему радиаторного и поверхностного отопления.
Она поставляется в комплекте InstalSystem TECE, куда входят ещё три программы: Instal-San Т (для проектирования холодного и горячего водоснабжения), Instal-Heat&Energy (для расчёта тепловых потерь) и Instal-Scan (для сканирования чертежей).
Программа «Instal-Therm HCR» снабжена расширенными каталогами материалов (трубы, потребители воды, фитинги, радиаторы, теплоизоляция и запорно-регулирующая арматура). Результаты расчётов выдаются в виде спецификации на предлагаемые программой материалы и изделия. Единственный недостаток пробной версии – невозможно вывести её на печать
Вычислительные возможности «Instal-Therm HCR»: — подбор по диаметру труб и арматуры, а также тройников, фасонных изделий, распределителей, проходных муфт и теплоизоляции трубопровода; — определение высоты подъёма насосов, расположенных в смесителях системы или на участке; — гидравлические и тепловые расчёты отопительных поверхностей, автоматическое определение оптимальной температуры входа (питания); — подбор радиаторов, учитывающий охлаждение в трубопроводах рабочего агента.
Пробной версией можно воспользоваться бесплатно, но она имеет ряд ограничений. Во-первых, как и в большинстве условно-бесплатных программ, результаты распечатать нельзя, равно как и экспортировать их. Во-вторых, в каждом из приложений пакета можно создать только три проекта. Правда изменять их можно сколько угодно. В-третьих, созданный проект сохраняется в модифицированном формате. Файлы с таким расширением ни другая пробная, ни даже стандартная версия не прочитают.
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
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.
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
