Гидравлический расчет системы отопления: просто о сложном. Пример расчета гидравлического системы отопления
видео-инструкция как рассчитать своими руками, номограмма, цена, фото
Что представляет собой гидравлический расчет системы отопления? Какие величины нуждаются в подсчетах? Наконец, главное: как рассчитать их, не располагая точными значениями гидравлического сопротивления всех участков, отопительных приборов и элементов запорной арматуры? Давайте разбираться.
Проектирование отопления начинается с вычислений.
Что рассчитываем
Для любой системы отопления важнейший параметр — ее тепловая мощность.
Она определяется:
- Температурой теплоносителя.
- Тепловой мощностью отопительных приборов.
Заметьте: в документации последний параметр указывается для фиксированной дельты температур между температурой теплоносителя и воздухом в отапливаемом помещении в 70 С.Уменьшение дельты температур вдвое приведет к двукратному уменьшению тепловой мощности.
Методы вычисления тепловой мощности мы пока оставим за кадром: им посвящено достаточно тематических материалов.
Однако для того, чтобы обеспечить перенос тепла от трассы или котла к отопительным приборам, важны еще два параметра:
- Внутреннее сечение трубопровода, привязанное к его диаметру.
У разных типов труб наружный и внутренний диаметр соотносятся по-разному.
- Скорость потока в этом трубопроводе.
В автономной отопительной системе с принудительной циркуляцией важно знать еще пару значений:
- Гидравлическое сопротивление контура. Расчет гидравлического сопротивления системы отопления позволит определить требования к напору, создаваемому циркуляционным насосом.
- Расход теплоносителя через контур, определяющийся производительностью циркуляционного насоса отопительной системы при соответствующем напоре.
Проблемы
Как говорят в Одессе, «их есть».
Для того, чтобы вычислить полное гидравлическое сопротивление контура, нужно учесть:
- Сопротивление прямых участков труб. Оно определяется их материалом, внутренним диаметром, скоростью потока и степенью шероховатости стенок.
Эта номограмма для гидравлического расчета систем отопления позволяет определить потерю напора для разных диаметров и значений расхода.
- Сопротивление каждого поворота и перехода диаметра.
- Сопротивление каждого элемента запорной арматуры.
- Сопротивление всех отопительных приборов.
- Сопротивление теплообменника котла.
Собрать воедино все необходимые данные явно станет проблемой даже в самой простой схеме.
Что делать?
Формулы
К счастью, для автономной отопительной системы гидравлический расчет отопления может быть выполнен с приемлемой точностью и без углубления в дебри.
Скорость потока
С нижней стороны ее ограничивает рост перепада температур между подачей и обраткой, а заодно и повышенная вероятность завоздушивания. Быстрый поток вытеснит воздух из перемычек к автоматическому воздухоотводчику; медленный же с этой задачей не справится.
С другой стороны, слишком быстрый поток неизбежно породит гидравлические шумы. Элементы запорной арматуры и повороты розлива станут источником раздражающего гула.
Шум в системе отопления едва ли порадует вас ночью.
Для отопления диапазон приемлемой скорости потока берется от 0,6 до 1,5 м/с; при этом подсчет прочих параметров обычно выполняется для значения 1 м/с.
Диаметр
Его при известной тепловой мощности проще всего подобрать по таблице.
| Внутренний диаметр трубы, мм | Тепловой поток, Вт при Dt = 20С | ||
| Скорость 0,6 м/с | Скорость 0,8 м/с | Скорость 1 м/с | |
| 8 | 2453 | 3270 | 4088 |
| 10 | 3832 | 5109 | 6387 |
| 12 | 5518 | 7358 | 9197 |
| 15 | 8622 | 11496 | 14370 |
| 20 | 15328 | 20438 | 25547 |
| 25 | 23950 | 31934 | 39917 |
| 32 | 39240 | 52320 | 65401 |
| 40 | 61313 | 81751 | 102188 |
| 50 | 95802 | 127735 | 168669 |
Напор
В упрощенном варианте он рассчитывается по формуле H=(R*I*Z)/10000.
В ней:
- 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 коэффициент, который зависит от наличия в контуре дополнительного оборудования.
| Элементы контура | Значение коэффициента |
| Арматура и фитинги | 1,3 |
| Термостатические головки и клапаны | 1,7 |
| Смеситель с трех- или двухходовым клапаном | 1,2 |
На фото — смесительный узел для отопления.
Если в системе присутствует несколько элементов из списка, соответствующие коэффициенты перемножаются. Так, для системы с шаровыми вентилями, резьбовыми фитингами для труб и термостатом, регулирующим проходимость розлива, Z=1,3*1,7=2,21.
Производительность
Инструкция по расчету своими руками производительности насоса тоже не отличается сложностью.
Производительность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:
- G — производительность в м3/час.
- Q -тепловая мощность контура в киловаттах.
- Dt — разница температур между подающим и обратным трубопроводами.
Пример
Давайте приведем пример гидравлического расчета системы отопления для следующих условий:
- Дельта температур между подающим и обратным трубопроводом равна стандартным 20 градусам.
- Тепловая мощность котла — 16 КВт.
- Общая длина розлива однотрубной ленинградки — 50 метров. Отопительные приборы подключены параллельно розливу. Термостаты, разрывающие розлив, и вторичные контуры со смесителями отсутствуют.
Итак, приступим.
Минимальный внутренний диаметр согласно приведенной выше таблице равен 20 миллиметрам при скорости потока не менее 0,8 м/с.
Полезно: современные циркуляционные насосы часто имеют ступенчатую или, что удобнее, плавную регулировку производительности.В последнем случае цена устройства несколько выше.
Насос KSB Rio-Eco Z с плавной регулировкой.
Оптимальный напор для нашего случая будет равен (50*150+1,3)/10000=0,975 м. Собственно, в большинстве случаев параметр не нуждается в расчете. Перепад в системе отопления многоквартирного дома, обеспечивающий в ней циркуляцию — всего 2 метра; именно таково минимальное значение напора абсолютного большинства насосов с мокрым ротором.
Производительность вычисляется как G=16/(1,163*20)=0,69 м3/час.
Заключение
Надеемся, что приведенные методики расчетов помогут читателю вычислить параметры собственной отопительной системы, не забираясь в дебри сложных формул и справочных данных. Как всегда, прикрепленное видео предложит дополнительную информацию. Успехов!
gidroguru.com
постановка задачи, порядок выполнения расчета, ошибки и способы их исправления
От правильного выбора всех элементов системы водяного отопления, их установки, во многом зависит эффективность её работы, сроки безаварийной и экономичной эксплуатации. Насколько экономичным и эффективным будет отопление в доме, покажут уже начальные вложения средств на этапе установки и монтажа системы. Рассмотрим подробнее как осуществляется гидравлический расчет систым отопления, с целью определения оптимальной мощности отопительной системы.
Эффективность системы отопления «на глазок»
Во многом суммы таких затрат зависят от:
- требуемых диаметров трубопроводов
- фитингов и соответствующих им приборов отопления
- переходников
- регулировочной и запорной арматуры
Желание минимизировать такие затраты не должно идти в ущерб качеству, но принцип разумной достаточности, некий оптимум, должен выдерживаться.
В большинстве современных индивидуальных отопительных комплексов применяются электронасосы для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя, в качестве которого часто используются незамерзающие составы антифризов. Гидравлическое сопротивление таких систем отопления для разных их типов теплоносителей будет разным.
Учитывая постоянно растущую стоимость энергоносителей (все виды топлива, электроэнергия) и расходных материалов (теплоносители, запчасти и пр.), следует с самого начала стремиться заложить в систему принцип минимизации расходов на эксплуатацию системы. Опять же, исходя из их оптимального соотношения для решения задачи создания комфортного температурного режима в отапливаемых помещениях.
Разумеется, соотношение мощности всех элементов отопительной системы должны обеспечивать оптимальный режим подачи теплоносителяк приборам отопления в объёме достаточном для выполнения основной задачи всей системы — обогрева и поддержания заданного температурного режима внутри помещения, независимо от изменения наружных температур. К элементам отопительной системы относятся:
- котел
- насос
- диаметр труб
- регулировочная и запорная арматура
- тепловые приборы
Помимо того, очень неплохо, если в проект изначально будет заложена определённая «эластичность», допускаюшая переход на иной вид теплоносителя (замена воды на антифриз). Кроме того, отопительная система, при меняющихся режимах эксплуатации никоим образом не должна вносить дискомфорт во внутренний микроклимат помещений.
Гидравлический расчёт и решаемые задачи
В процессе выполнения гидравлического расчёта отопительной системы, решается достаточно большой круг вопросов обеспечения выполнения приведенных выше и целого ряда дополнительных требований. В частности, находится диаметр труб на всех секторах по рекомендованным параметрам, включающим определение:
- скорости движения теплоносителя;
- оптимального теплообмена на всех участках и приборах системы, с учётом обеспечения его экономической целесообразности.
В процессе движения теплоносителя происходит неизбежное его трение о стенки трубы, возникают потери скорости, особенно заметные на участках, содержащих повороты, колена и т. п. В задачи гидравлического расчёта входит определение потерь скорости движения среды, вернее, давления на отрезках системы, подобных указанным, для общего учёта и включения в проект требуемых компенсаторов. Параллельно определению потери давления, необходимо знать требуемый объём, называемый расходом, теплоносителя во всей проектируемой системе водяного отопления.
Учитывая разветвлённость современных отопительных систем и конструктивные требования реализации наиболее распространённых схем разводки, например, примерное равенство длин ветвей в коллекторной схеме, расчёт гидравлики даёт возможность учесть такие особенности. Это позволит обеспечить более качественную автобалансировку и увязку ветвей, включенных параллельно или по другой схеме. Такие возможности часто требуются в ходе эксплуатации с применением запорных и регулирующих элементов, в случае необходимости отключения или перекрытия отдельных веток и направлений, при возникновении необходимости работы системы в нестандартных режимах.
Подготовка выполнения расчёта
Проведению качественного и детального расчёта должны предшествовать ряд подготовительных мероприятий по выполнению расчётных графиков. Эту часть можно назвать сбором информации для проведения расчёта. Являясь самой сложной частью в проектировании водяной отопительной системы, расчёт гидравлики позволяет точно спроектировать всю её работу. В подготавливаемых данных обязательно должно присутствовать определение требуемого теплового баланса помещений, которые будут обогреваться проектируемой отопительной системой.
В проекте расчёт ведётся с учётом типа выбранных приборов отопления, с определёнными поверхностями теплообмена и размещения их в обогреваемых помещениях, это могут быть батареи секций радиаторов или теплообменники других типов. Точки их размещения указываются на поэтажных планах дома или квартиры.
Принимаемая схема конфигурирования системы водяного отопления должна быть оформлена графически. На этой схеме указывается место размещения генератора тепла (котёл), показываются точки крепления приборов отопления, прокладка основных подводящих и отводящих магистралей трубопроводов, прохода веток приборов отопления. На схеме подробно приводится расположение элементов регулирующей и запорной арматуры. Сюда входят все виды устанавливаемых кранов и вентилей, переходных клапанов, регуляторов, термостатов. В общем, всего, что принято называть регулирующей и запорной арматурой.
После определения на плане требуемой конфигурации системы, её необходимо вычертить в аксонометрической проекции по всем этажам. На такой схеме каждому отопительному прибору присваивается номер, указывается максимальная тепловая мощность. Важным элементом, также указываемым для теплового прибора на схеме, является расчётная длина участка трубопровода для его подключения.
Обозначения и порядок выполнения
На планах обязательно должно быть указано, определённое заранее, циркуляционное кольцо, называемое главным. Оно обязательно представляет собой замкнутый контур, включающий все отрезки трубопровода системы с наибольшим расходом теплоносителя. Для двухтрубных систем эти участки идут от котла (источника тепловой энергии) до самого удалённого теплового прибора и обратно к котлу. Для однотрубных систем берётся участок ветки — стояка и обратной части.
Единицей расчёта является отрезок трубопровода, имеющий неизменный диаметр и ток (расход) носителя тепловой энергии. Его величина определяется исходя из теплового баланса помещения. Принят определённый порядок обозначения таких отрезков, начиная от котла (источника тепла, генератора тепловой энергии), их нумеруют. Если от подающей магистрали трубопровода есть ответвления, их обозначение выполняется заглавными буквами в алфавитном порядке. Такой же буквой со штрихом обозначается сборная точка каждой ветки на обратном магистральном трубопроводе.
В обозначении начала ветки приборов отопления указывается номер этажа (горизонтальные системы) или ветки — стояка (вертикальные). Тот же номер, но со штрихом ставится в точке их подключения к обратной линии сбора потоков теплоносителя. В паре, эти обозначения составляют номер каждой ветки расчётного участка. Нумерация ведётся по часовой стрелке от левого верхнего угла плана. По плану определяется и длина каждой ветки, погрешность составляет не более 0,1 м.
На поэтажном плане отопительной системы по каждому её отрезку считается тепловая нагрузка, равная тепловому потоку, переданному теплоносителем, она принимается с округлением до 10 Вт. После определения по каждому прибору отопления в ветке, определяется суммарная нагрузка по теплу на магистральной подающей трубе. Как и выше, тут округление полученных значений ведётся до 10 Вт. После вычислений, каждый участок должен иметь двойное обозначение с указанием в числителе величины тепловой нагрузки, а в знаменателе — длины участка в метрах.
Требуемое количество (расход) теплоносителя на каждом участке легко определяется путём деления количества тепла на участке (скорректированное на коэффициент, учитывающий удельную теплоёмкость воды) на разность температур нагретого и охлаждённого теплоносителя на этом участке. Очевидно, что суммарное значение по всем рассчитанным участкам даст требуемое количество теплоносителя в целом по системе.
Не вдаваясь в детали, следует сказать, что дальнейшие расчёты позволяют определить диаметры труб каждого из участков системы отопления, потери давления на них, произвести гидравлическую увязку всех циркуляционных колец в сложных системах водяного отопления.
Последствия ошибок расчёта и способы их исправления
Очевидно, что гидравлический расчёт является достаточно сложным и ответственным этапом разработки отопления. Для облегчения подобных вычислений разработан целый математический аппарат, существуют многочисленные версии компьютерных программ, предназначенных для автоматизации процесса его выполнения.
Несмотря на это, от ошибок никто не застрахован. Среди наиболее распространённых выбор мощности тепловых приборов без проведения расчёта, указанного выше. В этом случае, помимо более высокой стоимости самих радиаторных батарей (если мощность больше требуемой), система будет затратной, расходуя повышенное количество топлива и требуя более значительных на свое содержание. Проще говоря, в комнатах будет жарко, форточки постоянно открыты и придётся дополнительно оплачивать обогрев улицы. В случае заниженной мощности попытки обогрева приведут к работе котла на повышенной мощности и также потребуют высоких финансовых затрат. Исправить такую ошибку достаточно сложно, возможно потребуется полностью переделывать всё отопление.
Если неверно проведен монтаж радиаторных батарей, эффективность работы всего отопительного комплекса также падает. К таким ошибкам относится нарушение правил установки батареи. Ошибки этой группы могу вдвое снизить теплоотдачу самых качественных тепловых приборов. Как и в первом случае, стремление повысить температуру в помещении, приведёт к дополнительным расходам энергоносителя. Чтобы исправить ошибки установки, зачастую достаточно переустановить и подключить заново радиаторные батареи.
Следующая группа ошибок относится к ошибке определения требуемой мощности источника тепла и приборов отопления. Если мощность котла заведомо выше мощности отопительных приборов, он будет работать неэффективно, потребляя большее количество топлива. Налицо двойной перерасход средств: в момент покупки такого котла и в ходе эксплуатации. Чтобы исправить положение, такой котёл, радиаторы или насос, а то и все трубы системы, придётся менять.
При расчёте требуемой мощности котла, может быть допущена ошибка в определении потерь тепла зданием. В результате мощность генератора тепловой энергии будет завышена. Результатом будет перерасход топлива. Чтобы исправить ошибку, придётся заменить котёл.
Ошибочный расчёт балансировки системы, нарушение требований примерного равенства веток и т. п. может привести к необходимости установки более мощного насоса, позволяющего доставить носитель к дальним приборам отопления в нагретом состоянии. Однако в этом случае возможно появление «звукового сопровождения» в виде гула, свиста и т. п. Если подобные ошибки допущены в системе тёплого водяного пола, то результатом установки мощного насоса может стать «поющий пол».
При ошибках определения требуемого количества теплоносителя или переводе гравитационной системы на принудительную циркуляцию, объём его может оказаться слишком велик, и дальние приборы отопления не будут работать. Как и ранее, попытки решения проблемы увеличением интенсивности прогрева, приведут к перерасходу газа, износу котла. Решить вопрос можно применением нового насоса и гидрострелки, т. е. тепловой пункт придётся всё равно переделывать.
После всего можно однозначно сказать, что проведение гидравлического расчёта системы отопления позволит гарантированно минимизировать расходы на всех этапах проектирования, устройства, монтажа и долговременной эксплуатации высокоэффективной системы водяного отопления.
Пример гидравлического расчета (видео)
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!teplo.guru
Гидравлический расчет системы отопления, сопротивление, испытание, пример и программа
В последнее время автономная отопительная система становится все более востребованной. Большинство владельцев квартир отказываются от централизованного отопления, считая индивидуальную систему более надежной и качественной. При этом довольно часто основной причиной выбора именно автономной системы отопления становится ее доступность и экономичность. Конечно, изначально на приобретение необходимого оборудования и монтаж системы придутся потратиться. Однако все затраты окупаются довольно быстро, поскольку в дальнейшем обслуживание такой системы обходится значительно дешевле, чем ежемесячная оплата централизованного отопления. Конечно, экономичность автономной системы достигается только в том случае, если она была правильно подобрана и установлена. В связи с этим огромное значение приобретает гидравлический расчет системы отопления, который необходимо проводить заранее.
Схема автономного отопления квартиры Для чего он нужен?
Прежде всего, следует понимать, что старая программа контроля функционирования отопительной системы значительно отличается от современной именно по причине различного осуществления гидравлического режима. Помимо этого, современные отопительные системы отличаются использованием более качественных материалов и технологий монтажа – что также отображается на их себестоимости и экономичности. Более того, современная система позволяет совершать контроль на всех этапах и замечает даже незначительное колебание температуры.
Аксонометрическая схема системы отопления коттеджа — первые этап гидравлического расчета Можно сделать простой вывод: применение более качественной, модернизированной современной системы позволяет значительно снизить уровень энергопотребления, что, в свою очередь, ведет к повышению экономичности системы. Однако не следует самостоятельно монтировать отопительную систему, поскольку этот процесс требует специальных знаний и навыков. В частности, нередко проблемы возникают из-за неправильно установленного каркаса и отказа от проведения гидравлического расчета системы отопления. Что же важно учитывать при монтаже системы:
- только в случае правильно выполненного монтажа будет осуществляться равномерная подача теплоносителя ко всем элементам системы. А этот показатель – залог равновесия между регулярно изменяющейся температурой воздуха снаружи и внутри помещения.
- минимализация затрат на эксплуатацию системы (в особенности – топливной) приводит к тому, что значительно снижается гидравлическое сопротивление системы отопления.
- чем больше диаметр используемых труб – тем выше будет себестоимость отопительной системы.
- система должна быть не только надежной и качественно установленной. Важным фактором является и ее бесшумность.
Какую информацию получаем после того, как сделан гидравлический расчет отопления:
Рекомендуем к прочтению:
- диаметр труб, применимый на различных участках системы для ее максимально эффективной работы;
- гидравлическая устойчивость системы отопления в разных сегментах отопительной системы;
- тип гидравлической связки трубопровода. В некоторых случаях для достижения максимального равновесия отдельных процессов используется специальный каркас.
- расход и давление теплоносителя во время циркуляции в отопительной системе.
Конечно, расчет гидравлического сопротивления системы отопления является довольно затратным процессом. Однако следует учитывать то, что правильность его проведения дает возможность получения максимально точной информации, необходимой для создания качественной отопительной системы. Поэтому наиболее правильным является привлечение специалиста, а не попытка произвести данный расчет самостоятельно.
Пример рабочей схемы в программе при выполнении гидравлического расчетаПеред тем, как будет проведен гидравлический расчет системы отопления онлайн, следует получить такие данные:
- равновесие показателей тепла во всех помещениях, которые необходимо будет отапливать;
- наиболее подходящий тип отопительных приборов, прорисовать на предварительном плане отопительной системы их детальное расположение;
- определение типа и диаметра используемых для монтажа системы труб;
- разработка плана запорного и направляющего каркасов. Помимо этого, важно до мелочей продумать расположение в системе всех элементов – от генераторов тепла до вентилей, стабилизаторов давления и датчиков контроля уровня температуры теплоносителя;
- создание максимально детального плана системы, на котором будут указаны все ее элементы, а также длина и нагрузка сегментов;
- определить расположение замкнутого контура.
Пример таблицы с полученными данными гидравлического расчетаПример расчета гидравлики отопления
Приведем пример гидравлического расчета системы отопления. Возьмем отдельный участок трубопровода, на котором наблюдается стабильная теплопотеря. Диаметр труб не меняется.
Определить этот участок следует, основываясь на данных о тепловом балансе помещения, в котором он находится. Важно помнить – нумерация участков начинается от источника тепла. Помечаем связующие узлы, присутствующие на подающем участке магистрали прописными буквами.
Рекомендуем к прочтению:
Принципиальная схема отопленияВ случае если на магистрали присутствуют узлы – их следует пометить небольшим штрихом. Используем арабские цифры для определения узловых точек, которые присутствуют в участках ответвления. При горизонтальной отопительной системе каждая из точек соответствует номеру этажа здания. В случае применения вертикальной системы значение точки соответствует значению стояка. Узлы, в которых происходит сбор потока, также следует отмечать штрихами. Следует отметить, что номера непременно должны состоять из двух цифр. Первая из них означает начало участка, ну а вторая, соответственно, – конец.
В случае применения вертикальной системы нумерацию стояков следует проводить арабскими цифрами, следуя при этом по часовой стрелке.
Для определения протяженности всех участков трубопровода следует использовать предварительно составленную детальную план-смету. При ее создании следует придерживаться точности 0,1 м. При этом тепловой поток участка, в котором происходят вычисления, равен тепловой нагрузке, отдаваемой теплоносителем в данном сегменте системы.
Показатели гидравлического расчета расчетного циркуляционного контура с учетом потерь давления на местные сопротивления на участкахИспользование программ
В процессе моделирования новой постройки, наиболее рациональным является использование специальной программы, которая максимально точно определяет тепловые и гидравлические характеристики будущей отопительной системы. А можно использовать программу excel. При этом программа предоставляет такие данные:
- необходимый диаметр трубопровода;
- размер отопительных устройств;
- тип регулирования вентилей балансировки;
- уровень настройки регулировочных вентилей;
- уровень предварительного регулирования термостатических клапанов;
- настройку датчиков колебания давления в системе.
Конечно же, непосвященному пользователю будет крайне сложно провести самостоятельно расчет и гидравлическое испытание системы отопления. Наиболее правильным вариантом является обращение к специалисту, который имеет достаточный опыт в данной сфере. В случае, когда возможности привлечения профессионала нет, следует внимательно ознакомиться с методической литературой, в которой максимально детально описывается процесс проведения гидравлического расчета.
Оцените публикацию:
Загрузка... otoplenie-doma.org
Гидравлический расчет систем отопления. Отопление в частном доме
Современная система отопления – это демонстрация абсолютно нового подхода к ее регулированию. На сегодняшний день это не предварительная наладка перед запуском системы с облегчением последующего гидравлического режима функционирования. Современное отопление в частном доме в процессе работы имеет постоянно изменяющийся тепловой режим. Что требует от оборудования не только отслеживать изменения при обогреве помещения, но и правильно на них реагировать.
Условия для эффективной работы системы
Существуют некоторые моменты, соблюдение которых позволит обеспечить качественную и эффективную работу системы отопления:
- Подача теплоносителя в нагревательные приборы должна производиться в тех количествах, которые будут обеспечивать тепловой баланс помещения, при условии постоянно меняющейся наружной температуры и в зависимости от температурного режима помещений, определенного ее владельцем.
- Снижение затрат, в том числе энергетических, для преодоления гидравлического сопротивления.
- Снижение материальных затрат при монтаже системы отопления, зависящих также от диаметра прокладываемых трубопроводов.
- Низкий уровень шума, стабильность и надежность работы отопительных устройств.
Как правильно рассчитать систему отопления
Чтобы рассчитать отопление в частном доме, требуется знать необходимое количество тепла. С этой целью рассчитываются тепловые потери всего дома в теплое и холодное время года. Сюда относятся теплопотери через оконные, дверные проемы, ограждающие конструкции и т. д. Это довольно кропотливые расчеты. Принято считать, что в среднем источник тепла должен производить 10 кВт на 100 м2 отапливаемой площади.
Под отопительной системой понимают взаимосвязь между совокупностью приборов: трубопроводы, насосы, запорно-регулирующее оборудование, средства контроля и автоматики для передачи тепла от источника непосредственно в помещение.
Типы отопительных котлов
Перед тем как сделать гидравлический расчет систем отопления, необходимо правильно подобрать котел (источник тепла). Различают следующие виды котлов: электрический, газовый, твердотопливный, комбинированный и другие. Выбор в большинстве случаев зависит от топлива, преобладающего в районе проживания.
Электрический котел
Ввиду проблем с подключением мощностей и довольно высокой ценой на электроэнергию данное оборудование не обрело своего широкого распространения.
Котел газовый
Чтобы установить такой котел, ранее требовалось специальное отдельное помещение (котельная). В настоящее время это относится только к оборудованию с открытой камерой сгорания. Подобный вариант наиболее распространен в местах с газификацией.
Твердотопливный котел
При относительной доступности топлива данное оборудование не пользуется высокой популярностью. При его эксплуатации возникают некоторые неудобства. В течение суток необходимо производить несколько раз топку. Кроме того, режим теплоотдачи имеет циклический характер. Применение этих котлов облегчается (уменьшается число топок) путем использования термобаллона или топлива с высокой температурой сгорания, благодаря которому увеличивается время горения за счет регулируемой подачи воздуха. Также это можно производить за счет водяных теплоаккумуляторов, к которым подключается центральное отопление.
Необходимые параметры при расчете мощности
- Wуд – удельная мощность источника тепла (котла), приходящаяся на площадь здания в 10 м2 с учетом климатических условия региона.
- S – площадь отапливаемого помещения.
Также имеются общепринятые значения удельной мощности, которые зависят от климатической зоны:
- 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
Перед тем как приступить к такому ответственному мероприятию, как гидравлический расчет систем отопления, нужно определить мощность источника тепла по следующей формуле:
Wкот = S×Wуд/10.
Для удобства расчета примем усредненное значение Wуд за 1 кВт, таким образом получаем, что 10 кВт должно приходиться на 100 м2 отапливаемой площади. В результате схемы монтажа системы отопления будут зависеть от площади дома.
В остальных случаях используется принудительная циркуляция теплоносителя при помощи циркуляционных насосов.
Двухтрубная система
Это классический вариант системы отопления, который зарекомендовал себя наилучшим образом за долгое время эксплуатации. Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления будет рассмотрен ниже. Почему она так называется? Все дело в том, что основой инженерного замысла послужил монтаж нескольких трубопроводов через этажи здания. К одному стояку с горячей водой подключался по всем этажам нагревательный прибор, а в проложенный рядом трубопровод поступала охлажденная вода из отопительного прибора.
В результате еще не успевший остыть теплоноситель из первого прибора поступал в прибор, который находился этажом ниже, а циркулирующая жидкость имела ту же температуру, что и в первом. Таким образом, температура теплоносителя в первом и последнем трубопроводах была идентичной – это означает, что одинаковой была и теплоотдача.
Двухтрубная система отопления – преимущества
Центральное отопление в частном доме с двухтрубной системой имеет следующие преимущества:
- На каждом отапливаемом этаже обеспечивается равномерный прогрев всех приборов.
- По сравнению с однотрубной системой, можно полноценно обогреть значительно больше помещений.
- Регулирование температурного режима в каждом конкретном помещении.
Расчетно-графические мероприятия
Выполняя сложный гидравлический расчет систем отопления, в первую очередь необходимо произвести целый ряд предварительных мероприятий:
- Определяется тепловой баланс отапливаемого строения.
- Выбирается тип нагревательных приборов, после чего они схематично размещаются на плане помещения.
- Далее принимается решение по размещению всех отопительных агрегатов, типу и материалам трубопроводов, регулирующих и запорных устройств.
- Чтобы сделать гидравлический расчет систем отопления, потребуется начертить принципиальную схему в аксонометрии с указанием расчетных нагрузок и длин участков.
- Определяется главное кольцо – это замкнутый отрезок, который включает в себя расположенные последовательно участки трубопроводов, имеющие максимальный расход теплоносителя от источника тепла к наиболее удаленному нагревательному прибору.
За расчетный участок принимается тот, который имеет неизменный расход теплоносителя и одинаковое сечение.
Пример гидравлического расчета системы отопления
На расчетном отрезке тепловая нагрузка равна потоку тепла, который на подающем трубопроводе должен передать, а на обратном уже передал циркулирующую жидкость, которая проходила через этот участок.
Расход теплоносителя Gi-j, кг/ч вычисляется по следующей формуле:
Gi-j = 0,86×Qi-j/(t2-t0), где
Gi-j – это количество тепла на расчетном отрезке i-j;
t2-t0 – это расчетные температуры горячей и холодной жидкости соответственно.
Как выбрать диаметр трубопроводов
Чтобы сократить затраты на преодоление сопротивлений во время движения циркулирующей жидкости, диаметры трубопроводов должны располагаться в пределах минимальной скорости теплоносителя, которая требуется для удаления пузырьков воздуха, способствующих появлению воздушных пробок. Чтобы уменьшить их, диаметр трубопроводов приводится к минимальному значению, которое не приводит к гидравлическому шуму в арматуре и трубах системы.
Все трубопроводы производственного изготовления делятся на полимерные и металлические. Первые являются более долговечными, вторые – механически более прочные. Какие трубы использовать в отопительной системе, зависит от ее индивидуальных особенностей.
Гидравлический расчет системы отопления – программа
Учитывая объем работ, который нужно произвести на этапе проектирования, вы можете воспользоваться специализированным программным обеспечением.
Используя исходные данные, программа выполняет автоматический подбор трубопроводов необходимого диаметра, осуществляет предварительную настройку регулирующих и балансировочных вентилей, термостатических клапанов и автоматических регуляторов в отопительной системе. Также программа может самостоятельно оценить, какого размера потребуются нагревательные приборы.
fb.ru
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 8Следующая ⇒Определение расчетного располагаемого давления.
В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров труб и потерь давления в системе. Внутренние диаметры труб зависят от скорости воды:
(3.1)
где G, кг/с – расход воды; r, кг/м3 - плотность воды; v, м/с – ее скорость.
Скорость воды в трубах не должна превышать допустимых значений. Для жилых и общественных зданий [6]:
Диаметр трубы, м………………10 15 20 и более
Предельная скорость, м/с… ..1,5 1,2 1
Потери давления в трубопроводах DP, Па, с учетом запаса давления определяются по формуле:
(3.2)
где DРр - расчетное располагаемое циркуляционное давление
(3.3)
где DРн - циркуляционное давление, создаваемое насосом;
DРе - естественное циркулярное давление;
Б – коэффициент, учитывающий долю естественного циркуляционного давления в расчетном располагаемом давлении. Для двухтрубных систем равен 0,4, для однотрубных систем равен 1,0.
Насосное циркуляционное давление DРн определяется в зависимости от способа присоединения системы отопления к тепловым сетям. Если система отопления присоединяется через элеватор, то DРн равно давлению, создаваемому элеватором.
(3.4)
где DРаб -перепад давлений в тепловой сети на входе в абонентский ввод;
hэ = 0,2-0,3 – КПД элеватора;
u - коэффициент смешения элеватора.
(3.5)
где t1- расчетная температура воды в прямом трубопроводе тепловой сети. Принимается по заданию;
tг = 95 0 С, t0 = 70 0C– расчетные температуры горячей и обратной воды в системе отопления.
Естественное циркулярное давление DРе зависит от принятой схемы системы отопления (однотрубная или двухтрубная)
Однотрубная система
ЦО - центр охлаждения, ЦН - центр нагрева.
Рис.3.1 Схемы стояков однотрубной системы с верхней разводкой:а) проточной; б) проточно-регулируемой; в) с замыкающими участками.
При определении DРе пользуются понятиями центра нагрева (ЦН) и центра охлаждения (ЦО). В качестве центра нагрева принимается ось элеватора, а в качестве центра охлаждения – середина отопительного прибора.
В проточной и проточно-регулируемой системах (рис. 3.1 а, б) условные ЦО размещаются на половине высоты прибора. Для этих случаев естественное циркулярное давление определяется по формуле:
(3.6)
где 
(3.7)
Qi - нагрузка i-го отопительного прибора
Hi – расстояние между ЦН и ЦО для данного прибора.
Для систем с замыкающими участками (рис.3.1 в) температура воды изменяется не только в приборах, но и в замыкающих участках. В каждом приборе возникают кроме того циркуляционные кольца и циркуляционные давления.
(3.8)
где rвх , rвых - плотность воды на входе и выходе.
В инженерной практике этой величиной можно пренебречь и расчет выполнять как для схем (а) и (б).
Двухтрубная система.
Естественное циркуляционное давление для приборов 1-ого этажа определяется по формуле:
(3.9)
где h2 - расстояние по вертикали от уровня расположения элеватора до центра отопительного прибора 1 этажа, м.
Для приборов 2 этажа:
(3.10)
и т.д.
Рис. 3.2 Схема стояка двухтрубной системы с верхней разводкой.
3.2. Методы гидравлического расчета. Определение потерь давления в системе отопления
При проведении гидравлического расчета составляется расчетная схема трубопроводов в аксонометрии с соблюдением ЕСКД и ГОСТ 21602-79. На схеме, кроме трубопроводов, наносятся отопительные приборы, запорно-регулирующая арматура и, если требуется, оборудование теплового пункта. В схеме записывается тепловая нагрузка приборов и тепловая нагрузка участков системы, длины и диаметры участков. При изображении стояков подающий стояк размещается справа, а обратный слева, если смотреть со стороны помещения.
Гидравлический расчет проводится, в основном, двумя методами: по удельным потерям давления и по характеристикам сопротивлений. Обычно по первому методу рассчитываются двухтрубные и однотрубные системы, а по второму – однотрубные.
При расчете системы отопления, независимо от метода, сначала определяется основное циркуляционное кольцо, которое включает прямой и обратный магистральные трубопроводы с ответвлением к наиболее удаленному прибору.
В тупиковых схемах двухтрубных систем основным является кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка. Для однотрубных – кольцо, проходящее через дальний стояк.
Рис.3. 3. Пример аксонометрической схемы двухтрубной системы отопления с верхней разводкой.
Рис.3. 4. Пример аксонометрической схемы двухтрубной системы отопления с нижней разводкой.
После расчета участков основного циркуляционного кольца производится расчет других циркуляционных колец.
Читайте также:
lektsia.com
