Гидравлический расчет системы отопления с попутным движением теплоносителя.
Статья предназначена для специалистов, работающих в сфере ТГВ (теплогазоснабжение).
Вместо предисловия. При общении с одним из своих подписчиков, услышал такую реплику, что какой-то деятель (блогер ) сказал что систему с попутным движением рассчитать невозможно, только можно грубо прикинуть напор насоса. Данному блогеру хочу сказать, что попутная система также рассчитывается, как и любая другая. Просто у нас некоторые монтажники и те же блогеры окутывают свою работу ложной магией и псевдомастерством.
Причем, к любой моей статье про ТГВ, такие лжемонтажники — евроремонтники обычно пишут кучу гневных комментариев, и бесполезно им объяснять, что есть нормы, есть законы физики и химии. Да, как обычно, напоминаю, я никого ничему не учу, я описываю то, что я делаю и что из этого получилось, а дальше каждый в меру своего разумения. И переубеждать кого-то, а тем более переучивать нет ни желания, ни времени.
Целью гидравлического расчета является подбор диаметров, расчет расхода и напора. Расход и напор необходимы для подбора насоса. Понятно, что сейчас куча программ, которые чуть ли не сами чертят, сами считают (если что это сарказм).
Просто, некоторые любят козырнуть, а вот я считаю в такой-то «проге». Это все понятно, но прежде чем считать в проге, нужно понимать, как и чего считается.
Для примера использую свой ранее выполненный проект отопления одноэтажного коттеджа с подвалом. Система смонтирована два года назад и работает в штатном режиме.
Итак, после того как определись какая будет трассировка и выбраны радиаторы, в данном случае применены радиаторы алюминиевые секционные CALIDOR Super 500 с теплоотдачей одной секции, при теплоносителе 110/70 градусов, 199 Вт.
При пересчете на 80/65 теплоотдача 1 секции будет 135 Вт.
Про пересчет теплоотдачи разных радиаторов уже написаны статьи раньше, а именно:
В проекте применяется полипропиленовые трубы
Скорости на магистралях не превышают 0,7 м/с.
Если бы применялись металлопластиковые трубы, то все магистрали ЭТОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ выполнялись бы одним диаметров Ф32х3 (Dвн=26мм) и только на последнем приборе осуществлялся переход на Ду15. Если что, то уже на многих объектах смонтирована такая схема. Будет если потребность, возможно, напишу про это статью. Скрин такой системы ниже, она также смонтирована уже 5 лет назад, и работает в одном известном здании в г. Новый Уренгой.
Представленное оформление расчетной схемы и самого расчета, ни в коем случае, не является догмой, просто для меня оно является оптимальным обкатанным уже в течение многих лет.
Схему, тем, кто хочет разобраться, лучше скачать у меня в группе в ВК в формате ПДФ, и распечатать, чтобы параллельно смотреть ее и читать статью.
Для расчета, я пользуюсь своим екселем, который постоянно дополняю и изменяю. Кто хочет, может выполнить аналогичный ексель САМ. Ну а кому нужен этот файл, то за символическую плату в 300 рублей я его вам отправлю, заявки отправляйте на 77gaz@mail.ru (оплата через сбербанк или яндекс деньги или киви).
Последовательность действий такая:
1. Необходимо пронумеровать все участки. Правил нумерации особых нет, главное чтобы было вам понятно, и не было путаницы. Нумерация начинается от источника теплоснабжения по подающей магистрали с 0 и далее 1, 2, 3. Тоже самое по обратной магистрали, только со звездочкой 0*, 1*, 2* и т.д.
2. Далее считаем, сколько Вт тепла будет транспортировать каждый участок. Для наглядности, при необходимости, стрелками указываем направления потока. Попутная система на первый взгляд кажется сложной. Но если представить, как двигаются потоки в обратной и подающей магистралях, то все встанет на свои места. Для начала рассмотрим простую схему.
Распределение потоков по подающей магистрали следующее:
Уч. 0-1 по нему идет весь поток с расходом, обеспечивающим тепловую нагрузку 3100 Вт
Уч. 1-2 от потока 3100 Вт ушло 1300 Вт на первый радиатор, следовательно,
3100-1300=1800Вт тепловая нагрузка этого участка .
Участок 2-3 — от потока 1800 Вт ушло 300 Вт на второй радиатор , следовательно, 1800-300=1500 Вт тепловая нагрузка этого участка.
Участок 3-1* — от потока 1500 Вт ушло 500 Вт на третий радиатор , следовательно, 1500-500=1000 Вт тепловая нагрузка, идущая на четвертый радиатор.
То же самое по обратной магистрали.
3. Подписываем каждый участок, надписи соответствующие Т1 красным цветом, а соответствующие Т2 синим, это для понятности.
На участке пишем мощность в Вт , диаметр наружный и диаметр внутренний, длину участка в м, и КМС (все кмс на участках).
4. Заполняем таблицу гидравлического расчета. Все ячейки желтого цвета заполняются вручную, а именно:
Шероховатость (информация представлена в примечании к екселевской ячейке), а именно:
Kэкв=0,00002-0,00005 м для новых стальных бесшовных труб;
Кэкв=0,00015-0,0003 м для бывших в эксплуатации стальных бесшовных труб;
Кэкв=0,00004-0,0001 м для новых сварных труб;
Кэкв=0,00025-0,001 м для чугунных новых труб.
Понятно, что в ходе эксплуатации шероховатость любой трубы со временем увеличивается. Поэтому в расчете используется значение 0,0003. Я не меняю это число.
Температура подающей воды, и температура обратной воды – здесь указываются температуры теплоносителя в Т1 и Т2 при расчетной наружной температуре воздуха в зимний период (для Тюмени минус 35, для Тобольска минус 39 градусов).
5. Далее заполняем столбец «А» где указываем номера участков.
6. Далее заполняем столбец «B» где указываем тепловую нагрузку Q, Вт.
Подробный гидравлический расчет системы отопления с попутным движением теплоносителя. 3часть
Цель данной статьи — внести ясность, если будет понимание, то и любую систему можно рассчитать.
Зная расход теплоносителя через клапан, и необходимую величину потерь давления, которую должен обеспечить клапан находим величину настройки.
Для контура 0-14 — 1*-0* через клапан на радиаторе проходит расход 0,110 м3/ч, понятно что этот же расход проходит через прибор отопления.
Потери на клапане должны быть 0,41 м.в.ст.=0.0402 бар
Т.е. настройка клапана RA-N 15 будет соответствовать «7» , диапазон регулировки данного клапана находится от 0,04 до 0,73 м3/ч.
Если клапан не попадает в границы то тут два пути — либо найти клапан с соответствующим диапазоном, либо пересмотреть систему отопления.
Расчет показывает, что минимальный расход 0,20 м3/ч (настройка «4»), а максимальный 0,69 м3/ч (настройка «N»), находится в рамках регулирования клапана.
Ну а теперь, вишенка на торте, специально для тех, кто дочитал статью. Выполнив несколько детальных расчетов можно рассчитать удельные потери на 1 метр погонный трассы. Чтобы в дальнейшем, когда нет времени и нет исходников, можно было «на коленке» посчитать.
С 30% запасом, при длине кольца 65 метров, получаем сопротивление 3,57 м.в.ст.
3,57/65=0,055 м.в.ст/ м.тр.
Исходя из собственной практики, значение удельных потерь находится в диапазоне от 0,035 до 0,06 м.в.ст на 1 погонный метр трубы
Как при попутке посчитать длину циркуляционного кольца?
Если посмотреть внимательно на расчет, то длина кольца — это внутренний периметр здания при условии прокладки трубопроводов вдоль наружных стен + подъемы и опуски на этом пути трассы.
На сколько процентов отличается минимальное сопротивление от максимального.
Минимальный перепад 2,19 м.в.ст.
Максимальный перепад 3,57 м.в.ст.
Для того чтобы система работала без термостатических клапанов, изначально необходимо выполнить систему отопления с одинаковыми нагревательными приборами. Т.к., если мощности отличаются на 30 и более процентов, то тогда будет необходима балансировка. Т.е. приборы меньшей мощности необходимо гидравлически придавливать чтобы выполнить увязку.
К слову сказать, раньше не было всяких многомудрых клапанов, и правильно спроектированные и смонтированные системы работали десятилетиями. А для современных клапанов, как в сказке «Каша из топора», нужна и подготовленная вода и промывка системы, и сервис , но это по большему счету фантастика в наших реалиях.
PS. Ексель (файл) — платный стоимость 500 рублей.
Извиняйте))))). Кому он нужен — пишите на почту.
Ну, или считайте в модных программах, тут хозяин-барин.
А теперь ответ на вопрос от подписчиков:
Вопрос: как рассчитать столбец — сопротивление радиатора (м.в.ст.)
Сопротивление радиатора высчитывается также как обычный участок.
На участке «подводка Т1 + радиатор + подводка Т2» собираем все КМС
КМС — числовое значение радиатора стал. Панельного «Евростандарт» -11; для других типов приборов КМС свой, если нет, то запрашиваем у производителя.
КМС — числовое значение внезапного расширения -1;
КМС — числовое значение внезапного сужения 0,5;
КМС — тройник на ответвление (разделение) (2шт.) числовое значение 3, т.е. 3х2;
КМС — кран шаровой — числовое значение 4;
КМС — угольник — числовое значение 2,2 (при наличии);
Длину участка =длина подводок к радиатору + длина самого радиатора
Диаметр участка Ду15( ∅20х3,4).
Термостатический клапан тоже необходимо учитывать, он участвует в увязке контуров. Об этом было написано выше.
Итак, гидравлический расчет необходим.
1. Для подбора диаметров.
2. Для подбора насосов.
3. Гидравлической увязки контуров.
И последнее, многие могут задать резонный вопрос а нежирно ли делать такой расчет, можно же все выполнить прикидочно.
Мой ответ, это расчет необходим чтобы детально разобраться, рассчитывать все контура необязательно, я обычно нахожу самую нагруженную ветку, в данном случае радиатор с максимальной мощностью и считаю это кольцо.
Ну для успокоения души еще можно просчитать другие кольца.
Спасибо что дочитали. Буду рад вашей поддержке в виде лайка и подписки на канал. И смотрите другие публикации на канале.
У кого есть вопросы, то пишите мне на почту 77gazсобакаmail.ru
Пишется все без пробелов, слово собака заменить на символ @
Не забудьте вступить в группы в ВК для общения:
Гидравлический расчет системы отопления с попутным движением теплоносителя (2 часть).
Статья предназначена для специалистов, работающих в сфере ТГВ (теплогазоснабжение).
1. Далее заполняем столбец «D» , где указываем внутренний диаметр участка в метрах , для Ду=25мм, в метрах будет 0,025 м.
2. Далее заполняем столбец «H», где указываем длину участка в метрах (не забываем если труба поднимается или опускается – это все должно быть учтено).
3. Далее заполняем столбец «М» , где указываются потери на элементах . Здесь, нужно остановиться поподробнее. Если есть информация, каким КМС обладает тот или иной элемент-это хорошо. Но гораздо лучше, когда есть готовая величина потери давления на данном элементе, например термостатический клапан. В зависимости от его настройки потери давления на нем будут разные. Т.е. если в паспорте на оборудование в табличной или графической форме есть данная информация, то необходимо ей пользоваться для более точного расчета. Для примера привожу скриншоты из паспортов фильтров и обратных клапанов.
Т.е. если на участке есть несколько элементов с известными потерями давления то в данные ячейки вносим сумму этих значений, а если будет один элемент – то значение потери давления на этом элементе. Причем, исходя из графиков и формул, понятно, что чем выше скорость, тем больше будут потери.
4. Далее заполняем самую трудоемкую таблицу с КМС.
В желтые ячейки вносим количество тех или иных элементов. Для примера на участке 0-1 есть внезапное сужение, угольник (отвод 90 градусов) и кран. В красной рамке обведены значения КМС, т.е. если в справочной литературе есть информация по КМС и она разная, принимаем большее значение.
При расчете отдельных участков теплопровода необходимо иметь в виду следующее: местное сопротивление тройников и крестовин относят лишь к расчетным участкам с наименьшим расходом воды. Есть еще такая формулировка: Местные сопротивления тройников и крестовин принято относить лишь к тем расчетным участкам, в которые эти тройники и крестовины входят наименее загруженной частью. (Орлов А.И. Теплоснабжение и вентиляция стр. 105). Пример с учетом КМС представлен на куске разбираемой системы отопления. Иллюстрация разъясняющая это ниже.
5. Для попутной системы, для того чтобы не копировать потом строчки и не делать кучу расчетов, я решил выполнять расчет следующим образом:
— вносим информацию сначала по Т1 до последнего радиатора, специально разбираю подробно (1890 – так я обозначаю радиатор, по его тепловой мощности, раньше радиаторы нумеровал, но возникала путаница), т.е. все участки по подающей магистрали Т1:
0-1; 1-2; 2-3; 3-4; 4-5; 5-6; 6-7; 7-8; 8-9; 9-10; 10-11; 11-12; 12-13; 13-14; 1890-1*.
— вносим информацию от последнего радиатора по Т2 (т.е. все участки по обратной магистрали Т2 (1620 – аналогично обозначаю радиатор, по его тепловой мощности):
1620-14*; 14*-13*; 13*-12*; 12*-11*; 11*-10*; 10*-9*; 9*-8*; 8*-7*; 7*-6*; 6*-5*; 5*-4*; 4*-3*; 3*-2*; 2*-1*; 1*-0*.
Т.е. кольцо любое выбирается так, находим самый мощный радиатор, или ветку самую нагруженную, собираем потери от источника теплоснабжения до этого прибора (ветки, стояка) по Т1, проходим прибор (ветку, стояк) также собираем на нем все потери, и после этого прибора (ветки, стояк) возвращаемся по обратной магистрали собирая по ней потери, т.е. сопротивление кольца =потери по Т1 до радиатора (стояка, ветки) +потери радиатора (стояка, ветки)+потери обратной магистрали от точки присоединения радиатора (стояка, ветки) к Т2 до источника теплоснабжения.
Иллюстрация разъясняющая это ниже. На скриншоте показаны четыре расчетных кольца.
6. Далее вносим информацию по всем радиаторам, если радиаторы одинаковой мощности, дублировать их не нужно, т.к. система попутная, а вот с тупиковой пришлось бы вносить все радиаторы, т.к. каждый радиатор необходимо было увязывать, добавляя или уменьшая его сопротивление путем балансировки.
7. Теперь у нас есть информация по всем абсолютно участкам. Теперь возможно просчитать любое кольцо. Для этого выполняется такая таблица,
как видно, итого получается 14 контуров, по которым и будет рассчитываться сопротивление индивидуально для каждого контура.
Во всех справочниках как под копирку есть такая фраза «В системах с попутным движением воды в качестве главного принимается кольцо, проходящее через средний наиболее нагруженный стояк». Данная рекомендация не совсем верная, т.к. кольцо с последним радиатором на Т1 или на Т2 запросто может быть наиболее нагруженным. В случае сомнений, необходимо просчитать все кольца, времени это занимает не много, я специально засек время, чтобы просчитать не торопясь данную систему по всем направлениям, в итоге получилось 2 часа, со всем оформлением.
Расчетным наиболее нагруженным кольцом может быть любое кольцо, не зависимо где располагается стояк/прибор/контур.
Забегая вперед расчетным контуром, т.е. контуром обладающим максимальным сопротивлением по сравнению другими кольцами будет контур 0-11 –радиатор — 4*-0*. Именно на это сопротивление необходимо подобрать циркуляционный насос.
