ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА, ИХ ОСОБЕННОСТИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

Цель – в выборе экономичных диаметров труб с учетом перепадов давления и определения расхода теплоносителя. Задачи – 1.Потери давления в СО(ΔР_со) не должны превышать располагаемое давление (ΔР_р). ΔР_со=(0,95-0,9) ΔР_р.

2.Потери давления в параллельных цирк кольцах СО должны быть увязаны.

Гидравлический расчет выполняется по схеме, делят ее на участки, наносят нагрузки. Тепловые нагрузки(Qуч) составляются из тепловых нагрузок приборов. Тепловая нагрузка прибора равна теполопотерям помещения.

По удельным линейным потерям давления

1.Составляется расчетная аксонометрическая схема со всей запорно-регулирующей арматурой. Разбивают схему на участки и расставляют тепловую нагрузку и длину.

2.Выбирают главное циркуляционное кольцо.

3.Определяют расчетное циркуляционное давление в СО в зависимости от схемы подключения к тепловым сетям.

4.Определяют средние удельные потери давления по главному цирк кольцу:

для предварительного определения диаметров

5.Определяют расход воды на расчетных участках.

6.Ориентируясь на R_ср и G_уч подбираем d, при v>1,5м/с.

7.Сумму потерь давления сравниваем с Р_р, запас 5-10%.

8.Расчитывают параллельные циркуляционные кольца.

По удельным характеристикам сопротивления:

1.Назначают диаметр труб, исходя из v_доп и конструктивных особенностей.

2.Расчет ведется с последнего стояка, задаваясь расходом.

3.Определяют расход воды по другим стоякам. Невязка потерь давления в параллельных кольцах = 0.

По приведенным длинам.

По динамике давления.

5.2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ ПО УДЕЛЬНОЙ ЛИНЕЙНОЙ ПОТЕРЕ ДАВЛЕНИЯ: ПОРЯДОК РАСЧЕТА.

При расчёте по этому способу диаметр труб подбирается по предварительному вычисленному расходу воды на каждом участке. При этом перепад температуры на всех стояках принимается постоянным и равным расчётному перепаду температуры воды во всей системе.

для однотрубных:

для двухтрубных:

Расход воды на каждом участке равняется:

, кг/ч

Q_уч, Вт – тепловая нагрузка участка;

с– теплоёмкость воды, c = 4,19 кДж/кг∙°С

— расчётный перепад температуры

— поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную (сверх расчётной) поверхность отопительного прибора

— коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений

, кг/ч

Потери давления при расчёте по этому способу на трение и на местные сопротивления

Па

Па/м – удельные потери

— коэффициент гидравлического трения, зависит от режима течения и от коэффициента шероховатости

— внутренний диаметр трубы; — динамическое давление; — длина участка

— потери давления на местные сопротивления

Па

Значение R для воды приводится в «Справочнике проектировщика ч. 1» Таблицы составлены для K_ш = 0,2 мм. Кроме того, таблицы составлены для перепадов 95-70, 105-70 и для 130-70, 150-70.

1) Составляется расчётная аксонометрическая схема со всей запорно-регулирующей арматурой. Разбивают схему на участки, нумеруют их и проставляют на них тепловую нагрузку и длину.

2) Расчёт начинают с выбора основного (главного) циркуляционного кольца.

а) в тупиковых схемах 1-трубных системах за главное принимают кольцо, проходящее через дальний стояк. А в двухтрубных системах – это кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка нагруженной ветви.

б) при попутном движении наиболее неблагоприятным в гидравлическом смысле является кольцо, проходящее через один из средних нагруженных стояков.

3) Определяют расчётное циркуляционное давление в системе отопления в зависимости от схемы подключения к тепловой сети.

4) Для предварительного выбора диаметра трубопроводов определяют среднее значение удельных потерь R_ср по главному циркуляционному кольцу.

Па/м

— общая длина главного циркуляционного кольца

5) Определяют расходы воды на расчётных участках

6) Ориентируясь на значение R_ср по величине по таблицам подбирают диаметры труб. При этом скорость воды не должна превышать 1,5 м/с.

7) Просуммировав потери давления на всех расчётных участках, сравнивают эту сумму с располагаемым давлением. Запас 5-10%.

8) После этого выполняют увязку параллельных колец.

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:

1. Собрать исходные данные и систематизировать их.
2. 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

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.

Вычисление местных сопротивлений

Местные сопротивления возникают в трубе и арматуре. На величину данных показателей влияют:

• шероховатость внутренней поверхности трубы;
• наличие мест расширения или сужения внутреннего диаметра трубопровода;
• повороты;
• протяженность;
• наличие тройников, шаровых кранов, приборов балансировки и их количество.

Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется постоянным диаметром и неизменным расходом теплоносителя (в соответствии с тепловым балансом помещения).

Исходные данные для расчета:

• длина расчетного участка – l, м;
• диаметр трубы – d, мм;
• заданная скорость теплоносителя – u, мм;
• характеристики регулирующей арматуры, предоставляемые производителем;
• коэффициент трения (зависит от материала трубы), λ;
• потери на трение – ∆Pl, Па;
• плотность теплоносителя (расчетная) – ρ = 971,8 кг/м 3 ;
• толщина стенки трубы – dн х δ, мм;
• эквивалентная шероховатость трубы – kэ, мм.

Гидравлическое сопротивление – ∆P на участке сети рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха.

Символ ξ в формуле означает коэффициент местного сопротивления.

Если в доме стоит печка, отопить она сможет лишь небольшое помещение. Установка батарей отопления в частном доме большой площади обязательна, так как в противном случае отдаленные от печи комнаты отапливаться не будут.

Основные характеристики газового котла Buderus представлены в этом обзоре.

О том, как запустить газовый котел, расскажем в этой статье.

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.

Определение потерь

Гидравлическое сопротивление главного циркуляционного кольца представляет собой сумму потерь его составляющих элементов:

• первичного контура – ∆Plk;
• местных систем – ∆Plм;
• генератора тепла – ∆Pтг;
• теплообменника ∆Pто.

Гидравлический расчет системы отопления – пример расчета

В качестве примера рассмотрим двухтрубную гравитационную систему отопления.

Исходные данные для расчета:

• расчетная тепловая нагрузка системы – Qзд. = 133 кВт;
• параметры системы – tг = 75 0 С, tо = 60 0 С;
• расход теплоносителя (расчетный) – Vсо = 7,6 м 3 /ч;
• присоединение отопительной системы к котлам производится через гидравлический разделитель горизонтального типа;
• автоматика каждого из котлов в течение всего года поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе – tг = 80 0 С;
• автоматический регулятор перепада давления устанавливается на вводе каждого распределителя;
• система отопления от распределителей смонтирована из металлопластиковых труб, а теплоснабжение распределителей производится посредством стальных труб (водогазопроводных).

Диаметры участков трубопроводов подобраны с использованием номограммы для заданной скорости теплоносителя 0,4-0,5 м/с.

На участке 1 установлен клапан dу 65. Его сопротивление согласно информации производителя составляет 800 Па.

На участке 1а установлен фильтр диаметром 65 мм и с пропускной способностью 55 м3/ч. Сопротивление этого элемента составит:

0,1 х (G/kv) х 2 = 0,1 х (7581/55) х 2 = 1900 Па.

Варианты двухтрубной отопительной системы

Сопротивление трехходового клапана dу = 40 мм и kv = 25 м3/ч составит 9200 Па.

Суммарные потери давления в системе снабжения теплом распределителей будут равняться 21514 Па или приблизительно 21,5 кПа.

Самодельная печь хорошо подойдет для обогрева дачного домика или подсобного помещения. Печка из газового баллона своими руками – смотрите инструкцию по изготовлению.

Как собрать пресс для топливных брикетов своими руками, вы узнаете в этой статье.

Аналогичным образом производится расчет остальных частей системы теплоснабжения распределителей. При расчете системы отопления от распределителя выбирается основное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженное отопительное устройство. Гидравлический расчет производится с использованием 1-го направления.

Видео на тему