Расчет систем отопления охлаждения теплоснабжения
Назначение и область применения: Программа ПОТОК предназначена для выполнения теплогидравлического расчета 1-2 трубных, коллекторных (плинтусных, лучевых) систем теплохолодоснабжения или центрального водяного отопления теплоносителем — вода или раствор, с постоянным или скользящим перепадом температур (в случаи присоединения потребителей по однотрубной системе) в зданиях любого назначения с централизованным или раздельным теплоучётом.
Тёпло/холод передаётся в помещения местными нагревательными приборами, калориферами, фэнкойлами, с организованным и не организованным учётом тепла в системе. Сложные по конфигурации системы (однотрубные, бифилярные и двухтрубные стояки и пр.) можно разделять на отдельные расчётные блоки с последующим автоматическим объединением с целью гидравлической увязки и получения общей спецификации оборудования в формате MS Word и AutoCAD
Программа дает возможность рассчитывать системы отопления последовательно — соединенные по теплоносителю, системы с предвключенными нагревательными приборами.
Универсальность: Производители запорно-регулировочной арматуры Европы вместе со своею продукцией, для успешного её продвижения, предлагают собственные программы расчёта систем и подбора арматуры. Программы адаптированы под наши нормы. Но позволяют использовать в проекте только изделия своей фирмы и только для узкого спектра назначения зданий и конструктивных особенностей систем. Как правило, это двухтрубные системы. Заказчики проектно-сметной документации при смене партнёра по поставкам оборудования зачастую ставят проектные организации перед выбором: иметь в своём арсенале индивидуальные и освоенные программные системы всех потенциальных поставщиков или освоить только одну на все возможные проектные ситуации. И этой программой является ПС «ПОТОК». Презентация к программе Поток, 5 шагов описания системы отопления.
Проектируемые системы могут быть:
• Отопления;
• Теплые полы;
• Холодоснабжения;
• Теплоснабжения (калориферов, технологического оборудования);
• С ручным и автоматическим регулированием расхода тепла и гидравлической устойчивости. С установкой балансовых клапанов, термостатических вентилей;
• Отопление местными приборами совмещённое элементами с теплоснабжением, теплыми полами;
• Внутриплощадочные теплосети;
По способу учёта затрат на отопление
а) Не организованный учёт тепла
б) Поквартирная — каждая квартира (офис, магазин и т.п.) имеет свой источник тепла и гидравлически системы отопления между собой не связаны — считать отдельно без объединения.
в) Системы с раздельным учётом тепла по владельцам (квартир, офисов, магазинов и т.п.) — считать отдельно и объединить.
По присоединению нагревательных приборов при формировании стояков:
а) однотрубные;
б) двухтрубные;
в) бифилярные;
По расположению магистралей:
а) с верхней разводкой;
б) с нижней разводкой с обычными и П — Т- образными стояками;
в) с «опрокинутой циркуляцией»;
г) с единой нижней магистралью с последовательным присоединением П. — образных стояков;
По направлению движения воды:
а) вертикальные или горизонтальные;
б) с тупиковым движением в магистралях;
в) с попутным движением в магистралях;
г) лучевые:
д) коллекторные;
е) с бифилярным движением в приборах;
По приборным (односторонним или двухсторонним) узлам:
а) проточные;
б) регулируемые;
в) с термостатами Danfoss, HERZ, Far, Watts, Comap, IMI (Heimeier, Tour Andersson) Oventrop и др.
г) с подмешивающими модулями для тёплых полов Far, Watts, Oventrop
д) проточно-регулируемые;
е) с редукционными вставками.
По теплоносителю:
а) сетевая перегретая вода от ТЭЦ (с подбором элеватора);
б) местный источник тепла;
в) незамерзающие растворы;
По источнику, побуждающему циркуляцию:
а) насосные;
б) гравитационные;
B системе отопления могут быть использованы нагревательные приборы прошлых лет, выпускаемые промышленностью СНГ или поставляемые фирмами Италии, Германии, Чехии и др. База приборов постоянно пополняется автором, в том числе и по материалам, предоставляемых пользователями.
Кроме того, система отопления местными нагревательными приборами может быть совмещена с теплоснабжением калориферов и/или электрических калориферов типа FC-205C — FC-805C, теплоснабжением технологического оборудования. При этом осуществляется совместный расчёт системы, готовятся необходимые проектные материалы.
Как запорно-регулирующей арматуры в узлах нагревательных приборов используются краны двойной регулировки, трехходовые краны, термостаты и вентили.
Рекомендуется при конструировании новых систем в обязательном порядке у приборов устанавливать термостаты, на стояках — автоматические балансовые клапаны. Это позволит избежать установки дроссель-шайб, устранить огрехи конструирования, расчёта и монтажа, обеспечить экономию тепла за весь отопительный период, что очень быстро перекроет некоторое увеличение капитальных затрат. Использование двухтрубной разводки также приводит к значительному сокращению эксплуатационных затрат.
Расчёт систем отопления выполняется с учётом дополнительных потерь тепла за счет:
а) размещения приборов у наружных стен;
б) остывания воды в неизолированных магистральных трубопроводах;
в) за счет округления поверхности нагрева приборов.
В связи с этим, для частичного возмещения дополнительных потерь тепла проектируемой системой, предусматривается увеличение расчётного количества тепла (теплоносителя) на вводе.
Диаметр любого участка может быть задан, либо определен расчетом.
Диаметры трубопроводов может быть определён программой не менее указанного пользователем.
При подборе диаметров магистралей предусмотрено соблюдение условия телескопичности.
Справочно-техническая информация, необходимая для решения задачи, включает в себя сортамент разнообразных труб, базу нагревательных приборов, теплотехнические данные запорно-регулирующей арматуры.
Вся справочно-техническая информация вынесена за пределы программы и сформирована в библиотеку технической информации с возможностью постоянной корректировки по мере освоения выпуска промышленностью новых изделий и материалов.
При проектировании систем с попутным движением теплоносителя в ветках, со стояками на 1-2 этажа, с резко разнонагруженными стояками в системе и т.п. целесообразно подключать блок установки шайб на магистралях веток, если не используются автоматические балансовые клапаны. Программа настроена на проектирование без установки шайб на магистралях.
Входные данные
Данные о геометрии системы, нагрузки на приборы, информация о поставщиках оборудования и принятой номенклатуре изделий, материал труб стояков, магистралей. Ввод данных производится в очень простой и продуманной форме. (небольшая презентация о принципе описания системы отоппления в программе Поток)
Выходные данные
Все расчётные характеристики системы в табличной форме для внесения на планы и схемы, автоматическое формирование паспорта и спецификации оборудования системы в формате Word.
Комплект поставки
Программа, программная документация, на компакт-диске (CD), ключ электронной защиты (сетевой или локальный вариант)..
Сертификат соответствия в системе ГОСТ Р
Расчет отопления частного дома
Для климата средней полосы тепло в доме является насущной потребностью. Вопрос отопления в квартирах решается районными котельными, ТЭЦ или тепловыми станциями. А как же быть владельцу частного жилого помещения? Ответ один — установка отопительной техники, необходимой для комфортного проживания в доме, она же — автономная система отопления. Чтобы не получить в результате установки жизненно необходимой автономной станции груду металлолома, к проектированию и монтажу следует отнестись скрупулёзно и с большой ответственностью.
Расчет тепловых потерь
Первый этап расчета заключается в расчете тепловых потерь комнаты. Потолок, пол, количество окон, материал из которых изготовлены стены, наличие межкомнатной или входной двери — все это источники теплопотерь.
Рассмотрим на примере угловой комнаты объемом 24,3 куб. м.:
площадь комнаты — 18 кв. м. (6 м х 3 м)
- 1 этаж
- потолок высотой 2,75 м,
- наружные стены — 2 шт. из бруса (толщина18 см), обшитые изнутри гипроком и оклеенные обоями,
- окно — 2 шт., 1,6 м х 1,1 м каждое
- пол — деревянный утепленный, снизу — подпол.
Расчеты площадей поверхностей:
- наружных стен за минусом окон: S1 = (6+3) х 2,7 — 2×1,1×1,6 = 20,78 кв. м.
- окон: S2 = 2×1,1×1,6=3,52 кв. м.
- пола: S3 = 6×3=18 кв. м.
- потолка: S4 = 6×3= 18 кв. м.
Теперь, имея все расчеты теплоотдающих площадей, оценим теплопотери каждой:
- Q1 = S1 х 62 = 20,78×62 = 1289 Вт
- Q2= S2 x 135 = 3×135 = 405 Вт
- Q3=S3 x 35 = 18×35 = 630 Вт
- Q4 = S4 x 27 = 18×27 = 486 Вт
- Q5=Q+ Q2+Q3+Q4=2810 Bт
Итого: суммарные теплопотери комнаты в самые холодные дни равны 2,81 кВт. Это число записывается со знаком минус и теперь известно сколько тепла необходимо подать в комнату для комфортной температуры в ней.
Расчет гидравлики
Переходим к наиболее сложному и важному гидравлическому расчету — гарантии эффективной и надежной работы ОС.
Единицами расчета гидравлической системы являются:
- диаметр трубопровода на участках отопительной системы;
- величины давлений сети в разных точках;
- потери давления теплоносителя;
- гидравлическая увязка всех точек системы.
Перед расчетом нужно предварительно выбрать конфигурацию системы, тип трубопровода и регулирующей/запорной арматуры. Затем определиться с видом приборов отопления и их расположением в доме. Составить чертеж индивидуальной системы отопления с указанием номеров, длины расчетных участков и тепловых нагрузок. В заключении выявить основное кольцо циркуляции, включающее поочередные отрезки трубопровода, направленные к стояку (при однотрубной системе) или к самому уделенному прибору отопления (при двухтрубной системе) и обратно к источнику тепла.
При любом режиме эксплуатации СО необходимо обеспечить бесшумность работы. В случае отсутствия неподвижных опор и компенсаторов на магистралях и стояках возникает механический шум из-за температурного удлинения. Использование медных или стальных труб способствует распространению шума по всей системе отопления.
Из-за значительной турбулизации потока, который возникает при увеличенном движении теплоносителя в трубопроводе и усиленном дросселировании потока воды регулирующим клапаном, возникает гидравлический шум. Поэтому, учитывая возможность возникновения шума, необходимо на всех этапах гидравлического расчета и конструирования — подбор насосов и теплообменников, балансовых и регулирующих клапанов, анализ температурных удлинений трубопровода — выбирать соответствующие для заданных исходных условий оптимальное оборудование и арматуру.
Изготовить отопление в частном доме возможно и самостоятельно. Возможные варианты представлены в данной статье: https://teplo.guru/sistemy/varianty-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html
Перепады давления в СО
Гидравлический расчет включает имеющиеся перепады давления на вводе отопительной системы:
- диаметры участков СО
- регулирующие клапаны, которые устанавливаются на ветках, стояках и подводках приборов отопления;
- разделительные, перепускные и смесительные клапаны;
- балансовые клапаны и величины их гидравлической настройки.
При пуске отопительной системы балансовые клапаны настраиваются на схемные параметры настройки.
На схеме отопления обозначается расчетная тепловая нагрузка каждого из отопительных приборов, которая равна тепловой расчетной нагрузке помещения, Q4. В случае наличия более одного прибора необходимо разделить величину нагрузки между ними.
Далее необходимо определить основное циркуляционное кольцо. В однотрубной системе количество колец равно числу стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. Клапаны баланса предусматривают для каждого кольца циркуляции, поэтому количество клапанов в однотрубной системе равно числу вертикальных стояков, а в двухтрубной — количеству приборов отопления. В двухтрубной СО балансовые вентили располагают на обратной подводке прибора отопления.
Санитарные нормы и правила, касающиеся отопления в частном доме, представлены здесь: https://teplo.guru/normy/snipy-po-otopleniyu.html
Расчет циркуляционного кольца включает:
систему с попутным движением воды. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления более нагруженного стояка;
- систему с тупиковым движением теплоносителя. В однотрубных системах кольцо располагается в самом нагруженном и удаленном стояке, в двухтрубных — в нижнем приборе отопления нагруженного удаленного стояка;
- горизонтальную систему, где кольцо располагается в более нагруженной ветви 1-го этажа.
Необходимо из двух направлений расчета гидравлики основного кольца циркуляции выбрать одно.
При первом направлении расчета, диаметр трубопровода и потери давления в кольце циркуляции определяются по задаваемой скорости движения воды на каждом участке основного кольца с последующим подбором насоса циркуляции. Напор насоса Pн, Па определяется в зависимости от вида отопительной системы:
- для вертикальных бифилярных и однотрубных систем: Рн = Pс. о. — Ре
- для горизонтальных бифилярных и однотрубных, двухтрубных систем:Рн = Pс. о. — 0,4Ре
- Pс.о — потери давления в основном кольце циркуляции, Па;
- Ре — естественное циркуляционное давление, которое возникает вследствие понижения температуры теплоносителя в трубах кольца и приборах отопления, Па.
В горизонтальных трубах скорость теплоносителя принимают от 0,25 м/с, для возможности удаления воздуха из них. Оптимальная расчетная движения теплоносителя в трубах из стали до 0,5 м/с, полимерных и медных — до 0,7 м/с.
После расчета основного кольца циркуляции производят расчет остальных колец путем определения известного давления в них и подбора диаметров по примерной величине удельных потерь Rср.
Применяется направление в системах с местным теплогенератором, в СО при зависимом (при недостаточном давлении на вводе тепловой системы) или независимом присоединении к тепловым СО.
Второе направление расчета заключается в подборе диаметра трубы на расчетных участках и определении потерь давления в кольце циркуляции. Рассчитывается по изначально заданной величине циркуляционного давления. Диаметры участков трубопровода подбирают по примерной величине удельных потерь давления Rср. Этот принцип применяется в расчетах отопительных систем с зависимым присоединением к тепловым сетям, с естественной циркуляцией.
Для исходного параметра расчета нужно определить величину имеющегося циркуляционного перепада давления PP, где PP в системе с естественной циркуляцией равно Pe, а в насосных системах — от вида отопительной системы:
- в вертикальных однотрубных и бифилярных системах: PР = Рн + Ре
- в горизонтальных однотрубных, двухтрубных и бифилярных системах: PР = Рн + 0,4.Ре
Расчет трубопроводов СО
Следующей задачей расчета гидравлики является определение диаметра трубопровода. Расчет производится с учетом циркуляционного давления, установленном для данной СО, и тепловой нагрузки. Следует отметить, что в двухтрубных СО с водяным теплоносителем главное циркуляционное кольцо располагается в нижнем приборе отопления, более нагруженного и удаленного от центра стояка.
По формуле Rср = β*?рр/∑L; Па/м определяем среднее значение на 1 метр трубы удельной потери давления от трения Rср, Па/м, где:
- β — коэффициент, учитывающий часть потери давления на местные сопротивления от общей суммы расчётного циркуляционного давления (для СО с искусственной циркуляцией β=0,65);
- рр — имеющееся давление в принятой СО, Па;
- ∑L — сумма всей длины расчётного кольца циркуляции, м.
Расчет количества радиаторов при водяном отоплении
Формула расчета
В создании уютной атмосферы в доме при водяной системе отопления необходимым элементом являются радиаторы. При расчете учитываются общий объем дома, конструкция здания, материал стен, вид батарей и другие факторы.
Например: один кубометр кирпичного дома с качественными стеклопакетами потребует 0,034 кВт; из панели — 0,041 кВт; возведенные согласно всех современных требований — 0,020 кВт.
Расчет производим следующим образом:
- определяем тип помещения и выбираем вид радиаторов;
- умножаем площадь дома на указанный тепловой поток;
- делим полученное число на показатель теплового потока одного элемента (секции) радиатора и округляем результат в большую сторону.
Например: комната 6x4x2,5 м панельного дома (тепловой поток дома 0,041 кВт), объем комнаты V = 6x4x2,5 = 60 куб. м. оптимальный объем теплоэнергии Q = 60×0, 041 = 2,46 кВт3, количество секций N = 2,46 / 0,16 = 15,375 = 16 секций.
Характеристики радиаторов
Тип радиатора
Тип радиатора | Мощность секции | Коррозийное воздействие кислорода | Ограничения по Ph | Коррозийное воздействие блуждающих токов | Давление рабочее/ испытательное | Гарантийный срок службы (лет) | |
Чугунный | 110 | — | 6.5 — 9.0 | — | 6−9 /12−15 | 10 | |
Алюминиевый | 175−199 | — | 7— 8 | + | 10−20 / 15−30 | 3−10 | |
Трубчатый Стальной | 85 | + | 6.5 — 9.0 | + | 6−12 / 9−18.27 | 1 | |
Биметаллический | 199 | + | 6.5 — 9.0 | + | 35 / 57 | 3−10 |
Правильно проведя расчет и монтаж из высококачественных комплектующих, вы обеспечите ваш дом надежной, эффективной и долговечной индивидуальной системой отопления.