Сначала рассчитай, а потом собирай. гидравлический расчет системы отопления

Преимущества от циркуляционного насоса

Включение в состав отопительной системы такого прибора имеет следующие плюсы:

  1. В роли теплоносителя допускается использовать как воду, так и антифриз. При этом гарантировано не произойдёт промерзания всей системы.
  2. Благодаря тому, что циркулирующая жидкость перемещается с увеличенной скоростью, она не успевает остыть. При этом водогрейный котёл будет работать в среднем щадящем режиме.
  3. Такая отопительная система не перестаёт функционировать и в межсезонный период, когда снижается температурный режим теплоносителя.

    Фото 1. Циркуляционный насос модели UPS 25-60, материал — чугун, производитель — «Grundfos», Дания.

  4. Протяжённость отопительного контура определяется исключительно параметром мощности циркуляционного насоса и техническими характеристиками дополнительных приборов системы.
  5. Соединение радиаторов производится как по однотрубной, так и по двухтрубной схеме.

Что такое гидравлический расчёт

Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему вычислений, позволяющих определить:

  • диаметр и пропускную способность труб;
  • местные потери давления на участках;
  • требования гидравлической увязки;
  • общесистемные потери давления;
  • оптимальный расход воды.

Согласно полученным данным осуществляют подбор насосов.

Для сезонного жилья, при отсутствии в нём электричества, подойдёт система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (ссылка на обзор).

Основная цель гидравлического расчёта — обеспечить совпадение расчётных расходов по элементам цепи с фактическими (эксплуатационными) расходами. Количество теплоносителя, поступающего в радиаторы, должно создать тепловой баланс внутри дома с учётом наружных температур и тех, что заданы пользователем для каждого помещения согласно его функциональному назначению (подвал +5, спальня +18 и т.д.).

Комплексные задачи — минимизация расходов:

  1. капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
  2. эксплуатационных:
    • зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
  3. стабильность и надёжность;
  4. бесшумность.


Замена централизованного режима теплоснабжения индивидуальным упрощает методику вычисленийДля автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:

  1. по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
  2. по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
  3. по характеристикам проводимости и сопротивления;
  4. сопоставление динамических давлений.

Два первых метода используются при неизменном перепаде температуры в сети.

Два последних помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если перепад температуры в сети перестанет соответствовать перепаду в стояках/ответвлениях.

Расчет падения напора и гидравлического сопротивления

Полные потери напора жидкости включают в себя потери на преодоление потоком всех препятствий: наличие насосов, дюкеров, вентилей, колен, отводов, перепадов уровня при течении потока по трубопроводу, расположенному под углом и т.д. Учитываются потери на местные сопротивления, обусловленные свойствами используемых материалов.

Другим важным фактором, влияющим на потери напора, является трение движущегося потока о стенки трубопровода, которое характеризуется коэффициентом гидравлического сопротивления.

Значение коэффициента гидравлического сопротивления λзависит от режима движения потока и шероховатости материала стенок трубопровода. Под шероховатостью понимают дефекты и неровности внутренней поверхности трубы. Она может быть абсолютной и относительной. Шероховатость различна по форме и неравномерна по площади поверхности трубы. Поэтому в расчетах используется понятие усредненной шероховатости с поправочным коэффициентом (k1). Данная характеристика для конкретного трубопровода зависит от материала, продолжительности его эксплуатации, наличия различных коррозионных дефектов и других причин. Рассмотренные выше величины являются справочными.

Количественная связь между коэффициентом трения, числом Рейнольдса и шероховатостью определяется диаграммой Муди.

Для вычисления коэффициента трения турбулентного движения потока также используется уравнение Коулбрука-Уайта, с использованием которого возможно наглядное построение графических зависимостей, по которым определяется коэффициент трения:

В расчётах используются и другие уравнения приблизительного расчета потерь напора на трение. Одним из наиболее удобных и часто используемых в этом случае считается формула Дарси-Вейсбаха. Потери напора на трение рассматриваются как функция скорости жидкости от сопротивления трубы движению жидкости, выражаемой через значение шероховатости поверхности стенок трубы: 

Потери давления по причине трения для воды рассчитывают по формуле Хазена — Вильямса:

Почему падает

Проблемы такого типа достаточно часто возникают на фоне различного рода причин.

Утечка с трещинами и без

Поводами её образования бывают:

  • появление нарушения в структуре расширительного бака из-за образования трещин в его мембране;

    Справка! Выявление проблемы производится путём зажатия золотника пальцем. Если проблема есть — из него потечёт теплоноситель.

  • теплоноситель выходит через змеевик или теплообменник контура ГВС, нормализации системы можно достигнуть только путём замены этих элементов;
  • возникновение микротрещин и неплотной фиксации приборов отопительной системы, такие утечки легко обнаружить при визуальном осмотре и несложно ликвидировать самостоятельно.

Если нет всех вышеуказанных причин, возможно стандартное закипание жидкости в котле, и её выход через предохранительный клапан.

Выделение воздуха из теплоносителя

Проблема такого типа возникает сразу же после того, как система наполняется жидкостью.

Во избежание образования воздушных пробок такой процесс должен производиться из её нижней части.

Внимание! Для этой процедуры требуется исключительно холодная вода. Воздушные массы, растворённые в теплоносителе, могли появиться в процессе нагрева. Воздушные массы, растворённые в теплоносителе, могли появиться в процессе нагрева

Воздушные массы, растворённые в теплоносителе, могли появиться в процессе нагрева.

Для нормализации работы системы применяется деаэрация с использованием крана Маевского.

Присутствие алюминиевого радиатора

Батареи из этого материала имеют неприятную особенность: теплоноситель вступает в реакцию с алюминием после их наполнения. Образуется кислород и водород.

Первый создаёт оксидную плёнку изнутри радиатора, а водопровод удаляется кранами Маевского.

Важно! Образование оксидной плёнки способствует дальнейшему сохранению системы и проблема исчезает через пару дней

Общие причины

К ним относятся 2 основных случая:

  1. Поломка циркуляционного насоса. Если остановить его и автомат регуляции, то сохранение устойчивых значений манометра указывают именно на эту причину.

    При снижении показаний манометра необходимо искать протечку теплоносителя.

  2. Дефект регулятора. При его проверке на исправность и последующем выявлении поломок требуется замена такого прибора.

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.

Нюансы

При гидравлическом расчете с помощью компьютера excel – не единственная, хоть и наиболее простая. Для данного вида подсчетов разработаны специализированные программы, с которыми работать значительно проще.

В роли расчетного трубопровода обычно выступает участок, имеющий неизменный расход носителя тепла и постоянный диаметр. Так будет проще получить правильные данные. Он определяется по тепловому балансу помещения.

Нумерация участков должна происходить от теплового источника. Чтобы обозначить узловые точки на трубопроводе, который осуществляет подачу, в местах ответвлений применяют буквы алфавита. На магистралях сборного типа в соответствующих узлах их обозначают штрихами (пример хорошо это иллюстрирует).

Узловые точки на ответвлениях приборных веток обозначаются арабскими цифрами. Каждая соответствует номеру этажа, если применяется система горизонтального типа, или номеру ветки-стояка с приборами, если речь идет о вертикальной системе. В номер всегда входят две цифры – начало и конец участка. Длина трубопроводных участков определяется по плану, который вычерчивается в масштабе. Точность составляет 0,1 м.

Расчет однотрубной системы отопления рекомендуется проводить при одинаковых (постоянных) или различных (переменных) перепадах температуры воды в стояках методом характеристик сопротивления. При этом следует применять верхнюю разводку, при которой обеспечивается движение воды к отопительному прибору «сверху-вниз».

Обзор программ

Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.

Самой популярной является Excel.

Можно воспользоваться онлайн-расчётом в Excel Online, CombiMix 1.0, или онлайн-калькулятором гидравлического расчёта. Стационарную программу подбирают с учётом требований проекта.

Главная трудность в работе с такими программами — незнание основ гидравлики. В некоторых из них отсутствуют расшифровки формул, не рассматриваются особенности разветвления трубопроводов  и вычисления сопротивлений в сложных цепях.

Особенности программ:

  • HERZ C.O. 3.5 – производит расчёт по методу удельных линейных потерь давления.
  • DanfossCO и OvertopCO – умеют считать системы с естественной циркуляцией.
  • «Поток» (Potok) — позволяет применять метод расчёта с переменным (скользящим) перепадом температур по стоякам.

Следует уточнять параметры ввода данных по температуре — по Кельвину/по Цельсию.

Расчет объема расширительного бака

Обеспечить стабильную работу системы отопления несложно, главное правильно подобрать объем компенсационного резервуара. Расчет объема экспанзомата должен производиться с учетом самого интенсивного режима работы газового котла. При первых запусках отопления температура воздуха еще не очень низкая, поэтому оборудование будет работать со средней нагрузкой. С приходом морозов вода прогревается сильнее и ее количество увеличивается, требуя больше дополнительного места.


Рекомендуется подбирать бак вместительностью не менее 10-12% от всего количества жидкости в системе отопления. Иначе бачок может не справиться с нагрузкой. Самостоятельно рассчитать точную вместительность расширительного бака можно. Для этого сначала определяют количество теплоносителя во всей системе отопления.

Способы расчета объема воды в системе отопления:

  1. Полностью слить теплоноситель из труб в ведра или другую емкость, чтобы можно было посчитать литраж.
  2. Залить воду в трубы через водосчетчик.
  3. Суммируют объемы: вместительность котла, количество жидкости в радиаторах и трубах.
  4. Расчет по мощности котла – мощность установленного котла умножают на 15. То есть, для котла 25 кВт нужно будет 375 литров воды (25*15).

После того, как количество теплоносителя посчитано (пример: 25 кВт*15=375 литров воды), рассчитывают объем расширительного бака.


Методов много, но не все они точные и количество воды, вмещающейся в систему отопления может быть значительно больше. Поэтому объем расширительного бака всегда подбирается с небольшим запасом. Методики вычисления довольно сложные. Для одноэтажных домов используют следующую формулу:

Объём расширительного бака = (V*E)/D,

Где

  • D – показатель эффективности бака;
  • Е – коэффициент расширения жидкости (для воды – 0,0359);
  • V – количество воды в системе.

Показатель эффективности бака получаем по формуле:

D = (Pmax—Ps)/(Pmax +1),

Где

  • Ps=0,5 бар – это показатель давления зарядки расширительной емкости;
  • Pmax – максимальное давление отопительной системы, в среднем 2,5 бар.
  • D = (2,5-0,5)/(2,5 +1)=0,57.

Для системы с мощностью котла 25 кВт потребуется расширительный бак объемом: (375*0,0359)/0,57=23,61 л.

И хотя в двухконтурном газовом котле уже имеется встроенный резервуар на 6-8 л, но, глядя на результаты расчетов, понимаем, что стабильного функционирования системы отопления без монтажа дополнительного расширительного бака не получится.

Цели и задачи гидравлического расчёта

С инженерной точки зрения жидкостная система отопления представляется достаточно сложным комплексом, включающим устройства генерации тепла, его транспортировки и выделения в обогреваемых помещениях. Идеальным режимом работы гидравлической системы отопления считается такой, при котором теплоноситель поглощает максимум тепла от источника и передаёт его комнатной атмосфере без потерь в процессе перемещения. Конечно, такая задача видится совершенно недостижимой, однако более вдумчивый подход позволяет предсказать поведение системы в различных условиях и максимально приблизиться к эталонным показателям. Это и есть главная цель проектирования систем отопления, важнейшей частью которого по праву считается гидравлический расчёт.

Практические цели гидравлического расчёта таковы:

  1. Понять, с какой скоростью и в каком объёме осуществляется перемещение теплоносителя в каждом узле системы.
  2. Определить, какое влияние оказывает изменение режима работы каждого из устройств на весь комплекс в целом.
  3. Установить, какая производительность и рабочие характеристики отдельных узлов и устройств будут достаточными для выполнения отопительной системой своих функций без значительного удорожания и обеспечения необоснованно высокого запаса надёжности.
  4. В конечном итоге — обеспечить строго дозированное распределение тепловой энергии по различным зонам отопления и гарантировать, что это распределение будет сохраняться с высоким постоянством.

Можно сказать больше: без хотя бы базовых расчётов невозможно добиться приемлемой стабильности работы и долговечного использования оборудования. Моделирование действия гидравлической системы, по сути, является базисом, на котором строится вся дальнейшая проектная разработка.

Параметры давления в батареях жилых домов

Функционирование отопительной системы многоквартирного дома требует соблюдения ряда технических параметров. Одним из них является рабочее давление теплоносителя в системе центрального отопления, которое поддерживается в течение отопительного сезона и считается основной характеристикой работоспособности обогревательного контура. От того, какое давление в батареях отопления, зависит эффективность обогрева квартир и безаварийная эксплуатация отопительного оборудования.

При отклонении рабочего давления в системе от параметров, регламентированных специальными нормами и СНиП, может произойти аварийное нарушение работы системы вплоть до разрушения трубопроводов стояка или радиаторов отопления в квартире. Поддержание его стабильного номинального значения позволяет доставлять горячий теплоноситель по всем квартирам практически с одинаковой температурой, полученной при нагреве воды в котельной.

Условия эксплуатации системы центрального отопления в многоэтажках и автономных отопительных частных застройках принципиально отличаются друг от друга.

Для центрального отопления усредненные условия следующие:

  • качество теплоносителя — низкое, с многочисленными примесями;
  • температура подачи теплоносителя — 120 0 С;
  • давление в системе — от 5 до 10 атм.

Для системы в частном доме условия несколько другие:

  • качество теплоносителя — хорошее, без примесей;
  • температура теплоносителя — 1000 С;
  • давление в системе — до 3 атм.

Факторы, влияющие на величину рабочего давления

Величина давления теплоносителя в многоэтажках зависит от множества обстоятельств, которые прямо или косвенно способствуют отклонению от номинального значения, предписанного нормами.

К ним можно отнести:

  1. степень изношенности оборудования котельной;
  2. удаление жилого дома от котельной;
  3. расположение квартиры, на каком этаже и как далеко от стояка она находится. В квартире, находящейся даже рядом со стояком, в угловой комнате давление будет ниже, так как там чаще всего находится крайняя точка отопительного трубопровода;
  4. размеры труб, самовольно установленных жильцами. Например, при установке в квартире трубы диаметром больше, чем у входного патрубка, общее давление в системе понизится, а при монтаже труб меньшего диаметра — повысится;
  5. степень износа батарей отопления.

Рабочие характеристики батарей

Обилие различных радиаторов отопления, наводнивших современный рынок сантехники, буквально провоцирует потребителей на замену устаревшей морально чугунной теплотехники.

Критериями их выбора, в первую очередь, являются:

  • материал,
  • рабочее давление,
  • паспортная тепловая мощность,
  • внешний вид.

При этом совершенно не учитываются возможные сложности эксплуатации приобретаемого обогревательного устройства в составе непредсказуемой отечественной системы центрального отопления. Зарубежные производители красивых радиаторов из алюминия или стали совершенно не подстраховываются от гидравлических ударов, когда давление в батареях отопления подскакивает до 20−30 атм., коррозии внутренних полостей при выпущенной на полгода воде, от газообразования в алюминиевых радиаторах при протекании теплоносителя с примесями меди и резких перепадов температур. У них этих проблем просто нет, чего нельзя сказать о системах отопления наших многоэтажек.

Характеристики чугунных радиаторов

  • инертность к плохому качеству теплоносителя;
  • рабочее давление — 9 атм,, опрессовочное — 15 атм.;
  • выдерживают температуру теплоносителя 1200 С;
  • недостатки — боится гидроударов.

Характеристики стальных радиаторов

  • рабочее — до 10 атм.;
  • температура теплоносителя — до 1200 С;
  • хорошо регулируется термовентилем;
  • недостаток — коррозионно неустойчивы.

Характеристики алюминиевых радиаторов

  • рабочее — до 6 атм., но для усиленных конструкций — до 10 атм.;
  • хорошо регулируются термовентилем;
  • недостаток — подверженность электрохимической коррозии и газообразованию, что приводит к образованию воздушных пробок.

Характеристики биметаллических радиаторов

  • рабочее — до 20 атм., для усиленных конструкций — до 35 атм.;
  • неплохая коррозионностойкость;
  • температура теплоносителя — свыше 1200 С.

Это важно! Собираясь приобретать новые радиаторы, не стесняйтесь обращаться в свою структуру ЖКХ, чтобы точно узнать значения рабочего и испытательного давлений в вашем доме. Раз в год оно подается, более высокое, чем рабочее, для выяснения слабых мест в системе

Оно может оказаться выше разрешенного для вашего нового радиатора.

ActionTeaser.ru — тизерная реклама

santehkrug.ru

Какое значение давления считают нормой

Стабильное количество атмосфер в магистрале способствует сокращению уровня теплопотерь и тому, что циркулирующий теплоноситель имеет практически ту же температуру, до которой он был нагрет котлом.

О том, каким должно быть давление, необходимо говорить с учетом того, о какой системе отопления идет речь. Варианты:

Давление в системе отопления частного дома. При открытом способе устройства отопления расширительный бак является сообщающим звеном между системой и атмосферой. Даже при участии циркуляционного насоса количество атмосфер в баке будет равно атмосферному давлению, и манометр покажет 0 Бар.

Давление в системе многоэтажного дома. Характерная черта устройства отопления в многоэтажных зданиях — высокий статический напор. Чем высота дома выше, тем и количество атмосфер больше: в 9-тиэтажном здании — 5-7 Атм, в 12-тиэтажках и более высоких — 7-10 Атм, при этом величина напора в подающей магистрали 12 Атм. Поэтому необходимо наличие мощных насосов с сухим ротором.

Схема отопления многоэтажного дома

Давление в закрытой системе отопления. Ситуация с закрытой магистралью несколько сложнее. В данном случае искусственно увеличивается статическая составляющая для повышения эффективности работы оборудования, а также исключения проникновения воздуха. Необходимое давление в системе отопления частного дома рассчитывается путем умножения на 0,1 перепада между наивысшей и низшей точками в метрах. Это показатель статического напора. Прибавив к нему 1,5 Бар, получаем необходимое значение.

Таким образом, давление в системе отопления в частном доме при устройстве закрытого контура должно находится в пределах 1,5-2 атмосфер. Критичным считается показатель за пределами диапазона, а при достижении отметки 3 велика вероятность аварии (разгерметизация магистрали, выход из строя агрегатов).

Да, большой напор позволяет улучшить работу оборудования, но следует учитывать технические характеристики установленного котла. Некоторые модели выдерживают 3 Бар, но большинство рассчитано на 2, а в некоторых случаях на 1,6 Бар

Важно, настраивая оборудование, добиться показателя в холодной системе на 0,5 Бар ниже заявленного в паспорте значения. Так удастся избежать постоянного срабатывания клапана сброса давления

Еще одним параметром, влияющим на величину напора в любой магистрали отопления, является температура теплоносителя. В смонтированный и закрытый контур закачивается определенное количество холодной воды, что обеспечивает минимальное давление. После нагревания произойдет расширение субстанции и увеличение количества атмосфер. Поэтому регулируя температуру нагревания воды, вы можете контролировать напор в контуре. Сегодня компании, занимающиеся отопительным оборудованием, предлагают использовать оборудование с гидроаккумуляторами (расширительный бак). Они не дают увеличиться напору, аккумулируя энергию внутри себя. Как правило, они включаются в работу при достижении отметки в 2 атмосферы.

Распределение температур и давления в многоквартирном доме

Важно регулярно проверять гидроаккумулятор, дабы вовремя его опорожнять. Нелишней будет и установка предохранительного клапана, который можно задействовать при давлении 3 Атм и заполненном баке, чтобы избежать аварии

Краткая теория.

В упомянутой выше статье теория вкратце рассматривалась. Освежим в памяти основные моменты.

Движение жидкостей по трубам и каналам сопровождается потерей давления, которая складывается из потерь на трение по длине трубопровода и потерь в местных сопротивлениях – в изгибах, отводах, сужениях, тройниках, запорной арматуре и других элементах.

В гидравлике в общем случае потери давления вычисляются по формуле Вейсбаха:

∆Р=ζ·ρ·w²/2, Па, где:

  • ζ – безразмерный коэффициент местного сопротивления;
  • ρ – объёмная плотность жидкости, кг/м3;
  • w – скорость потока жидкости, м/с.

Если с плотностью и скоростью всё более или менее понятно, то определение коэффициентов местных сопротивлений – достаточно непростая задача!

Как было отмечено выше, в гидравлических расчетах принято разделять два вида потерь давления в сетях трубопроводов.

  1. В первом случае «местным сопротивлением» считается трение по длине прямого участка трубопровода. Перепад давления для потока в круглой трубе рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха:

∆Ртртр·ρ·w²/2=λ·L·ρ·w²/(2·D), Па, где:

  • L – длина трубы, м;
  • D – внутренний диаметр трубы, м;
  • λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси).

Таким образом, при учете сопротивления трению коэффициент потерь – коэффициент местного сопротивления – и коэффициент гидравлического трения связаны для круглых труб зависимостью:

ζтр=λ·L/D

  1. Во втором случае потери давления в местных сопротивлениях вычисляются по классической формуле Вейсбаха:

∆Рмм·ρ·w²/2, Па

Коэффициенты местных сопротивлений определяются для каждого вида «препятствия» по индивидуальным эмпирическим формулам, полученным из практических опытов.

Выполним ряд математических преобразований. Для начала выразим скорость потока через массовый расход жидкости:

w=G/(ρ·π·D²/4), м/с, где:

  • G – расход жидкости, кг/с;
  • π – число Пи.

Тогда:

∆Ртр=8·λ·L·G²/(ρ·π²·D5), Па;

∆Рм=8·ζм·G²/(ρ·π²·D4), Па.

Введем понятие гидравлических сопротивлений:

Sтр=8·λ·L·/(ρ·π²·D5), Па/(кг/с)²;

Sм=8·ζм·/(ρ·π²·D4), Па/(кг/с)².

И получим удобные простые формулы для вычисления потерь давления при прохождении жидкости в количестве G через эти гидравлические сопротивления:

∆Ртр=Sтр·G², Па;

∆Рм=Sм·G², Па.

Размерность гидравлического сопротивления (Па/(кг/с)²) определена массовой скоростью (кг/с) движения жидкости, а физические процессы в транспортных системах зависят от её объёмной скорости (м3/с), что учтено в формулах присутствием объёмной плотности ρ транспортируемой жидкости.

Для удобства последующих расчётов целесообразно введение понятия «гидравлическая проводимость» — а.

Для последовательного и параллельного соединений гидравлических сопротивлений справедливы формулы:

Sпосл=S1+S2+…+Sn, Па/(кг/с)²;

Sпар=1/(а1+a2+…+an)², Па/(кг/с)²;

ai=(1/Si)0,5, (кг/с)/Па0,5.

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.

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.

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.

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

Длина участка в метрах

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.

Определение сопротивления

Зачастую инженеры сталкиваются с расчетами систем теплоснабжения крупных объектов. Такие системы требуют большого количества отопительных приборов и сотни погонных метров труб. Выполнить расчет гидравлического сопротивления системы отопления можно с помощью уравнений или специальных автоматизированных программ.

Чтобы определить относительные теплопотери на сцепление в магистрали, применяют следующее приближенное уравнение: R = 510 4 v 1.9 / d 1,32 (Па/м). Применение данного уравнения оправдано для скоростей не более 1,25 м/с.

Если известно значение потребления горячей воды, то применяют приближенное уравнение для нахождения сечения внутри трубы: d = 0,75 √G (мм). После получения результата потребуется обратиться к специальной таблице, чтобы получить сечение условного прохода.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1. Как подобрать электрическую станцию. В видеоролике можно узнать об особенностях выбора электрической станции с гидроаккумулятором:

Ролик №2. Видео описывает основные моменты при установке нагнетательного насоса:

Как видим, поднять давление в водопроводе несложно. Для решения задачи используется нагнетательный насос или специальная насосная станция. Если монтаж насоса возможно осуществить своими силами, то доверить установку станции следует профессионалам.

У вас есть личный опыт по улучшению давления в водопроводе? Хотите поделиться действенными методами или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии – форма для отзывов расположена ниже.

KAMINBLOG
Добавить комментарий