Расчет однотрубной системы отопления: что учитывать при расчете + практически пример

Точка J

Обзоры и рейтинги статьи

Что учитывать при расчете однотрубной системы отопления

Однотрубная система отопления – это схемное решение на разводку труб внутри зданий с подключением приборов нагрева. Такая схема видится наиболее простой и эффективной. Сооружение отопительной системы по варианту «одной трубой» обходится домовладельцам дешевле иных способов.

Но устройству такой схемы обязательно должен предшествовать расчет однотрубной системы отопления для повышения КПД.

  • Устройство однотрубной схемы отопления
    • Увязывание циркуляционных колец
    • Применение и экономическое обоснование
    • Расчётные основы для монтажа
    • Выбор основного циркуляционного кольца
  • Практический пример расчёта
  • Выводы и полезное видео по теме

Устройство однотрубной схемы отопления

Гидравлическая устойчивость системы традиционно обеспечивается оптимальным подбором условного прохода трубопроводов (Dусл). Устойчивую схему реализовать способом подбора диаметров, без предварительной настройки систем отопления с терморегуляторами, достаточно просто.

Именно к таким отопительным системам прямое отношение имеет однотрубная схема с вертикальным/горизонтальным монтажом радиаторов и при полном отсутствии запорно-регулирующей арматуры на стояках (ответвлениях к приборам).

Методом изменения диаметров труб в однотрубной кольцевой схеме отопления можно достаточно точно сбалансировать имеющие место потери давления. Управление же потоками теплоносителя внутри каждого отдельного нагревательного прибора обеспечивает установка терморегулятора.

Обычно в рамках процесса конструирования отопительной системы по однотрубной схеме на первом этапе выстраиваются узлы обвязки радиаторов. На втором этапе выполняют увязку циркуляционных колец.

Конструирование узла обвязки отдельно взятого прибора предполагает определение потерь давления на узле. Выполняется расчёт с учётом равномерного распределения потока теплоносителя терморегулятором относительно точек подключения на этом схемном участке.

В рамках той же операции выполняется расчёт коэффициента затекания, плюс определение диапазона параметров распределения потоков на замыкающем участке. Уже опираясь на рассчитанный диапазон веток, выстраивают циркуляционное кольцо.

Увязывание циркуляционных колец

Чтобы качественно выполнить увязку циркуляционных колец однотрубной схемы, предварительно выполняется расчёт по возможным потерям давления (∆Ро). При этом не учитывают потери давления на регулировочном вентиле (∆Рк).

Далее по значению расхода теплоносителя на конечном участке циркуляционного кольца и по значению ∆Рк (график в технической документации на прибор), определяется величина настройки регулировочного вентиля. Этот же показатель можно определить по формуле:

Кв=0,316G / √∆Рк

Здесь Кв – величина настройки; G – расход теплоносителя, ∆Рк – потери давления на регулировочном вентиле.

Аналогичные расчёты выполняются для каждого отдельного регулирующего вентиля однотрубной системы. Правда, диапазон потерь давления на каждом РВ вычисляют по формуле:

∆Рко=∆Ро + ∆Рк — ∆Рn

Где: ∆Ро – возможные потери давления; ∆Рк – потери давления на РВ; ∆Рn – потери давления на участке n-циркуляционного кольца (без учёта потерь в РВ).

Если в результате расчётов необходимые значения для однотрубной системы отопления в целом не были получены, рекомендуется применить вариант однотрубной системы, куда входят автоматические регуляторы расхода.

Такие устройства, как автоматические регуляторы, монтируются на концевых участках схемы (узлы соединений на стояках, отводящие ветки) в точках подключения к возвратной линии.

Если технически изменить конфигурацию автоматического регулятора (поменять местами кран слива и пробку), установка приборов возможна и на линиях подачи теплоносителя.

С помощью автоматических регуляторов расхода осуществляется увязывание циркуляционных колец. При этом определяются потери давления ∆Рс на концевых участках (стояки, приборные ветки). Остаточные потери давления в границах циркуляционного кольца распределяют между общими участками трубопроводов (∆Рмр) и общим регулятором расхода (∆Рр).

Значение временной настройки общего регулятора выбирается по представленным в технической документации графикам, с учётом ∆Рмр концевых участков. Рассчитывают потери давления на концевых участках формулой:

∆Рс=∆Рпп — ∆Рмр — ∆Рр

Здесь: ∆Рр – расчётное значение; ∆Рпп – заданный перепад давлений; ∆Рмр – потери Рраб на участках трубопроводов; ∆Рр – потери Рраб на общем РВ.

Настройку автоматического регулятора основного циркуляционного кольца (при условии изначально не заданного перепада давлений) осуществляют с учётом установки минимально возможного значения из диапазона настройки в технической документации прибора. Качество управляемости потоков автоматикой общего регулятора контролируют по разности потерь давления на каждом отдельном регуляторе стояка или приборной ветки.

Применение и экономическое обоснование

Отсутствие требований к температуре охлаждённого теплоносителя является отправной точкой для проектирования однотрубных отопительных систем на терморегуляторах с установкой ТР на подводящих линиях радиаторов. При этом обязательным является оснащение теплового пункта автоматической регулировкой.

Схемные решения, где отсутствуют терморегулирующие приборы на подводящих линиях радиаторов, также используются на практике. Но применение подобных схем обусловлено несколько иными приоритетами обеспечения микроклимата.

Обычно однотрубные схемы, где отсутствует автоматическое регулирование, применяют для групп помещений, спроектированных с учётом компенсации тепловых потерь (50% и более) за счёт дополнительных устройств (приточная вентиляция, кондиционирование, электрический подогрев).

Также устройство однотрубных систем встречается в проектах, где нормативами допускается температура теплоносителя, превышающая граничное значение рабочего диапазона терморегулятора. Проекты многоквартирных домов, где эксплуатация системы отопления завязана с учётом потребляемого тепла посредством счётчиков, обычно выстраивается по периметральной однотрубной схеме.

Экономическому обоснованию для реализации такой схемы подлежит расположение магистральных стояков в разных точках конструкции. Основными критериями расчёта служит стоимость двух главных материалов:

  1. Металлических (пластиковых) труб.
  2. Металлических (пластиковых) фитингов.

Согласно практическим примерам реализации периметральной однотрубной системы, увеличение Dу проходного сечения трубопроводов в два раза сопровождается увеличением расходов на закупку труб в 2-3 раза. А расходы по фитингам возрастают до 10-ти кратного размера в зависимости от того, из какого материала изготовлены фитинги.

Расчётные основы для монтажа

Монтаж однотрубной схемы, с точки зрения расположения рабочих элементов, практически не отличается от устройства тех же двухтрубных систем. Магистральные стояки, как правило, размещаются за пределами жилых помещений. Правилами СНиП рекомендуется вести прокладку стояков внутри специальных шахт или желобов. Квартирная ветка традиционно выстраивается по периметру.

Прокладка трубопроводов осуществляется на высоте 70-100 мм от верхней границы напольного плинтуса. Или монтаж делают под декоративным плинтусом высотой 100 мм и более, шириной до 40 мм. Современным производством выпускаются такие специализированные накладки под монтаж сантехнических или электрических коммуникаций.

Обвязка радиаторов выполняется схемой «сверху-вниз» с подводом труб на одной стороне или по обеим сторонам. Расположение терморегуляторов «по конкретной стороне» не критичное, но если монтаж прибора отопления выполняется рядом с балконной дверью, установку ТР выполняют обязательно на дальней от двери стороне.

Прокладка труб за плинтусом видится преимущественной с декоративной точки зрения, но заставляет вспомнить о недостатках, когда дело касается прохождения участков, где есть внутрикомнатные дверные проёмы.

Соединение отопительных приборов (радиаторов) с однотрубными стояками выполняется по схемам, допускающим незначительное линейное удлинение труб или по схемам с компенсацией удлинения труб в результате температурных перепадов. Третий вариант схемных решений, где предполагается использование трёхходового регулятора, не рекомендуется по соображениям экономии.

Если устройство системы предусматривает прокладку стояков, скрытых в штробах стен, рекомендуется использовать в качестве присоединительной арматуры угловые терморегуляторы типа RTD-G и запорные вентили подобные приборам из серии RLV.

Диаметр трубного ответвления к приборам отопления рассчитывается по формуле:

D >= 0.7√V

где: 0,7 – коэффициент, V – внутренний объём радиатора.

Ответвление выполняется с некоторым уклоном (не менее 5%) в направлении свободного выхода теплоносителя.

Выбор основного циркуляционного кольца

Если проектное решение предполагает устройство системы отопления на основе нескольких циркуляционных колец, необходим выбор основного циркуляционного кольца. Выбор теоретически (и практически) должен выполняться по максимальному значению теплопередачи наиболее удалённого радиатора.

Этот параметр в какой-то степени влияет на оценку гидравлической нагрузки в целом, приходящейся на циркуляционное кольцо.

Рассчитывается теплопередача отдалённого прибора формулой:

Атп = Qв / Qоп + ΣQоп

Где: Атп – расчётная теплопередача удалённого прибора; Qв – необходимая теплопередача удалённого прибора; Qоп – теплопередача от радиаторов в помещение; ΣQоп – сумма необходимой теплопередачи всех приборов системы.

При этом параметр суммы необходимой теплопередачи может состоять из суммы значений приборов, призванных обслуживать здание в целом или только часть здания. Например, при расчёте тепла отдельно для помещений, охватываемых одним отдельным стояком или отдельно взятых площадей, обслуживаемых приборной веткой.

А вообще расчётная теплопередача любого иного отопительного радиатора, установленного в системе, рассчитывается немного другой формулой:

Атп = Qоп / Qпом

Qоп – необходимая тепловая передача для отдельного радиатора; Qпом – тепловая потребность для конкретного помещения, где используется однотрубная схема.

Практический пример расчёта

Для жилого дома требуется однотрубная система с управлением от терморегулятора.

Значение номинальной пропускной способности прибора на максимальной границе настройки составляет 0,6 м 3 /ч/бар (к1). Максимально возможная характеристика пропускной способности для этого значения настройки – 0,9 м 3 /ч/бар (к2). Максимально возможный перепад давления ТР (при уровне шума 30дБ) – не более 27 кПа (ΔР1). Напор насоса 25 кПа (ΔР2) Рабочее давление для системы отопления – 20 кПа(ΔР).

Нужно определить диапазон потерь давления для ТР (ΔР1).

Значение внутренней теплопередачи рассчитывают формулой:

Атр = 1 – к1/к2 (1 – 06/09) = 0,56

Отсюда вычисляется требуемый диапазон потерь давления на ТР:

ΔР1 = ΔР * Атр (20 * 0,56…1) = 11,2…20 кПа

Если самостоятельные расчеты приводят к неожиданным результатам, лучше обратиться к специалистам или для проверки воспользоваться компьютерным калькулятором.

Выводы и полезное видео по теме

Подробный разбор расчетов с помощью компьютерной программы с пояснениями по монтажу и улучшению функциональности системы:

Следует отметить, что полномасштабный расчёт даже самых простых решений сопровождается массой вычисляемых параметров. Конечно же, вычислять всё без исключения справедливо при условии организации конструкции отопления, близкой к идеальной структуре. Однако в реальности ничего идеального нет.

Поэтому зачастую полагаются на расчёты как таковые, а также на практические примеры и на результаты работы этих примеров. Особо популярен такой подход для частного домостроения.

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.
Читайте также:  Чудо-печь для гаража на солярке своими руками: пошаговая инструкция по сооружению

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 радиатораМощность секцииКоррозийное воздействие кислородаОграничения по PhКоррозийное воздействие блуждающих токовДавление рабочее/ испытательноеГарантийный срок службы (лет)
Чугунный1106.5 — 9.06−9 /12−1510
Алюминиевый175−1997— 8+10−20 / 15−303−10
Трубчатый
Стальной
85+6.5 — 9.0+6−12 / 9−18.271
Биметаллический199+6.5 — 9.0+35 / 573−10

Правильно проведя расчет и монтаж из высококачественных комплектующих, вы обеспечите ваш дом надежной, эффективной и долговечной индивидуальной системой отопления.

Видео осуществления гидравлического расчета

Расчёт системы отопления

Рассмотрен подробный расчет системы отопления дома со всеми особенностями и сложностями, перечислены источники отопления, которые чаще всего являются вспомогательными, а также подробно рассмотрена однотрубная и двухтрубная система отопления.

В процессе строительства частных домов возникает вопрос выбора отопительного оборудования с целью обеспечения комфорта и создания уютных условий проживания. Рассмотрим, как правильно осуществить расчет системы отопления с учётом различных особенностей. Среди различных способов обогрева частного дома самой распространенной на данный момент признана индивидуальная система водяного отопления. (См. также: Выгодное отопление коттеджа. Система отопления «Ленинградка»)

Рисунок 1: Одна из систем отопления дома

Современные источники отопления дома

Электрические нагревательные приборы, к которым относятся тепловентиляторы, инфракрасные обогреватели, масляные радиаторы, тепловые пушки, «теплые полы» и другие, а также камины и печи чаще всего используют как вспомогательные источники отопления. Частный дом с системой воздушного отопления – чрезвычайная редкость.

Следует заметить, что есть общепринятые нормы удельной мощности котла в зависимости от климатических зон:

W = 1,5 – 2,0 кВт – в Северных районах.

W = 1,2 – 1,5 кВт – в Центральных районах;

W = 0,7 – 0,9 кВт – в Южных районах;

С помощью формулы W кот. = S*W / 10 можно рассчитать мощность котла.

Расчет системы отопления дома включает в себя расчет мощности, при проведении которого следует учитывать следующие параметры: (См. также: Расчет котла отопления)

S — общая площадь помещения, которое отапливается;

W – мощность котла (удельная) на 10 м 3 , которая определяется с учетом климатических особенностей региона.

Совет! С целью упрощения системы расчетов можно применить среднее значение удельной мощности котла (W), которое равно единице. Следовательно, нормативная мощность котла принимается из расчета 10 кВт на 100м 2 помещения, которое отапливается. Например:

1) S = 100 м 2 – площадь помещения, которое отапливается;

2) W = 1,2 кВт – удельная мощность Центральных районов.

W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.

Рисунок 2: Проектирование системы отопления

Особенности проектирования системы отопления

Тип отопления напрямую зависит от площади дома.В силу малой инерционности систему с естественной циркуляцией можно использовать для сооружений площадью не более 100м 2 . Расчет и проектирование систем отопления осуществляется с учетом целого ряда особенностей. Например, для зданий с большей площадью необходима принудительная циркуляция теплоносителя. Данный тип теплоносителя обеспечивается включением циркуляционных насосов в систему. (См. также: Что надо знать о проектировании отопления)

Совет! Для повышения длительности срока службы деталей, циркуляционные насосы нужно установить в обратную линию, которая ведет непосредственно к котлу от отопительных приборов. Таким образом, удается избавить контакт деталей с горячей водой.

Рисунок 3: Конструкция циркуляционного насоса

Требования к циркуляционным насосам

Поскольку циркуляционные насосы непрерывно работают, существуют определенные требования, которым они должны соответствовать:

низкий уровень энергопотребления;

Рисунок 4: Циркуляционные насосы

Особенности расчета системы отопления

Гидравлический расчет системы отопления является одним из наиболее трудоемких и сложных этапов в процессе проектирования систем отопления водяного типа. Перед проведением проектирования необходимо выполнить расчетно-графические работы: (См. также: Как рассчитать радиаторы отопления)

определить тепловой баланс помещений, которые отапливаются;

выбрать тип теплообменных поверхностей или отопительных приборов, затем разместить их на планах зданий помещения, которое отапливается;

принять решения по поводу конфигурации и установки системы водяного отопления: трассировки приборных веток и магистральных трубопроводов, размещения теплового источника.

определить тип трубопроводов, которые используются, регулирующей и запорной арматуры (кранов, расхода, вентилей, клапанов и регуляторов давления, терморегуляторов);

составить аксонометрическую схему для данной системы отопления, в которой нужно указать номер, длину расчетных участков и тепловые нагрузки;

определить главное циркуляционное кольцо, которое состоит из последовательных участков трубопроводов, с учетом максимального расхода теплоносителя для двухтрубной системы (от источника теплоты к самому отдаленному отопительному прибору) или для однотрубной системы (от приборной ветки-стояка назад к источнику тепловой энергии).

Рисунок 5: Программа для проведения гидравлического расчета

Двухтрубная система отопления

Расчетный участок трубопровода – это участок фиксированного диаметра со стабильным расходом теплоносителя, который определяется тепловым балансом отапливаемого помещения. Расчет двухтрубной системы отопления включает в себя нумерацию расчетных участков, которую стоит начать с источника теплоты (теплового генератора или ИТП). Как правило, на подающей магистрали узловые точки в ответвленных местах выделяют заглавными буквами. Соответственные узлы указывают со штрихом на сборных магистральных трубопроводах.

Рисунок 6: Двухтрубная система отопления

Что касаемо узловых точек на стояках (в местах, где ответвляются распределительные приборные ветки), то их обозначают простыми арабскими цифрами, соответствующими номеру этажа (для горизонтальных систем) или отвечают номеру приборной ветки-стояка (для вертикальных систем). Данные номера выделяют штрихом в местах сбора потоков теплоносителя. Каждый расчетный участок нумеруется двумя буквами или цифрами, которые должны соответствовать началу участка и его концу.

Вертикальная система отопления

При вертикальных системах отопления нумерацию стояков (приборных веток) следует выполнять цифрами арабского алфавита в направлении по часовой стрелке, начиная от квартиры, которая на плане этажа расположена в верхней левой части по периметру здания. С помощью планов, вычерченных в масштабе, определяют длину участков трубопроводов с точностью до 0,1 м.

Рисунок 7: Двухтрубная вертикальная схема отопления

Расчет системы отопления частного дома не обходится без расчета тепловой нагрузки участка, поэтому необходимо определить тепловой поток, который на подающих трубах передает или уже передал теплоноситель. Тепловую нагрузку нужных участков системы трубопроводов (распределительных и сборных) рассчитывают с округлением до 10 Вт, и определяют только после распределения тепловой нагрузки среди всех приборов и приборных веток, которые отапливаются. Принято указывать тепловую нагрузку участка – Qi-j (Вт) над выносной линией, а его длину – li-j (м) под выносной линией.

Однотрубная система отопления

Расчет однотрубных систем немного отличается от расчета двухтрубных небольшим количеством особенностей при определении необходимой поверхности нагревательных приборов, а также при установлении размера и диаметра замыкающих участков и подводок данных нагревательных приборов. Порядок расчета данной системы отопления совпадает свыше приведенным примером расчета двухтрубной системы.

Расчет однотрубной системы отопления начинается с того, что следует рассчитать диаметры стояков и магистралей по давлению. Также можно произвести расчет по обратной схеме: изначально найти диаметры по кольцу прибора, потом определить диаметры замыкающих участков. При данном расчете коэффициент затекания определяется по графику, который составляется за результатами проведенных исследований.

Рисунок 8: Однотрубная система отопления

Важно! При расчетах нельзя использовать заранее принятое количество воды, которая затекает в нагревательные приборы, поскольку этот показатель не является фиксированным и постоянным, а меняется под влиянием различного рода факторов.

Расчет однотрубной системы отопления: что учитывать при расчете + практически пример

Узнай стоимость ремонта

Ремонтные работы?

Почему клиенты выбирают нас?

Отопление и Ремонт

У нас самые выгодные цены!

Затруднительно помыслить существование человека в России без отопления коттеджа. Всем россиянам известно, что топливо для отопления постоянно увеличивается в цене. Любой человек может разобраться: как улучшить систему дачи. В любом регионе России необходимо зимой отапливать дом. На данном веб сайте собрано большое количество обогревательных систем квартиры, использующих абсолютно уникальные способы извлечения тепловой энергии. Указанные системы обогрева можно монтировать комбинационно или самостоятельно.

Экономичность теплового комфорта в доме обеспечивают расчет гидравлики, её качественный монтаж и правильная эксплуатация. Главные компоненты отопительной системы — источник тепла (котёл), тепловая магистраль (трубы) и приборы теплоотдачи (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо сохранить первоначальные параметры системы при любых нагрузках независимо от времени года.

Перед началом гидравлических расчётов выполняют:

Расчёты проводились в программе Excel. Готовый результат можно посмотреть в конце инструкции.

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.
Читайте также:  Давление в системе отопления: каким должно быть и как его повысить, если оно падает

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;
    • стабильность и надёжность;
    • бесшумность.

Замена централизованного режима теплоснабжения индивидуальным упрощает методику вычислений

Для 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 гидравлики системы отопления

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Подобные документы

Гидравлический расчет отопительной системы здания. Устройство двухтрубной гравитационной системы водяного отопления с верхней разводкой, ее схема с указанием длин участков трубопроводов и размещения отопительных приборов. Расчет основных параметров.

контрольная работа [93,8 K], добавлен 20.06.2012

Монтаж стационарной отопительной установки. Гидравлический расчет системы водяного отопления. Тепловой расчет отопительных приборов системы водяного отопления. Подбор нерегулируемого водоструйного элеватора типа ВТИ. Расчет естественной вентиляции.

курсовая работа [169,7 K], добавлен 19.12.2010

Гидравлический расчет и конструирование системы отопления жилого здания. Характеристика отопительных приборов. Определение количества типоразмеров конвекторов. Прокладка магистральных труб. Установка отопительных стояков. Расчет отопительных приборов.

Определение тепловых нагрузок помещений на систему отопления. Подбор приборов к системе отопления основной части здания и для четвертой секции, балансировка системы отопления. Гидравлический расчет системы отопления двухтрубной поквартирной системы.

курсовая работа [101,6 K], добавлен 23.07.2011

Проектирование насосной системы водяного отопления индивидуального жилого дома. Характеристика наружных ограждений. Составление тепловых балансов помещений. Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца. Тепловой расчет отопительных приборов.

курсовая работа [210,5 K], добавлен 22.03.2015

Теплотехнический расчет системы. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции, на инфильтрацию наружного воздуха. Расчет параметров системы отопления здания, основного циркуляционного кольца системы водяного отопления и системы вентиляции.

курсовая работа [151,7 K], добавлен 11.03.2013

Обоснование схем и компоновка систем отопления, гидравлический расчет. Определение основных параметров основного циркуляционного кольца. Тепловой расчет поверхности отопительных приборов. Число элементов в секционном приборе, поправочные коэффициенты.

контрольная работа [134,1 K], добавлен 01.07.2014

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания. Учет влажности материалов при расчете теплопередачи. Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов. Гидравлический расчет теплопроводов. Методика расчета вентиляции.

курсовая работа [288,6 K], добавлен 22.11.2014

Классификация видов отопления помещений в зависимости от преобладающего способа теплопередачи. Особенности конвективной и лучистой систем отопления. Характеристика огневоздушного, водяного, парового, инфракрасного и динамического вида отопления.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.04.2015

Определение толщины и состава слоев стен. Определение массивности здания и расчетной температуры. Проверка на отсутствие конденсации. Выбор конструкции заполнения световых проемов. Гидравлический расчет системы отопления. Расчет системы вентиляции.

курсовая работа [921,0 K], добавлен 08.03.2015

На тему: “Гидравлический расчет однотрубной системы отопления”

Проверила: Попова М.В.

Введение

  • 1.Устройство систем отопления
  • Инерционность систем отопления
  • Способы подключения отопительных приборов
  • Принципы проектирования системы отопления
  • Однотрубная система водяного отопления
  • Заключение
  • Задачей гидравлического расчета является определение диаметров подающих трубопроводов и потерь напора.

    При гидравлическом расчете однотрубных систем отопления необходимо учитывать следующие рекомендации:

    – потери давления в стояках должны составлять не менее 70% общих потерь давления в циркуляционном кольце за вычетом потерь давления оборудования теплового узла;

    – рекомендуется применять верхнюю разводку магистральных теплопроводов, при которой обеспечивается движение воды к отопительному прибору «сверху-вниз»;

    – для устойчивой работы П-образных стояков в опускной его части (при движении воды «снизу-вверх») расход воды в нем должен быть более минимально допустимого значения, определяемого по [5, табл. 10.10];

    – для многоэтажных зданий при нижней разводке магистральных теплопроводов рекомендуется применять П-образные стояки с транзитным подъемным участком и отопительным опускным, а также Т-образные стояки с транзитным подъемным участком и двумя отопительными опускными;

    – стояк проектируется неизменного диаметра с использованием последовательно соединенных унифицированных узлов, при расчете стояк рассматривают как один участок;

    – расчет рекомендуется проводить при одинаковых (постоянных) или различных (переменных) перепадах температуры воды в стояках методом характеристик сопротивления.

    Рассмотрим на примере порядок и последовательность расчета. Для расчета приняты исходные данные предыдущих примеров 1.1. 1.3.

    ПРИМЕР 1.4. В качестве примера выполним гидравлический расчет однотрубной вертикальной тупиковой системы водяного отопления с централизованным теплоснабжением от тепловых сетей при независимой схеме присоединения системы отопления к ним. Заданы следующие расчетные параметры тепловых сетей и системы отопления; Тг = 120°С, Та = 70°С, k = 85°C, f0 = 65°C. Тепловые нагрузки помещений QA и здания Q3d = = 53540 Вт принимаем из табл. 1.3. Следует помнить исходное, заданное в примере 1.2 условие индивидуального регулирования в системе отопления (Hi =0,8), что соответствующим образом отразилось на величине расчетных тепловых нагрузок помещений и здания.

    По выражению (1.18) определяем расчетную мощность системы отопления:

    Затем на планах и разрезах этажей, подвала и чердака (рис. 1.11. 1.13) указываем в условных обозначениях отопительные приборы, стояки, магистральные теплопроводы, трубопроводы ввода тепловых сетей в тепловой пункт и трубопроводы ввода системы отопления в тепловой пункт. На планах и разрезах теплового пункта (в примере не показаны) указываем местоположение основного оборудования с привязкой его размерными линиями к осям или стенам теплового пункта.

    На основании указанных выше чертежей выполняем аксонометрические (в данном случае в косоугольной диметрии) схемы системы отопления (рис. 1.14, 1.15). На схеме системы отопления распределяем тепловые нагрузки помещений Q4 по отопительным приборам в виде нагрузки отопительного прибора, суммируем по стоякам и указываем на схеме.

    Определяем основное расчетное циркуляционное кольцо – через наиболее нагруженный из удаленных стояков наиболее нагруженной ветки системы, т.е. через стояк №24 ветки Б. Разбиваем основное циркуляционное кольцо на расчетные последовательные участки, нумеруем их и указываем на схеме. Определяем их длины ?уч и тепловые нагрузки Qt. Расчет тепловых нагрузок участков выполняем по выражению (1.17), начиная от Ст.24 и суммируя с нарастающим итогом в сторону теплового пункта. Например, для участков №13 и №13- Qt = 1,05 3030 = 3180 Вт.

    Исходные данные и результаты гидравлического расчета рекомендуется вносить в ведомость гидравлического расчета, например в виде табл. 1.6. Расход воды определяем по выражению (1.19): G = 0,86Qf/(85 – 65) = 0,043 Q, и заносим в графу 3. Диаметры участков подбираем, задаваясь оптимальной скоростью движения теплоносителя не более 0,4. 0,5 м/с, с помощью таблиц гидравлического расчета [5, Приложение II]. Учитывая вероятность образования отложений в магистралях, принимаем диаметры некоторых участков, например №11. 13, на типоразмер выше. На основании принятых диаметров заполняем графы 7 и 10 из табл. 10.7 [5].

    Значения Syd (графа 5), необходимые при выполнении расчета по задаваемому циркуляционному давлению, в данном случае не вычисляется, т.к. расчет ведем по задаваемой скорости воды на участке. Расчет проводится по выражению (1.31), т.е. значение графы 8 получаем перемножением величин в графах 4 и 7, значение графы 10 – сложением величин в графах 8 и 9, значение графы 12 – перемножением величин в графах 10 и 11. И окончательно, потерю давления на участке – по выражению (1.30).

    Характеристика сопротивления стояка определяется суммой характеристик сопротивления трубных узлов и других стояков диаметром dv = 15 мм

    Требуемое значение пропускной способности kv балансового клапана определяем по формуле (1 28), а также с помощью номограммы, аналогичная схема которой показана на рис 1 106, для определения значения и гидравлической настройки клапана

    В настоящем примере использованы номограммы фирмы Herz для балансовых клапанов Расчет гидравлических параметров и его результаты выполняем в ведомости в виде табл 1.7

    Самостоятельный расчёт индивидуальной системы отопления

    Из всех известных на данный момент вариантов для обогрева собственного дома наиболее распространённым видом является индивидуальная система водяного отопления. Масляные радиаторы, камины, печи, тепловентиляторы и обогреватели инфракрасного излучения зачастую используют как вспомогательные приборы.

    Система отопления частного дома состоит из отопительных приборов, трубопровода и запорно-регулирующих механизмов, всё это служит для транспортировки тепла от теплогенератора к конечным точкам отопления помещений. Важно понимать, что надёжность, долговечность и эффективность индивидуальной системы отопления зависит от её правильного расчёта и монтажа, а также от качества используемых материалов в данной системе и её грамотной эксплуатации.

    Расчёт системы отопления

    Рассмотрим подробно упрощённый вариант расчёта системы водяного отопления, в котором мы будем использовать стандартные и общедоступные комплектующие. На рисунке схематически представлена индивидуальная система отопления частного дома на основе одноконтурного котла. Прежде всего, нам необходимо определиться с его мощностью, так как он является основой всех вычислений в дальнейшем. Выполним данную процедуру по описанной ниже схеме.

    Общая площадь помещения: S = 78,5; общий объём: V = 220

    У нас имеется одноэтажный дом с тремя комнатами, прихожей, коридором, кухней, ванной и туалетом. Зная площадь каждого отдельного помещения и высоту комнат, необходимо произвести элементарные расчёты для того, чтобы вычислить объём всего дома:

    Таким образом, мы посчитали объём всех отдельных помещений, благодаря чему теперь можно вычислить общий объём дома, он равен 220 кубическим метрам. Заметьте, мы также посчитали объём коридора, но на самом деле там не указано ни одного отопительного прибора, для чего это нужно? Дело в том, что коридор также будет отапливаться, но пассивным образом, за счёт циркуляции тепла, поэтому нам необходимо внести его в общий список отопления, для того, чтобы расчёт был правильным и дал нужный результат.

    Следующий этап расчёта мощности котла мы будем проводить, исходя из необходимого количества энергии на один кубический метр. Для каждого региона существует свой показатель — в наших вычислениях используем 40 Вт на кубический метр, исходя из рекомендаций для регионов европейской части СНГ:

    Полученную цифру необходимо возвести в коэффициент 1,2, что даст нам 20% запаса мощности для того, чтобы котёл постоянно не работал на полную мощность. Таким образом, мы понимаем, что нам необходим котёл, который способен вырабатывать 10,6 кВт (стандартные одноконтурные котлы выпускаются мощностью 12–14 кВт).

    Расчёт радиаторов

    В нашем случае мы будем использовать стандартные алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Мощность каждого ребра такого радиатора при температуре 70 °С составляет 150 Вт. Далее мы посчитаем мощность каждого радиатора и количество условных рёбер:

    • комната 1: Округляем до 1500 и получаем 10 условных рёбер, но поскольку у нас два радиатора, оба под окнами, мы возьмём один с 6-ю рёбрами, второй с 4-мя.
    • комната 2: Округляем до 1500 и получаем один радиатор с 10-ю рёбрами.
    • комната 3: Округляем до 2700 и получаем три радиатора: 1-й и 2-й по 5 рёбер, 3-й (боковой) — 8 рёбер.
    • прихожая: Округляем до 1200 и получаем два радиатора по 4 ребра.
    • ванная: . Тут температура должна быть немного выше, получается 1 радиатор с 4-мя рёбрами.
    • туалет: Округляем до 450 и получаем три ребра.
    • кухня: Округляем до 2100 и получаем два радиатора по 7 рёбер.

    В конечном результате мы видим, что нам необходимо 12 радиаторов общей мощностью:

    Исходя из последних расчётов, видно, что наша индивидуальная система отопления без проблем справится с возложенной на неё нагрузкой.

    Выбор труб

    Трубопровод для системы индивидуального отопления является средой для транспортировки тепловой энергии (в частности, нагретой воды). На отечественном рынке трубы для монтажа систем представлены в трёх основных видах:

    Металлические трубы имеют ряд значительных недостатков. Кроме того, что они обладают большим весом и требуют специального оборудования для монтажа, а также наличие опыта, они ещё подвержены коррозии и могут накапливать статическое электричество. Хороший вариант — медные трубы, они способны выдерживать температуру до 200 градусов и давление около 200 атмосфер. Но медные трубы отличаются спецификой в монтаже (требуется специальное оборудование, серебряный припой и большой опыт работы), кроме того их стоимость очень велика. Самым популярным вариантом считаются пластиковые трубы. И вот почему:

    • они имеют алюминиевую основу, которая с двух сторон покрыта пластмассой, благодаря чему они обладают огромной прочностью;
    • они абсолютно не пропускают кислород, что позволяет свести к нулю процесс образования коррозии на внутренних стенках;
    • благодаря алюминиевому армированию у них очень низкий коэффициент линейного расширения;
    • пластиковые трубы антистатичны;
    • обладают малым гидравлическим сопротивлением;
    • не требуется специальных навыков для монтажа.

    Монтаж системы

    Первым делом нам требуется установить секционные радиаторы. Их надо размещать строго под окнами, тёплый воздух от радиатора будет препятствовать проникновению холодного воздуха из окна. Для монтажа секционных радиаторов не понадобится никакого специального оборудования, лишь перфоратор и строительный уровень. Необходимо строго придерживаться одного правила: все радиаторы в доме должны быть смонтированы строго на одном горизонтальном уровне, от этого параметра зависит общая циркуляция воды в системе. Также соблюдайте вертикальное расположение рёбер радиатора.

    Читайте также:  Печь для бани на газу своими руками: руководство по устройству и монтажу газовой печки

    После монтажа радиаторов можно приступать к прокладке труб. Необходимо заранее промерить общую длину труб, а также посчитать количество всевозможных фитингов (колен, тройников, заглушек и пр.). Для монтажа пластиковых труб понадобится всего три инструмента — рулетка, ножницы для труб и паяльник. На большинстве таких труб и фитингов есть лазерная перфорация в виде насечек и направляющих линий, что даёт возможность по месту выполнять монтаж правильно и ровно. Работая с паяльником, следует придерживаться только одного правила — после того как вы расплавили и состыковали концы изделий, ни в коем случае не прокручивайте их, если с первого раза не получилось припаять ровно, иначе возможна течь в этом месте. Лучше заранее потренируйтесь на кусочках, которые пойдут в отходы.

    Дополнительные приборы

    По статистике система с пассивной циркуляцией воды будет исправно функционировать, если площадь помещения не превышает 100–120 м 2 . В противном случае необходимо использовать специальные насосы. Конечно, существует ряд котлов, в которые уже встроены насосные системы и они сами обеспечивают циркуляцию воды по трубам, если у вас не такой, то следует приобрести его отдельно.

    На отечественном рынке их выбор очень велик, к тому же они отвечают всем необходимым требованиям — потребляют мало электроэнергии, бесшумны и малогабаритны. Монтируют циркуляционные насосы на концах веток отопления. Таким образом, насос прослужит дольше, так как он не будет находиться под прямым воздействием горячей воды.

    Пример однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — игольчатый кран; 5 — расширительный бак; 6 — слив; 7 — водопровод; 8 — фильтр грубой очистки воды; 9 — циркуляционный насос; 10 — шаровые краны

    Из всего вышеперечисленного становится ясно, что с монтажом подобной системы без труда справятся два или три человека, для этого не требуется обладать специальными профессиональными навыками, главное, уметь пользоваться элементарными строительными инструментами. В нашей статье мы рассмотрели систему индивидуального отопления, собранную с помощью стандартных комплектующих, их цена и общедоступность позволят почти каждому у себя дома смонтировать аналогичную систему отопления.

    Особенности гидравлического расчета системы радиаторного отопления

    Комфорт в загородном доме во многом зависит от надёжной работы системы отопления. Теплоотдача при радиаторном отоплении, системе «тёплый пол» и «тёплый плинтус» обеспечивается за счёт движения по трубам теплоносителя. Поэтому правильному подбору циркуляционных насосов, запорно-регулирующей арматуры, фитингов и определению оптимального диаметра трубопроводов предшествует гидравлический расчёт системы отопления.

    Данный расчёт требует профессиональных знаний, поэтому мы в данной части учебного курса «Системы отопления: выбор, монтаж», с помощью специалиста компании REHAU, расскажем:

    • О каких нюансах следует знать перед выполнением гидравлического расчёта.
    • Чем отличаются системы отопления с тупиковым и попутным движением теплоносителя.
    • В чём состоят цели гидравлического расчёта.
    • Как материал труб и способ их соединения оказывает влияние на гидравлический расчёт.
    • Каким образом специальное программное обеспечивание позволяет ускорить и упростить процесс гидравлического расчета.

    Нюансы, о которых надо знать перед выполнением гидравлического расчёта

    В современной системе отопления протекают сложные гидравлические процессы с динамически меняющимися характеристиками. Поэтому на гидравлический расчёт оказывает влияние множество нюансов: начиная от типа системы отопления, вида отопительных приборов и способа их присоединения, режима регулирования и заканчивая материалом комплектующих.

    Важно: Трубопроводная отопительная система загородного дома — это сложная разветвлённая сеть. Гидравлический расчет определяет её правильную работу так, чтобы ко всем отопительным приборам поступало необходимое количество теплоносителя. Правильно рассчитать и спроектировать систему отопления может только квалифицированный специалист, имеющий профильное образование по данной дисциплине.

    Системы радиаторной и водопроводной разводок — это разветвленные трубопроводные сети. В трубопроводах давление теряется на трение о стенки труб и на местные сопротивления в фасонных частях при разделении или слиянии потоков, на внезапные расширения или сужения «живого» сечения. Для того чтобы теплоноситель или вода поступали к отопительным приборам или точкам водоразбора в необходимом количестве, трубопроводная сеть должна быть правильно рассчитана.

    Вне зависимости от того, какая система отопления смонтирована в доме, например, радиаторная разводка или тёплый пол, принцип гидравлического расчёта одинаков для всех, но каждая система требует индивидуального подхода.

    Например, система отопления может быть заправлена водой, этилен- или пропиленгликолем, а это повлияет на гидравлические параметры системы.

    У этиленгликоля или пропиленгликоля большая вязкость и меньшая текучесть, чем у воды, а значит, и сопротивление при движении по трубопроводу будет больше. Кроме этого, теплоёмкость этиленгликоля меньше, чем у воды, и составляет 3,45 кДж/(кг▪К), а у воды 4.19 кДж/(кг*К). В связи с этим расход, при том же перепаде температур, должен быть на 20 с лишним процентов выше.

    Важно: вид теплоносителя, который будет циркулировать в системе отопления, определяется заранее. Соответственно: проектировщик при гидравлическом расчёте системы отопления должен учесть его характеристики.

    Выбор одно- или двухтрубной системы отопления также влияет на методику гидравлического расчёта.

    Это связано с тем, что в однотрубной системе вода последовательно проходит через все радиаторы, и расход через все приборы в расчетных условиях будет единым при различных небольших перепадах температур на каждом приборе. В двухтрубной системе вода через отдельные кольца поступает независимо в каждый радиатор. Поэтому в двухтрубной системе перепад температур на всех приборах будет одинаковым и большим, порядка 20 К, а вот расходы через каждый прибор будут существенно различаться.

    При гидравлическом расчете выбирается самое нагруженное кольцо. Оно является расчётным. Все остальные кольца увязываются с ним так, чтобы потери в параллельных кольцах были одинаковыми, с соответствующими им участками главного кольца.

    При выполнении гидравлического расчета обычно вводятся следующие допущения:

    1. Скорость воды в подводках не более 0,5 м/с, в магистралях в коридорах 0,6-0,8 м/с, в магистралях в подвалах 1,0-1,5 м/с.
    2. Удельные потери давления на трение в трубопроводах – не более 140 Па/м.

    Системы отопления с тупиковым и попутным движением теплоносителя

    Отметим, что в системах радиаторной разводки, при едином принципе гидравлического расчёта, существуют разные подходы, т.к. системы подразделяются на тупиковые и попутные.

    При тупиковой схеме теплоноситель движется по трубам «подачи» и «обратки» в противоположные стороны. И, соответственно, в попутной схеме теплоноситель движется по трубам в одном направлении.

    В тупиковых системах расчет ведётся через дальние — наиболее нагруженные участки. Для этого выбирается главное циркуляционное кольцо. Это самое неблагоприятное направление для воды, по которому прежде всего подбираются диаметры отопительных труб. Все остальные второстепенные кольца, которые возникают в этой системе, должны увязываться с главным. В попутной системе расчёт ведётся через средний, наиболее нагруженный, стояк.

    В системах водопровода соблюдается аналогичный принцип. Система рассчитывается через самый удалённый и самый нагруженный стояк. Но есть особенность – в расчёте расходов.

    Важно: если в радиаторной разводке расход зависит от количества тепла и перепадов температур, то в водопроводе расход зависит от норм водопотребления, а также от типа установленной водоразборной арматуры.

    Цели гидравлического расчета

    Цели гидравлического расчета заключаются в следующем:

    1. Подобрать оптимальные диаметры трубопроводов.
    2. Увязать давления в отдельных ветвях сети.
    3. Выбрать циркуляционный насос для системы отопления.

    Раскроем подробнее каждый из этих пунктов.

    1. Подбор диаметров трубопроводов

    Чем меньше диаметр трубопровода, тем больше сопротивление оказывается потоку теплоносителя из-за трения о стенки трубопровода и местных сопротивлений на поворотах и ответвлениях. Поэтому для малых расходов, как правило, берутся малые диаметры трубопроводов, для больших расходов, соответственно, большие диаметры, за счёт чего можно ограниченно отрегулировать систему.

    Если система разветвлённая – есть короткая и длинная ветка, то на длинной ветке идёт большой расход, а на короткой – меньший. В этом случае короткая ветка должна выполняться из труб меньших диаметров, а длинная ветка должна выполняться из труб большего диаметра.

    И, по мере уменьшения расхода, от начала к концу ветки диаметры труб должны уменьшаться так, чтобы скорость теплоносителя была примерно одинакова.

    2. Увязка давлений в отдельных ветвях сети

    Увязка может производиться подбором соответствующих диаметров труб или, если возможности этого способа исчерпаны, то за счёт установки регуляторов расхода давления или регулировочных вентилей на отдельных ветвях.

    Частично мы, как это описано выше, можем увязать давление с помощью подбора диаметров трубопроводов. Но не всегда это удаётся сделать. Например, если берём самый маленький диаметр трубопровода на короткой ветке, а сопротивление в нём все равно недостаточно большое, тогда весь поток воды будет идти через короткую ветку, не заходя в длинную. В этом случае требуется дополнительная регулировочная арматура.

    Регулировочная арматура может быть разной.

    Бюджетный вариант — ставим регулировочный вентиль — т.е. вентиль с плавной регулировкой, который имеет градацию в настройке. Каждый вентиль имеет свою характеристику. При гидравлическом расчёте проектировщик смотрит, какое давление необходимо погасить, и определяется так называемая невязка давлений между длинной и короткой ветками. Тогда по характеристике вентиля проектировщик определяет, на сколько оборотов этот вентиль, от полностью закрытого положения, надо будет открыть. Например, на 1, на 1.5 или на 2 оборота. В зависимости от степени открытия вентиля будет добавляться разное сопротивление.

    Более дорогой и сложный вариант регулировочной арматуры — т.н. регуляторы давления и регуляторы расхода. Это устройства, на которых мы задаём необходимый расход или необходимый перепад давлений, т.е. падение давлений на этой ветке. В этом случае устройства сами контролируют работу системы и, если расход не соответствует требуемому уровню, то они открывают сечение, и расход увеличивается. Если расход слишком большой, то сечение перекрывается. Аналогично происходит и с давлением.

    Если все потребители после ночного понижения теплоотдачи одновременно открыли утром свои отопительные приборы, то теплоноситель попытается, в первую очередь, поступать в ближние к тепловому пункту приборы, а до дальних дойдет спустя часы. Тогда сработает регулятор давления, прикрывая ближайшие ветки и, тем самым, обеспечит равномерное поступление теплоносителя во все ветки.

    3. Подбор циркуляционного насоса по давлению (напору) и по расходу (подаче)

    Расчетные потери давления в главном циркуляционном кольце (с небольшим запасом) определят напор для циркуляционного насоса. А расчетный расход насоса – это суммарный расход теплоносителя по всем ветвям системы. Насос подбирается по напору и по расходу.

    Если в системе стоит несколько циркуляционных насосов, то в случае их последовательного монтажа у них суммируется напор, а расход будет общим. Если насосы работают параллельно, то у них суммируется расход, а напор будет одинаковым.

    Важно: Определив в ходе гидравлического расчёта потери давления в системе, можно выбрать циркуляционный насос, который оптимально будет соответствовать параметрам системы, обеспечивая оптимум затрат – капитальных (стоимость насоса) и эксплуатационных (стоимость электроэнергии на циркуляцию).

    Как выбор комплектующих для системы отопления влияет на гидравлический расчёт

    Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления, фитинги, а также техника их соединения, оказывает существенное влияние на гидравлический расчет.

    Трубы, имеющие гладкую внутреннюю поверхность, уменьшают потери на трение при движении теплоносителя. Это даёт нам преимущества – берём трубопроводы меньшего диаметра и экономим на материале. Также уменьшаются затраты электроэнергии, необходимые для работы циркуляционного насоса. Можно взять насос меньшей мощности, т.к. за счёт меньшего сопротивления в трубопроводах требуется меньший напор.

    В местах соединений «фитинг-труба», в зависимости от способа их монтажа, могут быть большие потери, или, наоборот, потери на сопротивление потоку при движении теплоносителя сведены к минимуму.

    Например, если используется техника соединения методом «надвижной гильзы», т.е. развальцовывается конец трубопровода, и внутрь вставляется фитинг, то за счёт этого не происходит заужения живого сечения. Соответственно: уменьшается местное сопротивление, и уменьшаются энергетические затраты на циркуляцию воды.

    Подведение итогов

    Выше уже говорилось, что гидравлический расчёт системы отопления — это сложная задача, требующая профессиональных знаний. Если предстоит спроектировать сильно разветвлённую систему отопления (большой дом), то расчёт вручную отнимает много сил и времени. Для упрощения данной задачи разработаны специальные компьютерные программы.

    С помощью этих программ можно сделать гидравлический расчёт, определить регулировочные характеристики запорно-регулировочной арматуры и автоматически составить заказную спецификацию. В зависимости от типа программ, расчёт осуществляется в среде AutoCAD или в собственном графическом редакторе.

    Добавим, что сейчас при проектировании промышленных и гражданских объектов наметилась тенденция к использованию BIM технологий (building information modeling). В этом случае все проектировщики работают в едином информационном пространстве. Для этого создаётся «облачная» модель здания. Благодаря этому любые нестыковки выявляются ещё на стадии проектировании, и своевременно вносятся необходимые изменения в проект. Это позволяет точно спланировать все строительные работы, избежать затягивания сроков сдачи объекта и тем самым сократить смету.

    Ссылка на основную публикацию
    ×
    ×