Как и с какой целью делают гидравлический расчёт системы отопления

Наличие производительного теплогенератора, качественных труб и современных радиаторов вовсе не означает, что отопление получится эффективным. Если система неправильно сконструирована, то возможны ситуации, когда работающий на полную мощность котёл не может обеспечить комфортную температуру во всех комнатах. Либо тепла хватает, но расходы на энергоносители непомерно велики. Чтобы не совершать непоправимых ошибок, необходимо разработать проект, важной часть которого является гидравлический расчёт системы отопления. Пожалуй, самой сложной частью.

Зачем нужен расчёт гидравлики системы отопления

Суть проблемы

Современные отопительные установки являются динамичными системами, которые во время эксплуатации работают в разных рабочих режимах. Теплоноситель водяного отопления циркулирует под давлением, но эта величина не является постоянной. Потери возникают на разных участках из-за конструктивных особенностей системы (трение о стенки труб, сопротивление на фитингах и т.д.). Также мы сами манипулируем давлением, когда с помощью арматуры балансируем распределение тепла по комнатам. Вручную или с помощью автоматизации систем пользователь управляет мощностью отопительного устройства, меняет уровень нагрева теплоносителя. И снова напор в сети скачет, ведь чем выше температура, тем выше давление, и наоборот.

Падение давления на конкретном участке приводит к уменьшению его тепловой производительности. Качественное отопление должно в любых условиях работать стабильно и экономично, но для этого нужно, чтобы к каждому радиатору поступало ровно столько теплоносителя, сколько необходимо для восполнения теплопотерь в помещении и поддержания заданной температуры.

Решение

Одна из основных задач разработчика – снизить возможные потери напора, что позволяет улучшить регулирование отдельных участков и системы в целом. Существует специальный термин «рост авторитета вентиля». Он означает, что местное сопротивление, которое оказывает кран или клапан на проток в регулируемой ветке, более выгодно соотносится с рабочим давлением в участке. Чем большим объёмом теплоносителя конкретный элемент управляет, тем он ценнее.

информативная таблица
Информативная таблица как результат гидравлического расчёта

Также следует произвести гидравлическую увязку циркуляционных колец. Грамотное использование балансировочных клапанов, вентилей, регуляторов давления позволяет избежать перегрева ближних к котлу помещений и недостатка тепла в удалённых (лишние пару градусов в комнате – это перерасход тепла на уровне 5-10 процентов). Ограничивая проток в одной ветке, мы увеличиваем его для других – перераспределяем теплоноситель.

Итак, гидравлический расчёт отопления помогает инженеру-конструктору решить следующие задачи:

  • высчитать пропускную способность трубопроводов и падение напора на главном и второстепенных контурах;
  • подобрать сечение труб, если показатели расхода теплоносителя и давления в системе уже заданы;
  • рассчитать оптимальные способы балансировки ветвей системы;
  • определить необходимую мощность циркуляционного насоса.

Этапы проведения гидравлического расчёта отопления

Сбор и систематизация исходных данных

Перед началом вычислений разработчик изучает теплотехнические характеристики объекта и на основании ТЗ предварительно конструирует подходящий вариант системы отопления. Выполняют следующие мероприятия:

  • Производят тепловой расчёт, в результате которого получают информацию о необходимом количестве тепла для каждого помещения.
  • Выбирают теплогенератор и отопительные приборы.
  • Принимают решение о способах разводки трубопроводов и особенностях балансировки системы.
  • Выбирают тип труб и спецификацию регулирующей арматуры.
  • Составляют аксонометрические схемы разводки и детальные планы помещений с указанием основных исходных данных (расход теплоносителя, мощность батарей, расстановка оборудования и т.д.). Узловые точки, основной контур и отдельные участки маркируются, обозначается длина колец.
план помещения
План помещения с обозначением разводки и радиаторов
схема для выполнения гидравлического расчёта
Аксонометрическая схема для выполнения гидравлического расчёта

Выбор метода

Есть несколько способов выполнить расчёт гидравлики отопительной системы (как правило, все они выполняются с применением специального программного обеспечения):

  • сложением характеристик проводимости и сопротивления;
  • по удельным потерям давления;
  • по длинам трубопроводов;
  • сравнением динамических давлений;
  • по объёму транспортируемого теплоносителя.

Конкретный метод используют в зависимости от того, являются ли перепады температуры в системе динамичными или стабильными. Также берётся во внимание конфигурация отопления: некоторые способы вычислений подходят только для однотрубных схем разводки, другие – универсальны. Чаще всего применяют гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления по потерям давления.

Расчёт сечения труб

Выбор оптимального размера труб – один из действенных методов управления рабочими характеристиками системы отопления. Так, использование труб завышенного сечения влечёт за собой:

  • рост капитальных затрат;
  • снижение рабочего давления;
  • критичное уменьшение скорости перекачки теплоносителя с большой вероятностью завоздушивания;
  • появление существенной тепловой инерции отопления.
справочная таблица
Справочная таблица позволяет увидеть соотношения оптимального сечения трубы и расхода теплоносителя

Уменьшение диаметра трубопроводов позволяет сократить как капитальные, так и эксплуатационные затраты, но приводит к увеличению скорости потока. При показателях от 0,6 м/с в системе появляются шумы, поэтому оптимальной для жилых помещений считается скорость транспортировки теплоносителя в пределах 0,3-0,7 метров в секунду.

Для вычисления подходящего внутреннего диаметра трубопроводов используются такие данные:

  • Разница температур подачи и обратки (для двухтрубных схем обычно принимается равной 20 градусам).
  • Расход теплоносителя – в таблицах обозначается литерой «G». В реальных вычислениях и в примерах гидравлического расчёта систем отопления данная величина, как правило, является уже заданной.
  • Скорость перемещения воды/антифриза – обозначается литерой «v»
  • Плотность теплоносителя.
  • Объём теплового потока – обозначается литерой «Q».
  • Особенности участка (длина, количество секций в радиаторах и т.п.).

Определение потерь напора в системе и отдельных её участках

На каждом участке общее падение давления происходит за счёт двух основных факторов:

  1. Сопротивления трению, которое возникает из-за шероховатости и неровностей внутренних стенок труб.
  2. Местного сопротивления, которое оказывают на перекачку рабочей среды соединительные фитинги, запорно-регулирующая арматура, повороты и ветвления, сужения/расширения трубопроводов. Также тормозящий эффект создают теплообменники отопительных приборов и теплогенераторов.
балансировка давления
Особенности балансировки давления вентилями и клапанами

Уровень потерь давления в кольце вследствие сопротивления трению зависит от:

  • скорости потока;
  • коэффициента шероховатости материала трубопроводов;
  • длины ветки;
  • диаметра и формы внутреннего сечения труб;
  • вязкости и плотности теплоносителя.

На характер местного сопротивления влияет:

  • скорость перекачки жидкости;
  • коэффициенты местного сопротивления (данные для различных узлов и устройств сведены в таблицы).

Точные вычисления производятся по общедоступным формулам, результаты о сопротивлениях в отдельных участках суммируются, и инженер получает возможность рассчитать необходимую производительность насосного оборудования.

программа для гидравлических расчётов
Такие схемы генерируются программами для гидравлических расчётов

Разработка увязки циркуляционных колец

Заключительный этап гидравлического расчёта системы отопления. Анализируя исходные и полученные на предварительных этапах данные (сопротивления, необходимые тепловые нагрузки, характеристики арматуры), конструктор должен выровнять потери давления в сети. То есть в идеале потери давления во всех кольцах системы должны быть одинаковыми. Для балансировки напора и перераспределения расхода теплоносителя применяются ручные вентили или автоматические клапаны, которые отвечают за отдельные ветки или устанавливаются на каждом отопительном приборе. Именно по результатам гидравлического расчёта выполняется предварительная настройка регулирующей арматуры.

Видео:  практический урок гидравлического расчета системы отопления

Разобраться во всех вопросах выбора отопительного оборудования в доме помогут опытные специалисты и инженеры http://vseinstrumenti.ru

Звоните прямо сейчас 8(800)550-37-70!

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
Задать свой вопрос
У Вас есть вопросы?
Задайте их в комментариях

Опишите свой вопрос максимально подробно и наш эксперт ответит на него



1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2,091 votes, average: 4.88 out of 5)
Загрузка...
Оставить комментарий