Гидравлический расчет систем отопления. Отопление в частном доме. Расчет двухтрубной системы отопления
Гидравлический расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления
Содержание статьи
Некоторые лица, занимаясь строительством собственного дома, обустраивают систему обогрева в них «на глаз», что категорически недопустимо.
Необходимо учитывать, что каждое строение имеет строго индивидуальные характеристики. Поэтому, для обеспечения комфортного пребывания человека, отопительная система должна обеспечивать поступление тепла в требуемых количествах.
Определить требуемые характеристики системы вашего дома можно, только проведя специальный гидравлический расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления. При этом используются специальные программные продукты (при их наличии) и таблицы.
С чего начать расчет гидравлики для горизонтальной двухтрубной отопительной системы?
Начинать расчёты надо «от печки», в прямом смысле слова. Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления, можно выполнять только после того, как определено, на каком топливе будет работать установленный у вас котёл.
После этого можно приступать к собственно расчетам, главной целью которых является:
- Определение требуемого количества отопительных приборов и мощности насоса.
- Уточнение количества и суммарной длины трубопроводов, их требуемых диаметров.
- Определение вероятных тепловых потерь.
Все расчёты выполняются по предварительно вычерченной в масштабе схеме отопления, на которую следует нанести все составляющие её элементы, до последнего крана. В дополнение к ней вам потребуются базовые формулы, специальные расчётные таблицы и соответствующая программа (всё это легко найти в интернете).
Порядок выполнения расчётов
Пример гидравлического расчета двухтрубной системы отопления можно найти на специализированных сайтах.
В настоящей статье мы рассмотрим последовательность выполнения расчётов со следующим допущением. Пусть на нашем объекте имеется горизонтальная двухтрубная система обогрева. Указанный вариант наиболее часто встречается при обустройстве СО частных жилых домов общей площадью до 150 м2.
За расчётный объект, в указанном случае, следует принять кольцо трубопровода СО, работающее под максимальной нагрузкой.
Далее определяем требуемое сечение трубопровода и вероятные потери давления, которые могут иметь место во всём контуре СО. Затем определяемся с общей площадью поверхности отопительных приборов, которую можно считать оптимальной.
Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления, включающий все вышеперечисленные расчёты, выполняется с использованием программы и таблицы, упомянутых выше. Полученные результаты помогут определить:
- все вероятные сопротивления, которые могут иметь место в будущем контуре отопления;
- точные характеристики температур;
- расход горячей воды в каждой части системы.
Фактически гидравлический расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления позволяет вам оптимизировать схему вашей СО уже на стадии проектирования. Что убережёт от излишних расходом и неизбежных, в противном случае, переделок.
Выполнение гидравлического расчёта системы с учётом имеющихся трубопроводов.
Схема системы отопления с открытым расширительным баком и встроенным циркуляционным насосом
Гидравлический расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления в данном случае потребует знания основных параметров гидросистемы, включая сопротивление, создаваемое арматурой (гидравлическое), и самими трубами, а так же скорость перемещения и расход горячей воды. Так же необходимо наличие специальной программы, упоминавшейся ранее, и соответствующая таблица.
Поясним, почему нельзя упускать данные показатели. Если скорость движения горячей воды по трубам возрастёт, то это автоматически приведёт к росту показателя гидравлического сопротивления в трубах. Повышение расхода горячей воды приведёт к одновременному росту двух упомянутых выше показателей.
Скорость перемещения теплоносителя показатель гидравлического сопротивления магистрали, при прочих равных условиях, обратно пропорциональны внутреннему диаметру трубопроводов и т.п.
Гидравлический расчет двухтрубной горизонтальной системы отопления позволяет, в процессе анализа выявленных взаимосвязей параметров, получить достоверную картину будущей эффективности и надёжности выбранной схемы отопления.
А это, в свою очередь, позволит вам снизить расходы на закупку требуемых материалов и комплектующих. При расчётах важно не забывать о том, что все гидравлические характеристики являются величинами переменными, поэтому работать с ними необходимо с использованием специальных номограмм.
Гидравлический расчёт варианта схемы двухтрубной системы
Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления с нижней разводкой, как возможного варианта системы, включает просчёт вероятного расхода горячей воды. Последний находится в прямой зависимости от тепловой нагрузки, приходящейся на него в момент движения. Указанный критерий имеется как в программе, упомянутой выше, так и в таблице (далее – справочные материалы).
В процессе выполнения упомянутого расчёта определяется расходный уровень горячей воды относительно конкретного участка. А именно, того, на котором фиксируется const расход воды и постоянный внутренний диаметр трубы.
Поясним на примере. Имеем ветку с десятью радиаторами по 1кВт. Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления с верхней разводкой в этом случае требует расчёта расхода воды с тем учётом, что будет осуществлён перенос 10 кВт тепла.
Конкретным участком при выполнении расчёта выступает отрез от радиатора, установленного первым по ходутеплоносителя, до теплогенератора. Но только в том случае, что труба на всём участке имеет постоянный диаметр.
Следующий участок находится между 1-ым и 2-ым радиаторами. На этом участке перенос рассчитывается уже для 9 кВт и т.п.
Схема отопительной системы с ЕЦ
Здесь мы проводим гидравлический расчет двухтрубной гравитационной системы отопления. В указанном случае сопротивление считается как для прямой, так и для обратной ветки трубопровода.
Вычисляется расход горячей воды по специальной формуле, приведённой в справочных материалах.
Теплоснабжение имеющихся распределителей
Гидравлический расчет двухтрубной тупиковой системы отопления в указанном случае требует минимальную скорость горячей воды определять пороговым значением, которое для неё составляет (0,2-0,26) м/сек. При меньших скоростях из воды начинает выделяться воздух.
Высока вероятность появления пробок, что, в свою очередь, может привести к отказу СО. Верхним пределом скорости перемещения горячей воды является значение, лежащее в диапазоне (0,6-1,5) м/сек. При превышении указанного показателя в СО возникают гидравлические шумы. Оптимальные значения скорости лежат в диапазоне (0,4-0,7) м/сек
Схема системы от распределителей
Гидравлическим сопротивлением именуется величина потери давления в магистрали на определённом участке. Общее сопротивление вычисляется путем суммирования местных значений и потерь, обусловленных трением теплоносителя в трубопроводе.
Для расчёта указанного показателя также имеется специальная формула в справочных материалах.
Как проводится гидравлический расчет трубопроводов в системе отопления?
В случае, когда гидравлика считается при попутном движении теплоносителя, чтобы выполнить гидравлический расчет двухтрубной горизонтальной системы отопления выбирается кольцо с максимально загруженным стояком. С учётом того, что радиатор при этом находится внизу.
Для тупиковой версии перемещения горячей воды расчеты выполняются для кольца с нижним радиатором для max загруженного из дальних стояков.
Для горизонтальной схемы берётся кольцо с учетом самой загруженной его ветки, проходящей по первому этажу.
Загрузка... vse-otoplenie.ru
Гидравлический расчет систем отопления. Отопление в частном доме
Современная система отопления – это демонстрация абсолютно нового подхода к ее регулированию. На сегодняшний день это не предварительная наладка перед запуском системы с облегчением последующего гидравлического режима функционирования. Современное отопление в частном доме в процессе работы имеет постоянно изменяющийся тепловой режим. Что требует от оборудования не только отслеживать изменения при обогреве помещения, но и правильно на них реагировать.
Условия для эффективной работы системы
Существуют некоторые моменты, соблюдение которых позволит обеспечить качественную и эффективную работу системы отопления:
- Подача теплоносителя в нагревательные приборы должна производиться в тех количествах, которые будут обеспечивать тепловой баланс помещения, при условии постоянно меняющейся наружной температуры и в зависимости от температурного режима помещений, определенного ее владельцем.
- Снижение затрат, в том числе энергетических, для преодоления гидравлического сопротивления.
- Снижение материальных затрат при монтаже системы отопления, зависящих также от диаметра прокладываемых трубопроводов.
- Низкий уровень шума, стабильность и надежность работы отопительных устройств.
Как правильно рассчитать систему отопления
Чтобы рассчитать отопление в частном доме, требуется знать необходимое количество тепла. С этой целью рассчитываются тепловые потери всего дома в теплое и холодное время года. Сюда относятся теплопотери через оконные, дверные проемы, ограждающие конструкции и т. д. Это довольно кропотливые расчеты. Принято считать, что в среднем источник тепла должен производить 10 кВт на 100 м2 отапливаемой площади.
Под отопительной системой понимают взаимосвязь между совокупностью приборов: трубопроводы, насосы, запорно-регулирующее оборудование, средства контроля и автоматики для передачи тепла от источника непосредственно в помещение.
Типы отопительных котлов
Перед тем как сделать гидравлический расчет систем отопления, необходимо правильно подобрать котел (источник тепла). Различают следующие виды котлов: электрический, газовый, твердотопливный, комбинированный и другие. Выбор в большинстве случаев зависит от топлива, преобладающего в районе проживания.
Электрический котел
Ввиду проблем с подключением мощностей и довольно высокой ценой на электроэнергию данное оборудование не обрело своего широкого распространения.
Котел газовый
Чтобы установить такой котел, ранее требовалось специальное отдельное помещение (котельная). В настоящее время это относится только к оборудованию с открытой камерой сгорания. Подобный вариант наиболее распространен в местах с газификацией.
Твердотопливный котел
При относительной доступности топлива данное оборудование не пользуется высокой популярностью. При его эксплуатации возникают некоторые неудобства. В течение суток необходимо производить несколько раз топку. Кроме того, режим теплоотдачи имеет циклический характер. Применение этих котлов облегчается (уменьшается число топок) путем использования термобаллона или топлива с высокой температурой сгорания, благодаря которому увеличивается время горения за счет регулируемой подачи воздуха. Также это можно производить за счет водяных теплоаккумуляторов, к которым подключается центральное отопление.
Необходимые параметры при расчете мощности
- Wуд – удельная мощность источника тепла (котла), приходящаяся на площадь здания в 10 м2 с учетом климатических условия региона.
- S – площадь отапливаемого помещения.
Также имеются общепринятые значения удельной мощности, которые зависят от климатической зоны:
- Wуд = 0,7-0,9 – для Южного района.
- Wуд = 1,2-1,5 – для Центрального района.
- Wуд = 1,5-2,0 – для Северного района.
Формула для мощности котла
Перед тем как приступить к такому ответственному мероприятию, как гидравлический расчет систем отопления, нужно определить мощность источника тепла по следующей формуле:
Wкот = S×Wуд/10.
Для удобства расчета примем усредненное значение Wуд за 1 кВт, таким образом получаем, что 10 кВт должно приходиться на 100 м2 отапливаемой площади. В результате схемы монтажа системы отопления будут зависеть от площади дома.
В остальных случаях используется принудительная циркуляция теплоносителя при помощи циркуляционных насосов.
Двухтрубная система
Это классический вариант системы отопления, который зарекомендовал себя наилучшим образом за долгое время эксплуатации. Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления будет рассмотрен ниже. Почему она так называется? Все дело в том, что основой инженерного замысла послужил монтаж нескольких трубопроводов через этажи здания. К одному стояку с горячей водой подключался по всем этажам нагревательный прибор, а в проложенный рядом трубопровод поступала охлажденная вода из отопительного прибора.
В результате еще не успевший остыть теплоноситель из первого прибора поступал в прибор, который находился этажом ниже, а циркулирующая жидкость имела ту же температуру, что и в первом. Таким образом, температура теплоносителя в первом и последнем трубопроводах была идентичной – это означает, что одинаковой была и теплоотдача.
Двухтрубная система отопления – преимущества
Центральное отопление в частном доме с двухтрубной системой имеет следующие преимущества:
- На каждом отапливаемом этаже обеспечивается равномерный прогрев всех приборов.
- По сравнению с однотрубной системой, можно полноценно обогреть значительно больше помещений.
- Регулирование температурного режима в каждом конкретном помещении.
Расчетно-графические мероприятия
Выполняя сложный гидравлический расчет систем отопления, в первую очередь необходимо произвести целый ряд предварительных мероприятий:
- Определяется тепловой баланс отапливаемого строения.
- Выбирается тип нагревательных приборов, после чего они схематично размещаются на плане помещения.
- Далее принимается решение по размещению всех отопительных агрегатов, типу и материалам трубопроводов, регулирующих и запорных устройств.
- Чтобы сделать гидравлический расчет систем отопления, потребуется начертить принципиальную схему в аксонометрии с указанием расчетных нагрузок и длин участков.
- Определяется главное кольцо – это замкнутый отрезок, который включает в себя расположенные последовательно участки трубопроводов, имеющие максимальный расход теплоносителя от источника тепла к наиболее удаленному нагревательному прибору.
За расчетный участок принимается тот, который имеет неизменный расход теплоносителя и одинаковое сечение.
Пример гидравлического расчета системы отопления
На расчетном отрезке тепловая нагрузка равна потоку тепла, который на подающем трубопроводе должен передать, а на обратном уже передал циркулирующую жидкость, которая проходила через этот участок.
Расход теплоносителя Gi-j, кг/ч вычисляется по следующей формуле:
Gi-j = 0,86×Qi-j/(t2-t0), где
Gi-j – это количество тепла на расчетном отрезке i-j;
t2-t0 – это расчетные температуры горячей и холодной жидкости соответственно.
Как выбрать диаметр трубопроводов
Чтобы сократить затраты на преодоление сопротивлений во время движения циркулирующей жидкости, диаметры трубопроводов должны располагаться в пределах минимальной скорости теплоносителя, которая требуется для удаления пузырьков воздуха, способствующих появлению воздушных пробок. Чтобы уменьшить их, диаметр трубопроводов приводится к минимальному значению, которое не приводит к гидравлическому шуму в арматуре и трубах системы.
Все трубопроводы производственного изготовления делятся на полимерные и металлические. Первые являются более долговечными, вторые – механически более прочные. Какие трубы использовать в отопительной системе, зависит от ее индивидуальных особенностей.
Гидравлический расчет системы отопления – программа
Учитывая объем работ, который нужно произвести на этапе проектирования, вы можете воспользоваться специализированным программным обеспечением.
Используя исходные данные, программа выполняет автоматический подбор трубопроводов необходимого диаметра, осуществляет предварительную настройку регулирующих и балансировочных вентилей, термостатических клапанов и автоматических регуляторов в отопительной системе. Также программа может самостоятельно оценить, какого размера потребуются нагревательные приборы.
fb.ru
Расчет системы отопления - давление, емкость, сопротивление, кпд, программа для расчета
Расчет системы отопленияРассмотрим подробный расчет системы отопления частного дома. В нем представлена информация обо всех источниках тепла – как основных, так и вспомогательных, описаны все особенности монтажа.
Нередко еще на начальном этапе строительства частного дома возникает вопрос, касающийся системы отопления. Ведь правильно подобранное оборудование и выполненный монтаж позволят вам на протяжении многих лет наслаждаться теплом и уютом в собственном доме, получая высокий кпд системы отопления. Однако для создания такой качественной системы необходимо провести тщательный предварительный расчет системы отопления.
На сегодняшний день большинство владельцев частных домов, планируя отопительную систему, останавливают свой выбор на водяном отоплении. Рассмотрим, как же правильно производится расчет для нее.
Современные отопительные элементы
Крайне редко можно сегодня увидеть дом, в котором отопление выполняется исключительно воздушными источниками. К ним можно отнести электрические отопительные приборы: тепловентиляторы, радиаторы, УФО, тепловые пушки, электрические камины, печи. Рациональнее всего использовать их в качестве вспомогательных элементов при стабильно работающей основной отопительной системе. Причина их «второстепенности» — достаточно высокая себестоимость электроэнергии.
Основные элементы системы отопления При планировании отопительной системы любого типа важно знать, что есть общепринятые рекомендации, касающиеся удельной мощности используемого нагревательного котла. В частности, для северных регионов страны она составляет примерно 1,5 – 2,0 кВт, в центральных — 1,2 – 1,5 кВт, в южных — 0,7 – 0,9 кВт.
При этом перед тем, как рассчитать систему отопления, для вычисления оптимальной мощности котла следует воспользоваться формулой:
W кот. = S*W / 10.
Расчет системы отопления зданий, а именно – мощности котла – важный этап при планировании создания отопительной системы. При этом важно обратить особенное внимание на следующие параметры:
- суммарная площадь всех помещений, которые будут подключены к отопительной системе – S;
- рекомендованная удельная мощность котла (параметр, зависящий от региона).
Для того чтобы максимально упростить расчет системы отопления онлайн, в некоторых случаях в качестве рекомендованной мощности котла можно брать 1.
Допустим, что необходимо рассчитать емкость системы отопления и мощность котла для дома, в котором суммарная площадь помещений, которые необходимо отапливать S = 100 м2. При этом возьмем рекомендованную удельную мощность для центральных регионов страны и подставим данные в формулу. Получим:
Рекомендуем к прочтению:
W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.
Что следует учитывать при планировании отопления
Подбирая наиболее подходящий тип отопительной системы, непременно следует учитывать площадь дома. Это важно, поскольку, например, однотрубная система с естественной циркуляцией прекрасно себя показывает только в домах, площадь которых не превышает 100 м2. А вот в доме, площадь которого значительно больше, она функционировать не сможет по причине довольно большой инертности.
Система отопления частного домаТаким образом, предварительный расчет давления в системе отопления и планирование отопительной системы необходимы для того чтобы найти и спроектировать систему, использование которой в доме будет наиболее эффективным. На стадии предварительного планирования необходимо постараться учесть все особенности архитектуры строения. В частности, если здание достаточно большое и, соответственно, – площадь помещений, которые подлежат отапливанию, тоже большая, наиболее целесообразным является внедрение отопительной системы с насосом, который будет осуществлять циркуляцию теплоносителя.
При выборе места для установки циркуляционного насоса важно помнить одну особенность – при постоянном контакте с горячим теплоносителем отдельные элементы насоса значительно быстрее выходят из строя.
То есть, для более длительной работы оборудования такого типа его следует устанавливать на контур обрата, по которому уже остывший теплоноситель возвращается для повторного нагрева к котлу.
Система отопления с циркуляционным насосомПри этом есть определенные параметры, которым должен соответствовать циркуляционный насос:
- продолжительный срок эксплуатации;
- низкий уровень энергопотребления;
- высокая мощность;
- надежность;
- простота эксплуатации;
- бесшумность и отсутствие вибрации во время работы.
Расчет отопительной системы
При планировании отопительной системы для частного дома наиболее сложным и ответственным этапом является проведение гидравлических расчетов – нужно определить сопротивление системы отопления.
Тем, кто никогда прежде не сталкивался с подобным, не рекомендуется производить объем системы отопления расчет самостоятельно. Гораздо лучше – обратится к специалистам, которые выполнят данную работу максимально качественно и быстро.
Ведь, берясь самостоятельно как рассчитать объем системы отопления, так и далее планировать систему, мало кто знает, что предварительно необходимо произвести некоторые графически-проектные работы. В частности, следует определить и отобразить на плане отопительной системы такие параметры:
- тепловой баланс помещений, в которых будут расположены отопительные приборы;
- тип наиболее подходящих отопительных приборов и теплообменных поверхностей, указать их на предварительном плане отопительной системы;
- наиболее подходящий тип отопительной системы, подобрать наиболее подходящую конфигурацию. Также следует создать подробную схему расположения нагревательного котла, трубопровода.
- выбрать тип трубопровода, определить необходимые для качественной работы дополнительные элементы (вентили, клапаны, датчики). Указать на предварительной схеме системы их расположение.
- создать полную аксонометричную схему. В ней следует указать номера участков, их продолжительность и уровень тепловой нагрузки.
- спланировать и отобразить на схеме основной отопительный контур. При этом важно учесть максимальный расход теплоносителя.
Принципиальная схема отопленияДвухтрубная отопительная система
Для любой отопительной системы расчетным участком трубопровода является тот сегмент, диаметр на котором не изменяется и где происходит стабильный расход теплоносителя. Последний параметр вычисляется из теплового баланса помещения.
Для расчета двухтрубной системы отопления следует провести предварительную нумерацию участков. Начинается она с нагревательного элемента (котла). Все узловые точки подающей магистрали, в которых происходит разветвление системы, необходимо отмечать заглавными буквами.
Рекомендуем к прочтению:
Двухтрубная отопительная системаСоответственные узлы, расположенные на сборных магистральных трубопроводах, следует обозначать черточками. Места ответвления приборных веток (на узловом стояке) чаще всего обозначаются арабскими цифрами. Эти обозначения соответствуют номеру этажа (в случае, если внедрена горизонтальная отопительная система) или номеру стояка (вертикальная система). При этом в месте соединения потока теплоносителя данный номер обозначается дополнительным штрихом.
Для максимально качественного выполнения работы следует нумеровать каждый участок. При этом важно учитывать, что номер должен состоять из двух значений – начала и конца участка.
Вертикальная отопительная система
При разработке предварительной план-схемы вертикальной отопительной системы для нумерации стояков следует использовать арабские цифры. При этом начало нумерации следует проводить от квартиры, которая на схеме изображена в верхнем левом углу, и постепенно перемещаться по часовой стрелке. Предварительный план со строгим соблюдением масштабности позволяет определить продолжительность отдельного участка отопительной системы с точностью до 0,1 м.
Вертикальная отопительная системаПри планировании отопительной системы дома особое внимание программа для расчета системы отопления должна уделить определению тепловой нагрузки участков. Для этого следует вычислить плотность теплового потока, который отдается теплоносителем. При этом изначально выясняется уровень распределения тепловой нагрузки для всех отопительных элементов, присутствующих в сети, а уже после этого определяют и тепловую нагрузку отдельных участков системы.
При отображении тепловой нагрузки участка (Qi-j) на плане ее показывают над выносной линией. А под этой чертой обозначена продолжительность данного отрезка системы.
Однотрубная отопительная система
Пример расчета системы отопления, выполняемый при планировании однотрубной системы, является несколько более простым по сравнению с системой двухтрубной. Прежде всего, он содержит меньше особенностей, которые проявляются при определении необходимой для качественного отопления площади поверхности нагревательного элемента. Кроме того, в такой системе возникает сравнительно меньше сложностей при определении продолжительности и диаметра участков замыкающих.
Первым этапом расчетов для однотрубной отопительной системы является определение наиболее подходящего диаметра стояков.
При этом важным фактором является уровень давления в трубе. С другой стороны, расчеты можно производить и несколько по-иному – изначально определить диаметры трубы, используемой для основного контура, и только после этого – для замыкающих сегментов системы. При этом важно отобразить результаты исследований на графике – ведь в его помощью в дальнейшем будет производиться расчет коэффициента затекания.
Следует помнить, что количество воды, циркулирующей в системе, может изменяться под количеством многочисленных факторов. По этому, не следует относиться к количеству воды в системе, как к постоянной величине.
Оцените публикацию:
Загрузка... otoplenie-doma.org
