Как высчитать давление в системе отопления

Эффективность отопительной системы совсем не гарантируют высококачественные трубы и высокопроизводительный теплогенератор.

Наличие ошибок, допущенных при монтаже, может свести на нет работу котла, работающего на полную мощность: или в помещениях будет холодно, или издержки на энергоэлементы будут необоснованно высочайшими.

Потому принципиально начинать с разработки проекта, одним из важных разделов которого является гидравлический расчет системы отопления.

Расчет гидравлики водяной системы отопления

Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является неизменной величиной. Оно понижается из-за наличия сил трения воды о стены труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также заносит свою лепту, корректируя рассредотачивание тепла по отдельным помещениям.

Давление вырастает, если температура нагрева теплоносителя увеличивается и напротив – падает при ее понижении.

Дабы избежать разбалансировки отопительной системы, нужно сделать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько нужно для поддержания данной температуры и восполнения неминуемых теплопотерь.

Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими либо эксплуатационными.

На данном шаге проектирования определяются:

• поперечник труб и их пропускная способность;
• местные утраты давления по отдельным участкам системы отопления;
• требования гидравлической увязки;
• утраты давления по всей системе (общие);
• лучший расход теплоносителя.

Для производства гидравлического расчета нужно сделать некоторую подготовку:

1. Собрать начальные данные и классифицировать их.
2. Избрать методику расчета.

Сперва проектировщик изучает теплотехнические характеристики объекта и делает теплотехнический расчет. В конечном итоге у него возникает информация о количестве тепла, нужном для каждого помещения. После чего выбираются отопительные приборы и источник тепла.

Схематичное изображение отопительной системы в личном доме

На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:

• мощности радиаторов;
• расхода теплоносителя;
• расстановки термического оборудования и пр.

Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.

Расчет поперечника труб

Расчет сечения труб должен опираться на результаты термического расчета, обоснованные экономически:

• для двухтрубной системы – разность между tr (жарким теплоносителем) и to (охлажденным – обраткой);
• для однотрубной – расход теплоносителя G, кг/ч.

Не считая того, в расчете должна учитываться скорость движения рабочей воды (теплоносителя) — V . Ее лучшая величина находится в спектре 0,3-0,7 м/с. Скорость назад пропорциональна внутреннему поперечнику трубы.

При скорости движения воды, равной 0,6 м/с в системе возникает соответствующий шум, если же она наименее 0,2 м/с, возникает риск появления воздушных пробок.

Для расчетов будет нужно еще одна высокоскоростная черта – скорость теплопотока. Она обозначается буковкой Q, измеряется в ваттах и выражается в количестве тепла, переданного в единицу времени

Q (Вт) = W (Дж)/t (с)

Не считая перечисленных выше начальных данных для расчета потребуются характеристики отопительной системы – длина каждого участка с указанием устройств, присоединенных к нему. Эти данные для удобства можно свести в таблицу, пример которой приведен ниже.

Таблица характеристик участков

Расчет поперечников труб довольно непростой, потому проще пользоваться справочными таблицами. Их можно отыскать на веб-сайтах производителей труб, в СНиП либо специальной литературе.

Монтажники при подборе поперечника труб пользуются правилом, выведенным на основании анализа огромного числа отопительных систем. Правда, это касается только маленьких личных домов и квартир. Фактически все отопительные котлы оборудованы патрубками подачи и обратки ¾ и ½ дюйма. Таковой трубой и осуществляется разводка до первого разветвления. Дальше на каждом участке размер трубы уменьшают на один шаг.

Таковой подход не оправдывает себя, если в доме имеется два либо более этажей. В данном случае приходится производит настоящий расчет и обращаться к таблицам.

Вычисление местных сопротивлений

Местные сопротивления появляются в трубе и арматуре. На величину данных характеристик оказывают влияние:

• шероховатость внутренней поверхности трубы;
• наличие мест расширения либо сужения внутреннего поперечника трубопровода;
• повороты;
• протяженность;
• наличие тройников, шаровых кранов, устройств балансировки и их количество.

Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется неизменным поперечником и постоянным расходом теплоносителя (в согласовании с термическим балансом помещения).

Начальные данные для расчета:

• длина расчетного участка – l, м;
• поперечник трубы – d, мм;
• данная скорость теплоносителя – u, мм;
• свойства регулирующей арматуры, предоставляемые производителем;
• коэффициент трения (находится в зависимости от материала трубы), λ;
• утраты на трение — ∆Pl, Па;
• плотность теплоносителя (расчетная) – ρ = 971,8 кг/м три ;
• толщина стены трубы – dн х δ, мм;
• эквивалентная шероховатость трубы – kэ, мм.

Гидравлическое сопротивление — ∆P на участке сети рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха.

Знак ξ в формуле значит коэффициент местного сопротивления.

Если в доме стоит печка, отопить она сумеет только маленькое помещение. Установка батарей отопления в личном доме большой площади неотклонима, так как в неприятном случае отдаленные от печи комнаты отапливаться не будут.

Главные свойства газового котла Buderus представлены в этом обзоре.

О том, как запустить газовый котел, поведаем в этой статье.

Гидравлическая увязка

Балансировка перепадов давления в отопительной системе осуществляется средством регулирующей и запорной арматуры.

Гидравлическая увязка системы делается на основании:

• проектной нагрузки (массового расхода теплоносителя);
• данных производителей труб по динамическому сопротивлению;
• количества местных сопротивлений на рассматриваемом участке;
• технических черт арматуры.

Установочные свойства – перепад давления, крепление, пропускная способность – задаются для каждого клапана. По ним определяют коэффициенты затекания теплоносителя в каждый стояк, а потом – в каждый устройство.

Утраты давления прямо пропорциональны квадрату расхода теплоносителя и измеряются в кг/ч, где

S — произведение динамического удельного давления, выраженного в Па/(кг/ч), и приведенного коэффициента для местных сопротивлений участка (ξпр).

Приведенный коэффициент ξпр является суммой всех местных сопротивлений системы.

Определение утрат

Гидравлическое сопротивление головного циркуляционного кольца представляет собой сумму утрат его составляющих частей:

• первичного контура — ∆Plk;
• местных систем — ∆Plм;
• генератора тепла — ∆Pтг;
• теплообменника ∆Pто.

Сумма всех этих величин и дает полное гидравлическое сопротивление системы ∆Pсо.

Гидравлический расчет системы отопления — пример расчета

В качестве примера разглядим двухтрубную гравитационную систему отопления.

Начальные данные для расчета:

• расчетная термическая нагрузка системы – Qзд. = 100 30 три кВт;
• характеристики системы – tг = 70 5 0 С, tо = шестьдесят 0 С;
• расход теплоносителя (расчетный) – Vсо = 7,6 м три /ч;
• присоединение отопительной системы к котлам делается через гидравлический разделитель горизонтального типа;
• автоматика каждого из котлов в течение всего года поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе – tг = восемьдесят 0 С;
• автоматический регулятор перепада давления устанавливается на вводе каждого распределителя;
• система отопления от распределителей смонтирована из металлопластиковых труб, а теплоснабжение распределителей делается средством железных труб (водогазопроводных).

Поперечникы участков трубопроводов подобраны с внедрением номограммы для данной скорости теплоносителя 0,4-0,5 м/с.

На участке один установлен клапан dу 65. Его сопротивление согласно инфы производителя составляет восемьсот Па.

На участке 1а установлен фильтр поперечником шестьдесят 5 мм и с пропускной способностью 50 5 м3/ч. Сопротивление этого элемента составит:

0,1 х (G/kv) х два = 0,1 х (7581/55) х два = одна тыща девятьсот Па.

Варианты двухтрубной отопительной системы

Сопротивление трехходового клапана dу = 40 мм и kv = 20 5 м3/ч составит девять тыщ двести Па.

Суммарные утраты давления в системе снабжения теплом распределителей будут приравниваться 20 одна тыща 500 четырнадцать Па либо примерно 21,5 кПа.

Самодельная печь отлично подойдет для подогрева дачного домика либо подсобного помещения. Печка из газового баллона своими руками — смотрите аннотацию по изготовлению.

Как собрать пресс для топливных брикетов своими руками, вы узнаете в этой статье.

Аналогичным образом делается расчет других частей системы теплоснабжения распределителей. При расчете системы отопления от распределителя выбирается основное циркуляционное кольцо через более нагруженное отопительное устройство. Гидравлический расчет делается с внедрением 1-го направления.

Гидравлический расчет системы отопления: этапы, принципы и результаты

Современные отопительные системы – это сложное оборудование с гибким механизмом управления. Попытка спроектировать такую систему «на глазок» сделает ее работу неэффективной, а ваши издержки необоснованно высочайшими. Правильное проектирование включает подготовительный гидравлический расчет системы отопления, основанный на определенных параметрах. Разбираемся, уточнение каких величин помогает улучшить серьезные издержки, сделать лучше работу системы, избежать нештатных режимов работы, также, как это выполнить с помощью онлайн калькулятора.

Схема отопления маленького личного дома Источник huebschmann-hof.de

Полезность расчета: зачем его делают

Основная сложность водяных систем отопления заключается в использовании подвижного теплоносителя в критериях переменного термического режима наружных критерий. Неважно какая система водяного отопления (СВО) состоит из 3-х частей: устройства, генерирующего тепло, также частей, транспортирующих и выделяющих тепло в подходящей точке дома.

Безупречная, «сферическая» СВО обеспечивает полную передачу тепла от источника через теплоноситель, но в действительности в процессе передачи энергии через систему неминуемы ее утраты. Для того, дабы очень приблизиться к образцу, хоть какой проект строится на базе гидравлического расчета. Вычисления помогают выполнить систему действенной, так как позволяют решить следующие практические вопросы:

• Определяют характеристики теплоносителя: его объем и скорость перемещения, достаточные для поддержания избранного термического баланса. Основная сложность таких расчетов – воздействие колебания температуры воздуха.
• Минимизируют финансовложения при строительстве (благодаря выбору частей системы с подходящими параметрами) и эксплуатационные издержки.
• Устанавливает рациональные режимы работы всех узлов и устройств, что ведет к увеличению эффективности работы и отдалению полгого ремонта.

• Обеспечивают пропорциональное рассредотачивание тепла по помещениям, гарантируют сохранение уровня термический энергии на наибольший срок.
• Определяют характеристики, делающие работу системы размеренной, надежной и бесшумной.

Типы разводки СВО

Хотя механизм работы СВО одинаков (получение и распространение тепла по жилью), ее работа может организовываться по-разному. Системы комфортно различать по методу организации циркуляции. Вероятна естественная циркуляция, когда теплоноситель идёт в движение благодаря силе тяжести, и принудительная, когда с этим совладевает насос.

Контуры водяного отопления имеют отличия по конфигурации и масштабу, бывают одно- и двухтрубными. Они подчинены различным закономерностям, потому гидравлический расчет трубопровода проводится с учетом различий. Распространены следующие виды однотрубных отопительных контуров:

• С нижней разводкой (народное название «Ленинградка»). Труба проходит через все помещения по кругу и ворачивается в котел. Плюс системы: в ней не много труб, ее термическая мощность не превосходит 30-35 кВт. Минусом является неравномерное рассредотачивание тепла, невозможность регулирования.

• С верхней разводкой (столичная система). Подающая магистраль размещается выше нагревательных устройств. Система может работать без электропитания, температура в батареях распределяется умеренно благодаря расчету и трубам с различным поперечником. Минус заключается в трудности плавной регулировки.

Двухтрубные разводки представлены следующими разновидностями:

• Тупиковая система. Распространенный вариант, в каком рабочая среда подается и отводится от каждой батареи по различным магистралям (прямой и оборотной). Такая организация отопления встречается в различных типах жилища; ее особенность заключается в том, что ровная магистраль (подающая тепло) имеет огромную протяженность, чем обратка.
• Двухтрубная попутная система (петля Тихельмана). Оборотная магистраль начинается с первого радиатора, потом к ней присоединяются обратки с других радиаторов, после этого теплоноситель ворачивается к котлу. Выходит, что по прямой и оборотной магистрали рабочая среда движется в одном (попутном) направлении. Система работает размеренно, отлично распределяет тепло, но является самой материалоемкой.

• Лучевая разводка (она же веерная, коллекторная, шкафная). Трубы расползаются лучами из одной точки (коллектора), тут же находится управление. Достоинство разводки: она делает доступной отдельную регулировку температуры (либо отключение) каждого устройства. Систему просто заавтоматизировать, она ординарна в проектировании и расчетах трубопровода. Минус: огромные издержки на установка из-за огромного количества труб.

Подготовка к расчету и его этапы

Гидравлический расчет отопления позволяет узнать, какими эксплуатационными параметрами должна владеть СВО при данных начальных данных, дабы показывать наилучшую эффективность. На данном шаге составления проекта нужно получить следующие свойства:

• Поперечник труб (он определяет пропускную способность системы).
• Утраты напора и давления. Числятся общие (по всей СВО) утраты и раздельно по каждому участку.
• Лучший объем воды в контуре, скорость ее движения, вместительность расширительного бака.
• Расчет сопротивления системы, выбор циркуляционного насоса.

Таблица определения поперечника труб Источник oboiman.ru

Перед тем, как высчитать гидравлические характеристики, нужно выполнить теплотехнический расчет. Он даст представление о том, сколько термический энергии нужно для каждой комнаты. Это, в свою очередь, дозволит избрать тип отопительной системы, теплогенератор и отопительные приборы.

На основании этих данных выбирают трубы и арматуру, методику, и проводят расчет трубопровода по расходу и давлению. На завершающем шаге составляют аксонометрическую схему разводки (визуальную проекцию сетей коммуникаций, выполненную в системе 3-х координат).

Принципы гидравлического расчета

Термический расчет предоставляет следующие данные:

• Для СВО с однотрубным контуром: расход теплоносителя (кг/ч).
• Для СВО с двухтрубным контуром: разность между жаркой и охлажденной рабочей жидкостью (в прямой и оборотной части).
• Лучшая скорость движения теплоносителя; она находится в границах 0,3-0,7 м/с. Если она падает ниже 0,2 м/с, появляется опасность завоздушивания. Скорость связана с внутренним поперечником трубы, это соотношение назад пропорционально.

Предельные скорости движения теплоносителя Источник ytimg.com

Для вычисления поперечника труб применяют еще одну теплотехническую переменную: скорость теплопотока; она указывает, какое количество тепла передается в единицу времени. В расчетах применяют справочные таблицы, в каких прописаны начальные данные. Такие таблицы имеются в специальной литературе, на веб-сайтах производителей труб, в документах СНиП.

Схожая методика, основанная на данных теплотехнического расчета, когда общее значение термический мощности распределяется между всеми нагревательными устройствами, является безупречным описанием работы системы. На практике скорость теплоносителя и другие переменные всегда будут отличаться от расчетных характеристик. Это связано со следующими факторами:

• Существует трение воды о стены труб.
• Есть дополнительные сопротивления сгустку в местах разветвлений труб и в точках крепления арматуры (кранов, фильтров, клапанов).

Потому появляется необходимость определения утраты давления в трубопроводе, также утраты скорости на различных участках системы.

Автономная СВО просит полного контроля со стороны хозяев Источник stroyfora.ru

Это более непростая задачка, так как ее решение просит расчетов в области гидродинамических сред. Расчеты учитывают следующие характеристики:

• Силу трения воды; для этого нужно учесть особенности (шероховатость) материала.
• Турбулентные завихрения. На них оказывают влияние любые конфигурации формы канала. В расчеты утраты напора в трубопроводе вводятся особые коэффициенты, которые указываются производителем для каждого изделия, от труб до фильтров.

Цель гидравлического расчета – подготовительная балансировка СВО. Другими словами, принципиально найти, при каких параметрах пропускной возможности рассредотачивание тепла по нагревательным устройствам будет хорошим (экономным и достаточным для сохранения комфортабельного локального климата в помещениях). Для балансировки применяют регулировочные клапаны.

Система отопления нуждается в балансировке Источник ultra-term.ru

Клапаны инсталлируются в точках подключения нагревательных устройств. Изменение их пропускной возможности позволяет распределять тепло необходимым образом. Нужно держать в голове, что изменение пропускной возможности 1-го клапана меняет баланс в других контурах, что приводит к необходимости дополнительной калибровки. Свои принципы балансировки есть для каждого типа разводки.

Видео описание

Об анализе деталей СВО в следующем видео:

Автоматизация процесса

Расчет давления в трубопроводе можно провести с помощью онлайн калькуляторов, предлагающих гидравлический расчет системы. Можно получить такие свойства, как расход воды (пропускную способность), характеристики труб (внутренний поперечник), также утраты давления в трубопроводе; калькулятор при всем этом позволяет избрать метод расчета сопротивления.

Пример расчета характеристик в калькуляторе Источник oboiman.ru

Расчет сопротивления можно вести, исходя из материала и длины участка водопровода, либо взять за базу вид материала (сталь, чугун, асбоцемент, ж/б, пластик, стекло) и его шероховатость (коэффициент динамического сопротивления). Также можно указать вид труб: новые либо нет, также материал наружного либо внутреннего покрытия. Не считая падения напора гидравлический калькулятор рассчитывает расход, внутренний поперечник, длину участка.

Выполнение расчетов при помощи онлайн калькулятора подходит для маленьких систем, состоящих из одного-двух контуров с несколькими радиаторами в каждом. Более сложные и массивные СВО (выше 30 кВт) нуждаются в расчетах при помощи программного обеспечения. Подходящий софт разрабатывается наикрупнейшими производителями отопительной техники.

Окно программы для расчета отопления личного дома Источник ytimg.com

Видео описание

О гидравлическом расчете в программке VALTEC.PRG в следующем видео:

Кратко о главном

Проектирование систем отопления позволяет подобрать рациональные характеристики: достаточную подачу воды, подходящие свойства труб, напор циркуляционных насосов. Гидравлический расчет – одна из важных частей проектирования. Он позволяет сбалансировать избранный тип отопительной системы, обеспечивает ее размеренную работу и долговременное внедрение.

В расчетах гидравлики определяют такие характеристики, как падение давления, расход воды, поперечник труб для каждого участка. Маленькую систему для личного дома можно высчитать вручную (при помощи формул и справочников) либо пользоваться онлайн калькулятором. Для сложных и массивных отопительных контуров целенаправлено применять спец программы.