Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної дії

Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної дії

Ефективність опалювальної системи зовсім не гарантують якісні труби і високопродуктивний теплогенератор.

Наявність помилок, допущених при монтажі, може звести нанівець роботу котла, що працює на повну потужність: або в приміщеннях буде холодно, або витрати на енергоносії будуть невиправдано високими.

Тому важливо починати з розробки проекту, одним з найважливіших розділів якого є гідравлічний розрахунок системи опалення.

Зміст

  • 1 Розрахунок гідравліки водяної системи опалення
  • 2 Розрахунок діаметра труб
  • 3 Обчислення місцевих опорів
  • 4 Гідравлічна ув’язка
  • 5 Визначення втрат
  • 6 Гідравлічний розрахунок системи опалення — приклад розрахунку
  • 7 Відео на тему

Розрахунок гідравліки водяної системи опалення

Теплоносій циркулює по системі під тиском, яке не є постійною величиною. Воно знижується за наявності сил тертя води об стінки труб, опору на трубної арматури і фітинги. Домовласник також вносить свою лепту, коригуючи розподіл тепла по окремих приміщеннях.

Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної діїТиск зростає, якщо температура нагріву теплоносія підвищується і навпаки – падає при її зниженні.

Щоб уникнути розбалансування опалювальної системи, необхідно створити умови, при яких до кожного радіатора надходить стільки теплоносія, скільки необхідно для підтримання заданої температури і заповнення неминучих тепловтрат.

Головною метою гідравлічного розрахунку є приведення у відповідність розрахункових витрат по мережі з фактичними або експлуатаційними.

На даному етапі проектування визначаються:

  • діаметр труб і їх пропускна здатність;
  • місцеві втрати тиску по окремим ділянкам системи опалення;
  • вимоги гідравлічної ув’язки;
  • втрати тиску по всій системі (загальні);
  • оптимальний витрата теплоносія.

Для виробництва гідравлічного розрахунку необхідно виконати певну підготовку:

  • Зібрати вихідні дані та систематизувати їх.
  • Вибрати методику розрахунку.
  • Першим ділом проектувальник вивчає теплотехнічні параметри об’єкта та виконує теплотехнічний розрахунок. В результаті у нього з’являється інформація про кількість тепла, необхідному для кожного приміщення. Після цього вибираються опалювальні прилади та джерело тепла.

    Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної дії

    Схематичне зображення опалювальної системи в приватному будинку

    На стадії розробки приймається рішення про тип опалювальної системи та особливості її балансування, підбираються труби і арматура. По закінченні складається аксонометрична схема розводки, розробляються плани приміщень із зазначенням:

    • потужності радіаторів;
    • витрати теплоносія;
    • розміщення теплового обладнання та ін

    Всі ділянки системи, вузлові точки маркуються, підраховується і наноситься на креслення довжина кілець.

    Розрахунок діаметра труб

    Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної діїРозрахунок перерізу труб повинен спиратися на результати теплового розрахунку, обґрунтовані економічно:

    • для двотрубної системи – різниця між tr (гарячим теплоносієм) і to (охолодженим – обратку);
    • для однотрубної – витрата теплоносія G, кг/год

    Крім того, в розрахунку повинна враховуватися швидкість руху робочої рідини (теплоносія) — V . Її оптимальна величина знаходиться в діапазоні 0,3-0,7 м/с. Швидкість обернено пропорційна внутрішньому діаметру труби.

    При швидкості руху води, що дорівнює 0,6 м/с в системі з’являється характерний шум, якщо ж вона менше 0,2 м/с, з’являється ризик виникнення повітряних пробок.

    Для розрахунків буде потрібно ще одна швидкісна характеристика – швидкість теплопотока. Вона позначається літерою Q, вимірюється в ватах і виражається в кількості тепла, переданого в одиницю часу

    Q (Вт) = W (Дж)/t (с)

    Крім перерахованих вище вихідних даних для розрахунку потрібні параметри опалювальної системи – довжина кожної ділянки із зазначенням приладів, підключених до нього. Ці дані для зручності можна звести в таблицю, приклад якої наведено нижче.

    Таблиця параметрів ділянок

    Позначення ділянкиДовжина ділянки в метрахКількість приладів а ділянці, шт.1-21,812-33,013-42,824-52,92

    Розрахунок діаметрів труб досить складний, тому простіше скористатися довідковими таблицями. Їх можна знайти на сайтах виробників труб, СНиП або спеціальній літературі.

    Монтажники при підборі діаметра труб користуються правилом, виведеним на підставі аналізу великої кількості опалювальних систем. Щоправда, це стосується лише невеликих приватних будинків і квартир. Практично всі опалювальні котли обладнані патрубками подачі і обратки ¾ і ½ дюйма. Такий трубою і виконується розводка до першого розгалуження. Далі на кожній ділянці розмір труби зменшують на один крок.

    Такий підхід не виправдовує себе, якщо в будинку є два або більше поверхів. У цьому випадку доводиться виробляє повноцінний розрахунок і звертатися до таблиць.

    Обчислення місцевих опорів

    Місцеві опору виникають в трубі і арматурі. На величину цих показників впливають:

    • шорсткість внутрішньої поверхні труби;
    • наявність місць розширення або звуження внутрішнього діаметра трубопроводу;
    • повороти;
    • протяжність;
    • наявність трійників, кульових кранів, приладів балансування та їх кількість.

    Опір розраховується для кожної ділянки, який характеризується постійним діаметром і незмінним витратою теплоносія (у відповідності з тепловим балансом приміщення).

    Вихідні дані для розрахунку:

    Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної дії

    • довжина розрахункового ділянки – l, м;
    • діаметр труби d, мм;
    • задана швидкість теплоносія – u, мм;
    • характеристики регулюючої арматури, наданих виробником;
    • коефіцієнт тертя (залежить від матеріалу труби), λ;
    • втрати на тертя — ∆Pl, Па;
    • щільність теплоносія (розрахункова) – ρ = 971,8 кг/м3;
    • товщина стінки труби – dн х δ, мм;
    • еквівалентна шорсткість труби – се, мм.

    Гідравлічний опір — ∆P на ділянці мережі розраховується за формулою Дарсі-Вейсбаха.

    Символ ξ у формулі означає коефіцієнт місцевого опору.

    Гідравлічна ув’язка

    Балансування перепадів тиску в опалювальній системі виконується за допомогою регулювальної і запірної арматури.

    Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної діїГідравлічна ув’язка системи проводиться на підставі:

    • проектної потужності (масової витрати теплоносія);
    • даних виробників труб динамічного опору;
    • кількості місцевих опорів на аналізованому ділянці;
    • технічних характеристик арматури.

    Установчі характеристики – перепад тиску, кріплення, пропускна здатність – задаються для кожного клапана. За ним визначають коефіцієнти затікання теплоносія в кожен стояк, а потім – в кожен прилад.

    Втрати тиску прямо пропорційні квадрату витрати теплоносія і вимірюються в кг/год, де

    S — твір динамічного питомого тиску, вираженого в Па/(кг/год), і приведеного коефіцієнта для місцевих опорів ділянки (ξпр).

    Наведений коефіцієнт ξпр є сумою всіх місцевих опорів системи.

    Визначення втрат

    Гідравлічний опір головного циркуляційного кільця являє собою суму втрат його складових елементів:

    • первинного контуру — ∆Plk;
    • місцевих систем — ∆Plм;
    • генератора тепла — ∆Ртг;
    • теплообмінника ∆Ртз.

    Сума всіх цих величин і дає повне гідравлічне опір системи ∆Рсо.

    Гідравлічний розрахунок системи опалення — приклад розрахунку

    В якості прикладу розглянемо двотрубну гравітаційну систему опалення.

    Вихідні дані для розрахунку:

    • розрахункова теплова навантаження системи – Qзд. = 133 кВт;
    • параметри системи – tг = 750С, tо = 600С;
    • витрата теплоносія (розрахунковий) – Vсо = 7,6 м3/год;
    • приєднання опалювальної системи до котлів проводиться через гідравлічний роздільник горизонтального типу;
    • автоматика кожного з котлів протягом усього року підтримує постійну температуру теплоносія на виході – tг = 800С;
    • автоматичний регулятор перепаду тиску встановлюється на введенні кожного розподільника;
    • система опалення від розподільників змонтована з металопластикових труб, а теплопостачання розподільників проводиться за допомогою сталевих труб (водогазопровідних).

    Діаметри ділянок трубопроводів підібрані з використанням номограми для заданої швидкості теплоносія 0,4-0,5 м/с.

    На ділянці 1 встановлений клапан dу 65. Його опір згідно інформації виробника становить 800 Па.

    На ділянці 1а встановлений фільтр діаметром 65 мм і з пропускною здатністю 55 м3/ч. Опір цього елемента складе:

    0,1 х (G/kv) х 2 = 0,1 х (7581/55) х 2 = 1900 Па.

    Гідравлічний розрахунок системи опалення: головні цілі та завдання виконання даної дії

    Варіанти двотрубної системи опалення

    Опір триходового клапана dу = 40 мм і kv = 25 м3/год складе 9200 Па.

    Сумарні втрати тиску в системі постачання теплом розподільників будуть дорівнювати 21514 Па або приблизно 21,5 кПа.

    Аналогічним чином проводиться розрахунок інших частин системи теплопостачання розподільників. При розрахунку системи опалення від розподільника вибирається основний циркуляційний кільце через найбільш навантажене опалювальний пристрій. Гідравлічний розрахунок проводиться з використанням 1-го напряму.

    Відео на тему

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: