Гидравлический расчёт системы отопления с формулами и примерами

1 Гидравлический расчет системы отопления — зачем делают и как его сделать

Пример номограммы гидравлического расчета

• Зачем делают
• Что рассчитывается
• Пример подробного расчета

Нет колебаний, большая часть домовладельцев согласятся с утверждением, что независящая система отопления почти во всем превосходит центральное теплоснабжение. Многие хотят отапливать свое жилище без помощи других.

Самая основная причина этого желания кроется в разработке рационального сочетания: тепло-комфорт и экономия. Даже не глядя на расходы, которые неминуемы при начальном монтаже, в следующем подогрев помещения стремительно окупиться.

Сегодняшние отопительные системы прибыльно отличаются от старенькых конструкций. На современных системах отопления применяется сравнимо другой метод регулирования теплопотери, это приводит к тому, что расходы затраченные при установке довольно стремительно окупаются.

Схожая гармония достигается при грамотном подходе к организации отопления. В следствии этого гидравлический расчет отопительной системы выходит на первоочередный план.

к меню ↑

1.1 Что обозначает расчет гидравлики и для чего он нужен

Сделать гидравлический расчет отопления – это означает верно подобрать характеристики определенных участков сети с учетом давления, чтоб по ним осуществлялся определенный расход теплоносителя.

Этот расчет дает возможность найти:

• Утраты давления на разных участках сети;
• Пропускную способность трубопровода;
• Лучший расход воды;
• Нужные характеристики для выполнения гидравлической увязки.

Совмещая все приобретенные данные можно подобрать отопительные насосы.

Количество попадающего в радиаторы источника тепла должно быть таким, чтоб вышел обогревающий баланс снутри строения с учетом уличной температуры и температуры, данной юзером для каждой комнаты в отдельности.

Если отопление автономное, можно использовать такие способы расчета:

• Используя свойства сопротивления и проводимости;
• По удельным расходам;
• Методом сравнивания динамического давления;
• По разным длинам, приведенным к одному показателю.

Расчет гидравлики – один из важных шагов при разработке систем отопления с водянистым теплоносителем.

До того как приступить к его осуществлению нужно:

• Найти баланс тепла в нужных помещениях;
• Избрать тип устройств отопления и расположить их на чертежах строения;
• Решить вопросы по конфигурации обогревательной системы, также по видам используемых труб и арматуры;
• Начертить схему системы отопления, где будут видны номера, нагрузки и длины нужных участков;
• Найти основное циркуляционное кольцо, по которому движется теплоноситель.

Обычно для построек с малым количеством этажей применятся двухтрубная отопительная система, а для зданий с большой этажностью – однотрубная.

к меню ↑

1.2 Понятие гидравлического расчета

Определяющим фактором технологического развития систем отопления стала рядовая экономия на энергоэлемент. Рвение сберечь принуждает тщательней подходить к проектированию, выбору материалов, методов монтажа и эксплуатации отопления для жилья.

Потому, если вы решили сделать уникальную и сначала экономичную систему отопления для собственной квартиры либо дома, тогда советуем ознакомится с правила расчета и проектирования.

Перед тем как дать определение гидравлического расчёта системы, необходимо ясно и верно осознавать, что персональная система отопления квартиры и дома размещена условно на порядок выше относительно центральной системы отопления огромного строения.

Индивидуальная отопительная система базируется на принципно ином подходе к понятиям тепла и энергоресурса.

к меню ↑

1.5 Главные элементы, которые он определяет

• Определяется поперечник труб на комбинирующих отделах отопительной системы.Условное обозначение частей
• Гидравлический расход давления для различных отделов отопительной системы;
• Гидравлическую связку веток конструкции, расположенных параллельно или по другому. В таком случае применяется управляющий каркас, созданный для балансировки в обстоятельствах нестационарных и температурных режимов процесса;
• Утраты давления носителя тепла и его расход при циркуляции в системе.

Необходимо направить внимание на то, что гидравлический расчет является самым трудоемким, сложным и основным шагом на стадии проектирования отопления. Лучше, чтоб вы поручили это дело реальным спецам.

До того как начать проводить конкретные вычисления, необходимо провести ряд графических и расчетных работ:

1. Выявить показатель равновесия тепла помещения, которое предстоит отапливать;
2. Разобраться с видом устройств отопления, теплообменных плоскостей и показать размещение всех деталей в плане помещения;
3. Совсем решить вопрос общей конструкции отопительной системы, вида труб, запорного и управляющего каркаса. Установить положение генератора тепла, приборных ветвей и всех трубопроводов. Также размещение для кранов, клапанов, вентилей, стабилизаторов давления и расходов и термоконтроллеров;
4. Прочертить подробный чертеж отопительной системы. Не забыв указать номера нагрузок тепла и длину предполагаемых отделов;
5. Выявить кольцо циркуляции, другими словами контур замкнутого типа, подсоединяющий ступенчатые отделы трубопровода. В том участке, где предположительно будет происходить большая утрата носителя тепла на определенном отделе от источника тепла до далековато размещенного прибора отопления, или до ветки-стояка и назад к обогревателю.

к меню ↑

1.6 Последовательность шагов расчета

Говоря о расчете системы отопления, отмечаем что эта процедура является более разноплановой и принципиальной в части проектирования.

Перед выполнением расчёта необходимо произвести подготовительный анализ будущей системы, к примеру:

• установить термический баланс во всех и непосредственно каждой комнаты квартиры;
• одобрать терморегуляторы, клапаны и регуляторы давления;
• избрать радиаторы, теплообменные поверхности, теплоотдающие панели;
• найти участки системы с наибольшим и наименьшим расходом носителя тепла.

Не считая того, нужно найти общую схему транспортировки теплоносителя: полный и малый контур, однотрубная система либо двухтрубная магистраль.

В итоге проведения гидравлического расчёта получаем несколько принципиальных черт гидравлической системы, которые дают ответы на последующие вопросы:

• какая должна быть мощность источника отопления;
• какой расход и скорость теплоносителя;
• какой нужен поперечник основной магистрали термического трубопровода;
• какие вероятные утраты теплоты и самой массы теплоносителя.

Еще одним принципиальным нюансом гидравлического расчёт является процедура баланса (увязки) всех частей (ветвей) системы во время экстремальных термических режимов при помощи регулирующих устройств.

Выделяют несколько главных видов отопительных изделий: чугунные и дюралевые многосекционные, железные панельные, биметаллические радиаторы и ковекторы. Но более распространёнными являются дюралевые многосекционные радиаторы

Расчетной зоной трубопроводной магистрали есть участок с неизменным поперечником самой магистрали, также неизменяемым расходом жаркой воды, который определён по формуле термического баланса комнат. Перечисление расчётных зон начинается от насоса либо источника тепла.

к меню ↑

1.7 Исходные условия примера

Для более определенного пояснения всех деталей гидравлического просчёта возьмем определенный пример обыденного жилищного помещения. В наличии имеем традиционную 2-комнатную квартиру панельного дома, общей площадью 65,54 м2, которая включает две комнаты, кухню, раздельные туалет и ванная, двойной коридор, спаренный балкон.

После сдачи в эксплуатацию получили последующую информацию относительно готовности квартиры. Описываемая квартира включает обработанные шпаклевкой и грунтом стенки из цельных железо-бетонных конструкций, окна из профиля с 2-ух камерными стеклами, тырсо-прессованные межкомнатные двери, глиняная плитка на полу санузла.

Обычный панельный 9-этажный дом на четыре подъезда. На каждом этаже по 3 квартиры: одна 2-комнатная и две 3-комнатных. Квартира размещена на 5-ом этаже

Не считая того, представленное жильё уже обустроено медной проводкой, распределителями и отдельным щитком, газовой плитой, ванной, умывальником, унитазом, полотенцесушителем, мойкой.

И самое главное в жилых комнатах, ванной и кухне уже имеются дюралевые отопительные радиаторы. Вопрос относительно труб и котла остаётся открытым.

к меню ↑

1.8 Как делается сбор данных

Гидравлический расчёт системы в большинстве своём основывается на вычислениях связанных с расчетом отопления по площади помещения.

Потому нужно иметь последующую информацию:

• площадь каждого отдельного помещения;
• габариты оконных и дверных разъёмов (внутренние двери на утраты теплоты фактически не оказывают влияние);
• климатические условия, особенности региона.

Будем исходить из последующих данных. Площадь общей комнаты – 18,83 м2, спальня – 14,86 м2, кухня – 10,46 м2, балкон – 7,83 м2 (сумма), коридор – 9,72 м2 (сумма), ванная – 3,60 м2, туалет – 1,5 м2. Входные двери – 2,20 м2, оконная витрина общей комнаты – 8,1 м2, окно спальни – 1,96 м2, окно кухни – 1,96 м2.

Высота стенок квартиры – 2 метра 70 см. Наружные стенки сделаны с бетона класса В7 плюс внутренняя штукатурка, шириной 300 мм. Внутренние стенки и перегородки – несущие 120 мм, обыденные – 80 мм. Пол и соответственно потолок из бетонных плит перекрытия класса В15, толщина 200 мм.

Планировка данной квартиры предоставляет возможность сделать одну единственную ветку отопления, проходящую через кухню, спальню и общую комнату, что обеспечит среднюю температуру 20-22⁰C в помещениях (+)

Что касаемо среды? Квартира находится в доме, который размещен в средине микрорайона маленького городка. Город размещен в некоторой низменности, высота над уровнем моря 130-150 м. Климат равномерно континентальный с холодной зимой и довольно тёплым летом.

Средняя годичная температура, +7,6°C. Средняя температура января—6,6°C, июля +18,7°C. Ветер — 3,5 м/с, влажность воздуха средняя — 74 %, количество осадков 569 мм.

Анализируя климатические условия региона, необходимо отметить, что имеем дело с огромным разбросом температур, что в свою очередь оказывает влияние на особенное требование к регулировке системы отопления квартиры.

к меню ↑

1.9 Мощность генератора тепла

Одним из главных узлов отопительной системы является котел: электронный, газовый, комбинированный – на данном шаге не имеет значения. Так как нам принципиальна основная его черта – мощность, другими словами количество энергии за единицу времени, которая будет уходить на отопление.

Мощность самого котла определяется по ниже приведённой формуле:

Wкотла = (Sпомещ*Wудел) / 10,

где:

• Sпомещ – сумма площадей всех комнат, которые требую отопления;
• Wудел – удельная мощность с учётом погодных критерий местоположения (вот зачем необходимо было знать климат региона).

Что типично, для различных погодных зон имеем последующие данные:

• северные области – 1,5 – 2 кВт/м2;
• центральная зона – 1 – 1,5 кВт/м2;
• южные регионы – 0,6 – 1 кВт/м2.

Эти числа довольно условны, но все же дают очевидный численный ответ относительно воздействия среды на систему отопления квартиры.

На данной карте представлены климатические зоны с различными температурными режимами. От расположения жилища относительно зоны и зависит сколько необходимо растрачивать на подогрев метра квадратного кВатт энергии (+)

Сумма площади квартиры которую нужно отапливать – равна общей площади квартиры и равна, другими словами – 65,54-1,80-6,03=57,71 м2 (минус балкон). Удельная мощность котла для центрального региона с прохладной зимой – 1,4 кВт/м2. Таким макаром, в нашем примере расчётная мощность котла отопления эквивалентна 8,08 кВт.

к меню ↑

1.10 Динамические характеристики теплоносителя

Перебегаем к последующему шагу расчетов – анализ употребления теплоносителя. Почти всегда система отопления квартиры отличается от других систем – это связанно с количеством отопительных панелей и протяженностью трубопровода. Давление употребляется в качестве дополнительной “движущей силы” потока вертикально по системе.

В личных одно- и высотных домах, старенькых панельных многоквартирных домах используются системы отопления с высочайшим давлением, что позволяет транспортировать теплоотдающее вещество на все участки разветвлённой, многокольцевой системы отопления и подымать воду на всю высоту (до 14-ого этажа) строения.

Напротив, рядовая 2- либо 3- комнатная квартира с автономным отоплением не имеет такового контраста колец и веток системы, она включает менее 3-х контуров.

А означает и транспортировка теплоносителя происходит при помощи естественного процесса протекания воды. Но также можно использовать циркуляционные насосы, нагрев обеспечивается газовым/электронным котлом.

Советуем использовать циркуляционный насос для отопления помещений более 100 м2. Монтировать насос можно как до так и после котла, но обычно его ставят на “обратку” – меньше температура носителя, меньше завоздушенность, больше срок эксплуатации насоса

Спецы в сфере проектирования и монтажа систем отопления определяют два главных подхода в плане расчёта объёма теплоносителя:

1. По фактической емкости системы. Суммируются все без исключения объёмы полостей, где будет протекать поток жаркой воды: сумма отдельных участков труб, секций радиаторов и т.д. Но это довольно трудоёмкий вариант.
2. По мощности котла. Тут представления профессионалов разошлись очень очень, одни молвят 10, другие 15 л. на единицу мощности котла.

С прагматичной точки зрения необходимо учесть, тот факт что наверняка система отопления будет не только лишь подавать жаркую воду для комнаты, да и нагревать воду для ванной/душа, умывальника, раковины и сушилки, а может и для гидромассажа либо джакузи. Этот вариант поординарнее.

Потому в этом случае советуем установить 13,5 л. на единицу мощности. Умножив этот число на мощность котла (8,08 кВт) получаем расчётный объём водяной массы – 109,08 л.

Вычисляемая скорость теплоносителя в системе является конкретно тем параметром, который позволяет подбирать определённый поперечник трубы для системы отопления.

Она высчитывается по последующей формуле:

V = (0,86*W*k)/t-to,

где:

• W – мощность котла;
• t – температура подаваемой воды;
• to – температура воды в оборотном контуре;
• k – кпд котла (0,95 для газового котла).

Подставив в формулу расчетные данные, имеем: (0.86 * 8080* 0.95)/80-60 = 6601,36/20=330кг/ч. Таким макаром за один час в системе перемещается 330 л теплоносителя (воды), а ёмкость системы около 110 л.

к меню ↑

1.11 Пример в общих чертах и подробное видео расчета

В роли расчетного трубопровода может выступать отдел с устойчивыми затратами носителя тепла и неизменяемого поперечника.

Этот отдел определяется на основании термического баланса помещения. Пронумеровать участки, нужно начиная от вашего источника тепла.

Для обозначения связывающих узлов на подающем магистрально трубопроводе в участках ответвлений употребляют строчные буковкы алфавита.

В узлах на сборных магистралях их обозначают штрихом.

Узловые точки на приборных ветках в участках ответвлений отмечают арабскими цифрами. Любая из точек соответствует номеру этажа (при горизонтальной системе) либо номеру ветки стояка (при вертикальной). Узлы сбора потоков отмечают штрихами. Номера всегда содержат 2 числа:

• 1-ая — начало участка;
• Вторя — конец участка;

В вертикальных конструкциях нумерация приборных веток делается арабскими цифрами по периметру строения по часовой стрелке.

Протяженность участков трубопровода определяется планом-сметой, точность равна 10 см.

Термический поток вычисляемого участка равняется к термический нагрузке, которую должен дать или передал теплоноситель, протекающий на участке трубопровода.

Кстати: Выполнение гидравлического и термического вычисления отопительной конструкции при конструировании новейшей постройки лучше создавать в особенной программке, например, HERZ С.О. Пример ввода данных в нее показан на 2 рисунки выше.

Данная программка без помощи других подберет:

• Поперечник у трубопровода;
• Габариты устройств подогрева;
• Регулировку балансировочных вентилей;
• Настройку регулирующих вентилей;
• Предварительную регулировку термостатических клапанов (по мере надобности);
• Настройку регуляторов перепада давления.

Расход теплоносителя

Без усилий можно увидеть, что расход и количество нагретой воды в котле конкретно связаны меж собой. На объемы приготовленного теплоносителя впрямую оказывает влияние термическая нагрузка на котел.

Она же, в свою очередь, находится в зависимости от того, сколько тепла утекает из помещения на улицу. Его нужно восполнить подогревом. Расчет гидравлики позволяет осознать, сколько теплоносителя расходуется на отдельных просветах контура.

Автоматизация насосного оборудования

Для обычного функционирования такие насосы должны потреблять электроэнергию. На сегодня электричество не является дешевеньким, потому многие думают о том, как сделать работу насоса более экономичной исходя из убеждений употребления электроэнергии.

Устройство отопительной системы в личном доме — дело необходимое и очень принципиально, когда вы желаете сделать очень комфортабельные температурные условия проживания в нем. Более отлично работающим термическим блоком является обвязка с принудительной циркуляцией теплоносителя по магистрали

Чтоб воплотить такую задачку, следует дооборудовать систему насосной установкой. Вот только вся неувязка в том, что нужно подобрать схожее оборудование по производительности, ведь конкретно от этого зависит эффективность функционирования всего контура. Как верно высчитать мощность циркуляционного насоса для отопления, вы узнаете из этой статьи.

Приятный пример

Для проведения вычислений можно взять контур, состоящий из 2-ух колец отопления (1-ое мало длиннее второго). Каждое из их лучше разбить на отрезки, пронумеровав от точки с большим расходом.

Длительность первого участка от котла определяется до момента перемены расхода теплоносителя. Обычно таковой точкой выступает ближний стояк либо радиатор.

Гидравлический расчет отопления проводится сразу для подающей и оборотной трубы, во избежание перебоев с циркуляцией.

Для расчета расхода теплоносителя употребляется формула: G = Q / (c * (t2 – t1)). Тут G ― расход воды в системе (кг/сек); Q ― тепло (Вт), нужное для восполнения теплопотерь; t2 ― температура, до которой нужно довести теплоноситель; t1 ― температура остывшей воды; С ― удельная теплоемкость воды (неизменная величина, равная 4,2 кДж/(кг•°С).

Владея информацией о расходах, с помощью особых справочников нетрудно найти сечение отопительных труб. В тех же источниках, вместе с поперечником, содержаться указания на скорость потока и утраты давления.

Также принципиально осознавать, что по мере движения по стоякам сечение труб равномерно миниатюризируется. Например, поперечник магистральной трубы может быть 32 мм. На последующем участке перебегают на 24 мм, а еще далее – 16 мм.

Скорость потока и расчет сопротивления

Не нужно, чтоб теплоноситель двигался по трубам медлительнее, чем 0,2 – 0,3 м/с. Это угрожает образованием воздушных пробок, за счет выделения газа из воды. Как итог, эффективность системы, как минимум, снизится. Что касается верхнего порога скорости, то он рекомендован на уровне 0,7 – 1,5 м/с.

При его превышении теплоноситель будет очень шуметь. Рекомендованный показатель, на который нужно ориентироваться при расчете скорости теплоносителя ― 0,5 – 0,7 м/с.

Утраты напора

Утраты напора свойственны для всех участков и первого, и второго кольца контура. Под этим понятием предполагаются суммарные утраты на трение снутри труб, арматуры и батарей.

Для определения сопротивления системы отопления будет нужно познание последующих величин:

• ν – скорость.
• ρ – плотность.
• R –утраты напора в трубопроводе.
• l –длина данного участка трубопровода.
• Σζ – суммарное сопротивление.

Специфичность выбора основной ветки в двухтрубной системе

Исходя из практического опыта проведенных вычислений, при наличии попутного движения теплоносителя в двухтрубной схеме лучше избрать более нагруженный стояк через нижнюю батарею. В однотрубном контуре речь о кольце через самый загруженный стояк. Если жгучая вода имеет тупиковое движение, в двухтрубной системе выбирают кольцо нижнего радиатора более загруженного удаленного стояка.

Однотрубная схема подразумевает схожий подход. В горизонтальном контуре предпочитают кольцо самого загруженного направления первого этажа. Подобные работы по гидравлическому расчету двухтрубной системы отопления должны проводиться очень пристально, т.к. мельчайшая погрешность может вылиться в большие проблемы.

к меню ↑

2 Гидравлический расчет системы отопления: примеры, программки

Для действенной работы системы отопления нужно выполнить несколько критерий – верно подобрать комплектующие и сделать расчет. От корректного вычисления характеристик системы зависит ее КПД и равномерное рассредотачивание тепла. Как сделать гидравлический расчет системы отопления – примеры, программки посодействуют выполнить эти вычисления.

к меню ↑

2.1 Предназначение гидравлического расчета отопления

При работе хоть какой системы теплоснабжения безизбежно появляется гидравлическое сопротивление при движении теплоносителя. Для учета этого параметра нужен гидравлический расчет двухтрубной системы отопления. Его сущность заключается в правильном выборе компонент системы с учетом их эксплуатационных свойств.

Практически гидравлический расчет систем водяного отопления представляет собой сложную функцию, во время выполнения которой учитываются все тонкости и аспекты. На первом шаге следует обусловиться с требуемой мощностью отопления, избрать лучшую схему разводки трубопроводов, также термический режим работы. На базе этих данных делается гидравлический расчет системы отопления в Excel либо спец программке. Итогом вычислений должны стать последующие характеристики водяного теплоснабжения:

• Лучший поперечник трубопровода. Исходя из этого можно выяснить их пропускную способность, теплопотери. С учетом выбора материала производства будет понятно сопротивление воды о внутреннюю поверхность магистрали;
• Утраты давления и напора на определенных участках системы. Пример гидравлического расчета системы отопления позволит заблаговременно обмыслить механизмы для их компенсации;
• Расход воды;
• Требуемую мощность насосного оборудования. Животрепещуще для закрытых систем с принудительной циркуляцией.

На 1-ый взор гидравлическое сопротивление системы отопления трудно. Но довольно малость вдуматься в сущность вычислений и позже можно будет их сделать без помощи других.

Для теплоснабжения маленького дома либо квартиры также рекомендуется делать расчет гидравлического сопротивления системы отопления.

к меню ↑

2.2 Порядок расчета гидравлических характеристик отопления

На первом шаге вычисления характеристик системы отопления следует составить подготовительную схему, на которой указывается размещение всех компонент. Таким макаром определяется общая протяженность магистралей, рассчитывается количество радиаторов, объем воды, также свойства отопительных устройств.

Как сделать гидравлический расчет отопления, не имея опыта схожих вычислений? Следует держать в голове, что для автономного теплоснабжения принципиально верно подобрать поперечник труб. Конкретно с выполнения этого шага и следует начать вычисления.

Идеальнее всего сделать схему отопления на уже готовом плане дома. Это позволит верно высчитать расход материала и обусловиться с его количеством для обустройства системы.

к меню ↑

2.3 Определение рационального поперечника труб

Самый облегченный гидравлический расчет системы отопления содержит в себе только вычисление сечения трубопроводов. Часто при проектировании маленьких систем обходятся и без него. Для этого берут последующие характеристики поперечников труб зависимо от типа теплоснабжения:

• Открытая схема с гравитационной циркуляцией. Трубы поперечником от 30 до 40 мм. Такое большего сечение нужно для уменьшения утрат при трении воды о внутреннюю поверхность магистралей;
• Закрытая система с принудительной циркуляцией. Сечение трубопроводов варьируется от 8 до 24 мм. Чем оно меньше, тем больше давление будет в системе и соответственно – уменьшится общий объем теплоносителя. Но при всем этом вырастут гидравлические утраты.

Если в наличии есть спец программка для гидравлического расчета системы отопления – довольно заполнить данные о технических свойствах котла и перенести отопительную схему. Программный набор обусловит лучший поперечник труб.

Приобретенные данные можно проверить без помощи других. Порядок выполнения гидравлического расчета двухтрубной системы отопления вручную при вычислении поперечника трубопроводов заключается в вычислении последующих характеристик:

• V – скорость движения воды. Она должна быть в границах от 0,3- до 0,6 м/с. Обусловятся производительностью насосного оборудования;
• Q – термический поток. Это отношение количества тепла, проходящего за определенный просвет времени – 1 секунду;
• G – расход воды. Измеряется в кг/час. Впрямую находится в зависимости от поперечника трубопровода.

В предстоящем для выполнения гидравлического расчета систем водяного отопления пригодиться выяснить общий объем отапливаемого помещения – м³. Представим, что это значение для одной комнаты равно 50 м³. Зная мощность котла отопления (24 кВт) вычисляем итоговый термический поток:

Q=50/24=2,083 кВт

Потом для выбора рационального поперечника труб необходимо пользоваться данными таблицы, составленными при выполнении гидравлического расчета системы отопления в Excel.

В данном случае лучший внутренний поперечник трубы на определенном участке системы составит 10 мм.

В предстоящем для выполнения примера гидравлического расчета системы отопления можно выяснить приблизительный расход воды, который засвистит от поперечника трубы.

Производители полимерных труб указывают наружный поперечник. Потому для корректного расчета гидравлического сопротивления системы отопления следует отнять две толщины стены магистралей.

Коэффициент гидравлического сопротивления разных труб

Для фитингов из ППР:

Муфта			0,25
Муфта переходная		Уменьшение на 1 размер	0,40
		Уменьшение на 2 размер	0,50
		Уменьшение на 3 размер	0,60
		Уменьшение на 4 размер	0,70
Угольник 90°			1,20
Угольник 45°			0,50
Тройник		Разделение потока	1,20
		Соединение потока	0,80
Крестовина		Соединение потока	2,10
		Разделение потока	3,70
Муфта комб. вн. рез.			0,50
Муфта комб. нар. рез			0,70
Угольник комб. вн. рез.			1,40
Угольник комб. нар. рез.			1,60
Тройник комб. вн. рез.			1,40 — 1,80
Вентиль		20 мм	9,50
		25 мм	8,50
		32 мм	7,60
		40 мм	5,70

Для полиэтиленовых труб

Сталь новенькая 133×5	60	1,4	3,6
Сталь древняя 133×5	60	1,4	6,84
ПЭ 100 110×6,6 (5ЭР 17)/td>	60	2,26	4,1
ПЭ 80 110×8,1 (ЗйР 13,6)	60	2,41	4,8
Сталь новенькая 245×6	400	2,6	4,3
Сталь древняя 245×6	400	2,6	7,0
ПЭ 100 225×13,4 (50 В 17)	400	3,6	4,0
ПЭ 80 225×16,6 (ЗЭК 13,6)	400	3,85	4,8
Сталь новенькая 630×10	3000	2,85	1,33
Сталь древняя 630×10	3000	2,85	1,98
ПЭ 100 560×33,2 (ЗЭК 17)	3000	4,35	1,96
ПЭ 80 560×41,2 (ЗЭК 13,6)	3000	4,65	2,3
Сталь новенькая 820×12	4000	2,23	0,6
Сталь древняя 820×12	4000	2,23	0,87
ПЭ100 800×47,4 (ЗЭК 17)	4000	2,85	0,59
ПЭ 80 800×58,8 (ЗЭР 13,6)	4000	3,0	0,69

Для бесшовных железных труб

Ламинарный			либо
Переходный			Проектирование трубопроводов не рекомендуется
Турбулентный	1-я область		(ф-ла Блазиуса) Бф-ла Конакова)
	2-я область		(ф-ла Альтшуля)
	3-я область		(ф-ла Альтшуля) (ф-ла Никурадзе)

Для металлопластиковых труб

Тройник разделения потока		7,6
Тройник проходной		4,2
Тройник обратные потоки при разделении потока		8,5
Тройник обратные потоки при слиянии потока		8,5
Угол 90°		6,3
Дуга		0,9
Редукционный переход		6,3
Установочный уголок		5,4

к меню ↑

2.4 Учет местных сопротивлений в магистрали

Более принципиальным шагом является расчет гидравлического сопротивления отопительной системы на каждом участке магистрали. Для этого вся схема теплоснабжения условно делится на несколько зон. Идеальнее всего сделать вычисления для каждой комнаты в доме.

В качестве начальных данных для внесения в программку для гидравлического расчета системы отопления пригодятся последующие величины:

• Протяженность трубы на участке, м.п;
• Поперечник магистрали. Порядок вычислений описан выше;
• Требуемая скорость теплоносителя. Зависит также от поперечника трубы и мощности циркуляционного насоса;
• Справочные данные, соответствующие для каждого типа материала производства – коэффициент трения (λ), утраты на трении (ΔР);
• Плотность воды при температуре +80°С составит 971,8 кг/м³.

Зная эти данные можно сделать облегченный гидравлический расчет отопительной системы. Итог схожих вычислений можно узреть в таблице.

При проведении этой работы необходимо держать в голове, что чем меньше избранный участок отопления, тем поточнее будут данные общих характеристик системы. Потому что сделать гидравлический расчет теплоснабжения с первого раза будет проблемно – рекомендуется провести ряд вычислений для определенного промежутка трубопровода. Лучше, чтоб в нем было как можно меньше дополнительных устройств – радиаторов, запорной арматуры и т.д.

к меню ↑

2.5 Подготовительная балансировка системы

Важной финишной целью гидравлического расчёта системы отопления является вычисление таких значений пропускной возможности, при которых в каждую часть каждого контура отопления поступает строго дозированное количество теплоносителя с определённой температурой, чем обеспечивается нормированное выделение тепла на нагревательных устройствах. Эта задачка только на 1-ый взор кажется сложной. В реальности балансировка производится за счёт регулировочных клапанов, ограничивающих проток. Для каждой модели клапана указывается как коэффициент Kvs для вполне открытого состояния, так и график конфигурации коэффициента Kv для разной степени открытия регулировочного штока. Изменяя пропускную способность клапанов, которые, обычно, инсталлируются в точках подключения нагревательных устройств, можно достигнуть искомого рассредотачивания теплоносителя, а означает, и количества переносимой им теплоты.

Есть, но, маленькой аспект: при изменении пропускной возможности в одной точке системы изменяется не только лишь фактический расход на рассматриваемом участке. Из-за понижения либо роста протока в некоторой степени изменяется баланс во всех других контурах. Если взять для примера два радиатора с разной термический мощностью, соединённых параллельно при встречном движении теплоносителя, то при увеличении пропускной возможности прибора, стоящего в цепи первым, 2-ой получит меньше теплоносителя из-за роста различия в гидродинамическом сопротивлении. Напротив, при понижении протока за счёт регулировочного клапана все другие радиаторы, стоящие по цепочке далее, получат больший объём теплоносителя автоматом и будут нуждаться в дополнительной калибровке. Для каждого типа разводки действуют свои принципы балансировки.

к меню ↑

2.6 Обзор программ для гидравлических вычислений

На самом деле хоть какой гидравлический расчет систем водяного теплоснабжения является сложной инженерной задачей. Для ее решения были разработаны ряд программных комплексов, которые упрощают выполнение этой процедуры.

Можно попробовать сделать гидравлический расчет системы отопления в оболочке Excel, воспользовавшись уже готовыми формулами. Но при всем этом может быть появление последующих заморочек:

• Большая погрешность. Почти всегда в качестве примера гидравлического расчета отопительной системы берутся однотрубная либо двухтрубная схемы. Отыскать подобные вычисления для коллекторной проблематично;
• Для правильного учета гидравлического сопротивления трубопровода нужны справочные данные, которые отсутствуют в форме. Их необходимо находить и вводить дополнительно.

Беря во внимание эти причины, спецы советуют использовать программки для расчета. Большая часть из их платные, но некие имеют демоверсию с ограниченными способностями.

к меню ↑

2.7 Oventrop CO

Самая обычная и понятная программка для гидравлического расчета системы теплоснабжения. Интуитивный интерфейс и эластичная настройка посодействуют стремительно разобраться с аспектами ввода данных. Маленькие задачи могут появиться при первичной настройке комплекса. Нужно будет ввести все характеристики системы, начиная от материала производства труб и заканчивая расположением нагревательных частей.

к меню ↑

2.8 HERZ C.O

Характеризуется гибкостью опций, возможностью делать облегченный гидравлический расчет отопления как для новейшей системы теплоснабжения, так и для модернизации старенькой. Отличается от аналогов комфортным графическим интерфейсом.

к меню ↑

2.9 Instal-Therm HCR

Программный комплекс рассчитан для проф гидравлического сопротивления системы теплоснабжения. Бесплатная версия имеет огромное количество ограничений. Область внедрения – проектирование отопления в огромных публичных и производственных зданиях.

На практике для автономного теплоснабжения личных домов и квартир гидравлический расчет производится не всегда. Но это может привести к ухудшению работы системы отопления и резвому выходу из строя его частей – радиаторов, труб и котла. Что избежать этого необходимо вовремя высчитать характеристики системы и сопоставить их с фактическими для предстоящей оптимизации работы отопления.

к меню ↑

3 Как работать в EXCEL

Внедрение таблиц Excel очень комфортно, так как результаты гидравлического расчёта всегда сводятся к табличной форме. Довольно найти последовательность действий и приготовить четкие формулы.

к меню ↑

3.1 Ввод начальных данных

Выбирается ячейка и вводится величина. Вся остальная информация просто принимается к сведению.

• значение D15 пересчитывается в литрах, так легче принимать величину расхода;
• ячейка D16 — добавляем форматирование по условию: «Если v не попадает в спектр 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки красноватый/шрифт белый».

Для трубопроводов с перепадом высот входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг/см2 на 10 м.

к меню ↑

3.2 Формулы и методы

Избираем ячейки и вводим метод, также формулы теоретической гидравлики.

Ячейка Метод Формула Итог Значение результата

D12	!ERROR! D5 does not contain a number or expression	tср=(tвх+tвых)/2	82,5	Средняя температура воды tср в °C
D13	!ERROR! D12 does not contain a number or expression	n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)	0,003368	Кинематический коэф. вязкости воды — n, cм2/с при tср
D14	!ERROR! D12 does not contain a number or expression	ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000	0,970	Средняя плотность воды ρ,т/м3 при tср
D15	!ERROR! D4 does not contain a number or expression	G’=G*1000/(ρ*60)	773,024	Расход воды G’, л/мин
D16	!ERROR! D4 does not contain a number or expression	v=4*G:(ρ*π*(d:1000) 2*3600)	1,640	Скорость воды v, м/с
D17	!ERROR! D16 does not contain a number or expression	Re=v*d*10/n	487001,4	Число Рейнольдса Re
D18	!ERROR! Cell D17 does not exist	λ=64/Re при Re≤2320 λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000 λ=0,11*(68/Re+∆/d) 0,25 при Re≥4000	0,035	Коэффициент гидравлического трения λ
D19	!ERROR! Cell D18 does not exist	R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)	0,004645	Удельные утраты давления на трение R, кг/(см2*м)
D20	!ERROR! Cell D19 does not exist	dPтр=R*L	0,464485	Утраты давления на трение dPтр, кг/см2
D21	!ERROR! Cell D20 does not exist	dPтр=dPтр*9,81*10000	45565,9	и Па соответственно D20
D22	!ERROR! D10 does not contain a number or expression	dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)	0,025150	Утраты давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см2
D23	!ERROR! Cell D22 does not exist	dPтр=dPмс*9,81*10000	2467,2	и Па соответственно D22
D24	!ERROR! Cell D20 does not exist	dP=dPтр+dPмс	0,489634	Расчетные утраты давления dP, кг/см2
D25	!ERROR! Cell D24 does not exist	dP=dP*9,81*10000	48033,1	и Па соответственно D24
D26	!ERROR! Cell D25 does not exist	S=dP/G2	23,720	Черта сопротивления S, Па/(т/ч) 2

Пояснения:

• значение D15 пересчитывается в литрах, так легче принимать величину расхода;
• ячейка D16 — добавляем форматирование по условию: «Если v не попадает в спектр 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки красноватый/шрифт белый».

Для трубопроводов с перепадом высот входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг/см2 на 10 м.

к меню ↑

3.3 Оформление результатов

Авторское цветовое решение несёт многофункциональную нагрузку:

• Светло-бирюзовые ячейки содержат начальные данные – их можно поменять.
• Бледно-зелёные ячейка — вводимые константы либо данные, не много подверженные изменениям.
• Жёлтые ячейки — вспомогательные подготовительные расчёты.
• Светло-жёлтые ячейки — результаты расчётов.
• Шрифты:
  • голубий — начальные данные;
  • чёрный — промежные/неглавные результаты;
  • красноватый — главные и окончательные результаты гидравлического расчёта.

Результаты расчетов:

8. Среднюю температуру воды tср в °C вычисляем

в ячейке D12: =(D5+D6)/2=82,5

tср=(tвх+tвых)/2

9. Кинематический коэффициент вязкости воды n в cм2/с при температуреtср рассчитываем

в ячейке D13: =0,0178/(1+0,0337*D12+0,000221*D12^2)=0,003368

n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2)

10. Среднюю плотность воды ρ в т/м3 при температуреtср вычисляем

в ячейке D14: =(-0,003*D12^2-0,1511*D12+1003,1)/1000=0,970

ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000

11. Расход воды через трубопровод G’ в л/мин пересчитываем

в ячейке D15: =D4/D14/60*1000=773,024

G’=G*1000/(ρ*60)

Этот параметр пересчитан нами в других единицах измерения для облегчения восприятия величины расхода.

12. Скорость воды в трубопроводе vв м/с вычисляем

в ячейке D16: =4*D4/D14/ПИ()/(D7/1000)^2/3600=1,640

v=4*G/(ρ*π*(d/1000) 2*3600)

К ячейкеD16 использовано условное форматирование. Если значение скорости не попадает в спектр 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки становится красноватым, а шрифт белоснежным.

13. Число Рейнольдса Reопределяем

в ячейке D17: =D16*D7/D13*10=487001,4

Re=v*d*10/n

14. Коэффициент гидравлического трения λрассчитываем

в ячейке D18: =ЕСЛИ(D17<=2320;64/D17;ЕСЛИ(D17<=4000; 0,0000147*D17;0,11* (68/D17+D9/D7)^0,25))=0,035

λ=64/Re при Re≤2320

λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000

λ=0,11*(68/Re+∆/d) 0,25 при Re≥4000

15. Удельные утраты давления на трение Rв кг/(см2*м)вычисляем

в ячейке D19: =D18*D16^2*D14/2/9,81/D7*100=0,004645

R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d)

16. Утраты давления на трение dPтрв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D20: =D19*D8=0,464485

dPтр=R*L

и в ячейке D21: =D20*9,81*10000=45565,9

dPтр=dPтр*9,81*10000

17. Утраты давления в местных сопротивлениях dPмсв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D22: =D10*D16^2*D14*1000/2/9,81/10000=0,025150

dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10)

и в ячейке D23: =D22*9,81*10000=2467,2

dPтр=dPмс*9,81*10000

18. Расчетные утраты давления в трубопроводе dPв кг/см2 и Па находим соответственно

в ячейке D24: =D20+D22=0,489634

dP=dPтр+dPмс

и в ячейке D25: =D24*9,81*10000=48033,1

dP=dP*9,81*10000

19. Характеристику гидравлического сопротивления трубопровода Sв Па/(т/ч) 2 вычисляем

в ячейке D26: =D25/D4^2=23,720

S=dP/G2

к меню ↑

4 Местные гидравлические сопротивления: характеристики и свойства

Как мы уже упоминали, утраты напора воды в случае с местными сопротивлениями определяются почти всегда только опытным методом. Да и в теоретическом обосновании есть некие прорывы — так, местное сопротивление по своим свойствам и чертам аналогично сопротивлению, которое наблюдается при неожиданном расширении струи. И это разумно, если учесть, что поведение потока воды при преодолении хоть какого локального сопротивления сопровождается сужением либо расширением сечения.

1.

При неожиданном сужении трубы сопротивление сопровождается возникновением водоворотной области в месте сужения, при всем этом струя миниатюризируется до размеров наименьших, чем сечение меньшей трубы. После того как поток проходит участок сужения, струя очень расширяется, ограничиваясь внутренним сечением трубы. Коэффициент местного сопротивления при резком сужении трубы рассчитывается по формуле: ξвн.суж. = 0,5 (1 — (F2/F1)). Значение коэффициента от дела F2/F1 нетрудно отыскать в соответственных пособиях по гидравлике.

2.

При изменении направления трубы под углом гидравлические утраты рассчитываются по формуле: ξ поворот = 0,946sin (α/2) + 2,047sin (α/2)², где α — это угол поворота трубы. Поток ведет себя последующим образом: поначалу струя сжимается, после этого расширяется, потому что при повороте по инерции поток отжимается от стен трубы.

3.

При входе в трубу цилиндрической формы с острой кромкой, которая наклонена к горизонту под углом α, коэффициент местного сопротивления высчитывается по формуле Вейсбаха: ξвх = 0,505 + 0,303sin α + 0,223sin α². Время от времени труба имеет округленную форму либо в сечении входа стоит диафрагма, которая сузивает сечение, — в любом случае поначалу струя потока будет сжиматься, позже расширяться, другими словами местное сопротивление при входе в водопровод можно свести к неожиданному расширению струи потока.

4.

В индустрии, а именно при работе с насосным оборудованием, нередко приходится рассчитывать местные сопротивления, которые создаются запорной арматурой — вентилями и клапанами, кранами и задвижками и т.д.. Вне зависимости от того, какую геометрическую форму имеет проточная часть, ограниченная запорной арматурой, гидравлический нрав течения при преодолении сопротивлений не изменяется. Если мы говорим о на сто процентов открытой запорной арматуре, гидравлическое сопротивление будет колебаться в спектре от 2,9 до 4,5. Коэффициенты для определенного вида запорной арматуры можно отыскать в соответственных справочниках.

5.

Гидравлические утраты диафрагмы определяются сужением струи потока и следующим ее расширением. Степень сужения потока и его следующего расширения определяется несколькими факторами — это особенности конструкции диафрагмы, отношение поперечников отверстия трубы и диафрагмы, режим движения воды и т.д..

6.

В конце концов, нередко бывает нужно высчитать коэффициент местного сопротивления при входе струи потока под уровень воды. Вобщем, сложных расчетов проводить не будет нужно, коэффициент сопротивления при входе струи в большой резервуар под уровень воды либо в среду без воды связан с потерей кинетической энергии и равен 1.

к меню ↑

4.1 Проблемы

Как молвят в Одессе, «их имеется».

Чтоб вычислить полное гидравлическое сопротивление контура, нужно учитывать:

• Сопротивление прямых участков труб. Оно определяется их материалом, внутренним поперечником, степенью шероховатости и скоростью потока стен.

• Сопротивление перехода поперечника и каждого поворота.
• Сопротивление каждого элемента запорной арматуры.
• Сопротивление всех отопительных устройств.
• Сопротивление теплообменника котла.

к меню ↑

4.2 Расчёт объема воды и вместительность расширительного бака

Объем расширительного бачка должен приравниваться 1/10 всего объема воды Для расчета рабочих черт расширительного бачка, неотклонимого для хоть какой системы отопления закрытого типа, будет нужно разобраться с явлением роста объема воды в ней. Этот показатель оценивается с учетом конфигурации главных рабочих черт, включая колебания ее температуры. Она в данном случае меняется в очень широком спектре – от комнатных +20 градусов и прямо до рабочих значений в границах 50-80 градусов.

Вычислить объем расширительного бака получится без излишних заморочек, если пользоваться испытанной на практике ориентировочной оценкой. Она базирована на опыте эксплуатации оборудования, согласно которому объем расширительного бачка составляет приблизительно одну десятую часть от полного количества теплоносителя, циркулирующего в системе. При всем этом во внимание принимаются все ее элементы, включая отопительные радиаторы (батареи), также водяную рубаху котельного агрегата. Для определения четкого значения искомого показателя будет нужно взять паспорт используемого оборудования и отыскать в нем пункты, касающиеся емкости батарей и рабочего бака котла.

После их определения избытки теплоносителя в системе отыскать совершенно нетрудно. Для этого поначалу рассчитывается площадь поперечного сечения полипропиленовых труб, а потом приобретенное значение множится на длину трубопровода. После суммирования по всем веткам отопительной системы к ним добавляются взятые из паспорта числа для радиаторов и котла. От итоговой суммы потом отсчитывается одна десятая часть.

Если, например, приобретенная вместимость для бытовой системы составила около 150 л., оценочная емкость расширительного бака будет равна приблизительно 15 литрам.

к меню ↑

4.3 Утраты напора при равномерном движении воды в трубах

Найдем общее выражение для утрат напора на трение при равномерном движении воды в трубах, справедливое как для ламинарного, так и для турбулентного режимов.

При равномерном движении величина средней скорости и рассредотачивание скоростей по сечению остаются постоянными по всей длине трубопровода. Потому равномерное движение может быть только в трубах неизменного сечения S, потому что в неприятном случае будет изменяться средняя скорость в согласовании с уравнением:

v = Q/S = const.

Равномерное движение имеет место в прямых трубах либо в трубах с очень огромным радиусом кривизны R (прямолинейное движение), потому что в неприятном случае средняя скорость может изменяться по направлению. Не считая того, условие неизменности нрава скоростей воды по живому сечению можно записать в виде α= const, где α – коэффициент Кориолиса. Последнее условие может быть соблюдено только при достаточном удалении рассматриваемого участка потока от входа в трубу.

Если выделить на участке трубы с умеренно текущей жидкостью два случайных сечения 1 и 2, то утраты напора при перемещении воды меж этими сечениями можно обрисовать с помощью уравнения Бернулли:

z1 + p1/γ = z2 + p2/γ +hтр,

где: z1 и z2 – перепад высот меж центрами соответственных сечений; p1 и p2 – давление воды в соответственных сечениях; γ – удельная плотность воды, γ = gρ; hтр – величина потерянной энергии (утраты на трение).

Из этой формулы выразим величину потерянной энергии hтр:

hтр = (z1 + p1/γ) — (z2 + p2/γ).

Это выражение именуют уравнением равномерного движения воды в трубопроводе. Если труба размещена горизонтально, т. е. перепад высот меж ее сечениями отсутствует, то уравнение воспримет облегченный вид:

hтр = p1/γ — p2/γ = (p1 – p2)/γ.

к меню ↑

4.4 Формула Дарси-Вейсбаха для равномерного движения воды в трубах

При равномерном движении воды в трубах утраты напора на трение по длине hл определяют по формуле Дарси-Вейсбаха, которая справедлива для круглых труб, как при турбулентном, так и при ламинарном режиме. Эта формула устанавливает зависимость меж потерями напора hл, поперечником трубы d и средней скоростью потока воды v:

hл = λv2/2gd,

где: λ – коэффициент гидравлического трения (величина безразмерная); g – ускорение свободного падения.

Для труб случайного сечения в формуле Дарси-Вейсбаха употребляют понятие приведенного либо эквивалентного поперечника сечения трубы по отношению к круглому сечению.

В неких случаях употребляют также формулу

hл = v2l/C2R,

где: v – средняя скорость потока в трубе либо канале; l – длина участка трубы либо канала; R – гидравлический радиус потока воды; С – коэффициент Шези, связанный с коэффициентом гидравлического трения λ зависимостью: С = √(8g/λ) либо λ = 8g/С2. Размерность коэффициента Шези – м½/с.

Для определения коэффициента гидравлического трения при разных режимах и критериях движения воды используют разные методы и эмпирические зависимости, а именно, график И. И. Никурадзе, формулы П. Блазиуса, Ф. А. Шевелева(для гладких труб) и Б. Л. Шифринсона(для шероховатых труб). Все эти методы и зависимости опираются на аспект Рейнольдса Re и учитывают состояние поверхности труб.

к меню ↑

5 В чем заключается сущность подобного расчета?

Основным различием современных систем является особый механизм, обеспечивающий гидравлический режим. Современные разработки и качественные материалы, которые употребляются сейчас в системах отопления, дают возможность своевременного реагирования на мельчайшее температурное колебание. Казалось бы, это очень прибыльно: экономится энергия, а как следует, наши издержки на отопления минимизируются. Но с другой стороны такое оборудование просит особых познаний касаемо использования сверхтехнологичной арматуры регулировки, также других частей при обустройстве системы.

Принципиальная информация! Сочетание гидрорасчета и арматуры регулировки – это залог эффективности и работоспособности современных систем отопления.

Есть некоторые происшествия, ввиду которых мы должны соблюдать приведенные выше условия.

1. Теплоноситель должен подаваться в приборы нагрева в должном количестве – так вы добьетесь баланса тепла при условии, что вы будете задавать температуру в здании, а температура снаружи будет изменяться.
2. Отсутствие шума, долговечность и стабильность работы отопительной системы.
3. Минимум издержек при эксплуатации, а именно, электроэнергии, которые направлялись бы на то, чтоб преодолеть гидравлическое сопротивление трубопровода.
4. Издержки на установку системы необходимо свести к минимуму, что в большей мере находится в зависимости от поперечника трубопровода.