Расчет давления в системе отопления

Обновлено: 16.05.2024

Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы отопления с формулами, таблицами и примерами

Сбор и обработку информации по объекту с целью:

определения количества требуемого тепла;
выбора схемы отопления.

объёмов тепловой энергии;
нагрузок;
теплопотерь.

Если водяное отопление признаётся оптимальным вариантом, выполняется гидравлический расчёт.

Для расчёта гидравлики с помощью программ требуется знакомство с теорией и законами сопротивления. Если приведенные ниже формулы покажутся вам сложными для понимания, можно выбрать параметры, которые мы предлагаем в каждой из программ.

Расчёты проводились в программе Excel. Готовый результат можно посмотреть в конце инструкции.

Что такое гидравлический расчёт

Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему вычислений, позволяющих определить:

диаметр и пропускную способность труб;
местные потери давления на участках;
требования гидравлической увязки;
общесистемные потери давления;
оптимальный расход воды.

Согласно полученным данным осуществляют подбор насосов.

Для сезонного жилья, при отсутствии в нём электричества, подойдёт система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (ссылка на обзор).

капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
эксплуатационных:
- зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
- стабильность и надёжность;
- бесшумность.

Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:

по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
по характеристикам проводимости и сопротивления;
сопоставление динамических давлений.

Два первых метода используются при неизменном перепаде температуры в сети.

Два последних помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если перепад температуры в сети перестанет соответствовать перепаду в стояках/ответвлениях.

Расчет гидравлики системы отопления

Нам потребуются данные теплового расчёта помещений и аксонометрической схемы.

Аксонометрическая схема

Вынесите данные в эту таблицу:

№ расчётного участка	Тепловая нагрузка	Длина
записать	записать	записать

Шаг 1: считаем диаметр труб

В качестве исходных данных используются экономически обоснованные результаты теплового расчёта:

1а. Оптимальная разница между горячим (tг) и охлаждённым( tо) теплоносителем для двухтрубной системы – 20º

2. Оптимальная скорость движения теплоносителя – ν 0,3-0,7 м/с.

3. Расчётная скорость теплопотока – Q, Вт.

Выражает количество тепла (W, Дж), переданного в секунду (единицу времени τ):

Формула для расчёта скорости теплопотока

4. Расчетная плотность воды: ρ = 971,8 кг/м3 при tср = 80 °С

5. Параметры участков:

Участок	Длина участка, м	Число приборов N, шт
1 - 2	1.78	1
2 - 3	2.60	1
3 - 4	2.80	2
4 - 5	2.80	2
5 - 6	2.80	4
6 - 7	2.80
7 - 8	2.20
8 - 9	6.10	1
9 - 10	0.5	1
10 - 11	0.5	1
11 - 12	0.2	1
12 - 13	0.1	1
13 - 14	0.3	1
14 - 15	1.00	1

Для определения внутреннего диаметра по каждому участку удобно пользоваться таблицей.

Ø 8			Ø 10			Ø 12			Ø 15			Ø 20			Ø 25			Ø 50
ν	Q	G	v	Q	G	v	Q	G	v	Q	G	v	Q	G	v	Q	G	v	Q	G
0.3	1226	53	0.3	1916	82	0.3	2759	119	0.3	4311	185	0.3	7664	330	0.3	11975	515	0.3	47901	2060
0.4	1635	70	0.4	2555	110	0.4	3679	158	0.4	5748	247	0.4	10219	439	0.4	15967	687	0.4	63968	2746
0.5	2044	88	0.5	3193	137	0.5	4598	198	0.5	7185	309	0.5	12774	549	0.5	19959	858	0.5	79835	3433
0.6	2453	105	0.6	3832	165	0.6	5518	237	0.6	8622	371	0.6	15328	659	0.6	23950	1030	0.6	95802	4120
0.7	2861	123	0.7	4471	192	0.7	6438	277	0.7	10059	433	0.7	17883	769	0.7	27942	1207	0.7	111768	4806

Пример

Задача: подобрать диаметр трубы для отопления гостиной площадью 18 м², высота потолка 2,7 м.

расход мощности – 1 кВт на 30 м³
запас тепловой мощности – 20%

Расчёт:

объём помещения: 18 * 2,7 = 48,6 м³
расход мощности: 48,6 / 30 = 1,62 кВт
запас на случай морозов: 1,62 * 20% = 0,324 кВт
итоговая мощность: 1,62 + 0,324 = 1,944 кВт

Находим в таблице наиболее близкое значения Q:

Шаг 2: вычисление местных сопротивлений

Чтобы определиться с материалом труб, необходимо сравнить показатели их гидравлического сопротивления на всех участках отопительной системы.

Факторы возникновения сопротивления:

Расчетным участком является труба постоянного диаметра с неизменным расходом воды, соответствующим проектному тепловому балансу помещения.

Для определения потерь берутся данные с учётом сопротивления в регулирующей арматуре:

длина трубы на расчётном участке/l,м;
диаметр трубы расчётного участка/d,мм;
принятая скорость теплоносителя/u, м/с;
данные регулирующей арматуры от производителя;
справочные данные:
- коэффициент трения/λ;
- потери на трение/∆Рl, Па;
- расчетная плотность жидкости/ρ = 971,8 кг/м3;
технические характеристики изделия:
- эквивалентная шероховатость трубы/kэ мм;
- толщина стенки трубы/dн×δ, мм.

Для материалов со сходными значениями kэ производители предоставляют значение удельных потерь давления R, Па/м по всему сортаменту труб.

Чтобы самостоятельно определить удельные потери на трение/R, Па/м, достаточно знать наружный d трубы, толщину стенки/dн×δ, мм и скорость подачи воды/W, м/с (или расход воды/G, кг/ч).

Шаг 3: гидравлическая увязка

Для балансировки перепадов давления понадобится запорная и регулирующая арматура.

Задача: выровнять гидравлические потери в сети.

Фрагмент заводских характеристик поворотного затвора

Выберем для вычислений метод характеристик сопротивления S,Па/(кг/ч)².

Удельным считается динамическое давление, возникающее при массовом расходе 1 кг/ч теплоносителя в трубе заданного диаметра (информация предоставляется производителем).

Приведенный коэффициент:

Он суммирует все местные сопротивления:

С величиной:

которая соответствует коэффициенту местного сопротивления с учётом потерь от гидравлического трения.

Шаг 4: определение потерь

Гидравлическое сопротивление в главном циркуляционном кольце представлено суммой потерь его элементов:

первичного контура/ΔPIк ;
местных систем/ΔPм;
теплогенератора/ΔPтг;
теплообменника/ΔPто.

Сумма величин даёт нам гидравлическое сопротивление системы/ΔPсо:

Обзор программ

Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.

Самой популярной является Excel.

Можно воспользоваться онлайн-расчётом в Excel Online, CombiMix 1.0, или онлайн-калькулятором гидравлического расчёта. Стационарную программу подбирают с учётом требований проекта.

Как работать в EXCEL

Использование таблиц Excel очень удобно, поскольку результаты гидравлического расчёта всегда сводятся к табличной форме. Достаточно определить последовательность действий и подготовить точные формулы.

Ввод исходных данных

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

Ячейка	Величина	Значение, обозначение, единица выражения
D4	45,000	Расход воды G в т/час
D5	95,0	Температура на входе tвх в °C
D6	70,0	Температура на выходе tвых в °C
D7	100,0	Внутренний диаметр d, мм
D8	100,000	Длина, L в м
D9	1,000	Эквивалентная шероховатость труб ∆ в мм
D10	1,89	Сумма коэф. местных сопротивлений - Σ(ξ)

Пояснения:

значение в D9 берётся из справочника;
значение в D10 характеризует сопротивления в местах сварных швов.

Формулы и алгоритмы

Выбираем ячейки и вводим алгоритм, а также формулы теоретической гидравлики.

Ячейка	Алгоритм	Формула	Результат	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+0,0337tср+0,000221tср2)	0,003368	Кинематический коэф. вязкости воды - n, cм2/с при tср
D14	!ERROR! D12 does not contain a number or expression	ρ=(-0,003tср2-0,1511tср+1003, 1)/1000	0,970	Средняя плотность воды ρ,т/м3 при tср
D15	!ERROR! D4 does not contain a number or expression	G’=G1000/(ρ60)	773,024	Расход воды G’, л/мин
D16	!ERROR! D4 does not contain a number or expression	v=4G:(ρπ(d:1000)23600)	1,640	Скорость воды v, м/с
D17	!ERROR! D16 does not contain a number or expression	Re=vd10/n	487001,4	Число Рейнольдса Re
D18	!ERROR! Cell D17 does not exist	λ=64/Re при Re≤2320 λ=0,0000147Re 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=λv2ρ100/(29,81*d)	0,004645	Удельные потери давления на трение R, кг/(см2*м)
D20	!ERROR! Cell D19 does not exist	dPтр=R*L	0,464485	Потери давления на трение dPтр, кг/см2
D21	!ERROR! Cell D20 does not exist	dPтр=dPтр9,8110000	45565,9	и Па соответственно D20
D22	!ERROR! D10 does not contain a number or expression	dPмс=Σ(ξ)v2ρ/(29,8110)	0,025150	Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см2
D23	!ERROR! Cell D22 does not exist	dPтр=dPмс9,8110000	2467,2	и Па соответственно D22
D24	!ERROR! Cell D20 does not exist	dP=dPтр+dPмс	0,489634	Расчетные потери давления dP, кг/см2
D25	!ERROR! Cell D24 does not exist	dP=dP9,8110000	48033,1	и Па соответственно D24
D26	!ERROR! Cell D25 does not exist	S=dP/G2	23,720	Характеристика сопротивления S, Па/(т/ч)2

Пояснения:

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

Оформление результатов

Авторское цветовое решение несёт функциональную нагрузку:

Пример от Александра Воробьёва

Пример несложного гидравлического расчёта в программе Excel для горизонтального участка трубопровода.

Усложняя шаг за шагом расчёты в программе Excel, вы лучше осваиваете теорию и частично экономите на проектных работах. Благодаря грамотному подходу, ваша система отопления станет оптимальной по затратам и теплоотдаче.

Расчет давления в системе отопления

Узнай стоимость ремонта

Ремонтные работы?

Почему клиенты выбирают нас?

Отопление и Ремонт

У нас самые выгодные цены!

Трудно представить себе быт жителя в России без отопления дома. Абсолютно в любой части России есть потребность в особый период отапливать жилище. Любой здравомыслящий житель может узнать: каким образом улучшить отопительный комплекс коттеджа. Ни для кого не секрет, что нефть, газ, уголь постоянно увеличиваются в цене. На нашем web портале собрано множество комплексов отопления коттеджа, которые используют абсолютно уникальные приемы получения обогрева. Каждую систему получения тепла можно реализовывать по отдельности или комбинировать.

Сейчас более востребована автономная отопительная система. Даже жильцы многоквартирных зданий отказываются от центрального отопления в пользу индивидуальной системы обогрева своего жилья. Причины выбора такого обогрева две: доступность и экономичность.

Все понимают, что изначально нужно затратить денежные средства на покупку всех элементов отопления и установить их, но все это быстро окупится. Так как обслуживание такой системы намного дешевле ежемесячных платежей за услуги центрального отопления.

Конечно, достигнуть этих целей можно лишь при верном выборе и правильном монтаже всех элементов. Поэтому очень важен гидравлический расчет системы отопления. Еxcel и другие компьютерные программы помогут облегчить расчет.

Какие бывают способы подключения приборов для отопления

Нужно разобраться, какие способы подключения отопительных приборов бывают. Их существует всего два:

Однотрубный;
Двухтрубный.

При однотрубной системе устройства подключаются последовательно, таким образом, вода проходит все приборы, и лишь затем возвращается к нагревающему агрегату. А в двухтрубной системе отопления еще дополнительно присутствует обратная труба.

Что нужно выполнить до гидравлического расчета отопительной системы

Самым трудоемким и сложным инженерным этапом системы отопления является расчет гидравлики. Именно по этой причине заранее необходимо выполнить некоторые вычисления. Для начала определите баланс помещений, которые будут обогреваться. Выберите тип устройств и прорисуйте их расстановку в плане здания.

Предполагается, что выбор котла и других элементов уже сделан до гидравлического расчета системы отопления. Еxcel и другие программы помогут выполнить чертеж системы обогрева дома.

Обязательно нужно установить основное кольцо для циркуляции теплообменника. Для гидравлического расчета однотрубной системы отопления это будет замкнутый контур, который включает в себя ряд труб, направленных к стоякам.

А трубы, которые направлены к самому отдаленному обогревательному устройству, делают систему обогрева двухтрубной.

Пример гидравлического расчета системы отопления

Нагрузка определенного участка отопительной системы;
При какой температуре подается теплоноситель;
При какой температуре движется обратно теплоноситель;
Теплоемкость воды постоянная величина и равна 4,2 кДж/кг*градусов Цельсия.

Если предположить, что нагрузка на определенный участок равна 1000 Ватт, тогда можно при помощи специальных таблиц выбрать нужный диаметр труб для обогрева помещения. Обязательно обратите внимание: диаметр начинающей трубы самый большой, а чем дальше он уходит, тем меньше он становится. Двигаться теплоноситель должен со скоростью от 0,2 до 1,5 м/сек.

Если движение будет меньше, тогда система завоздушится, если больше будет шуметь трубопровод. Оптимальной считается скорость 0,5-0,7 м/сек.

В любой системе отопления есть потери напора, это происходит при трении в трубе, радиаторе и арматуре. Для расчета этой величины, необходимо следующие показатели просуммировать:

Скорость теплоносителя;
Плотность воды; на определенном участке системы;
Потерю напора в трубе;
Суммарная величина сопротивления теплоносителя.

Для того чтобы получить общую сумму сопротивления необходимо сложить показатели сопротивления на всех участках трубопровода.

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

В инструкции сказано, что при двухтрубной отопительной системе необходимо брать кольцо в расчет показателей более нагруженного стояка трубопровода. А при однотрубной схеме – самого загруженного стояка. При гидравлическом расчете двухтрубной системы отопления жилища, когда движение жидкости тупиковое, берут в учет кольцо нижнего радиатора самого нагруженного и удаленного стояка. Если вы выбрали горизонтальную схему отопительной системы, тогда берите за основу кольцо самой загруженной ветки первого этажа здания.

Этот этап очень ответственен и важен, потому что если перепутать выбранные кольца для определенной системы обогрева дома. возможно, потом придется менять весь трубопровод и прибор для отопления.

Теперь главные нюансы гидравлического расчета отопления вы знаете, поэтому можно начинать вычислять.

В.В. ПОКОТИЛОВ, к.т.н. доцент кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции Белорусского технического университета

Отопительные приборы горизонтальной системы отопления подсоединяются к системе отопления с помощью распределителя, который как бы разделяет систему отопления на две системы: систему теплоснабжения распределителей (между тепловым пунктом и распределителями) и систему отопления от распределителей (между распределителем и отопительными приборами).

Схема системы отопления выполняется, как правило, в виде раздельных схем: схема системы теплоснабжения распределителей; схемы систем отопления от распределителей. Гидравлический расчет выполняется отдельно для систем отопления от распределителей (между распределителем и отопительными приборами) и отдельно для системы теплоснабжения распределителей (между тепловым пунктом и распределителями). В качестве примера предлагается гидравлический расчет двухтрубной системы водяного отопления двухэтажного индивидуального жилого дома при теплоснабжении от встроенной топочной. Исходные данные: 1. Расчетная суммарная тепловая нагрузка системы отопления: ∑Qзд = 36 + 13 = 49 кВт; 2. Расчетные параметры системы отопления tг = 80 °С, tо = 60 °С; 3. Расчетные параметры системы напольного отопления tг = 45 °С, tо = 35 °С; 4. Расчетный расход теплоносителя в системе отопления: Vс.о. = 1,55 м3/ч; 5. Расчетный расход теплоносителя в системе напольного отопления: Vн.о. = 1,11 м3/ч; 6. Расчетный суммарный расход теплоносителя ∑V = 1,55 + 1,11 = 2,66 м3/ч; 7. Электронный регулятор котла поддерживает температуру теплоносителя на выходе из котла в зависимости от температуры наружного воздуха по задаваемому графику ЦКР; 8. Система теплоснабжения распределителей выполняется из труб стальных водогазопроводных (может быть выполнена из медных труб), системы отопления от распределителей — из труб металлополимерных «ГЕРЦ». Проектируются две системы отопления — система напольного отопления и система отопления с применением стальных радиаторов с нижней подводкой. Система напольного отопления предназначена только для комфортного подогрева керамического пола в определенных помещениях и зонах — на кухне, в прихожей, холле, каминном зале и тому подобных помещениях. Поэтому автоматическое регулирование теплоотдачи напольных контуров не предусматривается. Во всех помещениях, в том числе и с напольным отоплением, запроектированы стальные радиаторы с нижней подводкой и встроенными автоматическими термостатами. Для проектируемой двухтрубной системы отопления со стальными радиаторами следует принять к установке насос с электронным управлением скорости вращения. Для подбора циркуляционного насоса необходимо определить требуемые значения подачи Vн [м3/ч] и напора Рн [кПа или м водн. ст.]. Подача насоса соответствует расчетному расходу в системе отопления Vн = Vс.о. = 1,55 м3/ч.Требуемый напор Рн, равный расчетным потерям давления системы отопления ΔPс.о. определяется суммой составляющих: потерь давления системы теплоснабжения распределителей ∑ΔPуч.с.т. (между топочной и распределителями); потерь давления системы отопления от распределителей ∑ΔPуч.от. (между распределителем и отопительными приборами); и потерь давления в распределителе ΔPраспр:Рн = ΔPс.о. = ∑ΔPуч.с.т. + ∑ΔPуч.от + ΔPраспр. Для расчета ∑ΔPуч.с.т. и ∑ΔPуч от основного расчетного циркуляционного кольца выполним схему системы теплоснабжения (рис. 6.21) и схему системы отопления от распределителя «В» (рис. 6.23). На схеме системы отопления от распределителя «В» (рис. 6.23) распределяем тепловые нагрузки помещений Q4 (расчетные потери теплоты помещением) по отопительным приборам, суммируем по распределителям и указываем тепловые нагрузки распределителей на расчетной схеме рис. 6.21.Источником теплоты является газовый котел 1 мощностью 50 кВт со встроенным электронным регулятором 1а, который управляет в «следящем» режиме температурой подающей воды tг — в зависимости от температуры наружного воздуха tн. Регулятор 1а также поддерживает заданную температуру в бойлере 2 путем приоритетного включения насоса Р2 с выключением насоса Р3. По достижении заданной температуры воды в бойлере, выключается насос Р2 и включается насос Р3. Насос Р1 включается двухпозиционным регулятором 12 при температуре теплоносителя на входе в котел ниже 45–50 °С для защиты котла от внутренней конденсации. В системе отопления циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос Р3 с электронным управлением скорости вращения. В системе напольного отопления температура подающей воды поддерживается автоматически постоянной tг = 45 °С с помощью электронногоростью воды не более 0,5–0,7 м/с. Характер пользования номограммой показан на рис. 6.24 на примере участков №№1 и 3. При этом рекомендуется ограничиваться величиной удельной потери давления на трение R не более 100 Па/м.Потери давления на местные сопротивления Z [Па] определяем по номограммам Приложения «Г» как функцию Z = f(∑ζ).По выражению (3.7) определяем расчетный расход теплоносителя Gуч = 0,86Qt/(80 – 60) = 0,046Qt.Результаты гидравлического расчета заносим в табл. 6.10. Встроенный термостатический клапан радиатора и узел подключения «ГЕРЦ3000» (рис. 6.23, узел «А») создают суммарное сопротивление (см. формулу (4.7) на «регулируемом участке»(∑ΔPкл) рег.уч = ΔPкл1 + ΔPкл2.Для основного расчетного циркуляционного кольца сопротивление встроенного термостатического клапана ΔPкл1 задается с использованием его технической характеристики в зависимости от расхода воды Gуч на участке, а сопротивление ΔPкл2 радиаторного узла подключения «ГЕРЦ3000» определяется по его пропускной способности kv = 1,23 м3/ч.По соображениям бесшумности работы клапанов рекомендуется задавать значение ΔPкл каждого из клапанов не более 20–25 кПа. С другой стороны, для эффективного регулирования расходов в параллельных кольцах двухтрубной системы отопления не рекомендуется задаваться значением (∑ΔPкл)рег.уч менее 4–6 кПа.На участке №3 потеря давления радиаторного узла подключения «ГЕРЦ3000» определяетсяΔPкл2 = 0,1⋅(69/1,23)2 = 315 Па. Потерей давления встроенного термостатического клапана для основного расчетного кольца задаемся, ориентируясь на максимально возможный диапазон гидравлических настроек n, но при этом потеря давления должна быть не менее 4–5 кПа. Задаемся гидравлической настройкой n = 8,0 и соответствующей ей потерей давления ΔPкл2 = 3100 Па (рис. 6.25).Таким образом, суммарное сопротивление на «регулируемом участке» №3 равно(∑ΔPкл)рег.уч = ΔPкл1 + ΔPкл2 == 315 + 3100 = 3415 Па. Сумма коэффициентов местных сопротивлений ee для каждого участка основного циркуляционного кольца определяется по Приложению «В» [1]: участок №1, №1*: два отвода∑ζ = 2⋅1,5 = 3,0; участок №2, №2*: тройник проход, отвод∑ζ = 1,0 + 1,5 = 2,5; участки №№3 и 5 (без учета термостатического встроенного клапана радиатора «ГЕРЦ TS90V» и узла подключения «ГЕРЦ3000»): тройник на ответвление, тройник на противотоке, двойной панельный компактрадиатор∑ζ = 1,5 + 3,0 + 8,0 = 12,5; участок №4 (без учета термостатического клапана радиатора и узла подключения «ГЕРЦ3000»): два тройника проход, два отвода, двойной панельный компактрадиатор∑ζ = 2⋅1,0 + 2⋅1,5 + 8,0 = 13,0.Таким образом, потери давления системы отопления от распределителя «В» (между распределителем «В» и отопительными приборами) равны∑ΔPуч.от = 8826 Па (8,583 кПа).Для остальных циркуляционных колец ветки «В» определяем требуемое значение потерь давления на «регулируемых участках» (∑ΔPкл)рег.уч (табл. 6.11).Выполним гидравлический расчет встроенного термостатического клапана «ГЕРЦ TS90V» и радиаторного уз регулятора 7, воздействующего на регулирующий трехходовой клапан 5 с приводом 6 по сигналу датчика 8.Гидравлический расчет системы теплоснабжения распределителей выполняется с использованием первого направления расчета. В качестве основного расчетного циркуляционного кольца выбираем кольцо через самый нагруженный отопительный прибор наиболее нагруженного распределителя «В».Диаметры всех участков магистральных теплопроводов dу [мм] подбираем с помощью номограммы приложения «А», задаваясь скоростью воды 0,3–0,5 м/с.Характер пользования номограммой показан на рис. 6.22 на примере участка №1 (Gуч = 1548 кг/ч).При этом рекомендуется ограничиваться величиной удельной потери давления на трение R не более 100 Па/м. Потери давления на местные сопротивления Z [Па] определяем по номограммам Приложения «Г» как функцию Z = f(∑ζ). Результаты гидравлического расчета заносим в табл. 6.9.Сумма коэффициентов местных сопротивлений ee для каждого участка основного циркуляционного кольца определяется по Приложению «В»: участок №1 (начинается от подающей гребенки, без обратного клапана): внезапное сужение, кран — шаровой, отвод∑ζ = 0,5 + 0,5 + 1,0 = 2,0; участки №№2, 2*: тройник проходной, отвод∑ζ = 1,0 + 0,5 = 1,5; участки №№3, 3*: тройник проходной, отвод∑ζ = 1,0 + 1,0 = 2,0; участок №1* (до обратной гребенки): внезапное расширение, кран — шаровой, отвод∑ζ = 1,0 + 0,5 + 1,0 = 2,5; участок №1а (от обратной гребенки до подающей гребенки, без фильтра): внезапное сужение, четыре крана — шаровых, два отвода, котел∑ζ = 0,5 + 4⋅0,5 + 2⋅1,0 + 2 = 6,5. На участке №1 сопротивление клапана определяется по номограмме производителя для обратного клапана ∅32 мм при Gуч = 1548 кг/ч, что составляет ΔPо.к. = 900 Па. На участке №1а сопротивление фильтра «ГЕРЦ» ∅40 мм арт. 1411105 определяется по значению его пропускной способности kv = 29,6 м3/ч. ТогдаΔPф = 0,1(G/kv)2 == 0,1⋅(2658/29,6)2 = 810 Па. Таким образом, потери давления системы теплоснабжения распределителей (между топочной и распределителями) равны ∑ΔPуч.с.т. = 11299 Па (11,3 кПа). Расчет остальной части системы теплоснабжения распределителей с подбором диаметров трубопроводов производится аналогичным образом. Для расчета ∑ΔPуч от системы отопления от распределителя «В», показанной на рис. 6.23, выберем основное расчетное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженный отопительный прибор Qпр = 1600 Вт (ветка «А»).Гидравлический расчет выполняем с использованием первого направления расчета. Диаметры всех участков теплопроводов dу [мм] подбираем с помощью номограммы Приложения «Б» для металлополимерных труб, задаваясь скола подключения «ГЕРЦ3000» на «регулируемых участках» №№4 и 5.Сопротивление ΔPкл2 радиаторного узла радиаторного узла подключения «ГЕРЦ3000» определяем по его пропускной способности kv = 1,23 м3/ч, а требуемое сопротивление ΔPкл1 встроенного термостатического клапана «ГЕРЦ TS90V» определяем по выражению:ΔPкл1 = (∑ΔPкл)рег.уч – ΔPкл2.Требуемое значение пропускной способности kv балансового встроенного термобалансового встроенного термостатического клапана определяем по формуле (4.10), а значения n гидравлической настройки — по номограмме, показанной на рис. 6.25. Для участка №3:kv = G/(10DPкл)0,5 == 69/(10⋅3100)0,5 = 0,39 м3/ч.Расчет гидравлических параметров и его результаты выполняем в виде табл. 6.12. Задаемся параметрами n, ΔPкл1, kv встроенного термостатического клапана «ГЕРЦ TS90V» только для регулируемого участка №3.Для всех остальных регулируемых участков системы отопления указанные параметры вычисляются таким же образом, как это показано на примере участков №№4 и 5. Например, для уч. №4 величинаΔPкл2 = 0,1⋅(52/1,23)2 = 179 Па. Требуемое значениеΔPкл1 = 3347 – 179 = 3168 Па. Требуемое значение kv = G/(10ΔPкл)0,5 = 52/(10⋅3168)0,5 == 0,29 м3/ч, (n = 6,8).Например, для участка №5 величина ΔPкл2 = 0,1⋅(30/1,23)2 = 60 Па. Требуемое значениеΔPкл1 = 4695 – 60 = 4635 Па. Требуемое значение kv = G/(10ΔPкл)0,5 = 30/(10⋅4635)0,5 == 0,15 м3/ч, (n = 3,5).Таким же образом рассчитываются все остальные ветки. Потери давления в распределителе ΔPраспр включают в себя потери давления в балансовом вентиле «ГЕРЦ ШтремаксGR» (3/4″, kv = 6,88 м3/ч), потери давления в двух фильтрах «ГЕРЦ» (3/4″, kv = 6,9 м3/ч) и потери давления в шаровом кране 3/4″ (рис. 6. 23): ΔPраспр = ΔPвент + 2ΔPфильтр + ΔPк.ш..Вентиль балансовый «ГЕРЦ ШтремаксGR» запроектирован с целью возможности эксплуатационной наладки. В проектном расчете он рассматривается в положении полного открытия, поэтому его расчетное сопротивление равно:ΔPвент = 0,1⋅(473/6,88)2 = 473 Па. Потери давления в двух фильтрах «ГЕРЦ»2ΔPфильтр = 2⋅0,1⋅(473/6,9)2 = 940 Па. Фильтры предусматриваются для разделения сети метало-полимерных трубопроводов от стальных труб. При использовании медных труб вместо стальных, установка фильтров не требуется. Потери давления в шаровом кранеΔPк.ш. = 40 Па, (при ζ = 0,5).Таким образом, потери давления в распределителе:ΔPраспр = 473 + 940 + 40 = 1453 Па.Для подбора циркуляционного насоса определим требуемый напор насоса: Рн = ΔPс.о. = ∑ΔPуч.с.т. + eΔPуч.от. ++ ΔPраспр = 11299 + 8826 + 1453 == 21578 Па (2,2 м водн. ст.). Подберем циркуляционный насос с электронным управлением скорости вращения на следующие исходные данные: подача Vн = Vс.о. = 1,55 м3/ч, напор Рн = 2,2 м водн. ст. Таким условиям соответствует, например, насос фирмы Grundfos марки Alpha 2560 180.

Расчет давления в системе отопления

Узнай стоимость ремонта

Ремонтные работы?

Почему клиенты выбирают нас?

Отопление и Ремонт

У нас самые выгодные цены!

Каждый здравомыслящий хозяин квартиры предпочитает ознакомиться: что сделать, чтобы улучшить систему дома. Всем известно, что газ, уголь, нефть постоянно увеличиваются в цене. Затруднительно представить себе существование проживающего в нашей стране без отопления жилища. В любой части нашей стране нужно зимой обогревать дом. На нашем интернет сайте размещенно много систем отопления квартиры, которые используют совершенно уникальные принципы производства обогрева. Указанные схемы получения тепла рекомендуется использовать по отдельности или гибридно.

Рабочее давление отопительной системы

Рабочее давление в системе отопления складывается из двух величин это:

Статическое — обусловленное высотой столба воды системе отопления. В расчет можно брать то, что 10 метров создают давление в 1 атмосферу;
Динамическое — которое создают насосы для циркуляции теплоносителя, а также конвективное течение воды от нагрева. При этом следует учитывать, что оно не определяется только характеристиками сетевых насосов, так как на него большое влияние оказывает регулятор отопления, который перераспределяет потоки теплоносителя. Также регулятор зачастую включает в свою схему повысительные насосы или элеваторы.

Наиболее часто задаваемый вопрос — какое давление теплоносителя должно быть в системе отопления дома, и как производится его расчет? Здесь также возможны два варианта:

Если мы говорим о схеме отопления дома с естественной циркуляцией. то оно на небольшую величину превышает статическое давление в системе;
Если мы говорим о системе с принудительным движением теплоносителя, то оно обязательно выше чем статическое, и выбирается возможно большим для обеспечения высокого КПД системы.

В расчет берутся предельно допустимые значения для элементов отопительной системы, например чугунные радиаторы, как правило, не могут работать при давлении более 0,6 МПа.

Если мы берем в качестве примера дома большой этажности, то там приходится использовать регулятор давления на нижних уровнях и насосы для повышения напора воды на верхних этажах.

Как контролировать давление в системе?

Для контроля в различных точках системы отопления врезают манометры, причем (как уже говорилось выше) они фиксируют избыточное давление. Как правило, это деформационные приборы с трубкой Бредана. В том случае, если в расчет нужно брать то, что измеритель давления должен работать не только для визуального контроля но и в системе автоматики используют электроконтактные или другие типы датчиков.

Точки врезки определены нормативными документами, но даже если у вас смонтирован небольшой котел для отопления частного дома, который неподконтролен ГосТехнадзору, все равно желательно воспользоваться этими правилами, так как в них выделены наиболее важные для контроля над давлением точки отопительной системы.

Врезать манометры нужно обязательно через трехходовые краны, которые обеспечивают их продувку, сброс на ноль и замену без остановки всего отопления.

Точками для контроля являются:

До и после отопительного котла;
Перед входом и после циркуляционных насосов;
Выход тепловых сетей от теплогенерирующей установки (котельной);
Ввод отопления в здание;
Если используется регулятор отопления, то манометры врезаются до и после его;
При наличии грязевиков или фильтров, манометры желательно врезать до и после их. Таким образом, легко контролировать их засоренность, беря в расчет то, что исправный элемент почти не создает перепада.

Система с установленными манометрами

Симптомом неисправностей или неправильной работы системы отопления являются скачки давления. Что они обозначают?

Если давление снижается

Проще всего локализовать это место отключением различных участков, следя за давлением в системе. Если на очередном отсечении ситуация нормализуется, значит на этом отрезке сети утечка воды. При этом берите в расчет, даже небольшая течь через фланцевое соединение может значительно уменьшить напор теплоносителя.

Но есть небольшой нюанс — регулятор отопления дома может самостоятельно отсекать участки в ходе автоматического управления, поэтому его необходимо отключить.

Если давление растет

И снова вспоминаем про регулятор — в 75 % случаев проблема в нем. Для снижения температуры в сети он может отсекать подачу теплоносителя от котельной. Если она работает на один-два дома, то возможно что устройства у всех потребителей сработали одновременно и остановили поток.

Нужно исследовать настройки и откорректировать их так чтобы регуляторы не давал приказ на полное закрытие клапанов, его инерционность увеличится, но подобные ситуации будут исключены;

Что обозначает большой или малый перепад давления между подачей и обраткой?

Нормальная разность между давлением подающего и обратного трубопровода составляет 1-2 атмосферы. Что обозначает изменение этого значения в одну или другую сторону?

Для чего нужен регулятор перепада давления

Для нормального функционирования отопительной системы и устойчивой циркуляции воды через все ее элементы необходим стабильный перепад давления. Резкие скачки напора теплоносителя приводят к нарушению гидравлического режима и неправильной работе отдельных узлов.

В системе отопления небольшого дома, как правило, монтируют мембранные аккумуляторы воды, которые позволяют избавиться от этих нежелательных явлений. В более сложных и больших системах применяют регулятор, который обеспечивает стабильный перепад давления в системе отопления и позволяет избежать завоздушивания даже при резких скачках в магистральных трубопроводах. Также зачастую регулятор монтируют на обводных (байпасных) линиях насосов, что позволяет сделать постоянными характеристики агрегата.

Для обогрева частного дома необходима полностью исправная отопительная система. Но принцип работы ее зависит во многом от того, соблюдается ли рабочее давление. Если оно падает либо повышается, то работоспособность системы в разы меньше. Рассмотрим основные причины поломок в системе отопления частного дома. определим способ их устранения.

Схема работы геотермальной системы.

Методы контроля

Чтобы сделать правильно отопительную систему, контролировать самостоятельно уровень давления, необходим монтаж приборов контроля. Это манометры с трубкой Бредана, расчет установки которых осуществляется согласно нормативным документам. Принцип работы их прост, в систему они врезаются при помощи трехходовых кранов, что гарантирует продувку. Если выбрать для монтажа такие краны, то их можно поставить, даже не отключая всю систему. Это удобнее и лучше.

Расчет выбора точек установки включает в себя такие ключевые позиции:

до и после котла отопления. Если используется отопление камином, то манометры не нужны;
перед и после циркуляционных насосов;
при выходе от теплогенератора;
если применяется регулятор, то в расчет надо включить установку манометров до и после него;
при наличии грязевиков манометры включает до и после них. Это тоже надо клочить в расчет комплектующих для системы отопления.

Возможные неисправности и работы по устранению

Схема манометра абсолютного давления: 1 — сосуды; 2 — металлические пластины; 3 — ртуть; 4 — стеклянные соединительные трубки; 5 — отсчётный микроскоп; 6 — шкала.

Если вы наблюдаете, что происходят такие неполадки, надо начинать предпринимать соответствующие меры, но сначала стоит выяснить, какая именно неполадка стала причиной сбоев в системе. Рассмотрим основные причины, встречающиеся в отопительных системах:

Чаще всего наблюдается такая проблема, как скрытая протечка при разводке системы трубопроводов. Любые варианты систем обогрева могут быть подвержены такой проблеме (кроме инфракрасных).

Для обнаружения причины помещения обследуются при помощи такого инструмента, как тепловизор, выявляющего дефектные участки.

Утечка может быть устранена несколькими методами, обычно это монтаж нового узла, подтяжка слишком слабого соединения, отдельного элемента системы. Лучше это сделать вовремя, чем потом тратится на глобальный ремонт отопительной системы в доме.

случается и так, что в падении давления виноваты не трубы, а другое оборудование системы. Причинами могут стать такие неполадки, как разрывы мембраны в расширительном баке. В таком случае необходимо осмотреть сам компенсационный бак. Ремонт в этом случае включает лишь монтаж нового ниппеля. Эта поломка устраняется довольно быстро. Но причиной может стать неправильный расчет объема бака либо разрыв мембраны. В таком случае необходим монтаж нового оборудования, то есть замена расширительного бака;
причиной падения давления может стать и такая проблема, как появление трещины на теплообменнике. Происходит это в процессе эксплуатации водяного отопления, но может быть и такая причина, как заводской брак котла, полный физический его износ. В таком случае возможно потребуется монтаж нового оборудования. Особенно внимательно надо следить за газовым оборудованием для двух-, одноэтажного дома;
случается и так, что давление падает не из-за поломки системы отопления. В трубах может находиться воздушный карман, из которого воздух постепенно выходит, частный дом начинает отапливаться хуже, давление понемногу падает. Надо найти такой карман, убрать весь воздух из системы. Но если систему отопления сделать правильно, то такая проблема просто не возникнет. Поэтому, когда производится монтаж, необходимо тщательно соблюдать все этапы, чтобы собрать узлы четко по инструкции, не допустить сбоев в работе.

Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления.

На основе гидравлического расчета осуществляется выбор диаметра труб d. мм, обеспечивающий при располагаемом перепаде давления в системе отопления, . Па, пропуск заданных расходов теплоносителя G. кг/ч (обеспечено затекание необходимого количества воды в каждое ответвление, стояк, отопительный прибор). Перед гидравлическим расчетом должна быть выполнена пространственная схема системы отопления в аксонометрической проекции.

При гидравлическом расчете системы отопления расчет стояков и магистральных трубопроводов (в пределах подвального помещения) проводится методом удельных потерь давления.

Располагаемый перепад давления для создания циркуляции воды . Па, в насосной вертикальной однотрубной системе с качественным регулированием теплоносителя с нижней разводкой магистралей, определяется по формуле:

где - давление, создаваемое циркуляционным насосом, Па;

- естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах системы отопления, Па.

Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах . Па, определяется по формуле:

где Q_i - необходимая теплоподача теплоносителем в i-е помещение, Вт,(кКал/ч);

b - среднее приращение плотности (объемной массы) при понижении температуры воды на 1 0 С;

h_i – вертикальное расстояние между условными центрами охлаждения в стояке для i-го прибора и нагревания, м;

с – удельная теплоемкость воды, с = 4,187, кДж/(кг .0 С);

G_ст – расход воды в стояке, кг/ч, (формула 4.1);

N – количество приборов в стояке, входящем в расчетное кольцо, шт.

В насосных системах с нижней разводкой магистрали допускается не учитывать . если оно составляет менее 0,1 . В данной курсовой работе допускается не учитывать.

Читайте также: