Что представляет собой гидравлический расчет системы отопления? Какие величины нуждаются в подсчетах? Наконец, главное: как рассчитать их, не располагая точными значениями гидравлического сопротивления всех участков, отопительных приборов и элементов запорной арматуры? Давайте разбираться.
Проектирование отопления начинается с вычислений.
Что рассчитываем
Для любой системы отопления важнейший параметр – ее тепловая мощность.
Она определяется:
- Температурой теплоносителя.
- Тепловой мощностью отопительных приборов.
Заметьте: в документации последний параметр указывается для фиксированной дельты температур между температурой теплоносителя и воздухом в отапливаемом помещении в 70 С.
Уменьшение дельты температур вдвое приведет к двукратному уменьшению тепловой мощности.
Методы вычисления тепловой мощности мы пока оставим за кадром: им посвящено достаточно тематических материалов.
Однако для того, чтобы обеспечить перенос тепла от трассы или котла к отопительным приборам, важны еще два параметра:
У разных типов труб наружный и внутренний диаметр соотносятся по-разному.
В автономной отопительной системе с принудительной циркуляцией важно знать еще пару значений:
Проблемы
Как говорят в Одессе, «их есть».
Для того, чтобы вычислить полное гидравлическое сопротивление контура, нужно учесть:
- Сопротивление прямых участков труб. Оно определяется их материалом, внутренним диаметром, скоростью потока и степенью шероховатости стенок.
Эта номограмма для гидравлического расчета систем отопления позволяет определить потерю напора для разных диаметров и значений расхода.
- Сопротивление каждого поворота и перехода диаметра.
- Сопротивление каждого элемента запорной арматуры.
- Сопротивление всех отопительных приборов.
- Сопротивление теплообменника котла.
Собрать воедино все необходимые данные явно станет проблемой даже в самой простой схеме.
Что делать?
Формулы
К счастью, для автономной отопительной системы гидравлический расчет отопления может быть выполнен с приемлемой точностью и без углубления в дебри.
Скорость потока
С нижней стороны ее ограничивает рост перепада температур между подачей и обраткой, а заодно и повышенная вероятность завоздушивания. Быстрый поток вытеснит воздух из перемычек к автоматическому воздухоотводчику; медленный же с этой задачей не справится.
С другой стороны, слишком быстрый поток неизбежно породит гидравлические шумы. Элементы запорной арматуры и повороты розлива станут источником раздражающего гула.
Шум в системе отопления едва ли порадует вас ночью.
Для отопления диапазон приемлемой скорости потока берется от 0,6 до 1,5 м/с; при этом подсчет прочих параметров обычно выполняется для значения 1 м/с.
Диаметр
Его при известной тепловой мощности проще всего подобрать по таблице.
Внутренний диаметр трубы, мм
Тепловой поток, Вт при Dt = 20С
Скорость 0,6 м/с
Скорость 0,8 м/с
Скорость 1 м/с
8
2453
3270
4088
10
3832
5109
6387
12
5518
7358
9197
15
8622
11496
14370
20
15328
20438
25547
25
23950
31934
39917
32
39240
52320
65401
40
61313
81751
102188
50
95802
127735
168669
Напор
В упрощенном варианте он рассчитывается по формуле H=(R*I*Z)/10000.
В ней:
- H – искомое значение напора в метрах.
- I – потеря напора в трубе, Па/м. Для прямого участка трубы расчетного диаметра он принимает значение в диапазоне 100-150.
- Z – дополнительный компенсационный коэффициент, который зависит от наличия в контуре дополнительного оборудования.
Элементы контура
Значение коэффициента
Арматура и фитинги
1,3
Термостатические головки и клапаны
1,7
Смеситель с трех- или двухходовым клапаном
1,2
На фото – смесительный узел для отопления.
Если в системе присутствует несколько элементов из списка, соответствующие коэффициенты перемножаются. Так, для системы с шаровыми вентилями, резьбовыми фитингами для труб и термостатом, регулирующим проходимость розлива, Z=1,3*1,7=2,21.
Производительность
Инструкция по расчету своими руками производительности насоса тоже не отличается сложностью.
Производительность вычисляется по формуле G=Q/(1,163*Dt), в которой:
- G – производительность в м3/час.
- Q -тепловая мощность контура в киловаттах.
- Dt – разница температур между подающим и обратным трубопроводами.
Пример
Давайте приведем пример гидравлического расчета системы отопления для следующих условий:
- Дельта температур между подающим и обратным трубопроводом равна стандартным 20 градусам.
- Тепловая мощность котла – 16 КВт.
- Общая длина розлива однотрубной ленинградки – 50 метров. Отопительные приборы подключены параллельно розливу. Термостаты, разрывающие розлив, и вторичные контуры со смесителями отсутствуют.
Итак, приступим.
Минимальный внутренний диаметр согласно приведенной выше таблице равен 20 миллиметрам при скорости потока не менее 0,8 м/с.
Полезно: современные циркуляционные насосы часто имеют ступенчатую или, что удобнее, плавную регулировку производительности.
В последнем случае цена устройства несколько выше.
Насос KSB Rio-Eco Z с плавной регулировкой.
Оптимальный напор для нашего случая будет равен (50*150+1,3)/10000=0,975 м. Собственно, в большинстве случаев параметр не нуждается в расчете. Перепад в системе отопления многоквартирного дома, обеспечивающий в ней циркуляцию – всего 2 метра; именно таково минимальное значение напора абсолютного большинства насосов с мокрым ротором.
Производительность вычисляется как G=16/(1,163*20)=0,69 м3/час.
Заключение
Надеемся, что приведенные методики расчетов помогут читателю вычислить параметры собственной отопительной системы, не забираясь в дебри сложных формул и справочных данных. Как всегда, прикрепленное видео предложит дополнительную информацию. Успехов!
