Расчет гидравлического сопротивления системы отопления: понятие, задачи и цели, примеры расчетов

Расчет гидравлического сопротивления системы отопления обеспечивает эффективность и безопасность оборудования. Если во время монтажа будут допущены ошибки, то даже мощный котел не сможет обеспечить теплом помещение, а затраты на оплату счетов будут высокие. Поэтому важно сначала разработать проект, выполнив все расчеты.

Гидравлический расчет отопления проводят на третьем этапе проектирования сети отопления. Они включают вычисления для определения:

1. Диаметра и пропускной способности труб.
   
2. Местных потерь давления на конкретном участке.
   
3. Требований к гидравлической увязке.
   
4. Общесистемных потерь давления.
   
5. Оптимального количества расходованной воды.
   

Эти сведения позволяют подобрать подходящий для системы насос. Если жилье сезонное и в нем нет электричества, пользуются системой, по которой вода сама течет по трубам без воздействия на нее насосов.  

С помощью гидравлического расчета системы отопления ее обустраивают так, что расчеты совпадают с реальными затратами.

Жидкость, которая попадает в батарею, способствует формированию теплового баланса. На параметры повлияют условия снаружи и внутри каждой комнаты, которые заранее задает пользователь.  

Правильные расчеты позволяют установить качественные трубы подходящего диаметра, которые будут соответствовать требованиям к эксплуатации, установить стабильное и надежное оборудование, работающее бесшумно.

Если вместо централизованного отопления установить индивидуальное, то вычисления будет проводить проще.

Для автономных систем подходят несколько методик:

• с учетом удельных потерь. Это стандартные вычисления;
  
• по длине;
  

• с учетом уровня проводимости или сопротивления;
  
• ориентируясь на показатели динамического давления. 
  

Первыми методиками пользуются, если перепады температуры никогда не выходят за допустимые пределы, а последние участвуют в распределении горячей воды по трубопроводу, если колебания температур не соответствуют параметрам в стояках. 

Правильные данные позволят сократить затраты на материалы, повысить эффективность обогрева. В составе системы присутствуют основные элементы в виде:

• регулирующей и запорной арматуры. Для обустройства пользуются клапанами, вентилями, шаровыми кранами;
  
• трубопровода;
  
• батарей для водяного отопления;
  
• источника тепловой энергии или котельной.
  

Все эти элементы обладают индивидуальными параметрами, которые следует учитывать, организовывая отопление.

Обычно, производители указывают информацию о оборудовании в инструкции. Упростить расчеты позволяют таблицы и диаграммы, разработанные для этих целей.

Выполнить расчеты точно довольно сложно, что связано с большим количеством видов отопительных систем, которые отличаются размерами, применяемыми элементами и материалами. Существуют следующие развязки, которые используют владельцызданий:

1. Двухтрубные тупиковые. Это популярная разновидность, которая позволяет эффективно организовать центральные и индивидуальные контуры обогрева. 
   
2. Однотрубные или Ленинградки. Считается одним из наиболее эффективных вариантов обустройства обогрева, мощность которого составляет 30-35 кВт.
   
3. Двухтрубные попутные. Этот тип требует наибольшего количества материалов для обустройства контуров. Но, несмотря на это, он обеспечивает стабильную работу и позволяет качественно распределить жидкость, которая обеспечивает теплом комнаты.
   
4. Лучевая. Она похожа на предыдущий вариант, но отличается тем, что каждый орган управления расположен в одной точке – на коллекторном узле. 
   

Перед выполнением прикладной стороны расчетов, необходимо определить все моменты, разобраться в принципах работы жидкостной системы. 

Гидравлический расчет системы отопления выполняют специалисты. Также это можно сделать самостоятельно, с применением специальных калькуляторов.

Профессионалы берут за свои услуги определенную сумму, а в торой метод дает некорректные результаты. 

Цели таких вычислений заключаются в возможности подобрать точное сечение труб и определить перепады по всей системе для верного подбора насоса.

Обычно, расчеты выполняют, когда теплотехнические данные уже получены. Если такой информации нет, то пользуются цифрами, характеризующими тепловую мощность каждой батареи по квадратуре комнаты. Но этот вариант снижает точность.

Процедура состоит из следующих этапов:

1. Готовят аксонометрическую схему. Когда все отопительные приборы посчитаны, есть данные о мощности, их вносят на чертеж.
   
2. Определяют расход жидкости и размер труб.
   
3. Определяют параметры сопротивления и осуществляют подбор насоса.
   
4. Определяют объем воды внутри системы и параметры расширительного бака. 
   

Вычисления проводят с помощью схемы. Ее рисуют в трех измерениях, чтобы было понятнее, и указывают всю информацию.

Жидкости двигается в трубах под определенным давлением. Этот параметр подвержен изменениям. На это влияют трение о трубы, уровень сопротивления в арматуре. Пользователь также меняет его, регулируя температуру в каждой комнате.

Уровень может повышаться, если жидкость нагрета больше и снижается по мере ее остывания. Чтобы не происходило нарушение баланса в системе, необходим достаточный подвод воды к радиатору. Это позволяет создать в нем нормальную температуру. 

Чтобы подсчитать все правильно, нужно подготовиться. При обустройстве систем, пользователь должен выполнить сбор исходных данных и осуществить их систематизацию. Также он должен остановиться на подходящем варианте подсчетов.

Осуществляя гидравлические расчеты в системе отопления, сначала определяются с параметрами объекта. Это позволяет получить представление о том, сколько тепла будет нужно помещению. Дальше приступают к выбору оборудования, которое защитит зимой от прохлады.

В ходе разработки подбирают не только саму систему, но и определяются с необходимыми компонентами для ее работы. Это позволяет получить подходящий вариант разводки. При разработке плана помещения указывают мощность батарей, расход теплоносителя, методы размещения в доме и прочее. 

На каждую часть системы наносят маркировку, подсчитывают и наносят кольца на чертеж.

Определяя гидравлическое сопротивление системы отопления, подбирают диаметр труб. При этом учитывают тепловые расчеты, обращают внимание на тот факт, с какой скоростью движется жидкость в трубах, тип системы. Оптимальной скоростью считается показатель в 0,3-0,7м/с. 

Когда скорость достигает 0,6 м/с, теплоноситель движется с шумом, слишком низкие показатели вызывают воздушные пробки в системе.

Учитывают также показатели скорости теплопотока. Они измеряются в ватах и характеризуют количество тепла, которое передается за определенный период времени.

Кроме этих данных, нужно знать такие параметры оборудования, длину всех участков с приборами, подключенными к ним.

Самостоятельно узнать необходимые данные довольно сложно, поэтому лучше использовать справочные таблицы. С ними можно ознакомиться в СПиН.

Подбирая, какие трубы использовать в доме. Специалисты используют данные, выведенные во время анализа разнообразных отопительных систем. Это подходит только при обустройстве здания небольшого размера, состоящего с одного этажа. 

Во всех отопительных котлах присутствуют патрубки подачи и обратки.

С их помощью и выполняют разводку к первому разветвлению. На остальных участках трубы уменьшают на шаг. Но если в доме больше одного этажа, это подход не эффективен. В этом случае не обойтись без гидравлического расчета системы для отопления.

Это явление характерно для труб и арматуры. Сопротивления в системе отопления зависят от:

• шероховатости труб внутри;
  
• мест, где трубопровод сужается или расширяется;
  
• поворотов;
  
• протяженности;
  
• того, сколько и какие используются тройники, шаровые краны, приборы балансировки. 
  

Сопротивление определяют для всех участков, в которых диаметр и расход жидкости не меняется и соответствует балансу температур в помещении. Для расчетов используют данные о длине участка, диаметре труб, скорости теплоносителя, характеристиках арматуры, скорости воды, коэффициенте трения, потерях на трение, плотности, толщины стенок, шероховатости. 

Для выяснения параметров гидравлического сопротивления в системе отопления используют формулу Дарси-Вейсбаха.

Чтобы сбалансировать перепады давления, используют регулирующую и запорную арматуру. Для гидравлической увязки используют:

• проектную нагрузку или расход жидкости;
  

• информацию о динамическом сопротивлении, которую предоставляет производитель;
  
• местные сопротивления в определенной зоне;
  
• технические параметры арматуры.
  

Для каждого клапана необходимо отдельно установить желаемые параметры, которые обеспечат эффективную работу оборудования.

Сопротивление системы отопления главного кольца состоит из потерь в первичном контуре, местной системе, генераторе тепла, теплообменнике. Сумма этого параметра позволяет получить информацию о полном гидравлическом сопротивлении. 

Систему присоединяют к котлам с помощью гидравлического разделителя. При этом автоматика каждого котла будет поддерживать параметры теплоносителя на выходе в пределах 800 градусов. Возле каждого разделителя ставят автоматический регулятор. 

От распределителя используют металлопластиковые трубы, а за теплоснабжение распределителей отвечают стальные трубы или водогазопроводные. 

После определения потерь рассчитывают другие элементы системы.

Гидравлический расчет системы отопления включает подбор и расчет насосов. Эта процедура позволяет определить потерю давления жидкости, проходящей через весь трубопровод.

Гидравлический расчет системы отопления включает подбор и расчет насосов. Эта процедура позволяет определить потерю давления жидкости, проходящей через весь трубопровод.

В результате можно получить цифру, которая позволяет определить, до какого давления должен дойти прибор для перекачки, чтобы продвинуть жидкость. Для расчета этого параметра используют специальную формулу P = Rl + Z. В ней:

• P – это потери давление в трубопроводе.
  
• R – уровень сопротивления трению.
  
• L – длина определенного отрезка.
  
• Z – потери давления при местном сопротивлении.
  

Внимание! Расчет систем с двумя или одной трубами осуществляются общим способом по длине трубы в каждой ветви. Дл первого варианта используют прямую и обратную магистраль. 

Подобный гидравлический расчет системы отопления отличается сложностью. Но для формулы данные Rl можно получить из таблицы Шевелева. 

Чтобы получить точные данные, необходимо просчитать и суммировать полученные значения и умножить число на коэффициент запаса. Окончательный результат подскажет, с каким напором должен будет работать насос, чтобы обеспечить систему достаточным давлением теплоносителя. 

При выборе оборудования необходимо учитывать тот факт, что при выборе главным моментом, который стоит учитывать, будет сколько помещается жидкости внутрь отопительной схемы, а сколько воды расходуется по все ответвлениям.

Выбирая перекачивающее оборудование, необходимо оставлять определенный запас. 

Гидравлический расчет системы водяного отопления включает расчеты бака, который устанавливают в закрытой схеме. Для этого необходимо определить, до каких параметров увеличивается объем жидкости после ее нагрева до рабочих параметров. Это сложная задача, но с ней можно справиться.

Чаще всего объем бака определяется десятой частью от всей жидкости в системе с учетом радиаторов и водяной рубашки котла. Поэтому, чтобы узнать информацию, нужно открыть паспорт агрегата и найти данные о том, сколько вмещает одна секция батареи и котлового бака. Дальше рассчитывают объем всей системы. Для этого выявляют поперечное сечение трубы и умножают на длину. Полученные цифры нужно суммировать и прибавить к ним данные паспорта. После этого от результата берут десятую часть. Это значит, что, если вся система содержит 200 литров воды, то расширительный бак должен помещать не меньше 20 л.

Гидравлический расчет системы отопления осуществить правильно очень сложно. При этом необходимо учитывать различные параметры, определить технические параметры, выявить тепловую мощность отопления. Если выполнить процедуру правильно, можно будет подобрать наиболее подходящий расширительный бак, диаметр труб и другие элементы отопительной схемы.