Гидравлический расчет системы отопления: пример, сопротивление отопительных приборов

Гидравлический расчет системы отопления

Централизованный тип постепенно уступает место автономной системе отопления. Многие принимают решение обогревать помещения собственными силами, желая создать идеальное сочетание экономичности, тепла и комфорта. Именно поэтому особую актуальность приобретает гидравлический расчет системы отопления.

На начальном этапе предстоят финансовые траты. Однако новейшее отопительное оборудование обладает инновационным подходом к процессу регулирования подачи тепла по сравнению со старым, поэтому вложенные деньги быстро окупаются. Но такую гармонию могут обеспечить лишь системы, созданные по всем правилам. Они смогут профессионально преодолеть возникающее гидравлическое сопротивление.

Для чего делается расчет

Вычисления производят в первую очередь для того, чтобы определить такие характеристики циркуляционного насоса, как производительность и напор, которые позволят системе отопления работать с наибольшей эффективностью.

Конечно, какую-то циркуляцию в контуре создаст любой насос, даже самый маломощный, но насколько экономичной будет такая схема? Часто бывает так, что и котел исправно работает и радиаторов в доме достаточно, но они не греют из-за слабой циркуляции в системе.

Чтобы контуры отопления работали в полную силу, необходимо, чтобы насос преодолел гидравлическое сопротивление элементов системы потоку воды в трубах, а также потери давления. Но и насос большей мощности, чем нужно, также приведет к нежелательным эффектам. Кроме повышенного расхода электроэнергии, превышение давления плохо скажется на долговечности соединений, а увеличение скорости продвижения теплоносителя приведет к возникновению шумов.

Правильно рассчитанное гидравлическое сопротивление и качественная регулирующая арматура – наиболее эффективное сочетание.

Соблюдение ключевых условий обеспечивают следующие факторы:

• снабжение отопительных приборов должно осуществляться в достаточном объеме для идеального баланса в помещении при температурных колебаниях воздуха снаружи и в жилище;
• минимизация затрат на эксплуатацию, чтобы преодолеть системное гидравлическое сопротивление;
• снижение капитальных затрат во время прокладки отопления.

Что учитывается в расчете?

Перед тем как начинать вычисления, следует выполнить ряд графиче

ских действий (часто для этого применяется специальная программа). Гидравлический расчет предполагает определение показателя баланса тепла помещения, в котором происходит отопительный процесс.

Для расчета системы рассматривается самый протяженный контур отопления, включающий наибольшее количество приборов, фитингов, регулирующей и запорной арматуры и наибольший перепад давления по высоте. В расчете участвуют такие величины:

• материал трубопроводов;
• суммарная длина всех участков трубы;
• диаметр трубопровода;
• изгибы трубопровода;
• сопротивление фитингов, арматуры и отопительных приборов;
• наличие байпасов;
• текучесть теплоносителя.

Чтобы учесть все эти параметры существуют специализированные компьютерные программы, как пример — «НТП Трубопровод», «Oventrop CO», HERZ С.О. версии 3.5. или множество их аналогов, облегчающие специалистам производство расчетов.

Они содержат необходимые справочные данные по каждому элементу системы теплоснабжения и позволяет автоматизировать сам расчет. Однако проделать львиную долю работы, определить узловые точки и внести все данные для расчета и особенности схемы трубопровода придется пользователю. Для удобства целесообразно постепенно заполнять заранее созданную форму в MS excel.

Сделать верные расчеты в части преодоления сопротивления – это самый трудоемкий, но нео

бходимый шаг при проектировании отопительных систем водяного типа.

Выбор радиаторов и длины участков трубопровода

Необходимо определиться с видом устройств для отопления и проставить места их расположение на плане помещения. Далее должно быть принято решение об итоговой конфигурации отопительной системы, вида трубопровода (однотрубный или двухтрубный), арматуры для запора и регулирования (клапана, регуляторы, вентили, датчики давления, расхода и температуры).

Затем на вычерченной схеме указывается номер тепловых нагрузок и точная длина участков, для которых производится расчет. В заключении определяется «циркулирующее кольцо». Оно представляет собой контур замкнутого вида, который включает в себя все последовательные трубопроводные участки, на которых ожидается повышенный расход носителя тепла на расстоянии от источника, излучающего теплоэнергию, до самого дальнего прибора отопления (при двухконтурной системе) или до приборной ветки (при однотрубной системе) и назад к отопительному механизму.

Нюансы

При гидравлическом расчете с помощью компьютера excel – не единственная, хоть и наиболее простая. Для данного вида подсчетов разработаны специализированные программы, с которыми работать значительно проще.

В роли расчетного трубопровода обычно выступает участок, имеющий неизменный расход носителя тепла и постоянный диаметр. Так будет проще получить правильные данные. Он определяется по тепловому балансу помещения.

Нумерация участков должна происходить от теплового источника. Чтобы обозначить узловые точки на трубопроводе, который осуществляет подачу, в местах ответвлений применяют буквы алфавита. На магистралях сборного типа в соответствующих узлах их обозначают штрихами (пример хорошо это иллюстрирует).

Узловые точки на ответвлениях приборных веток обозначаются арабскими цифрами. Каждая соответствует номеру этажа, если применяется система горизонтального типа, или номеру ветки-стояка с приборами, если речь идет о вертикальной системе. В номер всегда входят две цифры – начало и конец участка. Длина трубопроводных участков определяется по плану, который вычерчивается в масштабе. Точность составляет 0,1 м.

Расчет однотрубной системы отопления рекомендуется проводить при одинаковых (постоянных) или различных (переменных) перепадах температуры воды в стояках методом характеристик сопротивления. При этом следует применять верхнюю разводку, при которой обеспечивается движение воды к отопительному прибору «сверху-вниз».

Скачать пример гидравлического расчета

Гидравлический расчет системы отопления, сопротивление, испытание, пример и программа

В последнее время автономная отопительная система становится все более востребованной. Большинство владельцев квартир отказываются от централизованного отопления, считая индивидуальную систему более надежной и качественной. При этом довольно часто основной причиной выбора именно автономной системы отопления становится ее доступность и экономичность. Конечно, изначально на приобретение необходимого оборудования и монтаж системы придутся потратиться. Однако все затраты окупаются довольно быстро, поскольку в дальнейшем обслуживание такой системы обходится значительно дешевле, чем ежемесячная оплата централизованного отопления. Конечно, экономичность автономной системы достигается только в том случае, если она была правильно подобрана и установлена. В связи с этим огромное значение приобретает гидравлический расчет системы отопления, который необходимо проводить заранее.

Схема автономного отопления квартиры

• Для чего он нужен?
• Пример расчета гидравлики отопления
• Использование программ

Для чего он нужен?

Прежде всего, следует понимать, что старая программа контроля функционирования отопительной системы значительно отличается от современной именно по причине различного осуществления гидравлического режима. Помимо этого, современные отопительные системы отличаются использованием более качественных материалов и технологий монтажа – что также отображается на их себестоимости и экономичности. Более того, современная система позволяет совершать контроль на всех этапах и замечает даже незначительное колебание температуры.

Аксонометрическая схема системы отопления коттеджа — первые этап гидравлического расчета

Можно сделать простой вывод: применение более качественной, модернизированной современной системы позволяет значительно снизить уровень энергопотребления, что, в свою очередь, ведет к повышению экономичности системы. Однако не следует самостоятельно монтировать отопительную систему, поскольку этот процесс требует специальных знаний и навыков. В частности, нередко проблемы возникают из-за неправильно установленного каркаса и отказа от проведения гидравлического расчета системы отопления. Что же важно учитывать при монтаже системы:

• только в случае правильно выполненного монтажа будет осуществляться равномерная подача теплоносителя ко всем элементам системы. А этот показатель – залог равновесия между регулярно изменяющейся температурой воздуха снаружи и внутри помещения.
• минимализация затрат на эксплуатацию системы (в особенности – топливной) приводит к тому, что значительно снижается гидравлическое сопротивление системы отопления.
• чем больше диаметр используемых труб – тем выше будет себестоимость отопительной системы.
• система должна быть не только надежной и качественно установленной. Важным фактором является и ее бесшумность.

Какую информацию получаем после того, как сделан гидравлический расчет отопления:

• диаметр труб, применимый на различных участках системы для ее максимально эффективной работы;
• гидравлическая устойчивость системы отопления в разных сегментах отопительной системы;
• тип гидравлической связки трубопровода. В некоторых случаях для достижения максимального равновесия отдельных процессов используется специальный каркас.
• расход и давление теплоносителя во время циркуляции в отопительной системе.

Конечно, расчет гидравлического сопротивления системы отопления является довольно затратным процессом. Однако следует учитывать то, что правильность его проведения дает возможность получения максимально точной информации, необходимой для создания качественной отопительной системы. Поэтому наиболее правильным является привлечение специалиста, а не попытка произвести данный расчет самостоятельно.

Пример рабочей схемы в программе при выполнении гидравлического расчета

Перед тем, как будет проведен гидравлический расчет системы отопления онлайн, следует получить такие данные:

• равновесие показателей тепла во всех помещениях, которые необходимо будет отапливать;
• наиболее подходящий тип отопительных приборов, прорисовать на предварительном плане отопительной системы их детальное расположение;
• определение типа и диаметра используемых для монтажа системы труб;
• разработка плана запорного и направляющего каркасов. Помимо этого, важно до мелочей продумать расположение в системе всех элементов – от генераторов тепла до вентилей, стабилизаторов давления и датчиков контроля уровня температуры теплоносителя;
• создание максимально детального плана системы, на котором будут указаны все ее элементы, а также длина и нагрузка сегментов;
• определить расположение замкнутого контура.

Пример таблицы с полученными данными гидравлического расчета

Пример расчета гидравлики отопления

Приведем пример гидравлического расчета системы отопления. Возьмем отдельный участок трубопровода, на котором наблюдается стабильная теплопотеря. Диаметр труб не меняется.

Определить этот участок следует, основываясь на данных о тепловом балансе помещения, в котором он находится. Важно помнить – нумерация участков начинается от источника тепла. Помечаем связующие узлы, присутствующие на подающем участке магистрали прописными буквами.

Принципиальная схема отопления

В случае если на магистрали присутствуют узлы – их следует пометить небольшим штрихом. Используем арабские цифры для определения узловых точек, которые присутствуют в участках ответвления. При горизонтальной отопительной системе каждая из точек соответствует номеру этажа здания. В случае применения вертикальной системы значение точки соответствует значению стояка. Узлы, в которых происходит сбор потока, также следует отмечать штрихами. Следует отметить, что номера непременно должны состоять из двух цифр. Первая из них означает начало участка, ну а вторая, соответственно, – конец.

В случае применения вертикальной системы нумерацию стояков следует проводить арабскими цифрами, следуя при этом по часовой стрелке.

Для определения протяженности всех участков трубопровода следует использовать предварительно составленную детальную план-смету. При ее  создании следует придерживаться точности 0,1 м. При этом тепловой поток участка, в котором происходят вычисления, равен тепловой нагрузке, отдаваемой теплоносителем в данном сегменте системы.

Показатели гидравлического расчета расчетного циркуляционного контура с учетом потерь давления на местные сопротивления на участках

Использование программ

В процессе моделирования новой постройки, наиболее рациональным является использование специальной программы, которая максимально точно определяет тепловые и гидравлические характеристики будущей отопительной системы. А можно использовать программу excel. При этом программа предоставляет такие данные:

• необходимый диаметр трубопровода;
• размер отопительных устройств;
• тип регулирования вентилей балансировки;
• уровень настройки регулировочных вентилей;
• уровень предварительного регулирования термостатических клапанов;
• настройку датчиков колебания давления в системе.

Конечно же, непосвященному пользователю будет крайне сложно провести самостоятельно расчет и гидравлическое испытание системы отопления. Наиболее правильным вариантом является обращение к специалисту, который имеет достаточный опыт в данной сфере. В случае, когда возможности привлечения профессионала нет, следует внимательно ознакомиться с методической литературой, в которой максимально детально описывается процесс проведения гидравлического расчета.

Гидравлическое сопротивление | теплообмен и гидравлическое сопротивление при сверхкритических давлениях в энергетике | eBooks Gateway

Skip Nav Destination

Citation

Pioro, IL, & Duffey, RB. «Гидравлическое сопротивление». Теплообмен и гидравлическое сопротивление при сверхкритических давлениях в энергетике. Эд. Пиоро, Иллинойс, и Даффи, РБ. ASME Press, 2007.

Скачать файл цитаты:

• Ris (Zotero)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс
• Процит
• Медларс

Расширенный поиск

В общем случае полное падение давления для принудительной конвекции внутри рабочей секции, установленной в системе с замкнутым контуром, можно рассчитать по следующему выражению: Δ p – полное падение давления, Па.

Δ p _fr – падение давления за счет сопротивления трения (Па), определяемое как

Δpfr=(ξfrLDρu22)=(ξfrLDG22ρ),

где ξ _фр — коэффициент трения, который можно получить из соответствующих соотношений для различных геометрий потока. Для гладких круглых труб ξ _fr имеет следующий вид (Филоненко, 1954):

ξfr=(1(1,82log10Reb−1,64)2).

Уравнение (12.3) справедливо в диапазоне Re = 4,10 ³ − 10 ¹² .

Обычно теплофизические свойства и число Рейнольдса в уравнениях (12.2) и (12.3) основаны на среднем арифметическом входных и выходных значениях.

Δ p _ℓ — падение давления из-за местного препятствия потоку (Па), которое определяется как;

Δpℓ=(ξℓρu22)=(ξℓG22ρ),

где ξ _ℓ – местный коэффициент сопротивления, который можно получить из соответствующих соотношений для различных препятствий потоку.

Темы:

Замкнутые системы,
Поток (Динамика),
принудительная конвекция,
Трение,
Падение давления,
число Рейнольдса,
Кожное трение (гидродинамика)

Общая корреляция для полного падения давления

Эксперименты по гидравлическому сопротивлению воды при сверхкритических давлениях

Эксперименты по гидравлическому сопротивлению двуокиси углерода при сверхкритических давлениях

Практические методы прогнозирования гидравлического сопротивления при сверхкритических давлениях

Выводы

Этот контент доступен только в формате PDF.

В настоящее время у вас нет доступа к этой главе.

25,00 $

Покупка

Товар добавлен в корзину.

Проверить
Продолжить просмотр
Закрыть модальный

Что нужно знать

Гидравлическая балансировка системы отопления: Что нужно знать

Все, что Вам нужно знать

Гидравлически сбалансированная система отопления — это хороший способ уменьшить воздействие системы отопления на окружающую среду и снизить затраты на отопление. Процесс балансировки часто называют «оптимизацией» системы отопления.

Что такое гидравлическая балансировка системы отопления?

Целью гидравлической балансировки в системе отопления является равномерное распределение тепла по всем радиаторам. В несбалансированных системах некоторые помещения часто перегреваются, в то время как радиаторы в других помещениях остаются относительно холодными.

Профессионалы часто называют этот процесс «гидравлической регулировкой». Чтобы сбалансировать систему, техник рассчитывает размеры комнат, площади стен и окон, а также расстояния от отдельных радиаторов до теплового насоса.

Затем они используют эти расчеты для настройки насоса системы отопления, термостатических клапанов, температуры и объема воды в системе. Это обеспечивает постоянную мощность нагрева во всех помещениях и оптимальную кривую нагрева.

Распределение тепла без гидравлической балансировки

Если система отопления гидравлически не сбалансирована, радиаторы, расположенные ближе всего к насосу системы отопления, получают избыточную подачу горячей отопительной воды, в то время как дальние радиаторы получают недостаточную подачу.

Это потому, что вода всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Поскольку в более удаленные радиаторы поступает меньше отопительной воды, вентили на них открываются выше.

Как следствие, уже хорошо отапливаемые помещения становятся перегретыми. Если теперь жильцы откроют окна в этих комнатах из-за жары, сработают термостатические клапаны и наберут еще больше горячей воды. На это тратится ненужное количество энергии и напрасно увеличивается выброс загрязняющих веществ.

Преимущества и недостатки: гидравлическая балансировка систем отопления

Преимущества Недостатки

• Преимущества

  1

• Недостатки

  2

• Преимущества
  

  • Система отопления потребляет меньше топлива для производства той же тепловой мощности
  • Количество выбросов, производимых системой отопления, уменьшается из-за меньшего расхода топлива
  • Тепло равномерно распределяется по всем комнатам и этажам
  • Вы экономите деньги в долгосрочной перспективе
  • Хорошо отрегулированная система отопления повышает комфорт в вашем доме
  • Устраняются раздражающие шумы

• Недостатки
  

  • Гидравлическая балансировка систем отопления всегда должна проводиться специалистами.
  • Гидравлическая балансировка стоит от нескольких сотен евро до более 1000 евро.

Гидравлическая балансировка: пример расчета стоимости и срока окупаемости

Стоимость гидравлически сбалансированного частного дома составляет от 650 до 1250 евро в зависимости от размера и количества радиаторов. По оценкам экспертов, вы можете сэкономить в среднем 2 евро на отоплении в год на 1 м² жилой площади.

Предположим наихудший сценарий: вы заплатили 1250 евро за услуги балансировки, а в вашем доме 140 м² жилой площади. В этом случае вы можете сэкономить 280 евро на отоплении в год, поэтому вы окупите затраты на гидравлическую балансировку через 4,5 года.

Фактическая стоимость гидравлической балансировки системы отопления зависит от многих факторов, поэтому вам следует заранее запрашивать расчеты в различных компаниях.

Дополнительные вопросы по гидравлической балансировке систем отопления

Гидравлическая балансировка систем отопления выгодна

Гидравлическая балансировка полезна практически для любой системы отопления.