09.02.2022

Гидравлический расчет системы отопления частного дома — порядок вычислений + обзор полезных программ

Расчет системы отопления частного дома программа

Расчет отопительной системы очень важен при проектировании частного дома. Правильно обустроенный обогрев будет не только залогом комфортной температуры, позволит оптимизировать затраты на отопление, но и гарантирует бесперебойную работу водоснабжения, канализации, электроприборов, а также других систем и устройств в холодное время года. Для упрощения проектирования и исключения математических ошибок (минимизации человеческого фактора) используют специальные программы для расчета отопления.

Практическое использование программ для расчета отопления

Целью расчета отопительной системы является определение требуемого количества тепловой энергии для каждого помещения. Это необходимо, чтобы затем установить соответствующее число приборов обогрева нужной мощности. В случае, когда предполагается отапливать дом водяной системой с использованием котла, вычисляют также суммарную тепловую мощность для всех помещений.

Значения этих величин выражаются и рассчитываются как тепловые потери отдельных комнат и всего здания. Они состоят из потерь тепла, происходящих через окна, двери, потолок, стены и другие пути. При этом требуется учитывать теплоизоляционные свойства, а также толщину материалов и конструкций, через которые происходит энергообмен с внешней средой. Также принимаются во внимание нормы тепловых потерь для помещений разных типов — бытовых, жилых, ванных, кухонь, коридоров — и климатическая зона. В расчет берется довольно много различных факторов, и используется столько же коэффициентов.

В случае водяного отопления наиболее точные вычисления предполагают также определение расстановки радиаторов по отдельным комнатам и конфигурации разводки труб. Стоит учитывать, что отопление не только обеспечивает обогрев, но и снабжает дом горячей водой для разных нужд. В любом частном жилище на кухне есть мойка, имеется ванная, душевая, а, возможно, еще и джакузи. Все это требует как холодной, так и горячей воды. Поэтому необходимо учесть потребности энергии на подогрев теплоносителя для этих целей.

Очевидно, что расчет отопления – достаточно кропотливая работа, и выполнить ее вручную довольно сложно. Поэтому разработаны специальные программы — как бесплатные, так и платные — типа Audytor SANKOM Sp, KAN (OZC), Oventrop CO, ЗАО ПОТОК и тому подобные. Они позволяют учесть все факторы, исключают непроизвольные ошибки и упрощают расчет отопительной системы.

Любая программа расчета отопления из перечисленных выше предполагает изображение в ней всех помещений дома и разметку разводки, типа обвязки — двух- или однотрубной — ввод запрашиваемых характеристик строения и других данных. Этими программными продуктами пользуются современные проектировщики, но для непрофессионала этот вариант все-таки сложен.

Программа вычисления по усредненным показателям

Проектирование внутренней системы отопления

В то же время существуют упрощенные алгоритмы и программы вычисления по усредненным показателям. Они позволяют с достаточной точностью сделать расчет отопления для дома и просты в применении.

Один из вариантов представляет собой следующую формулу:

Qт — тепловые потери помещения или дома в Вт

W— средняя удельная величина потерь, составляющая 100 Вт/м 2

S— площадь всего дома или отдельного помещения в м 2

Z1 – коэффициент потерь тепла через окна, зависящий от типа остекления и имеющий следующие значения:

Обычное двойное стекло — 1,27.
Стеклопакет двойной — 1,0.
Стеклопакет тройной — 0,85.

Z2 – коэффициент потерь тепла через стены, зависящий от их материала и качества теплоизоляции:

Плохая изоляция — 1,27.
Утеплитель толщиной 150 мм или стена в 2 кирпича — 1,0.
Теплоизоляция хорошая — 0,85.

Z3 – учитывает зависимость тепловых потерь от соотношения площади остекления (окон) помещения к площади пола. Он, соответственно, равен:

Z4 – учитывает климатическую зону и основан на средней минимальной температуре. Его величина:

Z5 – учитывает число стен, смежных с улицей. Составляет:

Для одной стены — 1,1.
Двух стен — 1,2.
Трех стен — 1,3.
Четырех стен — 1,4.

Z6 – коэффициент потерь через потолок, зависящий от типа помещения, находящегося над рассчитываемым:

Чердачное помещение холодное — 1,0.
Чердачное помещение теплое — 0,9.
Обогреваемое помещение — 0,8.

Z7 – учитывает высоту потолков в комнатах:

Схема отопления напольным газовым чугунным котлом

Выполним примерный расчет. Допустим, дом состоит из четырех смежных друг с другом комнат по 18 м 2. имеющих по две наружные стены на каждую. Окна представляют собой двойной стеклопакет, а соотношение окон и пола по площади во всех помещениях равно 20%. Стены из кирпича, высота потолков 3 м, а над помещениями располагается холодный чердак. Температура на улице —25ºС. Согласно приведенным данным можно сразу подсчитать тепловые потери всего дома, так как его помещения обладают одинаковыми параметрами. Общая площадь постройки составляет S =18×4=72 м 2 .

А коэффициенты, соответственно —Z1=1,0, Z2=1,0, Z3=0,9, Z4=1,3, Z5=1,2, Z6=1,0, Z7=1,05.

Qт=100 Вт/м 2 x72м 2 x1,0x1,0x0,9×1,3×1,2×1,0×1,05=10614 Вт.

Таким образом, для отопления дома из примера требуется котел мощностью около 11 кВт.

Далее предлагается программа расчёта отопления, использующая данную формулу. Для получения результата достаточно внести требуемые параметры в соответствующие поля.

Заключение

Радиатор в квартире

Расчет отопления по предложенной формуле и программе основан на использовании средних показателей. Этот метод можно применять для вычисления приблизительной мощности отопительной системы жилого частного дома. В случае сложного отопления, включающего подогрев бассейна, кондиционирование и вентиляцию, а также при расчете системы обогрева производственных объектов и организаций общественного питания требуется обращаться в специализированные проектные организации.

Примерный подбор оборудования для отопления при расчете по средним показателям приемлем и тогда, когда целесообразнее предусмотреть определенный запас мощности теплового генератора, чем платить за работу проектной организации. Потому что стоимость услуг по проектированию может оказаться выше затрат на избыточную мощность. Окончательную комплектацию системы отопления и оборудования во всех случаях необходимо согласовывать со специалистами.

3 особенности гидравлического расчета системы отопления дома

Вычисления: какие надо и как их провести

Гидравлический расчет– это сложный этап в проектировании системы обогрева. Расчет отопительной конструкции в деревянном или кирпичном строении производится по одинаковой схеме.

Современные системы выполняются из качественных материалов и позволяют вести контроль и отмечать незначительные изменения температуры.

Использование современных схем позволяет уменьшить уровень потребления энергии и повысить экономичность конструкции.

Чтобы выполнить гидравлический расчет трубопроводов получаются следующие данные:

Вычисляется показатель теплового баланса отапливаемых строений.
Подбирается вид теплообменника и выполняется расстановка.
Выбирается разновидность трубопровода и арматура.
Выполняется чертеж конструкции. Графический вид схемы отображает тепловые нагрузки и расстояния участков для расчета.
Монтируется контур с циркуляцией, который представляет замкнутое кольцо.

Вычисление позволяет получить следующую информацию:

выбор подходящего сечения труб для работы конструкции;
обеспечение гидравлической стабильности оборудования в разных областях отопления;
показатели давления и расхода воды во время работы системы.

Основной задачей расчета является подбор сечения для трубопроводной линии и определение перепадов давления для выбора насоса.

Гидравлический расчет простого трубопровода состоит из следующих этапов:

Если известна мощность радиаторов, то производится чертеж расстановки приборов.
Определяется расход теплоносителя и диаметра магистрали.
Выполняется расчет гидравлического сопротивления трубопровода и выбор насоса.
Рассчитывается объем жидкости в конструкции и размеры расширительной емкости.

Для определения расхода теплоносителя применяется следующая формула: G =860q/∆t. При этом G – это расход теплоносителя, q – это мощность батареи; ∆t – это разница температур на обратной и подающей линии. Для определения сечения труб используются таблицы шевелева для гидравлического расчета. В них отображается значение диаметра в зависимости от расхода теплоносителя.

Кроме того, выполняя расчет водоснабжения, требуется учитывать такие показатели как мощность насосного оборудования, понижение температуры и показатель потерь давления.

Бесплатные программы для гидравлического расчета системы отопления дома

Расчет отопления в частном доме характеризуется сложностью. От него требуется определение гидравлических растрат давления, вычисление диаметра трубопроводной системы и увязку всех элементов конструкции.

Чтобы упростить расчеты, применяется программа расчета отопления. Можно выбрать среди нескольких сервисов. Таким образом, производятся расчеты в онлайн-режиме. При этом некоторые программы предлагаются бесплатно.

При помощи специального программного обеспечения получаются следующие данные:

Нужный диаметр трубопроводной линии.
Размеры элементов отопления.
Определенный вентиль для балансировки.
Настройку регулирующих деталей.
Показатели контроля термостатических клапанов.
Значения датчиков изменения давления.

Гидравлический расчет отопления

Программа Oventrop co: выбираем полипропиленовые трубы

Oventrop co предназначена для выполнения быстрых расчетов. Перед работой вносятся нужные настройки и подбираются элементы оборудования. При этом создаются разнообразные схемы отопления. В них вносятся изменения. Данная программа для гидравлического расчета позволяет определить расход теплоносителя и выбрать трубы нужного диаметра. Она помогает выполнить вычисления для однотрубной и двухтрубной конструкций. С ней удобно работать. Программа оснащена готовыми блоками и каталогами материалов.

Регулировка существующей конструкции производится с помощью подбора мощности и необходимого оборудования. Программа помогает выбрать характеристики арматуры.

Результаты расчетов можно перевести в операционную систему в удобном варианте.

ПО HERZ CO: учитываем коллектор

Данная программа вычисления предлагается в свободном доступе. Она помогает произвести расчеты независимо от количества труб. С помощью Герц производятся проекты как для новых строений, так и в ремонтируемых зданиях. При этом в конструкциях применяется гликолиевая смесь.

Программа используется для двухтрубной системы и однотрубной. Она помогает определить показатель сопротивления, потери давления отопительных приборов и учет термостатического вентиля.

Данные вводятся графическим способом. Результаты представляются в схематическом виде.

В программе представляется функция справки. Герц оборудована функцией поиска и диагностирования ошибок. В каталогах содержатся данные об арматуре и приборах для обогрева.

Рассчитать систему площади всего здания можно при помощи программного приложения. От правильности результата зависит работа конструкция и стоимость работ.

Программа Instal-Therm HCR

Программа Instal-Therm HCR предоставляет возможность рассчитать обогрев поверхностей и радиаторы. Она предлагается в комплекте программы Тесе, в которой содержится программа для расчета тепловых потерь, сканирование чертежей и проектирование разных типов водоснабжения. Программа оснащена разнообразными каталогами, которые содержат фитинги, теплоизоляцию, батареи и различную арматуру.

Расчет системы отопления предоставляется в виде спецификаций.

Программный результат расчета предоставляет следующие возможности:

выбор трубопроводной линии, что позволяет сделать расчет диаметра трубопровода;
выбор батарей;
определение высоты для размещения насосного оборудования;
вычисление значений отопительных поверхностей;
вычисление температурного значения.

Схема отопления двухэтажного дома

Данная программа не предусматривает функции вывода на печать. В бесплатной версии предоставляется возможность сделать три проекта.

Расчет давления в трубопроводе считается важной составляющей схемы регулирования. Чтобы правильно подобрать регулирующую арматуру потребуются точные данные. От этого зависит работа конструкции.

Наглядный пример вычисления для одно (горизонтальной) и двухтрубной системы отопления: сопротивление в трубопроводе

Пример расчета отображает процедуру выполнения гидравлического вычисления. Подбирается участок трубопроводной системы, имеющий значительные тепловые потери. Для примера используется простая схема отопления. Она содержит котел и батареи. В конструкции 10 радиаторов.

Предварительно схема разбивается на участки. На каждом участке сечение труб не меняется. К первому участку относится трубопроводная линия от котла до первого прибора. Второй включает расстояние между первой и второй батареей. Остальные делятся аналогичным образом.

Температура в радиаторах снижается следующим образом. В первом приборе теплоноситель отдает часть тепла, которое уменьшается на 1 кВт. При этом на первом отрезке тепловая энергия имеет значение в 10 кВт, а затем понижается.

Расход теплоносителя считается по следующей формуле: Q=(3.6*Qуч)/(с*(tr-to)).

При этом Qуч – это значение тепловой нагрузки заданного отрезка, с –это удельная теплоемкость воды. Данный показатель имеет постоянное значение. Это 4,2 кДж/кг*с.

tr – это температура жидкости на входе в участок, а to – это температура на выходе.

Существует оптимальная скорость перемещения горячей жидкости внутри системы. Это значение равняется 0,2-0,7м/с. Если цифра снизится, то в конструкции образуются пробки из воздуха.

Для точного расчета скорости стоит учесть материал, из которого изготовлена водопроводная линия. На скорость влияет шероховатость внутренней поверхности изделия.

Для выбора контура рассматривается по отдельности однотрубная и двухтрубная схема.

В первом случае для расчета выбирается стояк с самым большим количеством оборудования. В двухконтурной конструкции для расчета выбирается нагруженный контур. На его основе выполняется вычисление, так как в данном элементе сопротивление выше, чем в остальных.

Для определения размера трубопровода применяется специальная смета. При этом все отрезки схемы суммируются. Теплоотдача трубопроводной линии равняется тепловой энергии, которую выделяет теплоноситель на определенном участке конструкции.

При планировании строительства дома и выполнении отопительного проекта рекомендуется воспользоваться специальным программным обеспечением, которое позволяет просчитать тепловые и гидравлические показатели конструкции с высокой точностью.

Выполнение правильных расчетов влияет на эффективность работы системы регулирования. Сделать гидравлический расчет отопления в частном доме сможет только хороший специалист.

Расчет отопления частного дома

Расчет системы отопления производится в несколько этапов.

Шаг 1. Расчет теплопотерь дома

Эти данные понадобятся для определения необходимой мощности системы отопления, т.е котла, и тепловой мощности каждого радиатора в отдельности. Для этого можно воспользоваться нашим онлайн-калькулятором теплопотерь. Их нужно рассчитать для каждой комнаты в доме, имеющей наружную стену.

Проверка. Рассчитанные теплопотери каждого помещения делим на его квадратуру и получаем удельные теплопотери в Вт/кв.м. Обычно они варьируются от 50 до 150 Вт/кв.м. Если ваши показатели сильно отличаются от приведенных, то, возможно, была допущена ошибка. Теплопотери комнат верхнего этажа самые большие, затем идут теплопотери первого этажа и меньше всего они у комнат средних этажей.

Шаг 2. Выбор температурного режима

Для расчетов лучше принимать температурный режим 75/65/20, он соответствует европейским нормам по отоплению EN 442. Вы никогда не ошибетесь, выбрав его, т.к. на него настроены почти все импортные котлы. Применяются также низкотемпературные режимы отопления.

Шаг 3. Подбор мощности радиаторов

Согласно полученным потерям тепла в комнатах нужно подобрать радиаторы отопления. На этом сайте есть таблицы теплоотдачи с возможностью пересчета для разных режимов температур для наиболее распространенных отопительных приборов в СНГ. Для этого нужно раскрыть вкладку «радиаторы» в левом меню и выбрать нужного производителя.

Шаг 4. Гидравлический расчет

Задача данного этапа сводится к выбору диаметров труб и характеристик циркуляционного насоса. Расчет гидравлических параметров — это трудоемкий процесс, требующий специальных знаний. Для частных домов достаточно подобрать диаметры труб по таблице внизу страницы гидравлический расчет системы отопления. Подбор по таблице будет гарантировать следующее:

— отсутствие шума в трубопроводах;

— исключение возможности их завоздушивания (при правильном монтаже системы отопления );

— будет достаточно циркуляционного насоса, встроенного в котел;

Шаг 5. Подбор котла

Информация о том, как выбрать котел. приведена по ссылке.

Шаг 6. Расчет объема системы отопления

Вместительность системы отопления нужно найти для того, чтобы подобрать расширительный бак или определить, хватит ли бачка, встроенного в котел. Это можно сделать на on-line калькуляторе по объему системы отопления и мембранного бака для нее.

Если в системе отопления присутствует водяной теплый пол, то может быть полезен онлайн калькулятор параметров теплого пола. Он пригодится не столько на этапе проектирования системы отопления, сколько при ее запуске для гидравлической и тепловой настройки коллектора теплого пола.

Гидравлический расчет системы отопления: этапы, принципы и результаты

Современные отопительные системы – это сложное оборудование с гибким механизмом управления. Попытка спроектировать такую систему «на глазок» сделает ее работу неэффективной, а ваши затраты неоправданно высокими. Правильное проектирование включает предварительный гидравлический расчет системы отопления, основанный на конкретных параметрах. Разбираемся, уточнение каких величин помогает оптимизировать капитальные затраты, улучшить работу системы, избежать нештатных режимов работы, а также, как это сделать при помощи онлайн калькулятора.

Польза расчета: для чего его делают

Главная сложность водяных систем отопления заключается в использовании подвижного теплоносителя в условиях переменного теплового режима внешних условий. Любая система водяного отопления (СВО) состоит из трех частей: устройства, генерирующего тепло, а также элементов, транспортирующих и выделяющих тепло в нужной точке дома.

Идеальная, «сферическая» СВО обеспечивает полную передачу тепла от источника через теплоноситель, но в реальности в процессе передачи энергии через систему неизбежны ее потери. Для того, чтобы максимально приблизиться к эталону, любой проект строится на основе гидравлического расчета. Вычисления помогают сделать систему эффективной, так как позволяют решить следующие практические вопросы:

Определяют параметры теплоносителя: его объем и скорость перемещения, достаточные для поддержания выбранного теплового баланса. Основная сложность таких расчетов – влияние колебания температуры воздуха.
Минимизируют капиталовложения при строительстве (благодаря выбору элементов системы с нужными параметрами) и эксплуатационные затраты.
Устанавливает оптимальные режимы работы всех узлов и устройств, что ведет к повышению эффективности работы и отдалению капитального ремонта.

Обеспечивают пропорциональное распределение тепла по помещениям, гарантируют сохранение уровня тепловой энергии на максимальный срок.
Определяют параметры, делающие работу системы стабильной, надежной и бесшумной.

Типы разводки СВО

Хотя принцип работы СВО одинаков (получение и распространение тепла по жилью), ее работа может организовываться по-разному. Системы удобно различать по способу организации циркуляции. Возможна естественная циркуляция, когда теплоноситель приходит в движение благодаря силе тяжести, и принудительная, когда с этим справляется насос.

Контуры водяного отопления имеют отличия по конфигурации и масштабу, бывают одно- и двухтрубными. Они подчинены разным закономерностям, поэтому гидравлический расчет трубопровода проводится с учетом отличий. Распространены следующие виды однотрубных отопительных контуров:

С нижней разводкой (народное название «Ленинградка»). Труба проходит через все помещения по кругу и возвращается в котел. Плюс системы: в ней мало труб, ее тепловая мощность не превышает 30-35 кВт. Минусом является неравномерное распределение тепла, невозможность регулирования.

С верхней разводкой (московская система). Подающая магистраль располагается выше нагревательных приборов. Система может работать без электропитания, температура в батареях распределяется равномерно благодаря расчету и трубам с разным диаметром. Минус заключается в сложности плавной регулировки.

Двухтрубные разводки представлены следующими разновидностями:

Тупиковая система. Распространенный вариант, в котором рабочая среда подается и отводится от каждой батареи по разным магистралям (прямой и обратной). Такая организация отопления встречается в разных типах жилья; ее особенность состоит в том, что прямая магистраль (подающая тепло) имеет большую протяженность, чем обратка.
Двухтрубная попутная система (петля Тихельмана). Обратная магистраль начинается с первого радиатора, затем к ней присоединяются обратки с остальных радиаторов, после чего теплоноситель возвращается к котлу. Получается, что по прямой и обратной магистрали рабочая среда движется в одном (попутном) направлении. Система работает стабильно, хорошо распределяет тепло, но является самой материалоемкой.

Лучевая разводка (она же веерная, коллекторная, шкафная). Трубы расходятся лучами из одной точки (коллектора), здесь же находится управление. Достоинство разводки: она делает доступной отдельную регулировку температуры (или отключение) каждого прибора. Систему легко автоматизировать, она проста в проектировании и расчетах трубопровода. Минус: большие затраты на монтаж из-за большого количества труб.

Подготовка к расчету и его этапы

Гидравлический расчет отопления позволяет выяснить, какими эксплуатационными параметрами должна обладать СВО при заданных исходных данных, чтобы демонстрировать лучшую эффективность. На данном этапе составления проекта необходимо получить следующие характеристики:

Диаметр труб (он определяет пропускную способность системы).
Потери напора и давления. Считаются общие (по всей СВО) потери и отдельно по каждому участку.
Оптимальный объем воды в контуре, скорость ее движения, вместительность расширительного бака.
Расчет сопротивления системы, выбор циркуляционного насоса.

Перед тем, как рассчитать гидравлические параметры, необходимо выполнить теплотехнический расчет. Он даст представление о том, сколько тепловой энергии необходимо для каждой комнаты. Это, в свою очередь, позволит выбрать тип отопительной системы, теплогенератор и отопительные приборы.

На основании этих данных выбирают трубы и арматуру, методику, и проводят расчет трубопровода по расходу и давлению. На последнем этапе составляют аксонометрическую схему разводки (визуальную проекцию сетей коммуникаций, выполненную в системе трех координат).

Принципы гидравлического расчета

Тепловой расчет предоставляет следующие данные:

Для СВО с однотрубным контуром: расход теплоносителя (кг/ч).
Для СВО с двухтрубным контуром: разность между горячей и охлажденной рабочей жидкостью (в прямой и обратной части).
Оптимальная скорость движения теплоносителя; она находится в пределах 0,3-0,7 м/с. Если она падает ниже 0,2 м/с, возникает опасность завоздушивания. Скорость связана с внутренним диаметром трубы, это соотношение обратно пропорционально.

Для вычисления диаметра труб используют еще одну теплотехническую переменную: скорость теплопотока; она показывает, какое количество тепла передается в единицу времени. В расчетах используют справочные таблицы, в которых прописаны исходные данные. Такие таблицы имеются в специальной литературе, на сайтах производителей труб, в документах СНиП.

Подобная методика, основанная на данных теплотехнического расчета, когда общее значение тепловой мощности распределяется между всеми нагревательными приборами, является идеальным описанием работы системы. На практике скорость теплоносителя и другие переменные всегда будут отличаться от расчетных показателей. Это связано со следующими факторами:

Существует трение воды о стенки труб.
Существуют дополнительные сопротивления потоку в местах разветвлений труб и в точках крепления арматуры (кранов, фильтров, клапанов).

Поэтому возникает необходимость определения потери давления в трубопроводе, а также потери скорости на разных участках системы.

Это наиболее сложная задача, так как ее решение требует расчетов в области гидродинамических сред. Расчеты учитывают следующие параметры:

Силу трения воды; для этого необходимо учитывать особенности (шероховатость) материала.
Турбулентные завихрения. На них влияют любые изменения формы канала. В расчеты потери напора в трубопроводе вводятся специальные коэффициенты, которые указываются производителем для каждого изделия, от труб до фильтров.

Цель гидравлического расчета – предварительная балансировка СВО. То есть, важно определить, при каких параметрах пропускной способности распределение тепла по нагревательным приборам будет оптимальным (экономичным и достаточным для сохранения комфортного микроклимата в помещениях). Для балансировки используют регулировочные клапаны.

Клапаны устанавливаются в точках подключения нагревательных приборов. Изменение их пропускной способности позволяет распределять тепло нужным образом. Необходимо помнить, что изменение пропускной способности одного клапана меняет баланс в остальных контурах, что приводит к необходимости дополнительной калибровки. Свои принципы балансировки существуют для каждого типа разводки.

Видео описание

Об анализе деталей СВО в следующем видео:

Автоматизация процесса

Расчет давления в трубопроводе можно провести при помощи онлайн калькуляторов, предлагающих гидравлический расчет системы. Можно получить такие характеристики, как расход воды (пропускную способность), параметры труб (внутренний диаметр), а также потери давления в трубопроводе; калькулятор при этом позволяет выбрать способ расчета сопротивления.

Расчет сопротивления можно вести, исходя из материала и длины участка водопровода, или взять за основу вид материала (сталь, чугун, асбоцемент, ж/б, пластик, стекло) и его шероховатость (коэффициент динамического сопротивления). Также можно указать вид труб: новые или нет, а также материал внешнего или внутреннего покрытия. Кроме падения напора гидравлический калькулятор рассчитывает расход, внутренний диаметр, длину участка.

Выполнение расчетов с помощью онлайн калькулятора подходит для небольших систем, состоящих из одного-двух контуров с несколькими радиаторами в каждом. Более сложные и мощные СВО (свыше 30 кВт) нуждаются в расчетах с помощью программного обеспечения. Нужный софт разрабатывается крупнейшими производителями отопительной техники.

Видео описание

О гидравлическом расчете в программе VALTEC.PRG в следующем видео:

Коротко о главном

Проектирование систем отопления позволяет подобрать оптимальные параметры: достаточную подачу воды, подходящие характеристики труб, напор циркуляционных насосов. Гидравлический расчет – одна из важнейших частей проектирования. Он позволяет сбалансировать выбранный тип отопительной системы, обеспечивает ее стабильную работу и долговечное использование.

В расчетах гидравлики определяют такие параметры, как падение давления, расход воды, диаметр труб для каждого участка. Небольшую систему для частного дома можно рассчитать вручную (с помощью формул и справочников) или воспользоваться онлайн калькулятором. Для сложных и мощных отопительных контуров целесообразно использовать специализированные программы.

Делаем гидравлический расчет системы отопления с помощью программ, готовых форм Excel и самостоятельно

Для эффективной работы системы отопления необходимо выполнить несколько условий – правильно подобрать комплектующие и сделать расчет. От корректного вычисления параметров системы зависит ее КПД и равномерное распределение тепла. Как сделать гидравлический расчет системы отопления — примеры, программы помогут выполнить эти вычисления.

Назначение гидравлического расчета отопления

При работе любой системы теплоснабжения неизбежно возникает гидравлическое сопротивление при движении теплоносителя. Для учета этого параметра необходим гидравлический расчет двухтрубной системы отопления. Его суть заключается в правильном выборе компонентов системы с учетом их эксплуатационных качеств.

Фактически гидравлический расчет систем водяного отопления представляет собой сложную процедуру, во время выполнения которой учитываются все тонкости и нюансы. На первом этапе следует определиться с требуемой мощностью отопления, выбрать оптимальную схему разводки трубопроводов, а также тепловой режим работы. На основе этих данных делается гидравлический расчет системы отопления в Excel или специализированной программе. Итогом вычислений должны стать следующие параметры водяного теплоснабжения:

Оптимальный диаметр трубопровода. Исходя из этого можно узнать их пропускную способность, тепловые потери. С учетом выбора материала изготовления будет известно сопротивление воды о внутреннюю поверхность магистрали;
Потери давления и напора на определенных участках системы. Пример гидравлического расчета системы отопления позволит заранее продумать механизмы для их компенсации;
Расход воды;
Требуемую мощность насосного оборудования. Актуально для закрытых систем с принудительной циркуляцией.

На первый взгляд гидравлическое сопротивление системы отопления сложно. Однако достаточно немного вникнуть в суть вычислений и потом можно будет их сделать самостоятельно.

Для теплоснабжения небольшого дома или квартиры также рекомендуется выполнять расчет гидравлического сопротивления системы отопления.

Порядок расчета гидравлических параметров отопления

На первом этапе вычисления параметров системы отопления следует составить предварительную схему, на которой указывается расположение всех компонентов. Таким образом определяется общая протяженность магистралей, рассчитывается количество радиаторов, объем воды, а также характеристики отопительных приборов.

Как сделать гидравлический расчет отопления, не имея опыта подобных вычислений? Следует помнить, что для автономного теплоснабжения важно правильно подобрать диаметр труб. Именно с выполнения этого этапа и следует начать вычисления.

Лучше всего сделать схему отопления на уже готовом плане дома. Это позволит правильно рассчитать расход материала и определиться с его количеством для обустройства системы.

Определение оптимального диаметра труб

Самый упрощенный гидравлический расчет системы отопления включает в себя только вычисление сечения трубопроводов. Нередко при проектировании небольших систем обходятся и без него. Для этого берут следующие параметры диаметров труб в зависимости от типа теплоснабжения:

Открытая схема с гравитационной циркуляцией. Трубы диаметром от 30 до 40 мм. Такое большего сечение необходимо для уменьшения потерь 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 этом возрастут гидравлические потери.

Если в наличии есть специализированная программа для гидравлического расчета системы отопления – достаточно заполнить данные о технических характеристиках котла и перенести отопительную схему. Программный комплект определит оптимальный диаметр труб.

Полученные данные можно проверить самостоятельно. Порядок выполнения гидравлического расчета двухтрубной системы отопления вручную при вычислении диаметра трубопроводов заключается в вычислении следующих параметров:

V – скорость движения воды. Она должна быть в пределах от 0,3- до 0,6 м/с. Определятся производительностью насосного оборудования;
Q – тепловой поток. Это отношение количества тепла, проходящего за определенный промежуток времени – 1 секунду;
G – расход воды. Измеряется в кг/час. Напрямую зависит от диаметра трубопровода.

В дальнейшем для выполнения гидравлического расчета систем водяного отопления понадобиться узнать общий объем отапливаемого помещения — м³. Предположим, что это значение для одной комнаты равно 50 м³. Зная мощность котла отопления (24 кВт) вычисляем итоговый тепловой поток:

Q=50/24=2,083 кВт

Затем для выбора оптимального диаметра труб нужно воспользоваться данными таблицы, составленными при выполнении гидравлического расчета системы отопления в Excel.

В этом случае оптимальный внутренний диаметр трубы на конкретном участке системы составит 10 мм.

В дальнейшем для выполнения примера гидравлического расчета системы отопления можно узнать ориентировочный расход воды, который засвистит от диаметра трубы.

Производители полимерных труб указывают внешний диаметр. Поэтому для корректного расчета гидравлического сопротивления системы отопления следует отнять две толщины стенки магистралей.

Учет местных сопротивлений в магистрали

Не менее важным этапом является расчет гидравлического сопротивления отопительной системы на каждом участке магистрали. Для этого вся схема теплоснабжения условно разделяется на несколько зон. Лучше всего сделать вычисления для каждой комнаты в доме.

В качестве исходных данных для внесения в программу для гидравлического расчета системы отопления понадобятся следующие величины:

Протяженность трубы на участке, м.п;
Диаметр магистрали. Порядок вычислений описан выше;
Требуемая скорость теплоносителя. Также зависит от диаметра трубы и мощности циркуляционного насоса;
Справочные данные, характерные для каждого типа материала изготовления – коэффициент трения (λ), потери на трении (ΔР);
Плотность воды при температуре +80°С составит 971,8 кг/м³.

Зная эти данные можно сделать упрощенный гидравлический расчет отопительной системы. Результат подобных вычислений можно увидеть в таблице.

При проведении этой работы нужно помнить, что чем меньше выбранный участок отопления, тем точнее будут данные общих параметров системы. Так как сделать гидравлический расчет теплоснабжения с первого раза будет затруднительно – рекомендуется провести ряд вычислений для определенного промежутка трубопровода. Желательно, чтобы в нем было как можно меньше дополнительных приборов – радиаторов, запорной арматуры и т.д.

Для проверки гидравлического расчета двухтрубной отопительной системы нужно выполнить его в нескольких разных программах или дополнительно ручным способом самостоятельно.

Обзор программ для гидравлических вычислений

По сути любой гидравлический расчет систем водяного теплоснабжения является сложной инженерной задачей. Для ее решения были разработаны ряд программных комплексов, которые упрощают выполнение этой процедуры.

Можно попытаться сделать гидравлический расчет системы отопления в оболочке Excel, воспользовавшись уже готовыми формулами. Но при этом возможно возникновение следующих проблем:

Большая погрешность. В большинстве случаев в качестве примера гидравлического расчета отопительной системы берутся однотрубная или двухтрубная схемы. Найти подобные вычисления для коллекторной проблематично;
Для правильного учета гидравлического сопротивления трубопровода необходимы справочные данные, которые отсутствуют в форме. Их нужно искать и вводить дополнительно.

Учитывая эти факторы, специалисты рекомендуют использовать программы для расчета. Большинство из них платные, но некоторые имеют демоверсию с ограниченными возможностями.

Oventrop CO

Самая простая и понятная программа для гидравлического расчета системы теплоснабжения. Интуитивный интерфейс и гибкая настройка помогут быстро разобраться с нюансами ввода данных. Небольшие проблемы могут возникнуть при первичной настройке комплекса. Необходимо будет ввести все параметры системы, начиная от материала изготовления труб и заканчивая расположением нагревательных элементов.

HERZ C.O.

Характеризуется гибкостью настроек, возможностью делать упрощенный гидравлический расчет отопления как для новой системы теплоснабжения, так и для модернизации старой. Отличается от аналогов удобным графическим интерфейсом.

Instal-Therm HCR

Программный комплекс рассчитан для профессионального гидравлического сопротивления системы теплоснабжения. Бесплатная версия имеет множество ограничений. Область применения – проектирование отопления в больших общественных и производственных зданиях.

На практике для автономного теплоснабжения частных домов и квартир гидравлический расчет выполняется не всегда. Однако это может привести к ухудшению работы системы отопления и быстрому выходу из строя его элементов – радиаторов, труб и котла. Что избежать этого нужно своевременно рассчитать параметры системы и сравнить их с фактическими для дальнейшей оптимизации работы отопления.

Гидравлический расчет системы отопления частного дома — порядок вычислений + обзор полезных программ

Бесплатные программы для гидравлического расчета системы отопления дома

Чтобы упростить расчеты, применяется программа расчета отопления. Можно выбрать среди нескольких сервисов. Таким образом, производятся расчеты в онлайн-режиме. При этом некоторые программы предлагаются бесплатно.

При помощи специального программного обеспечения получаются следующие данные:

Нужный диаметр трубопроводной линии.
Размеры элементов отопления.
Определенный вентиль для балансировки.
Настройку регулирующих деталей.
Показатели контроля термостатических клапанов.
Значения датчиков изменения давления.

Читайте также: Автономная газификация дома с участком. Как это работает? Плюсы и минусы на сайте Недвио

Facebook
LiveJournal
Blogger

Гидравлический расчет отопления

Программа Oventrop co: выбираем полипропиленовые трубы

Результаты расчетов можно перевести в операционную систему в удобном варианте.

Техника монтажа

Есть разные . Наиболее распространена следующая схема:

теплоизоляция, уложенная на бетонное основание;
нагревательные элементы.

– это вспененный полиэтилен, покрытый металлизированным слоем. Последний, обладая отражающей способностью, повышает КПД системы. Пенополиэтилен является химически нейтральным, слабогорючим и экологичным материалом, который отличается прекрасными тепло- и звукоизоляционными характеристиками и устойчивостью к влаге. Удобство монтажа нагревательных труб обеспечивает клеточная разметка, которая нанесена в процессе изготовления на теплоизоляцию. Подложка имеет небольшую толщину, что уменьшает общую высоту конструкции.

Гребень и смесительный узел

Трубы и систему отопления подключают посредством распределительных коллекторов, через которые теплоноситель вводится и выводится из системы.

Расходометр и запорный клапан, являющиеся компонентами управления, устанавливают на патрубках. Клапан может быть механического управления или оснащаться сервоприводом. Клапан подключают к термостату, который регулирует выдвигание штоков в соответствии с температурой подогрева пола либо воздуха.

Конструкция водяного теплого пола , представляющий собой клапан двух- или трехходовой. Один его патрубок подключают к подводящей отопительной трубе, а другой – к обратке.

Благодаря подмесу холодной воды, который выполняется на основе показаний термодатчика, установленного во входной гребенке, становится возможным корректировать температуру в системе до требуемого уровня.

Автоматика

Использование автоматики существенно облегчает корректировку мощности водяного пола с подогревом. Среди этих приборов следует отметить:

сервопривод для статических термоклапанов, представляющий собой электронный прибор, который монтируют на клапан входного гребня. Получив сигнал от термостата, он изменяет положение клапанного штока, регулируя мощность нагрева как каждого контура в отдельности, так и всей системы.
выносной терморегулятор, которым управляют работой полов с подогревом без использования механической регулировки элементов коллектора. В последнее время все чаще при обустройстве полов этого типа стали использовать электронику. Такими многофункциональными устройствами достаточно просто управлять – текущие значения температуры отображаются на жидкокристаллическом дисплее, а для ее регулирования достаточно нажать на требуемые кнопки.

Какой бы ни была схема установки , такие как наименьший шаг между нитями трубопровода, отсутствие мебели и стационарного оборудования в участках нагрева и другие, остаются неизменными.

Нельзя не отметить, что водяной теплый пол Валтек – универсальный, то есть на него можно укладывать как , так и . Неизменным условием остается только верхний , по крайней мере, в 2 см, что обеспечит равномерное распределение тепла по поверхности пола.

ПО HERZ CO: учитываем коллектор

Данные вводятся графическим способом. Результаты представляются в схематическом виде.

Рассчитать систему площади всего здания можно при помощи программного приложения. От правильности результата зависит работа конструкция и стоимость работ.

Комплектация

В систему Valtec входят:

Трубы, материалом для которых может служить металлополимер либо сшитый ПЭ повышенного давления.
Установочные детали, включая пластины теплораспределения, фиксирующие маты, подложки для теплоизоляции.
Конструкция управляется через терморегулятор и модуль смешивания, смонтированные в коллекторном блоке. Кстати, последний считается основным модулем управления.
Режимом температуры можно управлять и дистанционно, используя автоматику.

Данные комплектующие для водяного теплого пола присутствуют в ассортименте изделий компании Valtec. Познакомимся с каждой из этих групп.

Трубы

Сшитый ПЭ применяют также и в бытовых изделиях, скажем, в обычном садовом шланге, однако, в отличие от них трубы полимерные Valtec покрывают антидиффузионным слоем поливинилэтилена EVOH, который защищает изделие от пропуска кислорода, что могло бы привести к коррозии компонентов из стали.

Программа Instal-Therm HCR

Расчет системы отопления предоставляется в виде спецификаций.

Программный результат расчета предоставляет следующие возможности:

выбор трубопроводной линии, что позволяет сделать расчет диаметра трубопровода;
выбор батарей;
определение высоты для размещения насосного оборудования;
вычисление значений отопительных поверхностей;
вычисление температурного значения.

Facebook
LiveJournal
Blogger

Схема отопления двухэтажного дома
Данная программа не предусматривает функции вывода на печать. В бесплатной версии предоставляется возможность сделать три проекта.

Расчетная программа ГЕРЦ ГЕРЦ официальный сайт HERZ Armaturen в нашей стране

Сообщаем также, что обновлена база арматуры ГЕРЦ в программе RAUCAD. По вопросам получения новой базы пожелание обращаться к инженеру группы техподдержки отдела внутренних инженерных систем , г. Москва, тел. (доб. 203).

Программа HERZ C.O.

Программа HERZ C.O. нужна для гидравлического расчета одно- и отопительных систем с двумя трубами и охлаждения, во время проектирования новых систем, а еще для регулирования существующих в реконструируемых зданиях (к примеру, после утепления строения), имеет возможность расчета систем, где носителем тепла являются гликолиевые смеси.

Программа дает возможность для выполнения полностью всех гидравлических расчетов оборудования, в рамках которых:

выбираются диаметры трубо-проводов; анализируется водный расход в проектируемом оборудовании; определяются потери давления в оборудовании; определяются гидравлические сопротивления циркуляционных колец, с учетом гравитационного давления, связанного с охлаждением воды в трубопроводах и потребителях тепла; выбираются настройки регуляторов разницы давления, устанавливаемых в местах подобранных проектировщиком (основание стояков, разветвления и т.д.); берутся во внимание требуемые авторитеты термостатических вентилей; уменьшается излишек давления в циркуляционных кольцах путем выбора предварительных настроек вентилей; принимается во внимание необходимость для оснащения соответствующего сопротивления в плане гидравлики участка с потребителем тепла.

В программе применено много решений, облегчающих и улучшающих работу. Важнейшие из них это:

графический процесс ввода данных;
представление итогов расчетов на схеме и поэтажных планах;
развитая контекстная справочная система, вызывающая информацию, как об индивидуальных командах программы, так и подсказку относительно вводимых данных;
многооконная среда, она позволяет одновременно смотреть много типов данных, итогов и т.д.;
обычная сотрудничество с принтером и плоттером, функция предварительного просмотра страниц перед тем как печатать и выводом на плоттер;
роскошная диагностика ошибок и функция их автоматизированного поиска, как в таблице, так и на схеме;
быстрый доступ к каталожным данным труб, радиаторов и арматуры.

Программа HERZ OZC

Программа HERZ OZC служит для определения расчетных потерь тепла индивидуальных помещений в здании, а еще всего строения. Расчет проходит согласно подобающим нормативам. Программа исполняет:

расчет коэффициентов передачи тепла для стен, полов, крыш и перекрытий между верхним этажом и чердаком;
расчет теплопотерь для индивидуальных помещений;
расчет теплопотерь всего строения.

В программе применено много решений, облегчающих и улучшающих работу. Важнейшие из них это:

развитая справочная система;
роскошный каталог материалов для строительства;
функция автоматизированного определения сопротивлений передаче тепла, сопротивлений прослоек воздуха перекрытий между верхним этажом и чердаком, сопротивления грунта;
функция автоматизированного создания следующих этажей, копирования помещений, а еще выбора помещений например если во время ввода данных о помещении будет нужно вызвать прочее помещение;
опция автоматизированного распределения потерь тепла из помещения с небольшой потребностью в теплопроизводительности (к примеру, коридор) к смежным помещениям, что предоставляет возможность для непосредственного переноса итогов расчетов в программу HERZ C.O.

Программа предоставляет возможность для проведения расчетов потерь тепла огромных строений.

Ниже приводятся ограничения, касающиеся данных:

Предельное количество определяемых ограждений: 16300 Предельное количество слоев в одном ограждении: 16300 Предельное количество помещений: 16300 Предельное количество ограждений в одном помещении: 16300

Итоги расчетов теплопотерь являются выходными данными для программы HERZ C.O служащей для проектирования систем централизованого отопления.

Сначала рассчитай, а потом собирай. Гидравлический расчет системы отопления.

Даже самое новое и инновационное тепловое оборудование, установленное в доме, может оказаться бесполезным, поскольку не способно работать слаженно в едином отопительном комплексе. Связывающим звеном многочисленных узлов и элементов тепловой системы является теплоноситель и его оптимальный гидравлический режим. Если собственник жилого дома решил создать экономичную и работоспособную систему теплоснабжения, ему понадобится знать, как выполнить гидравлический расчет системы отопления.

Этапы проектирования отопительных систем

Гидравлический вместе с тепловым расчетом считаются одними из базовых в процессе создания работоспособной внутридомовой системы теплоснабжения. Главная задача гидравлического расчета — обеспечить соответствие расчётных расходов с ее реальными рабочими показателями. Объем теплоносителя, циркулирующего в сети должен сформировать устойчивый тепловой баланс, обеспечивающий необходимую санитарную температуру внутри здания.

Гидравлический расчет системы отопления состоит из системы вычислений, способных установить важные характеристики тепловой сети:

Минимально допустимые внутренние диаметры труб и объем теплоносителя, который способен пропустить выбранный сортамент и типоразмер трубопроводов;
все гидравлические потери на рассчитываемых участках;
условия гидромеханической наладки;
общие потери напора воды;
оптимизированный объем воды.

В соответствии с полученными расчетными данными, выполняют подбор электронасосов и типоразмеры прямых и обратных труб.

Гидравлический расчет системы отопления: цели и задачи

Практическая цель такого расчета — это выбор внутренних Д вн труб и установление перепада напора в сети, для профессионального подбора электронасоса, способного обеспечить надежную циркуляцию теплоносителя.

Диаметр труб обязан обеспечить радиатор таким объемом греющей воды, которое требуется ему для функционирования с рабочей производительностью. Одновременно с этим принимается скорость циркуляции теплоносителя, она должна находится в промежутке от 0.2 до 0.5 л/с, а разница температур воды на входе/выходе из прибора отопления — 15-20 С.

Чем дальше размещена батарея от котла, тем большую дистанцию обязана пройти жидкость и, следовательно, тем более значимое гидросопротивление станет мешать ее продвижению. Для выполнения корректировки скорости течения воды необходимо использовать трубы разного диаметра.

Технология выполнения гидравлического расчета системы отопления

Перед тем как начинать выполнять гидравлический расчет системы отопления делают тепловой расчет объекта отопления с установлением теплового баланса и мощности основного оборудования: котла и приборов отопления. Если этих данных нет, то пользуются приблизительным методом определения по размеру отапливаемой площади исходя из соотношения: 1 кВт на 10 м2. Данная формула хорошо работает для объектов расположенных в центральных районах России, для северных и южных регионов вводятся соответствующие повышающие/понижающие коэффициенты.

Далее приступают непосредственно к выполнению гидравлического расчета.

Стандартная схема расчета:

Выполняют аксонометрическую схему;
наносят на чертеж около каждого прибора его тепловую мощность, кВт;
определяют объемные расходы греющей воды и внутренние Д труб;
рассчитывают общее сопротивления сети;
выполняют выбор электронасоса;
рассчитывают расширительный бак.

Гидравлический расчет однотрубной и двухтрубной системы

Для установления потерь потока в сети, ее разделяют на ответвления. Одно ответвление — это расстояние от источника нагрева до каждого прибора отопления. Они в свою очередь подразделяют на расчетные участки — части труб с равным объемным расходом сетевой воды. Для любого такого участка устанавливают температуру теплоносителя, разницу температур, общий тепловой поток — сумму мощностей всех установленных батарей на данном отрезке сети. В обязательном порядке учитывают местные сопротивления в виде запорной арматуры, фитингов, тройников и других элементов по схеме.

Для однотрубной/двухтрубных систем теплоснабжения с простой геометрией контура, не имеющей большого количества нагревательных приборов, расчеты можно провести ручным способом с применением калькулятора. Для более сложных развитых схем тепловой сети – с помощью программных методов.

Объемный расход греющей воды устанавливают по формуле:

Мт — общая мощность тепловой сети, определенная при теплотехническом расчете или по проекту, кВт;
Ср — физическая величина теплоемкости воды, кДж/(кг х C);
ΔТ – перепад температур на входе/выходе горячей воды из котлоагрегата, C.

Скорость жидкой среды, циркулирующей по трубам:

Рт — расчетный расход воды на расчетном участке, кг/с;
ρ – плотность жидкой среды, кг/ м3;
Пс — площадь сечения трубопровода, м2

Гидравлические потери в трубопроводе определяются:

R – справочные данные удельных потерь в трубах на трение, Па/м;
Дт — длина трубопровода, м.

ΔPм.с = Σξ х (V²/2) х ρ

Σξ – сумма потерь;
V – скорость воды м/сек.

Системы с естественной циркуляцией

При выполнении гидравлического расчета пользуются исключительно внутренними Д труб и соответствующим им условному проходу — Ду. Для таких систем применяют следующие рекомендации:

Протяженность горизонтальных линий труб не могут быть больше 20 м.
Магистральный трубопровод от источника нагрева принимают не менее Ду 50 мл.
Аналогичный диаметр трубопроводов принимают на отдельные 35 секций алюминиевых радиаторов.
Для ответвлений с количеством радиаторов от 25-35 шт., Ду = 40 мм.
А также для ответвлений с количеством радиаторов 10-25 шт., Ду = 25 мм.
И для ответвлений с количеством радиаторов до 10шт., Ду = 20 мм.

На любые 10 м ровного участка без размещенных батарей к Ду нужно прибавить еще 1/2 дюйма для уменьшения скорости циркуляции воды и потерь напора по длине.

Системы с принудительной циркуляцией

В схемах с принудительным движением среды, обеспечиваемого электронасосом Д труб непосредственно связан со скоростью циркуляции воды, состоянием внутренней шероховатости труб или материала из которого они изготовлены. Полимерные трубы или выполненные из меди, обладают наименьшим показателем и чем стальные.

С целью профилактики увеличения шума от работающей отопительной системы, скорости циркуляции воды ограничивают, соответственно для Ду от 10 до 20 мм, соответственно от 1.5 м/с до 1.0 м/с.

Расчет по отапливаемой площади

Наиболее точный гидравлический расчет системы отопления основывается на размерах нагреваемой площади объекта. Кроме того при этом учитывают площадь оконных и внешних дверных проемов, степень утепления здания и кровли, а также климатические район размещения здания.

С помощью такого расчета не только правильно подбирают Ду и протяженность трубопроводов, но устанавливают балансировку системы с применением радиаторных клапанов.

Имея суммарную мощность всех батарей, определяют по вышеперечисленной формуле:

Например, для дома 150 м2, минимальная мощность тепловой сети – 15 кВт, тогда расход теплоносителя составит 0.239 л/сек или 14,34 л/мин.

С тем чтобы обеспечить вышеуказанные условия, потребуется грамотно выбрать диаметры труб. Это можно сделать по следующей таблице.

В ней указана суммарная мощность радиаторов, которые трубопровод может обеспечить теплом.

Для объектов с отапливаемой площадью до 200 м2 с принудительным контуром циркуляции и установленными радиаторными термоклапанами, возможно не выполнять полный гидрорасчет, а подобрать Д труб по таблице ниже.

Расчет расширительного бака

Для того чтобы рассчитать рабочий объем расширительного бака, нужно установить общий объем отопительной системы.

Объем емкости бака вычисляют по формуле

Орб = (О сис x Е) / Д,

О сис — общий внутренний объём сети;
Е – коэффициент расширения водной среды;
Д – эффективность бачка.

Объем системы теплоснабжения весьма трудно определяется. Поэтому для приблизительных расчетов его можно взять из соотношения 1.0 кВт – 15.0 литров

К примеру, нагрузка на отопление дома составляет 40 кВт, тогда Осис = 15 х 40 = 600 л. Для упрощения расчета можно воспользоваться онлайн расчетом. Для данных условий расчет онлайн показал, что минимальный объем бака должен быть 91 литр.

Возможные модификации баков, подходящие для полученных расчетов:

Предварительная балансировка системы

Профессионально выполненный гидравлический расчет устанавливает, в каких контурах движения теплоносителя его расход будет большим. Это имеет существенное значение, поскольку в неуравновешенной системе нагрев дома по помещениям будет неравномерный. Если расчеты показали, что потери напора в контурах циркуляции очень сильно различаются, то ее регулируют дополнительной установкой клапанов.

Если гидравлическая балансировка в сети не произведена, то тепло преимущественно расходуется на первой к котлу батареи, а самые крайние останутся холодными.

Первый метод балансировки довольно точный, требует наличие проекта и гидравлического расчета тепловой сети с обозначением расходов теплоносителя на каждом ответвлении труб. Без этого точная наладка сети неосуществима. Второй метод осуществляется с использованием регулировочной арматуры, встроенной на каждом участке либо стояке. И третий выполняется с применением специально предназначенного электронного прибора, присоединяемого к контрольной арматуре.

Обзор программ для гидравлических вычислений

Прежде всего, с целью упрощения гидравлического расчета внутридомовых систем теплоснабжения лучше обратиться к узкоспециализированным программам. Но их не очень много, хотя выбрать всё же есть из чего. Некоторые из них бесплатные, а иные – в демо вариантах.

Наиболее популярные программы для расчета гидравлики отопительной сети:

«Oventrop CO» – ПО вполне справится с расчетами для загородного домовладения для однотрубной/двухтрубной системы. У нее широкий потенциал: от выбора Ду труб до выполнения анализов расхода теплоносителя. Все итоги можно перевести в Виндовс, работает программа бесплатно.
«Instal-Therm HCR» способна рассчитать схему радиаторного и наружного теплоснабжения. В нее включены еще 3 ПО: San для любой воды, Heat&Energy – для определения потерь тепла и Scan – для анализа схем отопления. Распространяется бесплатно в виде пробной версии.
«HERZ C.O.» – бесплатное ПО для гидравлического расчёта одно и двухтрубной схемы теплоснабжения, как для новых, так и для отремонтированных помещениях, с водяным и гликолиевым теплоносителем. Программа обладает свидетельство качества ООО ЦСПС.

Фотографии по тексту для наглядности о сказанном

Потери напора жидкости на внезапном сужении

Потери напора при внезапном расширении труб

Расчет гидросопротивления в тепловой сети

Схема гидравлического расчета участка сети

Формулы расчета Д труб отопления

Выбор расширительного бака

Таким образом, можно подвести итог, что гидравлический расчет тепловых сетей очень важный и ответственный этап проектирования систем теплоснабжения любого объекта от небольшого дачного домика до жилого квартала с десятками тысяч квадратных метров. Прежде всего, такой расчет помогает правильно выбрать все необходимое оборудование и запорно-регулировочную арматуру, чтобы обеспечить оптимальные характеристики работы тепловой сети.

Гидравлический расчёт системы отопления

Сегодня разберём, как произвести гидравлический расчёт системы отопления. Ведь по сей день распространяется практика проектирования отопительных систем по наитию. Это в корне неверный подход: без предварительного расчёта мы задираем планку материалоёмкости, провоцируем нештатные режимы работы и лишаемся возможности добиться максимальной эффективности.

Цели и задачи гидравлического расчёта

С инженерной точки зрения жидкостная система отопления представляется достаточно сложным комплексом, включающим устройства генерации тепла, его транспортировки и выделения в обогреваемых помещениях. Идеальным режимом работы гидравлической системы отопления считается такой, при котором теплоноситель поглощает максимум тепла от источника и передаёт его комнатной атмосфере без потерь в процессе перемещения. Конечно, такая задача видится совершенно недостижимой, однако более вдумчивый подход позволяет предсказать поведение системы в различных условиях и максимально приблизиться к эталонным показателям. Это и есть главная цель проектирования систем отопления, важнейшей частью которого по праву считается гидравлический расчёт.

Практические цели гидравлического расчёта таковы:

Можно сказать больше: без хотя бы базовых расчётов невозможно добиться приемлемой стабильности работы и долговечного использования оборудования. Моделирование действия гидравлической системы, по сути, является базисом, на котором строится вся дальнейшая проектная разработка.

Виды систем отопления

Задачи инженерных расчётов такого рода осложняются высоким разнообразием систем отопления, как с точки зрения масштабности, так и в плане конфигурации. Различают несколько видов отопительных развязок, в каждой из которых действуют свои закономерности:

1. Двухтрубная тупиковая система — наиболее распространённый вариант устройства, неплохо подходящий для организации как центральных, так и индивидуальных контуров обогрева.

Двухтрубная тупиковая система отопления

2. Однотрубная система или «Ленинградка» считается лучшим способом устройства гражданских отопительных комплексов тепловой мощностью до 30–35 кВт.

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией: 1 — котёл отопления; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы отопления; 4 — кран Маевского; 5 — расширительный бак; 6 — циркуляционный насос; 7 — слив

3. Двухтрубная система попутного типа — наиболее материалоёмкий вид развязки отопительных контуров, отличающийся при этом наивысшей из известных стабильностью работы и качеством распределения теплоносителя.

Двухтрубная попутная система отопления (петля Тихельмана)

4. Лучевая разводка во многом схожа с двухтрубной попуткой, но при этом все органы управления системой вынесены в одну точку — на коллекторный узел.

Лучевая схема отопления: 1 — котёл; 2 — расширительный бак; 3 — коллектор подачи; 4 — радиаторы отопления; 5 — коллектор обратки; 6 — циркуляционный насос

Прежде чем приступить к прикладной стороне расчётов, нужно сделать пару важных предупреждений. В первую очередь нужно усвоить, что ключ к качественному расчёту лежит в понимании принципов работы жидкостных систем на интуитивном уровне. Без этого рассмотрение каждой отдельно взятой развязки превращается в переплетение сложных математических выкладок. Второе — практическая невозможность изложить в рамках одного обзора больше, чем базовые понятия, за более подробными разъяснениями лучше обратиться к такой литературе по расчёту отопительных систем:

Пырков В. В. «Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика» 2-е издание, 2010 г.
Р. Яушовец «Гидравлика — сердце водяного отопления».
Пособие «Гидравлика котельных» от компании De Dietrich.
А. Савельев «Отопление дома. Расчёт и монтаж систем».

Определение расхода и скорости движения теплоносителя

Наиболее известная методика расчёта гидравлических систем основывается на данных теплотехнического расчёта, которым определяется норма восполнения теплопотерь в каждом помещении и, соответственно, тепловая мощность радиаторов, в них установленных. На первый взгляд всё просто: мы имеем общее значение тепловой мощности и затем дозируем поступление теплоносителя к каждому нагревательному прибору. Для большего удобства предварительно строится аксонометрический эскиз гидравлической системы, который аннотируется требуемыми показателями мощности радиаторов или петель водяного тёплого пола.

Аксонометрическая схема системы отопления

Переход от теплотехнического расчёта к гидравлическому осуществляется путём введения понятия массового потока, то есть некой массы теплоносителя, подводимого к каждому участку отопительного контура. Массовый поток есть отношение требуемой тепловой мощности к произведению удельной теплоёмкости теплоносителя на разность температур в подающем и возвратном трубопроводе. Таким образом, на эскизе отопительной системы отмечают ключевые точки, для которых указывается номинальный массовый поток. Для удобства параллельно определяется и объёмный поток с учётом плотности используемого теплоносителя.

G — расход теплоносителя, кг/с
Q — необходимая тепловая мощность, Вт
c — удельная теплоёмкость теплоносителя, для воды принимаемая 4200 Дж/(кг·°С)
ΔT = (t₂ – t₁) — разность температур между подачей и обраткой, °С

Логика здесь проста: чтобы доставить необходимое количество тепла к радиатору, нужно сперва определить объём или массу теплоносителя с заданной теплоёмкостью, проходящего через трубопровод за единицу времени. Для этого требуется определить скорость движения теплоносителя в контуре, которая равна отношению объёмного потока к площади сечения внутреннего прохода трубы. Если расчёт скорости ведётся относительно массового потока, в знаменатель нужно добавить значение плотности теплоносителя:

V = G / (ρ · f)

V — скорость движения теплоносителя, м/с
G — расход теплоносителя, кг/с
ρ — плотность теплоносителя, для воды можно принять 1000 кг/м 3
f — площадь сечения трубы, находится по формуле π·r 2 , где r — внутренний диаметр трубы, делённый на два

Данные о расходе и скорости необходимы для определения условного прохода труб развязки, а также подачи и напора циркуляционных насосов. Устройства принудительной циркуляции должны создавать избыточное давление, позволяющее преодолеть гидродинамическое сопротивление труб и запорно-регулирующей арматуры. Наибольшую сложность представляет гидравлический расчёт систем с естественной (гравитационной) циркуляцией, для которых требуемое избыточное давление рассчитывается по скорости и степени объёмного расширения нагреваемого теплоносителя.

Потери напора и давления

Расчёт параметров по описанным выше соотношениям был бы достаточен для идеальных моделей. В реальной жизни и объёмный поток, и скорость теплоносителя всегда будут отличаться от расчётных в разных точках системы. Причина тому — гидродинамическое сопротивление движению теплоносителя. Оно обусловлено рядом факторов:

Силами трения теплоносителя о стенки труб.
Местными сопротивлениями протоку, образуемыми фитингами, кранами, фильтрами, термостатирующими клапанами и прочей арматурой.
Наличием разветвлений присоединительного и ответвительного типов.
Турбулентными завихрениями на поворотах, сужениях, расширениях и т. д.

Задача нахождения падения давления и скорости на разных участках системы по праву считается наиболее сложной, она лежит в области расчётов гидродинамических сред. Так, силы трения жидкости о внутренние поверхности трубы описываются логарифмической функцией, учитывающей шероховатость материала и кинематическую вязкость. С расчётами турбулентных завихрений всё ещё сложнее: малейшее изменение профиля и формы канала делает каждую отдельно взятую ситуацию уникальной. Для облегчения расчётов вводится два опорных коэффициента:

Кvs — характеризующий пропускную способность труб, радиаторов, разделителей и прочих участков, приближенных к линейным.
К_мс — определяющий местные сопротивления в различной арматуре.

Эти коэффициенты указываются производителями труб, клапанов, кранов, фильтров для каждого отдельно взятого изделия. Пользоваться коэффициентами достаточно легко: для определения потери напора Кмс умножают на отношение квадрата скорости движения теплоносителя к двойному значению ускорения свободного падения:

Δh_мс = К_мс (V 2 /2g) или Δp_мс = К_мс (ρV 2 /2)

Δh_мс — потери напора на местных сопротивлениях, м
Δp_мс — потери напора на местных сопротивлениях, Па
К_мс — коэффициент местного сопротивления
g — ускорение свободного падения, 9,8 м/с 2
ρ — плотность теплоносителя, для воды 1000 кг/м 3

Потеря напора на линейных участках представляет собой отношение пропускной способности канала к известному коэффициенту пропускной способности, причём результат деления нужно возвести во вторую степень:

Р = (G/Kvs) 2

Р — потеря напора, бар
G — фактический расход теплоносителя, м 3 /час
Kvs — пропускная способность, м 3 /час

Предварительная балансировка системы

Важнейшей финальной целью гидравлического расчёта системы отопления является вычисление таких значений пропускной способности, при которых в каждую часть каждого контура отопления поступает строго дозированное количество теплоносителя с определённой температурой, чем обеспечивается нормированное выделение тепла на нагревательных приборах. Эта задача лишь на первый взгляд кажется сложной. В действительности балансировка выполняется за счёт регулировочных клапанов, ограничивающих проток. Для каждой модели клапана указывается как коэффициент Kvs для полностью открытого состояния, так и график изменения коэффициента Kv для разной степени открытия регулировочного штока. Изменяя пропускную способность клапанов, которые, как правило, устанавливаются в точках подключения нагревательных приборов, можно добиться искомого распределения теплоносителя, а значит, и количества переносимой им теплоты.

Есть, однако, небольшой нюанс: при изменении пропускной способности в одной точке системы меняется не только фактический расход на рассматриваемом участке. Из-за снижения или увеличения протока в некой степени меняется баланс во всех остальных контурах. Если взять для примера два радиатора с разной тепловой мощностью, соединённых параллельно при встречном движении теплоносителя, то при увеличении пропускной способности прибора, стоящего в цепи первым, второй получит меньше теплоносителя из-за увеличения разницы в гидродинамическом сопротивлении. Напротив, при снижении протока за счёт регулировочного клапана все остальные радиаторы, стоящие по цепочке дальше, получат больший объём теплоносителя автоматически и будут нуждаться в дополнительной калибровке. Для каждого типа разводки действуют свои принципы балансировки.

Программные комплексы для расчётов

Очевидно, что выполнение расчётов вручную оправдано только для малых систем отопления, имеющих максимум один или два контура с 4–5 радиаторами в каждом. Более сложные системы отопления тепловой мощностью свыше 30 кВт требуют комплексного подхода при расчёте гидравлики, что расширяет спектр используемых инструментов далеко за пределы карандаша и листа бумаги.

Danfoss C.O. 3.8

На сегодняшний день существует достаточно большое количество программного обеспечения, предоставляемого крупнейшими производителями отопительной техники, такими как Valtec, Danfoss или Herz. В подобных программных комплексах для расчёта поведения гидравлики используется та же методология, которая была описана в нашем обзоре. Сначала в визуальном редакторе моделируется точная копия проектируемой системы отопления, для которой указываются данные о тепловой мощности, типе теплоносителя, протяжённости и высоте перепадов трубопроводов, используемой арматуре, радиаторах и змеевиках тёплого пола. В библиотеке программы имеется широкий спектр гидротехнических устройств и арматуры, для каждого изделия производитель заблаговременно определил рабочие параметры и базовые коэффициенты. При желании можно добавить и сторонние образцы устройств, если для них известен требуемый перечень характеристик.

В финале работы программа даёт возможность определить подходящий условный проход труб, подобрать достаточную подачу и напор циркуляционных насосов. Расчёт завершается балансировкой системы, при этом в ходе симуляции работы гидравлики происходит учёт зависимостей и влияния изменения пропускной способности одного узла системы на все остальные. Практика показывает, что освоение и использование даже платных программных продуктов оказывается дешевле, чем если бы выполнение расчётов поручалось подрядным специалистам.