Гидравлический расчет системы отопления на конкретном примере

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 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.

Сохранить и приумножить!

Так можно сформулировать девиз «Трубопровода» при разработке и внедрении программы гидравлических расчетов нового поколения — надежной современной универсальной системы массового применения и умеренной стоимости. Что же именно мы хотим сохранить и что приумножить?

Необходимо сохранить те достоинства программы, которые заложены в нее с момента создания и развиты при последующем совершенствовании:

• положенная в основание программы точная, современная и проверенная расчетная модель, включающая детальный анализ режимов течения и местных сопротивлений;
• высокая скорость счета, позволяющая пользователю мгновенно просчитывать различные варианты расчетной схемы;
• заложенные в программу возможности проектного расчета (выбор диаметров);
• возможность автоматического расчета необходимых теплофизических свойств широкого круга транспортируемых продуктов;
• простота интуитивно понятного пользовательского интерфейса;
• достаточная универсальность программы, позволяющая использовать ее не только для технологических, но и для других видов трубопроводов;
• умеренная стоимость программы, которая по силам широкому кругу проектных организаций и подразделений.

При этом мы намерены радикально приумножить возможности программы и количество постоянных пользователей, устранив недостатки и пополнив ее функциональность по следующим основным направлениям:

• Программная и функциональная интеграция во всех ее аспектах: от набора специализированных и слабо интегрированных между собой программ следует перейти к единой, модульной структуры программе гидравлических расчетов, обеспечивающей тепловой расчет, учет обогревающих спутников и электрообогрева, расчет труб произвольного сечения (в том числе газоходов), расчет и выбор насосов, другого оборудования, расчет и выбор регулирующих устройств;
• обеспечение программной интеграции (включая передачу данных) с другими программами НТП «Трубопровод», в первую очередь с программами «Изоляция», «Предклапан», СТАРС;
• интеграция с различными графическими САПР, в первую очередь предназначенными для проектирования технологических установок, а также подземных трубопроводов;
• интеграция с другими системами технологического расчета (в первую очередь с системами моделирования технологических процессов HYSYS, PRO/II и аналогичных) с использованием международного стандарта CAPE OPEN (поддержка протоколов Thermo и Unit) .

Повышение удобства пользовательского интерфейса. В частности:

• обеспечение графического ввода и редактирования расчетной схемы;

графическое представление результатов расчета (включая пьезометр).

Расширение функций программы и ее применимости для расчета различных видов трубопроводов. В том числе:

• обеспечение расчета трубопроводов произвольной топологии (включая кольцевые системы), что позволит применять программу для расчета наружных инженерных сетей;

обеспечение возможности задавать и учитывать при расчете изменяющиеся по ходу протяженного трубопровода окружающие условия (грунт и параметры заложения, тепловая изоляция и др.), что позволит шире использовать программу для расчета магистральных трубопроводов;
реализация в программе рекомендованных отраслевых нормативов и методик гидравлического расчета газопроводов (СП 42−101−2003), тепловых сетей (СНиП 41−02−2003), магистральных нефтепроводов (РД 153−39.4−113−01), нефтепромысловых трубопроводов (РД 39−132−94) и др.
расчет многофазных потоков, что важно для трубопроводов обвязки нефтяных и газовых месторождений.
Расширение проектных функций программы, решение на ее основе задач оптимизации параметров сложных трубопроводных систем и оптимального выбора оборудования.

Выбор основного контура

Гидравлическая стрелка отделяет котловые и отопительные контура

Здесь необходимо рассматривать отдельно две схемы — однотрубную и двухтрубную. В первом случае расчет нужно вести через самый нагруженный стояк, где установлено большое количество отопительных приборов и запорной арматуры.

Во втором случае выбирается самый загруженный контур. Именно на его основе и нужно делать подсчет. Все остальные контуры будет иметь гидравлическое сопротивление гораздо ниже.

В том случае, если рассматривается горизонтальная развязка труб, то выбирается самое загруженное кольцо нижнего этажа. Под загруженностью понимают тепловую нагрузку.

Последовательность выполнения гидравлического расчета

1. Выбирается главное циркуляционное кольцо системы отопления (наиболее невыгодно расположенное в гидравлическом отношении). В тупиковых двухтрубных системах это кольцо, проходящее через нижний прибор самого удаленного и нагруженного стояка, в однотрубных – через наиболее удаленный и нагруженный стояк.

Например, в двухтрубной системе отопления с верхней разводкой главное циркуляционное кольцо пройдет от теплового пункта через главный стояк, подающую магистраль, через самый удаленный стояк, отопительный прибор нижнего этажа, обратную магистраль до теплового пункта.

В системах с попутным движением воды в качестве главного принимается кольцо, проходящее через средний наиболее нагруженный стояк.

2. Главное циркуляционное кольцо разбивается на участки (участок характеризуется постоянным расходом воды и одинаковым диаметром). На схеме проставляются номера участков, их длины и тепловые нагрузки. Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммированием тепловых нагрузок, обслуживаемых этими участками. Для выбора диаметра труб используются две величины:

а) заданный расход воды;

б) ориентировочные удельные потери давления на трение в расчетном циркуляционном кольце R_ср.

Для расчета R_cp необходимо знать длину главного циркуляционного кольца и расчетное циркуляционное давление.

3. Определяется расчетное циркуляционное давление по формуле

, (5.1)

где– давление, создаваемое насосом, Па. Практика проектирования системы отопления показала, что наиболее целесообразно принять давление насоса, равное

, (5.2)

где

– сумма длин участков главного циркуляционного кольца;

– естественное давление, возникающее при охлаждении воды в приборах, Па, можно определить как

, (5.3)

где– расстояние от центра насоса (элеватора) до центра прибора нижнего этажа, м.

Значение коэффициента можно определить из табл.5.1.

Таблица 5.1 – Значение в зависимости от расчетной температуры воды в системе отопления

(),C	, кг/(м3К)
85-65	0,6
95-70	0,64
105-70	0,66
115-70	0,68

– естественное давление, возникающее в результате охлаждения воды в трубопроводах .

В насосных системах с нижней разводкой величинойможно пренебречь.

1. Определяются удельные потери давления на трение

, (5.4)

где к=0,65 определяет долю потерь давления на трение.

5. Расход воды на участке определяется по формуле

(5.5)

гдеQ – тепловая нагрузка на участке, Вт:

(t_г – t_о) – разность температур теплоносителя.

6. По величинамиподбираются стандартные размеры труб .

6. Для выбранных диаметров трубопроводов и расчетных расходов воды определяется скорость движения теплоносителя v и устанавливаются фактические удельные потери давления на трение R_ф.

При подборе диаметров на участках с малыми расходами теплоносителя могут быть большие расхождения междуи. Заниженные потерина этих участках компенсируются завышением величинна других участках.

7. Определяются потери давления на трение на расчетном участке, Па:

. (5.6)

Результаты расчета заносят в табл.5.2.

8. Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя или формулу:

, (5.7)

где– сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке .

Значение ξ на каждом участке сводят в табл. 5.3.

Таблица 5.3 – Коэффициенты местных сопротивлений

№ п/п	Наименования участков и местных сопротивлений	Значения коэффициентов местных сопротивлений	Примечания

9. Определяют суммарные потери давления на каждом участке

. (5.8)

10. Определяют суммарные потери давления на трение и в местных сопротивлениях в главном циркуляционном кольце

. (5.9)

11. Сравнивают Δр с Δр_р. Суммарные потери давления по кольцу должны быть меньше величины Δр_р на

. (5.10)

Запас располагаемого давления необходим на неучтенные в расчете гидравлические сопротивления.

Если условия не выполняются, то необходимо на некоторых участках кольца изменить диаметры труб.

12. После расчета главного циркуляционного кольца производят увязку остальных колец. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные не общие участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.

Невязка потерь давлений на параллельно соединенных участках допускается до 15% при тупиковом движении воды и до 5% – при попутном.

Таблица 5.2 – Результаты гидравлического расчета для системы отопления

На схеме трубопровода

По предварительному расчету

По окончательному расчету

Номер участка

Тепловая нагрузка Q, Вт

Расход теплоносителя G, кг/ч

Длина участка l,м

Диаметрd, мм

Скоростьv, м/с

Удельные потери давления на трение R, Па/м

Потери давления на трение Δртр, Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений∑ξ

Потери давления в местных сопротивлениях Z

d, мм

v, м/с

R, Па/м

Δртр, Па

∑ξ

Z, Па

Rl+Z, Па

Занятие 6

Обзор программ

Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.

Самой популярной является Excel.

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

Главная трудность в работе с такими программами — незнание основ гидравлики. В некоторых из них отсутствуют расшифровки формул, не рассматриваются особенности разветвления трубопроводов и вычисления сопротивлений в сложных цепях.

Особенности программ:

• HERZ C.O. 3.5 – производит расчёт по методу удельных линейных потерь давления.
• DanfossCO и OvertopCO – умеют считать системы с естественной циркуляцией.
• «Поток» (Potok) — позволяет применять метод расчёта с переменным (скользящим) перепадом температур по стоякам.

Следует уточнять параметры ввода данных по температуре — по Кельвину/по Цельсию.

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».

Тепловой расчёт отопления

Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.

Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.

Галерея изображений
Фото из
Расчеты и грамотное проектирование контуров автономного отопления необходимы для подбора оборудования, способного отапливать дом определенной площади

Расчеты производятся с ориентиром на самых холодный месяц в году, т.е. на период максимальной нагрузки системы

В расчетах учитываются потери, происходящие через оконные и дверные проемы, а также через связанную с улицей вентиляционную систему

Обязательно учитываются теплотехнические характеристики строительных конструкций, одной из задач которых является сохранение тепла

Независимая отопительная система частного дома должна справляться с нагревом воздуха, поступающего через форточки в период проветривания и через открытые двери

Котел независимой отопительной системы должен справляться с восполнением потерь тепла. Его мощность должна позволять поддерживать в доме температуру +20º С

После определения оптимального котла по мощности выбирают наиболее подходящий агрегат по КПД и эксплуатационным расходам

Для систем с принудительным движением теплоносителя проводят гидравлические расчеты, чтобы подобрать насос и оптимальный диаметр труб

Цель проведения расчетов для отопления

Специфика выполнения расчетов отопления

Учет теплопотерь через проемы

Учет теплоизоляции конструкций

Расход тепла на нагрев поступающего воздуха

Правила подбора котла для отопления

Производительность оборудования

Отопительный контур принудительного типа

Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении. Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:

• наиболее достоверно определить тепловые потери
• определить количество и условия использования теплоносителя
• максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла

При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций. На основе полученных данных подобрать компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.

Отопление — это многокомпонентная система обеспечения утверждённого температурного режима в помещении/здании. Являет собой обособленную часть комплекса коммуникаций современного жилищного помещения

Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления. В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:

• число тепловых потерь, мощность котла;
• количество и тип тепловых радиаторов для каждой комнаты отдельно;
• гидравлические характеристики трубопровода;
• объём, скорость теплоносителя, мощность насоса.

Тепловой расчёт — это не теоретические наброски, а вполне точные и обоснованные итоги, которые рекомендуется использовать на практике при подборе компонентов системы отопления.

Что ещё учитывается при расчёте газопроводной магистрали

В результате трения о стенки скорость газа по сечению трубы различается – по центру она быстрее. Однако применяется для расчётов средний показатель – одна условная скорость.

Различают два вида перемещения по трубам: ламинарное (струйное, характерное для труб с малым диаметром) и турбулентное (имеет неупорядоченный характер движения с непроизвольным образованием вихрей в любом месте широкой трубы).

Газ перемещается не только из-за оказываемого на него внешнего давления. Его слои оказывают давление между собой. Поэтому учитывается и фактор гидростатического напора.

На скорость перемещения влияют и материалы труб. Так в стальных трубах в процессе эксплуатации увеличивается шероховатость внутренних стенок и оси сужаются по причине зарастания. Полиэтиленовые трубы, наоборот, увеличиваются во внутреннем диаметре с уменьшением толщины стенок. Всё это учитывается при расчётном давлении.

Что влияет на скорость теплоносителя в системе отопления:

— схема системы отопления; — вид теплоносителя; — мощность, производительность циркуляционного насоса; — из каких материалов изготовлены трубы и их диаметр; — отсутствие воздушных пробок и засоров в трубах и радиаторах.

Для частного дома наиболее оптимальным будет скорость теплоносителя в пределах 0,5 – 1,5 м/с. Для административно-бытовых зданиях – не более 2 м/с. Для производственных помещений – не более 3 м/с. Верхний предел скорости теплоносителя выбирается, в основном, из-за уровня шума в трубах.

Многие циркуляционные насосы имеют регулятор скорости потока жидкости, так что возможно подобрать наиболее оптимальную именно для вашей системы. Правильно нужно выбирать и сам насос. Не надо брать с большим запасом мощности, так как будет большее потребление электроэнергии. При большой протяжённости системы отопления, большом количестве контуров, этажности и так далее лучше устанавливать несколько насосов меньшей производительности. Например, отдельно поставить насос на тёплый пол, на второй этаж.

2 Метод удельных линейных потерь давления

Последовательность
гидравлического расчета методом удельных
линейных потерь давления:

а) вычерчивается
аксонометрическая схемасистемы отопления
(М 1:100).
На
аксонометрической схеме выбирается
главное циркуляционное кольцо. Для
проведения гидравлического расчета
выбираем наиболее нагруженное кольцо,
которое является расчетным (главным),
и второстепенное кольцо (приложение
Ж).При
тупиковом движении теплоносителя
главное циркуляционное кольцо проходит
через наиболее нагруженный и удаленный
от теплового центра (узла) стояк, при
попутном движении – через наиболее
нагруженный средний стояк.

б) главное циркуляционное
кольцо разбивается на расчетные участки,
обозначаемые порядковым номером (начиная
от реперного стояка); указывается расход
теплоносителя на участке G
, кг/ч, длина участка l,
м;

в) для предварительного
выбора диаметра труб определяются
средние удельные потери давления на
трение:

,
Па/м (5.3)

где j
– коэффициент, учитывающий долю потерь
давления на магистралях и стояках, j=0,3
–для магистралей, j=0,7
– для стояков;

Δp_р – располагаемое
давление в системе отопления, Па,

Δp_р=25 кПа — для
теплоносителяt_г=105
С.

г) по величине R_сри
расходу теплоносителя на участке G(приложение Е) находятся
предварительные диаметры труб d,
мм, фактические удельные потери давления
R, Па/м, фактическая
скорость теплоносителя υ,
м/с. Полученные данные заносятся в
таблицу 5.2.

д) определяются потери
давления на участках:

,
Па (5.4)

где R –
удельные потери давления на трение,
Па/м;

l – длина участка, м;

Z
– потери давления на местных сопротивлениях,
Па,

;
(5.5)

ξ – коэффициент,
учитывающий местное сопротивление на
участке, (приложения Б, В);

ρ – плотность
теплоносителя, кг/м3,
(приложение Д);

υ — скоростьтеплоносителя
на участке, м/с, (приложение Е);

е) после предварительного
выбора диаметров труб выполняется
гидравлическая увязка, которая не должна
превышать 15%.

ж) если увязка проходит,
то начинают выполнять расчет второстепенных
циркуляционных колец (аналогично), если
же нет, то на нужных участках устанавливаются
шайбы. Диаметр шайбы подбирают по
формуле:

,
мм, (5.6)

гдеG_ст
– расход теплоносителя в стояке, кг/ч,
(таблица 3.3);

р_ш
– требуемые потери давления в шайбе,
Па.

Диафрагмы
устанавливаются у крана на основании
стояка в месте присоединения к подающей
магистрали.

Диафрагмы
диаметром менее 5 мм не устанавливаются.

По
результатам расчетов заполняются
таблицы5.2, 5.3.

1.
Графа 1
– проставляем номера участков;

2.
Графа 2
– в соответствии с аксонометрической
схемой по участкам записываем тепловые
нагрузки, Q,
Вт;

3.
Рассчитываем расход воды в реперном
стояке для расчетного участка (формула
5.1), графа 3:

4.
В соответствии с таблицей 4.2 по диаметру
стояка D_у,
мм выбираем диаметры подводок и
замыкающего участка: D_у(п),
мм; D_у(з),
мм.

5.
Рассчитываем коэффициенты местных
сопротивлений на участке 1 (приложения
Б, В), сумму записываем в графу 10 таблиц
5.2, 5.3.

На
границе двух участков местное сопротивление
относим к участку с меньшим расходом
воды.

Результаты
расчетов сведены в таблицу 5.1.

Таблица
5.1 – Местные сопротивления на расчетных
участках

№ участка, вид местного сопротивления	
Например:Участок 3	2 тройника на проход, =1; уч(3)= 2х1=2
Например: Стояк 3	1) чугунный радиатор – 3 шт., =1,4; 2) кран регулирующий двойной регулировки – 6 шт., =13; 3) отвод гнутый под углом 90 – 6 шт., =0,6; 4) вентиль обыкновенный прямоточный – 2 шт., =3; 5) тройник поворотный на ответвление – 2 шт., =1,5. ст3 = 3х1,4+ + 6х13 + 6х0,6 + 2х3 + 2х1,5 = 96,2

Простой трубопровод постоянного сечения

Основными
расчетными соотношениями для простого
трубопровода являются: уравнение
Бернулли , уравнение расхо­да Q
= const
и формулы для расчета потерь напора на
трение по длине трубы и в местных
сопротивлениях .

При
применении уравнения Бернулли в
конкретном расчете можно учитывать
приведенные далее рекомендации. Сна­чала
следует задать на рисунке два расчетных
сечения и плос­кость сравнения. В
качестве сечений рекомендуется брать:

свободную
поверхность жидкости в резервуаре, где
ско­рость равна нулю, т.е. V
= 0;

выход
потока в атмосферу, где давление в
сечении струи равно давлению окружающей
среды, т.е. р_а6с
= р_атм
или р_из6
= 0;

сечение,
в котором задано (или необходимо
определить) давление (показания манометра
или вакуумметра);

сечение
под поршнем, где избыточное давление
определя­ется внешней нагрузкой.

Плоскость
сравнения удобно проводить через центр
тяжести одного из расчетных сечений,
обычно расположенного ниже (тог­да
геометрические высоты сечений

Пусть
простой трубопровод постоянного сечения
расположен произвольно в пространстве
(рис.1), имеет общую длину l
и диаметр d
и содержит ряд местных сопротивлений.
В начальном сечении (1-1) геометрическая
высота равна z₁
и избыточное давление p₁,
а в конечном (2-2) соответственно z₂
и p₂.
Скорость потока в этих сечениях вследствие
постоянства диаметра трубы одинакова
и равна v.

Уравнение
Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 с учетом,будет иметь вид:

или

,

Для
удобства расчетов введем понятие
расчетного напора

.

٭

٭٭

Определение расхода теплоносителя и диаметров труб

Вначале каждую отопительную ветвь надо разбить на участки, начиная с самого конца. Разбивка делается по расходу воды, а он изменяется от радиатора к радиатору. Значит, после каждой батареи начинается новый участок, это показано на примере, что представлен выше. Начинаем с 1-го участка и находим в нем массовый расход теплоносителя, ориентируясь на мощность последнего отопительного прибора:

G = 860q/ ∆t, где:

• G – расход теплоносителя, кг/ч;
• q – тепловая мощность радиатора на участке, кВт;
• Δt– разница температур в подающем и обратном трубопроводе, обычно берут 20 ºС.

Для первого участка расчет теплоносителя выглядит так:

860 х 2 / 20 = 86 кг/ч.

Полученный результат надо сразу нанести на схему, но для дальнейших расчетов он нам понадобится в других единицах – литрах в секунду. Чтобы сделать перевод, надо воспользоваться формулой:

GV = G /3600ρ, где:

• GV – объемный расход воды, л/сек;
• ρ– плотность воды, при температуре 60 ºС равна 0.983 кг / литр.

В данных таблицах опубликованы значения диаметров стальных и пластмассовых труб в зависимости от расхода и скорости движения теплоносителя. Если открыть страницу 31, то в таблице 1 для стальных труб в первом столбце указаны расходы в л/сек. Чтобы не производить полный расчет труб для системы отопления частого дома, надо просто подобрать диаметр по расходу, как показано ниже на рисунке:

Итак, для нашего примера внутренний размер прохода должен составлять 10 мм. Но поскольку такие трубы не используются в отоплении, то смело принимаем трубопровод DN15 (15 мм). Проставляем его на схеме и переходим ко второму участку. Так как следующий радиатор имеет такую же мощность, то применять формулы не нужно, берем предыдущий расход воды и умножаем его на 2 и получаем 0.048 л/сек. Снова обращаемся к таблице и находим в ней ближайшее подходящее значение. При этом не забываем следить за скоростью течения воды v (м/сек), чтобы она не превышала указанные пределы (на рисунках отмечена в левом столбце красным кружочком):

Как видно на рисунке, участок №2 тоже прокладывается трубой DN15. Далее, по первой формуле находим расход на участке №3:

860 х 1,5 / 20 = 65 кг/ч и переводим его в другие единицы:

65 / 3600 х 0,983 = 0.018 л/сек.

Прибавив его к сумме расходов двух предыдущих участков, получаем: 0.048 + 0.018 = 0.066 л/сек и вновь обращаемся к таблице. Поскольку у нас в примере делается не расчет гравитационной системы, а напорной, то по скорости теплоносителя труба DN15 подойдет и на этот раз:

Идя таким путем, просчитываем все участки и наносим все данные на нашу аксонометрическую схему:

Обзор программ

Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.

Самой популярной является Excel.

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

Главная трудность в работе с такими программами — незнание основ гидравлики. В некоторых из них отсутствуют расшифровки формул, не рассматриваются особенности разветвления трубопроводов  и вычисления сопротивлений в сложных цепях.

Особенности программ:

• HERZ C.O. 3.5 – производит расчёт по методу удельных линейных потерь давления.
• DanfossCO и OvertopCO – умеют считать системы с естественной циркуляцией.
• «Поток» (Potok) — позволяет применять метод расчёта с переменным (скользящим) перепадом температур по стоякам.

Следует уточнять параметры ввода данных по температуре — по Кельвину/по Цельсию.

Гидравлический расчет системы отопления — пример расчета

В качестве примера рассмотрим двухтрубную гравитационную систему отопления.

Исходные данные для расчета:

• расчетная тепловая нагрузка системы – Qзд. = 133 кВт;
• параметры системы – tг = 75С, tо = 60С;
• расход теплоносителя (расчетный) – Vсо = 7,6 м3/ч;
• присоединение отопительной системы к котлам производится через гидравлический разделитель горизонтального типа;
• автоматика каждого из котлов в течение всего года поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе – tг = 80С;
• автоматический регулятор перепада давления устанавливается на вводе каждого распределителя;
• система отопления от распределителей смонтирована из металлопластиковых труб, а теплоснабжение распределителей производится посредством стальных труб (водогазопроводных).

Диаметры участков трубопроводов подобраны с использованием номограммы для заданной скорости теплоносителя 0,4-0,5 м/с.

На участке 1 установлен клапан dу 65. Его сопротивление согласно информации производителя составляет 800 Па.

На участке 1а установлен фильтр диаметром 65 мм и с пропускной способностью 55 м3/ч. Сопротивление этого элемента составит:

0,1 х (G/kv) х 2 = 0,1 х (7581/55) х 2 = 1900 Па.

Варианты двухтрубной отопительной системы

Сопротивление трехходового клапана dу = 40 мм и kv = 25 м3/ч составит 9200 Па.

Суммарные потери давления в системе снабжения теплом распределителей будут равняться 21514 Па или приблизительно 21,5 кПа.

Аналогичным образом производится расчет остальных частей системы теплоснабжения распределителей. При расчете системы отопления от распределителя выбирается основное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженное отопительное устройство. Гидравлический расчет производится с использованием 1-го направления.