Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат
Когда расстояние между полами и потолком достигает 3 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м³ объема помещения.
Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:
Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:
- комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
- помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
- то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.
Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего коттеджа, взяв высоту потолков равной 3 м:
Q = (47.25 х 45 + 63 х 40 + 15 х 35 + 21 х 35 + 18 х 35 + 47.25 х 45 + 63 х 40) х 1 = 11182 Вт ≈ 11.2 кВт.
Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.7—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.
Плюсы и минусы двухтрубных разводок
Для удобства восприятия мы объединили достоинства и недостатки всех вышеописанных систем в один раздел. Вначале перечислим ключевые положительные моменты:
- Единственное преимущество самотека перед другими схемами – независимость от электричества. Условие: нужно подобрать энергонезависимый котел и произвести обвязку без подключения к домовой электросети.
- Плечевая (тупиковая) система – достойная альтернатива «ленинградке» и прочим однотрубным разводкам. Главные достоинства – универсальность и простота, благодаря которой двухтрубная отопительная схема дома 100—200 м² без проблем монтируется своими руками.
- Основные козыри петли Тихельмана – гидравлическое равновесие и способность обеспечивать теплоносителем большое число радиаторов.
- Коллекторная разводка – лучшее решение для скрытой прокладки труб и полной автоматизации работы отопления.
Лучший способ спрятать трубы — заложить их под стяжку пола
- небольшие сечения раздающих труб;
- гибкость с точки зрения прокладки, то есть, линии могут проходить по различным маршрутам – в полах, вдоль и внутри стен, под перекрытием;
- для монтажа подойдут различные пластиковые либо металлические трубы: полипропилен, сшитый полиэтилен, металлопластик, медь и гофрированная нержавейка;
- все 2-трубные сети хорошо поддаются балансировке и тепловому регулированию.
Чтобы запрятать трубные подводки, нужно прорезать борозды в стене Отметим второстепенный плюс самотечной разводки – простота заполнения и удаления воздуха без применения клапанов и кранов (хотя с ними развоздушивать систему проще). Вода медленно подается через штуцер в нижней точке, воздух постепенно вытесняется из трубопроводов в расширительный бак открытого типа.
Теперь о значимых недостатках:
- Схема с естественным движением воды громоздкая и дорогая. Понадобятся трубы с внутренним диаметром 25…50 мм, монтируемые с большим уклоном, в идеале – стальные. Скрытая прокладка сильно затруднена – большинство элементов окажется на виду.
- В монтаже и эксплуатации тупиковых ветвей существенных минусов не обнаружено. Если плечи сильно отличаются по длине и числу батарей, равновесие восстанавливается путем глубокой балансировки.
- Магистрали кольцевой разводки Тихельмана всегда пересекают дверные проемы. Приходится делать обходные петли, где впоследствии может скапливаться воздух.
На плане дома видно, что попутная водяная система пересекает 2 дверных проема
Разводка лучевого типа требует финансовых затрат на оборудование – коллекторы с клапанами и ротаметрами плюс средства автоматизации. Альтернатива – сборка гребенки из полипропилена либо бронзовых тройников своими руками.
Нормы температурных режимов помещений
Перед проведение любых расчётов параметров системы необходимо, как минимум, знать порядок ожидаемых результатов, а также иметь в наличии стандартизированные характеристики некоторых табличных величин, которые необходимо подставлять в формулы или ориентироваться на них.
Выполнив вычисления параметров с такими константами, можно быть уверенным в достоверности искомого динамического или постоянного параметра системы.
Для помещений разнообразного назначения существуют эталонные стандарты температурных режимов жилых и нежилых помещений. Эти нормы закреплены в так называемых ГОСТах
Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является температура помещения, которая должна быть постоянной в независимости от периода года и условий окружающей среды.
А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.
В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.
Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м2:
- 22-24°С – оптимальная температура воздуха;
- 1°С – допустимое колебание.
Для помещений офисного типа площадью более 100 м2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.
Комфортная температура помещения у каждого человека “своя”. Кто-то любит чтобы было очень тепло в комнате, кому-то комфортно когда в комнате прохладно – это всё достаточно индивидуально
Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.
И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:
- 20-22°С – жилая, в том числе детская, комната, допуск ±2°С –
- 19-21°С – кухня, туалет, допуск ±2°С;
- 24-26°С – ванная, душевая, бассейн, допуск ±1°С;
- 16-18°С – коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые, допуск +3°С
Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п
Гидравлическая увязка
Балансировка перепадов давления в отопительной системе выполняется посредством регулирующей и запорной арматуры.
Гидравлическая увязка системы производится на основании:
- проектной нагрузки (массового расхода теплоносителя);
- данных производителей труб по динамическому сопротивлению;
- количества местных сопротивлений на рассматриваемом участке;
- технических характеристик арматуры.
Установочные характеристики – перепад давления, крепление, пропускная способность – задаются для каждого клапана. По ним определяют коэффициенты затекания теплоносителя в каждый стояк, а затем – в каждый прибор.
Потери давления прямо пропорциональны квадрату расхода теплоносителя и измеряются в кг/ч, где
S — произведение динамического удельного давления, выраженного в Па/(кг/ч), и приведенного коэффициента для местных сопротивлений участка (ξпр).
Приведенный коэффициент ξпр является суммой всех местных сопротивлений системы.
Расчет диаметра труб
Расчет сечения труб должен опираться на результаты теплового расчета, обоснованные экономически:
- для двухтрубной системы – разность между tr (горячим теплоносителем) и to (охлажденным – обраткой);
- для однотрубной – расход теплоносителя G, кг/ч.
Кроме того, в расчете должна учитываться скорость движения рабочей жидкости (теплоносителя) – V . Ее оптимальная величина находится в диапазоне 0,3-0,7 м/с. Скорость обратно пропорциональна внутреннему диаметру трубы.
При скорости движения воды, равной 0,6 м/с в системе появляется характерный шум, если же она менее 0,2 м/с, появляется риск возникновения воздушных пробок.
Для расчетов потребуется еще одна скоростная характеристика – скорость теплопотока. Она обозначается буквой Q, измеряется в ваттах и выражается в количестве тепла, переданного в единицу времени
Q (Вт) = W (Дж)/t (с)
Кроме вышеперечисленных исходных данных для расчета потребуются параметры отопительной системы – длина каждого участка с указанием приборов, подключенных к нему. Эти данные для удобства можно свести в таблицу, пример которой приведен ниже.
Таблица параметров участков
| Обозначение участка | Длина участка в метрах | Количество приборов а участке, шт. |
| 1-2 | 1,8 | 1 |
| 2-3 | 3,0 | 1 |
| 3-4 | 2,8 | 2 |
| 4-5 | 2,9 | 2 |
Расчет диаметров труб достаточно сложный, поэтому проще воспользоваться справочными таблицами. Их можно найти на сайтах производителей труб, в СНиП или специальной литературе.
Монтажники при подборе диаметра труб пользуются правилом, выведенным на основании анализа большого числа отопительных систем. Правда, это касается только небольших частных домов и квартир. Практически все отопительные котлы оборудованы патрубками подачи и обратки ¾ и ½ дюйма. Такой трубой и выполняется разводка до первого разветвления. Далее на каждом участке размер трубы уменьшают на один шаг.
Гидравлическая увязка
Балансировка перепадов давления в отопительной системе выполняется посредством регулирующей и запорной арматуры.
Гидравлическая увязка системы производится на основании:
- проектной нагрузки (массового расхода теплоносителя);
- данных производителей труб по динамическому сопротивлению;
- количества местных сопротивлений на рассматриваемом участке;
- технических характеристик арматуры.
Установочные характеристики – перепад давления, крепление, пропускная способность – задаются для каждого клапана. По ним определяют коэффициенты затекания теплоносителя в каждый стояк, а затем – в каждый прибор.
Потери давления прямо пропорциональны квадрату расхода теплоносителя и измеряются в кг/ч, где
S – произведение динамического удельного давления, выраженного в Па/(кг/ч), и приведенного коэффициента для местных сопротивлений участка (ξпр).
Приведенный коэффициент ξпр является суммой всех местных сопротивлений системы.
Расход теплоносителя через 1м.п. чугунных радиаторов
|
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.3, стр. 47 |
Определим расход теплоносителя через одну секцию чугунного радиатора кг/ч
35:10 = 3,5 кг/ч расход теплоносителя через одну секцию (G), где:
10 шт. – количество секций в 1 м.п. радиатора;
35 кг/ч – расход теплоносителя через 1м.п. радиатора.
Расход теплоносителя через 1м.п. отопительных приборов
| Расчетная площадь нагревательной поверхности секционных радиаторов Fp в зависимости от числа секций в радиаторе | |||||
| ЧислосекцийNi | Радиатор | ||||
| М-140-АО | М-140 (М-140-А) | М-140-АО-300 | М-90 | РД-90с | |
| Площадь нагревательной поверхности одной секции, экм | |||||
| 0,35 | 0,31 | 0,217 | 0,26 | 0,275 | |
| 2 | 0,84 | 0,76 | 0,59 | 0,67 | 0,70 |
| 3 | 1,18 | 1,07 | 0,80 | 0,93 | 0,97 |
| 4 | 1,52 | 1,37 | 1,01 | 1,18 | 1,25 |
| 5 | 1,84 | 1,67 | 1,22 | 1,43 | 1,50 |
| 6 | 2,16 | 1,98 | 1,43 | 1,68 | 1,73 |
| 7 | 2,54 | 2,26 | 1,64 | 1,93 | 2,01 |
| 8 | 2,82 | 2,52 | 1,85 | 2,19 | 2,28 |
| 9 | 3,15 | 2,83 | 2,06 | 2,44 | 2,56 |
| 10 | 3,49 | 3,1 | 2,27 | 2,69 | 2,80 |
| 11 | 3,82 | 3,39 | 2,47 | 2,94 | 3,05 |
| 12 | 4,12 | 3,68 | 2,68 | 3,19 | 3,30 |
| 13 | 4,45 | 3,96 | 2,89 | 3,45 | 3,57 |
| 14 | 4,77 | 4,26 | 3,10 | 3,70 | 3,86 |
| 15 | 5,08 | 4,58 | 3,31 | 3,95 | 4,06 |
| 16 | 5,42 | 4,82 | 3,52 | 4,20 | 4,32 |
| 17 | 5,73 | 5,09 | 3,73 | 4,45 | 4,54 |
| 18 | 6,05 | 5,39 | 3,94 | 4,71 | 4,80 |
| 19 | 6,37 | 5,67 | 4,15 | 4,96 | 5,07 |
| 20 | 6,70 | 5,96 | 4,36 | 5,21 | 5,33 |
| 21 | 7,01 | 6,24 | 4,57 | 5,46 | 5,59 |
| 22 | 7,34 | 6,58 | 4,78 | 5,71 | 5,85 |
| 23 | 7,65 | 6,81 | 4,99 | 5,97 | 6,11 |
| 24 | 7,99 | 7,10 | 5,20 | 6,22 | 6,37 |
| 24 | 8,31 | 7,38 | 5,41 | 6,47 | 6,57 |
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.13, стр. 67 |
Красным цветом выделены данные по радиаторам 1-го (7 секций), зеленым — 2-го (8 секций), синим — 3-го (9 секций) типов.
Определим расчетную формулу плотности теплового потока на 1 экм нагревательной поверхности отопительных чугунных радиаторов Gотн / Fp ≤ 7 или
Gотн / Fp ≥ 7
Радиаторы М-140-АО 7 секций (4 радиатора)
Gотн / Fp = (3,5 х 7) : 17,4 : 2,54 = 0,55
Итого: 0,55 < 7
Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.
Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.
3,5 х 7 = 24,5 кг/ч расход воды в радиаторе
qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,05 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 422,5 Ккал/(ч·экм)
0,35х7 = 2,45 экм
422,5х2,45 х4 = 4140,5 Ккал/ч
Радиаторы М-140-АО 8 секций (1 радиатор)
Gотн / Fp = (3,5 х
Итого: 0,57 < 7
Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.
Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.
3,5 х 8 = 28 кг/ч расход воды в радиаторе
qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,04 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 426,5 Ккал/(ч·экм)
0,35х8 = 2,8 экм
426,5х2,8 х1 = 1194,2 Ккал/ч
Радиаторы М-140-АО 9 секций (1 радиатор)
Gотн / Fp = (3,5 х 9) : 17,4 : 3,15 = 0,57
Итого: 0,57 < 7
Полученное значение меньше 7, дальнейший расчет выполним по формуле из таблицы ниже.
Вычислим теплопередачу чугунных радиаторов.
3,5 х 9 = 31,5 кг/ч расход воды в радиаторе
qэ = 1,89/φ ·∆tср1,32 = 1,89/1,04 х ((95,0 + 70,0):2 -20)1,32 = 426,5 Ккал/(ч·экм)
0,35х9 = 3,15 экм
426,5х3,15 х1= 1343,5 Ккал/ч
Суммарная тепловая нагрузка по радиаторам М-140-АО
Qр.от.= 4140,5+1194,2 +1343,5 =6678,2 Ккал/ч
Расчетная формула плотности теплового потока на 1 экм нагревательной поверхности отопительных приборов:
|
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), таблица 12.8, стр. 52 |
Посмотреть: тепловые нагрузки на отопление админ здания
Коэффициент φ, учитывающий расход воды в систему:
|
| Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» (И.Г. Староверов, 1975 г.), стр. 48 |
Вычисление местных сопротивлений
Местные сопротивления возникают в трубе и арматуре. На величину данных показателей влияют:
- шероховатость внутренней поверхности трубы;
- наличие мест расширения или сужения внутреннего диаметра трубопровода;
- повороты;
- протяженность;
- наличие тройников, шаровых кранов, приборов балансировки и их количество.
Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется постоянным диаметром и неизменным расходом теплоносителя (в соответствии с тепловым балансом помещения).
Исходные данные для расчета:
- длина расчетного участка – l, м;
- диаметр трубы – d, мм;
- заданная скорость теплоносителя – u, мм;
- характеристики регулирующей арматуры, предоставляемые производителем;
- коэффициент трения (зависит от материала трубы), λ;
- потери на трение — ∆Pl, Па;
- плотность теплоносителя (расчетная) – ρ = 971,8 кг/м3;
- толщина стенки трубы – dн х δ, мм;
- эквивалентная шероховатость трубы – kэ, мм.
Гидравлическое сопротивление — ∆P на участке сети рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха.
Символ ξ в формуле означает коэффициент местного сопротивления.
Порядок расчета гидравлических параметров отопления
Отопление на плане дома
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
Определение оптимального диаметра труб
Виды труб для отопления
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.
Таблица выбора внутреннего диаметра трубопроводов
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
таблица расхода воды в зависимости от диаметра трубы
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.
Учет местных сопротивлений в магистрали
Пример гидравлического расчета отопления
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.
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.
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.
Монтаж
Порядок монтажных работ двухтрубной системы отопления имеет следующий вид:
- Устанавливают котел требуемой мощности. При этом следует соблюдать инструкцию производителя и требования пожарных.
- Прокладывают трубопроводы подачи и «обратки».
- Осуществляют монтаж радиаторов.
- Устанавливают насос, арматуру и приборы.
При монтаже горизонтального контура его отдельные участки оказываются в разных помещениях, поэтому из-за визуальной недоступности соседних элементов бывает трудно соблюсти требуемый уклон. Задачу облегчит применение водяного уровня. Он состоит из двух стеклянных трубок, соединенных резиновой необходимой длины.
Вычисление местных сопротивлений
Местные сопротивления возникают в трубе и арматуре. На величину данных показателей влияют:
- шероховатость внутренней поверхности трубы;
- наличие мест расширения или сужения внутреннего диаметра трубопровода;
- повороты;
- протяженность;
- наличие тройников, шаровых кранов, приборов балансировки и их количество.
Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется постоянным диаметром и неизменным расходом теплоносителя (в соответствии с тепловым балансом помещения).
Исходные данные для расчета:
- длина расчетного участка – l, м;
- диаметр трубы – d, мм;
- заданная скорость теплоносителя – u, мм;
- характеристики регулирующей арматуры, предоставляемые производителем;
- коэффициент трения (зависит от материала трубы), λ;
- потери на трение – ∆Pl, Па;
- плотность теплоносителя (расчетная) – ρ = 971,8 кг/м 3 ;
- толщина стенки трубы – dн х δ, мм;
- эквивалентная шероховатость трубы – kэ, мм.
Гидравлическое сопротивление – ∆P на участке сети рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха.
Символ ξ в формуле означает коэффициент местного сопротивления.
Если в доме стоит печка, отопить она сможет лишь небольшое помещение. Установка батарей отопления в частном доме большой площади обязательна, так как в противном случае отдаленные от печи комнаты отапливаться не будут.
Основные характеристики газового котла Buderus представлены в этом обзоре.
О том, как запустить газовый котел, расскажем в этой статье.
Как проводится гидравлический расчет трубопроводов в системе отопления?
В случае, когда гидравлика считается при попутном движении теплоносителя, чтобы выполнить гидравлический расчет двухтрубной горизонтальной системы отопления выбирается кольцо с максимально загруженным стояком. С учётом того, что радиатор при этом находится внизу.
Для тупиковой версии перемещения горячей воды расчеты выполняются для кольца с нижним радиатором для max загруженного из дальних стояков.
Для горизонтальной схемы берётся кольцо с учетом самой загруженной его ветки, проходящей по первому этажу.
Эффективность отопительной системы вовсе не гарантируют качественные трубы и высокопроизводительный теплогенератор.
Наличие ошибок, допущенных при монтаже, может свести на нет работу котла, работающего на полную мощность: либо в помещениях будет холодно, либо затраты на энергоносители будут неоправданно высокими.
Поэтому важно начинать с разработки проекта, одним из важнейших разделов которого является гидравлический расчет системы отопления
Теория гидравлического расчета системы отопления
Теория гидравлики
Теоретически ГР отопления основан на следующем уравнении:
ΔP = R•l + z
Данное равенство справедливо для конкретного участка.
Расшифровывается это уравнение следующим образом:
- ΔP — линейные потери давления.
- R — удельные потери давления в трубе.
- l — длина труб.
- z — потери давления в отводах, запорной арматуре.
Из формулы видно, что потери давления тем больше, чем она длиннее и чем больше в ней отводов или других элементов, уменьшающих проход или меняющих направление потока жидкости.
Давайте выведем чему равны R и z. Для этого рассмотрим еще одно уравнение, показывающее потери давления от трения об стенки труб:
ΔPтрение = (λ/d)*(v²ρ/2)
Это уравнение Дарси — Вейсбаха. Давайте расшифруем его:
- λ — коэффициент, зависящий от характера движения трубы.
- d — внутренний диаметр трубы.
- v — скорость движения жидкости.
- ρ — плотность жидкости.
Из этого уравнения устанавливается важная зависимость — потери давления на трение тем меньше, чем больше внутренний диаметр труб и меньше скорость движения жидкости.
Причем, зависимость от скорости здесь квадратичная. Потери в отводах, тройниках и запорной арматуре определяются по другой формуле:
ΔPарматура = ξ*(v²ρ/2)
Здесь:
- ξ — коэффициент местного сопротивления (далее КМС).
- v — скорость движения жидкости.
- ρ — плотность жидкости.
Из данного уравнения также видно, что падение давления возрастает с увеличением скорости жидкости.
Также, стоит сказать, что в случае применения низкозамерзающего теплоносителя также будет играть важную роль его плотность — чем она выше тем тяжелее циркуляционному насосу.
Поэтому при переходе на «незамерзайку» возможно придется заменить циркуляционный насос.
Из всего вышеизложенного выведем следующее равенство:
ΔP =ΔPтрение +ΔPарматура=((λ/d)(v²ρ/2)) + (ξ(v²ρ/2)) = ((λ/α)l(v²ρ/2)) + (ξ*(v²ρ/2)) = R•l + z;
Отсюда получаем следующие равенства для R и z:
- R = (λ/α)*(v²ρ/2) Па/м;
- z = ξ*(v²ρ/2) Па;
Теперь давайте разберемся в том, как используя эти формулы рассчитать гидравлическое сопротивление.
Формулы расчёта
Исходя из общих потребностей здания в тепловой энергии и технических характеристик постройки, с целью определения оптимального количества теплоты за единицу времени могут использоваться разные стандартные формулы.
При отсутствии приборов учёта: Q = V × (Тх - Тy) / 1000
| Обозначение | Параметр |
| V | Объём теплового носителя в отопительной системе |
| Тх | Показатели температурного режима нагретого теплоносителя (60-65оС) |
| Тy | Исходная температура не нагретого теплового носителя |
| 1000 | Стандартный поправочный числовой множитель |
Схема отопления с замкнутым типом контура:
Qот = α × qо × V × (Тв - Тн.р) × (1 + Kн.р) × 0,000001
| Обозначение | Параметр |
| α | Корректирующий погодные характеристики числовой множитель при уличном температурном режиме, отличном от минус 30оС |
| V | Показатели объёма строения в соответствии с наружными замерами |
| qо | Отопительный удельный показатель при температурном режиме -30оС |
| tв | Расчётные показатели внутреннего температурного режима в строении |
| tн.р | Расчётный режим наружного температурного режима для проектирования отопительной системы |
| Kн.р | Поправочный числовой множитель в виде соотношения теплопотерь с инфильтрацией и тепловой передачей посредством внешних конструктивных элементов |
Применение поправочного числового множителя
При выполнении расчётов тепловой нагрузки обязательно учитывается поправочный числовой множитель, при помощи которого определяется отличие расчётного температурного режима наружного воздуха для проектов отопительных систем. В таблице представлены поправочные числовые множители для различных климатических зон, расположенных на территории Российской Федерации.
| -35оС | -36оС | -37оС | -38оС | -39оС | -40оС |
| 0,95 | 0,94 | 0,93 | 0,92 | 0,91 | 0,90 |
В других регионах России, где расчётный температурный режим наружных воздушных масс при проектировании отопительной системы находится на уровне минус 31°С или ниже, значения расчётных температур внутри обогреваемых помещений принимаются в соответствии с данными, приведёнными в действующей редакции СНиП 2.08.01-85.
На что обратить внимание при расчётах
В соответствии с действующим СНиП, на каждые 10 м2 обогреваемой площади должно приходится не менее 1 кВт тепловой мощности, но при этом в обязательном порядке учитывается так называемый региональный поправочный числовой множитель:
- зона с умеренными климатическими условиями – 1.2-1.3;
- территория южных регионов – 0.7-0.9;
- районы крайнего севера – 1.5-2.0.
Кроме прочего, немаловажное значение имеет высота потолочных конструкций и индивидуальные тепловые потери, которые напрямую зависят от типовых характеристик эксплуатируемого строения. Как правило, на каждый кубометр полезной площади затрачивается 40 ватт тепловой энергии, но при выполнении расчётов потребуется также учитывать следующие поправки:
- наличие окна – плюс 100 ватт;
- наличие двери – плюс 200 ватт;
- угловое помещение – поправочный числовой множитель 1.2-1.3;
- торцевая часть здания – поправочный числовой множитель 1.2-1.3;
- частное домовладение – поправочный числовой множитель 1.5.
Практическое значение имеют показатели потолочного и стенового сопротивления, потери тепла через конструкции ограждающего типа и функционирующую вентиляционную систему.
| Вид материала | Уровень термического сопротивления |
| Кирпичная кладка в три кирпича | 0,592 м2 × с/Вт |
| Кирпичная кладка в два с половиной кирпича | 0,502 м2 × с/Вт |
| Кирпичная кладка в два кирпича | 0,405 м2 × с/Вт |
| Кирпичная кладка в один кирпич | 0,187 м2 × с/Вт |
| Газосиликатные блоки толщиной 200 мм | 0,476 м2 × с/Вт |
| Газосиликатные блоки толщиной 300 мм | 0,709 м2 × с/Вт |
| Бревенчатые стены толщиной 250 мм | 0,550 м2 × с/Вт |
| Бревенчатые стены толщиной 200 мм | 0,440 м2 × с/Вт |
| Бревенчатые стены толщиной 100 мм | 0,353 м2 × с/Вт |
| Деревянный неутеплённый пол | 1,85 м2 × с/Вт |
| Двойная деревянная дверь | 0,21 м2 × с/Вт |
| Штукатурка толщиной 30 мм | 0,035 м2 × с/Вт |
| Каркасные стены толщиной 20 см с утеплением | 0,703 м2 × с/Вт |
В результате функционирования вентиляционной системы потери тепловой энергии в зданиях составляют порядка 30-40%, через кровельные перекрытия уходит примерно 10-25%, а сквозь стены – около 20-30%, что должно учитываться при проектировании и расчёте тепловой нагрузки.
