2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидравлическая увязка отопления

F.A.Q. о котлах и отоплении

Применение арматуры и регуляторов для гидравлической увязки Oventrop (Овентроп)

Ответ

На сегодня надёжный способ снижения затрат на отопление дома – это применение арматуры и регуляторов для гидравлической увязки Oventrop (Овентроп).

В последние годы отношение к гидравлической увязке систем отопления значительно изменилось. Сейчас нет необходимости доказывать ее важность и эффективность. Действительно, существует ряд традиционных проблем систем отопления в наших домах, избавиться от которых без их гидравлической увязки практически невозможно:

  • в отдельных помещениях почти невозможно достичь желаемой температуры. Данная проблема особенно часто возникает при изменениях тепловой нагрузки;
  • при переключении системы отопления дома с режима пониженной нагрузки (режим ночной экономии) на рабочий режим отдельные элементы системы прогреваются со значительной задержкой во времени;
  • колебания температуры отапливаемых помещений, которые особенно заметны при работе системы в режиме пониженной нагрузки;
  • высокое энергопотребление, несмотря на наличие соответствующего регулятора температуры в ИТП.

Основная причина вышеназванных неполадок заключается в том, что в отдельные участки системы отопления дома поступает недостаточное для компенсации теплопотерь количество теплоносителя. Если данное обстоятельство имеет место, то оно может быть устранено за счет применения балансировочных вентилей и автоматических регуляторов расхода (гидравлической увязки) Oventrop. Неслучайно гидравлическая увязка является обязательным элементом современных систем отопления дома в соответствии с Европейскими нормами DIN 18380. Кроме того, и это очень важно при постоянно возрастающей стоимости тепловой энергии, гидравлическая увязка Oventrop позволяет на 2530% уменьшить расход теплоносителя в системе отопления и, соответственно, на 2025% снизить затраты энергии на отопление дома с разветвленными системами внутренних коммуникаций.

Oventrop предлагает проектировщикам и монтажникам все виды регулирующей арматуры, необходимой для проведения гидравлической увязки. Вентили Oventrop могут поставляться как по отдельности, так и в составе арматурных блоков. С их помощью решаются любые задачи по гидравлической увязке.

Мировое признание получили балансировочные вентили Oventrop серии Hydrocontrol. Регулирующие вентили Hydrocontrol R (рис.1 справа) из бронзы (PN 25, 150 `C) с двухсторонним муфтовым резьбовым присоединением ДуP10P ДуP65 или двусторонним присоединением с наружной резьбой и накидными гайками Ду 10 Ду 50 находят широкое применение при гидравлической увязке стояков систем отопления в большом диапазоне расходов теплоносителя. Hydrocontrol R может быть смонтирован как на подающем, так и на обратном трубопроводе практически из любого материала и совмещает в себе 5 функций: преднастройка, измерение, отключение стояков, заполнение и опорожнение.

Регулирующий вентиль HydrocontrolPF (PN 16, 150 `C) (рис. 1 в центре) с двусторонним фланцевым присоединением Ду 20 Ду 300 имеет корпус из высококачественного чугуна и предназначен для гидравлической балансировки стояков и внутренних магистралей систем отопления домов.

В системах, характеризующихся значительными колебаниями массовых расходов теплоносителя (например, при установке термостатов Овентроп на отопительные приборы), как правило, применяются регуляторы перепада давления Hydromat DP (рис. 1 слева) (PN 16, 120 `C), Ду 15 Ду 100, которые представляют собой работающие без посторонней энергии пропорциональные регуляторы мембранного типа. Hydromat DP всегда работает в паре с запорным вентилем Hydrocontrol A и устанавливается на обратном трубопроводе.

Для поддержания постоянного расхода теплоносителя по стоякам применяются регуляторы расхода HydromatPQ (рис. 2) (PN 16, 120 `C), Ду 15 Ду 40. Они также являются пропорциональными регуляторами мембранного типа со шкалой прямой визуальной настройки, которая может быть зафиксирована и опломбирована.

В настоящее время производственная программа компании Oventrop расширена за счет разработки новой серии Hycocon регулирующей арматуры для стояков и веток систем отопления, охлаждения и кондиционирования из коррозионно-защищенной латуни.

Это серия компактных регуляторов с прямой врезкой вентильных вставок (PN 16 , -10 `С + 120 `С). Серия Hycocon включает в себя следующие варианты:

  • Hycocon V регулирующий вентиль;
  • Hycocon A запорный вентиль на стояк;
  • Hycocon T вентиль на стояк или ветку со вставкой AV 6 под термостаты с преднастройкой или сервоприводы;
  • Hycocon TM вентиль со специальной вставкой для систем с большими расходами под термостаты и сервоприводы;
  • Hycocon B базовый корпус под различные вентильные вставки;
  • Hycocon DP регулятор перепада давления;
  • Hycocon Q регулятор расхода (только для Ду 15).

Поставляются диаметрами Ду 15, Ду 20, Ду 25, Ду 32, Ду 40 с внутренней или наружной резьбой. Монтаж вентилей возможен как на подающей, так и на обратной линии. Вентили Овентроп поставляются в изолирующих пластинах (до 80 `С). Новая вентильная вставка в арматуре Овентроп серии Hycocon позволяет производить замену маховиков для отключения, регулирования расхода и перепада давления без спуска воды из системы (Ду 1525) посредством инструмента DemoBloc.

Вентили Hycocon A и Hycocon T/TM могут быть также оснащены термостатом, терморегулятором, термоэлектрическим и электромоторным приводом, приводами системы умный дом EIB и LON. Благодаря этой универсальной комбинации Oventrop предлагает своим партнерам практичные и комфортные решения автоматического и ручного регулирования расхода по стоякам и веткам в инженерных системах зданий.

Для оптимального функционирования систем отопления и холодоснабжения, а именно для обеспечения расчетным количеством теплоносителя как отдаленных от насоса ветвей системы, так и близко расположенных, возможно проведение гидравлической увязки и после монтажа.

Кроме того, гидравлическую увязку необходимо проводить в случаях, когда смонтированная система отличается от расчетной (или реально не выдает расчетные параметры, например, из-за ошибок в монтаже) либо произошли изменения в различных ее частях (например, появилась дополнительная тепловая нагрузка). Для этого применяется портативный, переносной измерительный компьютер Oventrop OV DMC 2 (рис. 3). Он специально создан для регулирования систем отопления и холодоснабжения и позволяет не только измерить параметры теплоносителя в различных точках системы без ограничения ее работоспособности, но и при помощи специальных встроенных в прибор компьютерных программ определить оптимальные настройки всех регулирующих вентилей системы по фактическим расходам теплоносителя. Таким образом можно произвести гидравлический аудит и балансировку системы отопления дома даже в случае, когда часть гидравлических параметров системы не известна (например, при реконструкции старых систем с частичной заменой трубопроводов), или найти выход из сложной ситуации, когда какая-то часть системы в реальных условиях эксплуатации по неизвестной причине не работает в соответствии с расчетом (проектом). Заметим, что измерительные компьютеры Oventrop OVDMC 2 уже применяются в Беларуси и есть обученные специалисты, которые владеют компьютерными методиками гидравлической увязки сложных и проблемных систем отопления.

Многообразие и высокое качество регулирующей арматуры Oventrop позволяет рассматривать гидравлическую увязку систем отопления и холодоснабжения как один из наиболее доступных способов повышения надежности и энергоэффективности внутренних коммуникаций зданий.

По материалам журнала «Архитектура и строительство»

Зачем в отоплении нужна гидрострелка и принцип ее работы

Чтобы различные контуры, узлы и приборы в разветвленных сложных системах отопления работали слажено, нужны устройства, которые будут регулировать их работу. Гидрострелка для отопления позволяет объединить разрозненные контуры в единую систему и наладить бесперебойную работу. Гидравлический разделитель имеет простое устройство. Если рассмотреть принцип его работы, можно понять, в каких режимах работает гидрострелка и какие дополнительные возможности у нее есть. Не менее важно правильно выполнить расчет разделителя и совместить его с коллектором.

Что такое гидрострелка?

Если в многоконтурной сложной отопительной системе установить насосное оборудование значительной мощности, то даже оно не сможет справиться с разными условиями и параметрами функционирования сети. Такие несоответствия в работе разных контуров будут негативно влиять на работу нагревательного котла и сокращать сроки службы дорогого оборудования.

Разветвленные отопительные сети не могут работать слаженно по причине того, что у каждого контура своя производительность и напор. Но даже если каждый контур укомплектовать собственным циркуляционным насосом с учетом параметров магистрали, то проблема разрозненности системы только обострится. Это приведет к разбалансировке сетей, потому что у каждого отопительного контура будут свои параметры.

Для решения проблемы один общий котел должен подогревать требуемое количество теплоносителя, но каждый контур должен получать из коллектора требуемое ему количество подогретой жидкости. В этом случае функции разделителя гидравлической системы выполняет коллектор. Гидроразделитель нужен для выделения из общего контура котлового потока. Другое название гидроразделителя – гидрострелка или ГС (гидравлическая стрелка).

Читать еще:  Датчик сброса воздуха в системе отопления

Такое название устройства произошло от аналогии с железнодорожной стрелкой. Как ж/д стрелка разводит поезда в нужном направлении, так и гидрострелка распределяет потоки теплоносителя по отдельным контурам. Внешне устройство напоминает отрезок трубы круглого или прямоугольного сечения с торцевыми заглушками. Приспособление соединяется посредством трубопровода с коллектором и котлом и имеет несколько патрубков в боковой части.

Как работает гидравлический разделитель?

Насос котельного оборудования разгоняет циркулирующий теплоноситель до скорости 0,7-0,9 м/с, но через гидравлический разделитель для отопления жидкость проходит 0,1-0,3 м в секунду. Снижение скорости потока происходит из-за изменения направления тока жидкости и ее объема, проходящего через определенный отрезок трубопровода. Но такое снижение скорости не сказывается на теплопотерях в контуре.

Гидравлическая стрелка имеет принцип работы, который основан на том, что внутри корпуса прибора практически отсутствует гидравлическое сопротивление ламинарного потолка жидкости. Это позволяет сохранить скорость движения теплоносителя и уменьшить тепловые потери сети. По сути, гидрострелка – это буферная зона, разделяющая нагревательный котел и потребительскую цепь. В итоге каждый насос может работать автономно, не вызывая разбалансировку гидравлического равновесия.

Режимы работы

Гидроразделитель в системе отопления может работать в трех режимах:

  • В одном из режимов гидравлическая стрелка для систем отопления создает равновесие, при котором расход котлового контура такой же, как у всех подключенных к коллектору и гидрострелке отдельных контуров. В таком случае тепловой носитель проходит устройство в горизонтальном направлении и не задерживается в нем. При этом температура жидкости в отводящем и подающем патрубке одинаковая. Такой режим работы, когда гидрострелка практически не оказывает влияния на деятельность всей сети, встречается очень редко.
  • При втором режиме работы суммарный расход во всех разрозненных контурах превышает количество теплоносителя, который выдает котел. Такие ситуации случаются, если все контуры одновременно расходуют максимальное количество нагретой жидкости. Иными словами спрос на теплоноситель значительно превышает возможности нагревательного оборудования. Благодаря гидрострелке разбалансировка и остановка системы не произойдет. В корпусе устройства образуется восходящий по вертикали поток жидкости, обеспечивающий подмес горячего носителя из малого котлового контура.
  • Есть еще один режим, в котором термострелка на отопление функционирует в большинстве случаев. В таком режиме общий расход на коллекторе меньше, чем потребление нагретой воды в малом контуре. Иными словами, предложение превышает спрос всех разрозненных контуров. Разбалансировки системы удается избежать, потому что в термострелке формируется нисходящий по вертикали поток. Благодаря ему лишний объем жидкости сбрасывается в обратку.

Дополнительные функции гидрострелки

Благодаря особому принципу работы гидравлического разделителя в системе отопления устройство может иметь дополнительные возможности:

  • Когда жидкость попадает в корпус разделителя, ее скорость немного снижается, что способствует сбору на дне нерастворимых примесей. Они содержатся в любом теплоносителе. Чтобы периодически сливать собравшийся осадок, снизу на корпусе агрегата установлен кран.
  • Также благодаря уменьшению скорости тока теплоносителя из воды легко выделяются пузырьки воздуха. Скопившиеся в верхней части корпуса газы легко выводятся через автоматический воздухоотводчик, который установлен в этом месте. В таком случае гидрострелка выполняется функции сепаратора. Удаление скопившихся газов важно делать сразу после выхода теплоносителя из нагревательного оборудования, ведь при нагревании воды газообразование усиливается.
  • В сетях с чугунными котлами гидроразделитель выполняется функции дополнительного защитного оборудования. Благодаря этому устройству в теплообменник котла не попадает очень холодная вода, которая может привести к трещинообразованию и поломке нагревателя.

Устройство гидрострелки

В продаже есть гидроразделители разной формы и размера. В любом случае устройство гидрострелки максимально простое. Независимо от конфигурации и габаритов прибора его конструкция соответствует определенным принципам. Также в продаже есть универсальные модели, объединяющие в себе коллектор и разделитель.

Стоит знать! Классическая гидрострелка конструируется с учетом правила «3-х диаметров». При определении диаметра берут внутреннее сечение без учета толщины стенок.

Разделитель имеет цилиндрический корпус, от которого отходят несколько патрубков. При желании его можно изготовить самостоятельно. Обычно гидроразделитель устанавливается вертикально, но это не обязательно. Такое расположение является классическим, потому что при вертикальной установке проще отводить газы и удалять нерастворимый осадок. В большинстве случае это сварная конструкция из металлических труб. Но такое устройство можно сделать из отрезков медных или полипропиленовых труб.

Расчет гидроразделителя для отопительных систем

При расчете гидрострелки для отопления учитывают расход теплоносителя и необходимую тепловую мощность контура. При проведении расчетов также важно учитывать теплоемкость циркулирующей жидкости, а также разницу температур носителя в трубах отведения и подачи. Обычно для расчета используют следующую формулу, позволяющую определить диаметр гидроразделителя:

Как совмещается коллектор с гидрострелкой?

Для устройства системы отопления небольшого частного дома используется нагревательное оборудование со встроенным насосом. Если к котельному агрегату подсоединяются вторичные контуры, то требуется провести установку гидрострелки в системе отопления. Для подключения отопительных контуров построек с площадью, превышающей 150 м², используют специальные гребенки, а не обычный гидроразделитель, который в таком случае получится очень громоздким.

При устройстве отопительной магистрали сначала подключают гидрострелку, а потом распределительный коллектор. Это приспособление состоит из двух отдельных частей, соединенных перемычками. Количество парных патрубков будет таким же, как и число контуров, то есть для каждого контура понадобится по паре патрубков.

Благодаря распределительной гребенке ремонт и эксплуатация отопительных сетей упрощаются. Удобно и то, что запорная и регулирующая арматура расположены в одном месте. Коллектор имеет увеличенный диаметр, что способствует равномерному распределению теплоносителя по контурам.

Гидравлический модуль состоит из коллектора и гидроразделителя. Такая компактная конструкция не занимает много места, что очень важно в небольшой котельной.

Для устройства обвязки используется несколько монтажных выпусков:

  • в самом верху расположены выпуски для радиаторного высоконапорного контура;
  • в нижней части установлены патрубки для подключения низконапорного контура обогрева полов;
  • с одной боковой стороны (напротив гидрострелки) установлен теплообменник.

Между подающим и обратным коллектором вмонтирован балансировочный клапан. За счет наличия регулирующей арматуры можно настроить нужное давление теплоносителя на самом дальнем контуре и отрегулировать поток. Балансировочные клапаны позволяют более равномерно распределять потоки теплоносителя для удовлетворения спроса каждого контура.

Прежде чем самостоятельно сконструировать гидроразделитель, проводят необходимые расчеты, делают чертежи и схемы. Подобная работа под силу только мастеру, разбирающемуся в теплотехнике и имеющему необходимые навыки монтажных работ.

Особенности гидравлического расчета системы радиаторного отопления

Комфорт в загородном доме во многом зависит от надёжной работы системы отопления. Теплоотдача при радиаторном отоплении, системе «тёплый пол» и «тёплый плинтус» обеспечивается за счёт движения по трубам теплоносителя. Поэтому правильному подбору циркуляционных насосов, запорно-регулирующей арматуры, фитингов и определению оптимального диаметра трубопроводов предшествует гидравлический расчёт системы отопления.

Данный расчёт требует профессиональных знаний, поэтому мы в данной части учебного курса «Системы отопления: выбор, монтаж», с помощью специалиста компании REHAU, расскажем:

  • О каких нюансах следует знать перед выполнением гидравлического расчёта.
  • Чем отличаются системы отопления с тупиковым и попутным движением теплоносителя.
  • В чём состоят цели гидравлического расчёта.
  • Как материал труб и способ их соединения оказывает влияние на гидравлический расчёт.
  • Каким образом специальное программное обеспечивание позволяет ускорить и упростить процесс гидравлического расчета.

Нюансы, о которых надо знать перед выполнением гидравлического расчёта

В современной системе отопления протекают сложные гидравлические процессы с динамически меняющимися характеристиками. Поэтому на гидравлический расчёт оказывает влияние множество нюансов: начиная от типа системы отопления, вида отопительных приборов и способа их присоединения, режима регулирования и заканчивая материалом комплектующих.

Важно: Трубопроводная отопительная система загородного дома — это сложная разветвлённая сеть. Гидравлический расчет определяет её правильную работу так, чтобы ко всем отопительным приборам поступало необходимое количество теплоносителя. Правильно рассчитать и спроектировать систему отопления может только квалифицированный специалист, имеющий профильное образование по данной дисциплине.

Читать еще:  Датчик температуры на радиатор отопления

Системы радиаторной и водопроводной разводок — это разветвленные трубопроводные сети. В трубопроводах давление теряется на трение о стенки труб и на местные сопротивления в фасонных частях при разделении или слиянии потоков, на внезапные расширения или сужения «живого» сечения. Для того чтобы теплоноситель или вода поступали к отопительным приборам или точкам водоразбора в необходимом количестве, трубопроводная сеть должна быть правильно рассчитана.

Вне зависимости от того, какая система отопления смонтирована в доме, например, радиаторная разводка или тёплый пол, принцип гидравлического расчёта одинаков для всех, но каждая система требует индивидуального подхода.

Например, система отопления может быть заправлена водой, этилен- или пропиленгликолем, а это повлияет на гидравлические параметры системы.

У этиленгликоля или пропиленгликоля большая вязкость и меньшая текучесть, чем у воды, а значит, и сопротивление при движении по трубопроводу будет больше. Кроме этого, теплоёмкость этиленгликоля меньше, чем у воды, и составляет 3,45 кДж/(кг▪К), а у воды 4.19 кДж/(кг*К). В связи с этим расход, при том же перепаде температур, должен быть на 20 с лишним процентов выше.

Важно: вид теплоносителя, который будет циркулировать в системе отопления, определяется заранее. Соответственно: проектировщик при гидравлическом расчёте системы отопления должен учесть его характеристики.

Выбор одно- или двухтрубной системы отопления также влияет на методику гидравлического расчёта.

Это связано с тем, что в однотрубной системе вода последовательно проходит через все радиаторы, и расход через все приборы в расчетных условиях будет единым при различных небольших перепадах температур на каждом приборе. В двухтрубной системе вода через отдельные кольца поступает независимо в каждый радиатор. Поэтому в двухтрубной системе перепад температур на всех приборах будет одинаковым и большим, порядка 20 К, а вот расходы через каждый прибор будут существенно различаться.

При гидравлическом расчете выбирается самое нагруженное кольцо. Оно является расчётным. Все остальные кольца увязываются с ним так, чтобы потери в параллельных кольцах были одинаковыми, с соответствующими им участками главного кольца.

При выполнении гидравлического расчета обычно вводятся следующие допущения:

  1. Скорость воды в подводках не более 0,5 м/с, в магистралях в коридорах 0,6-0,8 м/с, в магистралях в подвалах 1,0-1,5 м/с.
  2. Удельные потери давления на трение в трубопроводах — не более 140 Па/м.

Системы отопления с тупиковым и попутным движением теплоносителя

Отметим, что в системах радиаторной разводки, при едином принципе гидравлического расчёта, существуют разные подходы, т.к. системы подразделяются на тупиковые и попутные.

При тупиковой схеме теплоноситель движется по трубам «подачи» и «обратки» в противоположные стороны. И, соответственно, в попутной схеме теплоноситель движется по трубам в одном направлении.

В тупиковых системах расчет ведётся через дальние — наиболее нагруженные участки. Для этого выбирается главное циркуляционное кольцо. Это самое неблагоприятное направление для воды, по которому прежде всего подбираются диаметры отопительных труб. Все остальные второстепенные кольца, которые возникают в этой системе, должны увязываться с главным. В попутной системе расчёт ведётся через средний, наиболее нагруженный, стояк.

В системах водопровода соблюдается аналогичный принцип. Система рассчитывается через самый удалённый и самый нагруженный стояк. Но есть особенность – в расчёте расходов.

Важно: если в радиаторной разводке расход зависит от количества тепла и перепадов температур, то в водопроводе расход зависит от норм водопотребления, а также от типа установленной водоразборной арматуры.

Цели гидравлического расчета

Цели гидравлического расчета заключаются в следующем:

  1. Подобрать оптимальные диаметры трубопроводов.
  2. Увязать давления в отдельных ветвях сети.
  3. Выбрать циркуляционный насос для системы отопления.

Раскроем подробнее каждый из этих пунктов.

1. Подбор диаметров трубопроводов

Чем меньше диаметр трубопровода, тем больше сопротивление оказывается потоку теплоносителя из-за трения о стенки трубопровода и местных сопротивлений на поворотах и ответвлениях. Поэтому для малых расходов, как правило, берутся малые диаметры трубопроводов, для больших расходов, соответственно, большие диаметры, за счёт чего можно ограниченно отрегулировать систему.

Если система разветвлённая – есть короткая и длинная ветка, то на длинной ветке идёт большой расход, а на короткой — меньший. В этом случае короткая ветка должна выполняться из труб меньших диаметров, а длинная ветка должна выполняться из труб большего диаметра.

И, по мере уменьшения расхода, от начала к концу ветки диаметры труб должны уменьшаться так, чтобы скорость теплоносителя была примерно одинакова.

2. Увязка давлений в отдельных ветвях сети

Увязка может производиться подбором соответствующих диаметров труб или, если возможности этого способа исчерпаны, то за счёт установки регуляторов расхода давления или регулировочных вентилей на отдельных ветвях.

Частично мы, как это описано выше, можем увязать давление с помощью подбора диаметров трубопроводов. Но не всегда это удаётся сделать. Например, если берём самый маленький диаметр трубопровода на короткой ветке, а сопротивление в нём все равно недостаточно большое, тогда весь поток воды будет идти через короткую ветку, не заходя в длинную. В этом случае требуется дополнительная регулировочная арматура.

Регулировочная арматура может быть разной.

Бюджетный вариант — ставим регулировочный вентиль — т.е. вентиль с плавной регулировкой, который имеет градацию в настройке. Каждый вентиль имеет свою характеристику. При гидравлическом расчёте проектировщик смотрит, какое давление необходимо погасить, и определяется так называемая невязка давлений между длинной и короткой ветками. Тогда по характеристике вентиля проектировщик определяет, на сколько оборотов этот вентиль, от полностью закрытого положения, надо будет открыть. Например, на 1, на 1.5 или на 2 оборота. В зависимости от степени открытия вентиля будет добавляться разное сопротивление.

Более дорогой и сложный вариант регулировочной арматуры — т.н. регуляторы давления и регуляторы расхода. Это устройства, на которых мы задаём необходимый расход или необходимый перепад давлений, т.е. падение давлений на этой ветке. В этом случае устройства сами контролируют работу системы и, если расход не соответствует требуемому уровню, то они открывают сечение, и расход увеличивается. Если расход слишком большой, то сечение перекрывается. Аналогично происходит и с давлением.

Если все потребители после ночного понижения теплоотдачи одновременно открыли утром свои отопительные приборы, то теплоноситель попытается, в первую очередь, поступать в ближние к тепловому пункту приборы, а до дальних дойдет спустя часы. Тогда сработает регулятор давления, прикрывая ближайшие ветки и, тем самым, обеспечит равномерное поступление теплоносителя во все ветки.

3. Подбор циркуляционного насоса по давлению (напору) и по расходу (подаче)

Расчетные потери давления в главном циркуляционном кольце (с небольшим запасом) определят напор для циркуляционного насоса. А расчетный расход насоса – это суммарный расход теплоносителя по всем ветвям системы. Насос подбирается по напору и по расходу.

Если в системе стоит несколько циркуляционных насосов, то в случае их последовательного монтажа у них суммируется напор, а расход будет общим. Если насосы работают параллельно, то у них суммируется расход, а напор будет одинаковым.

Важно: Определив в ходе гидравлического расчёта потери давления в системе, можно выбрать циркуляционный насос, который оптимально будет соответствовать параметрам системы, обеспечивая оптимум затрат – капитальных (стоимость насоса) и эксплуатационных (стоимость электроэнергии на циркуляцию).

Как выбор комплектующих для системы отопления влияет на гидравлический расчёт

Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления, фитинги, а также техника их соединения, оказывает существенное влияние на гидравлический расчет.

Трубы, имеющие гладкую внутреннюю поверхность, уменьшают потери на трение при движении теплоносителя. Это даёт нам преимущества – берём трубопроводы меньшего диаметра и экономим на материале. Также уменьшаются затраты электроэнергии, необходимые для работы циркуляционного насоса. Можно взять насос меньшей мощности, т.к. за счёт меньшего сопротивления в трубопроводах требуется меньший напор.

В местах соединений «фитинг-труба», в зависимости от способа их монтажа, могут быть большие потери, или, наоборот, потери на сопротивление потоку при движении теплоносителя сведены к минимуму.

Читать еще:  Гидроопрессовка системы отопления

Например, если используется техника соединения методом «надвижной гильзы», т.е. развальцовывается конец трубопровода, и внутрь вставляется фитинг, то за счёт этого не происходит заужения живого сечения. Соответственно: уменьшается местное сопротивление, и уменьшаются энергетические затраты на циркуляцию воды.

Подведение итогов

Выше уже говорилось, что гидравлический расчёт системы отопления — это сложная задача, требующая профессиональных знаний. Если предстоит спроектировать сильно разветвлённую систему отопления (большой дом), то расчёт вручную отнимает много сил и времени. Для упрощения данной задачи разработаны специальные компьютерные программы.

С помощью этих программ можно сделать гидравлический расчёт, определить регулировочные характеристики запорно-регулировочной арматуры и автоматически составить заказную спецификацию. В зависимости от типа программ, расчёт осуществляется в среде AutoCAD или в собственном графическом редакторе.

Добавим, что сейчас при проектировании промышленных и гражданских объектов наметилась тенденция к использованию BIM технологий (building information modeling). В этом случае все проектировщики работают в едином информационном пространстве. Для этого создаётся «облачная» модель здания. Благодаря этому любые нестыковки выявляются ещё на стадии проектировании, и своевременно вносятся необходимые изменения в проект. Это позволяет точно спланировать все строительные работы, избежать затягивания сроков сдачи объекта и тем самым сократить смету.

Как и с какой целью делают гидравлический расчёт системы отопления

Наличие производительного теплогенератора, качественных труб и современных радиаторов вовсе не означает, что отопление получится эффективным. Если система неправильно сконструирована, то возможны ситуации, когда работающий на полную мощность котёл не может обеспечить комфортную температуру во всех комнатах. Либо тепла хватает, но расходы на энергоносители непомерно велики. Чтобы не совершать непоправимых ошибок, необходимо разработать проект, важной часть которого является гидравлический расчёт системы отопления. Пожалуй, самой сложной частью.

Зачем нужен расчёт гидравлики системы отопления

Суть проблемы

Современные отопительные установки являются динамичными системами, которые во время эксплуатации работают в разных рабочих режимах. Теплоноситель водяного отопления циркулирует под давлением, но эта величина не является постоянной. Потери возникают на разных участках из-за конструктивных особенностей системы (трение о стенки труб, сопротивление на фитингах и т.д.). Также мы сами манипулируем давлением, когда с помощью арматуры балансируем распределение тепла по комнатам. Вручную или с помощью автоматизации систем пользователь управляет мощностью отопительного устройства, меняет уровень нагрева теплоносителя. И снова напор в сети скачет, ведь чем выше температура, тем выше давление, и наоборот.

Падение давления на конкретном участке приводит к уменьшению его тепловой производительности. Качественное отопление должно в любых условиях работать стабильно и экономично, но для этого нужно, чтобы к каждому радиатору поступало ровно столько теплоносителя, сколько необходимо для восполнения теплопотерь в помещении и поддержания заданной температуры.

Решение

Одна из основных задач разработчика – снизить возможные потери напора, что позволяет улучшить регулирование отдельных участков и системы в целом. Существует специальный термин «рост авторитета вентиля». Он означает, что местное сопротивление, которое оказывает кран или клапан на проток в регулируемой ветке, более выгодно соотносится с рабочим давлением в участке. Чем большим объёмом теплоносителя конкретный элемент управляет, тем он ценнее.

Также следует произвести гидравлическую увязку циркуляционных колец. Грамотное использование балансировочных клапанов, вентилей, регуляторов давления позволяет избежать перегрева ближних к котлу помещений и недостатка тепла в удалённых (лишние пару градусов в комнате – это перерасход тепла на уровне 5-10 процентов). Ограничивая проток в одной ветке, мы увеличиваем его для других – перераспределяем теплоноситель.

Итак, гидравлический расчёт отопления помогает инженеру-конструктору решить следующие задачи:

  • высчитать пропускную способность трубопроводов и падение напора на главном и второстепенных контурах;
  • подобрать сечение труб, если показатели расхода теплоносителя и давления в системе уже заданы;
  • рассчитать оптимальные способы балансировки ветвей системы;
  • определить необходимую мощность циркуляционного насоса.

Этапы проведения гидравлического расчёта отопления

Сбор и систематизация исходных данных

Перед началом вычислений разработчик изучает теплотехнические характеристики объекта и на основании ТЗ предварительно конструирует подходящий вариант системы отопления. Выполняют следующие мероприятия:

  • Производят тепловой расчёт, в результате которого получают информацию о необходимом количестве тепла для каждого помещения.
  • Выбирают теплогенератор и отопительные приборы.
  • Принимают решение о способах разводки трубопроводов и особенностях балансировки системы.
  • Выбирают тип труб и спецификацию регулирующей арматуры.
  • Составляют аксонометрические схемы разводки и детальные планы помещений с указанием основных исходных данных (расход теплоносителя, мощность батарей, расстановка оборудования и т.д.). Узловые точки, основной контур и отдельные участки маркируются, обозначается длина колец.

Выбор метода

Есть несколько способов выполнить расчёт гидравлики отопительной системы (как правило, все они выполняются с применением специального программного обеспечения):

  • сложением характеристик проводимости и сопротивления;
  • по удельным потерям давления;
  • по длинам трубопроводов;
  • сравнением динамических давлений;
  • по объёму транспортируемого теплоносителя.

Конкретный метод используют в зависимости от того, являются ли перепады температуры в системе динамичными или стабильными. Также берётся во внимание конфигурация отопления: некоторые способы вычислений подходят только для однотрубных схем разводки, другие – универсальны. Чаще всего применяют гидравлический расчёт трубопроводов системы отопления по потерям давления.

Расчёт сечения труб

Выбор оптимального размера труб – один из действенных методов управления рабочими характеристиками системы отопления. Так, использование труб завышенного сечения влечёт за собой:

  • рост капитальных затрат;
  • снижение рабочего давления;
  • критичное уменьшение скорости перекачки теплоносителя с большой вероятностью завоздушивания;
  • появление существенной тепловой инерции отопления.

Уменьшение диаметра трубопроводов позволяет сократить как капитальные, так и эксплуатационные затраты, но приводит к увеличению скорости потока. При показателях от 0,6 м/с в системе появляются шумы, поэтому оптимальной для жилых помещений считается скорость транспортировки теплоносителя в пределах 0,3-0,7 метров в секунду.

Для вычисления подходящего внутреннего диаметра трубопроводов используются такие данные:

  • Разница температур подачи и обратки (для двухтрубных схем обычно принимается равной 20 градусам).
  • Расход теплоносителя – в таблицах обозначается литерой «G». В реальных вычислениях и в примерах гидравлического расчёта систем отопления данная величина, как правило, является уже заданной.
  • Скорость перемещения воды/антифриза – обозначается литерой «v»
  • Плотность теплоносителя.
  • Объём теплового потока – обозначается литерой «Q».
  • Особенности участка (длина, количество секций в радиаторах и т.п.).

Определение потерь напора в системе и отдельных её участках

На каждом участке общее падение давления происходит за счёт двух основных факторов:

  1. Сопротивления трению, которое возникает из-за шероховатости и неровностей внутренних стенок труб.
  2. Местного сопротивления, которое оказывают на перекачку рабочей среды соединительные фитинги, запорно-регулирующая арматура, повороты и ветвления, сужения/расширения трубопроводов. Также тормозящий эффект создают теплообменники отопительных приборов и теплогенераторов.

Уровень потерь давления в кольце вследствие сопротивления трению зависит от:

  • скорости потока;
  • коэффициента шероховатости материала трубопроводов;
  • длины ветки;
  • диаметра и формы внутреннего сечения труб;
  • вязкости и плотности теплоносителя.

На характер местного сопротивления влияет:

  • скорость перекачки жидкости;
  • коэффициенты местного сопротивления (данные для различных узлов и устройств сведены в таблицы).

Точные вычисления производятся по общедоступным формулам, результаты о сопротивлениях в отдельных участках суммируются, и инженер получает возможность рассчитать необходимую производительность насосного оборудования.

Разработка увязки циркуляционных колец

Заключительный этап гидравлического расчёта системы отопления. Анализируя исходные и полученные на предварительных этапах данные (сопротивления, необходимые тепловые нагрузки, характеристики арматуры), конструктор должен выровнять потери давления в сети. То есть в идеале потери давления во всех кольцах системы должны быть одинаковыми. Для балансировки напора и перераспределения расхода теплоносителя применяются ручные вентили или автоматические клапаны, которые отвечают за отдельные ветки или устанавливаются на каждом отопительном приборе. Именно по результатам гидравлического расчёта выполняется предварительная настройка регулирующей арматуры.

Видео: практический урок гидравлического расчета системы отопления

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector