Как провести гидравлические расчеты системы отопления?

Обеспечить бесперебойную работу отопительной системы помогут правильно выполненные гидравлические расчеты еще на стадии ее проектирования. Они позволят узнать точные расходы по каждому из элементов цепи, а в идеале помогут минимизировать расходы на ремонт труб, их эксплуатацию и энергозатраты. При этом отопительный контур должен стабильно и бесшумно работать.

Зачем нужен гидравлический расчет?

При гидравлическом расчете находятся решения следующих важных задач:

• Вычислить потери напора на определенных участках отопительного контура.
  
• Определить оптимальный диаметр труб, используемых для прокладки отопления на основании рекомендованной скорости движения теплоносителя.
  
• Рассчитать теплопотери и значение минимального давления в системе.
  
• Правильно выполнить увязку параллельных гидравлических ветвей и вмонтированных в них приборов. Она будет проводиться с использованием регулирующей арматуры.
  

Исходя из важности данных задач, необходимо уделить расчетам максимальное внимание.

Алгоритм проведения расчетов

Чтобы провести полный гидравлический расчет системы, вначале нужно пройти несколько этапов:

• Установить тепловой баланс для каждого конкретного помещения.
  
• Выбрать и установить отопительные приборы по всему периметру здания или только в той его части, где расположены отапливаемые помещения.
  
• Проработать окончательную аксонометрическую схему с указанием длин тепловых расчетных участков и нагрузок на отопительную магистраль.
  
• Установить замкнутый контур системы, который будет заключительным звеном последовательно расположенных участков трубопровода. В двухтрубной системе они идут от источника тепла к самому отдаленному отопительному прибору, а в однотрубной – к приборной ветке-стояку.
  
• Принять окончательные решения по месту установки всех источников тепла, трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры.
  

После выполнения гидравлического расчета производится вычисление:

• потерь давления на определенных участках теплосети;
  
• диаметра трубы и пропускной способности;
  
• потери давления в общей системе;
  
• оптимального расхода теплоносителя.
  

По их результатам можно подобрать нужный насос.

Гидравлический расчет трубы

Эффективность отопительной системы во многом зависит от правильности выбранного диаметра труб, при этом можно ориентироваться на приведенные ниже показатели.

Для металлопластиковых труб:

• D16 мм - пределы мощности варьируются от 2,8 до 4,5 кВт;
  
• D20 мм – значения могут быть от 5 до 8 кВт;
  
• D26 мм – от 8 до 13 кВт;
  
• D32 мм – 13-18 кВт.
  

Для полипропиленовых труб:

• D20 мм – значение мощности составляет от 4 до 7 кВт;
  
• D25 мм – от 6 до 11 кВт;
  
• D32 мм – от 10 до 18 кВт;
  
• D40 мм – пределы варьируются от 16 до 28 кВт.
  

Нумерация расчетных участков трубопровода начинается от источника тепла. Узловые точки, расположенные в местах трубопровода, обозначаются заглавными буквами, но на сборных трубопроводах их указывают со штрихом. На распределительных приборных ветках такие узлы обозначаются арабскими цифрами. Длины расчетных трубопроводов определяются по планам отопления, выполненным в масштабе. Они идут с точностью в 0,1 метр.

Расчет расхода теплоносителя

Задействованный объем теплоносителя, который имеется в радиаторах и трубах, должен обеспечивать нормальную температуру внутри дома, невзирая на то, какая погода будет за его стенами.

Она вычисляется по формуле:

• Q – общая мощность отопительной системы, кВт;
  
• Cp – показатель удельной теплоемкости воды, ее обычно принимают равной 4,19 кДж/(кг «умножить на» градус по Цельсию);
  
• Р delta t – температурная разница на входе и выходе системы, для расчета которой берется «обратка» и подача котла.
  

По приведенной формуле можно рассчитать расход жидкости в системе на любом участке трубопровода. Разбивание трубы на участки для вычислений происходит между тройниками или до редукции.

Гидравлический расчет скорости теплоносителя

Важный показатель, который также рассчитывается на всех участках трубы до момента подключения к радиатору. Скорость движения жидкости вычисляется по формуле:

• V – скорость прохождения теплоносителя по трубам, м/с;
  
• m – потер теплоносителя на определенном участке трубы, кг/с;
  
• p – плотность воды, кг/куб. м (она берется, как 1000 кг/куб. м);
  
• f – площадь трубы в поперечном сечении, кв. м.
  

Последнее значение находится по формуле:

• r2 – внутренний диаметр трубы, деленный на 2;
  
• Пi – математическая постоянная равная 3,14.
  

Гидравлический расчет напора

Теплоноситель, протекая по замкнутому контуру, преодолевает определенное гидравлическое сопротивление, чем оно больше, тем мощнее нужно покупать насос. Так, без его расчета невозможно правильно выбрать насос. Так, без его расчета невозможно правильно выбрать насос.

Расчет местных сопротивлений

Они приходятся на места соединения труб с фитингами, запорной арматурой или отопительным оборудованием. Потери напора в этом случае рассчитывается по формуле:

• delta p м. с. – потери напора на местных сопротивлениях, Па;
  
• Summa Y – сумма коэффициентов всех местных сопротивлений на участке (для каждого отдельного фитинга производитель указывает свой коэффициент);
  
• V – скорость прохождения теплоносителя по трубам, м/с;
  
• p – плотность жидкости, циркулирующей в отопительной системе, кг/куб. м.
  

Вычисление потерь давления в контуре

При вычислениях учитывается и «обратка», и подача. Формула выглядит следующим образом:

• delta P p – расход давления в системе, Па;
  
• R – удельный расход на трение во внутренней части трубы, Па/м (его значение указывается производителем);
  
• L – длина расчетного отрезка трубопровода, м.
  

После всех вычислений нужно просуммировать сопротивление всех участков трубопровода и провести сравнение с контрольными значениями. Чтобы выбранный насос смог обеспечить теплом все радиаторы нужно, чтобы снижение давления на самом длинном участке трубопровода не превышала 20 тыс. Па.

Проведение гидравлических расчетов в Excel

Существует несколько профессиональных и любительских программ, которые после введения формул помогают вычислять все нужные параметры. Самой популярной является Excel. В ней нет расшифровки формул, поэтому их нужно изучить заранее, чтобы затем только подставлять нужные значения.

Чтобы выполнить расчеты в Excel нужно заранее подготовить последовательность действий и подобрать нужные формулы.

Примерное заполнение табличных полей этой программы выглядит следующим образом:

• Выполняется таблица с названиями показателей, их величиной и единицей выражения.
  
• Вводятся данные для расчета, некоторые из которых берутся из справочников, другие задаются исходя из опыта или характеристик оборудования.
  
• Вводятся формулы и алгоритмы вычисления.
  

Все расчеты программа вычисляет самостоятельно. В конце выдает суммарный результат. Наглядно увидеть примеры расчета с помощью Excel предлагаем на фото:



Внизу предоставлено видео, на котором рассказано как провести гидравлический расчет теплосети по каждому определенному параметру в программе ZuluNetTools с последующей перегонкой результатов в таблицы Excel:

Особенности выполнения вычислений в одно- и двухтрубной системе

Если в двухтрубной схеме осуществляется попутное движение теплоносителя, то для проведения расчетов выбирается кольцо с более нагруженным стояком, которое завязано через нижний радиатор, а в однотрубной системе выбирается кольцо с самым сильно нагруженным стояком.

Если используется тупиковое движение горячей воды, то для двухтрубной схемы берется кольцо нижней батареи, вмонтированной в самый дальний стояк. При горизонтальном виде разводки применяется самая загруженная ветка надподвального этажа.

Видео: Первый самостоятельный гидравлический расчет

В следующем видео предлагается узнать, в чем принцип подобных расчетов, а также как же можно их провести с помощью специальной программы Valtec, Excel или обычных математических подсчетов:


Лучше один раз потратить время на гидравлические вычисления отопительной системы, чем без него оказаться в непредвиденных обстоятельствах в зимний период. Ремонтные работы и холод в доме обойдутся намного дороже, даже если расчеты заказывать у частника.