Трудно вообразить себе быт жителя в России без отопления жилища. В любом месте Российской Федерации есть потребность зимой отапливать квартиру. Любой нормальный хозяин дома может узнать: каким образом модернизировать систему дома. Всем россиянам известно, что источники тепла перманентно становятся дороже. На нашем web портале размещенно множество разных обогревательных комплексов дома, использующих совершенно уникальные приемы извлечения обогрева. Перечисленные схемы обогрева рекомендуется использовать гибридно или самостоятельно.
Каждый человек желает, чтобы его жилье было комфортным и уютным. Это во многом зависит от поддержания в доме комфортной температуры. Но зачастую, особенно в зимний период, при неправильном расчете отопления мы замечаем, что температура воздуха в доме или низкая, или наоборот слишком жарко.
Возможно ли человеку, не имеющему навыков, рассчитать систему водяного отопления самостоятельно, не прибегая к услугам профессионалов? Попробуем решить этот вопрос.
Объем потребляемого тепла напрямую зависит от таких факторов, как потеря тепла через потолок, полы, стены, а также через оконные и дверные проемы. Для расчета отопления необходимо определить, какой вид отопительного котла вы решите установить в доме для поддержания тепла и стоимость отопления (от используемых ресурсов). Расчёт водяного отопления также зависит от конструкции строения и строительных материалов, из которых сделан дом. При выборе отопительного котла необходимо учитывать доступность к тому или иному источнику получения тепла, это может быть уголь, электричество, газ, жидкое топливо, древесина, а также немаловажно учитывать затраты на приобретение топлива для дома, соответственно чем их меньше тем лучше.
Рассмотрим типы котлов
1.Твердотопливный котел. Если вы рассчитываете сэкономить, то готовьтесь, что подброска дров или угля будет постоянная, а нагрев неравномерным. Однако если вы приобретаете качественный автоматический котел иностранного производства, то этот вариант можно рассматривать как приоритетный.
2. Электрический котел. В связи с большой стоимостью электроэнергии данный вид котла не слишком популярный. Кроме этого для использования данного котла необходима хорошо налаженная и постоянная электрическая сеть. Поэтому в районах с нестабильной электросетью или где часто происходят отключения электроэнергии использовать электрический котел не рационально.
3. Жидкотопливные котлы. Если для вашего региона жидкое топливо является самое экономичное, то, как вариант он очень подходящий. Но недостаток в том, что для экологии не самый лучший вариант.
4. Газовые котлы. Если ваш дом подключен к природному газу, это вариант будет очень хорош. Газ имеет самый высокий коэффициент полезного действия. Газовый котел можно поставить в любом помещении, даже на кухне и при этом безопасность его очень высока.
Основными параметрами расчета мощности котлов водяного отопления являются удельная мощность котла и площадь дома. Если общая площадь строения превышает сто квадратных метров, то необходимо в расчет водяного отопления включать циркулярный насос, выполняющий циркуляцию воды по отопительной системе.
Также в расчет водяного отопления нужно включить расчет количества радиаторов, стоимость трубопровода.
Для расчета количества батарей необходимо высчитать теплоотдачу одной секции радиатора и разделить на сто, так мы узнаем количество квадратных метров, которые батарея сможет обогревать.
При расчете стоимости водяного отопления надо учитывать трубопровод, для монтажа которого соответственно приобретаются трубы. Медный трубопровод считается самым надежным, он выдерживает высокие температуры и высокое давление, по этому, он безопасен даже при монтаже внутри стен. Недостатком медного трубопровода считается его дороговизна. Стальные трубы подвержены коррозии, если они не оцинкованы, при их установке используются сварочные работы. Полимерные трубы обладают хорошей механической прочностью, кислородонепроницаемы, имеют небольшой вес, легко монтируются.
Источник: http://semidelov.ru/mar/raschet-vodyanogo-otopleniya/
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Гидравлический расчет систем водяного отопления состоит в определении диаметров труб, подводящих к каждому отопительному прибору необходимое количество теплоносителя под воздействием расчетного циркуляционного давления.
Тепловой расчет систем водяного отопления состоит в определении количества элементов или площади теплоотдающей поверхности отопительных приборов, обеспечивающих подачу в помещение расчетного теплового потока при расчетном количестве и температуре теплоносителя.
Основной целью гидравлического расчета систем водяного отопления является обеспечение при установившемся движении воды расхода расчетного циркуляционного давления на преодоление сопротивления движению воды в системе.
Гидравлический расчет систем водяного отопления выполняют двумя способами:
по удельной линейной потере давления;
по характеристике сопротивлению и проводимости.
Гидравлический расчет по первому способу более прост и предельно ясно показывает распределение сопротивлений и их влияние на движение теплоносителя. Однако, так как расчет по этому способу выполняется с невязками потерь давления в смежных циркуляционных кольцах, требуется обязательное регулирование системы после завершения монтажных работ, чтобы исключить нарушения расчетного распределения по отопительным приборам.
Гидравлический расчет по второму способу используют при наличии повышенной скорости движения воды в системе. Данный расчет меньше используют в практике проектирования, хотя он позволяет определять действительные значения расхода температуры воды на всех участках системы. Гидравлический расчет производят по аксонометрической пространственной схеме системы отопления. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо включают теплогенератор, насос или элеватор, а также один, если система двухтрубная, или несколько, если система однотрубная, отопительных приборов.
Гидравлический расчет по линейной потере давления. Расчет основан на подборе диаметров труб при постоянных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях AfCT» таких же, как расчетный перепад температуры воды во всей системе Atc:
Рассчитывают расход воды на каждом участке. Определяют потери давления на трение и преодоление местных сопротивлений на участке.
Общие потери давления в циркуляционном кольце системы при последовательном соединении N участков должны быть равны сумме потерь давления на участках кольца, т. е.
а при параллельном соединении двух участков, стояков или ветвей потери давления на этих двух участках, стояках или ветвях должны быть равны, т. е.
Гидравлический расчет по характеристике сопротивления и проводимости. Расчет позволяет устанавливать распределение потоков воды в циркуляционных кольцах системы и получать неравные (переменные) перепады температуры воды в стояках и ветвях:
При этом допускают некоторое отклонение Д*ст от Д£с (на ±7 °С при tr < 115 °С) и ограничивают минимальную температуру воды, уходящей из стояков и ветвей в расчетных условиях (60 °С),
С учетом допустимой скорости движения воды и конструкции участка выбирают диаметр труб на каждом участке.
Потери давления на трение и преодоление местных сопротивлений определяют совместно по формуле
где Syn — характеристика гидравлического сопротивления участка, Па/(кг/ч)2; — расход воды на участке, кг/ч. Или исходя из проводимости участка — по формуле
Характеристика гидравлического сопротивления участка выражает потери давления на участке при единичном расходе воды (1 кг/ч) и определяется по формуле
где Ауч — удельное гидродинамическое давление на участке, Па/(кг/ч2), А™ = 6,26/(10^ ); X — коэффициент гидравлического трения; ав — диаметр трубопровода, м; 1^ — длина участка, м;
— сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке.
Проводимость а (4.36) связана с характеристикой сопротивления зависимостью:
Характеристику сопротивления рассчитывают как для отдельного участка, так и для нескольких участков, соединенных между собой последовательно или параллельно.
При последовательном соединении N участков и одинаковых расходах воды на всех участках общая характеристика гидравлического сопротивления равна сумме характеристик сопротивления участков:
При параллельном соединении двух участков общая характеристика сопротивления узла соединения при условии равенства естественных циркуляционных давлений, действующих в кольцах, где установлен узел, определяется зависимостью:
В соответствии с формулой (4.39) для однотрубного стояка, состоящего из последовательно соединенных приборных узлов и участков, спр&ведлибо, что
Для получения характеристики сопротивления всей системы отопления Sc параллельно соединенные стояки и ветви объединяются в сложные узлы. Общие потери давления в системе Арс при известном расходе воды Gc определяют по формуле
4.7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
ПО УДЕЛЬНОЙ ЛИНЕЙНОЙ ПОТЕРЕ ДАВЛЕНИЯ
Гидравлический расчет системы водяного отопления по удельной линейной потере давления всегда начинают с основного циркуляционного кольца системы.
Основным циркуляционным кольцом является кольцо, в котором расчетное циркуляционное давление А^р, приходящееся на единицу длины кольца ^1, имеет наименьшее значение:
В вертикальной однотрубной системе — это кольцо через наиболее нагруженный стояк из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или наиболее нагруженный стояк из средних стояков при попутном движении воды в магистралях.
В вертикальной двухтрубной системе — это кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного из удаленных от теплового пункта стояков при тупиковом движении воды или наиболее нагруженного из средних стояков при попутном движении воды в магистралях.
В горизонтальной однотрубной системе многоэтажного здания основное циркуляционное кольцо выбирают в двух циркуляционных кольцах на верхнем и нижнем этажах в соответствии с меньшим значением Ар^, определяемым по формуле (4.44).
Аналогично сравнивают значения Api в циркуляционных кольцах через отопительные приборы, находящиеся на различных расстояниях от источника теплоты в системах с естественной циркуляцией воды.
Гидравлический расчет по удельной линейной потере давления включает в себя выбор диаметра труб при равных перепадах температуры воды во всех стояках и ветвях Д£, идентичных расчетному перепаду температуры воды во всей системе (tr- t0). Для выбора диаметра труб в основном циркуляционном кольце при расчете используют расход воды на участке и среднее ориентиро-
где Qy4 — тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов участка, Вт; cw — теплоемкость воды, кДж/(кг • К); tT-t0 — перепад температуры в системе, °С; Pi — коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетного значения (табл. 4.1); Р2 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружного ограждения (табл. 4.2); 3,6 — коэффициент перевода ватт в килоджоули в час.
Потери давления на расчетном участке системы отопления складываются:
из потерь давления RT на преодоление трения на участке трубопровода с постоянным расходом воды и неизменным диаметром, определяемых по формуле:
ческое давление воды на данном участке трубопроводов (см. при-лож. 8).
В общем случае потери давления на преодоление сопротивлений на расчетном участке определяются зависимостью:
Гидравлический расчет проводят на ЭВМ или вручную, используя вспомогательные таблицы, составленные с учетом зависимости коэффициентов гидравлического трения Ятр от режима движения воды в трубопроводах. Вспомогательные таблицы приводятся в «Справочнике проектировщика», «Внутренних санитарно-тех-нических устройствах». С помощью одной из них, зная температуры горячей и обратной воды в системе, расход воды и диаметр трубопровода, определяют удельные потери давления i? и скорость движения воды со. Затем по другой таблице, зная скорость движения воды со на участке, определяют динамическое давление воды на участке рд, по значению которого и значениям коэффициентов местных сопротивлений вычисляют потери давления в местных сопротивлениях г.
Потери давления в основном циркуляционном кольце, состоящем из N участков, должны быть меньше расчетного циркуляционного на 5-10 % с учетом запаса на дополнительные потери давления вследствие возможного отступления от проекта, т. е.
После расчета основного циркуляционного кольца выполняют гидравлический расчет промежуточных стояков. Так как кольца циркуляции через промежуточные стояки имеют с основным
кольцом общие участки, диаметры которых подобраны при расД чете основного кольца, то остается определить диаметры труб но-1 вых участков этих колец.i
Потери давления в любом промежуточном стояке должны» равняться располагаемому циркуляционному давлению, выражеН-Я ному разностью давлений в точках присоединения стояка к маги* I страли, т. е. ')1
В системах отопления как тупиковых (со встречным движе-д нием воды), так и с попутным движением воды в магистраляхЯ допускается при определении потерь давления в промежуточных i стояках невязка с располагаемым циркуляционным давлением» 1 Она должна составлять для тупиковых систем 15 %, а для сис-1 тем с попутным движением воды в магистралях — 5 %. Невязка, 1 превышающая 15 % для тупиковых систем, может привести! к перераспределению воды, протекающей в магистралях и сто-1 яках, т. е. может привести к разрегулировке системы с отклоне-1 нием от расчетных расходов, температуры воды и теплоотдачи! отопительных приборов. 1
Невязка более ±5 % для систем с попутным движением водц I может привести к опрокидыванию циркуляции воды в стояках! системы. 1
При гидравлическом расчете стояков вертикальной! однотрубной системы каждый стояк рассматривается 1 как один общий расчетный участок. Часто применяют унифици-1 рованные приборные узлы; потери давления в них определяют по 1 сумме средних коэффициентов гидравлического сопротивления! приборов, приведенных в справочной литературе. 1
Расход воды в приборах однотрубной системы с замыкающи- 1 ми участками определяют с учетом коэффициента затекания воды I в прибор I
где Gnp — масса воды, поступающая в прибор, кг/ч; GCT — масса Щ воды, проходящая по стояку, кг/ч. i
Значение а зависит от направления движения воды: если вода Щ подается сверху вниз, то а возрастает по мере сокращения расхо- щ
да воды, а при подаче снизу вверх — уменьшается. Поэтому при нижней разводке целесообразно применять замыкающие участки у приборов и устанавливать минимальный расход воды в стояке.
Как видно из уравнения (4.52), необходимо стремиться к повышению а, так как увеличение коэффициента затекания воды способствует уменьшению площади отопительного прибора и увеличению температуры воды в приборе.
Значение коэффициента затекания воды повышается в следующих случаях: при смещении замыкающего участка от оси стояка, увеличении диаметра и сокращении длины подводок к прибору, а также при уменьшении диаметра замыкающего участка.
Гидравлический расчет квартирных систем отопления выполняют в два этапа, включающие предварительный и уточняющий расчет.
После выбора основного циркуляционного кольца, которым, как правило, является кольцо, проходящее через прибор, наиболее близко расположенный к генератору теплоты вследствие его наименьшего естественного циркуляционного давления из-за малой протяженности трубопроводов охлаждения воды, определяют расчетное циркуляционное давление Арр по формуле (4.12) и среднее значение потерь давления на трение i?cp по зависимости (4.45).
Предварительный расчет выполняют при условии, что расход теплоты в помещениях возмещается только отопительными приборами, т. е. теплоотдача трубопроводов не учитывается. Поэтому расход воды на расчетных участках определяют по зависимости (4.46). После выбора диаметра труб и определения потерь давления в системе вычисляют температуры в начале (£нач) и в конце (*кон) каждого участка системы.
Так как теплоотдача участка трубопровода Qyq может быть представлена зависимостями
На правом участке от генератора теплоты полагают, что £нач = tr. Принимая найденную *кон в качестве £нач для последующего участка, продолжают расчет, определяя температуру, а следовательно, и плотность воды в каждой точке системы, в том числе при входе воды в прибор.
Уточняющий расчет проводят в том случае, если обнаружится значительное различие между потерями давления в системе Дрс и действительным циркуляционным давлением
Первый член правой части уравнения (4.56) характеризует ее- 1 тественное циркуляционное давление в системе, возникающее вследствие охлаждения воды в трубах (4.9), второй — включает плотность обратной воды при действительной ее температуре.
Гидравлический расчет квартирных систем уточняют, если ] 0,85А^р1 > Дрс > Appi, при этом определение температур по фор- ; муле (4.55) можно не производить. Если же окажется, что 0,7Арр1 > \ > Дрс > 1,15Дрс, то расчет производят вновь в полном объеме. j Если А^с = (0,85+1,0)Appi — то расчет остается без изменений. |
Данные расчета труб используют при тепловом расчете на- j гревательных приборов. Необходимую теплоотдачу каждого при- 1 бора уменьшают на суммарную полезную теплоотдачу труб, име- \ ющихся в помещении, в размере 0,9Qnp.
Пример 4. 2. Выполнить гидравлический расчет основного циркуляционного кольца вертикальной однотрубной системы водяного отопления (рис. 4.23), присоединенной через водоструйный элеватор к наружным тепловым сетям, t\ = = 1 50 °С. Давление, создаваемое элеватором, Дрн = 16,4 кПа. Параметры теплоноси- j теля в системе отопления: *г = 95 °С, t0 = 70 °С. Тепловые нагрузки отопительных приборов и участков (Вт), длины участков (м) указаны на рис. 4.23. Отопительные приборы (радиаторы стальные РСВ) установлены у остекления световых проемов, присоединены к стояку 2 без уток со смещенными обходными участками (проточно-регулируемые приборные узлы), к стояку 1 — со смещенными замыкающими участками. Основное циркуляционное кольцо — через стояк 2, длина кольца £ / = 65 м.
1. Расход воды в стояке [см. формулу (4.46)]
Участок VI:
£ для тройника на ответвление при GOTB = 612/890 = 0,69. 3,4 8, Используя данные при лож. 8 по скорости движения воды со (м/с), определяем динамическое давление рА (Па) для каждого из участков. Определяем потери давления на преодоление местных сопротивлений для каждого из участков [см. Формулу (4.48)1:
что удовлетворяет условию (4.50).
Пример 4.3. Определить располагаемое циркуляционное давление и средние удельные потери давления на трение для гидравлического расчета второстепенного циркуляционного кольца системы отопления (на рис. 4.23 стояк 1). Гидравлический расчет второстепенного кольца через стояк 1 сводится к расчету самого стояка 1,
1. Расход воды в стояке 1 [см. формулу (4.46)1
Источник: http://56kss.ru/article/gidravlicheskii-raschet-sistem-vodyanogo-otopleniya