Максимальна швидкість теплоносія у трубах. Гідравлічний розрахунок опалення з урахуванням трубопроводу

Журнал «Новини теплопостачання» № 1, 2005, www.ntsn.ru

К.т.н. О.Д. Самарін, доцент, Московський державний будівельний університет

Існуючі в даний час пропозиції щодо оптимальної швидкості руху води в трубопроводах систем теплопостачання (до 3 м/с) та допустимих питомих втрат тиску R (до 80 Па/м) засновані головним чином на техніко-економічних розрахунках. Вони враховують, що зі зростанням швидкості зменшуються перерізи трубопроводів та знижується обсяг теплоізоляції, тобто. скорочуються капіталовкладення пристрій мережі, але одночасно збільшуються експлуатаційні витрати на перекачування води через зростання гідравлічного опору, і навпаки. Тоді оптимальна швидкість відповідає мінімуму наведених витрат за розрахунковий термін амортизації системи.

Проте за умов ринкової економіки обов'язково слід брати до уваги дисконтування експлуатаційних витрат Е (крб./рік) та капітальних витрат К (крб.). У цьому випадку формула для обчислення сукупних дисконтованих витрат (СДЗ), при використанні позикових коштів, набуває наступного вигляду:

У разі - коефіцієнти дисконтування капітальних і експлуатаційних витрат, обчислювані залежно від розрахункового терміну амортизації Т (років), і норми дисконту р. Остання враховує рівень інфляції та ризиків капіталовкладень, тобто, зрештою, ступінь нестабільності економіки та характер зміни поточних тарифів, і визначається зазвичай методом експертних оцінок. У першому наближенні величина р відповідає річному відсотку банківський кредит. Насправді її можна приймати у вигляді ставки рефінансування ЦБ РФ. Починаючи з 15 січня 2004 р., вона дорівнює 14% річних.

Причому заздалегідь невідомо, що мінімум СДЗ з урахуванням дисконтування відповідатиме рівню швидкості води та питомих втрат, які рекомендуються в літературі. Тому доцільно провести нові розрахунки з використанням сучасного діапазону цін на трубопроводи, теплоізоляцію та електроенергію. У цьому випадку, якщо вважати, що трубопроводи функціонують в умовах квадратичного режиму опору, і обчислювати питомі втрати тиску за формулами, наведеними в літературі, для оптимальної швидкості руху води можна отримати таку формулу:

Тут К ти – коефіцієнт подорожчання трубопроводів за рахунок наявності теплоізоляції. При застосуванні вітчизняних матеріалів типу мінераловатних матів можна прийняти К ти = 1,3. Параметр З D є питомою вартістю одного метра трубопроводу (руб./м 2), віднесену до внутрішнього діаметра D (м). Оскільки в прайс-листах зазвичай вказується ціна в рублях за тонну металу С м, перерахунок необхідно проводити по очевидному співвідношенню, де - Товщина стінки трубопроводу (мм), = 7,8 т/м 3 - щільність матеріалу трубопроводів. Величина Сел відповідає тарифу на електроенергію. За даними ВАТ «Мосенерго» першу половину 2004 р. для комунальних споживачів С ел = 1,1723 крб./кВтч.

Формула (2) отримана з умови d(СДЗ)/dv=0. Визначення експлуатаційних витрат вироблялося з огляду на те, що еквівалентна шорсткість стін трубопроводів дорівнює 0,5 мм , а ККД мережевих насосів становить близько 0,8. Щільність води p w вважалася рівною 920 кг/м 3 характерного діапазону температур в тепловій мережі. Крім того, передбачалося, що циркуляція в мережі здійснюється цілий рік, що цілком виправдано, виходячи з потреб гарячого водопостачання.

Аналіз формули (1) показує, що для більших термінів амортизації Т (10 років і вище), характерних для теплових мереж, відношення коефіцієнтів дисконтування практично дорівнює своєму мінімальному граничному значенню р/100. І тут вираз (2) дає найменшу економічно доцільну швидкість води, відповідну умові, коли річний відсоток за кредит, взятий для будівництва, дорівнює річний прибуток від зниження експлуатаційних витрат, тобто. при безкінечному терміні окупності. При кінцевому терміні оптимальна швидкість буде вищою. Але в будь-якому випадку ця швидкість перевищуватиме обчислену без урахування дисконтування, оскільки тоді, як легко переконатися, а в сучасних умовахпоки що виходить 1/Т< р/100.

Значення оптимальної швидкості води та відповідні їм доцільні питомі втрати тиску, обчислені за виразом (2) при середньому рівні C D та граничному співвідношенні, наведені на рис.1. Слід мати на увазі, що до формули (2) входить величина D, яка заздалегідь невідома, тому спочатку доцільно задатися середнім значенням швидкості (порядку 1,5 м/с), визначити діаметр заданої витрати води G (кг/год), а потім обчислити фактичну швидкість і оптимальну швидкість по (2) та перевірити, чи буде v ф більше, ніж v опт. Інакше слід діаметр зменшити та повторити розрахунок. Можна також отримати співвідношення безпосередньо між G та D. Для середнього рівня C D воно наведено на рис. 2.

Отже, економічно оптимальна швидкість води у теплових мережах, обчислена за умов сучасної ринкової економіки, у принципі виходить межі, рекомендовані у літературі . Однак, ця швидкість менше залежить від діаметра, ніж при дотриманні умови за допустимими питомими втратами, і при малих та середніх діаметрах виявляються доцільними підвищені значення R аж до 300 - 400 Па/м. Отже, краще додатково знижувати капітальні вкладення (у

даному випадку - зменшувати перерізи і збільшувати швидкість), і тим більшою мірою, чим вища норма дисконту. Тому наявне часом на практиці прагнення скорочення одноразових витрат за влаштуванні інженерних системотримує теоретичне обґрунтування.

Література

1. А.А Іонін та ін. Теплопостачання. Підручник для вишів. - М: Будвидав, 1982, 336 с.

2. В.Г.Гагарін. Критерій окупності витрат на підвищення теплозахисту конструкцій будівель у різних країнах. Зб. доп. конф. НДІСФ, 2001, с. 43 – 63.

Для того, щоб система водяного опалення правильно функціонувала необхідно забезпечити потрібну швидкістьтеплоносія у системі. Якщо швидкість буде маленька, обігрів приміщення буде дуже повільний і дальні радіатори будуть значно холоднішими за ближніх. Навпаки, якщо швидкість теплоносія буде занадто великою, то сам теплоносій не встигатиме нагріватися в котлі, температура всієї системи опалення буде нижче. Додасться і рівень шуму. Як бачимо швидкість теплоносія у системі опалення – дуже важливий параметр. Розберемося ж докладніше – яка має бути найоптимальніша швидкість.

Системи опалення де відбувається природна циркуляція, зазвичай мають порівняно низьку швидкість теплоносія. Перепад тиску в трубах досягається правильним розташуванням котла, розширювального бачка та самих труб – прямих та обратки. Тільки правильний розрахунок перед монтажем, дозволяє досягти правильного рівномірного руху теплоносія. Але все одно інерційність опалювальних систем із природною циркуляцією рідини дуже велика. Результат – повільний прогрів приміщень, невеликий ККД. Головний плюс такої системи – максимальна незалежність від електроенергії, немає електричних насосів.

Найчастіше в будинках використовується система опалення з примусовою циркуляцієютеплоносія. Основним елементом такої системи є циркуляційний насос. Саме він прискорює рух теплоносія, від його характеристик залежить швидкість рідини у системі опалення.

Що впливає на швидкість теплоносія у системі опалення:

- Схема системи опалення;
- Вид теплоносія;
- Потужність, продуктивність циркуляційного насоса;
- з яких матеріалів виготовлені труби та їх діаметр;
- Відсутність повітряних пробок і засмічень у трубах і радіаторах.

Для приватного будинку найбільш оптимальною буде швидкість теплоносія в межах 0,5 – 1,5 м/с.
На адміністративно-побутових будівлях – трохи більше 2 м/с.
Для виробничих приміщень – трохи більше 3 м/с.
Верхня межа швидкості теплоносія вибирається в основному через рівень шуму в трубах.

Багато циркуляційних насосів мають регулятор швидкості потоку рідини, так що можливо підібрати найбільш оптимальну саме для вашої системи. Правильно потрібно вибирати сам насос. Не треба брати з великим запасом потужності, оскільки буде більшим споживання електроенергії. При великій протяжності системи опалення, велику кількість контурів, поверховості і так далі краще встановлювати кілька насосів меншої продуктивності. Наприклад, окремо поставити насос на теплу підлогу, на другий поверх.

Якщо ви починаєте монтувати систему опалення, то повинні виконати всі необхідні обчислення перед початком робіт. Особливу увагу варто приділити розрахунку діаметра опалювального трубопроводу. Якщо він неправильно, то в першу чергу постраждає гідродинаміка опалювальної системи. А також ми отримаємо низьку продуктивність системи за великих енергетичних витрат. У тому числі неправильний вибір діаметра труби може спричинити більш істотні проблеми, такі як збої системи, прориви або текти. Для того, щоб цього не сталося, потрібно грамотно підійти до питання монтажу опалювального трубопроводу.

Як правило, основні характеристики труб для опалення включають внутрішній та зовнішній діаметри , а також умовний діаметр- Округлене загальне значеннядіаметра, що визначається у дюймах або у частках дюйма.

Різниця між зовнішнім та внутрішнім діаметром труби відрізняється на величину товщини труби. Залежно від матеріалу, з якого виготовлена ​​труба, ця величина відрізняється.

Зовнішній діаметр труби обов'язково враховується під час монтажу, оскільки вимагає приєднання різноманітних кріплень. Внутрішній діаметр це основний критерій вибору трубидля опалювальної установки. Завдяки йому визначається пропускна спроможність системи. А це, у свою чергу, істотно впливає на можливість протяжності трубопроводу і на те, скільки радіаторів буде можливо підключити до опалювальної системи.

Додатково, беручи до уваги діаметр труби, можна буде прогнозувати втрати системи обігріву.

Насамперед слід враховувати, що правила вибору труб для різних опалювальних схем суттєво відрізняються.

Якщо підключення системи обігріву буде проводитися до центральної опалювальної магістралі, діаметр труби розраховується аналогічно квартирним опалювальним системам.

Якщо ж планується автономне опалення, то діаметр тут може бути відмінний залежно від того чи буде система працювати за допомогою циркуляційного насоса, або шляхом природної циркуляції.

У тому числі на вибір впливають:

• Матеріалвиготовлення труби
• Типтеплоносія
• Специфіка розведенняопалювальної системи
• Передбачуване тиск води
• Швидкість течіїводи у системі

Проводячи розрахунки діаметра трубопроводу, слід спочатку врахувати, з якого типу труб проводитиметься монтаж. Це необхідно, оскільки система вимірювання та маркування труб відрізняється виходячи з матеріалу, з якого вона виготовлена. Як правило, труби зі сталі та чавуну маркуються з розрахунку внутрішнього діаметра, а пластикові та мідні труби по зовнішньому перерізу. Це особливо важливим чинником, якщо планується монтаж трубопроводу в комбінації кількох матеріалів.

В ідеалі варто довірити процедуру розрахунку фахівцеві, проте, якщо у вас немає такої можливості або просто є бажання, то можна впоратися самостійно.

Розрахунок діаметра труб системи опалення

Цей розрахунок проводиться на основі низки параметрів. Спочатку необхідно визначити теплову потужністьсистеми обігрівупотім розрахувати з якою швидкістю теплоносій - гаряча вода або інший вид теплоносія - буде рухатися по трубах. Це допоможе максимально точно зробити розрахунки та уникнути неточностей.

Розрахунок потужності опалювальної системи

Обчислення виробляються за такою формулою. Щоб вирахувати потужність системи обігріву потрібно об'єм приміщення, що обігрівається, помножити на коефіцієнт тепловтрати і на різницю між зимовою температурою всередині приміщення і за його межами і потім розділити отримане значення на 860.

Визначити коефіцієнт тепловтрати можна, виходячи з матеріалу споруди, а також наявності способів утеплення та його видів.

Якщо споруда має стандартні параметри, то робити розрахунок можна у усередненому порядку.

Для визначення результуючої температури необхідно середню зовнішню температуру зимовий часроку та внутрішню не менше ніж це регламентовано санітарними вимогами.

Швидкість теплоносія у системі

За нормативами швидкість руху теплоносія по трубах опалення має перевищувати показник 0,2 метри за секунду. Ця вимога обумовлена ​​тим, що при нижчій швидкості руху з рідини виділяється повітря, що призводить до повітряних пробок, які можуть порушити роботу всієї системи обігріву.

Верхній рівень швидкості не повинен перевищувати 1,5 метра за секунду, оскільки це може призвести до шуму у системі.

В цілому бажано дотримуватися середнього бар'єру швидкості, щоб збільшити циркуляцію і тим самим підвищити продуктивність системи. Найчастіше, щоб досягти цього, застосовуються спеціальні насоси.

Розрахунок діаметра труби системи обігріву

Правильне визначення діаметра труби дуже важливий момент, оскільки він відповідає за якісну роботувсієї системи і якщо зробити неправильний розрахунок і змонтувати по ньому систему, потім буде неможливо виправити щось частково. Потрібна буде заміна усієї системи трубопроводу.А це суттєві витрати. Для того, щоб не допустити цього, потрібно підійти до розрахунку з усією відповідальністю.

Розрахунок діаметра труби проводиться за допомогою спеціальної формули.Вона містить в собі:

• шуканий діаметр
• теплову потужність системи
• швидкість руху теплоносія
• різницю між температурою в подачі та звороті опалювальної системи.

Цю різницю температур необхідно вибрати виходячи з нормативів на вхід(не менше ніж 95 градусів) і на зворотному напрямку (як правило, це 65-70 градусів). Виходячи з цього, різниця температур зазвичай сприймається як 20 градусів.

Гідравлічний розрахунок труб

Складність роботи залежить від розрахунку діаметра труб, товщини їх стін та інших параметрів.

Від протяжності та типу опалювальної мережі залежить діаметр труб. Теплоносій під час проходження по різних ділянках трубопроводу втрачає частину енергії. Зменшення діаметра труби сприяє збільшення швидкості проходження теплоносіяі цим підвищення тепловіддачі.

Крім цього коефіцієнт опору потоку теплоносія визначається шорсткістю внутрішньої поверхні трубопроводу. У зв'язку з цим може істотно відрізнятися тискна різних ділянках системи опалення.

Застосування гідравлічних розрахунків необхідно точно визначити параметри тиску. В іншому випадку це може призвести до зниження ефективності опалювальної системи у зв'язку з тим, що тиск, що приводить в рух теплоносій, не перевищувало сумарних втрат.

Також необхідно врахувати той факт, що товщина труби має значення не менше ніж її діаметр.

Якщо діаметр труби вибрано неправильно, це загрожує серйозними ускладненнями в період експлуатації системи опалення або навіть передчасним виходом з ладу:

1. Занадто великий диметр труби системи обігріву. Це призведе до недостатнього тиску в опалювальній системі і, таким чином, порушення циркуляції. Через це порушиться температурний режим у приміщенні, простіше кажучи, воно буде недостатньо обігріте.
2. Занадто маленький діаметр труби системи обігріву. Через збільшення тиску всередині труби маленького діаметру система опалення занадто шумно працюватиме.

Під час проектування та монтажу системи опалення необхідно ретельне дотримання всіх параметрів та правил. Помилки, допущені на стадії проектування системи, найчастіше просто неможливо виправити вибірково, і необхідний повний демонтаж трубопроводу системи обігріву та нова його закладка. Це призводить до відчутних фінансових витрат і, як наслідок, незадоволенням роботою системи. Щоб цього не сталося, досить уважно поставитися до всіх етапів процесу, у тому числі до розрахунків діаметра труби опалювальної системи.

Індивідуальні системи гідравлічного опалення

Щоб правильно провести гідравлічний розрахунок системи опалення, необхідно враховувати деякі експлуатаційні параметри самої системи. Сюди входять швидкість теплоносія, його витрата, гідравлічний опір запірної арматури та трубопроводу, інертність тощо.

Може здатися, що ці параметри не пов'язані один з одним. Але це помилка. Зв'язок між ними прямий, тому потрібно при аналізі спиратися саме на них.

Наведемо приклад цього взаємозв'язку. Якщо збільшити швидкість теплоносія, то відразу зросте опір трубопроводу. Якщо збільшити витрати, то збільшується швидкість гарячої води в системі, а, відповідно, і опір. Якщо збільшити діаметр труб, то знижується швидкість руху теплоносія, отже, знижується опір трубопроводу.

Система опалення включає 4 основні компоненти:

1. Опалювальний котел.
2. Труби.
3. Прилади опалення
4. Запірна та регулююча арматура.

Кожен із цих компонентів має свої параметри опору. Провідні виробники обов'язково вказують, тому що гідравлічні характеристики можуть змінюватися. Вони багато в чому залежать від форми, конструкції та навіть від матеріалу, з якого виготовлені складові опалювальної системи. І саме ці характеристики є найважливішими під час проведення гідравлічного аналізу опалення.

Що таке гідравлічні характеристики? Це питомі втрати тиску. Тобто, у кожному виді опалювального елемента, будь то труба, вентиль, котел або радіатор, завжди є опір з боку конструкції приладу або з боку стінок. Тому, проходячи ними, теплоносій втрачає свій тиск, а, відповідно, і швидкість.

Витрата теплоносія

Витрата теплоносія

Щоб показати, як проводиться гідравлічний розрахунок опалення, візьмемо для прикладу просту опалювальну схему, в яку входять опалювальний котел та радіатори опалення з кіловатним споживанням тепла. І таких радіаторів у системі 10 штук.

Тут важливо правильно розбити всю схему на ділянки, і при цьому точно дотримуватись одного правила – на кожній ділянці діаметр труб не повинен змінюватися.

Отже, перша ділянка - це трубопровід від казана до першого опалювального приладу. Друга ділянка - це трубопровід між першим та другим радіатором. І так далі.

Як відбувається тепловіддача, і як знижується температура теплоносія? Потрапляючи у перший радіатор, теплоносій віддає частину тепла, що знижується на 1 кіловат. Саме на першій ділянці гідравлічний розрахунок проводиться під 10 кіловат. А ось на другій ділянці вже під 9. І так далі зі зниженням.

Зверніть увагу, що для контура, що подає, і для обратки даний аналіз виконується окремо.

Існує формула, за якою можна розрахувати витрати теплоносія:

G = (3,6 х Qуч) / (з х (tr-to))

Qуч - це розрахункова теплове навантаженняділянки. У нашому прикладі для першої ділянки вона дорівнює 10 кВт, для другої 9.

с - питома теплоємність води, показник постійний та рівний 4,2 кДж/кг х З;

tr – температура теплоносія при вході на ділянку;

to – температура теплоносія при виході з ділянки.

Швидкість теплоносія

Схематичний розрахунок

Існує мінімальна швидкість гарячої води всередині опалювальної системи, при якій саме опалення працює в оптимальному режимі. Це 0,2-0,25 м/с. Якщо вона зменшується, то з води починає виділятись повітря, що веде до утворення повітряних пробок. Наслідки – опалення не працюватиме, і котел закипить.

Це нижній поріг, а щодо верхнього рівня, то він не повинен перевищувати 1,5 м/с. Перевищення загрожує появою шумів усередині трубопроводу. Найбільш прийнятний показник – 0,3-0,7 м/с.

Якщо необхідно провести точний підрахунок швидкості руху води, доведеться взяти до уваги параметри матеріалу, з якого виготовлені труби. Особливо в цьому випадку враховується шорсткість внутрішніх поверхонь труб. Наприклад, за сталевим трубамгаряча вода рухається зі швидкістю 0,25-0.5 м/с, мідними 0,25-0,7 м/с, пластиковими 0,3-0,7 м/с.

Вибір основного контуру

Гідравлічна стрілка відокремлює котлові та опалювальні контури.

Тут необхідно розглядати окремо дві схеми - однотрубну та двотрубну. У першому випадку розрахунок потрібно вести через навантажений стояк, де встановлено велику кількість опалювальних приладів і запірної арматури.

У другому випадку вибирається найзавантаженіший контур. Саме на його основі і слід робити підрахунок. Всі інші контури будуть мати гідравлічний опір набагато нижче.

У тому випадку, якщо розглядається горизонтальна розв'язка труб, то вибирається завантажене кільце нижнього поверху. Під завантаженістю розуміють теплове навантаження.

Висновок

Опалення у будинку

Отже, підіб'ємо підсумок. Як бачите, щоб зробити гідравлічний аналіз опалювальної системи будинку, необхідно врахувати багато чого. Приклад спеціально був простим, оскільки розібратися, скажімо, із двотрубною системою опалення будинку на три або більше поверхів дуже складно. Для проведення такого аналізу доведеться звернутися до спеціалізованого бюро, де професіонали розберуть увесь «по кісточках».

Потрібно буде врахувати не лише вищеописані показники. Сюди доведеться включити втрату тиску, зниження температури, потужність циркуляційного насоса, режим роботи системи тощо. Показників багато, але вони присутні в ГОСТах, і фахівець швидко розбереться, що до чого.

Єдине, що необхідно надати для розрахунку – це потужність опалювального котла, діаметр труб, наявність та кількість запірної арматури та потужність насоса.

Гідравлічний розрахунок системи опалення з урахуванням трубопроводів.

При проведенні подальших розрахунків ми використовуватимемо всі основні гідравлічні параметри, у тому числі витрати теплоносія, гідравлічний опір арматури та трубопроводів, швидкість теплоносія тощо. Між даними параметрами є повна взаємозв'язок, потім і треба спиратися при розрахунках.

Наприклад, якщо підвищити швидкість теплоносія, одночасно підвищуватиметься гідравлічний опір у трубопроводу. Якщо підвищити витрати теплоносія, з урахуванням трубопроводу заданого діаметра, одночасно зросте швидкість теплоносія, а також гідравлічний опір. І чим більше буде діаметр трубопроводу, тим меншою буде швидкість теплоносія та гідравлічний опір. На основі аналізу даних взаємозв'язків, можна перетворити гідравлічний (програма розрахунку є в мережі) на аналіз параметрів ефективності та надійності роботи всієї системи, що, у свою чергу, допоможе знизити витрати на матеріали, що використовуються.

Опалювальна система включає чотири базові компоненти: теплогенератор, опалювальні прилади, трубопровід, запірна і регулююча арматура. Дані елементи мають індивідуальні параметри гідравлічного опору, які необхідно враховувати під час проведення розрахунку. Нагадаємо, що гідравлічні характеристики не відрізняються сталістю. Провідні виробники матеріалів та опалювального обладнання обов'язково вказують інформацію щодо питомих втрат тиску (гідравлічні характеристики) на вироблене обладнання або матеріали.

Наприклад, розрахунок для поліпропіленових трубопроводів компанії FIRAT суттєво полегшується за рахунок наведеної номограми, в якій зазначаються питомі втрати тиску або напору у трубопроводі на 1 метр погонної труби. Аналіз номограми дозволяє чітко простежити вищезазначені взаємозв'язки між окремими характеристиками. У цьому полягає основна суть гідравлічних розрахунків.

Гідравлічний розрахунок систем водяного опалення: витрата теплоносія

Думаємо, ви вже провели аналогію між терміном «витрата теплоносія» та терміном «кількість теплоносія». Так ось, витрата теплоносія безпосередньо залежатиме від того, яке теплове навантаження припадає на теплоносій у процесі переміщення ним тепла. опалювального приладувід теплогенератора

Гідравлічний розрахунок передбачає визначення рівня витрати теплоносія щодо заданої ділянки. Розрахункова ділянка являє собою ділянку зі стабільною витратою теплоносія та з постійним діаметром.

Гідравлічний розрахунок систем опалення: приклад

Якщо гілка включає десять кіловатних радіаторів, а витрата теплоносія розраховувався на перенесення енергії тепла на рівні 10 кіловат, то розрахунковий ділянку буде відрізом від теплогенератора до радіатора, який у гілці є першим. Але лише за умови, що ця ділянка характеризується постійним діаметром. Друга ділянка розташовується між першим радіатором та другим радіатором. При цьому, якщо у першому випадку вираховувалася витрата перенесення 10-кіловатної теплової енергії, то на другій ділянці розрахункова кількість енергії становитиме вже 9 кіловат, з поступовим зменшенням у міру проведення розрахунків. Гідравлічний опір повинен розраховуватися одночасно для подавального та зворотного трубопроводу.

Гідравлічний розрахунок однотрубної системиопалення передбачає обчислення витрати теплоносія

для розрахункової ділянки за такою формулою:

Gуч = (3,6 * Qуч) / (с * (tг-tо))

Qуч -теплове навантаження розрахункової ділянки у ватах. Наприклад, для нашого прикладу навантаження тепла на першу ділянку становитиме 10000 ватів або 10 кіловат.

с (питома теплоємність для води) – постійна, рівна 4,2 кДж/(кг °С)

tг – температура гарячого теплоносія в опалювальній системі.

tо – температура холодного теплоносія в опалювальній системі.

Гідравлічний розрахунок системи опалення: швидкість потоку теплоносія

Мінімальна швидкість теплоносія повинна набувати граничного значення 0,2 - 0,25 м/с. Якщо швидкість буде меншою, з теплоносія виділятиметься надмірне повітря. Це призведе до появи в системі повітряних пробок, що, у свою чергу, може спричинити часткову або повну відмову опалювальної системи. Що стосується верхнього порогу, то швидкість теплоносія має досягати 0,6 - 1,5 м/с. Якщо швидкість не буде підніматися вище за цей показник, то в трубопроводі не будуть утворюватися гідравлічні шуми. Практика показує, що оптимальний швидкісний діапазон для опалювальних систем становить 0,3-0,7 м/с.

Якщо є необхідність розрахувати діапазон швидкості теплоносія точніше, то доведеться брати до уваги параметри матеріалу трубопроводів в опалювальній системі. Точніше, вам знадобиться коефіцієнт шорсткості для внутрішньої трубопровідної поверхні. Наприклад, якщо йдеться про трубопроводи зі сталі, оптимальною вважається швидкість теплоносія на рівні 0,25 — 0,5 м/с. Якщо трубопровід полімерний чи мідний, то швидкість можна збільшити до 0,25 – 0,7 м/с. Якщо потрібно перестрахуватися, уважно почитайте, яка швидкість рекомендується виробниками обладнання для систем опалення. Більш точний діапазон рекомендованої швидкості теплоносія залежить від матеріалу трубопроводів, що застосовуються в системі опалення, а точніше від коефіцієнта шорсткості внутрішньої поверхні трубопроводів. Наприклад, для сталевих трубопроводів краще дотримуватися швидкості теплоносія від 0,25 до 0,5 м/с для мідних і полімерних (поліпропіленові, поліетиленові, металопластикові трубопроводи) від 0,25 до 0,7 м/с або скористатися рекомендаціями виробника за їх наявності.

Розрахунок гідравлічного опору системи опалення: втрата тиску

Втрата тиску на певній ділянці системи, яку також називають терміном «гідравлічний опір», є сумою всіх втрат на гідравлічне тертя і в локальних опорах. Даний показник, що вимірюється Па, вираховується за формулою:

ΔPуч = R * l + ((ρ * ν2) / 2) * Σζ

де
ν - швидкість використовуваного теплоносія, що вимірюється в м/с.

ρ — густина теплоносія, що вимірюється в кг/м3.

R – втрати тиску в трубопроводі, що вимірюються в Па/м.

l - розрахункова довжина трубопроводу на ділянці, що вимірюється в м.м.

Σζ — сума коефіцієнтів локальних опорів на ділянці обладнання та запірно-регулюючої арматури.

Що стосується загального гідравлічного опору, то воно є сумою всіх гідравлічних опорів розрахункових ділянок.

Гідравлічний розрахунок двотрубної системи опалення: вибір основної гілки системи

Якщо система характеризується попутним рухом теплоносія, то для двотрубної системи вибирається кільце завантаженого стояка через нижній прилад опалення. Для однотрубної системи – кільце через найзавантаженіший стояк.

Якщо система характеризується тупиковим рухом теплоносія, то для двотрубної системи вибирається кільце нижнього опалювального приладу для самого завантаженого з найбільш віддалених стояків. Відповідно, для однотрубної опалювальної системи вибирається кільце через найбільш завантажений із віддалених стояків.

Якщо йдеться про горизонтальну опалювальну систему, то вибирається кільце через найбільш завантажену гілку, що відноситься до нижнього поверху. Говорячи про завантаження, ми маємо на увазі показник «теплове навантаження», описаний вище.