Эти изделия зарекомендовали себя на строительном рынке уже довольно давно, поскольку они обладают целым рядом весьма очевидных достоинств:
- любые, даже самые значительные перепады давления в системе не станут помехой для нормального функционирования этих труб;
- ввиду того, что металл нагревается долго и вместе с тем долго отдает тепло, такие конструкции могут выполнять функцию дополнительного отопительного прибора наподобие радиатора;
- срок службы металлических труб является очень большим;
- приемлемая стоимость таких изделий выгодно отличает их от прочих современных систем трубопровода.
Однако имеются у них и некоторые отрицательные стороны, о которых нельзя не упомянуть:
- обустройство трубопровода из металла является достаточно непростым. Для этой работы требуется наличие большого набора специализированных строительных инструментов, которые не всегда есть в наличии у рядового пользователя. Кроме того, весь процесс монтажа требует больших физических и временных затрат;
- масса металлических конструкций очень большая, поэтому для их удержания требуются очень крепкие стены дома, что можно обеспечить далеко не всегда (к примеру, если основу перегородок составляет гипсокартон);
- чугун, который обычно является основным материалом в металлической трубе, склонен к образованию на нем коррозионного налета как изнутри, так и снаружи, при этом периодическая чистка, которой избежать не получится – процедура весьма проблематичная.
Проектируем водяной тёплый пол
Как было сказано выше – одним из основных показателей для проектирования греющей системы является плотность эффективного потока тепловой энергии, производимой 1 м2 ТП (g, Вт/м2) – удельная мощность теплого пола. Она должна полностью компенсировать теплопотери помещения – Q, Вт.
g=Q/F,
где F, м2 – полезная площадь пола, которая будет использована под отопление. Она принимается, как общая площадь помещения за вычетом мест, где будет установлена мебель, а также свободной зоны 20-30 см от стен и мебели.
Величина Q учитывает множество параметров, частично приведенных в предыдущем разделе. Для её точного вычисления можно пользоваться методикой предложенной в справочном пособии Е. Г. Малявиной «Теплопотери здания», требующей углубленного подхода. Однако на практике частнику проще будет принять некие усредненные величины теплопотерь типовых зданий.
Например, комната 18 м2 с одной наружной стеной и окном, а также потолками до 3 м, будет иметь примерные теплопотери 1800 Вт. Данный показатель справедлив для расчета теплого пола в помещениях многоквартирного дома, построенного в умеренной климатической зоне. А вот для частного дома его уже придется увеличить в 1,2-1,5 раза.
Также увеличиваются значения теплопотерь, если установлены большие окна, комната угловая, тонкие стены и т.д.
Удельная теплоотдача теплого пола должна находиться в определенных пределах. Ведь его перегрев приводит к дискомфорту жильцов, разрушению строительно-отделочных материалов. Так, максимальная температура поверхности напольного покрытия (tf, С) рекомендуется:
- + 29°С – для жилых помещений (спальни, гостиной, кабинета);
- + 33°С – для помещений с повышенной влажностью (санузла, кухни);
- + 35°С – для участков возле внешних стен.
Табличный подбор шага укладки трубопроводов
- Зная плотность эффективного потока тепловой энергии (g, Вт/м2), тип используемого покрытия (его сопротивление теплопередаче – Rw, м2*ОС/ Вт или м2*К/Вт), рекомендуемую температуру поверхности пола для данного помещения (tf, С), а также градиент рабочих температур теплоносителя (tz/tp, С/С), можно по таблицам 1-3 подобрать шаг трубы (b, м).
- Таблица 1.
- Таблица 2.
- Таблица 3.
Вычисляем количество и диаметр трубопроводов
Расчет длины трубы для теплого пола выполняем по формуле:
L=(F/M)*1,1+2*N, где
- L – искомая длина трубопровода, м;
- F – полезная площадь пола отапливаемого помещения, м2;
- b – шаг (частота прокладки) витков, м;
- N – расстояние от коллектора, расположенного на стене, до уровня пола, м;
- 1,1 – коэффициент запаса труб на повороты.
Расход трубы также можно прикинуть, воспользовавшись таблицей 4.
Таблица 4.
| Шаг, мм | Расход трубы, м/м2 |
| 100 | 10 |
| 150 | 6,7 |
| 200 | 5 |
| 250 | 4 |
| 300 | 3,4 |
Профессиональный расчет теплого водяного пола также включает подбор внутреннего диаметра (D, м) трубопроводов. Он должен соответствовать целому ряду параметров таким, как гидравлическое сопротивление системы, техническим возможностям циркуляционного насоса, требуемым для прокачки объемам теплоносителя и другим.
Тем не менее, практически для любой небольшой индивидуальной тепловой установки обогрева полов, можно смело брать, например, металлопластиковую трубу Ø 16 мм, у которой внутренний Ø 12 мм. При этом следует учитывать, что рекомендуемая длина отопительного контура в этом случае не должна превышать 100 м (максимум 120 м).
Если же расчет трубы для теплого пола требует большего её метража, то тогда контур необходимо разбить на два и более.
Помимо металлопластика подойдут: медь, ПВХ, сшитый полиэтилен. Они обладают схожими гидравлическими параметрами, поэтому их диаметры подбираются аналогично.
Составление проекта
Проектная документация отопительного контура выполняется с соблюдением общих требований. Точки входа и выхода с газового котла считаются основными. Изначальный отрезок трубопровода даже при применении полипропиленовой трубы выполняют из металла (примерно 1,5 м. от точки выхода) до первого разветвления системы.
Затем выполняется разводка всей ветки пластиковых или полипропиленовых труб. При этом сечения зависят от протяженности, но обычно каждое следующее ответвление делают меньшего размера, чем предыдущее. Схематичность подсоединения системы труб с охлаждающей жидкостью та же самая, только подводится ко входному отверстию отопительного котла.
Факторы, влияющие на выбор
На выбор труб влияет ряд факторов, среди них оптимальная температура и давление воды. Нужно правильно подобрать давление теплоносителя и температуру, выбирая автономное отопление. Какие значения будут использоваться, зависит от того, какой показатель теплопередачи у батарей.
Чугунные радиаторы имеют наименьший коэффициент теплопередачи, наиболее высокий же — у алюминиевых изделий.
При температуре жидкости, не превышающей +75°C (наиболее оптимальный показатель), следует учитывать паспортную тепловую мощность при подсчете необходимого количества радиаторов и их секций.
Но при постоянно меняющейся температуре воздуха на улице нужно делать регулировку подогрева теплоносителя таким образом, чтобы в помещении все время была комфортная температура, и не происходило излишнего расхода энергии.
Кроме температуры, для нормального функционирования необходимо контролировать в трубах давление и сделать расчет их подходящего диаметра. Давление 1,5-2 атмосферы является наиболее оптимальным.
При его повышении до 3 единиц у всей схемы может произойти сбой в функционировании и могут возникнуть протекание и разрывы. Поэтому для периодической проверки давления в цепи при монтировании нужно оставлять свободный промежуток для установки манометров.
Применяя расширительные баки, имеется возможность понизить напор.
Монтаж отопительной системы можно производить одно- и двухтрубной схемами. Чтобы в помещении было комфортно, наиболее подходящий вариант следует выбирать еще при составлении проекта.
Дешевле обойдется однотрубная разводка, но если цена не влияет на выбор и нужна высокая эффективность работы, тогда подойдет двухтрубная схема.
Особенности расчета сечения металлических труб
Для больших отопительных систем с трубами из металлов необходимо учитывать потери тепла через стенки. Потери не так и велики, но при большой протяженности могут привести к тому, что на последних радиаторах температура будет совсем низкой из-за неправильного выбора диаметра.
- Рассчитаем потери для стальной трубы 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Потери рассчитываются по формуле:
- q = k*3.14*(tв-tп)
- где:
- q — тепловые потери метра трубы,
- k – линейный коэффициент теплопередачи (для данной трубы он составляет 0,272 Вт*м/с);
- tв — температура воды в трубе — 80°С;
- tп — температура воздуха в помещении — 22°С.
- Подставив значения получаем:
- q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с
Получается, что на каждом метре теряется почти 50 Вт тепла. Если протяженность значительная, это может стать критическим. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери. Если нужно учесть и эти потери, то при расчете потерь к снижению тепловой нагрузки на радиаторе добавляют потери на трубопроводе, а затем, по суммарному значению находят требуемый диаметр.
Определение диаметра труб системы отопления — непростая задача
Но для систем индивидуального отопления эти значения обычно некритичны. Тем более что при расчете теплопотерь и мощности оборудования, чаще всего округление расчетных величин делают в сторону увеличения. Это дает определенный запас, который позволяет не делать столь сложных расчетов.
Важный вопрос: где брать таблицы? Почти на всех сайтах производителей такие таблицы есть. Можно считать прямо с сайта, а можно скачать себе. Но что делать, если нужных таблиц для расчета вы все-таки не нашли. Можете воспользоваться описанной ниже системой подбора диаметров, а можно поступить по-другому.
Несмотря на то, что при маркировке разных труб указываются разные значения (внутренние или наружные), с определенной погрешностью их можно приравнять. По расположенной ниже таблице можно найти тип и маркировку при известном внутреннем диаметре.
Тут же можно будет найти соответствующей размер трубы из другого материала. Например, нужен расчет диаметра металлопластиковых труб отопления. Таблицу для МП вы не нашли. Зато есть для полипропилена. Подбираете размеры для ППР, а потом по этой таблице находите аналоги в МП.
Погрешность естественно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией она допустима.
- Таблица соответствия разных типов труб (кликните для увеличения размера)
- По этой таблице вы легко определите внутренние диаметры труб системы отопления и их маркировку.
Двухтрубный контур в квартире многоэтажки
Чтобы правильно сделать отопление в квартире многоэтажного дома нужно изначально все спланировать. Одним из ключевых моментов при планировании является расчет диаметра трубы для отопления. Техническая часть дела называется гидравлическим расчетом. При этом на выбор диаметра труб для отопления влияют следующие факторы:
- протяженность системы;
- температура теплоносителя на подаче;
- температура теплоносителя на обратке;
- материалы и фурнитуры;
- площадь помещения;
- степень утомлённости помещения.
Иными словами, перед тем как рассчитать диаметр трубы для отопления, нужно определить гидравлические показатели системы. Самостоятельно можно провести только приблизительные расчеты, которые также могут быть использованы на практике.
Герметичная двухтрубная система
От диаметра труб для двухтрубной системы отопления напрямую зависит, насколько быстро тепло от котла будет достигать конечной точки контура. Чем меньше условный проход, тем скорость теплоносителя выше.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что при неправильном выборе диаметра трубы отопления в квартире в большую сторону, скорость теплоносителя упадет, а вместе с ней будет ниже температура в последнем радиаторе.
Ведь вода за большее количество времени успеет отдать большее количество тепла.
Самым простым решением как рассчитать диаметр трубы для отопления это придерживаться такого же условного прохода, как и в патрубке, отходящего в вашу квартиру от центрального стояка.
Это сэкономит вам время и нервы, ведь застройщиком неслучайно был установлен контур именно с таким сечением. Перед тем как объект начали строить были проведены все расчеты, гидравлический в том числе.
Если есть желание посчитать все по формуле, то используйте информацию из следующего блока.
Выводы и полезное видео по теме
- В видеороликах информация о том, как правильно выбрать оптимальный вариант труб для домашней отопительной системы.
- Подробный обзор, полезные советы и любопытные нюансы использования для обогрева жилья медных, металлопластиковых, полипропиленовых и сшито-полиэтиленовых трубных деталей.
Варианты обустройства в жилом доме современной отопительной системы. Плюсы и минусы различных способов монтажа оборудования из металла и прочих популярных материалов.
Советы по выбору труб и фитингов для радиаторной системы отопления. На каком материале лучше остановиться, чтобы оборудование давало максимальную отдачу при разумном потреблении энергоресурса.
Дать однозначный ответ на вопрос, какие трубы предпочтительнее выбрать для обустройства отопления в частном доме или квартире, не сможет даже самый опытный профессионал. Каждый случай придется рассматривать отдельно, учитывая особенности проектирования конкретной греющей системы и финансовые возможности владельцев недвижимости.
Не стоит делать выбор, исходя только из цены. Лучше остановится на варианте, сочетающем в себе оптимальное качество и разумную стоимость, иначе в итоге можно оказаться в положении скупого, который заплатил дважды за проделанную работу. Тем более, что процесс монтажа греющего оборудования требует времени и доставляет определенные неудобства хозяевам жилища.
А какие трубы вы купили для устройства контура отопления в загородном доме? Что стало решающим фактором для совершения именно этой покупки? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, публикуйте фото по теме статьи, задавайте вопросы.
Дата: 25 сентября 2020
Гидравлический расчет системы отопления: главные цели и задачи выполнения данного действия
- Эффективность отопительной системы вовсе не гарантируют качественные трубы и высокопроизводительный теплогенератор.
- Наличие ошибок, допущенных при монтаже, может свести на нет работу котла, работающего на полную мощность: либо в помещениях будет холодно, либо затраты на энергоносители будут неоправданно высокими.
- Поэтому важно начинать с разработки проекта, одним из важнейших разделов которого является гидравлический расчет системы отопления.
Теплоноситель циркулирует по системе под давлением, которое не является постоянной величиной. Оно снижается из-за наличия сил трения воды о стенки труб, сопротивления на трубной арматуре и фитингах. Домовладелец также вносит свою лепту, корректируя распределение тепла по отдельным помещениям.
- Чтобы избежать разбалансировки отопительной системы, необходимо создать условия, при которых к каждому радиатору поступает столько теплоносителя, сколько необходимо для поддержания заданной температуры и восполнения неизбежных теплопотерь.
- Главной целью гидравлического расчета является приведение в соответствие расчетных расходов по сети с фактическими или эксплуатационными.
- На данном этапе проектирования определяются:
- диаметр труб и их пропускная способность;
- местные потери давления по отдельным участкам системы отопления;
- требования гидравлической увязки;
- потери давления по всей системе (общие);
- оптимальный расход теплоносителя.
Для производства гидравлического расчета необходимо проделать некую подготовку:
- Собрать исходные данные и систематизировать их.
- Выбрать методику расчета.
Первым делом проектировщик изучает теплотехнические параметры объекта и выполняет теплотехнический расчет. В итоге у него появляется информация о количестве тепла, необходимом для каждого помещения. После этого выбираются отопительные приборы и источник тепла.
Схематичное изображение отопительной системы в частном доме
На стадии разработки принимается решение о типе отопительной системы и особенностях ее балансировки, подбираются трубы и арматура. По окончании составляется аксонометрическая схема разводки, разрабатываются планы помещений с указанием:
- мощности радиаторов;
- расхода теплоносителя;
- расстановки теплового оборудования и пр.
Все участки системы, узловые точки маркируются, подсчитывается и наносится на чертеж длина колец.
Расчет диаметра труб
- для двухтрубной системы – разность между tr (горячим теплоносителем) и to (охлажденным – обраткой);
- для однотрубной – расход теплоносителя G, кг/ч.
Кроме того, в расчете должна учитываться скорость движения рабочей жидкости (теплоносителя) – V . Ее оптимальная величина находится в диапазоне 0,3-0,7 м/с. Скорость обратно пропорциональна внутреннему диаметру трубы.
- При скорости движения воды, равной 0,6 м/с в системе появляется характерный шум, если же она менее 0,2 м/с, появляется риск возникновения воздушных пробок.
- Для расчетов потребуется еще одна скоростная характеристика – скорость теплопотока. Она обозначается буквой Q, измеряется в ваттах и выражается в количестве тепла, переданного в единицу времени
- Q (Вт) = W (Дж)/t (с)
Кроме вышеперечисленных исходных данных для расчета потребуются параметры отопительной системы – длина каждого участка с указанием приборов, подключенных к нему. Эти данные для удобства можно свести в таблицу, пример которой приведен ниже.
Таблица параметров участков
| Обозначение участка | Длина участка в метрах | Количество приборов а участке, шт. |
| 1-2 | 1,8 | 1 |
| 2-3 | 3,0 | 1 |
| 3-4 | 2,8 | 2 |
| 4-5 | 2,9 | 2 |
Расчет диаметров труб достаточно сложный, поэтому проще воспользоваться справочными таблицами. Их можно найти на сайтах производителей труб, в СНиП или специальной литературе.
Монтажники при подборе диаметра труб пользуются правилом, выведенным на основании анализа большого числа отопительных систем. Правда, это касается только небольших частных домов и квартир.
Практически все отопительные котлы оборудованы патрубками подачи и обратки ¾ и ½ дюйма. Такой трубой и выполняется разводка до первого разветвления.
Далее на каждом участке размер трубы уменьшают на один шаг.
Такой подход не оправдывает себя, если в доме имеется два или более этажей. В этом случае приходится производит полноценный расчет и обращаться к таблицам.
Вычисление местных сопротивлений
Местные сопротивления возникают в трубе и арматуре. На величину данных показателей влияют:
- шероховатость внутренней поверхности трубы;
- наличие мест расширения или сужения внутреннего диаметра трубопровода;
- повороты;
- протяженность;
- наличие тройников, шаровых кранов, приборов балансировки и их количество.
Сопротивление рассчитывается для каждого участка, который характеризуется постоянным диаметром и неизменным расходом теплоносителя (в соответствии с тепловым балансом помещения).
Исходные данные для расчета:
- длина расчетного участка – l, м;
- диаметр трубы – d, мм;
- заданная скорость теплоносителя – u, мм;
- характеристики регулирующей арматуры, предоставляемые производителем;
- коэффициент трения (зависит от материала трубы), λ;
- потери на трение – ∆Pl, Па;
- плотность теплоносителя (расчетная) – ρ = 971,8 кг/м3;
- толщина стенки трубы – dн х δ, мм;
- эквивалентная шероховатость трубы – kэ, мм.
Гидравлическое сопротивление – ∆P на участке сети рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха.
Символ ξ в формуле означает коэффициент местного сопротивления.
Гидравлическая увязка
Балансировка перепадов давления в отопительной системе выполняется посредством регулирующей и запорной арматуры.
- проектной нагрузки (массового расхода теплоносителя);
- данных производителей труб по динамическому сопротивлению;
- количества местных сопротивлений на рассматриваемом участке;
- технических характеристик арматуры.
Установочные характеристики – перепад давления, крепление, пропускная способность – задаются для каждого клапана. По ним определяют коэффициенты затекания теплоносителя в каждый стояк, а затем – в каждый прибор.
- Потери давления прямо пропорциональны квадрату расхода теплоносителя и измеряются в кг/ч, где
- S – произведение динамического удельного давления, выраженного в Па/(кг/ч), и приведенного коэффициента для местных сопротивлений участка (ξпр).
- Приведенный коэффициент ξпр является суммой всех местных сопротивлений системы.
Определение потерь
Гидравлическое сопротивление главного циркуляционного кольца представляет собой сумму потерь его составляющих элементов:
- первичного контура – ∆Plk;
- местных систем – ∆Plм;
- генератора тепла – ∆Pтг;
- теплообменника ∆Pто.
Сумма всех этих величин и дает полное гидравлическое сопротивление системы ∆Pсо.
Гидравлический расчет системы отопления – пример расчета
В качестве примера рассмотрим двухтрубную гравитационную систему отопления.
Исходные данные для расчета:
- расчетная тепловая нагрузка системы – Qзд. = 133 кВт;
- параметры системы – tг = 750С, tо = 600С;
- расход теплоносителя (расчетный) – Vсо = 7,6 м3/ч;
- присоединение отопительной системы к котлам производится через гидравлический разделитель горизонтального типа;
- автоматика каждого из котлов в течение всего года поддерживает постоянную температуру теплоносителя на выходе – tг = 800С;
- автоматический регулятор перепада давления устанавливается на вводе каждого распределителя;
- система отопления от распределителей смонтирована из металлопластиковых труб, а теплоснабжение распределителей производится посредством стальных труб (водогазопроводных).
Диаметры участков трубопроводов подобраны с использованием номограммы для заданной скорости теплоносителя 0,4-0,5 м/с.
На участке 1 установлен клапан dу 65. Его сопротивление согласно информации производителя составляет 800 Па.
На участке 1а установлен фильтр диаметром 65 мм и с пропускной способностью 55 м3/ч. Сопротивление этого элемента составит:
0,1 х (G/kv) х 2 = 0,1 х (7581/55) х 2 = 1900 Па.
Варианты двухтрубной отопительной системы
Сопротивление трехходового клапана dу = 40 мм и kv = 25 м3/ч составит 9200 Па.
Суммарные потери давления в системе снабжения теплом распределителей будут равняться 21514 Па или приблизительно 21,5 кПа.
Аналогичным образом производится расчет остальных частей системы теплоснабжения распределителей. При расчете системы отопления от распределителя выбирается основное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженное отопительное устройство. Гидравлический расчет производится с использованием 1-го направления.
Видео на тему
Какое давление в системе отопления многоэтажного дома должно быть
Давление, которое должно быть в системе отопления многоквартирного дома, регламентируется СНиПами и установленными нормами. При расчете берут во внимание диаметр труб, типы трубопровода и отопительных приборов, расстояние до котельной, этажность.
Виды давления
Говоря о давлении в системе отопления, подразумевают 3 его вида:
- Статическое (манометрическое). При выполнении расчетов его принимают равным 1атм или 0,1 МПа на 10 м.
- Динамическое, возникающее при включении в работу циркуляционного насоса.
- Допустимое рабочее, представляющее собой сумму двух предыдущих.
В первом случае это сила давления теплоносителя в радиаторах, запорной арматуре, трубах. Чем выше этажность дома, тем большее значение приобретает этот показатель. Чтобы преодолеть подъем столба воды применяют мощные насосы.
Второй случай — это давление, возникающее в процессе движения жидкости в системе. А от их суммы — максимального рабочего давления, зависит работа системы в безопасном режиме. В многоэтажном доме его величина достигает 1 МПа.
Требования ГОСТ и СНиП
В современных многоэтажных домах монтаж системы отопления осуществляют, опираясь на требования ГОСТа и СНиП. В нормативной документации оговорен диапазон температур, которые центральное отопление должно обеспечить. Это от 20 до 22 градусов С при параметрах влажности от 45 до 30%.
Чтобы достичь этих показателей, необходим просчет всех нюансов в работе системы еще при разработке проекта. Задача теплотехника — обеспечить минимальную разность значений давления жидкости, циркулирующей в трубах, между нижними и последними этажами дома, сократив тем самым теплопотери.
| Этажность | Рабочее давление, атм |
| До 5 этажей | 2-4 |
| 9-10 этажей | 5-7 |
| От 10 и выше | 12 |
На реальную величину давления влияют следующие факторы:
- Состояние и мощность оборудования, подающего теплоноситель.
- Диаметр труб, по которым теплоноситель циркулирует в квартире. Бывает, что желая повысить температурные показатели, хозяева сами меняют их диаметр в большую сторону, снижая общее значение давления.
- Расположение конкретной квартиры. В идеале это не должно иметь значения, но в действительности существует зависимость от этажа, и от удаленности от стояка.
- Степень износа трубопровода и нагревательных приборов. При наличии старых батарей и труб не следует ожидать, что показатели давления останутся в норме. Лучше предупредить возникновение нештатных ситуаций, заменив отслужившую свое теплотехнику.
Как меняется давление от температуры
Проверяют рабочее давление в высотном доме при помощи трубчатых деформационных манометров. Если при проектировании системы конструкторы заложили автоматическую регулировку давления и его контроль, то дополнительно устанавливают датчики разных типов. В соответствии с требованиями, прописанными в нормативных документах, контроль осуществляют на наиболее ответственных участках:
- на подаче теплоносителя от источника и на выходе;
- перед насосом, фильтрами, регуляторами давления, грязевиками и после этих элементов;
- на выходе трубопровода из котельной или ТЭЦ, а также на вводе его в дом.
Давление в летний период
В период, когда отопление бездействует как в теплосети, так и в системах отопления поддерживается давление, величина которого превышает статическое. В противном случае в систему попадет воздух и трубы начнут коррозировать.
Минимальное значение этого параметра определяется высотой здания плюс запас от 3 до 5 м.
Как поднять давление
Проверки давления в отопительных магистралях многоэтажных домов нужны обязательно. Они позволяют анализировать функциональность системы. Падение уровня давления даже на незначительную величину, может стать причиной серьезных сбоев.
При наличии централизованного отопления систему чаще всего испытывают холодной водой. Падение давления за 0,5 часа на величину большую, чем 0,06 МПа указывает на наличие порыва. Если этого не наблюдается, то система готова к работе.
Непосредственно перед стартом отопительного сезона выполняют проверку водой горячей, подаваемой под максимальным давлением.
Изменения, происходящие в системе отопления многоэтажного дома, чаще всего не зависят от хозяина квартиры. Пытаться повлиять на давление — затея бессмысленная. Единственное, что можно сделать, устранить воздушные пробки, появившиеся из-за неплотных соединений или неправильно выполненной регулировки клапана спуска воздуха.
На наличие проблемы указывает характерный шум в системе. Для отопительных приборов и труб это явление очень опасно:
- Расслаблением резьбы и разрушениями сварных соединений во время вибрации трубопровода.
- Прекращением подачи теплоносителя в отдельные стояки или батареи в связи со сложностями с развоздушиванием системы, невозможностью регулировки, что может привести к ее размораживанию.
- Понижением эффективности системы, если теплоноситель прекращает движение не полностью.
Чтобы предотвратить попадание воздуха в систему необходимо перед ее испытанием в рамках подготовки к отопительному сезону осмотреть все соединения, краны на предмет пропускания воды. Если услышите характерное шипение при пробном запуске системы, немедленно ищите утечку и устраняйте ее.
Можно нанести на стыки мыльный раствор и там, где герметичность нарушена, будут появляться пузырьки.
Иногда давление падает и после замены старых батарей на новые алюминиевые. На поверхности этого металла от контакта с водой появляется тонкая пленка. Побочным продуктом реакции является водород, за счет его сжимания давление снижается.
Вмешиваться в работу системы в этом случае не стоит — проблема носит временный характер и со временем уходит сама по себе. Это происходит исключительно в первое время после монтажа радиаторов.
Повысить напор на верхних этажах высотного здания можно путем установки циркуляционного насоса.
Минимальное давление
Из условия, когда перегретая вода в системе отопления не вскипает, принимается минимальное давление.
| Температура воды, градусов С |
Минимальное давление , атм |
| 130 | 1,8 |
| 140 | 2,7 |
| 150 | 3,9 |
Определить его можно следующим образом:
К высоте дома (геодезической) добавляют запас приблизительно 5 м, чтобы избежать завоздушивания, плюс еще 3 м на сопротивление системы отопления внутри дома. Если на подаче давление недостаточное, то батареи на верхних этажах останутся непрогретыми.
Если взять 5-этажный дом, то на подаче минимальное давление должно иметь значение:
5х3+5+3=23 м = 2,3 ата = 0,23 Мпа
Перепад давления
Чтобы отопительная система нормально выполняла свои функции, перепад давлений, представляющий собой разность между его величинами на подаче и обратке, должен быть определенной и постоянной величины. В числовом выражении он должен быть в пределах от 0,1 до 0,2 МПа.
Отклонение параметра в меньшую сторону свидетельствует о сбое в циркуляции теплоносителя по трубам. Колебание в сторону увеличения показателя — о завоздушивании отопительной системы.
В любом случае нужно искать причину изменения, иначе отдельные элементы могут выйти со строя.
Если давление упало, то проверяют на наличие утечек: отключают насос и наблюдают изменения статического давления. Если оно продолжает снижаться, то ищут место повреждения путем последовательного выведения из схемы разных участков.
В случае, когда статический напор не меняется, то причина кроется в неисправности оборудования.
Стабильность перепада рабочего давления изначально зависит от проектировщиков, от выполненных ими расчетов по гидравлике, а затем правильного монтажа магистрали. Нормально функционирует отопления многоэтажки, при монтаже которого учтены следующие моменты:
- Подающий трубопровод, за редким исключением, находится вверху, обратный внизу.
- Разливы выполнены из труб сечение от 50 до 80 мм, а стояки и подвод к батареям — от 20 до 25 мм.
- В отопительную систему в байпасную линию насоса или перемычку, соединяющую подачу и обратку врезаны регуляторы, гарантирующие, что даже при резких перепадах давления завоздушивание не появится.
- В схеме теплоснабжения присутствует запорная арматура.
Идеальных условий эксплуатации отопительной системы не существует. Всегда есть потери, снижающие показатели давления, но все же они не должны выходить за пределы регламентированными Строительными нормами и правилами РФ СНиП 41-01-2003.
Онлайн-калькулятор потерь напора в зависимости от расхода жидкости и сечения трубопровода
Зачем нужен этот калькулятор?
Калькулятор умеет рассчитывать потери напора в метрах в зависимости от длины и диаметра вашего трубопровода, а также объемного расхода жидкости. Зная потери напора, вы сможете более точно подобрать нужный насос под вашу задачу.
Наш калькулятор использует формулу расчета одного немецкого института гидродинамики. Из всех протестированных нами формул эта в наибольшей степени соотносится с нашим собственным опытом.
Чтобы воспользоваться калькулятором, введите исходные данные, потом нажмите кнопку «Рассчитать». Ниже этой кнопки будут показаны результаты расчета.
Подробнее о заполнении полей калькулятора
Поясним чуть подробнее как заполнить исходные данные.
- Внутренний диаметр трубопровода Измеряется в миллиметрах. Лучше измерять диаметр труб непосредственно штангенциркулем, а не ориентироваться на справочные данные. Также обратите внимание на то, что диаметр требуется именно внутренний. В каталогах труб часто указывают номинальный диаметр труб, который чуть больше, чем внутренний.
- Длина трубопровода Измеряется в метрах. Длина трубопровода — это сумма длин всех прямых участков трубы, а не расстояние между начальной и конечной точкой. К примеру, если у вас труба идет 10 метров по земле, а затем поднимается на 3 метра вверх, и идет 2 метра в обратном направлении, то в калькулятор нужно занести число 15. Это важно учитывать на предприятиях, где трубы часто обходят препятствия и имеют технологические изгибы.
- Расход жидкости В этом пункте вы самостоятельно можете выбрать единицы измерения: литры в минуту или кубометры в час. Расход жидкости — это количество жидкости, которое протекает через трубу за определенное время. Например, если 60 литровая бочка наполняется водой за 1 час, значит расход воды составляет 60 литров в час или 1 литр в минуту.
- Перекачиваемая жидкость Для удобства в калькулятор уже занесены данные по кинематической вязкости некоторых жидкостей при температуре 20 °C. Если ваша жидкость присутствует в перечне, то просто выберите ее из выпадающего списка. Данные кинематической вязкости в поле ниже заполнятся автоматически. Если вашей жидкости в списке нет, то выберите пункт «Другая жидкость», после чего у вас появится возможность редактировать поле «Кинематическая вязкость» вручную. Кроме того, если температура перекачиваемой жидкости меньше 15 °С или больше 25 °С, то значение кинематической вязкости тоже лучше ввести вручную.
- Кинематическая вязкость Измеряется в квадратных метрах в секунду. В большинстве случаев это поле заполняется автоматически. Однако если у вас есть данные по вязкости, лучше укажите это значение вручную. Для этого нужно выбрать в поле выше пункт «Другая жидкость», после чего откроется возможность ручного редактирования кинематической вязкости. Данные о кинематической вязкости можно взять из специализированных таблиц или измерить непосредственно при помощи вискозиметра. Обратите внимание, что вязкость сильно зависит от температуры жидкости — измеряйте ее при той же температуре, при которой она будет находиться в трубах. В данном калькуляторе используется система СИ, поэтому вводите данные именно в квадратных метрах в секунду. В таблицах данные часто указывают в сантистоксах: 1 сСт = 0.000001 м²/с. Не запутайтесь в количестве нулей!
- Материал внутренней поверхности трубопровода Калькулятор содержит справочник материалов, из которых надо выбрать материал внутренней стенки трубопровода. Это нужно для определения шероховатости внутренней поверхности трубы. Если вы знаете шероховатость, то лучше указать ее вручную, выбрав пункт списка «Указать шероховатость вручную». После чего вам станет доступно для редактирования поле «Шероховатость внутренней поверхности».
- Шероховатость внутренней поверхности Измеряется в условных миллиметрах. Эти данные можно взять из специализированных справочников.
Результаты расчёта
После того, как вы заполните данные, нажмите кнопку «Рассчитать». Калькулятор отобразит следующие показатели:
- Площадь поперечного сечения трубопровода Рассчитывается в квадратных метрах. Этот показатель полезен для дальнейших расчетов.
- Относительная шероховатость трубопровода Измеряется в условных миллиметрах. Этот показатель может отличаться от номинальной шероховатости, но может и совпадать с ней. Он пригодится для ручных расчетов.
- Скорость течения жидкости Измеряется в метрах в секунду. Это средняя скорость каждой частицы жидкости вдоль оси трубопровода. Скорость у стенок трубопровода может отличаться.
- Число Рейнольдса Указывает на точность проводимых измерений и на вид течения жидкости. Чем меньше это число, тем точнее измерения. Но погрешность нарастает медленно, поэтому вплоть до сотен тысяч расчеты можно считать точными.
- Режим течения Важный показатель. Выделяют три режима: ламинарный — расчеты в этом режиме достаточно точные, а потери на трение не велики. Всегда стремитесь к тому, чтобы ваша жидкость текла в ламинарном режиме. Турбулентный режим — в этом случае точность расчетов еще на достаточном уровне, но в турбулентном режиме значительная часть энергии потока жидкости будет тратиться внутреннее трение, турбулентность и нагрев. Эксплуатировать трубы в таком режиме можно, но КПД системы будет на несколько процентов ниже, чем в ламинарном режиме. Переходный же режим характеризуется тем, что в перекачиваемой жидкости периодически возникают и угасают турбулентные колебания. Гарантировать точность расчетов в таком режиме нельзя. Если ваша система уже работает в переходном режиме, то выбирайте насос с большим запасом по мощности. Если же вы только проектируете систему, то избегайте переходного режима — измените диаметр труб либо на больший, либо на меньший.
- Коэффициент гидравлического трения Безразмерный показатель, используемый при расчете гидравлических систем.
- Потери напора по длине Это ключевой показатель, для расчета которого калькулятор и создавался. Потери измеряются в метрах водяного столба. Показатель напора отвечает на вопрос: насколько метров жидкость может подняться вверх. Он нужен для правильного подбора насоса.
Обратите внимание:
1. Любой калькулятор потерь напора (в том числе и этот) дает погрешности при вычислениях. Поэтому сделанный расчет должен быть подкреплен практической проверкой. Если вы нашли очевидную ошибку или неточность в расчетах нашего калькулятора, пожалуйста, сообщите нам на электронную почту.
2. Калькулятор рассчитывает потери давления жидкости без учета изменения высоты труб. Подробнее об этом будет указано в конце статьи.
Пример расчета потери напора для подбора насоса
Допустим, мы хотим подобрать насос для двухэтажного дома. Нам нужно, чтобы на втором этаже могла работать стиральная машина, для которой нужно обеспечить давление в 6 м.в.ст.
Источником воды будет колодец или скважина, глубиной 10 метров. Сам насос будет располагаться на уровне воды.
Начертим эскиз водопровода и укажем все известные нам размеры: расстояние от скважины до дома 15 метров, расстояние от земли до места установки стиральной машины 5 метров.
Сложив все эти величины, получаем длину трубопровода 30 метров. Вводим это значение в калькулятор. Заполняем остальные значения: в нашем случае внутренний диаметр труб будет 15 мм.
В качестве значения расхода воды укажем максимальное потребление для стиральной машины — 30 литров в минуту. В качестве жидкости у нас будет выступать вода, а в качестве труб — полипропилен.
Нажимаем кнопку рассчитать, и получаем потери напора в 22 метра водяного столба.
Но это еще не окончательный ответ. Из рисунка выше видно, что в нашем случае насос должен поднять воду на высоту 15 метров (10 метров высота скважины и 5 метров — высота дома). Значит к 22 м.в.ст. нужно добавить еще 15 метров высоты.
Общие потери напора, с учетом подъема воды из скважины до высоты второго этажа составят 22+15=37 метров водяного столба. Однако, если взять насос с максимальным напором в 37 м.в.ст. он сможет лишь поднять воду до уровня стиральной машины. Впускной клапан стиральной машины, по условиям нашей задачи, требует как минимум 6 м.в.ст.
избыточного давления. Их тоже нужно прибавить к результату: 37+6=43 метра водяного столба.
Вот теперь мы можем подобрать насос для данного водопровода: нам подойдут любые модели, способные обеспечить напор более 43 метров водяного столба.
Но, обратите внимание на получившуюся цифру: при длине линии в 30 метров у нас на одно только трение теряется аж 22 метра напора. Если трубы еще не проложены, то стоит выбрать диаметр труб побольше. Посмотрим, что будет, если мы всего на треть увеличим диаметр трубы. Диаметр у нас был 15, а теперь возьмем трубы диаметром 20 мм. Остальные данные оставим теми же.
Нажимаем кнопку «рассчитать» и получаем потери давления — чуть более 6 метров водяного столба. Значит мы сократили потери напора с 22 до 6 метров.
Прекрасный результат! Не забудем прибавить к этой цифре 15 метров подъема по высоте и 6 метров давления, которое мы хотим видеть на выходе из трубопровода: 6+15+6=27 метров водяного столба.
Получается, что увеличив диаметр труб всего на треть, мы можем существенно снизить требования к насосу. В нашем случае, для сечения труб ⌀ 20 мм нам подойдет любой насос с рабочим давлением более 27 метров водяного столба.
Расчет потери напора сделан. Как теперь подобрать насос?
Когда известны расчетные параметры трубопроводной сети, можно подобрать насос онлайн, пользуясь нашим каталогом. Для подбора насоса онлайн вам необходимо будет указать желаемую производительность насоса и его напор (давление). Подробнее об онлайн-подборе насосов на нашем сайте написано здесь.
Как вариант, вы всегда можете позвонить нам или написать на электронную почту, чтобы переложить подбор насоса на наших приветливых и заботливых менеджеров по продажам.
Гидравлический расчет системы отопления
С помощью гидравлического расчета можно правильно подобрать диаметры и длину труб, правильно и быстро сбалансировать систему с помощью радиаторных клапанов. Результаты этого расчета также помогут правильно подобрать циркуляционный насос.
В результате гидравлического расчета необходимо получить следующие данные:m — расход теплоносителя для всей системы отопления, кг/с;ΔP — потери напора в системе отопления;ΔP1, ΔP2…
ΔPn, — потери напора от котла (насоса) до каждого радиатора (от первого до n-го);Расход теплоносителя рассчитывается по формуле:,Cp — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*град.C); для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*град.C)ΔPt — разность температур на входе и выходе; обычно берем подачу и обратку котлаКалькулятор расхода теплоносителя (только для воды)Точно также можно посчитать расход теплоносителя на любом участке трубы. Участки выбираются так, чтобы в трубе была одинаковая скорость воды. Таким образом, разбиение на участки происходит до тройника, либо до редукции. Нужно просуммировать по мощности все радиаторы, к которым течет теплоноситель через каждый участок трубы. Потом подставить значение в формулу выше. Эти расчеты необходимо сделать для труб перед каждым радиатором.
Скорость теплоносителя
Затем, используя полученные значения расхода теплоносителя, необходимо для каждого участка труб перед радиаторами вычислить скорость движения воды в трубах по формуле:,где V — скорость движения теплоносителя, м/с;m — расход теплоносителя через участок трубы, кг/сρ — плотность воды, кг/куб.м. можно принять равной 1000 кг/куб.м.f — площадь поперечного сечения трубы, кв.м. можно посчитать по формуле: π * r2, где r — внутренний диаметр, деленный на 2Калькулятор скорости теплоносителя
Потери напора в трубе
Затем для каждого участка нужно рассчитать потери напора на трение в трубе по формуле (учитывается и подача и обратка):ΔPpтр — потеря напора в трубе на трение, Па;R — удельные потери на трение в трубе, Па/м; в справочной литературе производителя трубы
Потери напора на местных сопротивлениях
Местные сопротивления на участке труб — это сопротивление на фитингах, арматуре, оборудовании и т.п. Потери напора на местных сопротивлениях рассчитываются по формуле:
где Δpм.с. — потери напора на местных сопротивлениях, Па;Σξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; коэффициенты местных сопротивлений указываются производителем для каждого фитингаV — скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с;ρ — плотность теплоносителя, кг/м3.
Итоги гидравлического расчета
В итоге необходимо просуммировать сопротивления всех участков до каждого радиатора и сравнить с контрольными значениями.
Для того, чтобы насос, встроенный в газовый котел, обеспечил теплом все радиаторы, потери напора на самой длинной ветке не должны превышать 20000 Па. Скорость движения теплоносителя на любом участке должна быть в диапазоне 0,25 — 1,5 м/с.
При скорости выше 1,5 м/с в трубах может появиться шум, а минимальная скорость в 0,25 м/с рекомендуется по СНиП 2.04.05-91 во избежание завоздушивания труб.
Для того, чтобы выдержать вышеуказанные условия, достаточно правильно подобрать диаметры труб. Это можно сделать по таблице.
| Металлопластиковая труба 16 мм | 2,8 | 4,5 |
| Металлопластиковая труба 20 мм | 5 | 8 |
| Металлопластиковая труба 26 мм | 8 | 13 |
| Металлопластиковая труба 32 мм | 13 | 21 |
| Полипропиленовая труба 20 мм | 4 | 7 |
| Полипропиленовая труба 25 мм | 6 | 11 |
| Полипропиленовая труба 32 мм | 10 | 18 |
| Полипропиленовая труба 40 мм | 16 | 28 |
В ней указана суммарная мощность радиаторов, которые труба обеспечивает теплом.
Быстрый подбор диаметров труб по таблице
Для домов площадью до 250 кв.м. при условии, что стоит насос 6-ка и радиаторные термоклапаны, можно не делать полный гидравлический расчет. Можно подобрать диаметры по таблице ниже. На коротких участках можно немного превысить мощность. Расчеты произведены для теплоносителя Δt=10oC и v=0,5м/с.
| Труба 14х2 мм | 1.6 |
| Труба 16х2 мм | 2,4 |
| Труба 16х2,2 мм | 2,2 |
| Труба 18х2 мм | 3,23 |
| Труба 20х2 мм | 4,2 |
| Труба 20х2,8 мм | 3,4 |
| Труба 25х3,5 мм | 5,3 |
| Труба 26х3 мм | 6,6 |
| Труба 32х3 мм | 11,1 |
| Труба 32х4,4 мм | 8,9 |
| Труба 40х5,5 мм | 13,8 |