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... ΔP_n, - потери напора от котла (насоса) до каждого радиатора (от первого до n-го);

m = Q / C_p * Δt

, где:
Q - суммарная мощность системы отопления, кВт; берется из расчета теплопотерь здания.
C_p - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*°C);
для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*°C)
ΔP_t - разность температур на входе и выходе; обычно берем подачу и обратку котла.

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.

Затем, используя полученные значения расхода теплоносителя, необходимо для каждого участка труб перед радиаторами вычислить скорость движения воды в трубах по формуле:

V = m / ρ * f

, где:
V - скорость движения теплоносителя, м/с;
m - расход теплоносителя через участок трубы, кг/с
ρ - плотность воды, кг/м³; можно принять равной 1000 кг/м³.
f - площадь поперечного сечения трубы, м²; можно посчитать по формуле:

π * r²

, где:
r - внутренний диаметр, деленный на 2

Затем для каждого участка нужно рассчитать потери напора на трение в трубе по формуле (учитывается и подача и обратка):

ΔP_pтр = R * L

,где:
ΔP_pтр - потеря напора в трубе на трение, Па;
R - удельные потери на трение в трубе, Па/м;

в справочной литературе производителя трубы L - длина участка, м;

Затем нужно посчитать потери напора на местных сопротивлениях (фитинги, арматура) по формуле:

Δp_м.с. = Σξ * ( V²/2 ) * ρ

,где:
Δp_м.с. - потери напора на местных сопротивлениях, Па;
Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;
коэффициенты местных сопротивлений указываются производителем для каждого фитинга.
V - скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с;
ρ - плотность теплоносителя, кг/м³.

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.