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);
m = Q / Cp * Δt
, где:
Q - суммарная мощность системы отопления, кВт; берется из расчета теплопотерь здания.
Cp - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*°C);
для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*°C)
ΔPt - 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):
ΔPpтр = R * L
,где:
ΔPpтр - 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:
Δpм.с. = Σξ * ( V2/2 ) * ρ
,где:
Δpм.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.
Труба | Минимальная мощность, кВт | Максимальная мощность, кВт |
---|---|---|
МП 16 мм | 2,8 | 4,5 |
МП 20 мм | 5 | 8 |
МП 26 мм | 8 | 13 |
МП 32 мм | 13 | 21 |
ПП 20 мм | 4 | 7 |
ПП 25 мм | 6 | 11 |
ПП 32 мм | 10 | 18 |
ПП 40 мм | 16 | 28 |