Содержание

Как сделать гидравлический расчет системы отопления

Для повышения качества отопления необходимо установить циркуляционный насос. Модель, правильно подобранная по основным параметрам, в несколько раз ускорит движение горячей воды по контуру.

Современные источники отопления дома

Электрические нагревательные приборы, к которым относятся тепловентиляторы, инфракрасные обогреватели, масляные радиаторы, тепловые пушки, «теплые полы» и другие, а также камины и печи чаще всего используют как вспомогательные источники отопления. Частный дом с системой воздушного отопления – чрезвычайная редкость.

Следует заметить, что есть общепринятые нормы удельной мощности котла в зависимости от климатических зон:

W = 1,5 – 2,0 кВт – в Северных районах.
W = 1,2 – 1,5 кВт – в Центральных районах;
W = 0,7 – 0,9 кВт – в Южных районах;

С помощью формулы W кот. = S*W / 10 можно рассчитать мощность котла.

Расчет системы отопления дома включает в себя расчет мощности, при проведении которого следует учитывать следующие параметры: (См. также: Расчет котла отопления)

S — общая площадь помещения, которое отапливается;
W – мощность котла (удельная) на 10 м3, которая определяется с учетом климатических особенностей региона.

Современные источники отопления дома

Совет! С целью упрощения системы расчетов можно применить среднее значение удельной мощности котла (W), которое равно единице. Следовательно, нормативная мощность котла принимается из расчета 10 кВт на 100м2 помещения, которое отапливается. Например:

1) S = 100 м2 – площадь помещения, которое отапливается;

2) W = 1,2 кВт – удельная мощность Центральных районов.

W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.

Рисунок 2: Проектирование системы отопления

Почему необходимо увеличивать размеры каждого последующего радиатора?

В нашем случае мы будем использовать стандартные алюминиевые радиаторы высотой 0,6 м. Мощность каждого ребра такого радиатора при температуре 70 °С составляет 150 Вт. Далее мы посчитаем мощность каждого радиатора и количество условных рёбер:

комната 1: 28 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем 10 условных рёбер, но поскольку у нас два радиатора, оба под окнами, мы возьмём один с 6-ю рёбрами, второй с 4-мя.
комната 2: 28 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1344 Вт. Округляем до 1500 и получаем один радиатор с 10-ю рёбрами.
комната 3: 56 м3 · 40 Вт · 1,2 = 2688 Вт Округляем до 2700 и получаем три радиатора: 1-й и 2-й по 5 рёбер, 3-й (боковой) — 8 рёбер.
прихожая: 22,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 1075,2 Вт. Округляем до 1200 и получаем два радиатора по 4 ребра.
ванная: 11,2 м3 · 45 Вт · 1,2 = 600 Вт. Тут температура должна быть немного выше, получается 1 радиатор с 4-мя рёбрами.
туалет: 8,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 403,2 Вт. Округляем до 450 и получаем три ребра.
кухня: 43,4 м3 · 40 Вт · 1,2 = 2083,2 Вт. Округляем до 2100 и получаем два радиатора по 7 рёбер.

В конечном результате мы видим, что нам необходимо 12 радиаторов общей мощностью:

900 600 1500 750 750 1200 600 600 600 450 1050 1050 = 10,05 кВт

Исходя из последних расчётов, видно, что наша индивидуальная система отопления без проблем справится с возложенной на неё нагрузкой.

Даже при правильно смонтированной однотрубной системе отопления, ее последние радиаторы будут нагреваться слабее, чем первые. Это происходит потому, что каждый последующий (по ходу движения теплоносителя) радиатор будет забирать около 10°C. Поэтому, для увеличения теплоотдачи последних отопительных приборов рекомендуется использовать многосекционные радиаторы, которые обладают более высокой теплоотдачей. Такое решение, безусловно, увеличивает себестоимость всей системы.

К примеру, однотрубная система отопления смонтирована так, что подающий трубопровод и подводки к радиаторам имеют одинаковый диаметр. В результате более высокого углового сопротивления, в радиатор войдет менее половины теплоносителя, около 45%, остальная часть продолжит движение по подающему трубопроводу.

Если в первый радиатор поступил теплоноситель с температурой 60°C, то на выходе из радиатора будет уже 50°C. Далее 60°C-ый теплоноситель в подающей магистрали смешивается с 50°C-ым выходящим из радиатора, в результате этого получается теплоноситель с температурой около 55°C. Таким образом, с каждым последующим радиатором, температура теплоносителя будет уменьшаться примерно на 4,5-5°C (около 7%). Соответственно каждый последующий радиатор необходимо увеличивать на 7% по отношению к предыдущему.

Схема однотрубки с нижним подключением.

Считаем расход теплоты по квадратуре

Для приблизительной прикидки отопительной нагрузки обычно используется простейший тепловой расчет: берется площадь здания по наружному обмеру и умножается на 100 Вт. Соответственно, потребление тепла дачным домиком 100 м² составит 10000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет подобрать котел с коэффициентом запаса 1.2—1.3, в данном случае мощность агрегата принимается равной 12.5 кВт.

Мы предлагаем выполнить более точные вычисления, учитывающие расположение комнат, количество окон и регион застройки. Итак, при высоте потолков до 3 м рекомендуется использовать следующую формулу:

Расчет ведется для каждого помещения отдельно, затем результаты суммируются и умножаются на региональный коэффициент. Расшифровка обозначений формулы:

Q – искомая величина нагрузки, Вт;
Sпом – квадратура комнаты, м²;
q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м²;
k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.

Для справки. Если частный дом расположен в полосе умеренного климата, коэффициент k принимается равным единице. В южных регионах k = 0.7, в северных применяются значения 1.5—2.

Считаем расход теплоты по квадратуре

В приближенном подсчете по общей квадратуре показатель q = 100 Вт/м². Подобный подход не учитывает расположение комнат и разное количество световых проемов. Коридор, находящийся внутри коттеджа, потеряет гораздо меньше тепла, чем угловая спальня с окнами той же площади. Мы предлагаем принимать величину удельной тепловой характеристики q следующим образом:

для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м²;
то же, с двумя окнами – 130 Вт/м².

Как правильно подбирать значение q, наглядно показано на плане здания. Для нашего примера расчет выглядит так:

Q = ( х 130 + 21 х 120 + 5 х 100 + 7 х 100 + 6 х 100 + х 130 + 21 х 120) х 1 = 10935 Вт ≈ 11 кВт.

Как видите, уточненные вычисления дали другой результат – по факту на отопление конкретного домика 100 м² израсходуется на 1 кВт тепловой энергии больше. Цифра учитывает расход теплоты на подогрев наружного воздуха, проникающего в жилище сквозь проемы и стены (инфильтрацию).

Подбор радиаторов для загородного дома

После того как найдены потери тепла в доме, можно приступить к подбору радиаторов, необходимых для отопления комнат. Для этого можно воспользоваться простой формулой: площадь отапливаемой комнаты умножается на 100 и делится на мощность секции радиатора.

Вам будет интересно Система отопления двухэтажного частного дома

Площадь комнаты: так как радиатор рассчитывают для отопления одной комнаты, не нужно искать площадь всего дома. Если соседняя комната остается без отопления, то расчеты нужно производить с учетом потерь на теплопередачу.

Что касается мощности секции радиатора, то она индивидуальна. Величина зависит от материала, из которого изготовлена батарея. Среднее значение,соответствующее большинству современных радиаторов и которое рекомендуют использовать специалисты, — 180-200 Вт.

Для более детального расчета можно использовать калькулятор расчета мощности для выбора количества секций.

Гидравлический расчет

Схема однотрубной системы отопления.

Под гидравлическим расчетом понимают нахождение диаметра труб и характеристик насосов, которые будут использованы в системе отопления.

На рынках строительных материалов предлагают достаточно большой выбор труб, которые можно разделить на:

Медные.
Полимерные (полиэтиленовые, металлопластиковые, армированные алюминием, полипропиленовые).
Стальные, нержавеющие, оцинкованные.

Стальные трубы сильно подвержены коррозии, для монтажа необходимы сварочные работы. От этих недостатков избавлены трубы из оцинкованной стали, они не ржавеют, а при их монтаже можно обойтись без сварки, используя соединения на резьбе. Однако трубопроводы из этих материалов достаточно тяжелые , а работа по их установке требует определенной квалификации.

Недостатки, которые есть у металлических труб, полностью отсутствуют у полимерных труб, из которых выгодно выделяются металлопластиковые системы, состоящие из алюминиевых труб, изнутри и снаружи покрытых пластиком.

К их основным достоинствам относятся:

Непроницаемость кислородом, что позволяет избежать коррозии.
Высокая прочность.
Малое гидравлическое сопротивление.
Не требуется специальное оборудование для монтажа.
Антистатичность.
Медленное отложение осадка на внутренних стенках.

Собираются металлопластиковые трубы при помощи прессовых или резьбовых соединений, что позволяет сэкономить на монтаже. Для наладки используют шаровые краны, тройники, отводы, отличающиеся долговечностью и надежностью.

Также распространены трубы из полипропилена, способные выдержать высокий (до 1000°С) и долговременный нагрев.

Длинна труб, необходимая для системы отопления, которую можно высчитать, взяв калькулятор длинны, будет зависеть от схемы разводки, выбранной владельцем коттеджа. Схемы разводки могут быть одно- или двухтрубные. Однотрубная схема в частном доме будет дешевле, хотя двухтрубная схема позволит отапливать любой температурой каждое помещение в отдельности.

Как рассчитать параметры циркуляционного насоса

В данной статье рассказывается о том, как рассчитать параметры циркуляционного насоса в отопительной системе, руководствуясь при этом малым объемом технической информации об особенностях и характеристиках данной системы. Этот метод расчета применяется в основном для частных малоэтажных зданий.

Мы подготовили пример расчета, чтобы наглядно вам показать, что на самом деле произвести расчет важных параметров для определения оптимальных характеристик циркуляционного насоса намного легче, чем может показаться на первый взгляд.

Циркуляционный насос выбирается по двум основным характеристикам: H — напору, выраженному в метрах; Q — расходу, выраженному в м3/час.

Определение напора циркуляционного насоса

Насос должен создавать необходимое давление, чтобы жидкость могла преодолевать все препятствия в системе отопления и заполнять радиаторы теплоносителем.

При проектировании новой системы возможны точные расчеты с учетом сопротивления всех элементов нитки (труб, фитингов, арматуры и приборов); обычно необходимые сведения приводятся в паспортах на оборудование.

Если такой информации нет, можно использовать формулу:

1,2 — смесителя/устройства, предотвращающего естественную циркуляцию;
если установка не оснащена ни терморегулирующим вентилем, ни смесителем, ZF = 1,3;
для контура с терморегулирующим вентилем ZF = 1,3 х 1,7 = 2,2;
когда система включает оба прибора ZF = 1,3 х 1,7 х 1,2 = 2,6.

Расчет производительности циркуляционного насоса

Для того, чтобы вычислить производительность циркуляционного насоса Qpu, необходимо знать тепловую мощность Q, удельную теплоемкость теплоносителя Cw, его плотность p и разность температур конструкции Δt .

Подача насоса в расчетной точке вычисляется при помощи следующей формулы:

Как рассчитать параметры циркуляционного насоса

Символ формулы	Описание
Q	Тепловой поток или тепловая мощность. В этом случае речь идет о необходимой тепловой нагрузке или имеющейся мощности котла, которые должны соответствовать поставленной задаче.
p	Плотность теплоносителя. В данном случае можно принять ≈ 1 кг/л. (вода).
Cw	Удельная теплоемкость. Считается как 1,16 Втч/кгК (вода).
Δt	Разница температур Δt зависит от вида отопительной системы: Δt=20 °С для стандартных двухтрубных систем; Δt=10 °С для низкотемпературных отопительных систем и теплых полов.

Пример расчета

Руководствуясь данным примером, вы сможете достоверно разобраться с тем, как совершать расчеты, чтобы определить параметры циркуляционного насоса. Помимо этого, представленный ниже эскиз имеет все необходимые данные для расчета производительности и высоты подъема.

Эскиз для примера расчета

Посмотрев на эскиз можно определить следующие значения:

ширина – 15 м;
длина – 20 м;
высота – 12 м;
год постройки – 1990;
ZF = 2,2 (фитинги + клапан термостата);
потери давления – 120Па/м;
потери тепла – 80 кВт;
температуры в системе отопления – 75/55.

Расчет напора Н

R = 120 Па/м;
L = (15+20+12)*2=94 м
ZF = 2.2

Расчет потока Qpu

Q = 80 кВт
p = 1 кг/л
Cw = 1,16 (Вт*ч)/(кг*К)
Δt = 75C-55C = 20К

Наиболее важные данные для определения оптимальных параметров циркуляционного насоса успешно рассчитаны. На следующем этапе пользуясь каталогом, или проконсультировавшись с продавцами в магазине, необходимо определить группу насосов, в параметры которых попадает необходимая рабочая точка.

Каким образом собрать данные

В основе гидравлического расчета в основном лежат вычисления, имеющие отношение к подсчету отопления согласно всей площади нужного помещения.

По этой причине надо обязательно получить такие сведения:

величина каждого помещения в отдельности;
масштабы дверных и оконных габариты оконных разъемов, без внутренних дверей, которые никак не влияют на теплоту;
условия погоды, специфика определенного региона.

Каким образом собрать данные

В данном случае надо отталкиваться от таких данных: площадь главной комнаты составляет 18,83 м2, спальной комнаты – 14,86 м2, кухни – 10,46 м2, площадь балкона равна 7,83 м2, коридор равен 9,72 м2 ванная комната 3,60 м2, санузел – 1,5 м2. Двери – 2,20 м2, оконная окно в спальне – 1,96 м2, в кухне – 1,96 м2. Стены в квартире составляют высоту 2 метра 70 см, а для изготовления внешних стен пошел специфический бетон. Перегородки и стены внутри– 120 мм, стандартные – 80 мм. Потолок и пол сделаны из бетонных плит.

Если говорить об окружающей среде, то квартира расположена в здании, находящемся в средней части микрорайона в маленьком городке вблизи морского побережья. Климат является умеренно континентальным, зима обычно прохладная, а в летний период достаточно тепло. Температура достигает +7,6°C в году, в январе -6,6°C, в июле +18,7°C. Небольшой ветер равен 3,5 м/с, средняя влажность воздуха — 74 %, осадки 569 мм.

Если сделать короткий анализ погодных условий в конкретно представленном регионе, надо сказать следующее. Имеет место существенный разброс температур, а это оказывает влияние на особенное требование, предъявляемые к устройству отопительной системы квартиры.

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Гидрострелкой называют гидравлический разделитель для систем отопления. Это довольно важный элемент, который позволяет обеспечить оптимальную, плавную работу всех узлов. Особенно актуально его применение, если установлено 2 или более котла, работает несколько контуров.

Такое устройство можно изготовить самостоятельно или приобрести в магазине. Но при любом из вариантов его параметры знать необходимо. Если вычислять все самостоятельно, то легко допустить ошибки в расчетах – формула расчетов довольно сложна.

Вам будет интересно Правильное подключение радиатора отопления к двухтрубной системе

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Лучше для этого воспользоваться онлайн-калькулятором для вычисления параметров гидрострелки исходя из производительности насосов.

Так выглядит коллектор с гидрострелкой из нержавеющей стали

Что требуется для производства расчетов онлайн-калькулятором

Сложностей при использовании программы возникнуть не должно, но стоит дать некоторые пояснения. Необходимо внести в соответствующие поля запрашиваемые калькулятором данные, а именно:

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Ожидаемую скорость вертикального перемещения теплоносителя в гидрострелке. Наиболее оптимальная скорость – это с. Этого вполне достаточно для хорошего смешивания потоков;
Систему величин, в которой удобнее работать – это может быть м3/ч или л/м;
Производительность каждого рециркуляционного насоса в отдельное поле. Не стоит вписывать только некоторые, руководствуясь тем, что вместе они никогда не работают – лучше всегда иметь запас;
Производительность насоса или насосов в малом контуре котла (котлов).

А это уже обычная гидрострелка модели «Meibes MHK 32 DN25»

После этого останется только нажать на кнопку «рассчитать параметры гидрострелки». В результате программой будет выдан результат по минимальному диаметру гидравлического разделителя и диаметру его патрубков в мм.

Некоторые пояснения к расчетам

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Важно скрупулезно и точно внести все данные в онлайн-калькулятор – от этого зависит точность расчетов, правильность работы гидрострелки, а значит и качество функционирования всей системы отопления, горячего водоснабжения и других систем, связанных с котлами.

Схематическое изображение принципа работы гидрострелки

Если же все параметры внесены правильно, то выбранный по результатам, выданным калькулятором, гидравлический разделитель намного улучшит и стабилизирует работу всех котлов и насосов.

Расчет тепловой производительности котельной установки

Итак, вы решили создавать однотрубную систему отопления частного дома своими руками. Первое, что нужно сделать, чтобы узнать искомую величину мощности теплогенератора – это произвести расчет теплопотерь каждого отапливаемого помещения. Как известно, основные потери тепла исходят от:

Наружных стен.
Потолка.
Пола.
Окон.

На примере рассмотрим теплопотери угловой комнаты, с размерами 6 х 3 метра, двумя окнами 1,5 х 1,2 м, и высотой потолков 2,5 м.

Наружные стены (S1) = (6 х 2,5)+(3 х 2,5)-2 (1,5 х 1,2); S1= 15+7,5-3,6=18,9 м 2
Окна (S2) = 2(1,5 х 1,2)= 3,6 м 2
Пол (S3) = 18 м 2
Потолок (S4) =18 м 2

Применяем формулу расчета теплопотерь (Q) = k; для наружных стен k = 62; для окон k = 135; для пола k = 35; для потолка k = 27. Подставляем необходимые значения.

Q1 = 18,9 х 62 = 1171,8 Вт или 1,172 кВт;
Q2 = 3,6 х 135 = 486 Вт или 0,486 кВт;
Q3 = 18 х 35 = 630 Вт или 0,63 кВт
Q4 = 18 х 27 = 486 Вт или 0,486 кВт;

Теперь суммируем все теплопотери для выявления необходимого количества тепла, которого необходимо для конкретного помещения = 2,774 кВт;

Расчет тепловой производительности котельной установки

Те же действия необходимы для каждого отдельного помещения. Суммируя теплопотери можно сделать вывод о необходимой производительности котельной установки. Есть методика менее точная, но достаточно надежная и быстрая: необходимо использовать удельную мощность котлоагрегата рекомендованную в зависимости от региона.

Тепловую производительность котельной установки можно высчитать, используя Wк = Wуд х S/10; где:

Wк = мощность котлоагрегата;

Wуд = рекомендованная удельная мощность, представленная на рис.;

S/10 = площадь обогреваемого помещения на 10 м 3 .

Теперь, когда, есть данные о мощности котлоагрегата, необходимого для обогрева дома, можно приступать к чертежам контура отопительной системы, прикидывать место размещения радиаторов отопления.

Динамические параметры теплоносителя

Переходим к следующему этапу расчетов – анализ потребления теплоносителя. В большинстве случаев система отопления квартиры отличается от иных систем – это связанно с количеством отопительных панелей и протяженностью трубопровода. Давление используется в качестве дополнительной “движущей силы” потока вертикально по системе.

В частных одно- и многоэтажных домах, старых панельных многоквартирных домах применяются системы отопления с высоким давлением, что позволяет транспортировать теплоотдающее вещество на все участки разветвлённой, многокольцевой системы отопления и поднимать воду на всю высоту (до 14-ого этажа) здания.

Напротив, обычная 2- или 3- комнатная квартира с автономным отоплением не имеет такого разнообразия колец и ветвей системы, она включает не более трех контуров.

А значит и транспортировка теплоносителя происходит с помощью естественного процесса протекания воды. Но также можно использовать циркуляционные насосы, нагрев обеспечивается газовым/электрическим котлом.

Рекомендуем применять циркуляционный насос для отопления помещений более 100 м2. Монтировать насос можно как до так и после котла, но обычно его ставят на “обратку” – меньше температура носителя, меньше завоздушенность, больше срок эксплуатации насоса

Специалисты в сфере проектирования и монтажа систем отопления определяют два основных подхода в плане расчёта объёма теплоносителя:

По фактической емкости системы. Суммируются все без исключения объёмы полостей, где будет протекать поток горячей воды: сумма отдельных участков труб, секций радиаторов и т.д. Но это достаточно трудоёмкий вариант.
По мощности котла. Здесь мнения специалистов разошлись очень сильно, одни говорят 10, другие 15 литров на единицу мощности котла.

С прагматичной точки зрения нужно учитывать, тот факт что наверное система отопления будет не только подавать горячую воду для комнаты, но и нагревать воду для ванной/душа, умывальника, раковины и сушилки, а может и для гидромассажа или джакузи. Этот вариант попроще.

Динамические параметры теплоносителя

Поэтому в данном случае рекомендуем установить 13,5 литров на единицу мощности. Умножив этот число на мощность котла (8,08 кВт) получаем расчётный объём водяной массы – 109,08 л.

Вычисляемая скорость теплоносителя в системе является именно тем параметром, который позволяет подбирать определённый диаметр трубы для системы отопления.

Она высчитывается по следующей формуле:

V = (0,86*W*k)/t-to,

W – мощность котла;
t – температура подаваемой воды;
to – температура воды в обратном контуре;
k – кпд котла (0,95 для газового котла).

Подставив в формулу расчетные данные, имеем: ( * 8080* )/80-60 = 6601,36/20=330кг/ч. Таким образом за один час в системе перемещается 330 л теплоносителя (воды), а ёмкость системы около 110 л.

Система с естественной циркуляцией теплоносителя

Количество теплоносителя в 1 м трубы в зависимости от диаметра

Расчет теплоносителя сводится к определению следующих показателей:

скорость движения водных масс по трубопроводу с заданными параметрам;
их средняя температура;
расход носителя, связанный с требованиями к производительности отопительного оборудования.

Известные формулы расчета параметров теплоносителя (с учетом гидравлики) достаточно сложны и неудобны в практическом применении. В онлайн калькуляторах используется упрощенный подход, позволяющий получить результат с допустимой для этого способа погрешностью

Тем не менее перед началом монтажа важно побеспокоиться о том, чтобы приобрести насос с показателями не ниже расчетных. Лишь в этом случае появляется уверенность в том, что требования к системе по этому критерию выполнены в полной мере и что она способна обогреть помещение до комфортных температур

Основные уравнения гидравлического расчёта газопровода

Для расчёта движения газа по трубам берутся значения диаметра трубы, расходы топлива и потеря напора. Вычисляется в зависимости от характера движения. При ламинарном – расчёты производятся строго математически по формуле:

Р1 – Р2 = ∆Р = (32*μ*ω*L)/D2 кг/м2 (20), где:

∆Р – кгм2, потери напора в результате трения;
ω – м/сек, скорость движения топлива;
D – м, диаметр трубопровода;
L – м, длина трубопровода;
μ — кг сек/м2, вязкость жидкости.

Вам будет интересно Система отопления с принудительной циркуляцией

При турбулентном движении невозможно применить точные математические расчёты по причине хаотичности движения. Поэтому применяются экспериментально определяемые коэффициенты.

Рассчитываются по формуле:

Основные уравнения гидравлического расчёта газопровода

Р1 – Р2 = (λ*ω2*L*ρ)/2g*D (21), где:

Р1и Р2 – давления в начале и конце трубопровода, кг/м2;
λ – безразмерный коэффициент сопротивления;
ω – м/сек, средняя по сечению трубы скорость движения газа;
ρ – кг/м3, плотность топлива;
D – м, диаметр трубы;
g – м/сек2, ускорение силы тяжести.