Гидравлический расчёт системы отопления

3.1. Цель гидравлического расчёта - обоснованный подбор таких диаметров труб системы отопления, при которых сумма сопротивлений всех участков расчётного циркуляционного кольца не превышает располагаемое циркуляционное давление с запасом 10%.

3.2. Расчётное циркуляционное кольцо – замкнутый тракт трубопровода, проходящий от выхода из центра нагрева до входа в него через отопительный прибор, размещённый на наиболее нагруженном и удалённом отопительном стояке с наименьшей величиной циркуляционного давления.

3.3. Участок – отрезок трубы неизменного диаметра, с неизменным расходом теплоносителя (от тройника до тройника).

3.4. Располагаемое циркуляционное давление – естественное (гравитационное) давление H_е,:

H_е = gh(ρ_х – ρ_г), Па, где

g – ускорение свободного падения, 9,81;

h – расстояние по вертикали между центрами нагрева и охлаждения (между котлом и отопительным прибором), м;

(ρ_х – ρ_г) – разность плотностей охлаждённой и нагретой воды, (значения плотности воды при 70°С и 95°С соответственно: ρ₇₀ = 977,81, ρ₉₅ = 961,92).

Принципиальная схема системы водяной двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией (цифрами обозначены: 1 – котёл, 2 – главный стояк с тепловой изоляцией, 3 – расширительный бак, 4 – магистраль горячей воды; 5 – отопительный прибор; 6 – магистраль охлаждённой воды;
А – центр охлаждения, Б – центр нагрева).

3.5. Потери давления на трение по длине участка трубопровода Δ P_тр определяются по формуле Дарси-Вейсбаха: Δ P_тр = l, Па, где

λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения, зависящий от шероховатости стенок трубы и от режима движения жидкости;

d_в – внутренний диаметр участка трубопровода, м;

v – скорость движения воды на участке,;

ρ – плотность воды на участке,

l – длина участка трубопровода, м.

– динамическое давление потока на участке, Па

R = – удельная потеря давления на 1 метр участка трубопровода,;

При известных значениях величины R потеря давления на трение участка Δ P_тр = Rl, Па

3.6. Потери давления в местных сопротивлениях участка Z определяются по формуле:
Z = Σ ξ, Па, где

ξ – (кси) безразмерный коэффициент местного сопротивления (КМС) – справочная величина.

3.7. Общее сопротивление участка трубопровода Δ P_уч = Δ P_тр + Z, Па.

3.8. Общее сопротивление кольца Δ P_к = Σ Δ P_уч, Па (величина Δ P_к должна быть в пределах
0,7 H_е < Δ P_к < 0,9 H_е).

3.9. Гидравлический расчёт ведётся в табличной форме по Методу удельных потерь давления.

3.10. Ориентировочная средняя удельная потеря давления R_ср^уд на 1 м кольца составляет:

R_ср^уд =,, где

L_К = Σ l – длина расчётного циркуляционного кольца (определяемая как сумма длин его участков), м.

3.11. Расход воды на участке G = = 0,035Q_уч , кг/ч,

где Q_уч = ΣQ_пр – тепловая нагрузка участка, Вт, равная сумме тепловых мощностей тех приборовв которые поступит или из которых вышла проходящая по участку вода;

с = 4,2 – теплоёмкость воды

3.12. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: главное расчётное кольцо проходит через отопительный прибор помещения
№ …, длина кольца – … м, потеря давления – … Па, что удовлетворяет условиям расчёта (… Па < Δ P_к < … Па).

Перед выполнением расчёта необходимо: на аксонометрической схеме пронумеровать участки расчётного циркуляционного кольца, проставить длины участков и тепловые нагрузки.

Тепловая нагрузка участка Q_уч составляется из тепловых можностей приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой. Иными словами, для определения тепловой нагрузки участка устанавливается, в какие отопительные приборы попадёт протекающая по данному участку вода, а затем суммируются тепловые нагрузки этих приборов.

Для участков, по которым протекает охлаждённая вода, также определяется тепловая нагрузка. В данном случае устанавливается из каких отопительных приборов поступила вода на эти участки, а затем суммируются тепловые нагрузки этих приборов.

После окончания гидравлического расчёта на аксонометрическую схему, планы подвала и чердака наносятся значения диаметров труб расчётных участков, а затем и прочих участков отопительной системы исходя из того, что система считается симметричной (т. е. для участков, сходным по нагрузке с расчётными, принимаются аналогичные диаметры трубопровода).