Расчет системы отопления (Часть 5 — Гидравлический расчет трубопроводов)

Гидравлический расчет является одним из важных и сложных процессов планирования или проектирования системы отопления. Расчет выполняется после оставления теплового баланса, определения мощности радиаторов с расстановкой их по помещениям, нанесения на планы и прорисовкой на них планируемых трубопроводов.

В результате гидравлических расчетов определяются диаметры трубопроводов в зависимости от планируемых материалов, удельные потери давления на один метр длины, полные потери давления в сети трубопроводов и в подобранном оборудовании (котлы радиаторы и пр. элементы). Полный гидравлический расчет без соответствующей подготовки и знания процессов гидравлики выполнить достаточно проблематично, но так же как для определения тепловых потерь жилого дома в данном расчете возможно воспользоваться укрупненными показателями. При этом следует вести проверку расчетов системы отопления на соответствие нормативным данным.

Гидравлический расчет в системах с естественной циркуляцией

В случае если система отопления планируется с естественной циркуляцией, то можно воспользоваться следующими рекомендациями, неоднократно проверенными на практике:

• Длина горизонтальных участков трубопроводов не должна превышать 20 метров.
• Магистральная труба от котла отопления закладывается диаметром порядка 50 миллиметров, что соответствует 2 дюймам.
• Такой же диаметр трубы отопительной сети закладывается на каждые 35 секций алюминиевых радиаторов исходя из минимальной мощности и скорости движения теплоносителя.
• Для ответвления, суммарной тепловой мощностью соответствующей количеству секций радиаторов от 25 до 35, диаметр трубы проектируется равным 40 мм или 1 ? дюйма, 10-25 секций – труба условным проходом 25 мм (1 дюйм), до 10 секций – 20 мм (3/4 дюйма).
• На каждые 10 метров прямого участка без установленных радиаторов к расчетному диаметру необходимо добавлять еще 1/2 дюйма. Это необходимо для снижения скорости теплоносителя и потерь давления на трение.

Гидравлический расчет в системах с принудительной циркуляцией

В системах с принудительной циркуляцией диаметр трубопровода напрямую зависит от рекомендуемых скоростей движения теплоносителя, шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, то есть выбранного материала трубопроводов. Полимерные и медные трубы имеют меньшую шероховатость чем у стальных трубопроводов, однако, внутренние диаметры следует выбирать такими же. При подборе полимерных (металлопластиковых или полипропиленовых) трубопроводов следует обращать внимание, что производители всегда указывают внешний размер и толщину стенки, которая может отличаться в зависимости от рабочего или предельного давления. В процессе гидравлических расчетов следует пользоваться только внутренними диметрами трубопроводов и соответствия их условному проходу стальных труб.

В сравнении с гравитационными системами диаметры труб в насосных схемах значительно меньше, так как устанавливаемый насос подбирается в зависимости от потерь. То есть система с механической циркуляцией может быть какой угодно конфигурации и радиусом действия.

Для предотвращения повышения шума от работы отопительной системы, скорости движения теплоносителя ограничиваются:

• Для трубопроводов, укладываемых в жилых помещениях, Ду (условным диаметром) 10 мм – не более 1,5 м/с,
• для Ду 15 мм – не более 1.2 м/с,
• для Ду 20 мм – не более 1 м/с,
• для остальных помещений – до 1,5 м/c.

Исходя из принятых максимальных скоростей движения теплоносителя и опыта расчета стандартных небольших систем отопления жилых домов, можно вывести укрупненные зависимости подбора диаметров труб.

Подбор диаметров труб

В предыдущих разделах было рассмотрено на примере как следует выполнять теплотехнический расчет и составлять тепловой баланс по помещениям. Исходя из полученной мощности радиаторов и составленной схемы трубопроводов, определяется нагрузка каждого участка трубопроводов, а исходя из зависимости Q (кВт)= G воды (л/мин) определяется расход воды на каждом участке. Это выражение справедливо при температурном перепаде (между подачей и обраткой) в системе отопления 15 °С.

Согласно полученным расходам на каждом участке системы отопления по Таблице №1 выполняется определение диаметров участка трубопроводов. Следует помнить, что размер указан для стальных трубопроводов, то есть условный проход, что приблизительно соответствует аналогичному ВНУТРЕННЕМУ диаметру полимерных трубопроводов.

Таблица №1

Внутренний диаметр полимерных труб можно узнать из таблицы №2.

Таблица №2

Данный расчет является укрупненным, подлежит для определения диаметров трубопроводов системы отопления только для небольших жилых зданий преимущественно с коллекторной системой отопления и установленными терморегулирующими вентилями на каждом радиаторе. Данный расчет не определяет удельные потери в трубопроводах или неувязки на участках сети для определения величины разбалансировки. Для жилых домов площадью свыше 100 м2 с большим количеством циркуляционных колец или при наличии водяных теплых полов за гидравлический расчет (как и теплотехнический) следует доверять только специалистам.

В предыдущих разделах цикла статей по расчету систем отопления мы составили тепловой баланс для углового помещения площадью 8,12м2 и определили, что будет установлено два радиатора суммарной мощностью 1 167 Вт, то есть каждый по 583,5 Вт. Так как исходя из планировки и места расположения котла в данном случае удобнее всего предусмотреть коллекторную систему отопления с выводом от коллекторного шкафа ветки на каждый радиатор, тогда расход теплоносителя на каждом отрезке равен 0,574 л/мин, а диаметр подводящего трубопровода Ду=15 мм.