Основные принципы гидравлического расчета системы отопления

Следует выбрать одно из двух направлений гидравлического расчета основного циркуляционного кольца

Система водяного отопления при любых режимах ее эксплуатации должна быть бесшумной. Механический шум возникает из-за температурного удлинения трубопроводов при отсутствии компенсаторов и неподвижных опор на магистралях и стояках. При использовании стальных или медных труб вследствие высокой звукопроводности металлов шум распространяется по всей системе отопления, независимо от расстояния до источника шума.

Гидравлический шум возникает из-за значительной турбулизации потока при повышенной скорости движения воды в трубопроводах и при значительном дросселировании потока теплоносителя регулирующим клапаном. Поэтому на всех этапах конструирования и гидравлического расчета системы отопления, при подборе каждого регулирующего и балансировочного клапанов, при подборе теплообменников и насосов, при анализе температурных удлинений трубопроводов необходимо учитывать возможный источник и уровень шума с целью выбора соответствующего оборудования и арматуры.

Целью гидравлического расчета при перепаде давления на вводе системы отопления является:

• определение диаметров участков системы отопления;
• подбор регулирующих клапанов, которые устанавливаются на ветках, стояках и подводках отопительных приборов;
• подбор перепускных, разделительных и смесительных клапанов;
• подбор балансировочных клапанов и определение величины их гидравлической настройки.

При пусковой наладке системы отопления балансировочные клапаны настраиваются на проектные параметры настройки. Прежде, чем приступить к гидравлическому расчету, необходимо на схеме системы отопления обозначить расчетную тепловую нагрузку каждого отопительного прибора, равную общей тепловой расчетной нагрузке помещения. При наличии двух и более отопительных приборов в помещении необходимо эту величину разделить между ними.

Затем следует выбрать основное расчетное циркуляционное кольцо. Каждое циркуляционное кольцо системы отопления представляет собой замкнутый контур последовательных участков, начиная от напорного патрубка циркуляционного насоса и заканчивая его всасывающим патрубком. В однотрубной системе отопления количество циркуляционных колец равно числу стояков или горизонтальных веток, а в двухтрубной - количеству отопительных приборов.

Балансировочные клапаны необходимо устанавливать для каждого циркуляционного кольца. Поэтому в однотрубной системе отопления количество балансировочных клапанов равно числу стояков или горизонтальных веток, а в двухтрубной - количеству отопительных приборов, где балансировочные вентили устанавливают на обратной подводке отопительного прибора.

В качестве основного расчетного циркуляционного кольца принимают:

• в системах с попутным движением теплоносителя в магистралях: для однотрубных систем - кольцо через наиболее нагруженный стояк, а для двухтрубных - кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного стояка. Затем выполняется расчет циркуляционных колец через крайние стояки (ближний и дальний);
• в системах с тупиковым движением теплоносителя в магистралях: для однотрубных систем - кольцо через наиболее нагруженный из самых удаленных стояков, а для двухтрубных - кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного из самых удаленных стояков. Затем выполняется расчет остальных циркуляционных колец;
• в горизонтальных системах отопления - кольцо через наиболее нагруженную ветвь нижнего этажа здания.

Следует выбрать одно из двух направлений гидравлического расчета основного циркуляционного кольца. Первое направление гидравлического расчета состоит в том, что диаметры труб и потери давления в кольце определяются по задаваемой оптимальной скорости движения теплоносителя на каждом участке основного циркуляционного кольца с последующим подбором циркуляционного насоса.

Скорость теплоносителя в горизонтально проложенных трубах следует принимать не ниже 0,25 м/с, чтобы удалить из них воздух. Рекомендуется принимать оптимальную расчетную скорость движения теплоносителя для стальных труб до 0,3...0,5 м/с, а для медных и полимерных - до 0,5...0,7 м/с. Величина удельной потери давления на трение R должна быть не более 100…200 Па/м. Максимально допустимые значения скорости воды, при которых система работает бесшумно, приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

На основании результатов расчета основного кольца производится расчет остальных циркуляционных колец путем определения в них давления и подбора диаметров по ориентировочной величине удельных потерь давления (метод удельных потерь давления). Первое направление расчета применяется, как правило:

• для систем с местным теплогенератором;
• для систем отопления при их независимом присоединении к тепловым сетям;
• для систем отопления при зависимом присоединении к тепловым сетям, но недостаточном давлении на вводе тепловых сетей (кроме узлов смешения с элеватором).

Напор циркуляционного насоса Рн, Па, подбирается в зависимости от вида системы отопления:

• для вертикальных однотрубных и бифилярных систем по формуле:

Рн = ∆Pс.о. - Ре

• для горизонтальных однотрубных и бифилярных, двухтрубных систем по формуле:

Рн = ∆Pс.о. - 0,4 x Ре

где:

∆Pс.о. - потери давления в основном расчетном циркуляционном кольце, Па;

Ре - естественное циркуляционное давление, возникающее при охлаждении воды в отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца, Па.

Второе направление гидравлического расчета состоит в том, что подбор диаметров труб на расчетных участках и расчет потерь давления в циркуляционном кольце производится по изначально заданной величине циркуляционного давления для системы отопления. В этом случае диаметры участков подбираются по ориентировочной величине удельных потерь давления (методом удельных потерь давления).

По такому принципу проводится расчет систем отопления с естественной циркуляцией и систем с зависимым присоединением к тепловым сетям:

• со смешением в элеваторе;
• со смесительным насосом на перемычке при достаточном давлении на вводе тепловых сетей;
• без смешения при достаточном давлении на вводе тепловых сетей.

В качестве исходного параметра гидравлического расчета необходимо определить величину циркуляционного перепада давления ∆Pᴘ, которое в системах c естественной циркуляцией равно:

∆Pᴘ = Ре,

В насосных системах величина циркуляционного перепада давления определяется в зависимости от вида системы отопления:

• для вертикальных однотрубных и бифилярных систем по формуле:

∆Pᴘ = Рн + Ре,

• для горизонтальных однотрубных и бифилярных, двухтрубных систем по формуле:

∆Pᴘ = Рн + 0,4 x Ре.