Основные принципы гидравлического расчета системы отопления

Бесшумность работы проектируемой системы отопления необходимо обеспечить при любых режимах ее эксплуатации. Механический шум возникает из-за температурного удлинения трубопроводов при отсутствии компенсаторов и неподвижных опор на магистралях и стояках системы отопления.

При использовании стальных или медных труб шум распространяется по всей системе отопления, независимо от расстояния до источника шума вследствие высокой звукопроводности металлов.

Гидравлический шум возникает из-за значительной турбулизации потока, возникающей 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 балансового клапанов, при подборе теплообменников и насосов, при анализе температурных удлинений трубопроводов необходимо учитывать возможный источник и уровень возникающего шума с целью выбора соответствующего для задаваемых исходных условий оборудования и арматуры.

Целью гидравлического расчета, при условии использования располагаемого перепада давления на вводе системы отопления, является:

• определение диаметров участков системы отопления;

• подбор регулирующих клапанов, устанавливаемых на ветках, стояках и подводках отопительных приборов;

• подбор перепускных, разделительных и смесительных клапанов;

• подбор балансовых клапанов и определение величины их гидравлической настройки.

При пусковой наладке системы отопления балансовые 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 тепловой расчетной нагрузке помещения Q4. При наличии двух и более отопительных приборов в помещении необходимо разделить величину расчетной нагрузки Q4 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 всасывающим патрубком циркуляционного насоса.

В однотрубной системе отопления количество циркуляционных колец равно числу стояков или горизонтальных веток, а в двухтрубной – количеству отопительных приборов. Балансовые клапаны необходимо предусматривать для каждого циркуляционного кольца. Поэтому в однотрубной системе отопления количество балансовых клапанов равно числу стояков или горизонтальных веток, а в двухтрубной – количеству отопительных приборов, где балансовые 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, для двухтрубных систем – 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, для двухтрубных систем – 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 обеспечить удаление воздуха из них. Рекомендуется принимать оптимальную расчетную движения теплоносителя для стальных труб — до 0,3…0,5 м/с, для медных и полимерных труб – до 0,5…0,7 м/с, при этом ограничиваясь величиной удельной потери давления на трение R не более 100…200 Па/м.

На основании результатов расчета основного кольца производится расчет остальных циркуляционных колец путем определения располагаемого давления в них и подбора диаметров по ориентировочной величине удельных потерь давления Rср (методом 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 располагаемом давлении на вводе тепловых сетей (кроме узлов смешения с элеватором).

Требуемый напор циркуляционного насоса Рн, Па, необходимый для подбора типоразмера циркуляционного насоса, следует определять в зависимости от вида системы отопления:

• для вертикальных однотрубных и бифилярных систем по формуле:

Рн = ΔPс.о. — Ре

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

Рн = ΔPс.о. — 0,4.Ре

где: ΔPс.о — потери давления. в основном расчетном циркуляционном кольце, Па;

Ре — естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца, Па.

Второе направление гидравлического расчета состоит в том, что подбор диаметров труб на расчетных участках и определение потерь давления в циркуляционном кольце производится по изначально заданной величине располагаемого циркуляционного давления для системы отопления. В этом случае диаметры участков подбираются по ориентировочной величине удельных потерь давления Rср (методом удельных потерь давления). По такому принципу проводится расчет систем отопления с естественной циркуляцией, систем отопления с зависимым присоединении к тепловым сетям (со смешением в элеваторе; со смесительным насосом на перемычке при достаточном располагаемом давлении на вводе тепловых сетей; без смешения при достаточном располагаемом давлении на вводе тепловых сетей).

В качестве исходного параметра гидравлического расчета необходимо определить величину располагаемого циркуляционного перепада давления ΔPР, которое в системах естественной циркуляцией равно

ΔPР = Ре,

а в насосных системах определяется в зависимости от вида системы отопления:

• для вертикальных однотрубных и бифилярных систем по формуле:

ΔPР = Рн + Ре

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

ΔPР = Рн + 0,4.Ре