Гидравлический расчет наряду с использованием и правильной установкой регулирующей арматуры в современных системах отопления является гарантией эффективной работы. Основные моменты эффективной работы системы отопления заключаются в:
• подаче теплоносителя к отопительным приборам в количестве, достаточном для обеспечения теплового баланса помещений при изменяющейся температуре наружного воздуха и задаваемой пользователем помещения температуры внутреннего воздуха (в пределах нормируемой для данного функционального назначения помещения);
• минимизации эксплуатационных затрат, в том числе энергетических, на преодоление гидравлического сопротивления системы;
• минимизации капиталовложений при строительстве системы отопления, зависящей, в том числе, от принятых диаметров трубопроводов;
• бесшумности, надежности и стабильности работы системы отопления.
Для обеспечения соответствия систем отопления перечисленным требованиям следует решить следующие задачи, которые реализуются в процессе гидравлического расчета:
• определить диаметры трубопроводов на участках системы отопления с учетом рекомендованных и экономически целесообразных скоростей движения теплоносителя;
• рассчитать гидравлические потери давления на участках системы;
• выполнить гидравлическую увязку параллельных приборных и других ветвей системы, с использованием регулирующей арматуры для динамической балансировки при нестационарных тепловых и гидравлических режимах работы системы отопления;
• определить потери давления и расход теплоносителя в системе отопления.
Гидравлический расчет является наиболее сложным, трудоемким и важным этапом при проектировании водяных систем отопления. Перед его проведением должны быть выполненными следующие расчетно-графические работы:
• определен тепловой баланс отапливаемых помещений;
• выбран тип отопительных приборов или теплообменных поверхностей и выполнено их размещение в отапливаемых помещениях на планах здания;
• приняты принципиальные решения по конфигурации системы водяного отопления (размещению источника теплоты, трассировке магистральных трубопроводов и приборных веток), типу используемых трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры (вентилей, кранов, клапанов и регуляторов давления, расхода, терморегуляторов);
• вычерчена схема системы отопления (желательно аксонометрическая) с указанием номера, тепловых нагрузок и длин расчетных участков;
• определено главное циркуляционное кольцо — замкнутый контур, который включает последовательные участки трубопроводов с максимальным расходом теплоносителя от источника тепловой энергии к наиболее отдаленному отопительному прибору (для двухтрубной системы) или приборной ветке-стояку (при однотрубной системе) и назад к источнику теплоты.
Расчетным участком трубопровода является участок постоянного диаметра с неизменным расходом теплоносителя, определенным по тепловому балансу помещений. Нумерацию расчетных участков начинают от источника теплоты (ИТП или теплогенератора). Узловые точки в местах ответвлений на подающем магистральном трубопроводе, как правило, обозначают заглавными буквами алфавита; в соответствующих узлах на сборных магистральных трубопроводах их указывают со штрихом. Узловые точки в местах ответвлений распределительных приборных веток (стояков) обозначают арабскими цифрами, которые отвечают номеру этажа в горизонтальных системах или номеру приборной ветки-стояка в вертикальных системах; в узлах сбора потоков теплоносителя эти номера указывают со штрихом. Номер каждого расчетного участка состоит из двух букв или цифр, которые отвечают началу и концу участка.
Нумерацию приборных веток (стояков) в вертикальных системах отопления, рекомендуется выполнять арабскими цифрами по часовой стрелке по периметру здания, начиная от квартиры, расположенной в верхний левой части плана этажа.
Длины участков трубопроводов системы отопления с точностью до 0,1 м определяют по планам, вычерченным в масштабе.
Тепловая нагрузка расчетного участка равняется тепловому потоку, который должен передать (на подающих трубопроводах) или передал (на обратных трубопроводах) теплоноситель, который транспортируется на участке. Тепловая нагрузка расчетных участков системы магистральных распределительных и сборных трубопроводов с округлением до 10 Вт вычисляют после нанесения тепловой нагрузки на все отопительные приборы и приборные ветки. Как правило, тепловую нагрузку расчетного участка Qi—j Вт, указывают над выносной линией, а длину участка Li—j в метрах — под выносной линией.
Зная количество теплоты на i—j—участке системы отопления Qi—j, которое транспортирует теплоноситель с температурами в tГ подающем и tО в обратном трубопроводах, можно определить необходимый расход теплоносителя на соответствующих участках системы отопления
Qі-j = (3,6* Qі-j) / (c*( tг — tо)) = (0,86* Qі-j) / ( tг — tо), кг/ч
с = 4,2 кДж/(кг*°С) — удельная теплоемкость воды;
tГ — расчетная температура горячего теплоносителя в системе отопления, °С;
tО — расчетная температура охлажденного теплоносителя в системе отопления, °С.
