Заказ звонка

Гидравлические расчеты для системы отопления

Расчеты такого типа помогают правильно подобрать трубы для системы отопления, в частности определить их длину и сечение. Также от этого зависит эффективность работы системы, так как можно легко рассчитать основные параметры насосного оборудования.

Гидравлические расчеты необходимы для определения следующих параметров:

Расход воды в отопительной системе. Для этого применяют формулу:

М = Q/Cp*DPt,

 где Q – общая мощность отопительной системы, Ср – удельная теплоемкость воды, которая в большинстве случаев равна 4,19 КДж, DPt – разница между температурами на входе в котел и на выходе из него.

Чтобы определить расход воды на одном из участков трубопровода, можно воспользоваться аналогичным способом. При этом следует выбирать участки с одинаковой скоростью теплоносителя. Затем определяют общую мощность всех приборов отопления и подставляют в формулу

Важно выполнить расчет всех участков между радиаторами. Немаловажна и формула расчета тепловой энергии, которую тоже стоит использовать.

Известная величина расхода теплоносителя в системе позволяет определить его скорость. Для этого используется такая формула:

V = M/P*F.

Здесь М – расход теплоносителя на определенном участке, Р – показатель его плотности, F – площадь поперечного сечения трубы. Для определения последнего параметра применяется формула: 3,14r/2, где буквой r обозначен внутренний диметр трубы.

Потери напора теплоносителя при трении в трубе. Вычислить этот параметр можно по формуле:

DPptp = R*L.

Здесь буквой R обозначены удельные потери при трении, L – длина участка трубы.

Кроме этого следует выполнить расчет снижения напора в местах, где теплоноситель встречает препятствие, в частности речь идет о различной запорной арматуре и фитингах. Для расчета также существует определенная формула, в которой необходимо перемножить плотность воды, ее скорость и общую сумму коэффициентов сопротивлений на определенном участке.

Выполнив сложение значений на каждом участке между приборами отопления, важно сравнить полученный результат с контрольными параметрами. Для эффективной работы циркуляционного насоса утеря напора на длинных участках трубопровода не должна быть больше 20 КПа, а скорость перемещения воды должна составлять не более 1,5 метров в секунду

При повышенных значениях теплоноситель будет двигаться очень шумно. Кроме того согласно Санитарным Нормам указанная скорость теплоносителя предотвращает появление воздуха в системе.

Расчет секций алюминиевых радиаторов на квадратный метр

Как правило, производителями заранее просчитаны нормы мощности батарей из алюминия, которые зависят от таких параметров, как высота потолков и площадь помещения. Так считается, что на то, чтобы нагреть 1 м2 комнаты с потолком до 3 м высоты потребует тепловая мощность в 100 Вт.


Эти цифры приблизительны, так как расчет алюминиевых радиаторов отопления по площади в данном случае не предусматривает возможных теплопотерь в помещении или более высокие или низкие потолки. Это общепринятые строительные нормы, которые указывают в техпаспорте своей продукции производители.

Кроме них:

Немалую важность играет параметр тепловой мощности одного ребра радиатора. Для алюминиевого обогревателя она составляет 180-190 Вт.

Температура носителя так же должна учитываться

Ее можно узнать в управляющем тепловом хозяйстве, если отопление централизованное, либо измерить самостоятельно в автономной системе. Для алюминиевых батарей показатель равен 100-130 градусам. Разделив температуру на тепловую мощность радиатора, получается, что для обогрева 1 м2 потребуется 0.55 секций. В том случае, если высота потолков «переросла» классические стандарты, то необходимо применять специальный коэффициент:если потолок равен 3 м, то параметры умножаются на 1.05; при высоте 3.5 м он составляет 1.1; при показателе 4 м – это 1.15; высота стены 4.5 м – коэффициент равен 1.2. Можно воспользоваться таблицей, которую предоставляют производители к своей продукции.

Сколько нужно секций алюминиевого радиатора?

Расчет количества секций алюминиевого радиатора производится по форме, подходящей для обогревателей любого типа:

Q = S х100 х k/P

В данном случае:

  • S – площадь помещения, где требуется установка батареи;
  • k – коэффициент корректировки показателя 100 Вт/м2 в зависимости от высоты потолка;
  • P – мощность одного элемента радиатора.

При расчете количества секций алюминиевых радиаторов отопления получается, что в помещении площадью 20 м2 при высоте потолка 2.7 м для алюминиевого радиатора с мощностью одной секции 0.138 кВт потребуется 14 секций.

Q = 20 х 100 / 0.138 = 14.49

В данном примере коэффициент не применяется, так как высота потолка менее 3 м

Но даже такой секций алюминиевых радиаторов отопления не будут верными, так как не взяты во внимание возможные теплопотери помещения. Следует учитывать, что в зависимости от того, сколько в комнате окон, является ли она угловой и есть ли в ней балкон: все это указывает на количество источников теплопотерь

Делая расчет алюминиевых радиаторов по площади помещения, следует в формуле учитывать процент потери тепла в зависимости от того, где они будут установлены:

  • если они закреплены под подоконником, то потери составят до 4%;
  • установка в нише моментально увеличивает этот показатель до 7%;
  • если алюминиевый радиатор для красоты прикрыть с одной стороны экраном, то потери составят до 7-8%;
  • закрытый экраном полностью, он будет терять до 25%, что делает его в принципе малорентабельным.

Это далеко не все показатели, которые следует учесть при установке алюминиевых батарей.

Выбираем котел.

Основным элементом любой отопительной системы является котел. От того, насколько правильно он выбран, будет зависеть надежность и эффективность дальнейшей работы системы, то есть эффективность подачи тепла. Также необходимо внимательно отнестись и к выбору места, где котел будет устанавливаться. Оборудование можно монтировать не только на стену, но и на пол

Важно также обеспечить второй контур, чтобы горячую воду использовать для бытовых нужд

В зависимости от того, какой теплоноситель используется, различают следующие виды котлов:

1. Газовые — самые популярные среди потребителей. Это легко объяснимо: природный газ относительно недорогой, имеет высокий КПД, невысокий уровень шума, а сам котел легко монтируется. Правда, необходимо получить разрешительную документацию, смонтировать подводящие магистрали снабжения, а также обустроить вытяжную вентиляцию.

2. Электрические. Такой вид отопительного оборудования наиболее безопасен. Котлы не требовательны к месту установки, тихо работают и занимают немного места. Нет открытого пламени и продуктов горения. В то же время, есть и недостатки: низкий КПД, потребность в очень хорошей и надежной электросети, а затраты на обогрев могут быть весомыми.

4. Комбинированные. Такие котлы могут использовать несколько видов электроносителей, благодаря чему являются наиболее надежными источниками тепла. Правда, несмотря на явные преимущества, недостатками являются высокая цена и достаточно сложная конструкция котлов.

СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ РАДИАТОРОВ

Сегодня традиционный чугунный радиатор свободно доступен на строительном рынке, но они более современны, чем их предшественники.

Есть также алюминиевые устройства, а также батареи, основой для производства которых является биметалл.


Из-за его многочисленных оттенков и внешнего вида нетрудно выбрать радиатор для определенного интерьера.

Тем не менее, вы должны прежде всего учитывать технические характеристики такого оборудования и только после этого:

Сегодня биметаллические отопительные приборы очень популярны, т. Е. Для производства которых использовались две разные металлоконструкции.

Их база обычно состоит из двух сплавов — стали и металла. Эти батареи имеют привлекательный внешний вид и экономичны и просты в использовании.

Основным недостатком таких устройств является возможность их использования исключительно в системах теплоснабжения, где давление достаточно высокое для тех, кто подключен к центральному отоплению.

Их использование в автономных системах крайне нежелательно, поэтому лучше избегать такой установки в них. Если мы говорим о чугунной структуре, следует отметить, что, несмотря на явно устаревшую функциональность, эти устройства все еще очень сложны. Кроме того, современные модели чугунных батарей выполнены в разных цветах, поэтому не так сложно найти такой радиатор для того или иного декоративного пространства. Классический стиль, в котором эти устройства сделаны, может стать истинным украшением пространства и сделать его незабываемым дизайном.

Чугунные батареи могут работать как в автономных системах, так и в центральном отоплении

Нагрев идет немного дольше, чем биметаллические инструменты, но время их охлаждения намного выше, поэтому тепло хранится дольше в помещении.

Для того, чтобы радиатор радиатора был долгое время, очень важно учитывать все детали процесса установки. 3. Стальные радиаторы делятся на два типа: трубчатые модели и образцы из панелей

Батареи с трубчатыми батареями имеют более высокие затраты, их нагрев происходит медленнее, чем в панельных радиаторах, но они также имеют более высокую температуру. Панельные нагревательные устройства нагреваются очень быстро.

Они отличаются своей благоприятной средней потребительской ценностью, но их основным недостатком является быстрое охлаждение, что делает комнату прохладной намного дольше, чем требуемое время. Поэтому экономическая эффективность таких моделей в автономных системах отопления вызывает сомнения, поскольку они нуждаются в постоянном тепловом потоке.

Эти факторы напрямую влияют на то, как рассчитать количество батарей из стали для помещения.

Эти критерии учитываются при размещении системы отопления в помещении и являются основой для хорошей емкости для проектирования этих блоков и количества отсеков (см. Больше: «Как рассчитать количество радиаторов — правильная формула для расчета»).

Стальные батареи очень привлекательны по внешнему виду, поэтому они идеально подходят для любого интерьера и без каких-либо проблем вписываются в дизайн любой комнаты. В качестве альтернативы, нагревательные элементы представляют собой алюминиевые радиаторы. Эти устройства характеризуются хорошей теплопроводностью и высокой экономичностью.

При покупке алюминиевых батарей очень важно знать, что алюминий очень плохо переносит низкокачественную охлаждающую жидкость, которая обычно находится в центральном отоплении, поэтому все механизмы будут более подходящими для автономных систем отопления.

Чтобы разобраться в том, как рассчитать батареи в помещении, необходимо учитывать несколько факторов и связано не только с техническими характеристиками радиаторов, но и с другими условиями, которые могут адекватно влиять на безопасность тепла в помещении (также читать: «Как рассчитать Гкал для отопления — правильная формула для расчета»).

Последствия ошибок расчёта и способы их исправления

Очевидно, что гидравлический расчёт является достаточно сложным и ответственным этапом разработки отопления. Для облегчения подобных вычислений разработан целый математический аппарат, существуют многочисленные версии компьютерных программ, предназначенных для автоматизации процесса его выполнения.

Несмотря на это, от ошибок никто не застрахован. Среди наиболее распространённых выбор мощности тепловых приборов без проведения расчёта, указанного выше. В этом случае, помимо более высокой стоимости самих радиаторных батарей (если мощность больше требуемой), система будет затратной, расходуя повышенное количество топлива и требуя более значительных на свое содержание. Проще говоря, в комнатах будет жарко, форточки постоянно открыты и придётся дополнительно оплачивать обогрев улицы. В случае заниженной мощности попытки обогрева приведут к работе котла на повышенной мощности и также потребуют высоких финансовых затрат. Исправить такую ошибку достаточно сложно, возможно потребуется полностью переделывать всё отопление.

монтаж радиаторных батарейнарушение правил установки батареи

Следующая группа ошибок относится к ошибке определения требуемой мощности источника тепла и приборов отопления. Если мощность котла заведомо выше мощности отопительных приборов, он будет работать неэффективно, потребляя большее количество топлива. Налицо двойной перерасход средств: в момент покупки такого котла и в ходе эксплуатации. Чтобы исправить положение, такой котёл, радиаторы или насос, а то и все трубы системы, придётся менять.

При расчёте требуемой мощности котла, может быть допущена ошибка в определении потерь тепла зданием. В результате мощность генератора тепловой энергии будет завышена. Результатом будет перерасход топлива. Чтобы исправить ошибку, придётся заменить котёл.

Ошибочный расчёт балансировки системы, нарушение требований примерного равенства веток и т. п. может привести к необходимости установки более мощного насоса, позволяющего доставить носитель к дальним приборам отопления в нагретом состоянии. Однако в этом случае возможно появление «звукового сопровождения» в виде гула, свиста и т. п. Если подобные ошибки допущены в системе тёплого водяного пола, то результатом установки мощного насоса может стать «поющий пол».

При ошибках определения требуемого количества теплоносителя или переводе гравитационной системы на принудительную циркуляцию, объём его может оказаться слишком велик, и дальние приборы отопления не будут работать. Как и ранее, попытки решения проблемы увеличением интенсивности прогрева, приведут к перерасходу газа, износу котла. Решить вопрос можно применением нового насоса и гидрострелки, т. е. тепловой пункт придётся всё равно переделывать.


После всего можно однозначно сказать, что проведение гидравлического расчёта системы отопления позволит гарантированно минимизировать расходы на всех этапах проектирования, устройства, монтажа и долговременной эксплуатации высокоэффективной системы водяного отопления.

Что нам дает гидравлический расчет?

  1. Потери носителя тепла и давления в самой системе.
  2. Необходимый диаметр труб на самых ответственных участках магистрали. В этом случае необходимо учесть то, каковыми являются требуемые и материально целесообразные скорости перемещения теплоносителя.
  3. Гидроувязка всех ветвей отопительной системы. При этом для того, чтобы сбалансировать систему в различных режимах функционирования, необходимо использовать упомянутую ранее арматуру регулировки.
  4. Утеря давления на прочих отрезках магистрали.

Важная информация! Во время проектирования и установки обогревательной системы самым трудоемким и ответственным этапом работы считается именно гидравлический расчет.

Но до того как произвести гидравлический расчет системы отопления, нужно предварительно выполнить целый ряд процедур.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ КОТЛА

Чтобы рассчитать отопление в частном доме или квартире, можно воспользоваться нормативами.

Основу для расчетов можно найти в СНиПе, где говорится, что для отопления 10 квадратных метров площади необходим один киловатт тепловой энергии. Расчет по такому принципу крайне прост, очень доступен, но отличается просто огромной погрешностью.

СНиП не учитывает полные габариты отапливаемых помещений в полной мере: при расчете тепловой мощности для комнаты высотой три метра данные будут совершенно иными, чем при расчете мощности котла для помещений, высота которых достигает четырех метров.

К тому же, теплый воздух имеет обыкновение скапливаться вверху, и отопление, рассчитанное по СНиПу, окажется просто непригодным к использованию.  Важное влияние на расчеты оказывает и количество теплопотерь, которое повышается прямо пропорционально температуре за пределами дома и обратно пропорционально качеству теплоизоляции здания. В частных домах уровень потерь будет значительно выше, чем в многоэтажных домах: всему виной намного большая площадь, контактирующая с окружающей средой

Через двери и окна тоже «утекает» большое количество тепла. 

В частных домах уровень потерь будет значительно выше, чем в многоэтажных домах: всему виной намного большая площадь, контактирующая с окружающей средой. Через двери и окна тоже «утекает» большое количество тепла. 

Как рассчитать отопление в доме в таком случае? Для расчетов понадобится знать суммарный объем помещений, которые будут отапливаться, и количество элементов дома, которые будут давать повышенную утечку тепла.

При расчете отопления частных домов используется коэффициент 1,5, который необходим для компенсации потерь, возникающих из-за общности периметра здания с улицей.

Для расчета угловых и торцевых квартир в многоэтажных домах используется коэффициент 1,2-1,3 (точное значение зависит от качества теплоизоляции).

Кроме того, нужно обязательно вводить в расчеты поправку на климатические условия. Например, в южных областях этот коэффициент может понижаться до 0,7, а в самых холодных краях может достигать 2.   Подсчет имеющихся данных с учетом указанных коэффициентов тоже не даст точных результатов. Почему это происходит, и как рассчитать систему отопления с максимальной точностью?

Варианты приблизительных расчетов

В тоже время существуют и более простые способы, позволяющие приблизительно оценить величину требуемой тепловой энергии и их можно сделать самостоятельно:

  1. Нередко применяют расчет мощности отопления по площади (детальнее: «Расчет отопления по площади — определяем мощность отопительных приборов»). Считается, что жилые дома возводятся по проектам, разработанным с учетом климата в определенном регионе, и что в проектных решениях заложено использование материалов, которые обеспечивают требуемый тепловой баланс. Поэтому при расчете принято умножать величину удельной мощности на площадь помещений. Например, для Московского региона данный параметр находится в пределе от 100 до 150 ватт на один «квадрат». 
  2. Более точный результат будет получен, если учитывать объем помещения и температуру. Алгоритм вычисления включает высоту потолка, уровень комфорта в отапливаемом помещении и особенности дома.Используемая формула выглядит следующим образом: Q = VхΔTхK/860, где: V – объем помещения;ΔT – разница между температурой внутри дома и снаружи на улице;К – коэффициент теплопотерь.  Поправочный коэффициент позволяет учесть конструктивные особенности объекта недвижимости. Например, когда определяется тепловая мощность системы отопления здания, для строений с обычной кровлей из двойной кирпичной кладки К находится в диапазоне 1,0–1,9. 
  3. Метод укрупненных показателей. Во многом похож на предыдущий вариант, но его применяют для вычисления тепловой нагрузки для систем отопления многоквартирных зданий или других больших объектов. 

Программа Instal-Therm HCR

Программа Instal-Therm HCR предоставляет возможность рассчитать обогрев поверхностей и радиаторы. Она предлагается в комплекте программы Тесе, в которой содержится программа для расчета тепловых потерь, сканирование чертежей типов водоснабжения. Программа оснащена разнообразными каталогами, которые содержат фитинги, теплоизоляцию, батареи и различную арматуру.

Расчет системы отопления предоставляется в виде спецификаций.

Программный результат расчета предоставляет следующие возможности:

  • выбор трубопроводной линии, что позволяет сделать расчет диаметра трубопровода;
  • выбор батарей;
  • определение высоты для размещения насосного оборудования;
  • вычисление значений отопительных поверхностей;
  • вычисление температурного значения.

Схема отопления двухэтажного дома Данная программа не предусматривает функции вывода на печать. В бесплатной версии предоставляется возможность сделать три проекта.

Расчет давления в трубопроводе считается важной составляющей схемы регулирования. Чтобы правильно подобрать регулирующую арматуру потребуются точные данные

От этого зависит работа конструкции.

Корректировка результатов

Для того чтобы получить более точный расчет нужно учесть как можно больше факторов, которые уменьшают или увеличивают потери тепла. Это то, из чего с деланы стены и как хорошо они утеплены, насколько большие окна, и какое на них остекление, сколько стен в комнате выходит на улицу и т.п. Для этого существуют коэффициенты, на которые нужно умножить найденные значения теплопотерь помещения.


Количество радиаторов зависит от величины потерь тепла

Окна

На окна приходится от 15% до 35% потерь тепла. Конкретная цифра зависит от размеров окна и от того, насколько хорошо оно утеплено. Потому имеются два соответствующих коэффициента:

  • соотношение площади окна к площади пола:
    • 10% — 0,8
    • 20% — 0,9
    • 30% — 1,0
    • 40% — 1,1
    • 50% — 1,2
  • остекление:
    • трехкамерный стеклопакет или аргон в двухкамерном стеклопакете — 0,85
    • обычный двухкамерный стеклопакет — 1,0
    • обычные двойные рамы — 1,27.

Стены и кровля

Для учета потерь важен материал стен, степень теплоизоляции, количество стен, выходящих на улицу. Вот коэффициенты для этих факторов.

Степень теплоизоляции:

  • кирпичные стены толщиной в два кирпича считаются нормой — 1,0
  • недостаточная (отсутствует) — 1,27
  • хорошая — 0,8

Наличие наружных стен:

  • внутреннее помещение — без потерь, коэффициент 1,0
  • одна — 1,1
  • две — 1,2
  • три — 1,3

На величину теплопотерь оказывает влияние отапливаемое или нет помещение находится сверху. Если сверху обитаемое отапливаемое помещение (второй этаж дома, другая квартира и т.п.), коэффициент уменьшающий — 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9. Принято считать, что неотапливаемый чердак никак не влияет на температуру в и (коэффициент 1,0).

Нужно учесть особенности помещений и климата чтобы правильно рассчитать количество секций радиатора

Если расчет проводили по площади, а высота потолков нестандартная (за стандарт принимают высоту 2,7м), то используют пропорциональное увеличение/уменьшение при помощи коэффициента. Считается он легко. Для этого реальную высоту потолков в помещении делите на стандарт 2,7м. Получаете искомый коэффициент.

Посчитаем для примера: пусть высота потолков 3,0м. Получаем: 3,0м/2,7м=1,1. Значит количество секций радиатора, которое рассчитали по площади для данного помещения нужно умножить на 1,1.

Все эти нормы и коэффициенты определялись для квартир. Чтобы учесть теплопотери дома через кровлю и подвал/фундамент, нужно увеличить результат на 50%, то есть коэффициент для частного дома 1,5.

Климатические факторы

Можно внести корректировки в зависимости от средних температур зимой:

  • -10оС и выше — 0,7
  • -15оС — 0,9
  • -20оС — 1,1
  • -25оС — 1,3
  • -30оС — 1,5

Внеся все требуемые корректировки, получите более точное количество требуемых на обогрев комнаты радиаторов с учетом параметров помещений. Но это еще не все критерии, которые оказывают влияние на мощность теплового излучения. Есть еще технические тонкости, о которых расскажем ниже.

В итоге

Как видно, расчет емкости отопления сводится к вычислению суммарного значения четырех вышеуказанных элементов.

Определить необходимую емкость рабочей жидкости в системе с математической точностью удается не каждому. Поэтому, не желая выполнять расчет, некоторые пользователи действуют следующим образом. Для начала заполняют систему примерно на 90%, после чего проверяют работоспособность. Далее стравливают скопившийся воздух и продолжают заполнение.

В процессе эксплуатации отопительной системы происходит естественный спад уровня теплоносителя в результате конвекционных процессов. При этом происходит потеря мощности и производительности котла. Отсюда вытекает необходимость наличия резервной емкости с рабочей жидкостью, откуда можно будет отслеживать убыток теплоносителя и при необходимости производить его пополнение.


С этим читают