Расчет системы отопления однотрубной – Гидравлический расчет однотрубной системы отопления с примерами

Что учитывать при расчете однотрубной системы отопления

Однотрубная система отопления – одно из решений по разводке труб внутри зданий с подключением приборов нагрева. Такая схема видится наиболее простой и эффективной. Сооружение отопительной ветки по варианту «одной трубой» обходится домовладельцам дешевле иных способов.

Чтобы обеспечить работоспособность схемы, необходимо выполнить предварительный расчет однотрубной системы отопления – это позволит поддерживать нужную температуру в доме и предупредить потерю давления в сети. С этой задачей вполне реально справиться самостоятельно. Сомневаетесь в своих силах?

Мы расскажем вам, каковы особенности устройства однотрубной системы, приведем примеры рабочих схем, объясним, какие расчеты обязательно следует выполнить на этапе планирования отопительного контура.

Содержание статьи:

Устройство однотрубной схемы отопления

Гидравлическая устойчивость системы традиционно обеспечивается оптимальным подбором условного прохода трубопроводов (Dусл). Стабильную схему реализовать способом подбора диаметров, без предварительной настройки систем отопления с терморегуляторами, достаточно просто.

Именно к таким отопительным системам прямое отношение имеет с вертикальным/горизонтальным монтажом радиаторов и при полном отсутствии запорно-регулирующей арматуры на стояках (ответвлениях к приборам).

Наглядный пример установки радиаторного элемента в схеме, организованной по принципу циркуляции одной трубой. В данном случае используются металлопластиковые трубопроводы с металлическими фитингами

Методом изменения диаметров труб в однотрубной кольцевой схеме отопления можно достаточно точно сбалансировать имеющие место потери давления. Управление же потоками теплоносителя внутри каждого отдельного нагревательного прибора обеспечивает .

Обычно в рамках процесса конструирования отопительной системы по однотрубной схеме на первом этапе выстраиваются узлы обвязки радиаторов. На втором этапе выполняют увязку циркуляционных колец.

Классическое схемное решение, где для протока теплоносителя и распределения воды по тепловым радиаторам используется одна труба. Эта схема относится к наиболее простым вариантам (+)

Конструирование узла обвязки отдельно взятого прибора предполагает определение потерь давления на узле. Выполняется расчёт с учётом равномерного распределения потока теплоносителя терморегулятором относительно точек подключения на этом схемном участке.

В рамках той же операции выполняется расчёт коэффициента затекания, плюс определение диапазона параметров распределения потоков на замыкающем участке. Уже опираясь на рассчитанный диапазон веток, выстраивают циркуляционное кольцо.

Увязывание циркуляционных колец

Чтобы качественно выполнить увязку циркуляционных колец однотрубной схемы, предварительно выполняется расчёт по возможным потерям давления (∆Ро). При этом не учитывают потери давления на регулировочном вентиле (∆Рк).

Далее по значению расхода теплоносителя на конечном участке циркуляционного кольца и по значению ∆Рк (график в технической документации на прибор), определяется величина настройки регулировочного вентиля.

Этот же показатель можно определить по формуле:

Кв=0,316G / √∆Рк,

где:

• Кв – величина настройки;
• G – расход теплоносителя;
• ∆Рк – потери давления на регулировочном вентиле.

Аналогичные расчёты выполняются для каждого отдельного регулирующего вентиля однотрубной системы.

Правда, диапазон потерь давления на каждом РВ вычисляют по формуле:

∆Рко=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,

где:

• ∆Ро – возможные потери давления;
• ∆Рк – потери давления на РВ;
• ∆Рn – потери давления на участке n-циркуляционного кольца (без учёта потерь в РВ).

Если в результате расчётов необходимые значения для однотрубной системы отопления в целом не были получены, рекомендуется применить вариант однотрубной системы, куда входят автоматические регуляторы расхода.

Автоматический регулятор расхода, установленный на линии обратного хода теплоносителя. Прибор регулирует общий расход теплоносителя для всей однотрубной схемы

Такие устройства, как автоматические регуляторы, монтируются на концевых участках схемы (узлы соединений на стояках, отводящие ветки) в точках подключения к возвратной линии.

Если технически изменить конфигурацию автоматического регулятора (поменять местами кран слива и пробку), установка приборов возможна и на линиях подачи теплоносителя.

С помощью автоматических регуляторов расхода осуществляется увязывание циркуляционных колец. При этом определяются потери давления ∆Рс на концевых участках (стояки, приборные ветки).

Остаточные потери давления в границах циркуляционного кольца распределяют между общими участками трубопроводов (∆Рмр) и общим регулятором расхода (∆Рр).

Значение временной настройки общего регулятора выбирается по представленным в технической документации графикам, с учётом ∆Рмр концевых участков.

Рассчитывают потери давления на концевых участках формулой:

∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,

где:

• ∆Рр – расчётное значение;
• ∆Рпп – заданный перепад давлений;
• ∆Рмр – потери Рраб на участках трубопроводов;
• ∆Рр – потери Рраб на общем РВ.

Настройку автоматического регулятора основного циркуляционного кольца (при условии изначально не заданного перепада давлений) осуществляют с учётом установки минимально возможного значения из диапазона настройки в технической документации прибора.

Качество управляемости потоков автоматикой общего регулятора контролируют по разности потерь давления на каждом отдельном регуляторе стояка или приборной ветки.

Применение и экономическое обоснование

Отсутствие требований к температуре охлаждённого теплоносителя является отправной точкой для проектирования однотрубных отопительных систем на терморегуляторах с установкой ТР на подводящих линиях радиаторов. При этом обязательным является оснащение теплового пункта автоматической регулировкой.

Терморегулятор, установленный на линии, подающей теплоноситель в радиатор отопления. Для монтажа использовались металлические фитинги, которые удобны для работы с трубами из полипропилена

Схемные решения, где отсутствуют терморегулирующие приборы на подводящих линиях радиаторов, также используются на практике. Но применение подобных схем обусловлено несколько иными приоритетами обеспечения микроклимата.

Обычно однотрубные схемы, где отсутствует автоматическое регулирование, применяют для групп помещений, спроектированных с учётом компенсации тепловых потерь (50% и более) за счёт дополнительных устройств: приточная вентиляция, кондиционирование, электрический подогрев.

Также устройство однотрубных систем встречается в проектах, где нормативами допускается температура теплоносителя, превышающая граничное значение рабочего диапазона терморегулятора.

Проекты многоквартирных домов, где эксплуатация системы отопления завязана с учётом потребляемого тепла посредством счётчиков, обычно выстраивается по периметральной однотрубной схеме.

Периметральная однотрубная схема – своего рода «классика жанра», которую часто применяют в практике муниципального и частного домостроения. Считается простой и экономичной для разных условий (+)

Экономическому обоснованию для реализации такой схемы подлежит расположение магистральных стояков в разных точках конструкции.

Основными критериями расчёта служит стоимость двух главных материалов:  и фитингов.

Согласно практическим примерам реализации периметральной однотрубной системы, увеличение Dу проходного сечения трубопроводов в два раза сопровождается увеличением расходов на закупку труб в 2-3 раза. А расходы по фитингам возрастают до 10-ти кратного размера в зависимости от того, из какого материала изготовлены фитинги.

Расчетная база для монтажа

Монтаж однотрубной схемы, с точки зрения расположения рабочих элементов, практически не отличается от устройства тех же . Магистральные стояки, как правило, размещаются за пределами жилых помещений.

Правилами СНиП рекомендуется вести прокладку стояков внутри специальных шахт или желобов. Квартирная ветка традиционно выстраивается по периметру.

Пример размещения трубопроводов системы отопления в специально пробитых штрабах. Этот вариант устройства часто применяется в современном строительстве

Прокладка трубопроводов осуществляется на высоте 70-100 мм от верхней границы напольного плинтуса. Или монтаж делают под декоративным плинтусом высотой 100 мм и более, шириной до 40 мм. Современным производством выпускаются такие специализированные накладки под монтаж сантехнических или электрических коммуникаций.

Обвязка радиаторов выполняется схемой «сверху-вниз» с подводом труб на одной стороне или по обеим сторонам. Расположение терморегуляторов «по конкретной стороне» не критичное, но если  выполняется рядом с балконной дверью, установку ТР выполняют обязательно на дальней от двери стороне.

Прокладка труб за плинтусом видится преимущественной с декоративной точки зрения, но заставляет вспомнить о недостатках, когда дело касается прохождения участков, где есть внутрикомнатные дверные проёмы.

Трубопроводы, уложенные под декоративным плинтусом. Можно сказать, классическое решение для однотрубных систем, внедряемых в новостройках разного класса

Соединение отопительных приборов (радиаторов) с однотрубными стояками выполняется по схемам, допускающим незначительное линейное удлинение труб или по схемам с компенсацией удлинения труб в результате температурных перепадов.

Третий вариант схемных решений, где предполагается использование трёхходового регулятора,не рекомендуется по соображениям экономии.

Если устройство системы предусматривает прокладку стояков, скрытых в штробах стен, рекомендуется использовать в качестве присоединительной арматуры угловые терморегуляторы типа RTD-G и запорные вентили подобные приборам из серии RLV.

Варианты подключения: 1,2 – для систем, допускающих линейное расширение труб; 3,4 – для систем, рассчитанных под использование дополнительных источников тепла; 5,6 – решения на трёхходовых клапанах считаются невыгодными (+)

Диаметр трубного ответвления к приборам отопления рассчитывается по формуле:

D >= 0.7√V,

где:

• 0,7 – коэффициент;
• V – внутренний объём радиатора.

Ответвление выполняется с некоторым уклоном (не менее 5%) в направлении свободного выхода теплоносителя.

Выбор основного циркуляционного кольца

Если проектное решение предполагает устройство системы отопления на основе нескольких циркуляционных колец, необходим выбор основного циркуляционного кольца. Выбор теоретически (и практически) должен выполняться по максимальному значению теплопередачи наиболее удалённого радиатора.

Этот параметр в какой-то степени влияет на оценку гидравлической нагрузки в целом, приходящейся на циркуляционное кольцо.

Циркуляционное кольцо в образе структурной схемы. Для разных вариантов проектирования таких колец может быть несколько. При этом только одно кольцо является основным (+)

Рассчитывается теплопередача отдалённого прибора формулой:

Атп = Qв / Qоп + ΣQоп,

где:

• Атп – расчётная теплопередача удалённого прибора;
• Qв – необходимая теплопередача удалённого прибора;
• Qоп – теплопередача от радиаторов в помещение;
•  ΣQоп – сумма необходимой теплопередачи всех приборов системы.

При этом параметр суммы необходимой теплопередачи может состоять из суммы значений приборов, призванных обслуживать здание в целом или только часть здания. Например, при расчёте тепла отдельно для помещений, охватываемых одним отдельным стояком или отдельно взятых площадей, обслуживаемых приборной веткой.

А вообще расчётная теплопередача любого иного отопительного радиатора, установленного в системе, рассчитывается немного другой формулой:

Атп = Qоп / Qпом,

где:

• Qоп – необходимая тепловая передача для отдельного радиатора;
• Qпом – тепловая потребность для конкретного помещения, где используется однотрубная схема.

Проще всего разобраться с расчетами и применение полученных значений можно на конкретном примере.

Практический пример расчёта

Для жилого дома требуется однотрубная система с управлением от терморегулятора.

Значение номинальной пропускной способности прибора на максимальной границе настройки составляет 0,6 м³/ч/бар (к1). Максимально возможная характеристика пропускной способности для этого значения настройки – 0,9 м³/ч/бар (к2).

Максимально возможный перепад давления ТР (при уровне шума 30дБ) – не более 27 кПа (ΔР1). Напор насоса 25 кПа (ΔР2) Рабочее давление для системы отопления – 20 кПа(ΔР).

Нужно определить диапазон потерь давления для ТР (ΔР1).

Значение внутренней теплопередачи рассчитывают так: Атр = 1 – к1/к2 (1 – 06/09) = 0,56. Отсюда вычисляется требуемый диапазон потерь давления на ТР: ΔР1 = ΔР * Атр (20 * 0,56…1) = 11,2…20 кПа.

Если приводят к неожиданным результатам, лучше обратиться к специалистам или для проверки воспользоваться компьютерным калькулятором.

Выводы и полезное видео по теме

Подробный разбор расчетов с помощью компьютерной программы с пояснениями по монтажу и улучшению функциональности системы:

Следует отметить, что полномасштабный расчёт даже самых простых решений сопровождается массой вычисляемых параметров. Конечно же, вычислять всё без исключения справедливо при условии организации конструкции отопления, близкой к идеальной структуре. Однако в реальности ничего идеального нет.

Поэтому зачастую полагаются на расчёты как таковые, а также на практические примеры и на результаты работы этих примеров. Особо популярен такой подход для частного домостроения.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по расчету однотрубной системы отопления? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом обустройства отопительного контура. Форма для связи находится в нижнем блоке.

sovet-ingenera.com

Как рассчитать однотрубную систему отопления

Главным отличием однотрубной системы отопления является последовательное подключение радиаторов. При этом труба обратки от одного радиатора подключается к подаче следующего, образуя таким образом своеобразную цепочку. Такой подход к организации отопления позволяет сэкономить средства на прокладке труб, однако требует более пристального внимания как в выбору отопительного оборудования, так и к расчетам.

Чтобы понять особенности однотрубной системы отопления, ее достаточно сравнить с традиционной двухтрубной. Первое, чем выделяется так называемая «ленинградка», – это гораздо большая продолжительность пути, по которому вода должна пройти до повторного нагрева. Технически это называется высоким гидравлическим сопротивлением. Другая сторона вопроса – эффективность нагрева наиболее удаленного участка цепи. Поскольку вода, проходя по однотрубной системе, постепенно остывает, дальний радиатор может иметь температуру, близкую к комнатной. Еще один минус однотрубной системы – в ней практически невозможно организовать естественную циркуляцию теплоносителя, из-за чего для отопительной сети критично наличие циркуляционных насосов.

В вопросах общей теплоотдачи «ленинградка» не уступает двухтрубной системе, однако стоит вопрос об организации равномерного распределения тепла. С этой целью у каждого радиатора устанавливается байпас – перемычка между подачей и обраткой отопительного прибора, имеющая запорную арматуру. Регулируя степень открытия кранов на байпасе и на радиаторе, можно добиться наиболее равномерного распространения тепла.

Для однотрубной системы отопления лучше выбрать котел с возможностью регулирования пламени горелки в широком диапазоне. Правильно настроенная однотрубная система не требует частых включений в работу котла, но может работать в режиме постоянного подогрева теплоносителя, чем обеспечивается дополнительная экономия. Также необходимо обращать внимание на сечение трубы: оно должно быть постоянным на всей ее протяженности, включая байпасы. Диаметр магистрали выбирается исходя из пропускной способности радиаторов.

Наибольшее распространение однотрубная система получила как элемент комбинированных отопительных сетей. При обустройстве отопления в комнатах, не имеющих контакта с улицей, применение такой системы наиболее оправдано: она продолжает эффективно работать, не нарушая распределение тепла по всей схеме. Также однотрубные системы распространены в сочетании с отопительными коллекторами: так они образуют несколько однотрубных ответвлений, параллельно присоединенных к основной магистрали.

www.kakprosto.ru

Однотрубная система отопления | Гид по отоплению

А А А

Наибольшее распространение однотрубные системы отопления получили в 20 веке, когда они широко применялись в самых различных строениях, начиная от жилых многоквартирных домов и административных зданий и заканчивая частными домами. Однако однотрубная схема достаточно часто применяются и в настоящее время.

Вертикальная однотрубная схема водяного отопления частного дома.

Конструкция и принцип работы

Однотрубка представляет собой один подающий трубопровод, к которому последовательно подсоединены несколько радиаторов. Двигаясь по трубопроводу, теплоноситель заходит в первый радиатор, отдает ему тепло и уже несколько охлажденным продолжает движение по подающему трубопроводу, заходя в каждый последующий радиатор. Теплоноситель поступает во второй радиатор с меньшей температурой, чем в первый, таким образом, первому радиатору достается наибольшее количество тепла, а последнему наименьшее.

Неравномерный нагрев радиаторов является одним из основных недостатков однотрубной системы отопления. Для решения этой проблемы в многоквартирных домах используется специальная перемычка (такого же диаметра как у подающей магистрали, либо на размер меньше), через которую, минуя радиатор, постоянно циркулирует нагретый теплоноситель. Несмотря на использование перемычки, однотрубная система, в отличии от двухтрубной, является более холодной. В двухтрубной системе присутствует как подающая, так и обратная магистраль, к которым одновременно подключается каждый радиатор.

В двухтрубной схеме теплоноситель, по подающей магистрали, заходит в радиатор, где происходит теплопередача. После этого, теплоноситель выходит из радиатора уже по обратной магистрали, а не по подающей, как в однотрубной схеме. Таким образом, в двухтрубной системе каждый радиатор, вне зависимости от его удаленности, нагревается практически одинаково.

Примечание! Наиболее подходящим условием применения однотрубной системы отопления в частном доме является небольшая отапливаемая площадь, т.е. количество используемых радиаторов. Если для отопления дома необходимо только 5 радиаторов, то однотрубка будет одним из лучших вариантов. Если же в системе планируется 6-10 радиаторов, то ее применение проведет к удорожанию проекта (необходимость установки многосекционных радиаторов и увеличенного подающего трубопровода).

Горизонтальная однотрубная схема отопления частного дома своими руками, диагональное подключение.

 

Почему необходимо увеличивать размеры каждого последующего радиатора?

Даже при правильно смонтированной однотрубной системе отопления, ее последние радиаторы будут нагреваться слабее, чем первые. Это происходит потому, что каждый последующий (по ходу движения теплоносителя) радиатор будет забирать около 10°C. Поэтому, для увеличения теплоотдачи последних отопительных приборов рекомендуется использовать многосекционные радиаторы, которые обладают более высокой теплоотдачей. Такое решение, безусловно, увеличивает себестоимость всей системы.

К примеру, однотрубная система отопления смонтирована так, что подающий трубопровод и подводки к радиаторам имеют одинаковый диаметр. В результате более высокого углового сопротивления, в радиатор войдет менее половины теплоносителя, около 45%, остальная часть продолжит движение по подающему трубопроводу. Если в первый радиатор поступил теплоноситель с температурой 60°C, то на выходе из радиатора будет уже 50°C. Далее 60°C-ый теплоноситель в подающей магистрали смешивается с 50°C-ым выходящим из радиатора, в результате этого получается теплоноситель с температурой около 55°C. Таким образом, с каждым последующим радиатором, температура теплоносителя будет уменьшаться примерно на 4,5-5°C (около 7%). Соответственно каждый последующий радиатор необходимо увеличивать на 7% по отношению к предыдущему.

Схема однотрубки с нижним подключением.

Увеличение подающей магистрали

Однако, чтобы так значительно не увеличивать количество секций каждого последующего радиатора, рекомендуется увеличить диаметр подающего трубопровода (на 1 или 2 размера больше, чем у подводки к радиаторам).

Недостатки однотрубной системы отопления

Неравномерный нагрев радиаторов. Даже используя многосекционные радиаторы будет сложно добиться одинаковой теплоотдачи всех радиаторов.

• Более высокая стоимость. В сравнении с двухтрубной схемой, однотрубка является более дорогостоящей, т.к. необходимо приобретать каждый следующий по направлению движения теплоносителя радиатор с увеличенным количеством секций. Помимо этого, для подающей магистрали необходима более «толстая», чем в двухтрубке, труба.
• Не экономична. Многосекционные радиаторы и «толстая» труба подающей магистрали увеличивают количество теплоносителя в системе. Соответственно для его нагрева потребуется использовать больше топлива.
• Сложность монтажа. В сравнении с двухтрубной системой, монтаж и расчет однотрубной системы является более сложным процессом (см. вышеописанные причины).

Видео

 

Похожие записи:

otoplenie-guide.ru

Гидравлический расчет системы отопления

Сейчас более востребована автономная отопительная система. Даже жильцы многоквартирных зданий отказываются от центрального отопления в пользу индивидуальной системы обогрева своего жилья. Причины выбора такого обогрева две: доступность и экономичность.

Все понимают, что изначально нужно затратить денежные средства на покупку всех элементов отопления и установить их, но все это быстро окупится. Так как обслуживание такой системы намного дешевле ежемесячных платежей за услуги центрального отопления.

Конечно, достигнуть этих целей можно лишь при верном выборе и правильном монтаже всех элементов. Поэтому очень важен гидравлический расчет системы отопления. Еxcel и другие компьютерные программы помогут облегчить расчет.

Какие бывают способы подключения приборов для отопления

Нужно разобраться, какие способы подключения отопительных приборов бывают. Их существует всего два:

• Однотрубный;
• Двухтрубный.

При однотрубной системе устройства подключаются последовательно, таким образом, вода проходит все приборы, и лишь затем возвращается к нагревающему агрегату. А в двухтрубной системе отопления еще дополнительно присутствует обратная труба.

Что нужно выполнить до гидравлического расчета отопительной системы

Самым трудоемким и сложным инженерным этапом системы отопления является расчет гидравлики. Именно по этой причине заранее необходимо выполнить некоторые вычисления. Для начала определите баланс помещений, которые будут обогреваться. Выберите тип устройств и прорисуйте их расстановку в плане здания.

Предполагается, что выбор котла и других элементов уже сделан до гидравлического расчета системы отопления. Еxcel и другие программы помогут выполнить чертеж системы обогрева дома.

Обязательно нужно установить основное кольцо для циркуляции теплообменника. Для гидравлического расчета однотрубной системы отопления это будет замкнутый контур, который включает в себя ряд труб, направленных к стоякам.

А трубы, которые направлены к самому отдаленному обогревательному устройству, делают систему обогрева двухтрубной.

Пример гидравлического расчета системы отопления

Для начала гидравлического расчета однотрубной системы отопления образовываются два кольца отопительной системы, которое больше — называется первым. Разбивают все кольца на участки, нумеровать нужно от начала общего трубопровода. Для того чтобы не нарушалась циркуляция, необходимо делать вычисления для подачи и обратки параллельно. Сначала рассчитаем расход теплоносителя, для этого необходимы следующие данные:

• Нагрузка определенного участка отопительной системы;
• При какой температуре подается теплоноситель;
• При какой температуре движется обратно теплоноситель;
• Теплоемкость воды постоянная величина и равна 4,2 кДж/кг*градусов Цельсия.

Если предположить, что нагрузка на определенный участок равна 1000 Ватт, тогда можно при помощи специальных таблиц выбрать нужный диаметр труб для обогрева помещения. Обязательно обратите внимание: диаметр начинающей трубы самый большой, а чем дальше он уходит, тем меньше он становится. Двигаться теплоноситель должен со скоростью от 0,2 до 1,5 м/сек.

Если движение будет меньше, тогда система завоздушится, если больше будет шуметь трубопровод. Оптимальной считается скорость 0,5-0,7 м/сек.

В любой системе отопления есть потери напора, это происходит при трении в трубе, радиаторе и арматуре. Для расчета этой величины, необходимо следующие показатели просуммировать:

• Скорость теплоносителя;
• Плотность воды;
• Длину трубы на определенном участке системы;
• Потерю напора в трубе;
• Суммарная величина сопротивления теплоносителя.

Для того чтобы получить общую сумму сопротивления необходимо сложить показатели сопротивления на всех участках трубопровода.

Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления

В инструкции сказано, что при двухтрубной отопительной системе необходимо брать кольцо в расчет показателей более нагруженного стояка трубопровода. А при однотрубной схеме – самого загруженного стояка. При гидравлическом расчете двухтрубной системы отопления жилища, когда движение жидкости тупиковое, берут в учет кольцо нижнего радиатора самого нагруженного и удаленного стояка. Если вы выбрали горизонтальную схему отопительной системы, тогда берите за основу кольцо самой загруженной ветки первого этажа здания.

Этот этап очень ответственен и важен, потому что если перепутать выбранные кольца для определенной системы обогрева дома, возможно, потом придется менять весь трубопровод и прибор для отопления.

Теперь главные нюансы гидравлического расчета отопления вы знаете, поэтому можно начинать вычислять.

dompraktika.ru

Расчет системы отопления

Владельцу отопительной сети бывает трудно найти вразумительный ответ, как сделать расчет домашнего отопления. Это происходит одновременно из-за большой сложности самого расчета, как такового, и вследствие предельной простоты получения искомых результатов, о чем обычно специалисты не любят распространяться, считая, что и так все понятно.

По большому счету сам процесс расчета нас интересовать не должен. Нам важно как-то получить правильный ответ на имеющиеся вопросы о мощностях, диаметрах, количествах… Какое оборудование применить? Ошибки здесь быть не должно, иначе произойдет двойная или тройная переплата. Как же правильно рассчитать систему отопления частного дома?

Почему большая сложность

Расчет системы отопления с допустимыми погрешностями под силу разве что лицензированной организации. Ряд параметров в бытовых условиях просто не определимы.

• Сколько энергии теряется из-за обдува ветром? — а когда подрастет дерево рядом?
• Сколько солнце загоняет энергии в окна? — а сколько будет, если окна не помыть полгода?
• Сколько тепла уходит с вентиляцией? — а после образования щели под дверью из-за отсутствия замены уплотнителя?
• Какая реальная влажность пенопласта на чердаке? — а зачем она нужна, после того как его подъедят мыши….

Во всех вопросах показана существующая динамика изменения теплопотерь с течением времени у любого дома. Зачем же тогда точность на сегодня? Но даже на текущий момент, нельзя в бытовых условиях высчитать точно параметры системы отопления исходя из теплопотерь.
Гидравлический расчет тоже сложный.

Как определить теплопотери

Известна некая формула, согласно которой теплопотери напрямую зависят от отапливаемой площади. При высоте потолка до 2,6 метра в самый холодный месяц в «нормальном» доме теряем 1 кВт с 10 м кв. Мощность отопления должна это перекрыть.

Реальные теплопотери частных домов чаще находятся в пределах от 0,5 кВт/10 м кв. до 2,0 кВт/10 м кв. Этот показатель характеризует энергосберегающие качества дома в первую очередь. И меньше зависит от климата, хоть его влияние остается значительным.

Какие удельные теплопотери будут у дома, кВт/10 м кв.?

• 0,5 – энергосберегающий дом
• 0,8 – утепленный
• 1,0 – утепленный «более-менее»
• 1,3 – слабая теплоизоляция
• 1,5 – без утепления
• 2,0 – холодные тонкие материалы, имеются сквозняки.

Общие теплопотери для дома можно узнать умножив приведенное значение на отапливаемую площадь, м. Но это все нас интересует для определения мощности теплогенератора.

Расчет мощности котла

Недопустимо принимать мощность котла исходя из теплопотерь больше чем 100 Вт/м кв. Это значит отапливать (засорять) природу. Теплосберегающий дом (50 вт/м кв.) делается, как правило, по проекту, в котором расчет системы отопопления произведен. Для других домов принимается 1кВт/10 м кв., и не больше.

Если дом не соответствует названию «утепленный», особенно для умеренного и холодного климата, значит он должен быть приведен в такое состояние, после чего уже подбирается отопление по тому же расчету – 100 Вт на метр квадратный.

Расчет мощности котла выполняется по следующей формуле – теплопетери умножить на 1,2,
где 1,2 – резерв мощности, обычно используемый для нагрева бытовой воды.
Для дома 100 м кв. – 12 кВт или чуть больше.

Расчеты показывают, что для не автоматизированного котла резерв может быть и 2,0, тогда топить нужно аккуратно (без закипания), но можно быстрее разогревать дом при наличии и мощного циркуляционного насоса. А если в схеме имеется теплоаккумулятор то и 3,0 – допустимые реалии по теплогенерации. Но не окажутся ли они неподъемными по цене? Об окупаемости оборудования речь уже не идет, только об удобстве пользования…

Послушаем эксперта, он расскажет, как лучше подобрать котел на твердом топливе для дома, и какую мощность принять…

При выборе твердотопливного котла

• Стоит рассматривать только твердотопливные котлы классической конструкции, как надежные, простые и дешевые и лишенные недостатков бочкообразных устройств под названием «длительного горения» …В обычном твердотопливном котле верхняя загрузочная камера всегда даст немного дыма в помещение. Более предпочтительны котлы с фронтальной камерой загрузки, особенно, если они установлены в жилом доме.
• Чугунные котлы требуют защиту от холодной обратки, боятся залпового вброса холодной воды, например, при включении электричества. Качественную схему нужно предусмотреть заранее.
• Защита от холодной обратки также желательна для любого вида котла, чтобы не образовывался агрессивный конденсат на теплообменнике, при его температуре ниже 60 град.
• Твердотопливный котел желательно брать повышенной мощности, например, двухратной мощности от требуемой. Тогда не нужно будет постоянно стоять у маломощного котла и подбрасывать дрова, чтобы он развил нужную мощность. Процесс при не интенсивном горении будет на порядок комфортнее…
• Желательно приобретать котел с подачей вторичного воздуха, для дожига СО при неинтенсивном горении. Повышаем КПД и комфортность топки.

Распределение мощности по дому

Генерируемая котлом мощность должна равномерно разойтись по всему дому, не оставить холодных зон. Равномерный прогрев здания будет обеспечен, если мощность установленных радиаторов в каждой комнате будет компенсировать ее теплопотери.

Суммарная мощность всех радиаторов должна быть немного большей чем у котла. В дальнейшем мы будем исходить из следующих расчетов.

Во внутренних комнатах радиаторы не устанавливаются, возможен лишь теплый пол.

Чем длиннее наружные стены комнаты и чем больше в них площадь остекления, тем больше она теряет тепловой энергии. В комнате с одним окном к обычной формуле расчета теплопотерь по площади применяется поправочный коэффициент (приблизительно) 1,2.
С двумя окнами – 1,4, угловая с двумя окнами – 1,6, угловая с двумя окнами и длинными наружными стенами – 1,7, например.

Вычисление мощности и выбор параметров устанавливаемых радиаторов

Производители радиаторов указывают паспортную тепловую мощность своих изделий. Но мелко-неизвестные при этом завышают данные как хотят (чем мощнее – лучше купят), а крупные указывают значения для температуры теплоносителя 90 град и др., которые редко бывают в реальной отопительной сети.

Поэтому принято считать, что в среднем секция радиаторов (500 мм между патрубками вне зависимости от дизайна, материала) будет реально, без перегрева котла, отдавать тепловую мощность около 150 Вт.

Тогда обычный 10 секционный радиатор из магазина – принимается как 1,5 кВт. Угловая комната с двумя окнами площадью 20 м кв. должна терять энергии 3 кВт (2кВт умножить на коэффициент 1,5). Следовательно, под каждым окном в данной комнате нужно разместить
минимум по 10 секций радиатора – по 1,5 кВт.

Для полноценной системы отопления желательно не учитывать мощность теплого пола – радиаторы должны справиться сами. Но чаще удешевляют радиаторную сеть в 2 – 4 раза, — только лишь для доп. подогрева и создания тепловых завес. Как совмещать радиаторы с теплым полом

В чем особенность гидравлического расчета

Если котел уже подобран исходя из площади, то почему бы не подобрать подобным методом насос и трубы, тем более, что шаг градации их параметров намного больше, чем мощности у котлов. Грубый подбор в магазине ближайшего большего параметра не требует точнейших расчетов, если сеть типична и компактна и применяются стандартизированное оборудование – циркуляционные насосы, радиаторы и трубы для отопления.

Так для дома площадью 100 м кв. предстоит выбрать насос 25/40, и трубы 16 мм (внутренний диаметр) для группы радиаторов до 5 шт. и 12 мм для подключения 1 — 2 шт. радиаторов. Как бы мы не старались усовершенствовать свой гидравлический расчет, ничего другого выбрать не придется…
Для дома площадью 200 м кв. – соответственно насос 25/60 и трубы от котла 20 мм (внутренний д.) и далее по разветвлениям как указано выше….

Для совершенно не типичных большой протяженности сетей (котельная находится на большом расстоянии от дома) действительно лучше рассчитать гидравлическое сопротивление трубопровода, исходя из обеспечения доставки необходимого количества теплоносителем по мощности и подобрать особенный насос и трубы согласно расчета…

Подбор параметров насоса для отопления дома

Конкретнее о выборе насоса для котла в доме на основе тепловых гидравлических расчетов. Для обычных 3-х скоростных циркуляционных насосов, выбираются следующие их типоразмеры:

• для площади до 120 м кв. – 25-40,
• от 120 до 160 – 25-50,
• от 160 до 240 – 25-60,
• до 300 – 25-80.

Но для насосов под электронным управлением Grundfos рекомендует чуть увеличивать типоразмер, так как эти изделия умеют вращаться слишком медленно поэтому не будут излишними на малых площадях. Для линейки Grundfos Alpha рекомендованы производителем следующие параметры выбора насоса.

Вычисление параметров труб

Существуют таблицы по подбору диаметра труб, в зависимости от подключенной тепловой мощности. В таблице приведены количество тепловой энергии в ваттах, (под ним количество теплоносителя кг/мин), при условии:
— на подаче +80 град, на обратке +60 град, воздух +20 град.

Понятно, что через металлопластиковую трубу диаметром 12 мм (наружный 16 мм) при рекомендуемой скорости в 0,5 м/сек пройдет примерно 4,5 кВт. Т.е. мы можем подключить этим диаметром до 3 радиаторов, во всяком случае отводы на один радиатор будем делать только этим диаметром.

Далее трубой 16 мм (20 мм наружный), при той же скорости можем подключить радиаторы до 7,2 кВт – до 5 радиаторов без проблем…

20 мм (25 мм наружный) – почти 13 кВт – магистраль от котла для небольшого дома – или этаж до 150 м кв.

Следующий диаметр 26 мм (32 металлопластик наружный) – более 20 кВт применяется уже редко в главных магистралях. Устанавливают меньший диаметр, так как это участки трубопровода обычно короткие, скорость можно увеличивать, вплоть до возникновения шума в котельной, игнорируя небольшое повышение общего гидравлического сопротивления системы, как не значительное…

Выбор полипропиленовых труб

Полипропиленовые трубы для отопления более толстостенные. И стандартизация по ним идет по наружному диаметру. Минимальный наружный диаметр 20 мм. При этом внутренний у трубы PN25 (армированная стекловолокном, для отопления, макс. +90 град) будет приблизительно 13,2 мм.

В основном применяются диаметры наружные 20 и 25 мм, что грубо приравнивается по передаваемой мощности к металлопластику 16 и 20 мм (наружный) соответственно.

Полипропилен 32 м и 40 мм применяются реже на магистралях больших домов или в особых каких-то проектах (самотечное отопление, например).

• Стандартные наружные диаметры полипропиленовых труб РN25 — 20, 25, 32, 40 мм.
• Соответствующий внутренний диаметр — 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 мм

Таким образом на основании теплотехнического и гидравлического расчетов мы выбрали диаметры трубопроводов, в данном случае из полипропилена. Ранее мы рассчитали мощность котла для конкретного дома, мощность каждого радиатора в каждой комнате, и подобрали необходимые характеристики насоса твердотопливного котла для всего этого хозяйства, — т.е. создали полный расчет системы отопления дома.

teplodom1.ru

Расчет системы отопления – давление, емкость, сопротивление, кпд, программа для расчета

Расчет системы отопления

Рассмотрим подробный расчет системы отопления частного дома. В нем представлена информация обо всех источниках тепла – как основных, так и вспомогательных, описаны все особенности монтажа.

Нередко еще на начальном этапе строительства частного дома возникает вопрос, касающийся системы отопления. Ведь правильно подобранное оборудование и выполненный монтаж позволят вам на протяжении многих лет наслаждаться теплом и уютом в собственном доме, получая высокий кпд системы отопления. Однако для создания такой качественной системы необходимо провести тщательный предварительный расчет системы отопления.

На сегодняшний день большинство владельцев частных домов, планируя отопительную систему, останавливают свой выбор на водяном отоплении. Рассмотрим, как же правильно производится расчет для нее.

Современные отопительные элементы

Крайне редко можно сегодня увидеть дом, в котором отопление выполняется исключительно воздушными источниками. К ним можно отнести электрические отопительные приборы: тепловентиляторы, радиаторы, УФО, тепловые пушки, электрические камины, печи. Рациональнее всего использовать их в качестве вспомогательных элементов при стабильно работающей основной отопительной системе. Причина их «второстепенности» — достаточно высокая себестоимость электроэнергии.

Основные элементы системы отопления

При планировании отопительной системы любого типа важно знать, что есть общепринятые рекомендации, касающиеся удельной мощности используемого нагревательного котла. В частности, для северных регионов страны она составляет примерно 1,5 – 2,0 кВт, в центральных — 1,2 – 1,5 кВт, в южных — 0,7 – 0,9 кВт.

При этом перед тем, как рассчитать систему отопления, для вычисления оптимальной мощности котла следует воспользоваться формулой:

W кот. = S*W / 10.

Расчет системы отопления зданий, а именно – мощности котла – важный этап при планировании создания отопительной системы. При этом важно обратить особенное внимание на следующие параметры:

• суммарная площадь всех помещений, которые будут подключены к отопительной системе – S;
• рекомендованная удельная мощность котла (параметр, зависящий от региона).

Для того чтобы максимально упростить расчет системы отопления онлайн, в некоторых случаях в качестве рекомендованной мощности котла можно брать 1.

Допустим, что необходимо рассчитать емкость системы отопления  и мощность котла для дома, в котором суммарная площадь помещений, которые необходимо отапливать S = 100 м². При этом возьмем рекомендованную удельную мощность для центральных регионов страны и подставим данные в формулу. Получим:

Рекомендуем к прочтению:

W кот. = 100*1,2/10=12 кВт.

Что следует учитывать при планировании отопления

Подбирая наиболее подходящий тип отопительной системы, непременно следует учитывать площадь дома. Это важно, поскольку, например, однотрубная система с естественной циркуляцией прекрасно себя показывает только в домах, площадь которых не превышает 100 м². А вот в доме, площадь которого значительно больше, она функционировать не сможет по причине довольно большой инертности.

Система отопления частного дома

Таким образом, предварительный расчет давления в системе отопления и планирование отопительной системы необходимы для того чтобы найти и спроектировать систему, использование которой в доме будет наиболее эффективным. На стадии предварительного планирования необходимо постараться учесть все особенности архитектуры строения. В частности, если здание достаточно большое и, соответственно, – площадь помещений, которые подлежат отапливанию, тоже большая, наиболее целесообразным является внедрение отопительной системы с насосом, который будет осуществлять циркуляцию теплоносителя.

При выборе места для установки циркуляционного насоса важно помнить одну особенность – при постоянном контакте с горячим теплоносителем отдельные элементы насоса значительно быстрее выходят из строя.

То есть, для более длительной работы оборудования такого типа его следует устанавливать на контур обрата, по которому уже остывший теплоноситель возвращается для повторного нагрева к котлу.

Система отопления с циркуляционным насосом

При этом есть определенные параметры, которым должен соответствовать  циркуляционный насос:

• продолжительный срок эксплуатации;
• низкий уровень энергопотребления;
• высокая мощность;
• надежность;
• простота эксплуатации;
• бесшумность и отсутствие вибрации во время работы.

Расчет отопительной системы

При планировании отопительной системы для частного дома наиболее сложным и ответственным этапом является проведение гидравлических расчетов – нужно определить сопротивление системы отопления.

Тем, кто никогда прежде не сталкивался с подобным, не рекомендуется производить объем системы отопления расчет самостоятельно. Гораздо лучше – обратится к специалистам, которые выполнят данную работу максимально качественно и быстро.

Ведь, берясь самостоятельно как рассчитать объем системы отопления, так и далее планировать систему, мало кто знает, что предварительно необходимо произвести некоторые графически-проектные работы. В частности, следует определить и отобразить на плане отопительной системы такие параметры:

• тепловой баланс помещений, в которых будут расположены отопительные приборы;
• тип наиболее подходящих отопительных приборов и теплообменных поверхностей, указать их на предварительном плане отопительной системы;
• наиболее подходящий тип отопительной системы, подобрать наиболее подходящую конфигурацию. Также следует создать подробную схему расположения нагревательного котла, трубопровода.
• выбрать тип трубопровода, определить необходимые для качественной работы дополнительные элементы (вентили, клапаны, датчики). Указать на предварительной схеме системы их расположение.
• создать полную аксонометричную схему. В ней следует указать номера участков, их продолжительность и уровень тепловой нагрузки.
• спланировать и отобразить на схеме основной отопительный контур. При этом важно учесть максимальный расход теплоносителя.

Принципиальная схема отопления

Двухтрубная отопительная система

Для любой отопительной системы расчетным участком трубопровода является тот сегмент, диаметр на котором не изменяется и где происходит стабильный расход теплоносителя. Последний параметр вычисляется из теплового баланса помещения.

Для расчета двухтрубной системы отопления следует провести предварительную нумерацию участков. Начинается она с нагревательного элемента (котла). Все узловые точки подающей магистрали, в которых происходит разветвление системы, необходимо отмечать заглавными буквами.

Рекомендуем к прочтению:

Двухтрубная отопительная система

Соответственные узлы, расположенные на сборных магистральных трубопроводах, следует обозначать черточками. Места ответвления  приборных веток (на узловом стояке) чаще всего обозначаются арабскими цифрами. Эти обозначения соответствуют номеру этажа (в случае, если внедрена горизонтальная отопительная система) или номеру стояка (вертикальная система). При этом в месте соединения потока теплоносителя данный номер обозначается дополнительным штрихом.

Для максимально качественного выполнения работы следует нумеровать каждый участок. При этом важно учитывать, что номер должен  состоять из двух значений – начала и конца участка.

Вертикальная отопительная система

При разработке предварительной план-схемы вертикальной отопительной системы для нумерации стояков следует использовать арабские цифры. При этом начало нумерации следует проводить от квартиры, которая на схеме изображена в верхнем левом углу, и постепенно перемещаться по часовой стрелке. Предварительный план со строгим соблюдением масштабности позволяет определить продолжительность отдельного участка отопительной системы с точностью до 0,1 м.

Вертикальная отопительная система

При планировании отопительной системы дома особое внимание программа для расчета системы отопления должна уделить определению тепловой нагрузки участков. Для этого следует вычислить плотность теплового потока, который отдается теплоносителем. При этом изначально выясняется уровень распределения тепловой нагрузки для всех отопительных элементов, присутствующих в сети, а уже после этого определяют и тепловую нагрузку отдельных участков системы.

При отображении тепловой нагрузки участка (Q_i-j) на плане ее показывают над выносной линией. А под этой чертой обозначена продолжительность данного отрезка системы.

Однотрубная отопительная система

Пример расчета системы отопления, выполняемый при планировании однотрубной системы, является несколько более простым по сравнению с системой двухтрубной. Прежде всего, он содержит меньше особенностей, которые проявляются при определении необходимой для качественного отопления площади поверхности нагревательного элемента. Кроме того, в такой системе возникает сравнительно меньше сложностей при определении продолжительности и диаметра участков замыкающих.

Первым этапом расчетов для однотрубной отопительной системы является определение наиболее подходящего диаметра стояков.

При этом важным фактором является уровень давления в трубе. С другой стороны, расчеты можно производить и несколько по-иному – изначально определить диаметры трубы, используемой для основного контура, и только после этого – для замыкающих сегментов системы. При этом важно отобразить результаты исследований на графике – ведь в его помощью в дальнейшем будет производиться расчет коэффициента затекания.

Следует помнить, что количество воды, циркулирующей в системе, может изменяться под количеством многочисленных факторов. По этому, не следует относиться к количеству воды в системе, как к постоянной величине.

otoplenie-doma.org

Однотрубное отопление с нижней разводкой

Одним из наиболее эффективных и экономически привлекательных вариантов систем отопления частных домов или загородных коттеджей является однотрубное отопление с нижней разводкой.

Достоинства системы

Преимущества однотрубной отопительной системы с нижней разводкой очевидны. Перечислим основные:

• экономичность. Для устройства такой системы требуется гораздо меньше материалов, чем для устройства двухтрубного отопления, а значит – обходится намного дешевле. Кроме того, простота и удобство монтажа однотрубной системы отопления позволяет также экономить на услугах специалиста.
• эстетичный внешний вид. Аккуратно смонтированное однотрубное отопление (как двухэтажного дома, так и одноэтажного дома) гармонично вписывается практически в любой интерьер.
• возможность регулировки степени нагрева радиатора с помощью терморегулятора.
• надежность. Грамотно произведя расчет однотрубной системы отопления, вы сможете быть уверены в ее бесперебойной и эффективной работе даже в самые лютые морозы.

Принцип работы системы

Работа системы осуществляется по такому принципу: подающий и обратный стояки располагаются в подвале дома. Подачу подключают к основной линии снизу. В однотрубной системе отопления двухэтажного дома нагретый теплоноситель доставляется по прямому стояку на каждый этаж, где распределяется по батареям. Далее остывший теплоноситель спускается по «обратке» в котел.

Воздух, неизбежно попадающий в систему в процессе циркуляции теплоносителя, выводится на верхнем этаже посредством специальных клапанов в нагревательных элементах.

Для регулировки степени нагрева радиатора используется терморегулятор.

Помимо всех вышеперечисленных плюсов у данной системы отопления есть и свой достаточно серьезный минус. Так как стояки при нижней разводке однотрубной системы отопления подводятся к батареям снизу, верхняя их часть может нагреваться значительно хуже нижней. Для устранения этого недостатка применяется байпас (от англ. «bypassing» – прохождение мимо, проскальзывание) – приспособление, замыкающее циркуляцию горячей воды в батарее.

Иначе говоря, байпас представляет собой кусок трубы, соединяющий стояки таким образом, что теплоноситель из подачи сразу переходит в «обратку». Процесс регулировки теплоотдачи становится еще удобнее, если установить байпас максимально близко к батарее.

С этой же целью профессионалы рекомендуют монтировать терморегулятор перед входным отверстием крайней секции радиатора.

Расчет необходимого диаметра байпаса для однотрубной системы отопления производится по простой формуле: он должен быть меньше диаметра стояков на 1 размер. Можно использовать как уже готовую деталь, так и спаянную из остатков труб своими руками.

Монтаж однотрубной отопительной системы

Монтаж горизонтальной однотрубной системы отопления выполняется в несколько этапов:

Этап первый – установка котла. Для лучшей фиксации и устойчивости котла в полу предварительно делается углубление, или так называемый карман. Если отопительный котел устанавливают не в подвальном помещении, то карман выравнивают бетонной стяжкой, а затем оформляют керамической плиткой для придания ему более эстетичного вида.

Котлы отопления в своем большинстве требуют возведения дымохода. Конструирование дымохода происходит по следующей схеме:

• подбирают трубу нужного диаметра;
• монтируют ее на крыше дома;
• место стыка отделывают огнестойким материалом;
• выполняют теплоизоляцию;
• присоединяют дымоход к котлу с помощью металлической гофрированной трубы. Важно помнить, что к отопительному котлу могут присоединяться исключительно металлические трубы, обладающие способностью выдерживать воздействие очень высоких температур.

Этап второй – установка расширительного бачка.

Высота, на которую устанавливают расширительный бачок, составляет, как правило, приблизительно 3 метра, так как именно этот элемент является самой высокой точкой однотрубного отопления с нижней разводкой.

Этап третий – монтаж труб и радиаторов.

Трубы, в свою очередь, необходимо монтировать с минимально допустимым числом получаемых “на выходе” изгибов – это нужно для того, чтобы не осложнять нормальные процессы, непосредственным образом связанные с циркуляцией теплового носителя. Рассматривая детально такой вопрос, как разводка однотрубной системы отопления, нельзя не упомянуть и о том, что конечные части стояков обратки и подачи нужно прочно соединять к надлежащим местам котла.

Рекомендовано также применение фильтров – именно они помогут процессам очищения котла от ржавчины и различных других примесей, попадающих в воду во время ее прохождения по трубам.

Отметим, что воздушные клапаны и краны Маевского монтируются на этом же этапе.

Радиаторы в свою очередь, закрепляются на стены под подоконником с помощью дюбелей.

Если всё рассчитано верно, то систему можно пробовать тестировать.

wikiteplo.ru