Схема системы отопления выполняется, как правило, в виде раздельных схем: схема системы теплоснабжения распределителей; схемы систем отопления от распределителей. Гидравлический расчет выполняется отдельно для систем отопления от распределителей (между распределителем и отопительными приборами) и отдельно для системы теплоснабжения распределителей (между тепловым пунктом и распределителями). В качестве примера предлагается гидравлический расчет двухтрубной системы водяного отопления двухэтажного индивидуального жилого дома при теплоснабжении от встроенной топочной. Исходные данные: 1. Расчетная суммарная тепловая нагрузка системы отопления: ∑Qзд = 36 + 13 = 49 кВт; 2. Расчетные параметры системы отопления tг = 80 °С, tо = 60 °С; 3. Расчетные параметры системы напольного отопления tг = 45 °С, tо = 35 °С; 4. Расчетный расход теплоносителя в системе отопления: Vс.о. = 1,55 м3/ч; 5. Расчетный расход теплоносителя в системе напольного отопления: Vн.о. = 1,11 м3/ч; 6. Расчетный суммарный расход теплоносителя ∑V = 1,55 + 1,11 = 2,66 м3/ч; 7. Электронный регулятор котла поддерживает температуру теплоносителя на выходе из котла в зависимости от температуры наружного воздуха по задаваемому графику ЦКР; 8. Система теплоснабжения распределителей выполняется из труб стальных водогазопроводных (может быть выполнена из медных труб), системы отопления от распределителей — из труб металлополимерных «ГЕРЦ». Проектируются две системы отопления — система напольного отопления и система отопления с применением стальных радиаторов с нижней подводкой. Система напольного отопления предназначена только для комфортного подогрева керамического пола в определенных помещениях и зонах — на кухне, в прихожей, холле, каминном зале и тому подобных помещениях. Поэтому автоматическое регулирование теплоотдачи напольных контуров не предусматривается. Во всех помещениях, в том числе и с напольным отоплением, запроектированы стальные радиаторы с нижней подводкой и встроенными автоматическими термостатами. Для проектируемой двухтрубной системы отопления со стальными радиаторами следует принять к установке насос с электронным управлением скорости вращения. Для подбора циркуляционного насоса необходимо определить требуемые значения подачи Vн [м3/ч] и напора Рн [кПа или м водн. ст.]. Подача насоса соответствует расчетному расходу в системе отопления Vн = Vс.о. = 1,55 м3/ч.Требуемый напор Рн, равный расчетным потерям давления системы отопления ΔPс.о., определяется суммой составляющих: потерь давления системы теплоснабжения распределителей ∑ΔPуч.с.т. (между топочной и распределителями); потерь давления системы отопления от распределителей ∑ΔPуч.от. (между распределителем и отопительными приборами); и потерь давления в распределителе ΔPраспр:Рн = ΔPс.о. = ∑ΔPуч.с.т. + ∑ΔPуч.от + ΔPраспр. Для расчета ∑ΔPуч.с.т. и ∑ΔPуч от основного расчетного циркуляционного кольца выполним схему системы теплоснабжения (рис. 6.21) и схему системы отопления от распределителя «В» (рис. 6.23). На схеме системы отопления от распределителя «В» (рис. 6.23) распределяем тепловые нагрузки помещений Q4 (расчетные потери теплоты помещением) по отопительным приборам, суммируем по распределителям и указываем тепловые нагрузки распределителей на расчетной схеме рис. 6.21.Источником теплоты является газовый котел 1 мощностью 50 кВт со встроенным электронным регулятором 1а, который управляет в «следящем» режиме температурой подающей воды tг — в зависимости от температуры наружного воздуха tн. Регулятор 1а также поддерживает заданную температуру в бойлере 2 путем приоритетного включения насоса Р2 с выключением насоса Р3. По достижении заданной температуры воды в бойлере, выключается насос Р2 и включается насос Р3. Насос Р1 включается двухпозиционным регулятором 12 при температуре теплоносителя на входе в котел ниже 45–50 °С для защиты котла от внутренней конденсации. В системе отопления циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос Р3 с электронным управлением скорости вращения. В системе напольного отопления температура подающей воды поддерживается автоматически постоянной tг = 45 °С с помощью электронногоростью воды не более 0,5–0,7 м/с. Характер пользования номограммой показан на рис. 6.24 на примере участков №№1 и 3. При этом рекомендуется ограничиваться величиной удельной потери давления на трение R не более 100 Па/м.Потери давления на местные сопротивления Z [Па] определяем по номограммам Приложения «Г» как функцию Z = f(∑ζ).По выражению (3.7) определяем расчетный расход теплоносителя Gуч = 0,86Qt/(80 – 60) = 0,046Qt.Результаты гидравлического расчета заносим в табл. 6.10. Встроенный термостатический клапан радиатора и узел подключения «ГЕРЦ3000» (рис. 6.23, узел «А») создают суммарное сопротивление (см. формулу (4.7) на «регулируемом участке»(∑ΔPкл) рег.уч = ΔPкл1 + ΔPкл2.Для основного расчетного циркуляционного кольца сопротивление встроенного термостатического клапана ΔPкл1 задается с использованием его технической характеристики в зависимости от расхода воды Gуч на участке, а сопротивление ΔPкл2 радиаторного узла подключения «ГЕРЦ3000» определяется по его пропускной способности kv = 1,23 м3/ч.По соображениям бесшумности работы клапанов рекомендуется задавать значение ΔPкл каждого из клапанов не более 20–25 кПа. С другой стороны, для эффективного регулирования расходов в параллельных кольцах двухтрубной системы отопления не рекомендуется задаваться значением (∑ΔPкл)рег.уч менее 4–6 кПа.На участке №3 потеря давления радиаторного узла подключения «ГЕРЦ3000» определяетсяΔPкл2 = 0,1⋅(69/1,23)2 = 315 Па. Потерей давления встроенного термостатического клапана для основного расчетного кольца задаемся, ориентируясь на максимально возможный диапазон гидравлических настроек n, но при этом потеря давления должна быть не менее 4–5 кПа. Задаемся гидравлической настройкой n = 8,0 и соответствующей ей потерей давления ΔPкл2 = 3100 Па (рис. 6.25).Таким образом, суммарное сопротивление на «регулируемом участке» №3 равно(∑ΔPкл)рег.уч = ΔPкл1 + ΔPкл2 == 315 + 3100 = 3415 Па. Сумма коэффициентов местных сопротивлений ee для каждого участка основного циркуляционного кольца определяется по Приложению «В» [1]: участок №1, №1*: два отвода∑ζ = 2⋅1,5 = 3,0; участок №2, №2*: тройник проход, отвод∑ζ = 1,0 + 1,5 = 2,5; участки №№3 и 5 (без учета термостатического встроенного клапана радиатора «ГЕРЦ TS90V» и узла подключения «ГЕРЦ3000»): тройник на ответвление, тройник на противотоке, двойной панельный компактрадиатор∑ζ = 1,5 + 3,0 + 8,0 = 12,5; участок №4 (без учета термостатического клапана радиатора и узла подключения «ГЕРЦ3000»): два тройника проход, два отвода, двойной панельный компактрадиатор∑ζ = 2⋅1,0 + 2⋅1,5 + 8,0 = 13,0.Таким образом, потери давления системы отопления от распределителя «В» (между распределителем «В» и отопительными приборами) равны∑ΔPуч.от = 8826 Па (8,583 кПа).Для остальных циркуляционных колец ветки «В» определяем требуемое значение потерь давления на «регулируемых участках» (∑ΔPкл)рег.уч (табл. 6.11).Выполним гидравлический расчет встроенного термостатического клапана «ГЕРЦ TS90V» и радиаторного уз регулятора 7, воздействующего на регулирующий трехходовой клапан 5 с приводом 6 по сигналу датчика 8.Гидравлический расчет системы теплоснабжения распределителей выполняется с использованием первого направления расчета. В качестве основного расчетного циркуляционного кольца выбираем кольцо через самый нагруженный отопительный прибор наиболее нагруженного распределителя «В».Диаметры всех участков магистральных теплопроводов dу [мм] подбираем с помощью номограммы приложения «А», задаваясь скоростью воды 0,3–0,5 м/с.Характер пользования номограммой показан на рис. 6.22 на примере участка №1 (Gуч = 1548 кг/ч).При этом рекомендуется ограничиваться величиной удельной потери давления на трение R не более 100 Па/м. Потери давления на местные сопротивления Z [Па] определяем по номограммам Приложения «Г» как функцию Z = f(∑ζ). Результаты гидравлического расчета заносим в табл. 6.9.Сумма коэффициентов местных сопротивлений ee для каждого участка основного циркуляционного кольца определяется по Приложению «В»: участок №1 (начинается от подающей гребенки, без обратного клапана): внезапное сужение, кран — шаровой, отвод∑ζ = 0,5 + 0,5 + 1,0 = 2,0; участки №№2, 2*: тройник проходной, отвод∑ζ = 1,0 + 0,5 = 1,5; участки №№3, 3*: тройник проходной, отвод∑ζ = 1,0 + 1,0 = 2,0; участок №1* (до обратной гребенки): внезапное расширение, кран — шаровой, отвод∑ζ = 1,0 + 0,5 + 1,0 = 2,5; участок №1а (от обратной гребенки до подающей гребенки, без фильтра): внезапное сужение, четыре крана — шаровых, два отвода, котел∑ζ = 0,5 + 4⋅0,5 + 2⋅1,0 + 2 = 6,5. На участке №1 сопротивление клапана определяется по номограмме производителя для обратного клапана ∅32 мм при Gуч = 1548 кг/ч, что составляет ΔPо.к. = 900 Па. На участке №1а сопротивление фильтра «ГЕРЦ» ∅40 мм арт. 1411105 определяется по значению его пропускной способности kv = 29,6 м3/ч. ТогдаΔPф = 0,1(G/kv)2 == 0,1⋅(2658/29,6)2 = 810 Па. Таким образом, потери давления системы теплоснабжения распределителей (между топочной и распределителями) равны ∑ΔPуч.с.т. = 11299 Па (11,3 кПа). Расчет остальной части системы теплоснабжения распределителей с подбором диаметров трубопроводов производится аналогичным образом. Для расчета ∑ΔPуч от системы отопления от распределителя «В», показанной на рис. 6.23, выберем основное расчетное циркуляционное кольцо через наиболее нагруженный отопительный прибор Qпр = 1600 Вт (ветка «А»).Гидравлический расчет выполняем с использованием первого направления расчета. Диаметры всех участков теплопроводов dу [мм] подбираем с помощью номограммы Приложения «Б» для металлополимерных труб, задаваясь скола подключения «ГЕРЦ3000» на «регулируемых участках» №№4 и 5.Сопротивление ΔPкл2 радиаторного узла радиаторного узла подключения «ГЕРЦ3000» определяем по его пропускной способности kv = 1,23 м3/ч, а требуемое сопротивление ΔPкл1 встроенного термостатического клапана «ГЕРЦ TS90V» определяем по выражению:ΔPкл1 = (∑ΔPкл)рег.уч – ΔPкл2.Требуемое значение пропускной способности kv балансового встроенного термобалансового встроенного термостатического клапана определяем по формуле (4.10), а значения n гидравлической настройки — по номограмме, показанной на рис. 6.25. Для участка №3:kv = G/(10DPкл)0,5 == 69/(10⋅3100)0,5 = 0,39 м3/ч.Расчет гидравлических параметров и его результаты выполняем в виде табл. 6.12. Задаемся параметрами n, ΔPкл1, kv встроенного термостатического клапана «ГЕРЦ TS90V» только для регулируемого участка №3.Для всех остальных регулируемых участков системы отопления указанные параметры вычисляются таким же образом, как это показано на примере участков №№4 и 5. Например, для уч. №4 величинаΔPкл2 = 0,1⋅(52/1,23)2 = 179 Па. Требуемое значениеΔPкл1 = 3347 – 179 = 3168 Па. Требуемое значение kv = G/(10ΔPкл)0,5 = 52/(10⋅3168)0,5 == 0,29 м3/ч, (n = 6,8).Например, для участка №5 величина ΔPкл2 = 0,1⋅(30/1,23)2 = 60 Па. Требуемое значениеΔPкл1 = 4695 – 60 = 4635 Па. Требуемое значение kv = G/(10ΔPкл)0,5 = 30/(10⋅4635)0,5 == 0,15 м3/ч, (n = 3,5).Таким же образом рассчитываются все остальные ветки. Потери давления в распределителе ΔPраспр включают в себя потери давления в балансовом вентиле «ГЕРЦ ШтремаксGR» (3/4″, kv = 6,88 м3/ч), потери давления в двух фильтрах «ГЕРЦ» (3/4″, kv = 6,9 м3/ч) и потери давления в шаровом кране 3/4″ (рис. 6. 23): ΔPраспр = ΔPвент + 2ΔPфильтр + ΔPк.ш..Вентиль балансовый «ГЕРЦ ШтремаксGR» запроектирован с целью возможности эксплуатационной наладки. В проектном расчете он рассматривается в положении полного открытия, поэтому его расчетное сопротивление равно:ΔPвент = 0,1⋅(473/6,88)2 = 473 Па. Потери давления в двух фильтрах «ГЕРЦ»2ΔPфильтр = 2⋅0,1⋅(473/6,9)2 = 940 Па. Фильтры предусматриваются для разделения сети метало-полимерных трубопроводов от стальных труб. При использовании медных труб вместо стальных, установка фильтров не требуется. Потери давления в шаровом кранеΔPк.ш. = 40 Па, (при ζ = 0,5).Таким образом, потери давления в распределителе:ΔPраспр = 473 + 940 + 40 = 1453 Па.Для подбора циркуляционного насоса определим требуемый напор насоса: Рн = ΔPс.о. = ∑ΔPуч.с.т. + eΔPуч.от. ++ ΔPраспр = 11299 + 8826 + 1453 == 21578 Па (2,2 м водн. ст.). Подберем циркуляционный насос с электронным управлением скорости вращения на следующие исходные данные: подача Vн = Vс.о. = 1,55 м3/ч, напор Рн = 2,2 м водн. ст. Таким условиям соответствует, например, насос фирмы Grundfos марки Alpha 2560 180.
1. Покотилов В.В. Пособие по расчету систем отопления. ГЕРЦ Арматурен ГмбХ. — Вена. 2006.
