Гідравлічний розрахунок систем опалення. Опалення в приватному будинку

Сучасна система опалення – це демонстрація абсолютно нового підходу до її регулювання. На сьогоднішній день це не попередня налагодження перед запуском системи з полегшенням подальшого гідравлічного режиму функціонування. Сучасне опалення в приватному будинку у процесі роботи має постійно змінюється тепловий режим. Що вимагає від обладнання не тільки відстежувати зміни при обігріві приміщення, але і правильно на них реагувати.

Умови для ефективної роботи системи

Існують деякі моменти, дотримання яких дозволить забезпечити якісну та ефективну роботу системи опалення:

• Подача теплоносія в нагрівальні прилади повинна проводитися в тих кількостях, які будуть забезпечувати тепловий баланс приміщення, за умови постійно мінливої зовнішньої температури і залежно від температурного режиму приміщень, визначеного власником.
• Зниження витрат, у тому числі енергетичних, для подолання гідравлічного опору.
• Зниження матеріальних витрат при монтажі системи опалення, що залежать також від діаметра прокладаються трубопроводів.
• Низький рівень шуму, стабільність і надійність роботи опалювальних пристроїв.

Як правильно розрахувати систему опалення

Щоб розрахувати опалення в приватному будинку, потрібно знати необхідну кількість тепла. З цією метою розраховуються теплові втрати всього будинку в теплу і холодну пору року. Сюди відносяться тепловтрати через віконні, дверні прорізи, огороджувальні конструкції і т. д. Це досить ретельні розрахунки. Прийнято вважати, що в середньому джерело тепла повинен виробляти 10 кВт на 100 м² опалювальної площі.

Під опалювальною системою розуміють взаємозв’язок між сукупністю приладів: трубопроводи, насоси, запірно-регулюючого обладнання, засоби контролю і автоматики для передачі тепла від джерела безпосередньо в приміщення.

Типи опалювальних котлів

Перед тим як зробити гідравлічний розрахунок систем опалення, необхідно правильно підібрати котел (джерело тепла). Розрізняють наступні види котлів: електричний, газовий, твердопаливний, комбінований та інші. Вибір у більшості випадків залежить від палива, переважаючого в районі проживання.

Електричний казан

Зважаючи на проблеми з підключенням потужностей і досить високою ціною на електроенергію дане обладнання не знайшло свого широкого поширення.

Котел газовий

Щоб встановити такий котел, раніше потрібно було спеціальне окреме приміщення (котельня). В даний час це відноситься тільки до обладнання з відкритою камерою згоряння. Подібний варіант найбільш поширений в місцях з газифікацією.

Твердопаливний котел

При відносній доступності палива дане обладнання не користується високою популярністю. При його експлуатації виникають деякі незручності. Протягом доби необхідно проводити кілька разів топку. Крім того, режим тепловіддачі має циклічний характер. Застосування цих котлів полегшується (зменшується число топок) шляхом використання термобалона або палива з високою температурою згоряння, завдяки якому збільшується час горіння за рахунок регульованої подачі повітря. Також це можна робити за рахунок водяних теплоакумуляторів, до яких підключається центральне опалення.

Необхідні параметри при розрахунку потужності

• W_уд – питома потужність джерела тепла (котла), що припадає на площу будівлі в 10 м² з урахуванням кліматичних умов регіону.
• S – площа опалювального приміщення.

Також є загальноприйняті значення питомої потужності, які залежать від кліматичної зони:

• W_уд = 0,7-0,9 – для Південного району.
• W_уд = 1,2-1,5 – для Центрального району.
• W_уд = 1,5-2,0 – для Північного району.

Формула для потужності котла

Перед тим як приступити до такого відповідального заходу, як гідравлічний розрахунок систем опалення, потрібно визначити потужність джерела тепла по наступній формулі:

W_кіт = S?W_уд/10.

Для зручності розрахунку приймемо середнє значення W_уд за 1 кВт, таким чином одержуємо, що 10 кВт має припадати на 100 м² опалювальної площі. В результаті схеми монтажу системи опалення будуть залежати від площі будинку.

В інших випадках використовується примусова циркуляція теплоносія за допомогою циркуляційних насосів.

Двотрубна система

Це класичний варіант системи опалення, який зарекомендував себе найкращим чином за довгий час експлуатації. Гідравлічний розрахунок двотрубної системи опалення буде розглянуто нижче. Чому вона так називається? Вся справа в тому, що основою інженерного задуму послужив монтаж декількох трубопроводів через поверхи будівлі. До одного стояка з гарячою водою підключався по всіх поверхах, нагрівальний прилад, а в прокладений поруч трубопровід надходила охолоджена вода з опалювального приладу.

В результаті ще не встиг охолонути теплоносій з першого приладу надходив в прилад, який перебував поверхом нижче, а циркулює рідина мала ту ж температуру, що і в першому. Таким чином, температура теплоносія в першому та останньому трубопроводах була ідентичною – це означає, що однаковою була і тепловіддача.

Двотрубна система опалення – переваги

Центральне опалення в приватному будинку з двотрубною системою має наступні переваги:

• На кожному опалювальному поверсі забезпечується рівномірне прогрівання всіх приладів.
• Порівняно з однотрубною системою, можна повноцінно обігріти значно більше приміщень.
• Регулювання температурного режиму в кожному конкретному приміщенні.

Розрахунково-графічні заходи

Виконуючи складний гідравлічний розрахунок систем опалення, в першу чергу необхідно провести цілий ряд попередніх заходів:

1. Визначається тепловий баланс опалювального будови.
2. Вибирається тип нагрівальних приладів, після чого вони схематично розміщуються на плані приміщення.
3. Далі приймається рішення щодо розміщення всіх опалювальних агрегатів, типу і матеріалами трубопроводів, що регулюють і запірних пристроїв.
4. Щоб зробити гідравлічний розрахунок систем опалення, потрібно накреслити принципову схему в аксонометрії із зазначенням розрахункових навантажень і довжин ділянок.
5. Визначається головне кільце – це замкнутий відрізок, який включає в себе розташовані послідовно ділянки трубопроводів, що мають максимальний витрата теплоносія від джерела тепла до найбільш віддаленого нагрівального приладу.

За розрахунковий ділянку приймається той, який має незмінний витрата теплоносія і однаковий перетин.

Приклад гідравлічного розрахунку системи опалення

На розрахунковому відрізку теплове навантаження дорівнює потоку тепла, що на подаючому трубопроводі повинен передати, а на зворотному вже передав циркулює рідина, яка проходила через цю ділянку.

Витрата теплоносія G_i–j, кг/год, обчислюється за такою формулою:

G_i–j = 0,86?Q_i–j/(t₂-t₀), де

G_i–j – це кількість тепла на розрахунковому відрізку i-j;

t₂-t₀ – це розрахункові температури гарячої і холодної рідини відповідно.

Як вибрати діаметр трубопроводів

Щоб скоротити витрати на подолання опорів під час руху циркулюючої рідини, діаметри трубопроводів повинні розташовуватися в межах мінімальної швидкості теплоносія, яка потрібна для видалення бульбашок повітря, сприяють появі повітряних пробок. Щоб зменшити їх діаметр трубопроводів приводиться до мінімального значення, яке не призводить до гідравлічного шуму в арматурі і трубах системи.

Всі трубопроводи виробничого виготовлення поділяються на полімерні та металеві. Перші є більш довговічними, другі – механічно більш міцні. Які труби використовувати в опалювальній системі, залежить від її індивідуальних особливостей.

Гідравлічний розрахунок системи опалення – програма

Враховуючи обсяг робіт, який необхідно здійснити на етапі проектування, ви можете скористатися спеціалізованим програмним забезпеченням.

Використовуючи вихідні дані, програма виконує автоматичний підбір необхідного діаметра трубопроводів, здійснює попередню настройку регулюючих і балансувальних вентилів, термостатичних клапанів і автоматичних регуляторів в опалювальній системі. Також програма може самостійно оцінити, якого розміру будуть потрібні нагрівальні прилади.