Таблица для гидравлического расчета систем отопления трубопроводов. Правила устройства и монтаж двухтрубной отопительной сети

Выполнить гидравлический расчет системы отопления - это значит так подобрать диаметры отдельных участков сети (с учетом располагаемого циркуляционного давления), чтобы по ним проходил расчетный расход теплоносителя. Расчет ведется подбором диаметра по имеющемуся сортаменту труб.

Для зданий малой этажности наиболее часто применяется двухтрубная система отопления, для повышенной этажности - однотрубная. Для расчета такой системы должны быть следующие исходные данные:

1. Общий для системы перепад температуры теплоносителя (т.е. разность температуры воды в подающей и обратной магистралях).

2. Количество теплоты, которое необходимо подать в каждое помещение для обеспечения требуемых параметров воздуха.

3. Аксонометрическая схема системы отопления с нанесенными на нее нагревательными приборами и регулирующей арматурой.

Последовательность выполнения гидравлического расчета

1. Выбирается главное циркуляционное кольцо системы отопления (наиболее невыгодно расположенное в гидравлическом отношении). В тупиковых двухтрубных системах это кольцо, проходящее через нижний прибор самого удаленного и нагруженного стояка, в однотрубных – через наиболее удаленный и нагруженный стояк.

Например, в двухтрубной системе отопления с верхней разводкой главное циркуляционное кольцо пройдет от теплового пункта через главный стояк, подающую магистраль, через самый удаленный стояк, отопительный прибор нижнего этажа, обратную магистраль до теплового пункта.

В системах с попутным движением воды в качестве главного принимается кольцо, проходящее через средний наиболее нагруженный стояк.

2. Главное циркуляционное кольцо разбивается на участки (участок характеризуется постоянным расходом воды и одинаковым диаметром). На схеме проставляются номера участков, их длины и тепловые нагрузки. Тепловая нагрузка магистральных участков определяется суммированием тепловых нагрузок, обслуживаемых этими участками. Для выбора диаметра труб используются две величины:

а) заданный расход воды;

б) ориентировочные удельные потери давления на трение в расчетном циркуляционном кольце R ср .

Для расчета R cp необходимо знать длину главного циркуляционного кольца и расчетное циркуляционное давление.

3. Определяется расчетное циркуляционное давление по формуле

где - давление, создаваемое насосом, Па. Практика проектирования системы отопления показала, что наиболее целесообразно принять давление насоса, равное

, (5.2)

где

- сумма длин участков главного циркуляционного кольца;

- естественное давление, возникающее при охлаждении воды в приборах, Па, можно определить как

, (5.3)

где - расстояние от центра насоса (элеватора) до центра прибора нижнего этажа, м.

Значение коэффициента  можно определить из табл.5.1.

Таблица 5.1 - Значение  в зависимости от расчетной температуры воды в системе отопления

- естественное давление, возникающее в результате охлаждения воды в трубопроводах .

В насосных системах с нижней разводкой величиной

можно пренебречь.

Определяются удельные потери давления на трение

, (5.4)

где к=0,65 определяет долю потерь давления на трение.

5. Расход воды на участке определяется по формуле

(5.5)

(t г - t о) – разность температур теплоносителя.

6. По величинам

и

подбираются стандартные размеры труб .

6. Для выбранных диаметров трубопроводов и расчетных расходов воды определяется скорость движения теплоносителя v и устанавливаются фактические удельные потери давления на трение R ф .

При подборе диаметров на участках с малыми расходами теплоносителя могут быть большие расхождения между

и

. Заниженные потери

на этих участках компенсируются завышением величин

на других участках.

7. Определяются потери давления на трение на расчетном участке, Па:

. (5.6)

Результаты расчета заносят в табл.5.2.

8. Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя или формулу:

, (5.7)

где

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке .

Значение ξ на каждом участке сводят в табл. 5.3.

Таблица 5.3 - Коэффициенты местных сопротивлений

9. Определяют суммарные потери давления на каждом участке

. (5.8)

10. Определяют суммарные потери давления на трение и в местных сопротивлениях в главном циркуляционном кольце

. (5.9)

11. Сравнивают Δр с Δр р . Суммарные потери давления по кольцу должны быть меньше величины Δр р на

Запас располагаемого давления необходим на неучтенные в расчете гидравлические сопротивления.

Если условия не выполняются, то необходимо на некоторых участках кольца изменить диаметры труб.

12. После расчета главного циркуляционного кольца производят увязку остальных колец. В каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные не общие участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.

Невязка потерь давлений на параллельно соединенных участках допускается до 15% при тупиковом движении воды и до 5% – при попутном.

Таблица 5.2 - Результаты гидравлического расчета для системы отопления

Несмотря на простоту монтажа однотрубной отопительной сети и относительно небольшую протяженность трубопровода, в рейтинге востребованных схем обустройства жилья лидируют двухтрубные системы. Не слишком длинный, но убедительный перечень плюсов обосновывает целесообразность эксплуатации контуров с подающей и обратной магистралью. Потому какой бы сложной не была эффективная двухтрубная система отопления, большинство предпочитает ее, если ее установку не исключает архитектурная специфика строения.

Конструктивная особенность данных отопительных систем заключается в наличии двух трубопроводных веток. Одна из них транспортирует и распределяет нагретый в котле теплоноситель по приборам и регистрам. Вторая выводит охлажденную жидкость и возвращает ее обратно в генератор тепла. В отличие от однотрубной схемы тепло подается во все обогревательные устройства с равной температурой, а не проходит всю цепь труб и радиаторов, потеряв требующиеся для обогрева характеристики на подступах к последней батарее.

Варианты двухтрубного отопления частных домов

Двойная протяженность трубопровода и связанная с ней необходимость приобретения труб в двойном количестве – относительный критерий. Ведь для сооружения двухтрубной системы не нужен трубопрокат с большим диаметром, не создающим препятствия на пути теплоносителя в однотрубном контуре. Типоразмеры крепежа, соединений, вентилей, фасонных изделий тоже меньше. Потому разница в цене приобретения материала для организации отопительной системы довольно незначительна.

Немаловажный аспект – возможность установки возле каждой батареи термостатов, позволяющих регулировать потребление тепла и сокращать расходы. К тому же тонкие ветки подающей магистрали и обратки не портят интерьерную картину, или их вообще можно скрыть в строительных конструкциях. Сложив все плюсы в сумму, хозяева, размышляющие на тему «однотрубная или двухтрубная система отопления должна обогревать их дом», выбирают последний вариант. Однако у него есть несколько решений, среди которых надо предпочесть максимально разумное.

Возможная схема будущей двухтрубной системы отопления

Горизонтальная или вертикальная схема?

Деление на горизонтальный и вертикальный тип отопительной системы определяет расположение труб, соединяющих приборы в единый механизм.

• Вертикальная отопительная система отличается присоединением всех приборов к вертикальному стояку. Ее организация обойдется дороже, но эксплуатации не будут мешать воздушные пробки. Это предпочтительный вариант для обустройства многоэтажных домов, так как каждый этаж к стояку подсоединяется отдельно.

Так выглядит вертикальная двухтрубная система отопления

• Двухтрубная горизонтальная система отопления устанавливается преимущественно в одноэтажных зданиях с большой протяженностью, в которых разумнее присоединить радиаторы к горизонтально проложенному трубопроводу. Подобная метода организации отопления удобная для обустройства панельно-каркасных строений, для жилья без простенков, там, где стояки разводки лучше расположить на лестничной клетке или в коридоре.

А вот так — горизонтальная двухтрубная сеть

Оба типа отопительных контуров характеризуются отличной тепловой и гидравлической устойчивостью. Только в первом случае потребуется балансировка вертикальных стояков, во втором балансировка горизонтальных петель.

Типы разводки двухтрубной отопительной сети

В обширном ряду схем двухтрубных отопительных систем есть разделение по способу сооружения разводки.

• Верхняя разводка. Ее отличительной особенностью является верхняя прокладка разводящего трубопровода и установка расширительного бака в самой высшей точке отопительного контура. В основном его располагают на предварительно утепленном чердаке. То есть, для одноэтажного коттеджа с плоской крышей подобная схема двухтрубной системы отопления точно не подойдет.

• Нижняя разводка. Данный способ отличает прокладка «горячей» магистрали в подвальном помещении, в цоколе или в подпольном пространстве. При этом трубопровод обратки, возвращающей остывшую воду в котел, расположен еще ниже. Нижняя разводка требует включения в контур верхней воздушной линии, отвечающей за вывод излишков воздуха из сети. К тому же для стимуляции движения теплоносителя котел необходимо заглублять, потому что батареи должны располагаться выше для равномерной транспортировки тепла к приборам.

Обе разновидности разводки применимы и при горизонтальном, и при вертикальном типе расположения подающих труб. Есть некоторые отличия: двухтрубная система отопления многоэтажного дома, относящаяся к вертикальному типу, чаще всего выполняется с нижней разводкой. Объяснение: разница в температуре обратки и нагретого теплоносителя создает слишком большое давление, значение которого увеличивается с каждым этажом. При нижней разводке это дополнительное давление помогает теплоносителю преодолевать трубопровод. Но если по архитектурным причинам нижняя разводка невозможна, сооружают верхнюю подающую магистраль.

Двухтрубная система отопления с устройствами балансировки и регулировки:
1-котел; 2-автовоздушник; 3- термостатический клапан; 4- батарея; 5 – устройство балансировки; 6- бак; 7 – вентиль; 8- фильтр трубопроводный; 9 – насос; 10 – манометр температуры; 11 – предохранительный клапан

Есть еще классификация отопительных контуров, связанная с направлением течения теплоносителя, согласно которой двухтрубная система отопления частного дома может быть:

• прямоточной с совпадающим направлением движения прямого и возвратного теплоносителя;
• тупиковой с разнонаправленной транспортировкой прямой и возвратной воды.

Контур отопления может быть оборудован насосом, стимулирующим циркуляцию, или устроен так, что за счет уклона трубопровода и физико-механических свойств теплоносителя циркуляция в системе происходит самотеком. Обычно продуктивная двухтрубная система отопления двухэтажного дома еще в процессе сооружения оснащается насосом. Самотечную сеть устраивают в небольших одноэтажных коттеджах. При сооружении горизонтальных трубопроводов с естественной циркуляцией делается уклон в сторону генерирующего тепло котла.

Внимание. Горизонтальные участки контуров отопления с принудительным типом циркуляции так же, как и магистрали самотечных систем, прокладывают с уклоном, составляющим 1% от протяженности. Уклон обеспечит движение воды в случае поломки насосного оборудования или отключения электричества.

Правила гидравлического расчета

Расчеты производятся по заранее составленной схеме отопления, на которой нанесены все входящие в систему элементы. Выполняют гидравлический расчет двухтрубной системы отопления с использованием аксонометрических таблиц и формул. За расчетный объект принимают самое нагруженное трубопроводное кольцо, разбитое на участки. В результате определяют оптимальное сечение трубопровода, требующуюся площадь поверхности батарей, потери давления в отопительном контуре.

Расчеты гидравлических параметров проводят по разным методикам, самые распространенные:

• вычисления по линейным удельным потерям давления, предполагающие равнозначные колебания температуры теплоносителя во всех элементах разводки;
• расчеты по значениям проводимости и характеристикам сопротивления, предполагающие переменные перепады температуры.

Итог первого способа – четкая физическая картина с реальным распределением всех имеющихся сопротивлений в отопительном контуре. Второй способ расчета позволяет получить точные данные о расходе воды, о параметрах температуры в каждой составляющей отопительной системы.

Правила устройства и монтаж двухтрубной отопительной сети

Производят монтаж двухтрубной системы отопления с соблюдением технологических правил.

• Отопительный контур включает две трубы: верхнюю с горячим теплоносителем и нижнюю с охлажденным.
• Размер уклона труб к последней в системе батарее 1% (не меньше 0,5%).

Внимание. Если у системы два зеркально выполненных крыла, конечные радиаторы устанавливают по единому уровню.

• Прокладка нижней магистрали должна быть симметрична и параллельна верхней.
• Для ремонта и обслуживания технологические узлы, байпас с насосом, радиаторы нужно оснастить кранами.
• Подающую трубу требуется утеплить для исключения потери температуры в процессе транспортировки теплоносителя по разводке.
• Распределительный бак в системе с верхней разводкой устанавливают в утепленном чердачном пространстве.
• У трубопровода не должно быть прямых углов, создающих значительное сопротивление, и перехлестов, в которых формируются воздушные пробки.
• Типоразмеры кранов, фитингов, вентилей должны в точности соответствовать размерным параметрам труб.
• Количество опор для стального трубопровода должно обеспечивать крепление магистрали через каждые 1,2м.

Двухтрубная система отопления, способы подключения радиаторов

По сути, монтаж отопительной коммуникационной сети заключается в установке котла, компенсационного бачка, трубопроводов и батарей в соответствии с выбранной и просчитанной схемой.

• От генератора тепла (котла, печи) отводится вверх основная, подающая горячий теплоноситель труба.
• Подающая труба соединяется с компенсаторным бачком, оснащенным сигнальным патрубком и сливом.
• Из бачка выводят трубопровод верхней линии, от которой прокладывают трубы ко всем входящим в систему радиаторам.
• Байпас с кранами и циркуляционным насосом устанавливают в проектной точке (на входе или на выходе из котельной установки).
• Обратную линию проводят параллельно верхней магистрали, соединяют с радиаторами, затем подводят и врезают в нижнюю треть котла.

Тщательно организованное отопление — отличный пример!

В результате должен получиться замкнутый отопительный контур, позволяющий поддерживать комфортную для владельцев температуру в доме. Для управления расходом тепловой энергии желательно установить термостаты. Новые модификации этих устройств автоматически контролируют работу котла, при необходимости включая или отключая дополнительную горелку, благодаря чему экономно расходуется топливо и энергия.

Сложную коммуникационную сеть не просто спроектировать и рассчитать, не имея специализированного образования. Но если в руках есть готовый проект, двухтрубная система отопления своими руками вполне может быть смонтирована и запущена. Даже если владелец решил, что разумней доверить сооружение контура профессиональным исполнителям, знания об устройстве сети нужны будут для контроля над рабочими. Хозяину необходимо разобраться в конструкции отопления еще и для того, чтобы своевременно находить и устранять неполадки.

Двухтрубная система отопления отличается более сложной архитектурой, а ее монтаж требует большого количества материалов. И, тем не менее, данная система является более востребованной, чем простая однотрубная система отопления. Двухтрубная система отопления являет собой два замкнутых контура, один из которых служит для подачи нагретого теплоносителя к радиаторам, а второй – для оттока уже отработанной (остывшей) жидкости. Использование данной системы является допустимым для всех типов зданий, при условии, что сама планировка помещений позволяет ее монтаж.

Двухтрубная система отопления

Типы и достоинства двухтрубной отопительной системы

Технической особенностью отопительной системы данного типа является то, что она состоит из двух магистралей трубопровода. Один используется для транспортировки нагретого в котле теплоносителя непосредственно к источникам отопления – радиаторам. А второй контур необходим для оттока из радиаторов уже отработанного теплоносителя – остывшей жидкости, которая отдала свое тепло.

Двухконтурная система отопления имеет весомое преимущество перед однотрубной, в которой нагретый теплоноситель теряет часть тепла еще до того, как достигнет радиаторов.

В такой системе, как попутная двухтрубная система отопления, наблюдается равная температура теплоносителя, поступающего одновременно в отопительные приборы системы.

Многие полагают, что стоимость двухтрубной системы, по сравнению с более простой однотрубной, увеличивается практически вдвое – ведь необходимо брать труб в два раза больше. Но это не так. Дело в том, что для правильного построения правильно функционирующей однотрубной системы следует применять трубы большего диаметра, поскольку они способствуют более активному перемещению теплоносителя и отработанной жидкости. А при создании двухтрубной системы используются трубы значительно меньшего диаметра, стоимость которых – ниже.

Такая же ситуация отмечается и при приобретении дополнительных комплектующих системы – вентилей, сгонов, соединительных элементов. Изделия большего диаметра стоят дороже. То есть, можно сделать простой вывод – на самом деле приобретение материалов для двухтрубной системы обойдется вам не намного дороже, чем для однотрубной. А вот эффективность ее работы – значительно выше.

Весомым преимуществом двухтрубной системы служит еще один аспект – в такой отопительной системе существует возможность установки на каждый радиатор вентилей, посредством которых можно контролировать уровень нагрева элемента. Кроме того, посредством таких вентилей можно также существенно экономить расход воды и электроэнергии на ее нагрев.

Следует отметить, что схема двухтрубной системы отопления имеет еще одно преимущество. Оно заключается в сравнительно большей эстетичности.

Многих владельцев домов с однотрубной системой нередко огорчает то, что весьма толстую отопительную трубу невозможно скрыть – а это существенно портит общее впечатление от комнаты. В то время, как трубы, используемые при более сложной двухтрубной системе, являются более тонкими – и спрятать их не составит труда. Да и в том случае, если трубы на виду – они не привлекают особого внимания.

Учитывая все очевидные преимущества двухтрубной системы – большую эффективность, невысокую стоимость и эстетичность, можно с уверенностью останавливать свой выбор именно на ней. Что и делают большинство владельцев загородных домов.

Существует два типа двухтрубной отопительной системы – горизонтальная и вертикальная 2-х трубная система отопления. Основное различие данных видов – в оси расположения трубопровода. Посредством данных труб производится соединение всех элементов отопительной системы. Разумеется, каждый вид имеет и свои недостатки, и достоинства. Общими для обоих типов можно назвать такие достоинства – прекрасная гидравлическая устойчивость и высокий уровень теплоотдачи.

Должна быть установлена в одноэтажных строениях, где трубопровод отопления имеет довольно большую длину. В таких домах подсоединение радиаторов отопления к горизонтально расположенной системе – наиболее практичное решение вопроса.

Является несколько дороже горизонтальной. Однако, поскольку стояк располагается вертикально, это позволяет применять ее даже в многоэтажных домах. При этом каждый этаж отдельно врезается в центральный отопительный стояк. Кроме того, преимущества вертикального типа отопительной системы состоит еще и в том, что в ней не скапливается воздух – при возникновении пузырьки сразу же поднимаются вертикально, прямо в расширительный бак.

Какой бы тип системы вы не выбрали, следует учитывать, что нужно непременно проводить балансировку. При выборе вертикальной системы балансировка двухтрубной системы отопления требуется самому стояку. Когда проходит горизонтальная регулировка двухтрубной системы отопления, ей подвергаются петли.

Типы разводки при двухтрубной системе

Вне зависимости от того, какой именно тип двухтрубной отопительной системы вы выберете для собственного дома, есть еще одна система разделения ее – по принципу организации разводки. На фото можно увидеть две разных схемы разводок. Каждая имеет свои преимущества и недостатки двухтрубной системы отопления.

При ней прокладка трубопровода с горячим теплоносителем производится в подвальном или же цокольном помещении. Допускается также прокладка труб в подполе. При таком типе прокладки следует учитывать, что трубы для возвращения отработанного теплоносителя обратно к котлу должны быть расположены еще ниже. Использование принципа горизонтальной разводки предусматривает необходимость некоторого углубления котла – только в таком случае вода будет перемещаться от радиаторов к нагревательному элементу максимально быстро. Кроме того, существует необходимость подключения к контуру дополнительной линии – воздушной. С ее помощью можно будет удалять и системы воздух.

Для ее сооружения необходимо располагать расширительный бачок в самой верхней точке трубопровода. Там же проводится и разветвление системы. Являясь более практичной, верхняя разводка не может быть установлена в строениях, в которых отсутствует чердак.

Вы можете выбирать наиболее подходящий тип разводки вне зависимости от того, какой вид расположения подающей трубы использован в вашем доме.

Однако есть некоторые требования, которые непременно следует учитывать. В частности, для домов, в которых смонтирована двухтрубная вертикальная система отопления, наиболее целесообразным является применение нижней разводки. Это объясняется тем, что двухтрубное отопление с нижней разводкой позволяет с максимальной пользой использовать давление, которое возникает в системе при довольно большой разнице теплоносителя и отработанной жидкости. Конечно же, если архитектурные особенности здания не позволяют использовать нижнюю разводку, допустимо применение верхней.

Следует учитывать, что применение верхней разводки и для поставки теплоносителя к радиаторам, и для возвращения обрата в котел – не лучшее решение, поскольку возможно скопление шлама в нижних элементах системы.

На самом деле классификация двухтрубной отопительной системы весьма многогранна.

Еще одним принципом разделения является направленность течения теплоносителя. Согласно этому критерию, система может быть:

• прямоточной. В таком случае направление движения теплоносителя и обрата совпадают.
• тупиковой. В случае использования такой схемы, как двухтрубная тупиковая система отопления, горячий и отработанный теплоноситель движутся в разных направлениях.

Современные системы могут быть оснащены специальным насосом, благодаря которому происходит более активное перемещение теплоносителя. Вместе с тем, достаточно часто используются и системы с естественной циркуляцией, при которых дополнительное оборудование не применяется. Если предполагается использование двухтрубной системы в двухэтажном доме, то такое двухконтурное отопление непременно следует оборудовать насосом.

А вот при монтировании отопительной двухтрубной системы в одноэтажном помещении можно обходиться без насоса, используя для естественного перемещения теплоносителя некоторые законы физики. При этом важно учитывать, что для более активной естественной циркуляции теплоносителя необходимо прокладывать отопительные трубы с уклоном, направленным в сторону нагревательного котла.

Впрочем, вне зависимости от используемой вами системы (с принудительной и естественной циркуляцией) уклон должен присутствовать обязательно.

Для систем с принудительной циркуляцией он необходим на случай непредвиденного отключения электроэнергии или поломки насоса. В таком случае уклон позволяет теплоносителю циркулировать естественным образом.

Расчет

При планировании двухтрубной системы важно провести предварительный расчет системы двухтрубной системы отопления, используя такой ориентир, как предварительная схема системы (на ней обязательно должны быть указаны все элементы) и специальные аксонометрические формулы и таблицы.

Этот простой гидравлический расчет двухтрубной системы отопления позволяет определить оптимальный диаметр труб, необходимых для нормального функционирования системы, объем используемых радиаторов. Чаще всего используются такие типы вычислений:

• по потере давления. Такой способ предполагает равный уровень температуры теплоносителя на всех участках системы.
• расчеты, учитывающие значение проводимости и сопротивления. В таком случае предполагается различное значение температурных показателей.

В результате применения первого способа можно получить весьма точные данные, показывающие уровень сопротивления в контуре.Второй метод показывает температуру в каждом отдельном сегменте системы, а также приблизительный расход теплоносителя.

Принципы монтажа двухтрубной системы

При монтаже двухтрубной системы следует учитывать довольно большое количество требований и правил. Только их полное соблюдение позволит создать максимально эффективную систему отопления и произвести правильный монтаж двухтрубной системы отопления:

• двухтрубная закрытая система отопления или открытая состоит из двух контуров – верхний служит для подачи нагретого теплоносителя к радиаторам, а нижний – для оттока отработанной жидкости.
• трубы следует прокладывать с небольшим уклоном. Он должен быть выполнен в сторону последнего радиатора системы.
• верхняя и нижняя магистрали должны быть параллельными.
• центральный стояк обязательно должен быть утеплен – в противном случае будет происходить потеря теплоносителя на этапе его перемещения к радиаторам.

• двухтрубная реверсионная система отопления должна иметь несколько кранов, которые позволят спускать воду с отдельных участков в случае возникновения необходимости в ремонте.

• трубопровод должен содержать как можно меньше углов.
• расширительный бак следует располагать в верхней точке системы.
• кранов, соединений и прочих элементов системы должен быть равен диаметру используемых труб.
• в случае если для трубопровода используются стальные трубы, необходимо создать и систему крепежей, которые будут поддерживать трубу. Расстояние между опорами не должно превышать 1,2 метра.

Последовательность соединения элементов в том, как сделать двухтрубную систему отопления, проста:

• к нагревательному котлу присоединяется центральный стояк отопления.
• в верхней части центральный стояк подсоединяется к расширительному баку.

Добавить комментарий