Метою гідравлічного розрахунку за умови використання перепаду тиску на вході та забезпечення безшумності роботи системи опалення є: визначення діаметрів ділянок системи опалення; підбір запорно-регулюючої арматури, що встановлюється на гілках, стояках і підведеннях опалювальних приладів; підбір перепускних, розділових і змішувальних клапанів; підбір балансових клапанів та визначення встановлюваних при включенні системи гідравлічних параметрів цих клапанів; підбір типу і типоразміру циркуляційних насосів.

Початковими даними до гідравлічного розрахунку є:

1. Результати розрахунку теплового балансу приміщень будівлі;

2. Розрахункові параметри теплоносія і ;

3. Схема запроектованої системи опалення;

4. принципові вирішення вузлів системи опалення;

5. Типи прийнятих до установки опалювальних приладів і спосіб їх приєднання до системи опалення;

6. Схема теплового вузла;

7. Гідравлічні характеристики устаткування теплового вузла (теплообмінника, фільтрів, регулюючих клапанів, запірної арматури та ін.), необхідні для визначення гідравлічного опору розрахункових циркуляційних кілець системи опалення.

При залежній схемі приєднання системи опалення до теплових мереж централізованого теплопостачання необхідно заздалегідь вибрати тип вузла змішення, виконати схему теплового вузла, підібрати його устаткування і виявити гідравлічні характеристики всіх елементів.

При незалежній схемі приєднання системи опалення до теплових мереж централізованого теплопостачання заздалегідь необхідно виконати схему теплового вузла і підібрати основні елементи устаткування, для яких виявити їх гідравлічні характеристики, а також підібрати теплообмінник для визначення його гідравлічного опору. Застосовують гладкотрубні, спиральнотрубні, пластинчасті швидкісні теплообмінники.

Перш, ніж приступити до гідравлічного розрахунку, необхідно на схемі системи опалення вказати розрахункове теплове навантаження опалювальних приладів, рівне тепловому розрахунковому навантаженню приміщення, яке за наявності двох і більш опалювальних приладів в приміщенні необхідно розділити між ними.

Потім слід вибрати головне циркуляційне кільце. Циркуляційним кільцем є замкнутий контур послідовних ділянок системи опалення. У однотрубній системі опалення кількість циркуляційних кілець рівна числу стояків або горизонтальних гілок, а в двотрубній - кількості опалювальних приладів. З них в якості головного розрахункового циркуляційного кільця приймають:

- у системах з попутним рухом теплоносія в магістральних теплопроводах: для однотрубних систем - кільце через найбільш навантажений стояк, для двотрубних систем - кільце через нижній опалювальний прилад найбільш навантаженого стояка. Потім виконується розрахунок циркуляційних кілець через крайні стояки (ближній і дальній);

- у системах з тупиковим рухом теплоносія в магістральних теплопроводах: для однотрубних систем - кільце через найбільш навантажений з самих видалених стояків, для двотрубних систем - кільце через нижній опалювальний прилад найбільш навантаженого з самих віддалених стояків;

- у горизонтальних системах опалення - кільце через гілку нижнього поверху будівлі.

Після розрахунку головного циркуляційного кільця виконується розрахунок і ув'язка решти циркуляційних кілець.

Слід вибрати один з двох напрямів гідравлічного розрахунку циркуляційних кілець системи опалення.

Перший напрям розрахунку головного циркуляційного кільця виконується по оптимальній швидкості руху теплоносія, що задається, на кожній ділянці циркуляційного кільця з подальшим визначенням втрати тиску в ньому та підбором циркуляційного насосу, натиск якого забезпечує подолання цих втрат. Швидкість теплоносія в горизонтально прокладених трубах слід приймати не нижче 0,25 м/с для видалення повітря з них. Рекомендується приймати оптимальну розрахункову швидкість руху теплоносія до 0,5-0,7 м/с, але не більш за максимально допустиму для безшумності роботи системи [1, Додаток 14*]. Розрахунок решти циркуляційних кілець проводиться на підставі результатів розрахунку головного кільця шляхом визначення тиску в них і підбору діаметрів по орієнтовній величині питомих втрат тиску (методом питомих втрат тиску) або по величині питомої характеристики опору [2, табл. 10.7] яка визначається по [2, форм. (10.43)]. За таким принципом проводиться розрахунок для систем з місцевим теплопостачанням, для систем при незалежному приєднанні до теплових мереж, для систем при залежному приєднанні до теплових мереж, але недостатньому тиску, що розташовується, на введенні теплових мереж (окрім вузлів змішення з елеватором). Необхідний натиск циркуляційного насоса, , який необхідний для підбору типорозміру циркуляційного насоса, слід визначати залежно від вигляду системи опалення:

- для вертикальних однотрубних і біфілярних систем по формулі:

(1.1)

- для горизонтальних однотрубних і біфілярних, двотрубних систем по формулі:

, (1.2)

де - втрати тиску в головному розрахунковому циркуляційному кільці, ;

- природний циркуляційний тиск, що виникає внаслідок охолоджування води в опалювальних приладах і трубах циркуляційного кільця, .

- для однотрубної системи опалення

(1.3)

де - середній приріст об'ємної маси води при охолоджуванні її на 1 ;

(1.4)

- прискорення вільного падіння, рівне 9,8 ;

- щільність води, (таблиця 1)

Таблиця 1

Щільність води в інтервалі від +10⁰С до +105⁰С


0,99973	0,99780	0,99567	0,97781
0,99913	0,99756	0,99406	0,97489
0,99897	0,99732	0,99224	0,97183
0,99880	0,99707	0,99025	0,96865
0,99862	0,99681	0,98807	0,96534
0,99843	0,99654	0,98573	0,96192
0,99823	0,99626	0,98324	0,95838
0,99802	0,99597	0,98059	0,954

- приведена висота, м;

(1.5)

де - теплове навантаження на опалювальний прилад, Вт;

- відстань від зворотньо магістралі до центру опалювального приладу, м;

- відповідно температури теплоносія в подаючій і зворотній магістралі,

- для двотрубної системи опалення

(1.6)

де - прискорення вільного падіння, рівне 9,8 ;

- відстань від центру розрахункового опалювального приладу до центру теплового пункту, м;

- різниця щільності теплоносія в подаючій і зворотній магістралі, .

Другий напрям розрахунку головного циркуляційного кільця проводиться по величині розрахункового циркуляційного тиску системи опалення, яка задається. В даному випадку діаметри ділянок всіх циркуляційних кілець призначаються по орієнтовній величині питомих втрат тиску (методом питомих втрат тиску) або по величині питомої характеристики опору [2, табл. 10.7] яка визначається по [2, форм. (10.43)]. За таким принципом проводиться розрахунок для систем опалення з природною циркуляцією, для систем опалення при залежному приєднанні до теплових мереж, зі змішенням в елеваторі; при достатньому розташованому тиску на вводі теплових мереж зі змішувальним насосом на перемичці; без змішення при достатньому розташованому тиску на вводі теплових мереж.

В цьому випадку, як початковий параметр необхідно визначити величину розташованого циркуляційного перепаду тиску , який в системах з природною циркуляцією дорівнює

(1.7)

А в насосних системах визначається залежно від виду системи опалення:

- для вертикальних однотрубних і біфілярних систем по формулі:

(1.8)

- для горизонтальних однотрубних і біфілярних, двотрубних систем по формулі:

. (1.9)

Рекомендується наступна послідовність виконання розрахунку головного циркуляційного кільця:

1) Кільце розбивають на послідовні ділянки. Ділянкою називають частину трубопроводу циркуляційного кільця постійного діаметру з постійною витратою теплоносія. Ділянки нумерують, визначають їх довжину з точністю 0,1 м, обчислюють розрахункове теплове навантаження ділянок , розрахункову витрату теплоносія в розрахунковій ділянці .

2) Якщо вибраний перший напрям розрахунку, то діаметри ділянок підбираються, задавшись оптимальною швидкістю руху теплоносія, за допомогою таблиць гідравлічного розрахунку [2, Додаток II].

3) Якщо вибраний другий напрям розрахунку, то при використанні методу питомих втрат тиску діаметри ділянок підбираються на підставі розрахункової витрати на ділянці і орієнтовній величині питомих втрат тиску по таблицях гідравлічного розрахунку [2, Додаток II]. При цьому величина є однаковою для всіх ділянок розрахункового кільця. При використанні методу характеристик опору діаметри ділянок підбираються по величині питомої характеристики опору [2, табл. 10.7], яка визначається по [2, формула (10.43)] для кожної ділянки.

4) Визначають втрати тиску на окремих ділянках головного циркуляційного кільця і сумарні втрати в ньому по формулі:

(1.10)

де - сума втрат тиску в центрі нагріву, регулюючих клапанах теплового вузла (у відкритому стані), витратомірах теплового вузла та в іншому устаткуванні, ;

- сума втрат тиску в послідовних розрахункових ділянках розрахункового циркуляційного кільця, ;

- втрати тиску на «регульованій ділянці» розрахункового циркуляційного кільця, .

«Регульованою ділянкою» є ділянка, на якій змінюється (регулюється) витрата теплоносія в циркуляційному кільці за допомогою клапанів, що дроселюють (балансових, термостатичних, регулюючих і ін.). У двотрубних системах опалення такою ділянкою є опалювальний прилад з підведеннями і арматурою. В однотрубних системах опалення така ділянка може розглядатися як стояк (або однотрубна гілка горизонтальної системи опалення), якщо на ньому передбачається установка балансувального клапана. Втрати тиску в стояках повинні складати не менше 70-80 % для ближнього стояка і 60 % для віддаленого стояка від загальних втрат тиску в циркуляційному кільці за вирахуванням устаткування теплового пункту і трубопроводів ділянок, загальних для всіх циркуляційних кілець. Втрати тиску на «регульованій ділянці» , визначаються по формулі:

, (1.11)

де - втрата тиску в трубопроводі «регульованої ділянки» ;

- розрахункова втрата тиску в клапані (термостатичному, балансувальному та ін.), .

Вибір типорозміру дроселюючого (регулюючого) клапана, слід виконувати по величині його пропускної спроможності . Величина виражає об'ємну витрату води, щільністю 1000 кг/м³, що протікає через клапан, при створенні перепаду тиску на клапані в 1 бар (100 кПа або 0,1 МПа) і є технічною характеристикою клапана, по якій проводиться вибір клапана. Значення запірних клапанів у відкритому стані, клапанів змішувачів і розділових у відкритому стані, фільтрів, термостатичних клапанів в максимально відкритому регулюючому положенні приводиться в довідкових і паспортних даних, а також у вигляді розрахункових номограм, загальний вид яких показаний на рис. 1.

Рис. 1. Визначення гідравлічних характеристик клапанів

а - схема визначення розрахункового (у відкритому стані) опору універсального клапана термостатичного по заданій витраті води на ділянці; б - схема підбору балансувального клапана і визначення його гідравлічної настройки по витратам тиску, які задаються в ньому і витраті теплоносія на ділянці.

Втрата тиску ,

(1.12)

де - розрахункові витрати теплоносія на ділянці, .

Розрахункове необхідне значення пропускної спроможності ,

(1.13)

Отримане по формулі (1.13) значення вже є достатнім проектним рішенням без подальшого підбору типорозміру клапана, але якщо за проектним завданням відома фірма-постачальник, то за допомогою номограми, схема якої показана на рис. 1б, визначається значення гідравлічної настройки клапана, яке встановлюється при пусковій наладці системи опалення.

Сумарну втрату тиску пристроїв, що дроселюють «регульованої ділянки» головного циркуляційного кільця рекомендується задавати в розмірах . Для решти всіх циркуляційних кілець значення обчислюються при гідравлічній ув'язці паралельних кілець після визначення тиску, що розташовується, в них і складають, як правило .

Сумарні розрахункові втрати тиску головного циркуляційного кільця можуть бути менше розташованого циркуляційного перепаду тиску не більше ніж на 5... 10%.

123 4 5