Основные принципы гидравлического расчета системы отопления
Чтобы понять, как работает комбинированная система отопления, нужно разобраться с таким понятием как «первичные – вторичные кольца». Этому и посвящена статья.
Проблемы движения теплоносителя в системе отопления
Когда-то в многоквартирных домах системы отопления были двухтрубными, потом их стали делать однотрубными, но при этом возникала проблема: теплоноситель, как всё в мире, стремится пройти по более простому пути — по обводной трубе (на рисунке показано красными стрелками), а не через радиатор, создающий большее сопротивление:
Чтобы заставить теплоноситель идти через радиатор, придумали ставить сужающие тройники:
Основная труба при этом ставилась большего диаметра, чем обводная. То есть теплоноситель подходил к сужающему тройнику, натыкался на большое сопротивление и волей-неволей поворачивал на радиатор, и только меньшая часть теплоносителя шла по обводному участку.
По такому принципу делается однотрубная система – «ленинградка».
Первично вторичные кольца универсальное решение
Такой обводной участок делают и по другой причине. Если радиатор выходит из строя, то пока его снимают и заменяют исправным, теплоноситель пойдёт к остальным радиаторам по обводному участку.
Но это как бы история, мы же возвращаемся «в наши дни».
Плюсы и минусы
Главные достоинства схемы, из-за которых «ленинградка» так популярна, — это:
- небольшие затраты на материалы;
- простота в монтаже.
Другое дело, когда для монтажа используются металлопластиковые или полиэтиленовые трубы. Вспомните, что схема ленинградской разводки предусматривает большой диаметр подводящей магистрали, в то время как в двухтрубной системе размер труб будет меньше. Соответственно, применяются фитинги большего диаметра, а значит, обойдутся они дороже и в целом стоимость работы и материалов будет выше.
Что касается простоты монтажа, то утверждение абсолютно верно. Человек, хоть немного разбирающийся в вопросе, спокойно соберет схему «ленинградки». Трудность заключается в другом: перед монтажом требуется тщательный расчет трубопроводов и мощности радиаторов с учетом значительного остывания теплоносителя. Если этого не сделать и собирать систему наобум, то результат получится печальный – греть будут только первые 3 батареи, остальные останутся холодными.
На самом деле достоинства, за которые так ценят «ленинградку», весьма призрачны. Она проста в монтаже, но сложна в разработке. Дешевизной может похвастать лишь в том случае, если производить сборку из определенных материалов, а они устраивают далеко не всех.
Важный недостаток ленинградской схемы проистекает из ее принципа работы и заключается в том, что регулировать теплоотдачу батарей с помощью термостатических вентилей весьма проблематично. Ниже на рисунке показана ленинградская система отопления в двухэтажном доме, где на батареях такие вентили установлены:
Первично вторичные кольца в системе отопления. Как правильно?
Эта схема будет все время функционировать вразнобой. Стоит первому радиатору нагреть помещение до установленной температуры, а клапану перекрыть подачу теплоносителя, как его основная масса устремится ко второй батарее, термостат которой тоже начнет срабатывать. И так до самого последнего прибора. При охлаждении процесс повторится, только наоборот. Когда все рассчитано верно, то система будет греть более-менее равномерно, если же нет, — последние батареи не нагреются никогда.
В ленинградской схеме работа всех батарей взаимосвязана, поэтому устанавливать термоголовки бессмысленно, проще отбалансировать систему вручную.
И последнее. «Ленинградка» довольно надежно функционирует с принудительной циркуляцией теплоносителя, она и была задумана как часть централизованной сети теплоснабжения. Когда необходима энергонезависимая система отопления без насоса, то «ленинградка» — не лучший вариант. Чтобы получить хорошую теплоотдачу при естественной циркуляции, нужна двухтрубная система или вертикальная однотрубная, показанная на рисунке:
Как заставить теплоноситель идти во вторичное кольцо?
Но не всё так просто, а нужно разобраться с узлом, обведённым красным прямоугольником (см. предыдущую схему) – местом присоединения вторичного кольца. Потому что труба первичного кольца скорей всего большего диаметра, чем труба во вторичном кольце, поэтому теплоноситель будет стремиться в участок с меньшим сопротивлением. Как поступить? Рассмотрим схему:
Теплоноситель от котла течёт по направлению красной стрелки «подача от котла». В точке Б ответвление от подачи к тёплому полу. Точка А – это место входа обратки тёплого пола в первичное кольцо.
Важно! Расстояние между точками А и Б должно быть 150…300 мм – не больше!
Как «загнать» теплоноситель по направлению красной стрелки «к вторичному»? Первый вариант – байпас: ставятся сужающие тройники в местах А и Б и между ними труба меньшего диаметра, чем подающая.
Трудность здесь в расчёте диаметров: нужно высчитать гидравлические сопротивления вторичного и первичного кольца, байпаса… если мы просчитаемся, то движения по вторичному кольцу может не быть.
Второй вариант решения проблемы – поставить в точке Б трёхходовой клапан:
Этот клапан будет либо полностью закрывать первичное кольцо, и теплоноситель пойдёт сразу во вторичное. Либо перекроет путь во вторичное кольцо. Либо будет работать как байпас, пуская часть теплоносителя по первичному и часть по вторичному кольцу. Вроде бы хорошо, но нужно обязательно контролировать температуру теплоносителя. На этот трёхходовой клапан часто ставится электропривод…
Третий вариант – поставить циркуляционный насос:
Циркуляционный насос (1) гоняет теплоноситель по первичному кольцу от котла к… котлу, а насос (2) гоняет теплоноситель по вторичному кольцу, т. е. по тёплому полу.
Принцип работы первично-вторичных колец
Первичное кольцо — это конструкция в системе отопления, что соединяет в своей основе любые вторичные кольце, а также захватывает соседнее котловое кольцо. Основное правило для вторичных колец, дабы они не зависели от первичного — соблюдать длину между тройниками вторичного кольца, которая должна не превышать четырех диаметров первичного
К примеру, для расчета наибольшей длины между тройниками, дабы кольцо работало свободно, стоит точно обозначить диаметр конструкции первичного кольца. Эта труба дополнительно обвязывается медным материалом, так как элемент проводить высокие температуры. Например: возьмем длину трубы 26 мм, ширина такой трубки не превышает нескольких миллиметров. С каждой стороны стенки берем по 1 мм, а значит внутренний диаметр трубки составит 24 мм.
Для расчета расстояния между тройниками, полученное значение (у нас 24), умножаем на 4, так как расстояние должно равняться четырем диаметрам. В итоге после подсчетов, промежуток между тройниками не должно быть больше 96 мм. На деле все тройники обязательно будут запаяны между собой.
Каждая конструкция с гидровыравнивателем обязательно в каждом вторичном кольце имеет пружинный обратный клапан. Если не придерживаться таких рекомендаций, то возникает паразитная циркуляция, происходящая через неработающие места.
Кроме того, не советуют использовать циркуляционный насос на противоположном трубопроводе. Это часто становится причиной изменения давления, из-за большого расстояния от расширительного бака закрытой системы.
Еще один вроде бы очевидный факт, но о котором многие забывают. Нельзя устанавливать между тройниками никаких шаровых кранов. Пренебрежение этим правилом приведет к тому, что оба насосы станут зависеть от работы соседа.
Рассмотрим полезный совет по работе с циркуляционными насосами. Чтобы пружины клапана не издавали звуки во время работы, стоит помнить об одном правиле — обратный клапан устанавливают на расстояние 12 диаметров трубопровода. Например: при диаметре трубы в 23 мм, расстояние между клапанами составит 276 мм(23х12). Только при таком расстоянии клапаны не будут издавать звуков.
Кроме того, по такому принципу советуют оборудовать насос на длине 12 диаметров подходящего трубопровода. Отмеряют все от Т-образных разветвлений. В этих местах турбулентный тип с эффектом рециркуляции (завихрения потоков жидкости). Именно образование их на угловых местах контура, создает неприятный шум. Кроме того, эта особенность создает еще одно минимальное сопротивление.
Основные принципы гидравлического расчета системы отопления
Бесшумность работы проектируемой системы отопления необходимо обеспечить при любых режимах ее эксплуатации. Механический шум возникает из-за температурного удлинения трубопроводов при отсутствии компенсаторов и неподвижных опор на магистралях и стояках системы отопления.
При использовании стальных или медных труб шум распространяется по всей системе отопления, независимо от расстояния до источника шума вследствие высокой звукопроводности металлов.
Гидравлический шум возникает из-за значительной турбулизации потока, возникающей при повышенной скорости движения воды в трубопроводах и при значительном дросселировании потока теплоносителя регулирующим клапаном. Поэтому на всех этапах конструирования и гидравлического расчета системы отопления, при подборе каждого регулирующего и балансового клапанов, при подборе теплообменников и насосов, при анализе температурных удлинений трубопроводов необходимо учитывать возможный источник и уровень возникающего шума с целью выбора соответствующего для задаваемых исходных условий оборудования и арматуры.
Целью гидравлического расчета, при условии использования располагаемого перепада давления на вводе системы отопления, является:
• определение диаметров участков системы отопления;
• подбор регулирующих клапанов, устанавливаемых на ветках, стояках и подводках отопительных приборов;
• подбор перепускных, разделительных и смесительных клапанов;
• подбор балансовых клапанов и определение величины их гидравлической настройки.
При пусковой наладке системы отопления балансовые клапаны настраиваются на проектные параметры настройки.
Прежде, чем приступить к гидравлическому расчету, необходимо на схеме системы отопления обозначить расчетную тепловую нагрузку каждого отопительного прибора, равную тепловой расчетной нагрузке помещения Q4. При наличии двух и более отопительных приборов в помещении необходимо разделить величину расчетной нагрузки Q4 между ними.
Затем следует выбрать основное расчетное циркуляционное кольцо. Каждое циркуляционное кольцо системы отопления представляет собой замкнутый контур последовательных участков, начиная от напорного патрубка циркуляционного насоса и заканчивая всасывающим патрубком циркуляционного насоса.
В однотрубной системе отопления количество циркуляционных колец равно числу стояков или горизонтальных веток, а в двухтрубной – количеству отопительных приборов. Балансовые клапаны необходимо предусматривать для каждого циркуляционного кольца. Поэтому в однотрубной системе отопления количество балансовых клапанов равно числу стояков или горизонтальных веток, а в двухтрубной – количеству отопительных приборов, где балансовые вентили устанавливают на обратной подводке отопительного прибора.
В качестве основного расчетного циркуляционного кольца принимают:
• в системах с попутным движением теплоносителя в магистралях: для однотрубных систем – кольцо через наиболее нагруженный стояк, для двухтрубных систем – кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного стояка. Затем выполняется расчет циркуляционных колец через крайние стояки (ближний и дальний);
• в системах с тупиковым движением теплоносителя в магистралях: для однотрубных систем – кольцо через наиболее нагруженный из самых удаленных стояков, для двухтрубных систем – кольцо через нижний отопительный прибор наиболее нагруженного из самых удаленных стояков. Затем выполняется расчет остальных циркуляционных колец;
• в горизонтальных системах отопления – кольцо через наиболее нагруженную ветвь нижнего этажа здания.
Следует выбрать одно из двух направлений гидравлического расчета основного циркуляционного кольца.
Первое направление гидравлического расчета состоит в том, что диаметры труб и потери давления в кольце определяются по задаваемой оптимальной скорости движения теплоносителя на каждом участке основного циркуляционного кольца с последующим подбором циркуляционного насоса.
Скорость теплоносителя в горизонтально проложенных трубах следует принимать не ниже 0,25 м/с, чтобы обеспечить удаление воздуха из них. Рекомендуется принимать оптимальную расчетную движения теплоносителя для стальных труб — до 0,3…0,5 м/с, для медных и полимерных труб – до 0,5…0,7 м/с, при этом ограничиваясь величиной удельной потери давления на трение R не более 100…200 Па/м.
На основании результатов расчета основного кольца производится расчет остальных циркуляционных колец путем определения располагаемого давления в них и подбора диаметров по ориентировочной величине удельных потерь давления Rср (методом удельных потерь давления).
Первое направление расчета применяется, как правило, для систем с местным теплогенератором, для систем отопления при их независимом присоединении к тепловым сетям, для систем отопления при зависимом присоединении к тепловым сетям, но недостаточном располагаемом давлении на вводе тепловых сетей (кроме узлов смешения с элеватором).
Требуемый напор циркуляционного насоса Рн, Па, необходимый для подбора типоразмера циркуляционного насоса, следует определять в зависимости от вида системы отопления:
• для вертикальных однотрубных и бифилярных систем по формуле:
Рн = ΔPс.о. — Ре
• для горизонтальных однотрубных и бифилярных, двухтрубных систем по формуле:
Рн = ΔPс.о. — 0,4.Ре
где: ΔPс.о — потери давления. в основном расчетном циркуляционном кольце, Па;
Ре — естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах и трубах циркуляционного кольца, Па.
Второе направление гидравлического расчета состоит в том, что подбор диаметров труб на расчетных участках и определение потерь давления в циркуляционном кольце производится по изначально заданной величине располагаемого циркуляционного давления для системы отопления. В этом случае диаметры участков подбираются по ориентировочной величине удельных потерь давления Rср (методом удельных потерь давления). По такому принципу проводится расчет систем отопления с естественной циркуляцией, систем отопления с зависимым присоединении к тепловым сетям (со смешением в элеваторе; со смесительным насосом на перемычке при достаточном располагаемом давлении на вводе тепловых сетей; без смешения при достаточном располагаемом давлении на вводе тепловых сетей).
В качестве исходного параметра гидравлического расчета необходимо определить величину располагаемого циркуляционного перепада давления ΔPР, которое в системах естественной циркуляцией равно
ΔPР = Ре,
а в насосных системах определяется в зависимости от вида системы отопления:
• для вертикальных однотрубных и бифилярных систем по формуле:
ΔPР = Рн + Ре
• для горизонтальных однотрубных и бифилярных, двухтрубных систем по формуле:
ΔPР = Рн + 0,4.Ре
Источник: gelenstroy-suvorov.ru
Нужен совет по балансировке отопления частного дома
Чтобы понять, как работает комбинированная система отопления, нужно разобраться с таким понятием как «первичные – вторичные кольца». Этому и посвящена статья.
Проблемы движения теплоносителя в системе отопления
Когда-то в многоквартирных домах системы отопления были двухтрубными, потом их стали делать однотрубными, но при этом возникала проблема: теплоноситель, как всё в мире, стремится пройти по более простому пути — по обводной трубе (на рисунке показано красными стрелками), а не через радиатор, создающий большее сопротивление:
Чтобы заставить теплоноситель идти через радиатор, придумали ставить сужающие тройники:
Основная труба при этом ставилась большего диаметра, чем обводная. То есть теплоноситель подходил к сужающему тройнику, натыкался на большое сопротивление и волей-неволей поворачивал на радиатор, и только меньшая часть теплоносителя шла по обводному участку.
По такому принципу делается однотрубная система – «ленинградка».
Такой обводной участок делают и по другой причине. Если радиатор выходит из строя, то пока его снимают и заменяют исправным, теплоноситель пойдёт к остальным радиаторам по обводному участку.
Но это как бы история, мы же возвращаемся «в наши дни».
Нужен совет по балансировке отопления частного дома
Достроил сельский дом: двухэтажный + чердак, общая площадь около 300 м2. Система отопления в нем довольно проста: Газовый котел Вахi Slim 48 кВт, коллектор КК-25/125/40/3+1, то есть на четыре ветви. В систему залит антифриз 1:1 с водой.
Ветви ТРИ радиаторные: на 1й, на 2й этаж и на чердак — каждый стояк спаян из дюймого ППР, затем разветвляется на две петли-двухтрубки 3/4 с нижним подводом к радиаторам (панели Керми). И еще ОДНА ветка на теплый пол 1 этажа, на ней сразу свои коллекторы на 4 петли ТП и байпас — подмес обратки с вентилем. На обратках каждой ветви перед коллектором стоят обратные клапана и грундфосовские циркулярники двух мощностей: на 1 эт и чердак стоят UPS 25-60 (диапазон давления 50-70), а на второй этаж и ТП UPS 25-80 (диапазон 110-165).
В чем проблема. Система вроде и совсем простая, да вот неустойчивая. Всю осень, запустив впервые отопление, приходилось по пять раз в день летать турманом в котельную и подкручивать регуляторы скорости циркулярников. То ТП раскочегаришь — а тут батареи на 1 эт остынут, то при максимуме на этажах — на чердак не продавливает и т.д.
У меня было ощущение, что это циркулярники друг дружку забивают, и в итоге махнул насосы (помощнее переставил на ТП и послабее на радиаторы 1 этажа, до этого было наоборот), вроде нашел золотую середину, когда все более менее теплое, только на чердаке прохладно и если гостей много — надо было чердак отдельно подтопить. На завоздушивание тоже грешил, пузырил иногда по чуть-чуть воздух из кранов Маевского, первый год все-таки антифриз залит.
Оставил отопление с найденной «золотой серединой» на минимуме, и уехал на НГ, приехал сегодня — а батареи на 2м этаже совершенно холодные. При этом ТП изначально был отключен, поэтому дом грелся только от радиаторов первого этажа, и совсем чуть-чуть от 3 радиаторов чердака (чердак утеплен, тепло туда поднимается самоходом и я там с отоплением не перебдевал ). К счастью, строил несколько лет из 400 мм автоклавного газоблока на клею, и дом неплохо удержал тепло даже от такого мизера, в помещениях было при нынешних холодах от +11 до +15. В отличие от радиаторов, циркулярник 80ка на обратке 2 этажа был горячим, т.е. из коллектора был небольшой противоход до обратного клапана, от двух более слабых насосов 60ок.
Посоветуйте, как отбалансировать систему, в чем ошибка или недодумка? Может быть не следует ставить насосы разных мощностей на коллектор? Может сам коллектор «тесноват», стоит махнуть на другой, с бОльшим объемом и количеством ветвей и не ставить циркулярники друг против друга (я заметил, что это наболее конкурентно-конфликтный вариант)? Улучшит ли ситуацию установка термостатов на радиаторы, которые я пока не поставил? У кого есть опыт, есть ли смысл заморачиваться с дорогими балансировочными клапанами?
Для наглядности приложил схемку. Спасибо заранее.
Как заставить теплоноситель идти во вторичное кольцо?
Но не всё так просто, а нужно разобраться с узлом, обведённым красным прямоугольником (см. предыдущую схему) – местом присоединения вторичного кольца. Потому что труба первичного кольца скорей всего большего диаметра, чем труба во вторичном кольце, поэтому теплоноситель будет стремиться в участок с меньшим сопротивлением. Как поступить? Рассмотрим схему:
Теплоноситель от котла течёт по направлению красной стрелки «подача от котла». В точке Б ответвление от подачи к тёплому полу. Точка А – это место входа обратки тёплого пола в первичное кольцо.
Важно! Расстояние между точками А и Б должно быть 150…300 мм – не больше!
Как «загнать» теплоноситель по направлению красной стрелки «к вторичному»? Первый вариант – байпас: ставятся сужающие тройники в местах А и Б и между ними труба меньшего диаметра, чем подающая.
Трудность здесь в расчёте диаметров: нужно высчитать гидравлические сопротивления вторичного и первичного кольца, байпаса… если мы просчитаемся, то движения по вторичному кольцу может не быть.
Второй вариант решения проблемы – поставить в точке Б трёхходовой клапан:
Этот клапан будет либо полностью закрывать первичное кольцо, и теплоноситель пойдёт сразу во вторичное. Либо перекроет путь во вторичное кольцо. Либо будет работать как байпас, пуская часть теплоносителя по первичному и часть по вторичному кольцу. Вроде бы хорошо, но нужно обязательно контролировать температуру теплоносителя. На этот трёхходовой клапан часто ставится электропривод…
Третий вариант – поставить циркуляционный насос:
Циркуляционный насос (1) гоняет теплоноситель по первичному кольцу от котла к… котлу, а насос (2) гоняет теплоноситель по вторичному кольцу, т. е. по тёплому полу.
Виды и варианты схем обвязки
Важная составляющая любой сети отопления — это регуляция температуры на входе и выходе. При этом большие перепады должны быть исключены. Такая система используется в автомобилях.
До определенной температуры теплоноситель движется по малому контуру. После того как будет достигнута необходимая температура, можно переключать его в основной большой контур, обогревающий все здание.
Важно! Чтобы система отопления дома работала эффективно, необходимо создать несколько контуров.
Теперь перечислим варианты схем обвязки. Их всего четыре:
- Схема с принудительной циркуляцией теплоносителя.
- С естественной циркуляцией.
- Классическая коллекторная разводка.
- Схема обвязки, в которой присутствуют первичные и вторичные кольца.
Чем они отличаются друг от друга? Рассмотрим их по отдельности.
Схема с естественной циркуляцией теплоносителя
Данная схема не поддается автоматическому регулированию. Автоматику поставить можно, но все равно придется вручную выставлять мощность газовой горелки. Прибавили газ — в доме стало теплее. Убавили — стало прохладнее. К тому же циркуляционного насоса в такой системе нет, и в этом есть свой плюс.
Особенно это касается тех регионов, где постоянно есть проблемы с подачей электрического тока.
Такая сеть не требует наличия сложного оборудования и приборов типа воздухоотводчиков, насосов и перепускных клапанов. Система работает прекрасно и без всего этого. Но есть у нее один минус — это большой расход топлива. И сделать с этим ничего нельзя.
Можно часто услышать от специалистов, что обвязка котла отопления со схемой естественной циркуляцией — это прошлый век. Дело в том, что все упирается в денежные расходы, особенно первоначальные. Судите сами — приобретение автоматики и системы безопасности, запорной арматуры и насосов требует больших вложений.
И чем больше деталей и узлов, тем выше вероятность выхода из строя одного из них. Плюс сервисное обслуживание дорогостоящих приборов. Все это скомпенсирует расходы на потребляемое топливо.
Так что не стоит списывать в утиль эту схему обвязки. Она еще поработает. К тому же она настолько проста, что ломаться в ней особо нечему. Если только котел выйдет из строя. Но простые котлы работают до 50 лет.
Схема с принудительной циркуляцией
Наличие циркуляционного насоса говорит о принудительной циркуляции
Отличие этой схемы от предыдущей — в наличии циркуляционного насоса. Конечно, это в разы удобнее, потому что позволяет устанавливать необходимую температуру в каждой комнате. Да и качество такой системы выше. Правда, вместе с качеством растет и стоимость.
Если для сооружения отопления используется классическая схема, то для ее эффективной работы потребуется наличие приборов, которые будут балансировать отопительные контуры. А значит, придется устанавливать большое количество всевозможной запорной арматуры типа расходомеров, клапанов, вентилей и прочего.
Кстати, если в вашем доме запланирована двухконтурная система, то на каждый контур придется предусмотреть свой циркуляционный насос. А это опять расходы.
Классическая обвязка
Эта отопительная система имеет стандартную схему. Она представляет собой кольцо, в центре которого расположен котел. Теплоноситель движется по заданному направлению, проходя все радиаторы и возвращаясь в котел. Все просто.
Правда, существует различная разводка труб, где месторасположение последних определяется эффективностью подачи теплоносителя. Это зависит от этажности здания, объема помещений, количества комнат на каждом этаже, от возможности использования подвала для проводки отопительных труб. Факторов достаточно много, но классика и состоит в том, что циркуляция идет только по одному контуру.
Многокольцевая схема
Классическая обвязка
Для чего необходимо несколько колец (контуров)? Первичное и вторичное кольцо выполняют две разные функции. Первичное необходимо в двух случаях:
- Теплоноситель, если он будет двигаться по малому кольцу, быстрее нагреется.
- Если система начнет перегреваться, то первичное кольцо включается, чтобы оттянуть на себя часть тепловой энергии.
Именно первичный контур считается аварийным, поэтому с его помощью можно увеличить показатель безопасности.
Есть так называемые двухконтурные котлы, которые также относятся к данной категории. Правда, в них два контура выполняют совершенно другие функции. Один обогревает дом, а второй готовит горячую воду для бытовых нужд.
| Участок | Тепловая мощность, Вт | Расход воды G,кг/ч | Длина участка l, м | Диаметр условного прохода трубопровода, мм | Скорость воды, м/с | Удельные линейные потери давления R, Мпа/м | Линейные потери давления Rl,Па | Сумма коэффициентов местных сопротивлений | Потери давления на местные сопротивления | Rl+Z | Примечания |
| Трубы стальные водогазопроводные (ГОСТ 3262-75*),Rср=53 | |||||||||||
| 6,1 | 0,23 | 475,8 | 1,3 | 33,7 | Задвижка=0,5; отвод=0,8; | ||||||
| 3,5 | 0,23 | Тройник=4 | |||||||||
| 4,5 | 0,23 | 34,5 | 155,25 | 2,7 | 59,5 | Тройник=2,7 | |||||
| 1,5 | 0,19 | 103,5 | 17,6 | Тройник=1 | |||||||
| 4,5 | 0,185 | 229,5 | 4,5 | 76,3 | Тройник=3,2;отвод=0,8;задвижка=0,5 | ||||||
| 0,5 | 0,157 | 25,5 | 12,75 | 3,5 | 42,7 | 55,5 | Тройник=3;задвижка=0,5 | ||||
| 0,5 | 0,157 | 25,5 | 12,75 | 1,07 | 24,8 | Конвектор=0,57,задвижка=0,5 | |||||
| 4,5 | 0,185 | 229,5 | 31,7 | Тройник=0,7;отвод=0,8;задвижка=0,5 | |||||||
| 1,5 | 0,19 | 103,5 | 2,3 | 40,6 | Тройник=2,3 | ||||||
| 4,5 | 0,23 | 34,5 | 155,25 | 1,8 | Тройник=1,8 | ||||||
| 3,5 | 0,23 | 2,3 | 59,5 | Тройник=2,3 | |||||||
| 6,1 | 0,23 | 475,8 | 3,4 | 87,8 | Тройник=2,3;отвод=0,6;задвижка=0,5 | ||||||
| 41,2 | 2247,6 | 596,4 |
Потери давления в основном циркуляционном кольце:
ОТОПЛЕНИЕ
Отопление — искусственное, с помощью специальной установки или системы, обогревание помещений здания дня компенсации теплопотерь и поддержания в них температурных параметром на уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производственных помещениях.
Функционирование отопления характеризуется определенной периодичностью в течение года и изменчивостью используемой мощности установки, зависящей, прежде всего, от метеорологических условий в районе строительства. При понижении температуры наружного воздуха и усилении ветра теплопередача от отопительных установок в помещения должна увеличиваться, а при повышении температуры наружного воздуха, воздействии солнечной радиации — уменьшаться, т.е. процесс передачи теплоты должен постоянно регулироваться. Изменение внешних воздействий сочетается с неравномерными теплопоступлениями от внутренних производственных и бытовых источников, что также вызывает необходимость регулирования действия отопительных установок.
Основные конструктивные элементы системы отопления:
теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты;
теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам;
отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение. Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.
Система отопления для выполнения возложенной на нее задачи должна иметь определенную тепловую мощность. Расчетная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха, называемой расчетной (средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92), принимается по [12].
Источник: aniko-gas.ru
Первично-вторичные кольца отопительных систем
Сравнительно недавно наметился новый подход к монтажу сложных систем отопления с большим количеством потребителей тепла. Сразу за котлом в пределах этажа создается короткое первичное замкнутое кольцо (рис. 43), куда насосом подается теплоноситель. Циркуляционный насос котла перекачивает теплоноситель только по первичному кольцу.
В нем делают отводы для питания ветвей с потребителями тепла: поэтажные ветки с радиаторами, «теплые полы» и т. п. — это вторичные кольца. Каждое вторичное кольцо снабжено своим насосом. Отбор воды и ее возврат должен быть расположен рядом, не далее 300 мм друг от друга.
Вторичные кольца могут быть выполнены как самостоятельные системы отопления по любой из ранее приведенных на сайте схем и по любому способу соединения труб: тройниковому или коллекторному. Иными словами, возле котла делается циркуляционное кольцо, которое как бы работает само на себя, а к нему присоединяются другие совершенно самостоятельные кольца, в которых первичное кольцо выступает в роли генератора тепла (котла). Причем вместо расширительных бачков для вторичных колец выступает первичное кольцо.
Рассмотрим принцип действия этой системы. Из правил дорожного движения многим, наверняка, знакома кольцевая транспортная развязка. Все автомобили, заезжая на эту развязку, движутся по кольцу в одном направлении.
Перестраиваясь в правый ряд, автомобили могут свернуть на любую из дорог, примыкающих к кольцу, но если они продолжают движение по кольцу, то они должны уступить дорогу автомобилям, въезжающим на кольцо. Все просто и логично (рис. 44).
В первичном кольце отопительной системы установлен циркуляционный насос, гоняющий воду по кругу (рис. 45, а). Теплоносителю попросту некуда деться, подгоняемый насосом, он совершает бесконечное круговое движение, не производя никакой полезной работы, совсем как «чертово колесо» в парке детских аттракционов. Кабинки бесконечно поднимаются вверх, но сколько бы их ни поднялось, ровно такое же количество кабинок опускается вниз — теплоноситель только циркулирует по первичному кольцу, без подъема высоты воды.
Присоединим к первичному кольцу еще одно кольцо (рис. 45, б). Очевидно, что вода тут же заполнит его и остановится. Вторичное кольцо имеет большую протяженность, чем участок трубопровода (между точками А и Б) первичного кольца между отводами на кольцо вторичное.
Следовательно, гидравлическое сопротивление вторичного кольца значительно превышает гидравлическое сопротивление на участке А–Б. Теплоноситель всегда течет в ту сторону, где наименьшее гидравлическое сопротивление, то есть циркуляция в первичном кольце будет продолжаться, а во вторичном она прекратится. В общем, все автомобили, заехавшие на второе кольцо, не могут с него выехать. Наш теплоноситель никто правилам дорожного движения не обучал, поэтому он правил не знает и дорогу «помехе справа» не уступает. Все автомобили стремятся побыстрее проехать транспортную развязку по кольцу, а те, что столпились на боковой дороге, их нисколько не беспокоят.
В данной схеме отопления мы этого и добиваемся. Нам нужно, чтобы общее кольцо было всегда в рабочем состоянии, а вторичные в нерабочем. Мы будем задействовать их по необходимости. В самом деле, наверное глупо гонять всю сложную систему отопления, если в данный момент нам не нужна, например, система подогрева полов в бассейне.
Еще раз повторимся, что система отопления с первично-вторичными кольцами главным образом направлена для сложных отопительных систем с большим количеством потребителей, использующих разные температурные режимы, но работающая от одного генератора тепла (котла). Для того чтобы вторичное кольцо находилось в нерабочем состоянии, нужно чтобы гидравлическое сопротивление в точках А и Б было примерно одинаковым.
Для этого максимальная длина этого участка делается не больше четырех диаметров трубы (4d). Обычно для труб диаметром от 1,5 до 3 дюймов это расстояние не превышает предел, соответственно, от 6 до 12 дюймов (150–300 мм). Это нужно для того, чтобы сопротивление участка между точками А и Б было чрезвычайно мало. Зачем теплоносителю затекать во вторичное кольцо, преодолевать гидравлическое сопротивление и циркулировать? Он преспокойненько протечет участок А–Б, где гидравлическое сопротивление практически приближается к нулю.
Диаметр труб первичного кольца определяется, исходя из общего расхода теплоносителя по всем вторичным контурам (табл. 1). Обычно он равен диаметру патрубков отопительного котла, который в свою очередь подбирается по площади отапливаемых помещений. Циркуляционный насос первичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца. Поскольку в первичном кольце нет большого количества тройников и углов поворотов, то, как правило, требуется довольно слабый насос, устанавливаемый без фундамента непосредственно в трубопровод.
Для включения вторичного кольца в процесс отопления дома возможны три варианта (рис. 46). Установить на участке А–Б трубу меньшего сечения — байпас. Если опять перейти к примеру с транспортным кольцом, то установка на участке А–Б трубы меньшего проходного сечения образует на этом участке пробку и часть автомобилей попытаются ее объехать по вторичному кольцу.
Установить в точке Б трехходовой кран, своеобразный шлагбаум, который будет частично или полностью перенаправлять тепловой поток во вторичное кольцо. Оба способа требуют достаточно точного теплотехнического расчета, а вариант с трехходовым краном еще и ручного или автоматического управления краном.
Поэтому проще всего установить на вторичном кольце свой циркуляционный насос, включение которого приводит теплоноситель в движение, а выключение останавливает циркуляцию и отключает вторичное кольцо от системы отопления. Следует заметить, что современные циркуляционные насосы изготавливаются с управляемыми скоростными режимами, они бывают двух- и трехскоростными. Задавая насосу скорость работы, мы можем управлять скоростью циркуляции, а следовательно, и температурным режимом. Остановкой насоса мы можем выключить все вторичное циркуляционное кольцо, а первичное кольцо будет работать в прежнем режиме. И еще раз повторимся, схема отопления во вторичном кольце может быть выполнена по любой из схем насосной циркуляции, приведенных на предыдущих страницах сайта, с единственной разницей, что место котла здесь занимает первичное кольцо, а место расширителя — общий участок колец А–Б.
Циркуляционный насос для вторичного кольца подбирается, исходя из гидравлического сопротивления этого кольца, то есть первичное кольцо как бы не берется во внимание и насос подбирается для вторичного кольца, как для самостоятельной отопительной системы. Вот такая хитрая схема: много вторичных колец присоединяется к кольцу первичному и все они рассматриваются как самостоятельные тепловые системы со своими потребителями и насосами и при этом отключение и включение вторичных колец никак не сказывается на других вторичных кольцах.
Но что будет происходить в первичном кольце если, на вторичных кольцах будут установлены циркуляционные насосы большей или меньшей мощности, чем насос на первичном кольце? Попробуем разобрать эту ситуацию на примерах (рис. 47).
- Допустим, мы подобрали как первичный, так и вторичный насосы производительностью 10 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, расход, развиваемый первичным насосом, то есть 10 литров в минуту, будет циркулировать между точками Б и А. Во вторичном кольце никакой циркуляции не будет. При включении вторичного насоса весь расход воды будет отбираться в точке Б из первичного кольца во вторичное. Расход воды через общий участок трубопровода А–Б будет нулевым. Помните? Вся вода, входящая в тройник, должна из него выйти. В данном случае у воды есть два пути выхода из тройника: продолжить путь по первичному кольцу или завернуть во вторичное. И каким путем она пойдет, полностью зависит от того включен вторичный насос или нет. При включенном вторичном насосе мощностью равном мощности первичного насоса на участке А–Б циркуляция останавливается, но она полностью возобновляется сразу же после точки А, то есть включение вторичного насоса никак не влияет на циркуляцию (в целом) в первичном кольце.
- Давайте теперь немного изменим условия. Допустим, производительность первичного насоса 10 литров в минуту, а вторичного насоса — 5 литров в минуту. Когда вторичный насос не работает, весь поток в 10 литров в минуту от первичного насоса будет проходить через общий участок трубопровода А–Б. Включение вторичного насоса будет отбирать 5 литров в минуту через тройник в точке Б. Остальные 5 литров пройдут через общий участок, а в точке А к ним вновь присоединятся те самые 5 литров в минуту, которые прошли по вторичному кольцу. Включением вторичного насоса мы разделили имеющийся поток на два направления, но после прохождения общего участка А–Б он вновь соединился и на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом это опять ни как ни повлияло.
- Опять изменим условия. Установим насос производительностью 10 литров в минуту на первичном кольце, а более мощный насос производительностью 15 литров в минуту на вторичном. Когда вторичный насос выключен, через участок А–Б будет, как и положено, проходить поток жидкости объемом 10 литров в минуту. Однако при включении вторичного насоса, он начинает требовать от первичного кольца 15 литров в минуту, но где же он возьмет недостающие 5 литров, если со стороны котла к точке Б первичный насос за одну минуту поставляет только 10 литров? А все очень просто, недостающие 5 литров вторичный насос вытянет с противоположной стороны тройника с участка А–Б. А другими словами, насос втянет воду, которую сам же и вытолкнул в точке А, то есть на тройнике в точке А теплоноситель раздваивается пополам: одна часть поступает через участок А–Б обратно во вторичное кольцо, а другая продолжает движение по первичному кольцу. Как видим на циркуляцию теплоносителя в первичном кольце в целом установка мощного насоса на вторичном кольце опять никак не повлияла.
Отсюда следует сделать вывод, что на первичном кольце можно устанавливать насосы мощностью, рассчитанной на преодоление гидравлического сопротивления только первичного кольца.
Но не все так просто. На вторичном кольце с мощным насосом произошло подмешивание охлажденной воды к воде горячей, а это сказывается на температурном режиме всего вторичного кольца.
И там, где инженер-теплотехник только радостно потрет руки, так как у него появилась возможность изменением мощности циркуляционного насоса менять температуру теплоносителя, у простого человека руки опустятся. Не владея основами теплотехники, вы не сможете рассчитать систему отопления. Поэтому, такой в общем-то не слабый шанс качественной регулировки системы отопления, не специалисту придется упустить. При использовании системы отопления с первично-вторичными кольцами вам на первичное кольцо нужно устанавливать насосы, равные или превосходящие самый мощный насос на вторичном кольце.
Самый простой способ устройства регулирования температуры теплоносителя во вторичных кольцах, это установить на вторичные насосы двухпозиционные выключатели (вкл/выкл), подчиняющиеся комнатному регулятору (рис. 48).
Например, если установить на регуляторе температуру 21°С, он будет отдавать команду на включение циркуляционного насоса при понижении или на выключение при повышении температуры воздуха. Другими словами, если в доме холодно, то датчик включает насос и он будет работать до тех пор, пока температура воздуха помещения не достигнет 21°С, затем последует команда на отключение насоса. Таким образом, последовательное включение и отключение вторичного насоса выровняет температуру до требуемого значения. Если на улице вдруг похолодает, то тут же возрастут теплопотери здания и насос, подчиняясь команде комнатного контроллера, обычно расположенного на наружной стене, тут же перейдет в рабочий режим. В общем, отопительная система работает, как обычный бытовой холодильник, стоящий на нашей кухне: сам по себе включается, сам выключается.
Источник: ostroykevse.com
Системы отопления с первично-вторичными кольцами
Обычно для небольших зданий нет необходимости устраивать комбинированные системы отопления с первично-вторичными кольцами, достаточно простых но вполне надежных схем (рис. 49, а). В этой схеме первичное кольцо пронизывает и котел, и бойлер, а другие потребители подключаются в соответствии с обычной схемой как вторичные кольца.
Хотя приведенная схема — «дешевле некуда», все же реально в большинстве случаев монтируемая схема чуть посложней (рис. 49, б). Второе решение позволяют выделить высокотемпературное кольцо с бойлером для приготовления горячей воды из ряда других потребителей и обеспечить ему приоритет перед другими потребителями. С помощью трехходового крана кольцо может изменять свою форму.
Поток теплоносителя в кольце сначала проходит через котел, а затем либо идет через бойлер (если есть потребность в горячей воде), либо через байпас, к которому присоединены другие потребители. Если на трехходовой кран установить сервопривод, управляемый контроллером, то кольцевой поток может делиться на два рукава в пропорции, зависящей от реального потребления горячей воды. В данных схемах циркуляционные насосы первичного кольца установлены на обратке, следовательно, на кольце должны быть установлены воздухоотводчики, обычно они устанавливаются на коллекторах первичного и вторичных колец. Если перенести насос на подачу, то в систему можно включить сепаратор воздуха.
Рис. 49. Системы отопления с первично-вторичными кольцами для небольших зданий
Гидравлическая независимость отдельных контуров (вторичных колец) не только сильно упрощает проектные расчеты, сводя их к простым практическим рекомендациям, но и позволяет выбирать варианты управляющей электроники: от простых и недорогих термостатов до сложных погодозависимых контроллеров.
Спроектировать систему отопления с различными температурными режимами по схеме первично-вторичных колец достаточно просто. Мы уже рассмотрели каждую из высокотемпературных и низкотемпературных систем в отдельности, теперь их нужно просто «посадить» как вторичные кольца на первичное кольцо (рис. 50).
1 — котел; 2 — мембранный расширительный бак; 3 — сепаратор воздуха; 4 — циркуляционный насос первичного кольца; 5 — гидроколлекторы (распределительные гребенки); 6 — циркуляционные насосы вторичных колец; 7 — радиаторная система отопления первого этажа; 8 — система отопления » теплый пол» ; 9 — радиаторная система отопчепия второго этажа: 10 — система горячего водоснабжения с накопительным водонагревателем; 11— трехходовой смеситель; 12 — четырехходовой смеситель
Рис. 50. Пример схемы отопления с первично-вторичными кольцами
Примечание:
1. На рисунке, иллюстрирующем вторичные кольца, изображены трех- и четырехходовые смесители только в качестве примера, на самом деле могут применены как те, так и другие.
2. Название «среднетемпературное вторичное кольцо» применено условно, на самом деле радиаторное отопление может быть и высоко-, и низкотемпературным
Однако при подсоединении вторичных колец отопления к гидроколлектору необходимо все же соблюдать некоторую последовательность. Присоединять отопительные кольца, которым вы хотите отдать приоритет, ближе к котлу, например, это будут высокотемпературные системы отопления, а низкотемпературные можно переместить в конец первичного кольца. Все-таки первичное кольцо, это, по большому счету, обычная однотрубная система, в которой каждый потребитель (вторичное кольцо) отдает в систему охлажденную воду, и чем дальше потребитель от начала кольца, тем холоднее воду он получает — пусть там будут подключены низкотемпературные кольца.
Проектирование комбинированной системы не составит большого труда, главное в этой работе будет совсем не то, как развести трубопроводы на схеме, а как их развести в реальном доме, не запутавшись в трубах. Для облегчения этой задачи некоторые фирмы-изготовители теплотехнического оборудования производят готовые узлы гидроколлекторов, после приобретения которых их нужно просто соединить с котлом и потребителями.
Обычно вместе с гидроколлекторами (рис. 51) поставляются регулирующие трех- и четырехходовые краны вместе с автоматикой. Все оборудование размещается в помещении котельной, а к потребителям тепла идут только трубы. Работа упрощается до предела и запутаться в трубопроводах, зная теорию первично-вторичных колец, крайне сложно.
Рис. 51. Гидроколлекторы фирмы «ГидроЛОГО»
Гидроколлекторы лучше всего монтировать в вертикальном положении, тогда появляется возможность удалять из системы отопления шлам, оседающий в нижней части коллекторных трубок, а в верхней части очень хорошо вписываются автоматические воздухоотводчики и отпадает необходимость устанавливать дорогие сепараторы воздуха. При таком удалении воздуха и циркуляционный насос первичного кольца можно переместить на обратку, где в зоне более низких температур он будет дольше работать.
Для организации движения потоков теплоносителя внутри коллектора его профиль не имеет значения, что позволяет изготавливать рациональные конструкции прямоугольного сечения из швеллера без использования специальной оснастки и станочного оборудования. В гидроколлекторах могут быть применены простейшие потокораспределительные устройства зонирования внутреннего объема. Которое осуществляется с помощью волнистой или плоской перегородки (рис. 52), зафиксированной внутри коллектора без герметичной обварки периметра с сохранением торцевых проемов между перегородкой и стенкой площадью не менее 1/4 живого сечения коллектора.
Рис. 52. Схема гидроколлекторов, сваренных (спаянных) из двух швеллеров
Межосевое расстояние отводов обратки и подачи на вторичные кольца делается 40, 90, 125, 145, 160 и реже 250 мм и обусловлено диаметрами подключаемых трубопроводов и размерами отопительной арматуры — трех- и четырехходовыми смесителями (рис. 53). Смесители имеют с одной стороны накидные гайки с резьбой 1½ дюйма, например, для подсоединения циркуляционного насоса, с другой стороны, — внешнюю резьбу 1½ дюйма под накидную гайку. При применении смесителей других фирм межосевое расстояние отводов коллектора может быть изменено под эти смесители.
Рис. 53. Смесительная арматура (пример)
При сборке систем отопления на гидроколлекторах нужно соблюдать нехитрые правила: система отопления должна быть снабжена расширительным баком соответствующего расчетного объема теплоносителя, линия подпитки не должна входить сразу в котел, она должна смешиваться с обраткой системы отопления подальше от котла, а на обратках вторичных колец нужно устанавливать фильтры грубой очистки — грязевики.
Источник: «Отопление дома. Расчет и монтаж систем » 2011. Савельев А.А.
ПОДЕЛИТЬСЯ:
Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности
Источник: mainstro.ru