Программа для расчета системы отопления.
Для расчёта параметров, необходимых при проектировании системы отопления дома, есть специальные программы, калькуляторы, в т. ч и on-line. Я предпочитаю программу для расчета системы отопления Valtec. В ней есть все нужные инструменты для определения тепловых потерь дома и гидравлических сопротивлений системы.
Прежде чем начинать расчет системы отопления, ознакомимся с возможностями программы Valtec.
Распакуйте скачанный архив с программой. У вас появится папка, в которую нужно зайти и запустить программу, дважды кликнув на значке:
1. Значок программы для расчёта системы отопления.
Сразу откроется рабочее окно программы, т. к. программа не требует установки:
2. Окно программы для расчёта системы отопления.
Итак, что можно сделать в программе Valtec?
Инструменты в Главном меню программы Valtec
У Valtec, как и у любой другой программы, вверху расположено главное меню.
Кликаем на кнопку «Файл» и в открывшемся подменю видим стандартные инструменты, известные любому пользователю компьютера по другим программам:
Запускается программа «Калькулятор», встроенная в Windows – для выполнения расчётов:
С помощью «Конвертера» мы будем переводить одни единицы измерения в другие:
Здесь три столбца:
В крайнем левом выбираем ту физическую величину, с которой работаем, например, давление. В среднем столбце - единицу, из которой нужно перевести (например, Паскали – Па), а в правом – в которую нужно перевести (например, в атмосферы технические). В левом верхнем углу калькулятора есть две строки, в верхнюю будем вбивать полученное при расчетах значение, а в нижней будет сразу отображаться перевод в требуемые единицы измерения… Но обо всём этом поговорим в своё время, когда дойдёт до практики.
А пока продолжаем знакомиться с меню «Инструменты». «Генератор бланков»:
Это нужно для проектировщиков, выполняющих проекты на заказ. Если мы делаем отопление только в своём доме, то «Генератор бланков» нам без надобности.
Следующая кнопка в главном меню программы Valtec – «Стили»:
Она для управления внешним видом окна программы – подстраивает под то программное обеспечение, которое установлено на вашем компьютере. По мне так ненужный прибамбас, т. к. я из тех, для кого главное не «шашечки», а доехать. А вы для себя решайте сами.
Рассмотрим более подробно инструменты, находящиеся под этой кнопкой.
В «Климатологии» выбираем район строительства:
"Теплоносители". Собственно, здесь ничего кроме характеристик тех теплоносителей, которые могут быть залиты в систему отопления дома:
Эти характеристики - теплоёмкость, плотность, вязкость.
Не всегда в качестве теплоносителя используют воду, бывает, что в систему заливают антифризы, называемые в простонародии "незамерзайками". О выборе теплоносителя поговорим в отдельной статье.
"Потребители" для расчета системы отопления не нужны, т. к. этот инструмент для расчётов систем водоснабжения:
«КМС» (коэффициенты местного сопротивления):
Любой отопительный прибор (радиатор, вентиль, термостат и пр.) создаёт сопротивление для движения теплоносителя, и эти сопротивления нужно учесть, чтобы правильно подобрать мощность циркуляционного насоса.
"Приборы по DIN". Это, как и «Потребители», больше касается систем водоснабжения:
Рабочее окно программы Valtec
Рассмотрим теперь основное окно программы Valtec. Сперва левый столбик:
Выделяем строку «Сведения о проекте» и в правой части окна указываем «Район строительства»:
Если вашего населённого пункта в списках нет, выбираем ближайший.
В находящихся ниже строках можно заполнить первые две: «Номер проекта» - 1, «Наименование объекта» - жилой дом. Впрочем, можно не заполнять: это больше нужно для тех, кто проектирует на заказ.
Возвращаемся в левую часть окна программы; вторая сверху строка – «Отопление», в ней есть несколько подпунктов: «Тёплые полы», «Тёплые стены», «Обогрев площадок», "Расчёт теплопотерь", "Отопительные приборы". Сейчас нам нужен только «Расчёт теплопотерь». На этом заголовке нужно кликнуть дважды, после чего правая часть окна поменяется:
Тепловые потери рассчитываются в три этапа, поэтому здесь и три вкладки. В первой вкладке – «Расчет теплопотерь. Этап 1» - автоматически будут заполнены строки под заголовком «Расчётные параметры для выбранного района строительства».
Что делать с полем «Режимы», я расскажу и покажу в следующих материалах, в т. ч. на видео, при расчетах теплопотерь конкретного дома.
Ещё в левом столбце окна программы понадобятся пункты «Гидравлика»:
После расчёта теплопотерь нужно будет сделать гидравлический расчет отопительной системы. Выше уже говорилось, что такой расчет нужен для определения мощности циркуляционного насоса. На самом деле это нужно и для подбора мощности котла.
В следующих материалах я покажу, как выполняется расчет в программе Valtec на конкретном примере.
программа для расчёта системы отопления
В последнее время автономная отопительная система становится все более востребованной. Большинство владельцев квартир отказываются от централизованного отопления, считая индивидуальную систему более надежной и качественной. При этом довольно часто основной причиной выбора именно автономной системы отопления становится ее доступность и экономичность. Конечно, изначально на приобретение необходимого оборудования и монтаж системы придутся потратиться. Однако все затраты окупаются довольно быстро, поскольку в дальнейшем обслуживание такой системы обходится значительно дешевле, чем ежемесячная оплата централизованного отопления. Конечно, экономичность автономной системы достигается только в том случае, если она была правильно подобрана и установлена. В связи с этим огромное значение приобретает гидравлический расчет системы отопления, который необходимо проводить заранее.
Для чего он нужен?
Прежде всего, следует понимать, что старая программа контроля функционирования отопительной системы значительно отличается от современной именно по причине различного осуществления гидравлического режима. Помимо этого, современные отопительные системы отличаются использованием более качественных материалов и технологий монтажа – что также отображается на их себестоимости и экономичности. Более того, современная система позволяет совершать контроль на всех этапах и замечает даже незначительное колебание температуры.
Можно сделать простой вывод: применение более качественной, модернизированной современной системы позволяет значительно снизить уровень энергопотребления, что, в свою очередь, ведет к повышению экономичности системы. Однако не следует самостоятельно монтировать отопительную систему, поскольку этот процесс требует специальных знаний и навыков. В частности, нередко проблемы возникают из-за неправильно установленного каркаса и отказа от проведения гидравлического расчета системы отопления. Что же важно учитывать при монтаже системы:
- только в случае правильно выполненного монтажа будет осуществляться равномерная подача теплоносителя ко всем элементам системы. А этот показатель – залог равновесия между регулярно изменяющейся температурой воздуха снаружи и внутри помещения.
- минимализация затрат на эксплуатацию системы (в особенности – топливной) приводит к тому, что значительно снижается гидравлическое сопротивление системы отопления.
- чем больше диаметр используемых труб – тем выше будет себестоимость отопительной системы.
- система должна быть не только надежной и качественно установленной. Важным фактором является и ее бесшумность.
Какую информацию получаем после того, как сделан гидравлический расчет отопления:
- диаметр труб, применимый на различных участках системы для ее максимально эффективной работы;
- гидравлическая устойчивость системы отопления в разных сегментах отопительной системы;
- тип гидравлической связки трубопровода. В некоторых случаях для достижения максимального равновесия отдельных процессов используется специальный каркас.
- расход и давление теплоносителя во время циркуляции в отопительной системе.
Конечно, расчет гидравлического сопротивления системы отопления является довольно затратным процессом. Однако следует учитывать то, что правильность его проведения дает возможность получения максимально точной информации, необходимой для создания качественной отопительной системы. Поэтому наиболее правильным является привлечение специалиста, а не попытка произвести данный расчет самостоятельно.
Перед тем, как будет проведен гидравлический расчет системы отопления онлайн, следует получить такие данные:
- равновесие показателей тепла во всех помещениях, которые необходимо будет отапливать;
- наиболее подходящий тип отопительных приборов, прорисовать на предварительном плане отопительной системы их детальное расположение;
- определение типа и диаметра используемых для монтажа системы труб;
- разработка плана запорного и направляющего каркасов. Помимо этого, важно до мелочей продумать расположение в системе всех элементов – от генераторов тепла до вентилей, стабилизаторов давления и датчиков контроля уровня температуры теплоносителя;
- создание максимально детального плана системы, на котором будут указаны все ее элементы, а также длина и нагрузка сегментов;
- определить расположение замкнутого контура.
Пример расчета гидравлики отопления
Приведем пример гидравлического расчета системы отопления. Возьмем отдельный участок трубопровода, на котором наблюдается стабильная теплопотеря. Диаметр труб не меняется.
Определить этот участок следует, основываясь на данных о тепловом балансе помещения, в котором он находится. Важно помнить – нумерация участков начинается от источника тепла. Помечаем связующие узлы, присутствующие на подающем участке магистрали прописными буквами.
В случае если на магистрали присутствуют узлы – их следует пометить небольшим штрихом. Используем арабские цифры для определения узловых точек, которые присутствуют в участках ответвления. При горизонтальной отопительной системе каждая из точек соответствует номеру этажа здания. В случае применения вертикальной системы значение точки соответствует значению стояка. Узлы, в которых происходит сбор потока, также следует отмечать штрихами. Следует отметить, что номера непременно должны состоять из двух цифр. Первая из них означает начало участка, ну а вторая, соответственно, – конец.
В случае применения вертикальной системы нумерацию стояков следует проводить арабскими цифрами, следуя при этом по часовой стрелке.
Для определения протяженности всех участков трубопровода следует использовать предварительно составленную детальную план-смету. При ее создании следует придерживаться точности 0,1 м. При этом тепловой поток участка, в котором происходят вычисления, равен тепловой нагрузке, отдаваемой теплоносителем в данном сегменте системы.
Показатели гидравлического расчета расчетного циркуляционного контура с учетом потерь давления на местные сопротивления на участках
Использование программ
В процессе моделирования новой постройки, наиболее рациональным является использование специальной программы, которая максимально точно определяет тепловые и гидравлические характеристики будущей отопительной системы. А можно использовать программу excel. При этом программа предоставляет такие данные:
- необходимый диаметр трубопровода;
- размер отопительных устройств;
- тип регулирования вентилей балансировки;
- уровень настройки регулировочных вентилей;
- уровень предварительного регулирования термостатических клапанов;
- настройку датчиков колебания давления в системе.
Конечно же, непосвященному пользователю будет крайне сложно провести самостоятельно расчет и гидравлическое испытание системы отопления. Наиболее правильным вариантом является обращение к специалисту, который имеет достаточный опыт в данной сфере. В случае, когда возможности привлечения профессионала нет, следует внимательно ознакомиться с методической литературой, в которой максимально детально описывается процесс проведения гидравлического расчета.
Экономичность теплового комфорта в доме обеспечивают расчет гидравлики, её качественный монтаж и правильная эксплуатация. Главные компоненты отопительной системы — источник тепла (котёл), тепловая магистраль (трубы) и приборы теплоотдачи (радиаторы). Для эффективного теплоснабжения необходимо сохранить первоначальные параметры системы при любых нагрузках независимо от времени года.
Перед началом
гидравлических расчётов выполняют:
- Сбор и обработку информации по объекту с целью:
- определения количества требуемого тепла;
- выбора схемы отопления.
- Тепловой расчёт системы отопления с обоснованием:
- объёмов тепловой энергии;
- нагрузок;
- теплопотерь.
Если водяное отопление признаётся оптимальным вариантом, выполняется гидравлический расчёт.
Для расчёта гидравлики с помощью программ требуется знакомство с теорией и законами сопротивления. Если приведенные ниже формулы покажутся вам сложными для понимания, можно выбрать параметры, которые мы предлагаем в каждой из программ.
Расчёты проводились в программе Excel. Готовый результат можно посмотреть в конце инструкции.
В этой статье:
Что такое гидравлический расчёт
Это третий этап в процессе создания тепловой сети. Он представляет собой систему вычислений, позволяющих определить:
- диаметр и пропускную способность труб;
- местные потери давления на участках;
- требования гидравлической увязки;
- общесистемные потери давления;
- оптимальный расход воды.
Согласно полученным данным осуществляют подбор насосов .
Для сезонного жилья, при отсутствии в нём электричества, подойдёт система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя ().
Основная цель гидравлического расчёта — обеспечить совпадение расчётных расходов по элементам цепи с фактическими (эксплуатационными) расходами. Количество теплоносителя, поступающего в радиаторы, должно создать тепловой баланс внутри дома с учётом наружных температур и тех, что заданы пользователем для каждого помещения согласно его функциональному назначению (подвал +5, спальня +18 и т.д.).
Комплексные задачи — минимизация расходов :
- капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
- эксплуатационных:
- зависимость энергозатрат от гидравлического сопротивления системы;
- стабильность и надёжность;
- бесшумность.
Замена централизованного режима теплоснабжения индивидуальным упрощает методику вычислений
Для автономного режима применимы 4 метода гидравлического расчёта системы отопления:
- по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
- по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
- по характеристикам проводимости и сопротивления;
- сопоставление динамических давлений.
Два первых метода используются при неизменном перепаде температуры в сети.
Два последних помогут распределить горячую воду по кольцам системы, если перепад температуры в сети перестанет соответствовать перепаду в стояках/ответвлениях.
Расчет гидравлики системы отопления
Нам потребуются данные теплового расчёта помещений и аксонометрической схемы.
Вынесите данные в эту таблицу:
Шаг 1: считаем диаметр труб
В качестве исходных данных используются экономически обоснованные результаты теплового расчёта:
1а. Оптимальная разница между горячим (tг) и охлаждённым(tо) теплоносителем для двухтрубной системы – 20º
- Δtco=tг- tо=90º-70º=20ºС
1б. Расход теплоносителя G, кг/час — для системы.
2. Оптимальная скорость движения теплоносителя – ν 0,3-0,7 м/с.
Чем меньше внутренний диаметр труб — тем выше скорость. Достигая отметки 0,6 м/с, движение воды начинает сопровождаться шумом в системе.
3. Расчётная скорость теплопотока – Q, Вт.
Выражает количество тепла (W, Дж), переданного в секунду (единицу времени τ):
Формула для расчёта скорости теплопотока
4. Расчетная плотность воды: ρ = 971,8 кг/м3 при tср = 80 °С
5. Параметры участков:
| Участок | Длина участка, м | Число приборов N, шт |
|---|---|---|
| 1 - 2 | 1.78 | 1 |
| 2 - 3 | 2.60 | 1 |
| 3 - 4 | 2.80 | 2 |
| 4 - 5 | 2.80 | 2 |
| 5 - 6 | 2.80 | 4 |
| 6 - 7 | 2.80 | |
| 7 - 8 | 2.20 | |
| 8 - 9 | 6.10 | 1 |
| 9 - 10 | 0.5 | 1 |
| 10 - 11 | 0.5 | 1 |
| 11 - 12 | 0.2 | 1 |
| 12 - 13 | 0.1 | 1 |
| 13 - 14 | 0.3 | 1 |
| 14 - 15 | 1.00 | 1 |
Для определения внутреннего диаметра по каждому участку удобно пользоваться таблицей.
Расшифровка сокращений:
- зависимость скорости движения воды — ν, с
- теплового потока — Q, Вт
- расхода воды G, кг/час от внутреннего диаметра труб
| Ø 8 | Ø 10 | Ø 12 | Ø 15 | Ø 20 | Ø 25 | Ø 50 | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ν | Q | G | v | Q | G | v | Q | G | v | Q | G | v | Q | G | v | Q | G | v | Q | G |
| 0.3 | 1226 | 53 | 0.3 | 1916 | 82 | 0.3 | 2759 | 119 | 0.3 | 4311 | 185 | 0.3 | 7664 | 330 | 0.3 | 11975 | 515 | 0.3 | 47901 | 2060 |
| 0.4 | 1635 | 70 | 0.4 | 2555 | 110 | 0.4 | 3679 | 158 | 0.4 | 5748 | 247 | 0.4 | 10219 | 439 | 0.4 | 15967 | 687 | 0.4 | 63968 | 2746 |
| 0.5 | 2044 | 88 | 0.5 | 3193 | 137 | 0.5 | 4598 | 198 | 0.5 | 7185 | 309 | 0.5 | 12774 | 549 | 0.5 | 19959 | 858 | 0.5 | 79835 | 3433 |
| 0.6 | 2453 | 105 | 0.6 | 3832 | 165 | 0.6 | 5518 | 237 | 0.6 | 8622 | 371 | 0.6 | 15328 | 659 | 0.6 | 23950 | 1030 | 0.6 | 95802 | 4120 |
| 0.7 | 2861 | 123 | 0.7 | 4471 | 192 | 0.7 | 6438 | 277 | 0.7 | 10059 | 433 | 0.7 | 17883 | 769 | 0.7 | 27942 | 1207 | 0.7 | 111768 | 4806 |
Пример
Задача : подобрать диаметр трубы для отопления гостиной площадью 18 м², высота потолка 2,7 м.
Данные проекта:
- циркуляция — принудительная (насос).
Среднестатистические данные:
- расход мощности – 1 кВт на 30 м³
- запас тепловой мощности – 20%
Расчёт :
- объём помещения: 18 * 2,7 = 48,6 м³
- расход мощности: 48,6 / 30 = 1,62 кВт
- запас на случай морозов: 1,62 * 20% = 0,324 кВт
- итоговая мощность: 1,62 + 0,324 = 1,944 кВт
Находим в таблице наиболее близкое значения Q:
Получаем интервал внутреннего диаметра: 8-10 мм.
Участок: 3-4.
Длина участка: 2.8 метров.
Шаг 2: вычисление местных сопротивлений
Чтобы определиться с материалом труб, необходимо сравнить показатели их гидравлического сопротивления на всех участках отопительной системы.
Факторы возникновения сопротивления:
Трубы для отопления
- в самой трубе:
- шероховатость;
- место сужения/расширения диаметра;
- поворот;
- протяжённость.
- в соединениях:
- тройник;
- шаровой кран;
- приборы балансировки.
Расчетным участком является труба постоянного диаметра с неизменным расходом воды, соответствующим проектному тепловому балансу помещения.
Для определения потерь берутся данные с учётом сопротивления в регулирующей арматуре:
- длина трубы на расчётном участке/l,м;
- диаметр трубы расчётного участка/d,мм;
- принятая скорость теплоносителя/u, м/с;
- данные регулирующей арматуры от производителя;
- справочные данные:
- коэффициент трения/λ;
- потери на трение/∆Рl, Па;
- расчетная плотность жидкости/ρ = 971,8 кг/м3;
- технические характеристики изделия:
- эквивалентная шероховатость трубы/kэ мм;
- толщина стенки трубы/dн×δ, мм.
Для материалов со сходными значениями kэ производители предоставляют значение удельных потерь давления R, Па/м по всему сортаменту труб.
Чтобы самостоятельно определить удельные потери на трение/R, Па/м, достаточно знать наружный d трубы, толщину стенки/dн×δ, мм и скорость подачи воды/W, м/с (или расход воды/G, кг/ч).
Для поиска гидросопротивления/ΔP в одном участке сети подставляем данные в формулу Дарси-Вейсбаха:
Для стальных и полимерных труб (из , полиэтилена, стекловолокна и т.д.) коэффициент трения/ λ наиболее точно вычисляется по формуле Альтшуля:
Re — число Рейнольдса, находится по упрощённой формуле (Re=v*d/ν) или с помощью онлайн-калькулятора:
Шаг 3: гидравлическая увязка
Для балансировки перепадов давления понадобится запорная и регулирующая арматура.
Исходные данные:
- проектная нагрузка (массовый расход теплоносителя — воды или );
- данные производителей труб по удельному динамическому сопротивлению/А, Па/(кг/ч)²;
- технические характеристики арматуры.
- количество местных сопротивлений на участке.
Задача : выровнять гидравлические потери в сети.
В гидравлическом расчёте для каждого клапана задаются установочные характеристики (крепление, перепад давления, пропускная способность). По характеристикам сопротивления определяют коэффициенты затекания в каждый стояк и далее — в каждый прибор.
Фрагмент заводских характеристик поворотного затвора
Выберем для вычислений метод характеристик сопротивления S,Па/(кг/ч)².
Потери давления/∆P, Па
прямо пропорциональны квадрату расхода воды по участку/G, кг/ч:
В физическом смысле S — это потери давления на 1 кг/ч теплоносителя:
где:
- ξпр — приведенный коэффициент для местных сопротивлений участка;
- А — динамическое удельное давление, Па/(кг/ч)².
Удельным считается динамическое давление, возникающее при массовом расходе 1 кг/ч теплоносителя в трубе заданного диаметра (информация предоставляется производителем).
Σξ — слагаемое коэффициентов по местным сопротивлениям в участке.
Приведенный коэффициент:
Он суммирует все местные сопротивления:
С величиной:
которая соответствует коэффициенту местного сопротивления с учётом потерь от гидравлического трения.
Шаг 4: определение потерь
Гидравлическое сопротивление в главном циркуляционном кольце представлено суммой потерь его элементов:
- первичного контура/ΔPIк;
- местных систем/ΔPм;
- теплогенератора/ΔPтг;
- теплообменника/ΔPто.
Сумма величин даёт нам гидравлическое сопротивление системы/ΔPсо:
Обзор программ
Для удобства расчётов применяются любительские и профессиональные программы вычисления гидравлики.
Самой популярной является Excel.
Можно воспользоваться онлайн-расчётом в Excel Online, CombiMix 1.0, или онлайн-калькулятором гидравлического расчёта. Стационарную программу подбирают с учётом требований проекта.
Главная трудность в работе с такими программами — незнание основ гидравлики. В некоторых из них отсутствуют расшифровки формул, не рассматриваются особенности разветвления трубопроводов и вычисления сопротивлений в сложных цепях.
Особенности программ:
- HERZ C.O. 3.5 – производит расчёт по методу удельных линейных потерь давления.
- DanfossCO и OvertopCO – умеют считать системы с естественной циркуляцией.
- «Поток» (Potok) — позволяет применять метод расчёта с переменным (скользящим) перепадом температур по стоякам.
Следует уточнять параметры ввода данных по температуре — по Кельвину/по Цельсию.
Как работать в EXCEL
Использование таблиц Excel очень удобно, поскольку результаты гидравлического расчёта всегда сводятся к табличной форме. Достаточно определить последовательность действий и подготовить точные формулы.
Ввод исходных данных
Выбирается ячейка и вводится величина. Вся остальная информация просто принимается к сведению.
| Ячейка | Значение, обозначение, единица выражения | |
|---|---|---|
| D4 | 45,000 | Расход воды G в т/час |
| D5 | 95,0 | Температура на входе tвх в °C |
| D6 | 70,0 | Температура на выходе tвых в °C |
| D7 | 100,0 | Внутренний диаметр d, мм |
| D8 | 100,000 | Длина, L в м |
| D9 | 1,000 | Эквивалентная шероховатость труб ∆ в мм |
| D10 | 1,89 | Сумма коэф. местных сопротивлений - Σ(ξ) |
Пояснения:
- значение в D9 берётся из справочника;
- значение в D10 характеризует сопротивления в местах сварных швов.
Формулы и алгоритмы
Выбираем ячейки и вводим алгоритм, а также формулы теоретической гидравлики.
| Ячейка | Алгоритм | Формула | Значение результата | |
|---|---|---|---|---|
| D12 | !ERROR! D5 does not contain a number or expression | tср=(tвх+tвых)/2 | 82,5 | Средняя температура воды tср в °C |
| D13 | n=0,0178/(1+0,0337*tср+0,000221*tср2) | 0,003368 | Кинематический коэф. вязкости воды - n, cм2/с при tср | |
| D14 | !ERROR! D12 does not contain a number or expression | ρ=(-0,003*tср2-0,1511*tср+1003, 1)/1000 | 0,970 | Средняя плотность воды ρ,т/м3 при tср |
| D15 | G’=G*1000/(ρ*60) | 773,024 | Расход воды G’, л/мин | |
| D16 | !ERROR! D4 does not contain a number or expression | v=4*G:(ρ*π*(d:1000)2*3600) | 1,640 | Скорость воды v, м/с |
| D17 | !ERROR! D16 does not contain a number or expression | Re=v*d*10/n | 487001,4 | Число Рейнольдса Re |
| D18 | !ERROR! Cell D17 does not exist | λ=64/Re при Re≤2320 λ=0,0000147*Re при 2320≤Re≤4000 λ=0,11*(68/Re+∆/d)0,25 при Re≥4000 | 0,035 | Коэффициент гидравлического трения λ |
| D19 | !ERROR! Cell D18 does not exist | R=λ*v2*ρ*100/(2*9,81*d) | 0,004645 | Удельные потери давления на трение R, кг/(см2*м) |
| D20 | !ERROR! Cell D19 does not exist | dPтр=R*L | 0,464485 | Потери давления на трение dPтр, кг/см2 |
| D21 | dPтр=dPтр*9,81*10000 | 45565,9 | и Па соответственно D20 |
|
| D22 | !ERROR! D10 does not contain a number or expression | dPмс=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9,81*10) | 0,025150 | Потери давления в местных сопротивлениях dPмс в кг/см2 |
| D23 | !ERROR! Cell D22 does not exist | dPтр=dPмс*9,81*10000 | 2467,2 | и Па соответственно D22 |
| D24 | !ERROR! Cell D20 does not exist | dP=dPтр+dPмс | 0,489634 | Расчетные потери давления dP, кг/см2 |
| D25 | !ERROR! Cell D24 does not exist | dP=dP*9,81*10000 | 48033,1 | и Па соответственно D24 |
| D26 | !ERROR! Cell D25 does not exist | S=dP/G2 | 23,720 | Характеристика сопротивления S, Па/(т/ч)2 |
Пояснения:
- значение D15 пересчитывается в литрах, так легче воспринимать величину расхода;
- ячейка D16 — добавляем форматирование по условию: «Если v не попадает в диапазон 0,25…1,5 м/с, то фон ячейки красный/шрифт белый».
Для трубопроводов с перепадом высот входа и выхода к результатам добавляется статическое давление: 1 кг/см2 на 10 м.
Оформление результатов
- Светло-бирюзовые ячейки содержат исходные данные – их можно менять.
- Бледно-зелёные ячейка — вводимые константы или данные, мало подверженные изменениям.
- Жёлтые ячейки — вспомогательные предварительные расчёты.
- Светло-жёлтые ячейки — результаты расчётов.
- Шрифты:
- синий — исходные данные;
- чёрный — промежуточные/неглавные результаты;
- красный — главные и окончательные результаты гидравлического расчёта.
Результаты в таблице Эксель
Пример от Александра Воробьёва
Пример несложного гидравлического расчёта в программе Excel для горизонтального участка трубопровода.
Исходные данные:
- длина трубы100 метров;
- ø108 мм;
- толщина стенки 4 мм.
Таблица результатов расчёта местных сопротивлений
Усложняя шаг за шагом расчёты в программе Excel, вы лучше осваиваете теорию и частично экономите на проектных работах. Благодаря грамотному подходу, ваша система отопления станет оптимальной по затратам и теплоотдаче.
Гидравлический расчет системы отопления следует выполнять уже после того, как мы:
- Собрали исходные данные.
- Определили потери мощности у радиаторов.
- Рассчитали тепловые потери здания.
Если расчет сделать правильно, то отопительная система будет работать не только корректно и надежно, но и абсолютно бесшумно. Кроме того, таким образом можно избежать значительных материальных затрат на электроэнергию.
Касательно предварительных работ.
Ввиду того что гидравлический расчет требует много времени и сил, нам необходимо предварительно выполнить некоторые вычисления:
- Определить баланс помещений и комнат, которые отапливаются.
- Определиться с видом отопительного оборудования и теплообменника. Расставить их по общему плану здания.
- До того как приступить к расчету, следует подобрать трубопроводы и определиться с конфигурацией отопительной системы в целом.
- Необходимо сделать чертеж системы, желательно аксонометрическую схему. В ней указать длину участков, номера и величину нагрузки.
- Циркуляционное кольцо также следует установить заранее.
Важно! Если расчет касается деревянного дома, то никаких отличий между ним и кирпичным, бетонным и т. д. не будет.
Как проводятся вычисления гидравлического расчета
Существуют некоторые задачи, которые необходимо решить, дабы произвести гидравлический расчет системы отопления:
- Определите диаметр труб на всех участках системы (не забудьте учесть при этом скорость перемещения носителя тепла).
- Рассчитайте потерю давления.
- Решите гидравлическую увязку.
- И, конечно же, расход теплоносителя.
Какие существую бесплатные программы для этого?
Для упрощения системы расчетов существую специальные . Выбор, конечно же, невелик, но все-таки он есть. Некоторые из них можно скачать бесплатно, другие лишь в виде демо-версий. Так или иначе, а произвести все необходимые расчеты можно и не вкладывая в работу деньги.
Как можно было догадаться, данная программа предназначается для быстрого выполнения необходимых расчетов. Вначале необходимо внести все соответствующие настройки и подобрать самые подходящие элементы оборудования. Таким образом, можно создавать абсолютно новые схемы. Более того, уже готовую схему можно корректировать необходимым образом.
В данном ПО гармонично сочетаются оба варианта, позволяя создавать оригинальные проекты и регулировать старые. Программа имеет широчайшие возможности касательно гидравлических расчетов, от расхода теплоносителя до подбора труб необходимого диаметра. Все итоги своей работы можно импортировать в операционную систему в любом виде.
Данная программа имеется в свободном доступе. Она позволяет рассчитать все необходимое для систем вне зависимости от количества труб. Существенным отличием «Герца», выгодно выделяющим его на фоне других аналогов, является то, что вы сможете создавать различные проекты, как в новостройках, так и в реконструированных сооружениях, в которых теплоносителем является именно гликолиевая смесь. Программа была сертифицирована ООО ЦСПС.
Ввод данных очень удобен, так как осуществляется графически. Итоги расчетов визуализируются в виде схем.
С ее помощью вы будете рассчитывать поверхностное или радиаторное . Она состоит в специальном комплекте из четырех аналогичных программ. Итак, рассмотрим возможности программы:
- Подбор трубопровода в зависимости от диаметра.
- Подбор соответствующих радиаторов.
- Она определяет высоту, на которой необходимо размещать насосы.
- Различного рода расчеты отопительных поверхностей.
- Определение наиболее подходящей температуры.
В отличие от предыдущих вариантов, бесплатно вы можете закачать исключительно пробную версию программы, которая, разумеется, обладает некоторыми ограничениями. Прежде всего, в преимущественном большинстве опций вы не сможете не только импортировать изображение в операционную систему, но даже и распечатать его. Кроме того, в каждом отдельном приложении имеется своеобразный лимит: по три выполненных проекта на одно. Вместе с тем, вы можете видоизменять его бесконечное количество раз, это не воспрещается. И, наконец, готовые проекты будут сохраняться в специальном формате, такое расширение не сможет прочитать никакая другая версия.
В итоге хотелось бы отметить, что гидравлический расчет системы отопления является неотъемлемой частью современной системы регулирования. Дабы выбрать регулирующую арматуру, не имея представления о том, что происходит на рынке в данный момент, вам придется производить расчет по всей площади сооружения, желательно при этом воспользоваться максимально богатой библиотекой. От того, насколько корректные у вас будут данные, будет зависеть работа всей системы.
Свежие публикации
Создаем чертеж с помощью программы sPlan
Программа «Гидросистема » предназначена для проведения тепловых и гидравлических расчетов , а также выбора диаметров трубопроводов , перекачивающих жидкие или газообразные продукты, а также газо-жидкостные смеси.
"Гидросистема
" - программа широкого применения, которая может использоваться при проектировании и реконструкции объектов в энергетике, нефтеперерабатывающей и нефтехимической, газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности, для расчета технологических, магистральных трубопроводов, тепловых, газораспределительных и других инженерных сетей. Программа позволяет рассчитывать надземные, подземные и комбинированные трубопроводные системы произвольной сложности (в том числе с кольцевыми участками). Результаты расчета помогают правильно выбрать насосы, компрессоры, регулирующие и предохранительные клапаны, обеспечить работоспособность трубопроводных систем и оптимизировать капитальные затраты. Программа развивалась более 30 лет с учетом опыта эксплуатации в десятках фирм России и СНГ.
Программа производит несколько видов расчетов:
- гидравлический расчет изотермического течения (без расчета изменения температуры продукта);
- проектный расчет (выбор диаметров);
- теплогидравлический расчет (с расчетом изменения температуры продукта и теплопотерь в окружающую среду);
- расчет переходных процессов (гидроудара).
Гидравлический и проектный расчет изотермического течения
В зависимости от заданных пользователем исходных данных (давлений в источниках и потребителях, расходов и температуры продукта, его состава или теплофизических свойств, схемы трубопровода с местными сопротивлениями) и выбранного вида расчета программа позволяет решать различные задачи:
- подбор диаметров ветвей трубопровода и его изотермический расчет по начальным и конечным давлениям и расходам по ветвям (проектный расчет) ;
- расчет пропускной способности трубопровода (распределения расходов по ветвям) по начальным и конечным давлениям;
- поверочный изотермический расчет трубопровода «по ходу потока» (расчет конечных давлений по известным начальным) и «против потока» (расчет начальных давлений по заданным конечным);
- разнообразные варианты и комбинации расчетов.
Теплогидравлический расчет
Модуль теплового расчета позволяет совместно с гидравлическим расчетом проводить тепловой расчет трубопроводов. При этом могут быть заданы и учтены изменяющиеся по ходу трубопровода условия окружающей среды, материал стенки, расположение (на улице, в помещении, под землей в канале или в грунте, в туннеле), материал и толщина изоляции, материал покровного слоя. В программу включена база данных материалов тепловой изоляции (идентичная БД программы «Изоляция») и инструменты её пополнения и корректировки пользователем.
Расчет двухфазных газо-жидкостных потоков
Модуль расчета двухфазного течения позволяет проводить поверочный расчет двухфазного течения, в том числе совместно с тепловым расчетом и с расчетом массообмена между фазами. Определяются режимы двухфазного течения, истинное объемное газосодержание, параметры течения каждой из фаз. Программа самостоятельно отслеживает переход двухфазного течения в однофазное и наоборот. Пользователь может гибко управлять использованием программой различных расчетных методик для расчета двухфазного течения.
Расчет переходных процессов (гидроудара)
Модуль расчета гидроудара позволяет проводить расчет переходных процессов (гидравлического удара) в произвольных трубопроводах, транспортирующих жидкие продукты, вызванных событиями закрытия и открытия арматуры, останова и запуска насосов, и различными их сочетаниями. Модуль позволяет пользователю понять характер переходного процесса и оценить опасность возможного разрушения трубопровода и возникновения кавитации. Начальное установившее течение рассчитывается с помощью расчета изотермического течения (поверочного или проектного) или теплогидравлического расчета. Определяет и выводятся в динамике (в том числе на расчетной схеме трубопровода) давления, напоры, расходы и скорости продукта, а также максимальные и минимальные значения давления за рассчитанное время.
Выбор насосного оборудования
В программе предусмотрена возможность экспорта данных для выбора центробежных насосов в программную систему “Spaix 4 Pumps” с последующим импортом данных о выбранном насосе в Гидросистему. Рассчитанные в Гидросистеме теплофизические свойства продукта и требуемые параметры насосного оборудования могут быть автоматически переданы в Spaix для выбора насосов, а характеристики выбранных в Spaix насосов обратно в Гидросистему для проведения полного поверочного расчета трубопровода. Тем самым обеспечивается комплексная оптимизация при выборе насосов и параметров трубопровода. Лицензия на программу Spaix 4 Pumps Pure предоставляется действующим пользователям Гидросистемы бесплатно.
Пользовательский интерфейс программы прост и интуитивно понятен. Графическое окно программы обеспечивает наглядное отображение расчетной схемы трубопровода. В программе использован интеллектуальный алгоритм, оптимизирующий расположение отдельных элементов для минимизации наложений и пересечений. Схема может быть представлена в 3D или в любой проекции, для удобства ее чтения и анализа можно также регулировать степень детальности представления элементов. Поддерживается специальный режим ввода и отображения расчетной схемы с привязкой к фоновому растровому изображению, например, к карте населенного пункта или плану завода, что особенно удобно при проведении расчетов наружных инженерных сетей. При этом пользователь может вручную перемещать узлы расчетной схемы, а программа сама определяет длины участков в соответствии с масштабом карты.
Программа рассчитывает для каждого элемента трубопровода скорость перекачиваемого продукта, потери давления на трение и местные сопротивления, свойства продукта, кавитационный запас и другие параметры. Точность расчета обеспечивается за счет автоматического пересчета свойств продукта и режимов течения на каждом участке, а также детального расчета прямых труб и местных сопротивлений с учетом режима течения в соответствии со справочником Идельчика и современными методами расчета многофазных течений. Результаты расчета можно отобразить на расчетной схеме в виде цветового выделения, наглядно показывающего элементы, ответственные за наибольшие гидравлические потери.
Вместе с программой поставляются:
- Библиотека , предназначенная для расчета теплофизических свойств индивидуальных веществ, нефтяных фракций, их смесей. База данных программы содержит свыше 1600 веществ. СТАРС позволяет автоматически проводить расчет фазового равновесия и проверку агрегатного состояния продукта;
- Библиотека GERG-2008 , предназначенная для расчета теплофизических свойств и фазовых равновесий природного газа различных составов по уравнению состояния GERG-2008;
- Модуль WaterSteamPro уточненного расчета теплофизических свойств воды и водяного пара по международной методике IAPWS-IF97, который позволяет повысить точность расчета водо- и паропроводов (рекомендован РАО ЕЭС для использования в энергетике);
- Модуль “Строительная климатология” , который на основе данных «СП 131.13330.2012 Строительная климатология» (актуализированной версии СНиП 23-01-99) позволяет определить климатические параметры населенного пункта, где находится объект.
Для расчета теплофизических свойств и фазового равновесия программа может использовать также поставляемую отдельно мощную термодинамическую библиотеку фирмы ProSim .
Для распечатки исходных данных и результатов расчета в программу встроен генератор отчетов, позволяющий как вывести отчеты сразу на печать, так и предварительно просмотреть их, а также сохранить отчеты в файлы разных форматов для их последующего включения в другие документы. Отчеты поставляются с оформлением по стандарту СПДС, пользователи могут настроить их формат (например, изменить штамп, добавить эмблему фирмы) с помощью встроенного в программу модуля редактирования шаблонов.
Для расчета тепловых сетей в программу включена возможность автоматического построения пьезометрических графиков
в MS Excel по результатам расчета.
В программе предусмотрена возможность импорта схемы трубопроводов из различных систем графического проектирования через файл формата PCF , импорта из проектов и экспорта в проекты программы