Программа для отопления и водоснабжения. Обзор программ для расчета и проектирования отопительных систем дома

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

Расчеты гидравлических и тепловых параметров инженерных систем – очень ответственная работа. Любая из допущенных при ее выполнении ошибок может обернуться неспособностью оборудования обеспечить комфортное пользование и необходимостью в капитальной переделке системы. При этом времена массового применения типовых проектов остались в прошлом, и проектировщику каждый раз приходится иметь дело с решением уникальной задачи. Специалистами VALTEC разрабатываются средства, позволяющие избежать трудоемких расчетов инженерных систем вручную или максимально облегчить их проведение.

VALTEC.PRG.3.1.3. Программа для теплотехнических и гидравлических расчетов

Программа VALTEC.PRG находится в открытом доступе и дает возможность рассчитать водяное радиаторное, напольное и настенное отопление, определить теплопотребность помещений, необходимые расходы холодной, горячей воды, объем канализационных стоков, получить гидравлические расчеты внутренних сетей тепло- и водоснабжения объекта. Кроме того, в распоряжении пользователя – удобно скомпонованная подборка справочных материалов. Благодаря понятному интерфейсу освоить программу можно, и не обладая квалификацией инженера-проектировщика. Программа соответствует требованиям российских нормативных документов, регулирующих проектирование и монтаж инженерных систем (сертификат соответствия).

Отличие версии 3.1.3 от версии 3.1.2:
• добавлен модуль расчета пропускной способности труб;
• внесены поправки в модуль расчета потребности воды по СНиП – предусмотрена возможность продолжения расчета при вероятности более единицы (недостаточное количество приборов);
• расширена справочная таблица «Трубы»;
• обновлено «Руководство пользователя».

VALTEC C.O. 3.8. Программа для проектирования систем отопления

VALTEC C.O. – расчетно-графическая программа для проектирования систем радиаторного и напольного отопления c использованием оборудования VALTEC, разработанная польской компанией SANKOM Sp. z o.o. на базе новейшей версии программы Audytor C.O. – 3.8. Продукт позволяет конструировать и регулировать системы отопления, производить полный комплекс гидравлических и тепловых расчетов. Программа сертифицирована на соответствие действующим строительным нормативам РФ и требованиям Системы добровольной сертификации НП «АВОК».

VALTEC H 2 O 1.6. Программа для проектирования систем водоснабжения

VALTEC H 2 O – программа для проектирования систем холодного и горячего водоснабжения с использованием инженерной сантехники VALTEC, разработанная польской компанией SANKOM Sp. z o.o. на базе расчетно-графической программы Audytor H 2 O 1.6. Позволяет выполнить полный расчет и конструирование гидравлически сбалансированной системы водоснабжения. Программа соответствует требованиям Системы добровольной сертификации НП «АВОК» и СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий».

VHM-T Serviсe. Программа для работы с счетчиками тепла VALTEC

Программа VHM-T Serviсe предназначена для работы со счетчиками тепла VALTEC VHM-T в части:

• чтения текущих показаний и характеристик счетчика;
• работы с дневными, месячными и годовыми архивами;
• формирования ведомостей учета потребления тепловой энергии;
• настройки даты, времени и автоматического перехода на летнее/зимнее время (если необходимо);
• настройки счетчика для работы в автоматизированных системах учета данных.

Требования к программному обеспечению рабочего компьютера

• операционная система Windows XP Service Pack 3 (32/64 бит) или выше;
• распространяемые пакеты Visual C++ для Visual Studio 2013 (доступна бесплатная загрузка с сайта microsoft.com). Как правило, указанные пакеты уже присутствуют в версиях Windows 7 и выше с актуальными обновлениями.

Взаимодействие рабочего компьютера со счетчиком тепла осуществляется через оптоэлектронный датчик с установленными в системе соответствующими драйверами.

Наладка коммуникации программы со счетчиком

1. Подключить оптоэлектронный датчик к компьютеру.
2. На передней панели счетчика тепла зажать кнопку и удерживать (около 8 секунд) до появления в правом нижнем углу экрана символа «=».
3. Поднести оптоэлектронный датчик к оптоприемнику счетчика на передней панели.
4. Дать команду установки связи в программе.

Эмулятор управления и настройки контроллера К200M

Программа обучения пользователей и наладчиков модернизированного погодозависимого контроллера К200M . Воспроизведен интерфейс прибора с возможностью задания рабочих параметров и выводом подсказок. Дополнительная справочная информация: схема подключения, коды ошибок, примеры подключения.

Эмулятор управления и настройки контроллера К200

Виджет «Новинки VALTEC»

Вы можете установить данный виджет на своем сайте - на любой странице, в любом удобном для посетителей месте. Это позволит максимально оперативно информировать клиентов о появлении новой продукции VALTEC, с предоставлением необходимой технической информации. Раздел «Новинки» пополняется автоматически, одновременно с появлением изделия в фирменном интернет-каталоге. Бонусом для пользователей является возможность обзора ранее предложенных инноваций.

Код для вставки:

Проектирование отопительной системы предполагает комплексный подход к выполнению каждого этапа работ. В первую очередь необходимо вычислить корректные параметры теплоснабжения. Для этого рекомендуется использовать программы для расчета и проектирования систем отопления дома.

Требования к программному обеспечению для расчета отопления

Почему специалисты рекомендуют использовать программу для проектирования отопления? Этот вид ПО предназначен для определения характеристики системы, а также в некоторых случаях может моделировать различные ситуации в работе теплоснабжения.

Существует определенный ряд требований, которым должна соответствовать программа для расчета отопления в частном доме. Главное из них правильная методика вычислений для конкретной системы. Так, нельзя адаптировать основные характеристики водяного теплого пола для нагрева воздуха ИК обогревателями. В функциях ПО обязательно должны быть заложены схемы расчета для каждого типа теплоснабжения.

Кроме этого программа для создания систем отопления должна иметь следующие свойства:

• Интуитивно понятный интерфейс . В первую очередь это касается полупрофессиональных и бесплатных комплексов. Каждый пользователь должен свободно владеть всеми возможностями ПО после их краткого предварительного изучения;
• Наличие справочных данных . К ним относятся технические характеристики материалов изготовления труб, радиаторов, основных видов котлов и т.д. Без них невозможно сделать корректный расчет отопления;
• Удобный вывод результатов . Он должен быть в двух видах – табличный и графический. Каждая программа для составления схем отопления должна иметь возможность визуализировать результат в виде готового проекта с функцией распечатки.

Результатом вычислений с помощью специализированного ПО является полная информация о будущей системе теплоснабжения. В него входят гидравлический, температурный расчет, а также готовая схема разводки трубопроводов и места установки отопительных приборов.

Каждая программа для моделирования отопления может быть платная, бесплатная или условно бесплатная. В последнем случае пользователю предоставляется ограниченный функционал.

Обзор программ для теплоснабжения

Выбор ПО для теплоснабжения следует начать с определения условий ее функционирования. В некоторых случаях достаточно сделать только гидравлический расчет по определенным участкам системы. Но для организации сложных систем потребуется профессиональная программа для рисования отопления.

Определившись с функциональностью необходимо правильно подобрать ПО, сравнивая его технические характеристики с возможностью компьютера. Подавляющее большинство ПО имеет минимальные требования к этому показателю. Однако есть комплексы, для которых потребуется мощная видеокарта и большое дисковое пространство.

Некоторые условно бесплатные программы для проектирования систем отопления имеют временное ограничение по использованию. По завершении этого срока доступ к функционалу будет полностью или частично ограничен.

Instal-Therm HCR

Эта программа проектирования отопления частного дома имеет расширенный функционал, ее интерфейс понятен пользователю. Немаловажным фактором является возможность подключения дополнительных модулей для комплексного проектирования не только отопления, но и водоснабжения и вентиляции дома.

Для работы с ПО необходимо сначала ввести исходные данные. Для этого можно использовать аксонометрическую развертку либо сделать это в проекции. По завершении ввода выбирается вычисляемый параметр. Данная программа расчета системы отопления частного дома может вычислять конкретную характеристику системы, либо делать комплексное проектирование:

• Определение оптимального диаметра труб на конкретных участках системы. Необходимо для стабилизации давления в магистралях с учетом установленных радиаторов и котла;
• Подбор запорной арматуры – муфт, тройников, фасонных изделий и соединителей. Все программы для проектирования систем отопления должны иметь эту функцию, которая зависит от материала изготовления трубопровода;
• Гидравлический расчет;
• Вычисление характеристик редукторов, регуляторов давления;
• Моделирование параметров циркуляционных течений на участках магистрали, выбор элементов регулировки.

Преимуществом использования этой программы для моделирования отопления является возможность бесплатного получения полной версии. Для этого необходимо обратиться к представителям компании Wavin Ekoplastik . Регистрационные ключи выдаются на год – затем необходимо получить новые.

В программу для проектирования отопления должны быть заложены современные требования к системе теплоснабжения. В частности – нормативы ГОСТ и СНиП.

Поток

Особый интерес представляет программный комплекс, разработанный отечественным производителем – «Поток». Он имеет большие возможности для вычисления основных параметров системы теплоснабжения. Но уникальность этой программы для расчета отопления в частном доме заключается в ее универсальности.

Это ПО предназначено для моделирования и составления рабочих схем однотрубной, двухтрубной, лучевой систем. Полезной будет функция проектирования водяного теплого пола. В отличие от специализированных программ для проектирования отопления Поток по-настоящему универсален. В нем заложены параметры труб и комплектующих теплоснабжения не одного производителя, что свойственно другим ПО. Поэтому с ее помощью можно сделать оптимальную схему для конкретного дома или квартиры.

Преимущества использования программы для рисования отопления Поток заключаются в следующем:

• Наличие инструментов для всех видов расчетов отопления;
• Адаптация результатов для дальнейшей обработки в AutoCad, либо сохранение их в формате Word;
• Вычисление затрат на отопления – поквартирное, с раздельным учетом и полная финансовая схема для автономного теплоснабжения;
• Множество дополнительных функций. Можно использовать эту программу для создания систем отопления с антифризом. ПО учитывает его состав и эксплуатационные качества.

Недостатком является стоимость программного комплекса. В настоящее время она составляет 37 тыс. рублей. Предлагаемая разработчиками демо-версия имеет очень ограниченный функционал. По завершении срока действия лицензии можно ее продлить, заплатив намного меньшую сумму.

Herz C.O.

В настоящее время это наиболее удобная программа для составления отопительных схем. Ее отличие от других ПО заключается в удобном графическом интерфейсе. Кроме систем теплоснабжения она может выполнять все необходимые вычисления для создания охлаждения дома.

Используя эту программу проектирования отопления частного дома можно с большой точностью рассчитать гидравлические параметры. Для этого необходимо первоначально адаптировать программную оболочку конкретных вычислений. Лучше всего скачать базу данных на сайте разработчика. После установки и ввода первичных параметров программа выполнит расчет системы отопления частного дома по следующим критериям:

• Подбор оптимальных диаметров трубопровода;
• Определение расхода воды в зависимости от установленного оборудования;
• Максимальные и минимальные потери давления на участках системы;
• Вычисление настроек регуляторов давления, установленных на ответственных местах магистрали.

Использование подобных программ для проектирования систем отопления позволит избежать наиболее распространенных ошибок. Для этого в данном комплексе была введена система диагностики ошибок, а также автоматическое исправление с уведомлением пользователя.

Программные комплексы Rehau

Компания Rehau предлагает проектирование всех видов инженерных систем жилых и производственных зданий. В их число входит несколько программ для расчета теплоснабжение в частном доме. Нужно заметить, что в качестве комплектующих для отопления используются комплектующие только этого производителя.

• Это адаптированная система Autocad, с помощью которой можно сделать комплексный расчет инженерных коммуникаций жилого дома. Помимо отопления она включает в себя вычисление параметров водоснабжения, канализации, а также систему охлаждения помещения;
• Эта программа не предназначена для рисования отопления. Ее основная функция – предоставление пользователю информации о характеристиках и свойствах всех типов строительных материалов. Может использоваться в комплексе с другим ПО, а также при выполнении ручных расчетов;
• Незаменимая программа при проектировании систем отопления. С ее помощью можно рассчитать тепловые потери здания, и исходя из этого определить оптимальную мощность теплоснабжения.

Основным недостатком всех вышеописанных программ проектирования отопления частного коттеджа является ограниченный набор комплектующих. В основном даются характеристики только той продукции, которую производит компания Rehau.

В видеоматериале можно ознакомиться с примером расчета отопления с помощью программного комплекса RauCad:

Гидравлический расчет системы отопления следует выполнять уже после того, как мы:

1. Собрали исходные данные.
2. Определили потери мощности у радиаторов.
3. 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:

1. Определить баланс помещений и комнат, которые отапливаются.
2. Определиться с видом отопительного оборудования и теплообменника. Расставить их по общему плану здания.
3. До того как приступить к расчету, следует подобрать трубопроводы и определиться с конфигурацией отопительной системы в целом.
4. Необходимо сделать чертеж системы, желательно аксонометрическую схему. В ней указать длину участков, номера и величину нагрузки.
5. 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:

1. Определите диаметр труб на всех участках системы (не забудьте учесть при этом скорость перемещения носителя тепла).
2. Рассчитайте потерю давления.
3. Решите гидравлическую увязку.
4. 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:

1. Подбор трубопровода в зависимости от диаметра.
2. Подбор соответствующих радиаторов.
3. Она определяет высоту, на которой необходимо размещать насосы.
4. Различного рода расчеты отопительных поверхностей.
5. 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

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 :

1. капитальных – монтаж труб оптимального диаметра и качества;
2. 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:

1. по удельным потерям (стандартный расчёт диаметра труб);
2. по длинам, приведённым к одному эквиваленту;
3. по характеристикам проводимости и сопротивления;
4. 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:

1. длина трубы на расчётном участке/l,м;
2. диаметр трубы расчётного участка/d,мм;
3. принятая скорость теплоносителя/u, м/с;
4. данные регулирующей арматуры от производителя;
5. справочные данные:
   • коэффициент трения/λ;
   • потери на трение/∆Рl, Па;
   • расчетная плотность жидкости/ρ = 971,8 кг/м3;
6. 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.