Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления
Целью гидравлического расчета является определение минимального диаметра трубы, требуемого на этапе проектирования, и выбор (при необходимости) циркуляционного насоса достаточной мощности.
Общая последовательность сводится к следующим этапам:
- Расчет необходимой мощности радиаторов и построение общей схемы теплового баланса.
- Определение расхода теплоносителя в каждом ответвлении контура.
- Расчет диаметра труб.
- Подбор необходимой производительности насоса.
Для большинства мастеров, желающих самостоятельно обустроить систему отопления небольшого дома, можно ограничиться примерным расчетом и поставить 10-15% запаса на мощность батарей, бойлера, диаметра трубы и диаметра трубы мощность насоса.
Определение минимально необходимой мощности
Чтобы точно рассчитать тепловую мощность радиаторов (и, соответственно, бойлера), можно воспользоваться калькулятором.
Расчет минимально необходимой мощности радиаторов отопления ведется отдельно для каждой комнаты в доме. Введите исходные данные или выберите предложенные варианты и нажмите «Рассчитать».
1. Задайте значение площади помещения, м² 2. Количество внешних стен помещения, ветер 3. Наружные стены выходят на север, северо-восток или восток, юг, юго-запад или запад 4 степень теплоизоляции внешних стен простая, стены неизолированные; 2-х кирпичный облицовочный или легкий утеплитель; качественная дизайнерская теплоизоляция; 5. Уровень температуры в регионе в самую холодную неделю отопительного сезона составляет -35 ° C и ниже -25 ° C до -34 ° Sot -20 ° C до -24 ° Sot -15 ° C до -19 ° Sot. — 10 ° C до -14 ° C не ниже -10 ° C 6. Высота потолка в дизайнерском помещении до 2,7 м2, 8 — 3,0 м3, 1 — 3,9 м, 4 м и более 7. Что на потолке? холодное и неотапливаемое помещение / чердак; отапливаемый чердак / чердак; отапливаемое жилое помещение 8. Тип и количество стеклопакетов обыкновенных (в том числе деревянных) стеклопакетов (2 воздушные камеры) стеклопакетов с аргоновым заполнением или тройных стеклопакетов (3 воздушные камеры) 9. Соотношение площади остекления к площади пола (количество окон * высота окна * ширина окна / площадь): менее 0,10,11-0,20,21-0,30, 31-0,40,41-0,510. Выбрать планируемый способ подключения радиаторов отопления
Для домов из стандартных строительных материалов и с качественной изоляцией потребуется 1,5-2 кВт тепловой мощности от радиаторов на 10 м2 жилой площади в северных регионах, 1-1,5 кВт в средней полосе и 0,6-1 кВт в южной регионы.
Расчет производится для каждой комнаты, затем складываются все показатели. Данные применяются к единой схеме для дальнейших расчетов.
Расход теплоносителя
Количество хладагента, необходимое в единицу времени, рассчитывается для каждой ветви контура.
Для этого воспользуйтесь формулой: G = 860 * q / ΔТ, где
- G — расход теплоносителя, кг / ч;
- q — тепловая мощность радиаторов на расчетной поверхности (кВт);
- это разница между температурой охлаждающей жидкости на входе и выходе из радиатора, обычно принимаемая равной 20 ° C.
Для дальнейших расчетов результат преобразуется в данные для воды с температурой 60 ° C (наиболее распространенный параметр в индивидуальных домах).
Используйте формулу: GV = G / 3600ρ, где
- GV — расход воды, измеряемый в л / с;
- — плотность воды при 60оС.
Результат: 129/3600 * 0,983 = 0,035 л / с.
Далее необходимо найти полученное значение в таблицах гидравлического расчета труб, которые можно найти на сайтах производителей труб.
Для нашего примера будет достаточно трубы с внутренним диаметром не менее 16 мм.
Расчеты производятся отдельно для каждой цепи и отображаются на схеме. Путем сложения расхода на секцию получается общий показатель, который учитывается при выборе труб для стояков и циркуляционного насоса.
Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве
Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.
При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.
Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.
- с одной трубой;
- двумя;
- коллекторная.
Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.
Вариант схемы с одной трубой
На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.
Вентиль на батареи
Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.
Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.
Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.
- тупиковая;
- попутная;
- коллекторная.
Варианты тупиковой и попутной схем
Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.
Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.
Схема коллекторного горизонтального отопления
Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.
Вертикальная схема
Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.
Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.
Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.
Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
- Более равномерный прогрев всего домовладения;
- Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
- Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
- Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.
Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.
https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM
У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.
Комплектация и принцип работы системы
В водяной системе отопления посредником при передаче тепловой энергии от котельной установки к радиаторам выступает жидкость. Циркуляция теплоносителя может выполняться на большие расстояния, обеспечивая нагрев домов и помещений разной площади. Это объясняет повсеместное внедрение водяного теплоснабжения.
Работоспособность системы отопления открытого типа возможна без использования насоса. Циркуляция теплоносителя основывается на принципах термодинамики. Движение воды по трубам происходит за счет разности в плотности горячей и холодной жидкости, а также благодаря уклону проложенных труб.
Галерея изображений
Фото из
В открытых отопительных контурах объем для расширения теплоносителя обеспечивает негерметичный бачок — стальная или полимерная емкость с крышкой и патрубком для слива излишков в канализацию
Открытые отопительные схемы напрямую сообщаются с атмосферой. Через бачок удаляется воздух, но и происходит испарение, из-за которого теплоноситель в системе требуется периодически пополнять
Расширительный бак для отопительной системы частного дома можно сделать из пластиковой канистры, старого металлического бидона и подобных подручных средств
В схемах соединения приборов соблюдены стандартные принципы. Есть двухтрубные и однотрубные варианты
В схемах отопления с двумя трубами теплоноситель подается в приборы одной трубой, а отводится другой. В однотрубных системах теплоноситель перетекает от одного радиатора к другому и возвращается в котел по одной магистральной трубе
Большинство открытых отопительных систем относится к разряду гравитационных. Однако есть варианты с использованием циркуляционного насоса, который подбирают с учетом нагрузки, превышающей стандарты закрытых схем
Преобладающий объем воздуха в открытых схемах выходит через бачок. Исключение — контуры с нижним подключением приборов, требующие установки воздухоотводчика на каждый радиатор
В открытых системах отопления используются все виды приборов, применяемых в сооружении отопительных систем. Правда рекомендованы к установке чугунные модели из-за способности долго сохранять тепло
Отличительная особенность системы
Специфика работы открытого контура
Варианты самодельных открытых бачков
Однотрубный способ соединения приборов
Двухтрубная система отопления
Циркуляционный насос в системе
Методы отвода воздуха из системы
Рекомендуемые типы приборов отопления
Незаменимый элемент системы – открытый расширительный бак, в который поступают излишки разогретого теплоносителя. Благодаря резервуару происходит автоматическая стабилизация давления жидкости. Емкость устанавливается над всеми компонентами системы.
Весь процесс функционирования «открытого теплоснабжения» условно делится на два этапа:
- Подача. Разогретый теплоноситель движется от котла к радиаторам.
- Обратка. Излишек теплой воды поступает в расширительный резервуар, остывает и возвращается в котел.
В однотрубных системах функцию подачи и обратки выполняет одна магистраль, в двухтрубных схемах подающая и обратная трубы независимы друг от друга.
Плотность теплой воды ниже плотности холодной, поэтому в системе образуется гидростатический напор. Под давлением горячая вода продвигается к радиаторам
Однотрубная схема считается самой простой и доступной для самостоятельного монтажа. Конструкция системы элементарна.
Базовая комплектация однотрубного теплоснабжения включает:
- отопительный котел;
- радиаторы;
- расширительный бак;
- трубы.
Некоторые отказываются от установки радиаторов и размещают по периметру дома трубу диаметром 8-10 см. Однако специалисты отмечают, что эффективность системы и удобство эксплуатации при таком решении снижается.
Схема гравитационной однотрубной системы открытого типа энергонезависима. Затраты на приобретение труб, арматуры и оборудование относительно невысоки. Возможна работа с котлами разных типов
Двухтрубный отопительный вариант сложнее в устройстве и дороже в исполнении. Однако расходы и сложность сооружения полностью компенсируются устранением стандартных недостатков однотрубных систем. Теплоноситель с равной температурой поставляется практически одновременно во все приборы, остывшая вода собирается обратной магистралью, а не перетекает в следующую батарею.
Для обслуживания каждого прибора в двухтрубном отопительном контуре устраиваются подающая и обратная магистраль, благодаря чему температура система поставляет теплоноситель равной температуры во все точки, а остывшую воду собирает и направляет к котлу обратка — независимая от подачи магистраль (+)
Как работает отопление по двухконтурной схеме
Отопление по двухконтурной схеме
Структура схемы предполагает движение теплоносителя по двум разным трубам от каждого радиатора. При этом оба отрезка подключены к разным механизмам работы: входной – к подающей магистрали, а выходной – к обратной трубе. По первому отрезку нагревающаяся вода двигается в сторону всех отопительных приборов, а по второй уже остывший раствор идет в котел. Специалисты выделяют в связи с этим несколько особенностей:
- Каждый радиатор равномерно прогревается (при правильных расчетах элементов);
- Если происходят изменения в одной части батареи, то на другие составляющие системы это не влияет;
- На одном отрезке трубопровода может находиться до 30-40 радиаторов, однако при этом должны быть соответствующие показатели производительности насоса, а также диаметры труб, чтобы агрегат функционировал эффективно.
Схема может быть с принудительной циркуляцией или естественной – здесь зависит многое от самого принципы работы конструкции. Также в качестве теплоносителя может быть использован различный материал, а не только вода.
Самотечное отопление
В основе системы, где используется естественная циркуляция, лежит конвекция. Согласно этому принципу, нагретая жидкость стремится перейти в верхний слой воздуха по трубе, а ее место занимают холодные слои атмосферы. Котел начинает постепенно нагревать воду, которая теряет свой вес и двигается по трубе через вертикальное сооружение – после этого она постепенно расходится по нескольким ветвям батареи. Такую систему можно часто увидеть в двухэтажных зданиях. Особенности установки этой схемы:
- Используется горизонтальная верхняя разводка, которая начинается от общей части стояка. Сам же он начинает подниматься над котлом, где на вершине монтируют расширительный бак, активно взаимодействующий с атмосферой.
- При укладке специалисты следят, чтобы минимальный наклон составлял 3 мм на метр. Труба подачи всегда склоняется в сторону к радиатору, а обратная часть наклоняется к источнику тепловой энергии.
- Если сравнить тип труб со стандартными напорными системами, то здесь они намного больше – подразумевается, что здесь вода будет двигаться с небольшой скоростью.
Если дом одноэтажный, то радиаторы будут подключены поодиночке. Здесь вся подающая часть проводится через потолок или чердак, а обратные элементы находятся под полом. Здесь уже не получится смонтировать нижнюю разводку, поскольку теплоноситель двинется в сторону батареи, а значит, что количество тепла в помещении уменьшится.
Самотечная система отопления с естественной циркуляцией
Вопрос-ответ
Чем отличается 2-х-трубная система от 1-трубной?
1-трубная система работает с использованием полного кольца трубопроводов с потоком и возвратом из котла. Недостатки этой системы, как правило, перевешивают преимущества, поэтому они используются все реже.
2-хтрубная система стала популярной с 1970-х годов, и до сих пор является наиболее распространенным методом питания контуров радиатора. Вода здесь циркулирует, как по контуру, так и по радиаторам, что, в свою очередь, повышает скорость нагрева радиаторов.
Какие преимущества имеет такая система?
Она более практичная и доступная для автономного отопления жилья.
На что нужно обращать внимание при выборе системы отопления?
В повседневной жизни можно встретить различные обогревательные схемы, однако отметим, что на выбор влияет несколько факторов. Предпочтение отдается той или иной схеме, основанной на наличии средств у собственников жилья, ожидаемом эффекте и конструктивных особенностях жилого дома. 2-х-трубный вариант чаще используется на практике благодаря своей высокой эффективности, надежности и простоте настройки.
Какой принцип работы 2-х-трубного обогрева?
Принцип работы достаточно прост: теплоноситель циркулирует от котла к радиаторам по двум контурам. Первая труба непосредственно подает тепло от котла к радиаторам, в то время как вторая предназначена для транспортировки охлажденного теплоносителя обратно.
Конечно, такой вариант имеет некоторые технические трудности, связанные с монтажом, но надежность, эргономичность и эффективность делают 2-х-трубный принцип обогрева наиболее востребованным на протяжении десятилетий
Но все же, выбирая систему, уделите внимание особенностям жилого помещения, его метражу, а также собственным критериям выбора и финансовым возможностям
Монтаж двухтрубной системы отопления в частном доме своими руками
Изготовление конструкции проходит в несколько этапов.
Расчет
Прежде чем приступать к монтажу необходимо построить чёткий план, для чего специалистами всегда проводится гидравлический расчёт. В ходе этого процесса достигаются следующие результаты:
- выясняется кол-во приборов нагревания;
- вычисляются размеры и количества окружных стояков;
- определяются будущие потери.
Внимание! Расчёт производится в чётком соответствии со схемой отопления. Гидравлический расчёт даёт понимание действующих сопротивлений, даёт информацию о водных расходах и температуре каждых отдельных участков
Установка
- Сначала, в отдельном проветриваемом помещении, монтируется отопительный котёл. Его расположение должно быть удалённым от стен, и к нему должен быть открыт доступ. Сами же стенки, а также полы в комнате отделать огнеупорным материалом.
- После этого нужно поставить насос, распределительный гидроколлектор, и измерительные приборы/счетчики у котла.
- От котельной, прямиком через стены, проводится трубопровод к радиаторам.
Подключение
Финальный этап — это подключение радиаторов. Батареи монтируются на кронштейны, под окном. Кроме того, рекомендовано поставить термодатчики. С их помощью регулируются потоки воды, а также её температура.
Пробный пуск
Когда конструкционные элементы подсоединены, делается опрессовка. Пробный запуск котла возможен после оформления соответствующих документов, в присутствии специалистов-газовиков.
Типы и достоинства двухтрубной отопительной системы
Технической особенностью отопительной системы данного типа является то, что она состоит из двух магистралей трубопровода. Один используется для транспортировки нагретого в котле теплоносителя непосредственно к источникам отопления – радиаторам. А второй контур необходим для оттока из радиаторов уже отработанного теплоносителя – остывшей жидкости, которая отдала свое тепло.
В такой системе, как попутная двухтрубная система отопления, наблюдается равная температура теплоносителя, поступающего одновременно в отопительные приборы системы.
Схема двухтрубной системы отопления
Многие полагают, что стоимость двухтрубной системы, по сравнению с более простой однотрубной, увеличивается практически вдвое – ведь необходимо брать труб в два раза больше. Но это не так. Дело в том, что для правильного построения правильно функционирующей однотрубной системы следует применять трубы большего диаметра, поскольку они способствуют более активному перемещению теплоносителя и отработанной жидкости. А при создании двухтрубной системы используются трубы значительно меньшего диаметра, стоимость которых – ниже.
Такая же ситуация отмечается и при приобретении дополнительных комплектующих системы – вентилей, сгонов, соединительных элементов. Изделия большего диаметра стоят дороже. То есть, можно сделать простой вывод – на самом деле приобретение материалов для двухтрубной системы обойдется вам не намного дороже, чем для однотрубной. А вот эффективность ее работы – значительно выше.
Основные элементы двухтрубной системы отопления
Весомым преимуществом двухтрубной системы служит еще один аспект – в такой отопительной системе существует возможность установки на каждый радиатор вентилей, посредством которых можно контролировать уровень нагрева элемента. Кроме того, посредством таких вентилей можно также существенно экономить расход воды и электроэнергии на ее нагрев.
Многих владельцев домов с однотрубной системой нередко огорчает то, что весьма толстую отопительную трубу невозможно скрыть – а это существенно портит общее впечатление от комнаты. В то время, как трубы, используемые при более сложной двухтрубной системе, являются более тонкими – и спрятать их не составит труда. Да и в том случае, если трубы на виду – они не привлекают особого внимания.
Учитывая все очевидные преимущества двухтрубной системы – большую эффективность, невысокую стоимость и эстетичность, можно с уверенностью останавливать свой выбор именно на ней. Что и делают большинство владельцев загородных домов.
Система отопления частного дома
Существует два типа двухтрубной отопительной системы – горизонтальная и вертикальная 2-х трубная система отопления. Основное различие данных видов – в оси расположения трубопровода. Посредством данных труб производится соединение всех элементов отопительной системы. Разумеется, каждый вид имеет и свои недостатки, и достоинства. Общими для обоих типов можно назвать такие достоинства – прекрасная гидравлическая устойчивость и высокий уровень теплоотдачи.
Горизонтальная двухтрубная система отопления должна быть установлена в одноэтажных строениях, где трубопровод отопления имеет довольно большую длину. В таких домах подсоединение радиаторов отопления к горизонтально расположенной системе – наиболее практичное решение вопроса.
Горизонтальная двухтрубная система отопления
Вертикальная двухтрубная схема отопления является несколько дороже горизонтальной. Однако, поскольку стояк располагается вертикально, это позволяет применять ее даже в многоэтажных домах. При этом каждый этаж отдельно врезается в центральный отопительный стояк. Кроме того, преимущества вертикального типа отопительной системы состоит еще и в том, что в ней не скапливается воздух – при возникновении пузырьки сразу же поднимаются вертикально, прямо в расширительный бак.
Вертикальная двухтрубная схема отопления
Какой бы тип системы вы не выбрали, следует учитывать, что нужно непременно проводить балансировку. При выборе вертикальной системы балансировка двухтрубной системы отопления требуется самому стояку. Когда проходит горизонтальная регулировка двухтрубной системы отопления, ей подвергаются петли.
