Отопление с естественной циркуляцией диаметр труб расчет: Расчет диаметра труб для отопления с естественной циркуляцией

Содержание

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

монтаж самотечной системы отопления

Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Схему выполняют четырьмя различными способами.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

  • Простой монтаж и обслуживание.
  • Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
  • Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм., на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм., в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

  • Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит

Диаметр труб системы отопления: расчет, формула, подбор

В статье рассмотрим системы с принудительной циркуляцией. В них движение теплоносителя обеспечивается постоянно работающим циркуляционным насосом. При выборе диаметра труб для отопления исходят из того, что основная их задача — обеспечить  доставку требуемого количества тепла к нагревательным приборам — радиаторам или регистрам. Для расчета нужны будут следующие данные:

  • Общие теплопотери дома или квартиры.
  • Мощность отопительных приборов (радиаторов) в каждой комнате.
  • Протяженность трубопровода.
  • Способ разводки системы (однотрубная, двухтрубная, с принудительной или естественной циркуляцией).

То есть, перед тем как приступать к расчету диаметров труб, вы предварительно считаете общие потери тепла, определяете мощность котла и рассчитываете мощность радиаторов для каждой комнаты. Нужно будет также определиться со способом разводки.  По этим данным составляете схему  и затем только приступаете к расчету.

Чтобы определить диаметр труб для отопления вам понадобится схема с расставленными значениями тепловой нагрузки на каждом элементе

Чтобы определить диаметр труб для отопления вам понадобится схема с расставленными значениями тепловой нагрузки на каждом элементе

На что еще нужно обратить внимание.  На то, что маркируются у полипропиленовых и медных труб наружный диаметр, а внутренний вычисляется (отнимаете толщину стенки). У стальных и металлопластиковых при маркировке проставляется внутренний размер. Так что не забывайте эту «мелочь».

Как выбрать диаметр трубы отопления

Точно рассчитать, какого сечения трубы вам нужны, не получится. Придется выбирать из нескольких вариантов. А все потому, что добиться одинакового эффекта можно разными способами.

Поясним. Нам важно доставить к радиаторам нужное количество тепла и добиться при этом равномерного нагрева радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией делаем мы это при помощи труб, теплоносителя и насоса. В принципе все, что нам нужно, — это за определенный промежуток времени «прогнать» определенное количество теплоносителя. Тут есть два варианта: поставить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью, или  сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. И вот почему:

  • стоимость изделий меньшего диаметра ниже;
  • с ними работать легче;
  • при открытой прокладке они не так привлекают внимания, а при укладке в пол или стены требуется меньшие по размерам штробы;
  • при небольшом диаметре в системе находится меньше теплоносителя, что снижает ее инерционность и ведет к экономии топлива.
    Расчет диаметра медных труб отопления в зависимости от мощности радиаторов

    Расчет диаметра медных труб отопления в зависимости от мощности радиаторов

Так как есть определенный набор диаметров и определенное количество тепла, которое по ним нужно доставить, каждый раз считать одно и то же — неразумно. Потому были разработаны специальные таблицы, по которым в зависимости от требуемого количества тепла, скорости движения теплоносителя и температурных показателей работы системы, определяется возможный размер. То есть для определения сечения труб в системе отопления находите нужную таблицу и по ней подбираете подходящее сечение.

Расчет диаметра труб для отопления производился по такой формуле (при желании можете посчитать). Затем рассчитанные значения записывались в таблицу.

Формула расчета диаметра трубы отопления

Формула расчета диаметра трубы отопления

Где:

D — искомый диаметр трубопровода, мм
∆t° — дельта температур (разница подачи и обратки), °С
Q — нагрузка на данный участок системы, кВт — определенное нами количество тепла, необходимое на обогрев помещения
V — скорость теплоносителя, м/с — выбирается из определенного диапазона.

В системах индивидуального отопления скорость движения теплоносителя может быть от 0,2 м/с до 1,5 м/с. По опыту эксплуатации известно, что оптимальная скорость находится в пределах 0,3 м/с — 0,7 м/с. Если теплоноситель движется медленнее, возникают воздушные пробки, если быстрее — сильно возрастает уровень шумов. Оптимальный диапазон скоростей и выбирают в таблице. Таблицы разработаны для разных видов труб: металлических, полипропиленовых, металлопластиковых, медных. Рассчитаны значения для стандартных режимов работы: с высокими и средними температурами. Чтобы процесс подбора был более понятен, разберем конкретные примеры.

Расчет для двухтрубной системы

Имеется двухэтажный дом с двухтрубной системой отопления по два крыла на каждом этаже. Использоваться будут полипропиленовые изделия, режим работы 80/60 с дельтой температур 20°C. Теплопотери дома составляют 38 кВт тепловой энергии. На первый этаж приходится 20 кВт, на второй 18 кВт. Схема приведена ниже.

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Правое крыло

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Правое крыло (кликните для увеличения размера)

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Левое крыло

Двухтрубная схема отопления двухэтажного дома. Левое крыло (кликните для увеличения размера)

Справа размещена таблица, по которой определять будем диаметр. Розоватая область — зона оптимальной скорости движения теплоносителя.

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 80/60 с дельтой температур 20оС

Таблица для расчета диаметра полипропиленовых труб отопления. Режим работы 80/60 с дельтой температур 20оС (кликните для увеличения размера)

Начинаем расчет.

  1. Определяем, какую трубу нужно использовать на участке от котла до первого разветвления. Через этот участок проходит весь теплоноситель, потому проходит весь объем тепла в 38 кВт. В таблице находим соответствующую строку, по ней доходим до тонированной розовым цветом зоны и поднимаемся вверх. Видим, что подходят два диаметра: 40 мм, 50 мм. Выбираем по понятным соображениям меньший — 40 мм.
  2. Снова обратимся к схеме. Там где поток разде

Правильный расчет системы отопления с естественной циркуляцией

Экология потребления. Усадьба: истема отопления с естественной вентиляцией проще монтируется, дольше служит, работает устойчиво, а благодаря отсутствию насоса — бесшумна и независима от наличия электроэнергии.

Автономная система отопления дома может выполняется с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.При принудительном способе вода в трубах двигается под воздействием насоса, при естественном — циркуляция осуществляется благодаря разнице в весе между горячей и охлажденной водой.

Правильный расчет системы отопления с естественной циркуляцией

Нагретая в котле вода расширяется, ее удельный вес уменьшается, теплоноситель поднимается по стояку вверх, далее двигается по горизонтальной трубе, проложенной с уклоном, попадает в стояк и проходит через радиаторы отопления, где охлаждается.

Охлажденная вода становится тяжелее и опускается вниз к котлу.

Система отопления с естественной вентиляцией проще монтируется, дольше служит, работает устойчиво, а благодаря отсутствию насоса — бесшумна и независима от наличия электроэнергии.

Недостатками данной системы являются:

  • ограничения в объеме отапливаемых помещений
  • замедленное включение в работу
  • необходимость прокладки труб большего диаметра, что повышает расход материалов
  • опасность замерзания труб в неотапливаемых помещениях из-за низкой скорости движения теплоносителя.

Однотрубные системы

Однотрубные системы отопления, в отличии от двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией проще и дешевле монтируются, требуют меньше труб, поэтому разводка не портит интерьер помещения.

Монтаж осуществляется по схеме с верхней разводкой (как правило, по чердаку). Далее вода по стояку последовательно поступает в радиаторы отопления верхних и нижних этажей.

В отопительные приборы нижних этажей поступает вода меньшей температуры.

Чтобы обеспечить равномерное отопление помещений, на верхних этажах параллельно батареям отопления устанавливаются байпасы — отрезки труб с регулирующей арматурой, а на нижних — радиаторы с большим количеством секций.

Традиционно вентили устанавливаются как на байпасе, так и на входе в радиатор. Сейчас используют трехходовые краны, устанавливаемые в точке соединения подводящей трубы с перемычкой.

Применение современных контроллеров позволяет автоматизировать процесс управления краном.

К монтажу однотрубных систем отопления с естественной циркуляцией предъявляются повышенные требования, так как несоблюдение правил может привести к уменьшению скорости движения теплоносителя или отсутствию его циркуляции.

Необходимо прокладывать трубы, строго выдерживая угол наклона, выполнять разводку с минимумом поворотов, создающих сопротивление потоку теплоносителя, использовать трубы проектного сечения.

Расчет системы

Расчет системы водяного отопления с естественной циркуляцией достаточно сложен и включает:

  • определение мощности котла
  • приборов отопления
  • выбор диаметра труб

Полный расчет мощности котла основан на подсчете потерь тепла через крышу, полы, стены и проемы здания в зависимости от их площади, материала изготовления и разницы температур в доме и на улице.

Расчет диаметра трубы для отопления частного дома: как рассчитать отопление с естественной и принудительной циркуляцией, скорость теплоносителя в системе, таблица, какой диаметр нужен по сечению трубопровода

Для чего это необходимо

А в действительности — для чего нужен расчет диаметров труб отопления? Из-за чего просто-напросто не взять трубы заведомо избыточного размера? Так как тем самым мы обезопасим себя от чрезмерно медленной циркуляции в контуре.

Увы, у для того чтобы подхода имеется пара больших недочётов.

  • Материалоемкость и цена погонного метра растет пропорционально квадрату диаметра. Затраты будут далеко не копеечными.

Увидьте: для сохранения того же рабочего давления при повышении диаметра трубы приходится увеличивать толщину стенок, что дополнительно увеличивает материалоемкость.

  • Что не менее важно, увеличившийся диаметр трубопровода свидетельствует повышение количество теплоносителя и выросшую тепловую инерционность системы. Она будет продолжительнее прогреваться и продолжительнее остывать, что не всегда нужно.
  • Наконец, при открытой прокладке толстых труб отопления они не очень-то украсят помещение, а при скрытой — увеличат глубину штроб в стенках либо толщину стяжки на полу.

Как выбрать диаметр трубы отопления

Точно рассчитать, какого сечения трубы вам нужны, не получится. Придется выбирать из нескольких вариантов. А все потому, что добиться одинакового эффекта можно разными способами.

Поясним. Нам важно доставить к радиаторам нужное количество тепла и добиться при этом равномерного нагрева радиаторов. В системах с принудительной циркуляцией делаем мы это при помощи труб, теплоносителя и насоса. В принципе все, что нам нужно, — это за определенный промежуток времени «прогнать» определенное количество теплоносителя. Тут есть два варианта: поставить трубы меньшего диаметра и подавать теплоноситель с большей скоростью, или  сделать систему большего сечения, но с меньшей интенсивностью движения. Обычно выбирают первый вариант. И вот почему:

Так как есть определенный набор диаметров и определенное количество тепла, которое по ним нужно доставить, каждый раз считать одно и то же — неразумно. Потому были разработаны специальные таблицы, по которым в зависимости от требуемого количества тепла, скорости движения теплоносителя и температурных показателей работы системы, определяется возможный размер. То есть для определения сечения труб в системе отопления находите нужную таблицу и по ней подбираете подходящее сечение.

Расчет диаметра труб для отопления производился по такой формуле (при желании можете посчитать). Затем рассчитанные значения записывались в таблицу.

Как рассчитать диаметр труб для отопления частного дома

Расчет труб отопленияВопрос о том, какой должен быть диаметр труб для отопления в частном доме и в квартире не перестает возникать у тех, кто планирует самостоятельно собрать контур.

В этой статье вы найдете расчет диаметра трубы для отопления. Мы не будем останавливаться на принципе работы обоих видов контура, это материал для другой статьи.

Здесь же просто сравним преимущества и недостатки каждого из них. По итогам будут развенчаны некоторые мифы, и на основании фактов вы сможете самостоятельно сделать выводы.

Двухтрубный контур в квартире многоэтажки

Чтобы правильно сделать отопление в квартире многоэтажного дома нужно изначально все спланировать. Одним из ключевых моментов при планировании является расчет диаметра трубы для отопления.

Техническая часть дела называется гидравлическим расчетом. При этом на выбор диаметра труб для отопления влияют следующие факторы:

  • протяженность системы;
  • температура теплоносителя на подаче;
  • температура теплоносителя на обратке;
  • материалы и фурнитуры;
  • площадь помещения;
  • степень утомлённости помещения.

Иными словами, перед тем как рассчитать диаметр трубы для отопления, нужно определить гидравлические показатели системы. Самостоятельно можно провести только приблизительные расчеты, которые также могут быть использованы на практике.

От диаметра труб для двухтрубной системы отопления напрямую зависит, насколько быстро тепло от котла будет достигать конечной точки контура. Чем меньше условный проход, тем скорость теплоносителя выше.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что при неправильном выборе диаметра трубы отопления в квартире в большую сторону, скорость теплоносителя упадет, а вместе с ней будет ниже температура в последнем радиаторе.

Ведь вода за большее количество времени успеет отдать большее количество тепла.

Самым простым решением как рассчитать диаметр трубы для отопления это придерживаться такого же условного прохода, как и в патрубке, отходящего в вашу квартиру от центрального стояка.

Это сэкономит вам время и нервы, ведь застройщиком неслучайно был установлен контур именно с таким сечением. Перед тем как объект начали строить были проведены все расчеты, гидравлический в том числе.

Если есть желание посчитать все по формуле, то используйте информацию из следующего блока.

Оптимальный диаметр трубы для отопления в квартире и в частном доме до 100 кв м составляет 25 мм. Это относится к изделиям из полипропилена.

Двухтрубный контур в частном доме

Для начала немного обобщим. Возьмём для примера расчет диаметра труб из полипропилена для отопления в частном доме. В основном для контура применяют изделия сечением 25 мм, а отводы к радиаторам ставят 20 мм.

Благодаря тому, что размер труб для отопления в частном доме, использованных в качестве патрубков к батареям меньше, происходят следующие процессы:

  • скорость теплоносителя растет;
  • улучшается циркуляция в радиаторе;
  • батарея прогревается равномерно, что важно при нижнем подключении.

Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм.

Чтобы убедиться в вышеуказанных данных, можно провести расчет диаметра труб для отопления частного дома самостоятельно. Для этого потребуются следующие значения:

  • квадратура помещения.

Зная количество отапливаемых квадратных метров, мы можем рассчитать мощность котла и какой диаметр трубы выбрать для отопления. Чем мощнее нагреватель, тем большего сечения изделия можно использовать с ним в тандеме.

Для обогрева одного квадратного метра помещения потребуется 0,1 кВт мощности котла. Данные справедливы если потолки составляют стандартные 2,5 м;

Показатель зависит от региона и утепления стен. Суть в том, что чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть нагреватель. Чтобы обойти сложные вычисления, которые в приблизительном расчете неуместны, просто нужно добавить 20% к мощности котла, рассчитанной выше;

  • скорость воды в контуре.

Допускается скорость теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1,5 м/с. При этом в большинстве расчетов диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией принято брать среднее значение в 0,6 м/с.

При такой скорости исключается появление шума от трения теплоносителя об стенки;

  • насколько остывает теплоноситель.

Для этого от температуры подачи отнимают температуру обратки. Естественно, точных данных вы не можете знать, тем более что находитесь на этапе проектирования.

Поэтому оперируйте средними данными, которые составляют 80 и 60 градусов, соответственно. Исходя из этого, теплопотери составляют 20 градусов.

Теперь сам расчет как подобрать диаметр трубы для отопления. Для этого возьмем формулу, в которой изначально есть две постоянные величины, сумма которых составляет 304,44.

Условный проход контура, возведённый в квадрат = 304,44 х (квадратура помещения х 0,1 кВт + 20%) / теплопотери теплоносителя / скорость потока.

Последнее действие – это извлечение корня квадратного из полученного результата. Для наглядности посчитаем, какого диаметра трубы использовать для отопления частного дома с одним этажом площадью 120 м2:

304,44 х (120 х 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328

Теперь вычислим корень квадратный из 368,328, что равно 19,11 мм. Перед тем как выбрать диаметр трубы для отопления, еще раз делаем акцент на том, что это так называемый условный проход.

У изделий из разного материала отличается толщина стенок. Так, например, у полипропилена стенки толще, чем у металлопластика. Раз уж мы в качестве образца вяли полипропиленовый контур, продолжим рассматривать этот материал.

В маркировке этих изделий указывается наружное сечение и толщина стенок. Методом отнимания узнаем нужную нам величину и подбираем в магазине.

Для удобства воспользуемся таблицей.

 

По результатам таблицы можно сделать вывод:

  • если достаточно номинального давления в 10 атмосфер, то подходит наружное сечение трубы для отопления в 25 мм;
  • если требуется номинальное давление в 20 или 25 атмосфер, то 32 мм.

Однотрубная система

Перед тем как определить диаметр трубы отопления рассмотреть два вида однотрубных контуров:

  • самотёчная;
  • с принудительной циркуляцией.

Разница заключается в том, что в открытой системе теплоноситель циркулирует самотеком, а в герметичной при помощи насосов. Также отличаются расширительные баки и их расположение.

Для того чтобы вода в контуре открытого типа могла циркулировать, нужно чтобы условный проход был большим. Настолько, что система сильно бросается в глаза. Такой вид контура применим только в частных домах, притом как в квартирах возможно установить только герметичные системы.

Диаметр труб для однотрубной системы отопления закрытого типа может отличаться на разных ее участках, чтобы контур был сбалансированным.

Для небольшого жилья используются патрубки с одинаковым условным проходом. В принципе, для того чтобы определить какой нужен диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией можно воспользоваться уже известной нам формулой.

При этом следует учитывать, что полипропиленовые изделия меньше 32 мм не применяются, даже для маленьких помещений.

Сравнение однотрубной и двухтрубной систем

Отопление с естественной циркуляцией | Всё об отоплении

Какими бывают системы отопления с естественной циркуляцией, как их сделать и что нужно учесть

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно. Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Простейший вариант системы с естественной циркуляцией

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах .

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией. Схема вертикальная

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

Все представленные выше схемы однотрубных разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка с разгонным коллектором

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметалличес

схема для частного дома, закрытая и открытая, однотрубная и двухтрубная система, уклон, расчет


Содержание:


Для владельцев частных домов можно назвать актуальным вопрос, касающийся устройства системы отопления с естественной циркуляцией. Кроме того их интересует, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, а когда это устройство является необходимым. Для начала важно разобраться, что представляют собой системы подобного типа.


схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Основные характеристики и принцип работы


Хотя и схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией достаточно эффективна, но у нее есть и минусы. В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией более простая и доступная. В ее основе лежит способность воды расширяться при нагревании.


Функционирует такая отопительная система по следующему принципу:

  • В котле нагревается определенное количество воды. Согласно законам физики более теплая вода поднимается вверх и самотеком движется по системе, отдавая тепло батареям и радиаторам.
  • В процессе подъема к верхнему уровню системы теплоноситель остывает и в таком состоянии вновь поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, которое способствует быстрому перемещению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. При аварийном отключении электричества система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме


Системы подобного типа имеют некоторые особенности, в частности речь идет о следующем:

  • Отсутствуют подвижные элементы, в том числе и устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и контур замкнутого типа, в котором соли, минералы и различные взвеси присутствуют в определенном количестве. Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических приборов отопления способствует увеличению эксплуатационного периода до 50 лет.
  • Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это объясняется довольно небольшим перепадом давления, характерного для подобных систем. Кроме того со стороны труб и радиаторов отопления теплоноситель также испытывает определенное сопротивление. Однако это не является запретом для использования большего радиуса системы, указанные значения являются условными.
  • Система с естественной циркуляцией теплоносителя характеризуется большой инерционностью. От запуска или растопки котла до достижения комфортной температуры в помещении проходит несколько часов. Это происходит из-за некоторых особенностей системы: вначале прогревается теплообменник, а затем вода, которая начинает довольно медленно циркулировать по системе.
  • Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае обеспечивается минимальное сопротивление свободно перемещающейся остывающей воде. Для отвода воздушных пробок в системе монтируют расширительный бачок, который может быть полностью герметичным, как в схеме закрытой системы отопления с естественной циркуляцией, или открытым.


Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующей системой, с понижением температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.


система отопления частного дома с естественной циркуляцией


На циркуляционный напор оказывают влияние следующие факторы:

  • Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее переливается в котел, расположенный ниже по отношению к самому нижнему прибору отопления. Этот параметр остается неизменным на протяжении всего времени работы системы.
  • Разная плотность воды на выходе из котла и в обратной трубе, определяющаяся температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегулирование: с понижение температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции


Скорость движения теплоно

Программа для расчета дымохода для трубы диаметром

Mecaflux, Программное обеспечение позволяет рассчитать тепловой поток и размер дымохода, но для тех, у кого нет программного обеспечения,

— это метод расчета, используемый для оценки диаметра дымоходов, канала теплового потока и расхода дымовых газов в зависимости от мощности, типа котла и его производительности.

Этот метод определения диаметров дымохода основан на DTU, который можно загрузить по этой ссылке: Вспомогательные размеры воздуховодов Дым: DTU 12/75 (P 51-701) действителен только для естественного теплового потока и для SP inst> 75 th / h

Задачи: Проектирование габаритных характеристик каминов (высота, диаметр). Соответствие нормам по загрязнению окружающей среды (содержание SO 2.)

Расчет интерфейса дымохода, интегрированного со стандартом mecaflux (подробности ниже)

Расчет диаметра дымохода или дымохода должен соответствовать правилам, касающимся загрязнения, установке скорости выхлопа в зависимости от содержания серы, а также принципу циркуляции, рассчитанному с помощью Бернулли, в зависимости от потери напора в дымовой трубе, высоты дымохода и температуры. разница между входом и выходом дымохода.

Что нас интересует в первую очередь при расчетах и ​​размерах дымохода или дымохода, так это минимальная скорость дымовыделения. Минимальная скорость, которую необходимо соблюдать, мы проверим, реализует ли генератор и система дымоудаления это условие циркуляции. Мы обсудим здесь правила минимальной нормы выбросов, которые должен обеспечивать трубопровод, в зависимости от содержания серы в дымовых газах. Но регулирование дымовыделения далеко выходит за эти рамки.

  • Минимальная скорость дымоудаления в дымоходе должна соответствовать номинальной мощности самого маленького котла, выходящего только в воздуховод, больше или равна минимальному уровню выбросов, как определено ниже:

Генераторы рабочего режима

Мощность горелки [th / h] / PCI

Содержание серы «х» в топливе

[г / т] / PCI

<0,10

0,10

1

2

Все или ничего

P <8000

2

2

5

P> 8000

2

3

6

непрерывно

3

3

6

P <8000

4

6

9

9

P> 8000

4

6

9

12

  • работает Все или ничего : Генератор работает в номинальном темпе или не работает
  • непрерывная работа : Мощность горелки никогда не может быть меньше 66% от номинальной мощности.
  • с регулируемым режимом работы : Мощность горелки может быть менее 66% от номинальной мощности.

Теперь, зная минимальную скорость дымоудаления, нам нужен поток дымохода, чтобы узнать правильный размер трубы ..

оценка расхода дыма (при отсутствии данных производителя котла) может быть рассчитана на основе мощности котла или генератора и избытка воздуха.

Избыток воздуха можно оценить по типу генератора

Средние значения избытка воздуха:

  • Средние значения избытка воздуха:
  • Уголь: e = 70%
  • Нефть: e = 45%
  • Газ: e = 30%
  • Бревна: e = 50%
  • Древесина гранулированная: e = 30%

расход дымовых газов рассчитывается по формуле:

При массовом расходе дымовых газов: [кг / ч], e:% избытка воздуха, P: Мощность горелки [th / h] / PCI

Как вы, наверное, заметили, расход дымовых газов здесь указан в массовом расходе, чтобы преобразовать его в объемный расход, нам нужно знать среднюю плотность дымовых газов.Таблица плотности дымовых газов, оцененная в зависимости от температуры, представлена ​​в mecaflux. Но чтобы не оставить вас в затруднительном положении, если у вас нет мекафлюкса, вот плотность дыма при 150 °: 0,9 кг / м3 и при 50 ° 1,1. Температура имеет решающее значение для оценки плотности дыма в канале.

Эта плотность также необходима для расчета фактической скорости движения дыма в трубе, потому что минимальный стандарт скорости и скорости потока дыма из котла не говорит нам, работает ли дымоходный дымоход !! ,Таким образом, температура на входе в воздуховод необходима для дальнейшего измерения. Температура жидкости (дыма) указана производителем или по умолчанию в следующей таблице:

Эффективность сгорания hc

топливо

избыток воздуха%

5%

15%

30%

45%

60%

96%

Газ

95

88

мазут

103

95

94%

Газ

142

132

118

107

98

мазут

156

142

127

115

105

92%

Газ

190

176

157

143

131

мазут

208

190

170

153

140

90%

Газ

238

220

198

179

164

мазут

260

238

212

191

175

88%

Газ

286

264

236

215

197

мазут

310

286

254

229

209

86%

Газ

332

308

275

250

230

мазут

362

332

297

268

244

В зависимости от производительности, топлива и избытка воздуха мы получаем разницу температур на выходе дымовых газов из котла и наружную температуру.

наружная температура принимается равной:

. 18 ° C только для котлов, работающих ЗИМОЙ

, 30 ° C для котлов, работающих круглый год

Пример:

если h c = 94% для газа с 15% избытком воздуха , получается для котла, работающего круглый год:

Temp дымоходы = (132 — 30)

Temp дымоходы =
102 ° Cat вход в дымоход.

средняя температура в канале немного ниже, чем температура на входе, потому что дым охлаждается при контакте со стенками канала. мы оцениваем потерю температуры в зависимости от длины и типа воздуховода согласно следующему примерному падению температуры:

  • — 3 ° C / мл для металлических дымоходов
  • — 1,5 ° C / мл для каменных дымоходов
  • — 0,8 ° C / мл для изолированных дымоходов

Средняя температура в трубе будет примерно равна (температура на входе + температура на выходе) / 2.(это приближение, потому что на самом деле средняя температура меняется по-другому)

со средней температурой, мы выбираем среднюю плотность в воздуховоде. Таким образом, мы можем оценить приблизительный диаметр трубы, которая несет скорость, требуемую правилом загрязнения

сечение м� = (массовый расход X средняя плотность) / минимальная скорость дымовых труб.

Чтобы убедиться, что наша система работает, нам необходимо проверить, обеспечивает ли эффект дымовой трубы, вызванный разницей плотности между наружным воздухом и средней плотностью дымохода в воздуховоде, циркуляцию тепла

Для этого мы используем Бернулли, который дает соотношение между энергией статического и динамического давления.

кажется, что разница в давлении из-за разницы плотности между внешней и внутренней частью воздуховода приводит к разнице в скорости.эта разница давлений является движущим давлением

управляющее давление снижается за счет сопротивления давлению: падения давления в трубопроводе и котле, а также давление в котельной (около 2,5 Паскалей из-за отсутствия ветра)

Фактическая скорость в воздуховоде может быть оценена как:

скорость = sqrt (((эффект сопротивления движущему давлению) X2) / средняя плотность в воздуховоде)

, поэтому мы проверяем, что скорость больше, чем правило загрязнения.

Со стандартом Mecaflux:

Метод проектирования и расчета дымохода, упомянутый выше, интегрирован в программное обеспечение mecaflux меню инструмент / дымоходы.

Этот инструмент позволяет быстро узнать и оценить диаметр и длину воздуховода в зависимости от параметров системы отопления.

В упрощенном режиме задается диаметр, который необходимо применить для реализации скорости в трубе, в зависимости от генератора и избыточного воздуха, а режим с дополнительными параметрами позволяет вводить дополнительные параметры…

Упрощенный расчет труб дымохода ::

Mecaflux Программное обеспечение позволяет рассчитать диаметр дымохода в зависимости от различных параметров, таких как КПД котла, содержание серы, высота воздуховода, падение давления, давление в котельной или заданная температура. в дымоход …

.

Размер трубы отопления: размер трубы и расчет падения давления для гидравлических систем отопления и охлаждения для iOS — Бесплатная загрузка и обзоры программного обеспечения

От Себастьяна Валича:

Мгновенно оцените требуемый диаметр трубы закрытой гидравлической системы отопления или охлаждения и рассчитайте перепад давления воды. Введите требуемую мощность нагрева или охлаждения, а также температуру подачи и возврата. Выберите материал трубы. Рекомендуемый диаметр трубы уже указан в виде стандартного DN.Кроме того, выберите рекомендуемый или нестандартный диаметр трубы и укажите длину участка трубы и фитинги. Результаты включают расход воды, скорость, перепад давления и перепад давления на 100 м прямой трубы и могут использоваться для определения параметров циркуляционного насоса. — Простота использования; — Подходит для водяных систем отопления и охлаждения. ; — Подходит для большого диапазона мощности отопления и охлаждения; — Предварительно определенные материалы труб; — Диапазон температуры воды от 1 до 99 C; — Полностью не зависит от каких-либо производителей; — Не требуется вход в систему, не требуется подключение данных для расчета; — Очень быстро расчет без задержек; — Быстрая оценка необходимого диаметра трубы при проектировании гидравлической (водяной) закрытой системы отопления или охлаждения.- Быстро определить требования к циркуляционному насосу, будь то новая система или заменяющий насос. — Рекомендуется рассчитывать каждую секцию системы трубопроводов отдельно и дополнительно проверять падение давления в системе в целом. — Приложение полезно только для расчетов гидравлических (водяных) закрытых систем отопления или охлаждения. Другие системы и носители не поддерживаются. — Поддерживаются только метрические единицы. — Приложение, хотя и является точным, не предназначено для полной замены специализированного программного обеспечения для проектирования систем отопления и охлаждения.Приложение не требует подключения для передачи данных. Он не требует и не собирает никаких личных данных. Он также не содержит сторонней рекламы. Также: никаких покупок в приложении.

,

Linear Thermal Expansion

Когда объект нагревается или охлаждается, его длина изменяется на величину, пропорциональную исходной длине и изменению температуры. Линейное тепловое расширение — изменение длины — объекта может быть выражено как

dl = L 0 α (t 1 — t 0 ) (1)

где

dl = изменение длины объекта (м, дюймы)

L 0 = начальная длина объекта (м, дюймы)

α = коэффициент линейного расширения ( м / м o C, дюйм / дюйм o F)

t 0 = начальная температура ( o C, o F)

t 1 = конечная температура ( o C, o F)

Окончательную длину объекта можно рассчитать как

L 1 = L 0 + dl

= L 0 + L 0 α (t 1 — t 0 ) (2)

где

L 1 = конечная длина объекта (м, дюймы)

Примечание! — коэффициенты линейного расширения для большинства материалов зависят от температуры.

Пример — Расширение труб из меди, углеродистой и нержавеющей стали

Для более широкого диапазона температур — рассчитайте для меньших пролетов и объедините результаты.

Онлайн-калькулятор теплового линейного расширения

Линейные температурные коэффициенты — α для некоторых распространенных металлов
  • алюминий: 0,000023 (м / м o C) (23 мкм / м o C)
  • сталь: 0,000012 (м / м o C) (12 мкм / м o C)
  • медь: 0.000017 (м / м o C) (17 мкм / м o C)
  • другие коэффициенты ..
  • другие металлы ..

Пример — расширение алюминиевой балки

Aluminum beam - thermal expansion

Алюминиевая конструкция предназначена для температур от -30 o C до 50 o C . Если длина балки составляет 6 м при сборке при 20 o C — наименьшая конечная длина балки при минимальной температуре -30 o C может быть рассчитана как

L 1 = (6 м) + (6 м) (0.000023 м / м o C) ((-30 o C ) — (20 o C) )

= 5.993 м

Самая длинная конечная длина балки при максимальной температуре 50 o C можно рассчитать как

L 1 = (6 м) + (6 м) (0,000023 м / м o C) ((50 o C ) — (20 o C) )

= 6.004 м

Поверхностное расширение

Величина, на которую увеличивается единица площади материала при повышении температуры на один градус, называется коэффициентом поверхностного расширения (площади) .

Кубическое расширение

Величина, на которую увеличивается единичный объем материала при повышении температуры на один градус, называется коэффициентом кубического расширения .

.