СтройЭксперт

Расчет однотрубной системы отопления

1. Определение теплопотерь помещения

Определение теплопотерь здания является важным этапом при проектировании системы отопления. Для этого используют различные методики, наиболее распространенной из которых является расчет по формуле:

“`
Q = k * F * (tв – tн)
“`

где:

* Q – теплопотери помещения, Вт
* k – коэффициент теплопередачи наружных ограждающих конструкций, Вт/(м².°C)
* F – площадь наружных ограждающих конструкций, м²
* tв – внутренняя температура помещения, °C
* tн – расчетная температура наружного воздуха, °C

2. Определение диаметров труб

Диаметр труб для однотрубной системы отопления определяется исходя из расхода теплоносителя и скорости его движения. Расход теплоносителя можно определить по формуле:

“`
G = Q / (c * Δt)
“`

где:

* G – расход теплоносителя, кг/с
* Q – теплопотери помещения, Вт
* c – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг.°C)
* Δt – перепад температур теплоносителя на входе и выходе из помещения, °C

Скорость движения теплоносителя должна находиться в пределах 0,5-1 м/с. Рекомендуется принимать скорость движения для чугунных труб – 0,7 м/с, а для стальных – 1 м/с.

Диаметр труб определяется по формуле:

“`
d = √(4 * G / (π * v * ρ))
“`

где:

* d – диаметр трубы, м
* G – расход теплоносителя, кг/с
* v – скорость движения теплоносителя, м/с
* ρ – плотность теплоносителя, кг/м³

3. Расчет теплоотдачи приборов отопления

Теплоотдача приборов отопления определяется исходя из теплопотерь помещения и выбранной температуры теплоносителя. Для радиаторов теплоотдача можно определить по формуле:

“`
Qp = 4,7 * Fp * (tср – tк)
“`

где:

* Qp – теплоотдача радиатора, Вт
* Fp – площадь поверхности радиатора, м²
* tср – средняя температура теплоносителя в радиаторе, °C
* tк – температура поверхности радиатора, °C

Средняя температура теплоносителя определяется как среднее арифметическое между температурой теплоносителя на входе и выходе из радиатора. Температура поверхности радиатора принимается равной 60-80 °C.

4. Определение сопротивления системы отопления

Сопротивление системы отопления определяет необходимый напор для циркуляции теплоносителя и рассчитывается по формуле:

“`
Rs = Σ (ξi + l * λi) / g
“`

где:

* Rs – сопротивление системы отопления, Па·с²/кг
* ξi – местные сопротивления (фитинги, арматура), Па·с²/кг
* l – длина участка трубопровода, м
* λi – коэффициент сопротивления трения участка трубопровода, Па·с²/кг·м
* g – ускорение свободного падения, м/с²

5. Определение напора насоса

Для создания циркуляции теплоносителя в системе отопления необходим напор, который создается насосом. Необходимый напор насоса определяется по формуле:

“`
Hn = Rs * G
“`

где:

* Hn – напор насоса, Па
* Rs – сопротивление системы отопления, Па·с²/кг
* G – расход теплоносителя, кг/с

6. Подбор насоса

Насос подбирается по требуемому напору и расходу теплоносителя. При выборе насоса необходимо учитывать его характеристики, такие как производительность, мощность и КПД.

Пример расчета

Рассчитаем однотрубную систему отопления для помещения площадью 50 м². Высота помещения – 3 м. Температура наружного воздуха в расчетный период – -25 °C.

Коэффициент теплопередачи наружных ограждающих конструкций – 0,8 Вт/(м².°C).

1. Теплопотери помещения:

“`
Q = 0,8 * (50 * 3) * (-25 – 20) = 4800 Вт
“`

2. Расход теплоносителя:

Допустим, что используется вода в качестве теплоносителя. Принимаем перепад температур на входе и выходе из помещения 20 °C. Тогда расход теплоносителя будет равен:

“`
G = 4800 / (4200 * 20) = 0,057 кг/с
“`

3. Диаметр труб:

Для стальных труб принимаем скорость движения 1 м/с. Тогда диаметр труб будет равен:

“`
d = √(4 * 0,057 / (π * 1 * 1000)) = 0,01 м = 10 мм
“`

4. Теплоотдача прибора отопления:

Допустим, что используются чугунные радиаторы. Принимаем температуру теплоносителя на входе в радиатор 80 °C, а температуру поверхности радиатора 70 °C. Тогда теплоотдача одного радиатора будет равна:

“`
Qp = 4,7 * 1,5 * (80 – 70) = 56,1 Вт
“`

Количество радиаторов определяется как:

“`
N = Q / Qp = 4800 / 56,1 = 86 шт
“`

5. Сопротивление системы отопления:

Сопротивление системы отопления принимается в расчетах 500 Па·с²/кг.

6. Напор насоса:

“`
Hn = 500 * 0,057 = 28,5 Па
“`

Подобранный насос должен иметь напор не менее 28,5 Па и производительность не менее 0,057 кг/с.