» » Гидравлическая устойчивость

Гидравлическая устойчивость

 Гидравлическая устойчивость

 

Под гидравлической устойчивостью двухтрубной системы отопления буду подразумевать степень влияния одних отопительных приборов (ОП) на другие. В последнее десятилетие, для определения гидравлической устойчивости стали использовать зарубежный термин "authority of the valve", который дословно переводится, как "авторитет клапана", или "авторитет термоклапана".
 
Если в системе не применены ни автоматические, ни ручные радиаторные термоклапаны, то система работает в статическом гидравлическом режиме. Т.е. расход (проток) теплоносителя через ОП не меняется. Поэтому расход теплоносителя можно один раз отбалансировать (перераспределить между ОП или по-другом "увязать" циркуляционные кольца) при пуско-наладке системы и в дальнейшем взаимовлияния одних ОП на другие не будет. Но такие системы морально устарели, так как не имеют возможности покомнатной регуляции температуры, неэкономичны по расходу топлива и некомфортны. Поэтому сейчас, чаще всего, устанавливают термоклапаны с ручным управлением или под автоматическим управлением термоголовкой (термоэлементом).
 
Если же применены термоклапаны (термоголовки), то при покомнатной ручной или автоматической регулировке теплоотдачи ОП, изменение расхода теплоносителя через один ОП будет влиять на расход через другие ОП. А это вызовет гидравлическую разбалансировку системы в незначительной или в значительной степени. Что в свою очередь приведет к понижению комфорта и увеличению расхода топлива.
 
Идеальным вариантом, с точки зрения гидравлики, в этом случае было бы установить на каждом ОП термостатический клапан с автоматическим регулятором расхода. Но, такое решение вызовет сильное удорожание оборудования, которое далеко не всем по карману. Поэтому, чаще всего, применяют другое решение - высчитывают "авторитеты" радиаторных термоклапанов.
 
Авторитет термоклапана определяется как соотношение гидросопротивления балансировочного клапан на ОП (плюс сопротивление самого ОП, что в сумме называют сопротивлением приборного узла) к гидросопротивлению циркуляционного кольца. А гидросопротивление циркуляционного кольца - это сопротивление приборного узла плюс сопротивление подводящих и отводящих труб от котла до приборного узла.
 
Попробую привести аналогию. Сравню гидросопротивление приборного узла с сопротивлением электроконвектора, скажем, мощностью
1 кВт. А сопротивление циркуляционного кольца сравню с сопротивлением этого электроконвектора плюс сопротивление квартирной электропроводки.
И, чтобы при включении электроконвектора в одной комнате, сильно не пригасали электролампочки накаливания в других комнатах, требуется, чтобы электропроводка была сделана с необходимым сечением электропроводов. А не проводкой "с волос толщиной".
 
Требуется, чтобы падение напряжения (выделение мощности), происходило в бОльшей степени на электропотребителях, а не в электропроводке.
 
Теория гидравлики, советует, что сопротивление приборного узла (для 2-х трубной системы), должно составлять около 70%, от сопротивления всего циркуляционного кольца. Но не меньше 30%. Более подробно, на примере, расчётов вернусь к этому несколькими абзацами ниже.
 
Поэтому, для повышения гидравлической устойчивости (авторитетов термоклапанов) можно идти одним или сразу несколькими путями:
 
1. Увеличивать диаметры подводящих трубопроводов, с целью уменьшить гидросопротивление циркуляционных колец. По аналогии с увеличением сечения электропроводки.
 
2. Увеличивать сопротивление приборного узла, используя для этого термоклапаны повышенного сопротивления с преднастройками Kv, и/или балансировочные клапаны на обратках ОП. С целью увеличить перепад давлений (дельту Р) на термоклапане.
 
3. Увеличивать напор циркуляционного насоса (перепад давлений на выходе/входе котла). С целью увеличить соотношение сопротивления приборного узла к сопротивлению циркуляционного кольца. По аналогии с повышением напряжения в электросети.
 
4. Уменьшать величину остывания теплоносителя в ОП, компенсируя увеличением расхода теплоносителя через приборный узел, за счёт чего повышается сопротивление приборного узла.
 
, где рассматривался вопрос выбрать попутную или тупиковую (встречную) схему системы отопления, был описан случай частой гидравлической неустойчивости попутной схемы отопления (вплоть до "опрокидывания циркуляции") при неверно выбранных диаметрах труб и Kv арматуры.
 
Вот на примере этого же дома и этой попутной схемы, посмотрим, как можно сделать эту систему устойчивой. И сделать хорошие авторитеты термоклапанов.
 
В отличие, от расчетов в предыдущей статье по ссылке, взял наиболее встречающиеся "типовые" (распространенные решения, часто ошибочные) по выбору диаметров труб. Трубы в данном расчёте использованы ППр 25 мм для магистралей и 20 мм для подводок к секционным ОП. Использованы термоклапаны повышенного гидросопротивления с преднастройками Kv. Подразумевался в использовании  неконденсационный настенный газовый котел со встроенным циркуляционным насосом с напором до 5 м.в.с. (метров водяного столба). Температурный режим системы 70/60 градусов. Температура подачи котла ограничена в +70 градусов из соображений долговечности службы ППр труб. Обратка проектировалась на температуру не ниже +60 градусов из-за соображений об отсутствии кислотного конденсата на теплообменнике котла.

Гидравлическая устойчивость

 

Гидравлическая устойчивость

 

Чтобы снивелировать встречающийся недостаток попутки (несмотря на "зауженные" магистрали) в виде "просадки" прогрева средних радиаторов (в том числе исключения "опрокидывания циркуляции"), а также для того, чтобы увеличить авторитеты клапанов (гидравлическую устойчивость системы), на термоклапанах был запроектирован минимальный перепад давлений (дельта Р dP) от 26 кПа. Авторитеты термоклапанов при этом получились в интервале 0,65 - 0,75, т.е. сопротивления приборных узлов 65 - 75% от сопротивления соответствующих циркуляционных колец. На скане авторитеты вентилей показаны в столбце таблицы "Авт."
 
Посмотрим циркуляционное кольцо с термоклапаном, имеющим в этой системе наименьший авторитет 0,65 -
 
 

Гидравлическая устойчивость

 

Сопротивление этого циркуляционного кольца (с радиатором четвертым слева направо) составляет 39983 Па. Кстати, в правильно сбалансированной системе с увязанными циркуляционными кольцами, всех кольца имеют практически одинаковые сопротивления. Так и в этой сбалансированной при расчете системе, сопротивление колец 39989+-5 Па. Сопротивление кольца обозначено как dРцк=39983 Па. Сопротивление приборного узла складывается из сопротивления термоклапана в 26193 Па и радиатора в 54 Па. Итого сопротивление приборного узла составляет 26247 Па.  26427 Па / 39983 Па * 100% = 65% (отбрасывая цифры после запятой). Что и видим в таблице в столбце "Авт." на следующем скане на выделенном голубым цветом термоклапане (четвертый радиатор слева) -
 

Гидравлическая устойчивость

 

Замечу, что если бы не было принято специальных мер по улучшению гидравлической устойчивости и увеличению авторитетов термоклапанов (в данном случае повышением напора насоса), то на этой же системе, могло наблюдаться явление гидравлической неустойчивости, близкое к "опрокидывание" циркуляции на средних радиаторах.
 
И термоклапаны работали бы не в пропорциональном режиме (релейном включено/выключено), что опять же, приводило бы к ухудшению комфортности и повышению расхода топлива (газа). Предотвратил "обратную циркуляцию" только выбор термоклапанов практически с самым широким диапазоном преднастройки Kv от 0,04 до 0,73 м3/ч и повышенным специально для двухтрубных систем гидравлическим сопротивлением КМС до 65490.
 
В рассмотренном случае, была бы предпочтительней тупиковая схема. Так как необходимый напор насоса (при необходимом расходе теплоносителя) находится на пределе возможности циркуляционного насоса с напором 5 м.в.с. А в тупиковой схеме, гидросопротивление системы было бы меньше, и требовался бы меньший  напор насоса при том же диаметре магистралей.
 
Ниже показываю, какие были бы недостаточные авторитеты термоклапанов 8-ми из 10-ти радиаторов, от 0,10 до 0,26. И приоткрывание/призакрывание термоклапанов на одних радиаторах, приводило бы к изменению (в худшую сторону) гидравлических режимов других радиаторов.
 
 
 

Гидравлическая устойчивость

 

 
Автор Инчин Владимир Владимирович
   Копирование не возбраняется,
 при указании авторства и размещении активной прямой ссылки на этот сайт.

  
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Текст комментария:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос: Разгадайте зашифрованное звёздочками слово: радиатор ото*лен*я
Ответ:
Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код: