Статический напор в системе отопления: Статический напор в системе отопления

Содержание

Статическое давление в системе отопления

Обеспечить эффективное функционирование обогрева дома или квартиры помогает сбалансированное рабочее статическое давление в системе отопления. Проблемы с его значением приводят к появлению сбоев в эксплуатации, а также к выходу из строя отдельных узлов или системы в целом.

Важно не допускать существенного колебания, особенно в сторону повышения. Также негативно сказывается разбалансировка в конструкциях, имеющих встроенный циркуляционный насос. Он может вызывать кавитационные процессы (закипание) с теплоносителем.

Базовые понятия

Необходимо учитывать, что давление в системе отопления подразумевает исключительно параметр, при котором учитывается только избыточное значение, без учета атмосферного. Характеристики тепловых приборов учитывают именно эти данные. Расчетные данные берутся исходя из общепринятых округленных констант. Они помогают понять в чем измеряется отопление:

0,1 МПа соответствуют 1 Бар и примерно равно 1 атм

Небольшая погрешность будет при замерах на разных высотах над уровнем моря, но экстремальными ситуациями будем пренебрегать.

В понятие рабочего давления в системе отопления входят два значения:

статическое;
динамическое.

Статическое давление – это величина, обусловленная высотой столба воды в системе. При расчетах принято принимать, что десятиметровый подъем обеспечивает дополнительно 1 амт.

Динамическое давление нагнетают циркуляционные помпы, перемещая теплоноситель по магистралям. Оно не определяется исключительно параметрами насосов.

Одним из важных вопросов, появляющихся во время проектирования схемы разводки, бывает, какое давление в системе отопления. Для ответа понадобится учесть способ циркуляции:

В условиях естественной циркуляции (без водяной помпы) достаточно иметь небольшое превышение над статическим значением, чтобы теплоноситель самостоятельно циркулировал по трубам и радиаторам.
Когда определяется параметр для систем с принудительной подачей воды, то его значение в обязательном порядке должно быть значительно выше статического, чтобы по максимуму использовать КПД системы.

При расчетах необходимо учитывать допустимые параметры отдельных элементов схемы, например, эффективную эксплуатацию радиаторов под высоким давлением. Так, чугунные секции в большинстве случаев не способны выдерживать напор более 0,6 МПа (6 атм).

Запуск системы отопления многоэтажного дома не обходится без установленных регуляторов давления на нижних этажах и дополнительных помпах, поднимающих давление, на верхних этажах.

С этой статьей читают: Виды радиаторов отопления и их рабочие характеристики

Методика контроля и учета

Чтобы контролировать давление в отопительной системе частного дома или в собственной квартире, необходимо в разводку вмонтировать манометры. Они будут учитывать исключительно превышение значения над атмосферным параметром. В основе их работы использован деформационный принцип и трубка Бредана. Для замеров, используемых в работе автоматической системы, уместными окажутся аппараты, использующие электроконтактный тип работы.

Давление в системе частного дома

Параметры врезки этих датчиков регламентированы Госехнадзором. Даже если не предполагаются какие-либо проверки со стороны контролирующих органов, то желательно соблюдать правила и нормы, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию систем.

Врезка манометра осуществляется посредством трехходовых кранов. Они позволяют выполнять продувку, обнуление либо замену элементов без вмешательства в работу отопления.

С этой статьей читают: Ремонт батареи отопления

Понижение давления

Если давление в системе отопления многоэтажного дома или в системе частного строения падает, то основной причиной в такой ситуации является возможная разгерметизация отопления на каком-то участке. Контрольные замеры проводятся при выключенных циркуляционных насосах.

Проблемный участок необходимо локализовать, а также надо выявить точное место течи и устранить ее.

Параметр давления в многоквартирных домах отличается высоким значением, так как приходится работать с высоким столбом воды. Для девятиэтажки нужно удерживать около 5 атм, при этом в подвале манометр будет показывать цифры в пределах 4-7 атм. На подводе к такому дому общая теплотрасса обязана иметь 12-15 атм.

Рабочее давление в системе отопления частного дома принято удерживать на уровне 1,5 атм с холодным теплоносителем, а при нагреве оно поднимется до 1,8-2,0 атм.

Когда значение у принудительных систем падает ниже 0,7-0,5 атм, то происходит блокировка насосов на прокачку. Если уровень давления в отопительной системе частного дома дойдет до 3 атм, то в большинстве котлов это будет восприниматься как критический параметр, при котором сработает защита, стравливая избыток теплоносителя автоматически.

Повышение давления

Такое событие встречается реже, но к нему также нужно подготовиться. Основной причиной служит проблема с циркуляцией теплоносителя.

Вода в какой-то точке практически стоит без движения.

Таблица увеличения объема воды при нагреве

Причины бывают в следующем:

происходит постоянная подпитка системы, за счет чего в контур поступает дополнительный объем воды;
случается влияние человеческого фактора, за счет которого были на каком-то участке перекрыты задвижки или пропускные краны;
бывает, что автоматический регулятор отсекает поступление теплоносителя от катальной, такая ситуация возникает, когда автоматика пытается понизить температуру воды;
нечастым случаем является блокирование воздушной пробкой прохода теплоносителя; в этой ситуации достаточно стравить часть воды, удалив воздух через кран Маевского.

Для справки. Что такое кран Маевского. Это устройство для спуска воздуха из радиаторов центрального водяного отопления, которое можно открыть с помощью специального разводного ключа, в крайних случаях – отверткой.

В быту именуется краном для выпуска воздуха из системы.

Борьба с перепадами давления

Давление в системе отопления многоэтажного дома, так же как и в собственном доме, можно выдерживать на стабильном уровне без существенных перепадов. Для этого применяют вспомогательное оборудование:

система воздухоотводов;
расширительные бачки открытого или закрытого типа

Мембранный расширитель

клапаны аварийного сброса.

Причины возникновения перепадов давления бывают разные. Чаще всего встречается его понижение.

ВИДЕО: Давление в расширительном баке котла

Статическое давление в системе отопления

Испытание системы отопления

Системы отопления обязательно тестируют на устойчивость к давлению

Из этой статьи вы узнаете, что такое статическое и динамическое давление системы отопления, зачем оно нужно и чем отличается. Также будут рассмотрены причины его повышения и понижения и методы их устранения. Помимо этого, речь пойдет о том, каким давлением испытывают различные системы отопления и способы данной проверки.

Виды давления в отопительной системе

Выделяют два вида:

статистическое;
динамическое.

Что такое статическое давление системы отопления? Это то, которое создаётся под воздействием силы притяжения. Вода под собственным весом давит на стенки системы с силой пропорциональной высоте, на которую она поднимается. С 10 метров этот показатель равен 1 атмосфере. В статистических системах не задействуют нагнетатели потока, и теплоноситель циркулирует по трубам и радиаторам самотеком. Это открытые системы. Максимальное давление в открытой системе отопления составляет около 1,5 атмосферы. В современном строительстве такие методы практически не применяются, даже при монтаже автономных контуров загородных домов. Это связано с тем, что для такой схемы циркуляции надо применять трубы с большим диаметром.

Это не эстетично и дорого.

Динамическое давление в системе отопления можно регулировать

Динамическое давление в закрытой системе отопления создается искусственным повышением скорости потока теплоносителя при помощи электрического насоса. Например, если речь идет о многоэтажках, или крупных магистралях. Хотя, теперь даже в частных домах при монтаже отопления используют насосы.

Важно! Речь идет об избыточном давлении без учета атмосферного.

Каждая из систем отопления имеет свой допустимый предел прочности. Иными словами, может выдержать разную нагрузку. Чтобы узнать какое рабочее давление в закрытой системе отопления, надо к статическому, создаваемому столбом воды, добавить динамическое, нагнетаемое насосами. Для правильной работы системы, показания манометра должны быть стабильными. Манометр – механический прибор, измеряющий силу, с которой вода движется в системе отопления. Он состоит из пружины, стрелки и шкалы. Манометры устанавливаются в ключевых местах.

Благодаря им можно узнать какое рабочее давление в системе отопления, а также выявлять неисправности в трубопроводе во время диагностики.

Перепады давления

Чтобы компенсировать перепады, в контур встраивается дополнительное оборудование:

расширительный бачок;
клапан аварийного выброса теплоносителя;
воздухоотводы.

Скачки рабочего давления в системе отопления могут быть спровоцированы различными причинами. В процессе эксплуатации может наблюдаться повышение или понижение давления. Рассмотрим основные причины такого явления и будем разбираться, как с этим бороться.

Причины понижения

При понижении рабочего давления циркуляция воды может просто остановиться, так отключится нагреватель. Помимо этого, низкая скорость теплоносителя приведет к тому, что на отдаленные участи контура вода будет доходить с большими теплопотерями, или, вообще, не дойдет. Причинами такого явления может быть:

Чтобы найти место, где протекает вода надо обследовать каждый узел. Делать это следует очень внимательно. Бывают случаи, когда утечка настолько мизерна, что незаметна визуально. Также могут образоваться микроскопические трещины на теплоносителе.

Если насосы перестают качать воду по трубам, то норма давления в системе отопления не может быть соблюдена. Все насосы электрические, поэтому причиной может стать его обесточивание. В первую очередь, надо проверить его подпитку от электросети. Если все в порядке, возможно, сломался механизм. В этом случае насос придется заменить.

неисправность расширительного бачка;

Бачок компенсирует расширение воды при нагревании. Он состоит из двух камер, которые разделены резиновой мембраной. Одна камера с газом, вторая для воды. В газовой камере есть ниппель, через который можно подкачивать воздух обычным насосом. Падение давления может наблюдаться, если в газовой камере недостаточный объём воздуха или если порвалась мембрана. В первом случае надо открутить бачок, спустить с него воду и воздух, а потом накачать необходимое количество атмосфер. Во втором случае – только замена. Также причиной падения рабочего давления в системе отопления может быть недостаточный объём бачка. В этом случае необходимо установить дополнительный бак.

Причины повышения

Повышенное давление в открытой или закрытой системе отопления свидетельствует о ее неисправности. Почему это происходит:

образование воздушной пробки;

Воздушная пробка может стать причиной изменения рабочего давления

Если в трубе есть воздух, он оказывает сильное сопротивление потоку теплоносителя, не пропуская его дальше. Таким образом, горячая вода просто не доходит до некоторых участков. Вследствие — холодные радиаторы и опасность размораживания. Для удаления воздушных пробок в вероятных местах их образования устанавливаются воздухоотводы.

Они автоматически выпускают воздух наружу. Также из-за воздушной пробки рабочее давление может повыситься в радиаторах отопления. В батареях нового образца, вверху, есть клапан, через который можно вручную выпустить воздух.

Могут забиться фильтры воды, а также труба. На ее внутренних стенках образуется налет, который уменьшает диаметр трубы. Проблема решается чисткой. Если не помогает, тогда замена.

сбой в работе регулятора давления;

Регулятор может частично или полностью перекрывать поток теплоносителя. Есть две причины, по которым он может дать сбой: не настроен или поломан. Соответственно, его нужно или настроить, или поменять.

Если в системе перекрыт кран, движение жидкости останавливается. Обычно такое происходит по халатности.

Испытания системы отопления давлением

Испытание системы отопления под давлением – это обязательное условие ввода ее в эксплуатацию. Система должна соответствовать проекту и быть вымытой. Нагреватель и расширительные бачки должны быть отсоединены. Испытания осуществляются двумя методами:

водой – гидростатический метод;
воздухом – манометрический (пневмонический) метод.

Можно выделить два вида гидростатического тестирования: холодное и горячее. Гидравлические испытания системы отопления под давлением осуществляют только в теплое время года. Этот метод предполагает заполнение контура холодной жидкостью полностью. Весь воздух удаляется. Затем при помощи компрессора нагнетается давление и выдерживается какое-то время. На следующем этапе жидкость нагревается.

Манометрические испытания проводятся путем нагнетания воздуха в систему отопления. Для этого применяют специальное оборудование. Опасность такого метода заключается в том, что слабые участки могут просто разлететься в разные стороны. Зато исключается риск затопления и размораживания.

Испытания проводятся как на всей системе сразу, так и на отдельных ее участках. Перед началом следует перекрыть краны, через которые вода и воздух могут выйти наружу.

Методы проверки различных систем отопления

Водяное отопление

Тестирование воздухом – испытательное давление системы отопления повышают до 1,5 бар, затем спускают до 1 бара и оставляют на пять минут. При этом потери не должны превышать 0,1 бар.

Тестирование водой – давление повышают не менее чем до 2 бар. Возможно и больше. Зависит от рабочего давления. Максимальное рабочее давление системы отопления надо умножить на 1,5. За пять минуть потери не должны превышать 0,2 бар.

Панельное

Холодное гидростатическое тестирование – 15 минут с давлением 10 бар, потери не больше 0,1 бара. Горячее тестирование – поднятие температуры в контуре до 60 градусов на семь часов.

Паровое

Испытывают водой, нагнетая 2,5 бара. Дополнительно проверяют водонагреватели (3-4 бара) и насосные установки.

Тепловые сети

Допустимое давление в системе отопления постепенно повышается до уровня выше рабочего на 1,25, но не меньше 16 бар.

По результатам тестирования составляется акт, который является документом, подтверждающим заявленные в нем эксплуатационные характеристики. К ним, в частности, относиться рабочее давление.

utepleniedoma.com

Статическое давление в системе отопления

2540 просмотров

Содержание

Базовые понятия

0,1 МПа соответствуют 1 Бар и примерно равно 1 атм

В понятие рабочего давления в системе отопления входят два значения:

статическое;
динамическое.

В условиях естественной циркуляции (без водяной помпы) достаточно иметь небольшое превышение над статическим значением, чтобы теплоноситель самостоятельно циркулировал по трубам и радиаторам.
Когда определяется параметр для систем с принудительной подачей воды, то его значение в обязательном порядке должно быть значительно выше статического, чтобы по максимуму использовать КПД системы.

С этой статьей читают: Виды радиаторов отопления и их рабочие характеристики

Методика контроля и учета

Давление в системе частного дома

Врезка манометра осуществляется посредством трехходовых кранов. Они позволяют выполнять продувку, обнуление либо замену элементов без вмешательства в работу отопления.

С этой статьей читают: Ремонт батареи отопления

Понижение давления

Проблемный участок необходимо локализовать, а также надо выявить точное место течи и устранить ее.

Повышение давления

Такое событие встречается реже, но к нему также нужно подготовиться. Основной причиной служит проблема с циркуляцией теплоносителя. Вода в какой-то точке практически стоит без движения.

Таблица увеличения объема воды при нагреве

Причины бывают в следующем:

происходит постоянная подпитка системы, за счет чего в контур поступает дополнительный объем воды;
случается влияние человеческого фактора, за счет которого были на каком-то участке перекрыты задвижки или пропускные краны;
бывает, что автоматический регулятор отсекает поступление теплоносителя от катальной, такая ситуация возникает, когда автоматика пытается понизить температуру воды;
нечастым случаем является блокирование воздушной пробкой прохода теплоносителя; в этой ситуации достаточно стравить часть воды, удалив воздух через кран Маевского.

Для справки. Что такое кран Маевского. Это устройство для спуска воздуха из радиаторов центрального водяного отопления, которое можно открыть с помощью специального разводного ключа, в крайних случаях – отверткой. В быту именуется краном для выпуска воздуха из системы.

Борьба с перепадами давления

система воздухоотводов;
расширительные бачки открытого или закрытого типа

Мембранный расширитель

клапаны аварийного сброса.

Причины возникновения перепадов давления бывают разные. Чаще всего встречается его понижение.

ВИДЕО: Давление в расширительном баке котла

www.portaltepla.ru

Давление в системе отопления — рабочее, статическое теплоносителя в трубах

Для правильного функционирования отопительной системы крайне важно поддерживать необходимое давление в системе отопления. В случае если этот параметр изменяется в какую-либо сторону, возможны значительные сбои в работе, в зависимости от того, какое давление в системе отопления, они вполне могут привести к серьезной поломке. В частности, значительное повышение давления (до предельного уровня) может стать причиной разрушения отдельных элементов или даже полной остановки системы. А вот снижение давление в системах, где задействован циркуляционный насос, нередко вызывает кавитацию – вскипание теплоносителя. Поэтому обеспечить нормальное давление в системе отопления – это важное условие эффективной работы отопительной системы вашего жилища.

Точки измерения давления в системе отопления

Виды давления
Воздействие на систему давлением

Чтобы понять, зачем давление в системе отопления, вспомним курс физики и определим, что же такое давление в системе отопления. По сути, это воздействие жидкости на внутренние стенки элементов системы.

При этом рабочее давление в системе отопления – является давление, которое допускает работу системы при включенном нагревательном приборе и насосе. Следует отметить, что данная величина есть сумма: статическое давление в системе отопления, оказываемое столпом теплоносителя, и динамическое давление, которое возникает при работе циркуляционного насоса.

В таком случае рабочее давление – величина, которая обеспечивает нормальную работу всех компонентов системы (насос, нагревательный прибор, расширительный бак), то есть, оптимальное давление в системе отопления. Следует отметить, что не все типы радиаторов способны выдерживать максимальное давление в системе отопления. Наиболее «стойкими» являются биметаллические радиаторы (то есть, состоящие из двух компонентов – например, медь и сталь).

Биметаллический радиатор отопления

А вот монометаллические радиаторы полноценно работают лишь при оптимальном показателе давления, превышение которого может сказаться крайне негативно и максимальное рабочее давление системы отопления вызовет трудности. Кроме того, такого типа радиаторы крайне плохо переносят порой возникающие в системе гидравлические удары (резкое скачкообразное повышение давления). Такие удары могут значительно повредить не только радиаторы, но и остальные элементы отопительной системы. В большинстве случаев причиной возникновения гидравлических ударов является банальная халатность, невнимательность обслуживающего персонала. Даже если вы ставили систему самостоятельно – это не исключает появление таких дефектов.

При пробном запуске отопительной системы следует проводить испытание таким образом, как давление воды в системе отопления. То есть – система запускается с давлением, которое превышает нормальное рабочее примерно в 1,5 раз.

Это позволяет не только проверить качество радиаторов, но и обнаружить незначительные протечки и дефекты системы (если они присутствуют). Такой простой метод позволяет исправить некоторые неполадки до начала отопительного сезона, определив минимальное давление в системе отопления.

Опрессовка системы отопления

В большинстве многоэтажных домов уровень давления является довольно высоким. И проведение таких проверок – важная необходимость, которая позволяет следить за функциональностью системы. Примечательно, что снижение в ней давления на уровень, который совсем немного ниже рабочего, может привести к серьезной поломке. Мало кто знает, но в многоэтажных домах давление теплоносителя в системе отопления может достигать 16 атмосфер и выше.

Воздействие на систему давлением

Есть два возможных варианта проверки функциональности отопительной системы при помощи давления. В первом случае проверка проходит отдельными участками. Конечно, это более кропотливый и продолжительный процесс, но, в то же время, – он позволяет более тщательно исследовать целостность участка системы и давление в трубах отопления. Кроме того, в случае обнаружения поломки исправить ее намного проще – ведь участок уже перекрыт. Соответственно – нет необходимости тратить время на определение местонахождения неисправности по всей системе, которые датчик давления в системе отопления вам не покажет.

На плане системы отопления отображены отдельные участки, где можно производить замер величины давления

Второй метод состоит именно в проверки всей системы одновременно. Пожалуй, единственное преимущество данного метода – более короткие сроки проведения испытания.

Вне зависимости от того, какой принцип проведения испытания выбран, проходит оно по единой схеме.

из системы (или отдельного ее сегмента) удаляется воздух.
подается допустимое давление в системе отопления, которое в 1,5 раз превышает рабочее.

После того, как завершается проверка давлением, система проходит еще одно испытание – на герметичность. Оно выполняется в два этапа. В первую очередь, система заполняется холодным теплоносителем. Далее подключается нагревательный элемент, и система наполняется горячим теплоносителем. Разумеется, испытания считаются успешными в том случае, если не возникло протечки. В случае если поломка есть – производится ремонт. Только после этого можно с уверенностью сказать, что система полностью готова к отопительному сезону и что выполнена норма давления в трубах отопления.

otoplenie-doma.org

Давление в системе отопления – его параметры и нормы регулировки

Давление в системе отопления – один из основных факторов, сказывающихся не только на эффективности работы нагревательного оборудования, но и на самой его работоспособности. При понижении его ниже допустимого значения может возникнуть кавитация. Теплоноситель доходит до температуры кипения, насос ломается, в систему попадает воздух. При превышении максимально допустимого уровня – система отопления разрушается.

Оно гарантирует, что теплоноситель попадет в трубы и радиаторы, расположенные в каждой квартире многоэтажки. Поддержание постоянного давления позволяет минимизировать потери тепла, доставив воду с той же температурой, с которой он «вышел» из котельной.

Полезно: о выборе теплоносителя для системы отопления.

Чтобы более предметно говорить, рассмотрим несколько основных терминов:

Статическое давление в системе отопления зависит от высоты столба жидкости. Статическое давление в закрытой системе отопления – это давление водяного столба + в расширительном бачке.
Рабочее давление в системе отопления состоит из статического и динамического. Последнее обусловлено работой насосов и конвективным движением воды в трубах.

Что считается нормой?

Если в контуре используется естественная циркуляция, то нормальное рабочее давление не будет намного выше статического в контуре.

В системе с принудительной циркуляцией (то есть с использованием насосов) оно будет заметно выше статического. Для увеличения коэффициента полезного действия контура выбирается как можно большее. Однако, обязательно должны учитываться значения, допустимые для всех элементов, из которых состоит контур отопления. Например, минимальное давление в системе отопления частного дома определяется характеристиками используемого котла, а для чугунных радиаторов его значение не должно превышать 0,6 МПа.

Читайте: об особенностях систем с естественной и принудительной циркуляцией.

Важные цифры, которые нужно знать. Для частного дома нормальное значение – от полутора до двух атмосфер; для малоэтажных зданий это значение составляет 2-4 атмосферы; для девятиэтажек – 5-7, а для домов большой этажности (16, 20 и выше) – порядка 7-10 атмосфер. Для подземной теплотрассы нормой является 12 атмосфер.

Большое значение также имеет перепад давления в системе отопления: разница между его значениями в зонах подачи и возврата.

Почему перепад столь важен для функционирования системы? Потому, что если он меньше, чем нужно, то скорость движения теплоносителя такова, что он «проскочит» батарею, не успевая ее прогреть.

Перепад

Делается опрессовка системы

Регулировка перепада давления в системе отопления выполняется специальными регуляторами. Их устанавливают в контурах с динамически меняющимся гидрорежимом, чтобы минимизировать его влияние. Также при слишком большом напоре воды регуляторы препятствуют образованию шумов.

Чтобы определить точное расходование теплоносителя с целью предотвращения его превышения, подключают импульсные трубки перед регулирующим клапаном и после него. Регулятор срабатывает (открывается) на увеличение перепада и перепускает воду во всасывающий патрубок, благодаря этому расход теплоносителя остается постоянным .

Регулятор ставят в перемычке между подающей трубой и «обраткой», обвязывающей неконденсаторный котел.

Как осуществлять контроль?

Чтобы контролировать «лишнеее» давление, подключают манометры:

На входе и выходе (котла, циркулярных насосов, регуляторов перепадов, фильтров и грязевиков).
На входе в строение.
На выходе из котельной.

Манометры обязательно устанавливают через 3-ходовые краны. Они предоставляют возможность продувки, сброса в ноль и даже замены без отключения отопительного контура.

Падение и рост

Когда падает давление в системе отопления, это чаще всего происходит из-за утечки воды. Происходит это обычно в местах соединений труб с батареями либо со стояками. Даже небольшая протечка уменьшает его довольно заметно.

Если есть протечка в трубопроводе, то падает статическое давление (проверяют, упало оно или нет, предварительно отключив циркуляционные насосы). Если оно нормальное, то неисправны сами насосы.

Для локализации места протечки по очереди отключают разные участки контура, контролируя при этом уровень давления. Найденный поврежденный участок отсекают от контура и ремонтируют.

Обратите внимание: если установлен регулятор давления в системе отопления, то при поисках неисправности его нужно отключить, поскольку он, возможно, сам отсек некоторые сегменты системы.

Ситуация, когда растет давление в системе отопления, встречается реже, однако тоже возможна. Чаще всего причиной этого является отсутствие движения воды в контуре.

Что нужно сделать, чтобы локализовать место возникновения неисправности?

Отключаем регулятор (в трех случаях из четырех проблема именно в нем), ведь, возможно, именно он отсек подачу теплоносителя от котельной для уменьшения температуры в контуре.
Повышение его может быть обусловлено превышением количества теплоносителя благодаря постоянной подпитке (из-за того, что автоматика неисправна либо кто-то неправильно обращался с оборудованием). Решается проблема перекрытием линии питания либо починкой автоматики.
Если система не включает приборы управления, либо они функционируют нормально, высока вероятность того, что кто-то просто перекрыл кран по ходу движения теплоносителя. Решение проблемы – найти, где перекрыт кран, и открыть его.
Наименее распространенный вариант – засор грязевика или фильтра либо завоздушивание. В последнем случае определяют местонахождения воздушной пробки и удаляют ее. Материал в тему – как удалить воздушную пробку.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как правильно рассчитать параметры расширительного бака для системы отопления.

Надеемся, что материал статьи был вам полезен. Будем сильно благодарны вам, если нажмете на кнопки социальных сетей. Они находятся чуточку ниже. Также рекомендуем вам подписаться в нашу группу вконтакте. Там много полезной и актуальной информации.

kvarremontnik. ru

Как подобрать циркуляционный насос для системы отопления?

Здравствуйте уважаемые друзья с вами Компания «Пульс». Сегодня мы с вами поговорим о том как подобрать циркуляционный насос для системы отопления, при отсутствии кучи исходных данных. Особенности отопительного контура это циркуляция или расход и температура теплоносителя. Напор определяется гидравлическими потерями системы отопления. Расход компенсирует тепловые потери отапливаемой площади. Далее рассматриваем два дома. Один дом двухэтажный, другой дом 4 этажный ширина и глубина дома 6 на 8 м. Как рассчитать тепловую мощность отапливаемого здания? то есть мы умножаем 0,1 кВт на площадь и получаем тепловую нагрузку на систему отопления величине 0,1 кВт или 100 Ватт на квадратный метр. Надо подходить деликатно и понимать что это среднестатистическая. Среднестатистические теплопотери такого дома не совсем хорошо утепленного. Я например когда в своё время проектировал систему отопления дома из несъемной опалубки, то есть Кому интересно можете в интернете посмотреть что такое несъемная опалубка, это у нас идёт практически дом из пенополистирола, в результате у меня получились такие величины теплопотери, что дом отапливался только тёплыми полами за исключением подвала. В подвале я по углам установил три радиатора. В результате, сколько уже дом эксплуатируется, заказчик сказал что включает радиаторы на процентов 60. И в доме так же тепло, также нужно понимать что 100 Вт воспринимается когда высота этажа в среднем 3 — 4 м. Если высота этажа больше то нужно конечно принимать какую-то надбавку. То с этим понятно. А так 100 Вт мы умножаем на нашу площадь. То есть как здесь, 6м на 8м на 2 этажа, и тоже здесь 6 м на 8 м на 4 этажа. Я думаю всё как бы понятно, дальше основная мысль данной статьи — это расчёт параметров бытового насоса. Чтобы нам подобрать циркуляционный насос, нам необходимо знать два параметра, расход и напор. Под расходом ещё более-менее у всех понятно, то есть мы берём нашем с вами теплопотери, наше с вами то тепло которое необходимо возместить чтобы в доме были соответственные параметры внутреннего воздуха. То есть мы умножаем на киловатты делим на перепад температур и получая метры кубические в час. Так давайте вернемся к первому слайду. Так же хочу ещё сказать, что некоторые нерадивые монтажники при подборе циркуляционного насоса учитывают статический напор. То есть если например у вас у них получились какие-то гидравлические сопротивления, и это посчитано каким-то чудным образом они ещё добавляют 12 м. Этого делать категорически нельзя! Насосы получается подобраны с большими большими запасами, система работает уже не в том режиме в котором должна работать. Статический напор учитывать надо тогда когда мы подбираем убираем узел подпитки. Чтобы вытеснить из системы отопления весь воздух для того чтобы заполнить её полностью. Теплоносители далее с расходом мы разобрались. Теперь разбираемся с напором (H) — это есть произведение H = P*L*K. Измеряется в метрах водяного столба. Что такое (Р) — это потери метров водяного столба на одном метре прямой трубы, (для рассчитанного расхода). Где брать эту величину, находите на сайтах производителя, или там в каких-то там табличных данных, у них есть обычные данные где как раз представлены в таблице, где для величины расхода и для соответственно для того или иного диаметра есть эти потери в метрах водяного столба. Там смотрите не запутались в единицах измерениях потому что кто-то пишет там в выборах это Бараки так далее. Так далее, но раз вам как-то понятнее работать с метрами Водяного столба, то соответственно мы применяем метры водяного столба. (L) — понятно это длина ветки отопления, (k) – это произведение коэффициентов К1 на К2. Если у нас система отопления простая, то есть без применения термостатических головок кто тогда (k) будет равняться 1,3 если у нас есть терморегулирующие головки, то соответственно (k) будет равняться 2,2. То есть Вы учитывайте это. Далее мы непосредственно рассматриваем пример опять же, рассматриваем у нас двухэтажный дом и четырёхэтажный дом, то есть. То есть Понятно 0.86 умножаем на киловатты делим на перепад 90-70. Здесь всегда обращайте внимания что не надо принимать вот такой вот перепад 90-70. Случаи когда у вас идут трубы металлополимерные, полимерная, там всякие полипропиленовые так далее. Принимайте температуру в (t1) в данном случае 85, а лучше 80 градусов. Потому что при 90 градусов срок службы ваших полимерных труб сокращается. И в результате почему мы ещё рекомендуем принимать перепад неклассический 20 градусов и 15 . То есть мы заведомо делим наименьшее число получаемое расход больше, соответственно мы закладываем в запас теплоносителя, закладываем расход теплоносителя, для покрытия всяких погрешностей. Допустим где-то строители утеплили как надо, в общем всякие недоделки. А также когда мы перепад занижаем, получается следующее, что допустим то, что из системы из теплогенератора у нас вышла вода пускай там с температурой допустим 90. То до последнего прибора вот как на картинке 3 например. Здесь будет температура меньше, то есть вода идет по трубе также отдает свое тепло. Пусть и величины небольшие, но, чтобы это не учитывать соответственно мы заведомо заложим такой скажем запас по расходу. Ну и далее высчитываем наш с вами напор, есть 0,027 — это мы берём из табличных данных вот как на картинке 3 пишу потери для трубы Хенко диаметром 20 мм 2,66 мбар. То есть как я и говорил, они в миллибарах бывает пишут. Это есть 0,27 метра водяного столба умножаем на длину трассы и умножаем на 2,2 и получается 2,4 м водяного столба при использовании двадцатой трубы у нас будет теряться в нашей системе отопления.

Что такое статическое и динамическое давление в системе отопления

Самолет, находящийся в неподвижном или подвижном относительно него воздушном потоке, испытывает со стороны последнего давление, в первом случае (когда воздушный поток неподвижен) — это статическое давление и во втором случае (когда воздушный поток подвижен) — это динамическое давление, оно чаще называется скоростным напором. Статическое давление в струйке аналогично давлению покоящейся жидкости (вода, газ). Например: вода в трубе, она может находиться в состоянии покоя или движения, в обоих случаях стенки трубы испытывают давление со стороны воды. В случае движения воды давление будет несколько меньше, так как появился скоростной напор.

Согласно закону сохранения энергии, энергия струйки воздушного потока в различных сечениях струйки воздуха есть сумма кинетической энергии потока, потенциальной энергии сил давления, внутренней энергии потока и энергии положения тела. Эта сумма — величина постоянная:

Е_кин+Е_р+Е_вн+Е_п=сопst (1.10)

Кинетическая энергия (Е_кин) — способность движущегося воздушного потока совершать работу. Она равна

(1.11)

где m— масса воздуха, кгс с²м; V-скорость воздушного потока, м/с. Если вместо массы m подставить массовую плотность воздуха р, то получим формулу для определения скоростного напора q (в кгс/м²)

. (1.12)

Потенциальная энергия Е_р — способность воздушного потока совершать работу под действием статических сил давления. Она равна (в кгс-м)

E_p=PFS, (1.13)

где Р — давление воздуха, кгс/м²; F — площадь поперечного сечения струйки воздушного потока, м²; S — путь, пройденный 1 кг воздуха через данное сечение, м; произведение SF называется удельным объемом и обозначается v, подставляя значение удельного объема воздуха в формулу (1.13), получим

Дополнительно прочитайте:

E_p=Pv.(1.14)

Внутренняя энергия Е_вн — это способность газа совершать работу при изменении его температуры:

(1.15)

где Cv — теплоемкость воздуха при неизменном объеме, кал/кг-град; Т—температура по шкале Кельвина, К; А— термический эквивалент механической работы (кал-кг-м).

Из уравнения видно, что внутренняя энергия воздушного потока прямо пропорциональна его температуре.

Энергия положенияEn — способность воздуха совершать работу при изменении положения центра тяжести данной массы воздуха при подъеме на определенную высоту и равна

En=mh (1.16)

где h — изменение высоты, м.

Ввиду мизерно малых значений разноса центров тяжести масс воздуха по высоте в струйке воздушного потока этой энергией в аэродинамике пренебрегают.

Рассматривая во взаимосвязи все виды энергии применительно к определенным условиям, можно сформулировать закон Бернулли, который устанавливает связь между статическим давлением в струйке воздушного потока и скоростным напором.

Рассмотрим трубу (Рис. 10) переменного диаметра (1, 2, 3), в которой движется воздушный поток. Для измерения давления в рассматриваемых сечениях используют манометры. Анализируя показания манометров, можно сделать заключение, что наименьшее динамическое давление показывает манометр сечения 3-3. Значит, при сужении трубы увеличивается скорость воздушного потока и давление падает.

Рис. 10 Объяснение закона Бернулли

Причиной падения давления является то, что воздушный поток не производит никакой работы (трение не учитываем) и поэтому полная энергия воздушного потока остается постоянной. Если считать температуру, плотность и объем воздушного потока в различных сечениях постоянными (T₁=T₂=T₃;р₁=р₂=р₃, V1=V2=V3), то внутреннюю энергию можно не рассматривать.

Обратите внимание!

Значит, в данном случае возможен переход кинетической энергии воздушного потока в потенциальную и наоборот.

Когда скорость воздушного потока увеличивается, то увеличивается и скоростной напор и соответственно кинетическая энергия данного воздушного потока.

Подставим значения из формул (1.11), (1.12), (1.13), (1.14), (1.15) в формулу (1.10), учитывая, что внутренней энергией и энергией положения мы пренебрегаем, преобразуя уравнение (1.10), получим

(1.17)

Это уравнение для любого сечения струйки воздуха пишется следующим образом:

Такой вид уравнения является самым простым математическим уравнением Бернулли и показывает, что сумма статического и динамического давлений для любого сечения струйки установившегося воздушного потока есть величина постоянная. Сжимаемость в данном случае не учитывается. При учете сжимаемости вносятся соответствующие поправки.

Для наглядности закона Бернулли можно провести опыт. Взять два листка бумаги, держа параллельно друг другу на небольшом расстоянии, подуть в промежуток между ними.

Рис. 11 Измерение скорости воздушного потока

Листы сближаются. Причиной их сближения является то, что с внешней стороны листов давление атмосферное, а в промежутке между ними вследствие наличия скоростного напора воздуха давление уменьшилось и стало меньше атмосферного. Под действием разности давлений листки бумаги прогибаются вовнутрь.

Виды давления в отопительной системе

Выделяют два вида:

статистическое;
динамическое.

Дополнительно прочитайте:

Важно! Речь идет об избыточном давлении без учета атмосферного.

Перепады давления

Чтобы компенсировать перепады, в контур встраивается дополнительное оборудование:

расширительный бачок;
клапан аварийного выброса теплоносителя;
воздухоотводы.

Обратите внимание!

Причины понижения

разгерметизация;

остановка насосов;

неисправность расширительного бачка;

Причины повышения

образование воздушной пробки;

Если в трубе есть воздух, он оказывает сильное сопротивление потоку теплоносителя, не пропуская его дальше. Таким образом, горячая вода просто не доходит до некоторых участков. Вследствие – холодные радиаторы и опасность размораживания. Для удаления воздушных пробок в вероятных местах их образования устанавливаются воздухоотводы.

сбой в работе регулятора давления;

перекрытие кранов;

Если в системе перекрыт кран, движение жидкости останавливается. Обычно такое происходит по халатности.

Испытания системы отопления давлением

водой – гидростатический метод;
воздухом – манометрический (пневмонический) метод.

Методы проверки различных систем отопления

Водяное отопление

Панельное

Паровое

Испытывают водой, нагнетая 2,5 бара. Дополнительно проверяют водонагреватели (3-4 бара) и насосные установки.

Тепловые сети

Часть 1: Тип гидравлической системы.

Насосная система — достаточно условное, обобщающие понятие, принятое для обозначения совокупности систем и групп оборудования используемых в искусственных напорных гидравлических системах.

Насосная система включает в себя трубопроводную систему, группу насосов, систему управления, диспетчеризации, запорной и регулирующей трубопроводной арматуры.

Соответственно, говоря о типах насосных систем, мы говорим и различных сочетаниях различных типов подсистем, выполняемых насосной системой задач.

Рассмотрим влияние отдельных подсистем и их видов на эффективность и надежность насосной системы в целом…

Первое, что нужно учитывать при анализе существующей насосной системы или проектировании новой, это тип гидравлической системы , который коррелирует с характером выполняемой задачи.

Обычно выделяют два вида гидравлических систем:

1. Закрытые (с закрытым контуром)

2. Открытые (с открытом контуром)

Закрытая гидравлическая система — это система циркуляции по закрытому для связи с атмосферой контуру.

Примером закрытой гидравлической системы является циркуляция в контре системы отопления/кондиционирования (рис. 1):

Основная особенность закрытой гидравлической системы — это отсутствие статической составляющей напора.

Открытая гидравлическая система — это система имеющая связь с атмосферой, выполняющая задачу перекачивания жидкости между двумя, имеющими геодезический перепад точками

Основная особенность открытой гидравлической системы — это наличие геодезического перепада высот между исходной и целевой точками перекачивания, т. е. наличие статической составляющей общего напора.

Примером открытой гидравлической системы являются системы водоснабжения, напорной канализации, дренажа.

Каким же образом, влияет тип гидравлической системы на эффективность и надежность насосной системы в целом?

Для того, чтобы это понять, необходимо вспомнить такое понятие как КПД насоса.

На рис. 2. представлена рабочая характеристика насоса с указанием номинальной рабочей точки.

Номинальная рабочая точка, характеризует производительность насоса в точке максимального КПД насоса (графически — проекция из очки максимального КПД на кривую характеристики насоса).

Максимальная эффективность насоса достигается при работе именно в точке максимального КПД (что в целом должно быть очевидно)

Об этом необходимо помнить при анализе эффективности системы и при подборе насосного оборудования для вновь проектируемой системы.

(На представленной диаграмме мы видим номинальную точку: расход: 323 м 2 /ч, напор — 46,35 м, КПД насоса — 82,6%)

При проектировании новой системы определяется расчетная рабочая точка . Она не всегда ложиться непосредственно на кривую характеристики насоса, но она должна быть обеспечена при работе насоса (быть ниже кривой характеристики).

Фактическая же рабочая точка , будет на пересечении кривой характеристики насоса и кривой гидравлического сопротивления системы, проходящей через расчетную рабочую точку. А вот вид кривой характеристики системы, как раз и зависит от типа применяемой гидравлической системы (закрытой или открытой).

Гидравлическая характеристика системы — это кривая гидравлического сопротивления трубопроводов (динамическая составляющая напора ), скорректированная с учетом напора, необходимого для преодоления геодезического перепада высот в систем (статическая составляющая напора ).

Гидравлическое сопротивление растет с ростом расхода по квадратичной зависимости.

Какие же будут различия закрытой и открытой гидравлических систем?

Как мы уже говорили, основное отличие закрытой и открытой системы заключается в статической составляющей напора. В закрытой системе её нет… Т.е. высота между различными точками трубопроводов в закрытой системе значения не имеет.

Проиллюстрируем на конкретном примере:

Допустим расчетная рабочая точка насоса — расход: 280 м 2 /ч, напор — 35 м.

Вот как будет выглядеть кривая характеристики насоса, кривая характеристики системы и результирующая фактическая рабочая точка в закрытой системе(рис. 3):

На рис. 3., мы видим:

Нашу расчетную точку (расход: 280 м 2 /ч, напор — 35 м).

—характеристику насоса (синяя линия)

—характеристика системы (Красная линия) — это кривая гидравлического сопротивления трубопроводов

—кривая КПД насоса (черная линия)

Как мы помним, максимальная эффективность насоса достигается в номинальной рабочей точке, соответствующей точке максимального КПД (нашем примере: расход: 323 м 2 /ч, напор — 46,35 м, КПД насоса — 82,6%)

Фактическая же точка в закрытой гидравлической системе в данном примере имеет параметры: расход: 322 м 2 /ч, напор — 46,45 м, КПД насоса — 82,6%.

Т.е. мы фактически попали в точку максимального КПД (расход и напор отличаются от номинальных незначительно, КПД полностью соответствует). С точки зрения надежности насоса это достаточно хороший подбор. Этот насос в этой конкретной системе будет работать долго и безотказно.

Однако, для достижения максимальной эффективности, при подборе нужно стремится, чтобы фактическая рабочая точка было максимально близко к расчетной

Такой подбор насоса, как в нашем примере оправдан только в том случае, если кривая характеристики ближайшего меньшего типоразмера насоса оказывается ниже расчетной точки. Для целей данной статьи, мы принимаем, что мы имеем именно такой случай.

В открытой системе картина будет отличаться на столько, на сколько велика статическая составляющая напора.

Статическая составляющая напора — это давление, необходимое для преодоления геодезического перепада в системе. Этот перепад, в отличие от гидравлического сопротивления системы, есть независимо от расхода в системе и нам всегда надо преодолевать этот перепад.

Статическая составляющая не зависит от расхода, как динамическая.

Соответственно, для нахождения фактической рабочей точки насоса, нам необходимо скорректировать кривую характеристики системы с учетом статической составляющей.

В этом случае, кривая характеристики системы строиться уже не из ноля координат, а из точки на оси напора, соответствующей его (напора) статической составляющей.

На рис. 4. представлена кривая характеристики открытой системы со статическим напором 5 м (геодезический перепад высот) с той же расчетной рабочей точкой (расход: 280 м 2 /ч, напор — 35 м).

При той же расчетной точке, фактическая рабочая точка уже сдвигается… расход: 327 м 2 /ч, напор — 45,98 м. КПД уже падает на 0,1% (82,5%)…

Если геодезический перепад будет значительным — параметры фактической рабочей точки могут измениться критически!

На следующей диаграмме (рис. 5) представлена система с все той же расчетной точкой 280 м 2 /ч, 35 м, но со статической составляющей напора в 27 м.

Как видно, фактическая точка отличается значительно (расход: 372 м 2 /ч, напор — 41,2 м. КПД упал уже на 2%) и опасно приблизилась к краю рабочей характеристики насоса.

Если статическую составляющую принять — 29 м, то фактически этот насос в такой системе работать уже не будет…

Как видно из рис. 6, программа подбора характеристику системы уже не строит…. Фактической рабочей точки на кривой характеристики насоса просто нет…

Неработоспособность насоса в системе, это хоть и самая серьезная, но только одна из опасностей невнимательного отношения к типу гидравлической системы и игнорирования статической составляющей напора.

В данном примере насос работать просто не будет, и неправильный подбор будет налицо… Есть с кого спросить…

Есть и другие случаи, которые не столько очевидны, но имеют не менее серьезные последствия… И неочевидность их лишь усугубляет решение проблем, которые, порой, длятся годами…

Еще два момента необходимо учитывать:

1. Если фактическая рабочая точка насоса далеко от номинальной, а, соответственно, от точке максимального КПД насос, то имеет место очевидное снижение эффективности насосной системы. В нашем примере снижение КПД не велико, однако не все электродвигатели имеют такую пологую кривую КПД, и отклонения от точки максимального КПД насоса может повлечь значительное снижение КПД насоса (на 10 и даже 20%).

2. Отклонение от номинальной рабочей точки влечет также снижение надежности насоса. Выход рабочей точки за пределы рабочего диапазона насоса резко снижает надежность его работы. Подробнее об этом читайте в статье «КПД насоса и его надежность».

Грамотный подбор насосов и анализ системы требует квалификации, времени, но уделять внимание этому вопросу необходимо, так как любая из описанных ситуаций в конечном итоге ведет к потере денег, ресурсов, а, зачастую, и репутации.

Поэтому всегда лучше обратиться за помощью к узким специалистам для решения подобных специфических задач.

Чтобы разобраться с этим вопросом, разберем основные термины, от которых зависит напор и давление насоса.

Геодезическая (статическая) высота всасывания насоса

Она определяется как разница в геодезическом уровне между впускным патрубком насоса и свободной по-верхностью жидкости в наиболее низко расположенном резервуаре, измеряется в метрах (м).

Статическая высота подачи (статический напор) насоса

Она определяется как разница в геодезическом уровне между выпуск-ным патрубком и наивысшей точкой гидросистемы, в которую необходимо подать жидкость.

Потери давления насоса на всасывании

Это потери на трение между жидкостью и стенками трубопровода и зависят от вязкости жидкости, качества шероховатости поверхности стенок трубопровода и скорости потока жидкости. При увеличении скорости потока в 2 раза потери давления возрастают во второй степени

Информацию о потерях давления в трубопроводе, коленах, фитингах и т.п. при различных скоростях потока можно получить у поставщика.

Конечное избыточное давление насоса

Это давление, которое необходимо иметь в той точке, куда должна подаваться жидкость.

В воздухе, движущемся по воздуховоду, существуют статическое, динамическое (скоростной напор) и полное давления.

Статическое давление характеризует степень сжатия воздуха. Его можно рассматривать как результат сопротивления движению воздуха, вызывающего его уплотнение. Это давление в соответствии с законом Паскаля передается по всем направлениям и одинаково действует на любую площадку независимо от ее ориентации относительно потока воздуха.

Различают абсолютное и относительное статическое давление. Статическое давление называют абсолютным, если оно отсчитывается от абсолютного вакуума. За начало отсчета относительного статического давления принимается величина атмосферного давления. Величина относительного статического давления может быть положительной и отрицательной.

Динамическое давление создается исключительно движением воздуха и действует на любую площадку, не параллельную движению потока, если эта площадка неподвижна или движется со скоростью, отличной от скорости потока воздуха.

Динамическое давление, Па, вычисляется по формуле

Pд=(v2Pв/2)sin a, (II 1.24)

Где a — угол между направлением движения воздуха и площадкой; рв — плотность (объемная масса) воздуха, кг/м3; v — скорость движения воздуха, м/с.

Полное давление представляет собой сумму статического и динамического давлений.

Поперечные сечения воздуховодов выбираются в зависимости от нормативных скоростей движения воздуха в элементах вентиляционных систем.

Использованные источники

megaobuchalka.ru/9/36708.html
utepleniedoma.com/otoplenie/sistema-otopleniya/ispytanie
bankkraski.ru/vodoprovod-i-kanalizaciya/dinamicheskoe-i-staticheskoe-davlenie-vody-polnoe-staticheskoe-i-dinamicheskoe.html
wiff.ru/davleniya-vozduxa-v-vozduxovode.html
mastergrad.com/forums/t197074-staticheskoe-i-dinamicheskoe-davlenie/

Дополняющие материалы:

Роль статического давления в системе отопления: Инструкция +Видео

Статическое давление в системе отопления и его расчет. Давление рабочего типа в отопительной системе является самым важным параметром, от которого и зависит работа всей сети. Отклонение в любую сторону от значений, которые предусмотрены в проекте, не только понижает эффективность контура отопления, но и в значительной мере сказывается на работоспособности оборудования, а в отдельных случаях иногда даже выводит оборудование из строя.

Обратите внимание, что определенные перепады в отопительной системе обусловлены принципом устройства, и заключается это в разнице давлений в обратном и подающем трубопроводе. При наличии скачков, которые больше этого значения, следует принимать незамедлительные меры.

Общие сведения

Вопросы по термину

Давление в сети можно разделить на две главные составляющие:

Статическое давление в системе отопления. Такая составляющая будет зависеть от высота водного столба или любого другого теплоносителя, который есть в емкости и трубах. Такое давление есть даже в том случае, если все находится в состоянии покоя.
Динамическое давление. Оно представляет собой особую силу, которая может воздействовать на внутренние поверхности системе при движении водной или другой среды.

Также есть отдельное понятие, как предельное рабочее давление. Это величина, максимальная допустимая, и если ее превысить, это будет чревато разрушением некоторых элементов сети.

Какое давление в отопительной системе можно считать оптимальным

Во время проектирования отопительной системы давление воды (теплоносителя) внутри системы рассчитывают по этажности здания, общей длине труб и суммарного количества радиаторов. Как правило, для коттеджей и частных домов оптимальные показания давления среды в контуре отопления расположены в диапазоне т 1.5-2 атм.

Для домов, в которых много квартир и их высота ограничивается пятью этажами, а также те, которые подключены к системе центрального отопления, давление в сети колеблется от 2 до 4 атм. Для домов в 9-10 этажей считается нормальным давлением от 5 до 7 атм, а при постройках, которые выше 10 этажей, нормой будет давление от 7 до 10 атм.

Для тех потребителей, которые находятся на разной высоте и на разном расстоянии от котельной, напор в сети можно скорректировать. Для снижения давления используют особые регуляторы давления, а для того, чтобы повысить – станции с насосами. Но все же следует учитывать, что неисправный регулятор иногда становится причиной повышения давления на определенных участках системы. В определенных случаях, если падает температура, такие приборы могут в полной мере перекрыть запорную арматуру на трубопроводе подающего типа, который идет от котельной установки. Чтобы избежать таких ситуаций, следует скорректировать настройки регулятором так, чтобы клапана не были полностью перекрыты.

Автономные отопительные системы

Если в доме нет централизованного снабжения теплом, то обычно устанавливать автономные отопительные системы, которые отличаются от центрального теплоснабжения тем, что теплоноситель прогревается благодаря работе индивидуального котла малой мощности. Если система выполнена так, что она сообщается с атмосферой через бачок расширения и теплоноситель циркулирует благодаря естественной конвекции, ее можно называть открытой.

Если нет никакого пути сообщения с атмосферой, а рабочая среда циркулирует за счет насоса, система называется закрытой. Как уже было упомянуто, для нормальной работы такой системы давление должно быть от 1.5 до 2 атм. Такой показатель обусловлен небольшой протяженностью трубопровода, а еще малым количеством приборов и арматуры, в результате чего получается относительно небольшое гидравлическое сопротивление. Помимо этого, из-за малой высоты домов статическое давление в системе отопления на нижнем участке контура редко превышает 0,5 атм.

При запуске автономной системы ее следует заполнить холодной водой или другим теплоносителем, и выдержать минимальное давление в закрытой системе на 1.5 атм. Не бейте тревогу, если спустя какое-то время после того, как контур заполнится, давление станет ниже. Потеря давления в этом случае обусловлена тем, что из воды выходит воздух, который был при заполнении трубопровода. Контур требуется развоздушить и полностью залить водой, а после довести давление до 1.5 атм. После того, как теплоноситель будет разогрет в отопительной системе, его давление немного увеличится и достигнет расчетного рабочего значения.

Меры безопасности

Так как при проектировании автономных отопительных систем для экономии закладывают небольшой запас прочности, но даже небольшой скачок давления до 3 атм может привести к разгерметизации отдельных элементов или их соединения. Для того, чтобы сглаживать перепады давления из-за нестабильности работы насоса или изменения температурного показателя теплоносителя, в закрытую систему отопления следует установить расширительный бачок. В отличие от похожего устройства, которое используют в системе открытого типа, в этом случае нет сообщения с атмосферой. Одна или даже несколько стенок делают из упругого материала, за счет чего бачок играет роль демпфера во время гидроударов или скачков давления.

То, что установлен расширительный бачок, не всегда может дать гарантию на поддержание оптимального показателя давления.

В определенных случаях оно может даже превышать максимально допустимые значения:

При неправильном выборе емкости в качестве расширительного бачка.
Во время сбоев при работе циркулярного насоса.
Во время перегревания теплового носителя, и это бывает из-за нарушения в работе автоматической коробки котла.
Из-за неполного открытия арматуры для запора после проведения профилактических или ремонтных работ.
Из-за образования воздушной пробки (это может и спровоцировать рост давления, а может и падение).
Во время снижения пропускной способности грязевого фильтра из-за загрязненности.

По этой причине чтобы избежать аварийные ситуации при создании отопительных систем закрытого типа, следует обязательно устанавливать предохранительный клапан, который будет сбрасывать лишний теплоноситель при превышении допустимого значения давления.

Что делать, если в системе упало давление

Во время использования отопительных систем автономного типа самыми частными являются такие аварийные ситуации, во время которых давление будет резко или плавно снижаться.

Они бывают вызваны по двум причинам:

Разгерметизация системных элементов или соединений.
Неполадки в работе котла.

Если речь идет о первом случае, следует обнаружить место утечки и восстановить герметичность.

Это можно сделать двумя способами:

Визуальный осмотр. Данный метод можно использовать в тех случаях, когда контур отопления проложен открытым способом (не путайте с системой открытого типа), т.е. все приборы, трубопроводы и арматура на виду. Для начала следует хорошо осмотреть пространство под трубами и радиаторами, а также постараться найти следы воды или лужи. Помимо этого, места протечек можно легко определиться по коррозии – на местах соединений или радиаторах во время нарушения герметичность появляются характерные потеки ржавчины.
При помощи особого оборудования. Если не получилось ничего обнаружить во время визуального осмотра, а трубы проложены скрытым методом и их невозможно осмотреть, тогда следует обратиться за помощью к специалистам, который имеют особое оборудование. При помощи него они смогут обнаружить утечку и устранить, если владелец дома не может сделать это сам. Локализация места разгерметизации выполняется очень просто – сливаем воду из отопительного контура, и для этого в нижней части контура при монтажных работах следует врезать кран, а после закачивают воздух в трубы при помощи компрессоры. Так, у вас получится обнаружить место утечки по звуку просачивающегося воздуха. Перед тем, как запустить компрессор, следует изолировать радиаторы и котел при помощи запорной арматуры.

Если проблемное место – это одно из множества соединений, его следует дополнительно уплотнить пи помощи пакли или ФУМ ленты, а после подтянуть его. Лопнувший трубопровод нужно вырезать и приварить на место нового. Узлы, которые не подлежат ремонту, следует просто заменить. Если герметичность трубопровода и прочих элементов не вызвала ни доли сомнения, а давление в закрытой отопительной системе падает, следует начать поиск причины в котле. Провести диагностику своими руками не получится, так как это работа специалистов, которые имеют особое образование.

Чаще всего в котле можно найти такие дефекты:

Заводской брак.
Образование микроскопических трещин вследствие гидроударов в теплообменнике.
Выход из строя крана подпитки.

Достаточно распространенной причиной, из-за которой падает давление внутри системы, является неверный выбор емкости для расширительного бачка. Хотя в разделе выше говорилось, что это может стать причиной повышения давления, противоречий нет, так как когда растет статическое давление в отопительной системе, сразу же сработает клапан предохранительного типа. При этом теплоноситель будет сброшен и его количество в контуре уменьшится, из-за чего спустя определенное время давление понизится.

Контроль давления

Для контроля давления визуально в сети отопления все чаще стали использовать стрелочные виды манометров с трубкой Бредана. В отличие от приборов цифрового типа, такие манометры не требуют подключения электропитания. В системах, которые автоматизированы, используются электронноконтактные датчики. Не забудьте, что на отводе к измерительному контрольному прибору следует обязательно установить трехходовой кран, который дает возможность изолировать манометр от сети во время проведения профилактических или ремонтных работ, а еще используется для того, чтобы удалить воздушную пробку или сбросить прибор на ноль.

Правила и инструкции, в которых регламентируется эксплуатация системы отопления, причем и автономная, и централизованная, рекомендуют установку манометра в следующих точках:

Перед котельной установкой/котлом, а также на выходе из нее. В этой точке вы получите точное значение давления в котле.
Перед насосом для циркуляции и после него.
На вводе магистрали отопительной системы в здание/строение.
До регулятора давления и после него.
На выходе и входе фильтра грубой очистки для того, чтобы контролировать уровень загрязненности.

Учтите и то, что все измерительные контрольные приборы должны быть регулярно проверены, чтобы точность выполняемых ими измерений была подтверждена.

Источник тепловой сети

1	Name_pred	Наименование предприятия	Задается пользователем, например `МУП Тепловые сети`	ИН
2	Name	Наименование источника	Задается пользователем, например `Котельная Северная`	ИН
3	Nist	Номер источника	Задается пользователем цифрой, например `1, 2, 3` и т.д. по количеству котельных на предприятии. После выполнения расчетов присвоенный номер источника будет прописан у всех объектов, которые будут запитаны от данной котельной	ИО
4	H_geo	Геодезическая отметка, м	Задается отметка оси (верха) трубы, выходящей из данного источника. Она может автоматически быть считана со слоя рельефа («Автоматическое занесение геодезических отметок объектов сети со слоя рельефа»).	ИО
5	T1_r	Расчетная температура в подающем трубопроводе,°С	Задается расчетное значение температуры сетевой воды в подающем трубопроводе, на которое было выполнено проектирование системы централизованного теплоснабжения, например `150, 130, 110` или `95 °С`	ИО
6	Thz_r	Расчетная температура холодной воды,°С	Задается расчетная температура холодной водопроводной воды, например `5, 15 °С.` Максимальное значение `20°C`. Минимальное значение `1°C`.	ИО
7	Tnv_r	Расчетная температура наружного воздуха,°С	Задается расчетное значение температуры наружного воздуха (например `-25, -30, -50` и т.д. °С), которое принимается в соответствии со СНиП. Минимальное значение `-60°C`.	ИО
8	T1_t	Текущая температура воды в подающем тру-де,°С	Задается текущая температура воды в подающем трубопроводе (на выходе из источника), например `70, 100, 120, 150` и т.д. °С. Данное значение должно обязательно задаваться при выполнении поверочного расчета.	ИО*
9	Tnv_t	Текущая температура наружного воздуха,°С	Задается текущая температура наружного воздуха, например `+8, -5, -10, -20` и т.д. °С. Данное значение должно обязательно задаваться при выполнении поверочного расчета.	ИО*
10	H_ras	Расчетный pасполаг. напоp на выходе из источника, м	Задается расчетный располагаемый напор на выходе из источника (разность между давлением в подающем и давлением в обратном трубопроводах), например `30, 40, 70, 100` м. При выполнении наладки расчетный располагаемый напор на выходе из источника можно задать заведомо очень маленьким `5-10` м, в этом случае располагаемый напор на источнике будет подобран автоматически. Максимальное значение `250` м. Минимальное значение 1 м	ИО
11	H_obr	Расчетный напоp в обpатн. тp-де на источнике, м	Задается расчетное значение напора в обратном трубопроводе на источнике, например `20, 50, 100` и т.д. метров. Расчетный напор в обратном трубопроводе задается с учетом геодезической отметки расположения источника, например если геодезическая отметка `50` метров, напор в обратном трубопроводе `20` метров, то расчетный напор в обратном трубопроводе на источнике равен 50 + 20 = 70 метров. Минимальное значение 0 м.	ИО
12	Mode	Режим работы источника	Выбирается из списка режим работы источника. Задается пользователем режим работы источника: 0 или Пусто — Выделенный источник — источник будет определяющим при работе на сеть. В этом случае данный источник будет характеризоваться расчетным располагаемым напором, расчетным напором в обратном трубопроводе и максимальной подпиткой сети, которую он может обеспечить. 1 — Подпитки нет, фиксирован располагаемый напор — источник не имеет своей подпитки, располагаемый напор на этом источнике поддерживается постоянным, а напор в обратном трубопроводе зависит от режима работы сети и определяющего источника; 2 — Подпитки нет, фиксировано давление в обратке — источник не имеет своей подпитки, но поддерживает напор в обратном трубопроводе на заданном уровне, при этом располагаемый напор меняется в зависимости от режима работы сети и определяющего источника; 3 — Подпитка неограничена — источник, имеющий подпитку с заданным расчетным располагаемым напором и расчетным напором в обратном трубопроводе. 4 — Подпитка ограничена заданным значением — источник, имеющий фиксированную подпитку с заданным расчетным располагаемым напором. Напор в обратном трубопроводе на источнике будет зависеть от величины этой подпитки, режима работы системы и соседних источников, включенных в сеть. В поле Максимальный расход на подпитку, следует указать фиксированную величину подпитки.	ИО
13	Glimit	Максимальный расход на подпитку, т/ч	Задается максимальный расход воды на подпитку, например 20, 40 т/ч. Используется только в том случае, когда режим работы источника `Подпитка ограничена заданным значением`	ИО
14	Qmax	Установленная тепловая мощность, Гкал	Данное поле используется для расчета аварийной ситуации, когда подключенная нагрузка больше установленной на источнике. Для использования в настройках расчета следует включить опцию Учитывать максимальную нагрузку источников. При достижении предельного значения подключенной нагрузки в процессе расчета, будет соответственно снижена текущая температура на выходе из источника. В остальных расчетах следует оставлять пустым, тогда установленная тепловая мощность будет равняться подключенной нагрузке. Как использовать данное поле рассказывается в следующем разделе «Расчет при нехватке установленной мощности на источнике».	ИО*
15	Gmax	Максимальный расход, т/ч	При расчёта резерва пропускной способности используется для ограничения пропускной способности источника. Данное поле участвует и при выполнение наладочных и поверочных расчетов: в случае превышения расхода отобразится предупреждающее сообщение: Расход на источнике выше максимального.	ИО*
16	Ht_ras	Текущий pасполаг. напоp на выходе из источника, м	В результате расчета определяется текущий располагаемый напор на выходе из источника, в зависимости от режима работы источника может быть определено новое значение данной величины, в сети с несколькими источниками.	Р
17	Ht_pod	Напор в подающем тр-де, м	В результате расчета определяется текущий напор в обратном трубопроводе на источнике, в зависимости от режима работы источника может быть определено новое значение данной величины, в сети с несколькими источниками.	Р
18	Pt_pod	Давление в подающем тр-де, м	Определяется в результате расчета	Р
19	Ht_obr	Текущий напоp в обpатн. тp-де на источнике, м	Определяется в результате расчета	Р
20	Pt_obr	Давление в обратном тр-де, м	Определяется в результате расчета	Р
21	Period	Продолжительность работы системы теплоснабжения (1-2)	Выбирается из списка число часов работы системы теплоснабжения в год: менее 5000 или более 5000 часов 1- менее 5000 часов 2- более 5000 часов	ИО**
22	Tsg_pod	Среднегодовая температура воды в под. тр-де,°С	Задается среднегодовая температура воды в под. тр-де, например 75 °С	ИО**
23	Tsg_obr	Среднегодовая температура воды в обр. тр-де,°С	Задается среднегодовая температура воды в обр. тр-де, например 50 °С	ИО**
24	Tsg_grunt	Среднегодовая температура грунта, °C	Задается среднегодовая температура грунта, например +5 °С	ИО**
25	Tsg_nv	Среднегодовая температура наружного воздуха,°С	Задается среднегодовая температура наружного воздуха, например +3 °С	ИО**
26	Tsg_podval	Среднегодовая температура воздуха в подвалах,°C	Задается среднегодовая температура воздуха в подвалах, например +10 °С	ИО**
27	Tgrunt	Текущая температура грунта,°C	Задается текущая температура грунта, например +2 °С	ИО**
28	Tpodval	Текущая температура воздуха в подвалах,°C	Задается текущая температура воздуха в подвалах, например +12 °С	ИО**
29	Qo_r	Расчетная нагрузка на отопление, Гкал/ч	В результате расчета определяется расчетная нагрузка на отопление, как сумма всех расчетных нагрузок на отопление подключенных к данному источнику;	Р
30	Qsv_r	Расчетная нагрузка на вентиляцию, Гкал/ч	В результате расчета определяется расчетная нагрузка на вентиляцию, как сумма всех расчетных нагрузок на вентиляцию подключенных к данному источнику;	Р
31	Qgv_r	Расчетная нагрузка на ГВС, Гкал/ч	В результате расчета определяется расчетная нагрузка на горячее водоснабжение, как сумма всех расчетных нагрузок на системы горячего водоснабжения подключенных к данному источнику;	Р
32	Qo_t	Текущая нагрузка на отопление, Гкал/ч	В результате расчета определяется текущая нагрузка на отопление, как сумма всех текущих нагрузок на отопление подключенных к данному источнику;	Р
33	Qsv_t	Текущая нагрузка на вентиляцию, Гкал/ч	В результате расчета определяется текущая нагрузка на вентиляцию, как сумма всех текущих нагрузок на вентиляцию подключенных к данному источнику;	Р
34	Qgv_t	Текущая нагрузка на ГВС, Гкал/ч	В результате расчета определяется текущая нагрузка на горячее водоснабжение, как сумма всех текущих нагрузок на системы горячего водоснабжения подключенных к данному источнику;	Р
35	Qsum	Суммарная тепловая нагрузка, Гкал/ч	В результате расчета определяется суммарная тепловая нагрузка;	Р
36	Tpod	Температура на выходе из источника,°C	В результате расчета определяется температура на выходе из источника. Например, она может быть меньше расчетной, при условии, что установленная тепловая мощность меньше подключенной нагрузки.	Р
37	T2_t	Текущая температура воды в обратном тр-де,°С	В результате расчета определяется температура воды поступающая по обратном трубопроводу, из тепловой сети к источнику.	Р
38	Gso	Расход сетевой воды на СО, т/ч	В результате расчета определяется расход сетевой воды на систему отопления;	Р
39	Gsv	Расход сетевой воды на СВ, т/ч	В результате расчета определяется расход сетевой воды на систему вентиляции;	Р
40	Ggv	Расход сетевой воды на откр. ГВС, т/ч	В результате расчета определяется расход сетевой воды на открытые системы горячего водоснабжения (только для открытых схем).	Р
41	Gsum_pod	Суммарный расход сетевой воды в под.тр., т/ч	Определяется в результате расчета	Р
42	Gut_pot	Расход воды на утечку из сис.теплопотреб., т/ч	В результате расчета определяется расход воды на утечки из систем теплопотребления;	Р
43	Gpodpit	Расход воды на подпитку, т/ч	В результате расчета определяется расход воды на подпитку;	Р
44	Gut_pod	Расход сетевой воды на утечку из под.тр., т/ч	В результате расчета определяется расход сетевой воды на утечки из подающих трубопроводов;	Р
45	Gut_obr	Расход сетевой воды на утечку из обр.тр., т/ч	В результате расчета определяется расход сетевой воды на утечки из обратных трубопроводов;	Р
46	Qpot_ts	Тепловые потери в тепловых сетях, Гкал/ч	В результате расчета определяется величина тепловых потерь в тепловых сетях.	Р
47	Cost_q	Стоимость тепловой энергии	Указывается стоимость тепловой энергии. Подробнее смотрите раздел «Расчёт затрат на тепловую и электрическую энергию»	И
48	Cost_w	Стоимость электроэнергии	Указывается стоимость электроэнергии. Подробнее смотрите раздел «Расчёт затрат на тепловую и электрическую энергию»	И
49	Costs_q	Затраты на тепловую энергию	В результате поверочного расчёта (с опцией Вычислять затраты на тепло и электроэнергию) определяются часовые затраты на тепловую энергию. Подробнее смотрите раздел «Расчёт затрат на тепловую и электрическую энергию»	Р
50	Costs_w	Затраты на электроэнергию	В результате поверочного расчёта (с опцией Вычислять затраты на тепло и электроэнергию) определяются часовые затраты электроэнергии. Подробнее смотрите раздел «Расчёт затрат на тепловую и электрическую энергию»	Р
51	Tb	Давление вскипания, м	В результате расчета определяется давление в каждом объекте тепловой сети, при котором может произойти вскипание теплоносителя (кроме участков).	Р
52	Hstat	Статический напор, м	В результате расчета определяется значение статического напора в каждом объекте тепловой сети (кроме участков).	Р

Построение пьезометрического графика для водяной тепловой сети

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. При проектировании и эксплуатации водяных тепловых сетей широко используется пьезометрический график или как его еще называют пьезометр. Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в подающих и обратных трубопроводах тепловой сети относительно местности, по которому, проложена водяная тепловая сеть. При построении пьезометрического графика необходимо учитывать:

— геодезический профиль местности, по которому проложена сеть;

— высоты зданий присоединенных к тепловой сети;

— перепады давлений в системах отопления, вентиляции и ГВС.

Построение пьезометрического графика (пьезометра) выполняется в следующей последовательности:

В аксометрической проекции изображается водяная 2-х трубная тепловая сеть, для которой строится пьезометрический график.
Сверху аксометрической проекции проводят оси пьезометрического графика. На горизонтальной оси откладывается длина тепловой оси. На вертикальной оси откладываются напоры в подающем и обратном трубопроводах.
Наносятся геодезический профиль местности, по которому проложена головная магистраль водяной тепловой сети и ответвления. На геодезическом профиле местности откладываются максимальные высоты зданий для всех потребителей теплоты присоединенных к тепловой сети.
Наносятся линии статического напора для водяной тепловой сети.

Статический напор в водяной тепловой сети должен соответствовать полному напору, который должны развивать подпиточные насосы. Величина статического напора определяется по следующим условиям:
— созданием избыточного давления не менее 0,05 МПа в верхних точках отопительных систем для зданий расположенных на наиболее высоком геодезическом уровне.

Н_СТ >= Z_ЗД + h_ЗД + 5

Z_ЗД – геодезическая отметка наиболее высокого зданий в жилом районе или на промышленном предприятии.

h_ЗД – геометрическая высота наиболее высокого зданий в жилом районе или на промышленном предприятии.

— не менее величины давления вскипания сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети:

Н_СТ > Н_ВСКИП^ПОД

Для стандартных температурных графиков сетевой воды давление вскипания в подающем трубопроводе Н_ВСКИП^ПОД составляет, при:

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 150/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 47 м (0,47 МПа)

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 140/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 36 м.вод.ст. (0,36 МПа)

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 130/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 27 м.вод.ст. (0,27 МПа)

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 120/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 20 м.вод.ст. (0,2 МПа)

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 1410/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 14 м.вод.ст. (0,14 МПа)

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 105/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 12 м.вод.ст. (0,12 МПа)

τ₀₁^Р / τ₀₂^Р = 95/70 и Н_ВСКИП^ПОД = 8 м.вод.ст. (0,08 МПа)

Строится линия пьезометрического напора для обратного трубопровода тепловой сети. Определяются граничные условия во всасывающих патрубках сетевых насосов должно поддерживаться избыточное давление не ниже 50 кПа (для предупреждения кавитации насосов) и следовательно пьезометрический напор на всасывающих патрубках сетевых насосов должен быть не ниже 5 м.вод. ст.

Н_ВС >= 5 м.вод.ст.

Как правило, при отсутствии точных данных величина пьезометрического напора на всасывающих патрубках и сетевых насосах принимается равной от 10-15 м. вод.ст.

Н_ВС = 10-15 м.вод.ст.

И затем для каждого участка обратного трубопровода тепловой сети по оси напоров откладываются полные потери давления и полные потери напора, которые берутся из результатов гидравлического расчета.

Изображаются линии располагаемого напора для потребителей теплоты.

ΔН_ПОТРЕБ, м – величина располагаемого напора для потребителей теплоты вычисляется:

ΔН_ПОТРЕБ = Н_ПОТРЕБ^ПОД — Н_ПОТРЕБ^ОБР

Н_ПОТРЕБ^ПОД – напор сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети и на входе в системы отопления, вентиляции и ГВС.

Н_ПОТРЕБ^ОБР – напор сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в системы отопления, вентиляции и ГВС.

Согласно последней формуле, величина ΔН_ПОТРЕБ определяет потери напора в коммуникациях самих потребителей теплоты, т.е. в их системе отопления, вентиляции, ГВС.

При отсутствии точных данных для ориентировочного построения пьезометрического графика принимаем следующие величины ΔН_ПОТРЕБ:

А) при зависимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий без использования элеваторов от 6 до 10 м.вод.ст.

Б) при независимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий без использования элеваторов от 7 до 15 м.вод.ст.

В) при зависимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий с использованием элеваторов от 15 до 20 м.вод.ст.

Г) при последовательном двухступенчатом подключении подогревателей ГВС от 20 до 27 м.вод.ст.

Строится линия пьезометрического напора для подающего трубопровода тепловой сети (построение выполняется так же как в п.5).
Изображается линия потерь напора в тепло-приготовительной установке на источнике теплоснабжения, т.е. либо в сетевых подогревателях, либо в водогрейных котлах. ΔН_ИСТ, м.

Эти потери напора зависят от типа и количества оборудования на источнике теплоснабжения и как правило принимается равным:

ΔН_ИСТ = 20-25 м.

Надеюсь, что теперь всем стало понятно, как строить пьезометр и Вы теперь знаете, как построить пьезометрический график.

Поделиться ссылкой:

Статический напор

в системах с изменяющейся температурой жидкости

Если система содержит жидкости с разными температурами, плотность жидкости будет изменяться. Итак, какая плотность жидкости должна использоваться в уравнении: плотность более горячей жидкости, более холодной жидкости или средняя плотность? Какая разница? Влияет ли это на перепад давления или на составляющую статического напора?

На первый взгляд, исходя из уравнений, кажется, что плотность жидкости будет влиять на составляющую перепада давления напора.Но разницу давления между двумя резервуарами необходимо преодолевать независимо от плотности жидкости между двумя резервуарами. А поскольку статический напор является частью общего напора в насосе, плотность жидкости в насосе используется в компоненте напора при расчете статического напора.

Фактически, это компонент перепада высоты напора, на который влияет плотность жидкости. Столб жидкости заданной высоты будет соответствовать давлению в нижней части колонны, которое будет отличаться от давления в том же столбе жидкости с другой плотностью.Это компонент перепада высоты напора, который необходимо отрегулировать, чтобы гарантировать, что значения высоты напора связаны с жидкостью в насосе.

Рассмотрим следующие открытые системы, в которых вода перекачивается из резервуара подачи (высота дна = 0 футов, уровень жидкости = 10 футов и давление на поверхности = 0 фунтов на кв. Дюйм) в приподнятый резервуар продукта (высота дна = 150 футов, уровень жидкости = 10 футов, а давление на поверхности = 10 фунтов на квадратный дюйм).

Первая система перекачивает воду при температуре 60 ° F, а вторая система имеет теплообменник на высоте 25 футов, который нагревает воду до 200 ° F.3} \ bigg) \ bigg] = 173,1 фута} Это значение статического напора можно подтвердить с помощью PIPE-FLO, выбрав «График кривой сопротивления» в контекстном меню насоса и посмотрев на значение напора там, где синяя линия пересекает ось Y.

Пересечение оси Y на этом снимке экрана составляет 173 фута. Оно обведено красным и показано в нижней части графика путем наложения курсора на линию.

Во второй системе вода от поверхности жидкости в резервуаре подачи до входа в теплообменник (на высоте 25 футов) имеет плотность 62.3} \ bigg) \ bigg] = 168,2 фута} Это значение статического напора также можно подтвердить с помощью PIPE-FLO:

Пересечение оси Y на этом снимке экрана составляет 168 футов. Оно обведено красным и показано в нижней части графика при наведении курсора на линию.

Разница в расчетном статическом напоре между двумя системами может быть или не быть достаточно значительной, чтобы оправдать расчет поправки на плотность в системе, в зависимости от степени точности, необходимой в расчетах, и величины разницы между плотностями жидкости .

Статическое давление: что это такое? Какая разница?

Когда вы идете к врачу, медсестра всегда выполняет несколько измерений. Один из них — артериальное давление — это ключевой показатель здоровья сердечно-сосудистой системы.

Если у вас артериальное давление 120/80 или меньше, вы в хорошей форме. Но начните пробираться на территорию 140/90, и у вас будут проблемы.

Статическое давление в ваших воздуховодах работает точно так же. Подобно тому, как высокое кровяное давление указывает на проблему с вашим здоровьем, высокое статическое давление указывает на проблему с вашим оборудованием HVAC и воздуховодами.Что-то создает чрезмерную нагрузку на вашу систему, и она будет работать намного лучше, если вы определите проблему и устраните ее.

Ваше отопительное и воздушное оборудование прослужит дольше. Вам тоже будет намного удобнее.

Статическое давление — это буквально сопротивление.

Системы

HVAC, независимо от размера, предназначены для перемещения определенного количества воздуха. Точно так же воздуховоды должны быть спроектированы таким образом, чтобы вся система могла работать должным образом и эффективно. Когда все спроектировано и установлено правильно, статическое давление там, где оно должно быть.Вы даже можете назвать систему «здоровой».

К сожалению, в реальном мире все не так.

Неправильная установка воздуховодов, плохая конструкция системы и выбор фильтров — все это способствует высокому статическому давлению. Во многих домах играет роль комбинация этих факторов. Пока вы не решите проблему (ы) статического давления, ваша система никогда не будет работать в полную силу и может выйти из строя раньше, чем вы ожидаете.

Тем временем вы можете получить:

Шумные системы: Ограничения воздушного потока делают работу шумной.Чем больше статическое давление, тем громче ваша система. Вы слышите потрясающий свист воздуха каждый раз, когда включается ваша система? Вероятно, это из-за высокого статического давления.
Неправильный воздушный поток: Вы когда-нибудь замечали горячие точки, холодные точки или воздух, который просто парит над регистром? Часто причиной является высокое статическое давление. При высоком статическом давлении система может перемещать слишком много (или недостаточно) воздуха на тонну, что приведет к возникновению дискомфортных условий в вашем доме.
Неисправность оборудования: Если вы никогда не заменяли двигатель нагнетателя или компрессор, считайте себя одним из счастливчиков.Это дорогостоящий ремонт, и вы можете какое-то время оставаться без отопления, переменного тока или тепла. Статическое давление, как мы вскоре рассмотрим, может привести к такому отказу.
Отказ системы: В серьезных случаях статическое давление может резко сократить срок службы вашего оборудования. Если многие компоненты начинают выходить из строя, вы можете столкнуться с ситуацией, когда замена всего обходится дешевле, чем ремонт отдельных частей.

Испытываете ли вы какие-либо из этих проблем с системой HVAC в вашем доме в Атланте? Возможно, пришло время осмотреть воздуховоды и испытать статическое давление, и фотоэлектрические системы могут помочь!
Свяжитесь с нами сегодня

Чтобы лучше понять проблему, представьте, что у вас есть компактный автомобиль.Скажем, Honda Civic. Civic хорошо ведет себя на ровной гладкой дороге. Ничто его не сдерживает.

Теперь немного увеличьте градиент. Есть некоторая нагрузка на двигатель автомобиля, но он все еще работает нормально. Еще немного увеличьте уклон, и машина может начать сопротивляться. Теперь прицепите к задней части прицеп — прицеп с лошадью. И продолжайте увеличивать градиент…

Вы уловили идею. В конце концов, маленькая машинка не сможет справиться с сопротивлением. Что-то сломается.Вы можете даже уничтожить машину.

Статическое давление очень много. Чем больше он увеличивается, тем больше перетаскивания добавляет в вашу систему. Правильное сопротивление гарантирует, что воздух движется так, как должен. Добавьте слишком большое сопротивление, и у вас будут проблемы.

Что вызывает высокое статическое давление и что с этим делать?

Рад, что вы спросили! Вот некоторые из наиболее распространенных причин, по которым ваша система может иметь высокое статическое давление:

Ваш 1-дюймовый гофрированный фильтр: Они есть у всех, но стандартные 1-дюймовые гофрированные фильтры могут значительно ограничить воздушный поток.Они пытаются фильтровать много воздуха на небольшой площади, и чем толще (или выше значение MERV) фильтр, тем сильнее ограничение. Вот почему мы рекомендуем использовать медиа-фильтр с низким перепадом давления. Вы получаете необходимую фильтрацию без значительного увеличения статического давления. Если вас действительно беспокоит аллергия, вы даже можете добавить ультрафиолетовое излучение в каналы подачи или перейти на фильтр HEPA. Все эти варианты предпочтительнее 1-дюймовых фильтров.
Плохая конструкция и / или установка воздуховодов: Ограничения воздуховодов могут способствовать высокому статическому давлению.Виной всему могут быть провисающие гибкие воздуховоды, чрезмерные изгибы и провалы, а также другие неудачи при установке. Решение — переустановить или заменить воздуховод. Когда это невозможно, переход на двигатель вентилятора с регулируемой скоростью (вместо системы «вкл / выкл») даст вам лучший воздушный поток, несмотря на проблемы с воздуховодом.
Негабаритный возвратный воздух: Этот тип подходит для неправильного воздуховода, но недостаточный возвратный воздух представляет собой уникальные проблемы. Ваш компрессор предназначен для перекачивания хладагента под высоким давлением, но слишком мало возвратного воздуха может привести к тому, что система отправит жидкость обратно в компрессор, когда это не должно быть.В долгосрочной перспективе это сокращает срок службы вашего компрессора. Это также может привести к выходу из строя электродвигателя вентилятора — дорогостоящее решение. Решение состоит в том, чтобы добавить обратный канал или увеличить размер существующего обратного канала.

Другая возможность состоит в том, что ваш фильтр действительно загрязнен. Если с момента последней замены прошло более 90 дней, отключите его, чтобы снизить статическое давление.

Несколько слов о низком статическом давлении

Мы только что много говорили о высоком статическом давлении, но низкое статическое давление также может быть проблемой. Хотя очень редко , низкое статическое давление обычно указывает на одно из двух:

Ваш установщик увеличил размер магистральных линий. Мы видели это в некоторых старых домах. По какой-то причине (в грузовике не было нужного оборудования?), Кто бы ни устанавливал магистральные трубопроводы, их размеры были завышены.
Вы внесли много изменений в энергоэффективность. Может быть, вы сжали свой домашний конверт в попытке сэкономить энергию. В крайних случаях ваш обновленный дом может быть несовместим со старыми воздуховодами.Раньше они были подходящего размера, но сейчас они не подходят.

В любом случае, вам, вероятно, трудно оставаться комфортно. Воздушный поток недостаточно силен. Вам будет жарко с одной стороны комнаты и холодно с другой.

Обычно решение заключается в перепроектировании и переустановке воздуховодов.

Контроль статического давления

Статическое давление — это не то, что можно легко проверить без специального оборудования, желания просверлить воздуховоды и некоторого опыта.Это одна из причин, по которой люди нанимают такие компании, как мы!

Статическое давление — это одна из вещей, которые мы отслеживаем в рамках наших соглашений об обслуживании. Мы возьмем новые показания и сравним их со старыми так же, как медсестра измеряет ваше кровяное давление. Это действительно полезное измерение, потому что оно помогает нам устранять проблемы:

Высокое статическое давление? Мы можем проверить, используете ли вы ограничительный фильтр или ваш возвратный воздуховод недостаточен.
Низкое статическое давление? Может быть, у вас слишком большие воздуховоды.Мы можем это проверить. Низкое статическое давление — редкость, но не редкость.

И так далее. Чем раньше вы проверите свое статическое давление, тем быстрее вы сможете решить проблемы, прежде чем они приведут к отказу оборудования.

В HVAC простейшие изменения могут иметь большое значение. Простое решение, такое как изменение типа фильтра, который вы используете для снижения статического давления, может сэкономить вам тысячи на , заменяющую систему, которую вам не нужно покупать .

Звучит безумно? Так происходит все время.Статическое давление — вещь серьезная.

Ответы на логическую головоломку № 1 «Спросите инженера» — Статический напор в трубопроводных системах

Ниже приведены ответы на головоломку №1 от Engineered Software Inc. — Статический напор в трубопроводных системах.

1. B-90 футов
2. B-90 футов
3. B-90 футов
4. C-95 футов
5. A-87 футов

Пояснения:

Статический напор = разница в высоте + разница в давлении

Высота напора = (Высота поверхности жидкости резервуара продукта) — (Высота поверхности жидкости резервуара подачи)

Система № 1:
Статический напор = (100 футов + 10 футов) — (0 футов + 20 футов) = 90 футов

Система № 2:
Даже несмотря на то, что труба входит в середину резервуара на высоте 105 футов, есть еще 5 футов жидкости выше места проникновения трубы.Напор насоса «ощущает» столб воды высотой 110 футов, а всасывающий — 20 футов воды из резервуара подачи. Статический напор = (105 + 5) — (0 + 20) = 90 футов

Система № 3:
Даже несмотря на то, что труба поднимается на высоту 120 футов, она падает вниз и выходит на высоте 105 футов, и есть еще 5 футов жидкости над выходом трубы. Энергия, необходимая для подъема жидкости со 105 футов до 120 футов, восстанавливается сифонным эффектом, когда жидкость опускается со 120 футов до 105 футов к выпускному отверстию.Чистый эффект состоит в том, что у насоса все еще есть 110 футов напора, на которые он должен давить на выходе, и 20 футов напора на всасывании, чтобы помочь ему. Статический напор = (105 + 5) — (0 + 20) = 90 футов

Система № 4:
Выход из трубы находится на высоте 115 футов, даже если он поднимается до 120 футов, а затем снова падает (5 футов энергии восстанавливается из-за сифонного эффекта). Статический напор = (115) — (20) = 95 футов
(ПРИМЕЧАНИЕ: при запуске насос должен преодолеть 100 футов статического напора, чтобы достичь вершины контура)

Система № 5:
Поскольку статический напор относится к жидкости, проходящей через насос, Система 5 требует компенсации плотности 85 футов жидкости от теплообменника до резервуара для продукта.3.

85 футов x (60,1 / 62,4) = 81,9 футов

Общий статический напор = (статический напор от насоса к HX + напор от HX к резервуару с продуктом — напор от питающего резервуара к насосу)

Полный статический напор = (25 футов + 81,9 футов) � 20 футов = 86,9 футов

Чистый эффект компенсации температуры (плотности) заключается в снижении статического напора на 3 фута до 87 футов.

___________________________________________

Если у вас есть предложение или головоломка, которую вы хотели бы предложить, отправьте ее и отправьте по электронной почте на адрес brainteaser @ eng-software.com.

Мы приветствуем ваши предложения и отзывы по любой из статей «Спросите инженера».

___________________________________________

— 2011 Engineered Software, Inc. 4529 Intelco Loop SE, Лейси, Вашингтон 98503
www.eng-software.com

Напор и потеря напора

Узнайте больше о разнице между высотным напором, напором, напором трения (потерей напора) и общим статическим напором трубопроводной системы в этой статье.

Статический напор насоса

Насосы используются для перекачки газов или жидкостей. Эти жидкости обычно перекачиваются с более низкого уровня на более высокий. Насос расположен между этими уровнями. Насос создает отрицательное давление на так называемой стороне всасывания , так что жидкость всасывается. Затем насос нагнетает жидкость под высоким давлением. На выходе жидкость теперь проталкивается по трубе на более высокий уровень. Далее мы будем рассматривать только несжимаемые жидкости, например жидкости.

Перепад высоты, который может преодолеть жидкость, зависит от мощности насоса, плотности перекачиваемой жидкости и объемного расхода. Чтобы показать это, рассмотрим вертикальный трубопровод. По этой трубе из резервуара перекачивается жидкость плотностью.. Вода сливается через открытый конец трубы. Преодолеваемая разница в высоте обозначена буквой H. Потери на трение в дальнейшем не учитываются.

Рисунок: Статический напор насоса

Период времени до того, как объем жидкости будет доставлен из нижнего резервуара (уровень жидкости) в верхнюю часть трубы, обозначается t.В течение этого времени t, очевидно, однажды вся жидкость с массой m = V⋅ϱ в трубе должна быть поднята на высоту H (объем жидкости внутри трубы обозначается V). Количество энергии W _H, необходимое для этого, определяется по следующей формуле:

\ begin {align}
& W_ \ text {H} = m \ cdot g \ cdot H ~~~ \ text {где} ~~~ m = V \ cdot \ rho \\ [5px]
& W_ \ text {H } = V \ cdot \ rho \ cdot g \ cdot H ~~~~~ \ text {энергия насоса} \\ [5px]
\ end {align}

Эта энергия, очевидно, преобразуется за время t, в результате чего мощность P _H, которую выдает насос, составляет:

\ begin {align}
& P_ \ text {H} = \ frac {W_ \ text {H}} {t} \\ [5px]
& P_ \ text {H} = \ frac {V \ cdot \ rho \ cdot g \ cdot H} {t} \\ [5px]
& P_ \ text {H} = \ underbrace {\ frac {V} {t}} _ {\ dot V} \ cdot \ rho \ cdot g \ cdot H \ \ [5px]
& \ boxed {P_ \ text {H} = \ dot V \ cdot \ rho \ cdot g \ cdot H} ~~~~~ \ text {мощность насоса} \\ [5px]
\ конец

При выводе этой формулы было использовано, что частное объема жидкости V и времени t соответствует поставленному объемному расходу V *.

И наоборот, это означает: Для данной мощности насоса P _H и подаваемого объемного расхода V * жидкость может преодолевать только определенную высоту H, в зависимости от плотности жидкости ϱ (на большей высоте , гидростатическое давление столба жидкости будет больше, чем давление, создаваемое насосом, и жидкость не может быть перекачана выше):

\ begin {align}
& P_ \ text {H} = \ frac {W_ \ text {H}} {t} \\ [5px]
& P_ \ text {H} = \ frac {V \ cdot \ rho \ cdot g \ cdot H} {t} \\ [5px]
& P_ \ text {H} = \ underbrace {\ frac {V} {t}} _ {\ dot V} \ cdot \ rho \ cdot g \ cdot H \ \ [5px]
\ label {p}
& \ boxed {H = \ frac {P_ \ text {H}} {\ dot V \ cdot \ rho \ cdot g}} ~~~~~ \ text {статическая голова насоса} \\ [5px]
\ end {align}

Эта максимальная высота, которую может доставить насос, также называется статическим напором , статическим напором или напором насоса.

Статический напор насоса — это максимальная высота, которую насос может обеспечить без потерь благодаря механической мощности, передаваемой жидкости при заданном объемном расходе и плотности!

Обратите внимание, что статический напор насоса не учитывает потери на трение внутри трубы или потери давления из-за клапанов, изгибов, фитингов и т. Д. Это связано с тем, что эти потери нельзя напрямую отнести к насосу, а зависят от система трубопроводов, для которой будет использоваться насос.Поэтому производители насосов в любом случае не могут учитывать такие потери, поскольку им неизвестны условия эксплуатации насоса. По этой причине такие потери давления учитываются так называемой потерей напора в трубопроводной системе (подробнее об этом позже).

КПД насоса

Мощность P _H в приведенных выше уравнениях относится только к мощности, которую насос эффективно передает жидкости, то есть к мощности, которая фактически требуется для непрерывного подъема жидкости на высоту H! Эта выходная мощность не идентична входной мощности P _в насоса (потребляемая мощность), т.е.е. мощность, которую, например, электронасос должен потреблять от сети.

Следовательно, необходимо учитывать потери преобразования, которые возникают при преобразовании подаваемой электроэнергии в механическую энергию для транспортировки текучей среды. Также необходимо учитывать потери потока в насосе из-за турбулентности, особенно при высоких объемных расходах. Все это суммируется в насосе КПД η:

\ begin {align}
& \ boxed {P_ \ text {H} = P_ \ text {in} \ cdot \ eta} \\ [5px]
\ end {align}

КПД насоса не является постоянной величиной, а зависит от объемного расхода! КПД сначала увеличивается с увеличением скорости потока, а затем снова уменьшается от максимальной точки из-за турбулентности и связанных с этим потерь потока.Типичный максимальный КПД насосов составляет от 70% до 90%.

На приведенном ниже рисунке для заданной скорости вращения центробежного насоса показаны типичные кривые напора, КПД насоса и потребляемой мощности насоса в зависимости от объемного расхода. Обратите внимание, что такие кривые действительны только для определенной скорости вращения насоса.

Статический напор трубопроводной системы

Высотная головка (геодезическая головка)

Физическая разница в высоте между расположенным ниже и выше расположенным резервуаром называется напором или геодезическим напором H _e.Соответствующие уровни жидкости служат ориентирами для подъемного напора при условии, что расположенный выше резервуар заполняется снизу. Если он наполняется сверху, ориентиром является точка, в которой жидкость вытекает из трубы. Для нижней чаши не имеет значения, насколько глубоко всасывающая труба погружена в жидкость. Поверхность жидкости всегда нужно брать за основу, так как жидкость во всасывающей трубе поднимается на внешний уровень жидкости все равно сама без помощи насоса.

Рисунок: Геодезическая головка при заполнении резервуара снизу Рисунок: Высота подъема при заполнении резервуара сверху

Высота подъема системы трубопроводов может быть дополнительно разделена на всасывающую головку на стороне всасывания насоса и нагнетательную головку головка на напорной стороне насоса. Обе головки вместе составляют подъемную головку системы трубопроводов.

Высота напора трубопроводной системы — это физическая разница в высоте между нижним и верхним уровнем жидкости! Он получается из суммы всасывающей головки и напорной головки .

Рисунок: Высота подъема (геодезическая высота всасывания и напор)

Для перекачивания жидкостей статический напор насоса всегда должен быть больше, чем высота подъема системы. Однако это применимо только в том случае, если в трубе отсутствуют потери на трение или поток из-за установленных компонентов, таких как клапаны, колена, фитинги или измерительные приборы. Кроме того, максимальная высота всасывания ограничена физическими условиями.

Максимальная геодезическая высота всасывания

Со стороны всасывания насос работает как соломинка для питья.Это означает, что насос вообще не всасывает жидкость. Напротив, (окружающее) давление на поверхности жидкости толкает жидкость в насос. Поскольку давление окружающей среды ограничено, даже при создании идеального вакуума невозможно преодолеть любую высоту всасывания. Пренебрегая трением и потерями потока, максимальная высота всасывания определяется по следующей формуле (вывод этой формулы см. В статье «Как работает трубочка для питья?»).

\ begin {align}
\ label {hmax}
& \ boxed {h_ \ text {s, max} = \ frac {p_0} {\ rho \ cdot g}} ~~~~~ \ text {максимальная высота всасывания } \\ [5px]
\ end {align}

В этой формуле p ₀ обозначает (окружающее) давление на поверхности жидкости, а ϱ обозначает плотность жидкости.Таким образом, для перекачивания воды плотностью ϱ = 1000 кг / м³ максимальная высота всасывания при атмосферном давлении 1 бар составляет 10 метров.

Однако из-за того, что ни один насос не может создать идеальный вакуум, и из-за вязкости перекачиваемой жидкости потери на трение неизбежны, максимальная геодезическая высота всасывания воды на практике составляет всего 8 метров. Обратите внимание, что когда резервуар закрыт, давление окружающей среды может быть искусственно увеличено, так что возможны более высокие напоры на всасывании.

В отличие от всасывающего напора, напор на напорной стороне насоса в принципе не ограничен максимальным значением.В зависимости от давления, создаваемого на стороне нагнетания, можно достичь (почти) любого напора.

Напор трения (потеря напора)

Как уже упоминалось, в действительности необходимо учитывать трение и потери потока в системе трубопроводов. Таким образом, на практике насос должен передавать жидкости большую мощность, чем в случае отсутствия трения. Принимая во внимание трение, реальная система ведет себя так, как если бы фиктивная система без трения имела более высокий напор. Этот дополнительный (фиктивный) напор, который включает в себя потери на трение и поток, называется головкой трения или потери напора H _f.

Рисунок: Полный статический напор трубопроводной системы как сумма подъемного напора и напора трения (потери напора)

Если P _f означает потерю мощности, которая возникает при определенном объемном расходе V *, то напор трения H _f можно определить по уравнению (\ ref {p}):

\ begin {align}
& \ boxed {H_ \ text {f} = \ frac {P_ \ text {f}} {\ dot V \ cdot \ rho \ cdot g}} ~~~~~ \ text {трение head (потеря напора)} \\ [5px]
\ end {align}

(вымышленный) общий статический напор системы трубопроводов H _до, следовательно, больше, чем напор H _e, на величину фрикционного напора H _f:

\ begin {align}
& \ boxed {H_ \ text {tot} = H_ \ text {e} + H_ \ text {f}} ~~~~~ \ text {общий статический напор системы трубопроводов} \\ [5px]
\ end {align}

Таким образом, при выборе подходящего насоса необходимо сравнить статический напор насоса с (фиктивным) статическим напором трубопроводной системы.Статический напор насоса должен быть больше, чем общий статический напор системы, чтобы жидкость могла перекачиваться. Однако при этом еще не учитывается тот факт, что на поверхности жидкости в верхнем и нижнем резервуарах может существовать разное давление. По этой причине, как правило, также следует учитывать напор , который будет обсуждаться более подробно в следующем разделе.

Даже в горизонтальной трубе неизбежно возникает трение из-за вязкости жидкости.В этом случае связанная с этим потеря напора действительно может быть показана очень четко. Можно представить себе небольшие вертикальные трубки, прикрепленные к трубе. Из-за статического давления в текущей жидкости жидкость в вертикальных трубках на определенную величину прижимается вверх. Однако из-за потерь на трение в трубе статическое давление на выходе уменьшается (при условии постоянного поперечного сечения трубы). Жидкость в трубе ниже по потоку достигает только меньшей высоты. Разница в уровнях жидкости соответствует потерям напора в горизонтальной трубе.

Рис.: Потери напора (потери на трение) вдоль вертикального трубопровода

Напор

Представьте себе следующую ситуацию. Воду перекачивать из закрытого резервуара в открытый резервуар на высоте 6 метров. В закрытом резервуаре создается избыточное давление (избыточное давление), создаваемое компрессором. Даже без насоса это положительное давление толкает воду вверх. При избыточном давлении 0,1 бар вода теоретически поднимается на высоту 1 метр над уровнем жидкости [см. Формулу (\ ref {hmax})].Таким образом, насос должен преодолеть только последние 5 метров высоты. С точки зрения энергии, система имеет общий статический напор всего 5 метров с точки зрения насоса (без учета потери напора).

Рисунок: Напор системы трубопроводов

И наоборот, общий статический напор системы увеличивается, когда нижний резервуар открыт, а в верхнем резервуаре создается положительное давление. В этом случае более высокое давление в верхнем резервуаре толкает воду в трубе вниз.Это означает, что теперь насос должен преодолевать гораздо большую разницу в высоте. Эффекты уравновешивают друг друга, только если давления в обоих резервуарах одинаковы (например, давление окружающей среды в обоих резервуарах). Даже без внешних компрессоров в закрытых резервуарах возникают перепады давления, поскольку объем воздуха в резервуаре также изменяется при изменении уровня жидкости, при этом воздух не может выходить или поступать внутрь.

Рисунок: Напор в системе трубопроводов с положительным давлением в верхнем резервуаре

Увеличенный или уменьшенный напор из-за разницы давлений Δp между двумя резервуарами называется напор H _p.Перепад давления определяется разницей между давлением в верхнем резервуаре p ₂ и давлением в нижнем резервуаре p ₁ Таким образом, знак также воспроизводится правильно, так что в случае отрицательного давления в верхнем резервуаре (или при положительном давлении в нижнем резервуаре) возникает отрицательный напор, который снижает общий статический напор системы.

\ begin {align}
& H_ \ text {p} = \ frac {\ Delta p} {\ rho \ cdot g} \\ [5px]
& \ boxed {H_ \ text {p} = \ frac {p_ \ текст {2} -p_ \ text {1}} {\ rho \ cdot g}} ~~~~~ \ text {напор} \\ [5px]
\ end {align}

Рисунок: Расчет напора трубопроводной системы

Таким образом, общий напор системы H _— обычно определяется из суммы напора H _e, напора трения H _f и напора H _p.:

\ begin {align}
& \ boxed {H_ \ text {tot} = H_ \ text {e} + H_ \ text {V} + H_ \ text {p}} ~~~~~ \ text {общий статический заголовок системы трубопроводов} \\ [5px]
\ end {align}

Голова как энергия на единицу веса

На этом этапе голова в соответствии с уравнением (\ ref {p}) должна быть исследована более внимательно и интерпретироваться несколько иначе.Для этой цели будет использовано, что мощность определяется как энергия в единицу времени, а объемный расход определяется как объем жидкости в единицу времени.

\ begin {align}
\ require {cancel}
& H = \ frac {P_ \ text {H}} {\ dot V \ cdot \ rho \ cdot g} ~~~~~ \ text {where} ~~~ P_ \ text {H} = \ frac {W_ \ text {H}} {t} ~~~~~ \ text {и} ~~~ \ dot V = \ frac {V} {t} ~~~ \ text {:} \\ [5px]
& H = \ frac {\ frac {W_ \ text {H}} {\ bcancel {t}}} {\ frac {V} {\ bcancel {t}} \ cdot \ rho \ cdot g} \\ [5px]
& H = \ frac {W_ \ text {H}} {\ underbrace {V \ cdot \ rho} _ {m} \ cdot g} \\ [5px]
& H = \ frac { W_ \ text {H}} {m \ cdot g} \\ [5px]
& \ boxed {H = \ frac {W_ \ text {H}} {F_ \ text {g}}} \\ [5px]
\ end {align}

Эта формула показывает, что напор можно интерпретировать как энергию на единицу веса.Следовательно, применяются следующие утверждения:

статический напор насоса = энергия насоса, передаваемая жидкостному элементу (в зависимости от веса жидкостного элемента).
статический напор трубопровода = Энергия, необходимая для доставки жидкого элемента (относительно веса жидкого элемента).

Характеристическая кривая системы

В то время как вертикальный напор и напор являются постоянными величинами для трубопроводной системы, напор на трение или потеря напора зависят от объемного расхода.5}} ~~~ \ text {потеря давления в прямом участке трубы} \\ [5px]
\ end {align}

Эта потеря давления неизбежно связана с потерей механической энергии и соответствующей потерей напора. Таким образом, потеря напора увеличивается (приблизительно) квадратично с увеличением объемного расхода. «Примерно», потому что на коэффициент трения, в свою очередь, влияет объемный расход. На приведенном ниже рисунке качественно показана характеристическая кривая общего статического напора трубопроводной системы в зависимости от объемного расхода.

Рисунок: Характеристическая кривая общего напора системы

Хотя общий напор системы увеличивается с увеличением объемного расхода, статический напор насоса уменьшается из-за увеличения потерь потока внутри насоса. Во время работы насоса, в зависимости от объемного расхода, устанавливается общая рабочая точка ( рабочая точка ), которая соответствует точке пересечения между характеристической кривой насоса и характеристической кривой системы.

Рисунок: Смещение рабочих точек при изменении апертуры дроссельной заслонки

На характеристическую кривую системы можно влиять с помощью дроссельной заслонки для управления расходом. Однако следует отметить, что центробежный насос имеет максимальный КПД при определенном объемном расходе. Для энергоэффективной работы рабочая точка должна быть как можно ближе к этой точке максимальной эффективности. Однако изменение характеристической кривой системы, вызванное дроссельной заслонкой, обычно отрицательно влияет на рабочую точку — более низкий КПД возникает из-за больших потерь потока из-за дросселирования.Поэтому изменение скорости вращения насоса для управления объемным расходом может быть более разумным на данном этапе.

Рис.: Смещение рабочих точек при изменении скорости насоса.

Управление воздухом и повышение давления — Часть 3 Как рассчитать давление заполнения системы —

Крис Эдмондсон

Хотите, чтобы владелец здания или управляющий новым зданием БОЛЬШАЯ услуга?

Если вы инженер-механик, отвечающий за проектирование гидравлической системы для нового здания, одна из самых добрых вещей, которые вы можете сделать для своего клиента, — это указать начальное давление заполнения системы на ваших чертежах.Это одно точно рассчитанное значение может помочь вашему клиенту избежать множества операционных проблем в будущем.

Что такое давление заполнения системы?

Давление заполнения системы, часто называемое «давлением холодного заполнения», — это давление, необходимое для заполнения гидравлической системы водой и при этом в верхней части системы остается давление, достаточное для выпуска воздуха.

Давление заполнения системы будет учитывать:

(1) Системную высоту, которая представляет собой расстояние по вертикали от нижней части системы трубопроводов до самого высокого участка трубопровода в системе, и

(2) Любое дополнительное давление в системе отопления, которая в редких случаях может потребоваться для предотвращения превращения воды в пар.

Давление наполнения должно быть достаточно высоким, чтобы заполнить систему водой, и при этом иметь давление, достаточное для выпуска воздуха. В некоторых случаях он также должен быть достаточно высоким во всех точках системы, чтобы предотвратить образование пробоев в трубопроводе или кавитацию насоса.

Как рассчитать давление наполнения системы

Расчет давления наполнения системы довольно прост. Допустим, у вас есть система высотой 30 футов. (Помните, что это высота системы , а не высота здания!) Поскольку мы знаем, что 2.Высота 31 фута равна 1 фунту на квадратный дюйм. Мы просто разделим 30 футов на 2,31, чтобы определить статическое давление напора:

Таким образом, наше статическое давление составляет 13 фунтов на квадратный дюйм. Это заполнит нашу систему, но этого будет недостаточно для удовлетворения эксплуатационных требований системы после ее запуска. Мы должны добавить дополнительное давление (обычно достаточно 4 фунтов на квадратный дюйм), чтобы убедиться, что давление в верхней части системы достаточно, чтобы открыть вентиляционное отверстие. Поскольку 13 фунтов на квадратный дюйм + 4 фунта на квадратный дюйм равняется 17 фунтам на квадратный дюйм, это давление, на которое должен быть установлен редукционный клапан при заполнении системы.Это значение, которое должно быть включено в планы.

Иногда требуется немного больше

4 фунта на квадратный дюйм в верхней части системы обычно достаточно избыточного давления для работы большинства гидравлических систем. Однако системам, которые предназначены для работы при температуре выше 220 ° F, может потребоваться больше. Это потому, что вода закипает при более низкой температуре, когда она находится под низким давлением. Таким образом, чтобы вода не превратилась в пар в закрытой системе с более высокой температурой, необходимо увеличить давление в системе.ТАБЛИЦА 1 дает справочную информацию о том, какое минимальное давление холодного заполнения в верхней части системы должно быть основано на высоте системы и максимальной расчетной рабочей температуре.

Системы с замкнутым контуром — FluidFlow

В общем, существует два основных типа систем, в которых могут быть установлены насосы: системы с открытым и замкнутым контуром. Системы с разомкнутым контуром — это контуры, в которых перекачиваемая жидкость подвергается воздействию местной атмосферы в некоторой точке контура. Типичной системой с открытым контуром может быть система градирни, где путь потока является линейным, т.е.е. перенос жидкости между двумя сосудами. И наоборот, системы с замкнутым контуром, как следует из названия, представляют собой замкнутые трубопроводные контуры, в которых перекачиваемая жидкость циркулирует в замкнутом контуре без какого-либо воздействия на окружающую среду и, как правило, без переноса жидкости в замкнутый контур или из него. Примеры систем с замкнутым контуром включают контуры горячего масла, системы охлаждения / охлажденной воды, системы водяного отопления и кондиционирования воздуха. На рис. 1 представлена замкнутая система охлаждения пресной водой, состоящая из теплообменников, циркуляционных насосов, диафрагм и более 300 м трубопроводов.

Рисунок 1: Охлаждение пресной водой с замкнутым контуром

Одним из уникальных аспектов систем трубопроводов с замкнутым контуром является то, что статическая высота не учитывается при расчетах напора, поскольку эти системы в значительной степени не подвержены влиянию статического давления. Однако, как и в случае с системами с открытым потоком, нам все еще необходимо проверять наличие достаточного NPSHa, чтобы статическое давление во всей системе не опускалось ниже давления паров жидкости и, следовательно, не приводило к кавитации и т. Д. Любой насос, выбранный для системы с замкнутым контуром, должен быть может транспортировать жидкость в наивысшую точку без вспышки или создания вакуума, а самая низкая точка также должна быть оценена на предмет давления отключения насоса.В замкнутой цепи будут наблюдаться только потери на трение. Поэтому насосы, работающие в системах с замкнутым контуром, необходимы только для преодоления динамических потерь на трение.

Давайте рассмотрим рабочие условия замкнутой системы с перепадом высоты, скажем, 10,0 м. Циркуляционный насос системы необходим для транспортировки жидкости из нижней части системы (0 м) в верхнюю при 10,0 м. Это будет Первоначально кажется, что насос должен преодолеть разницу в высоте в 10,0 м, однако из-за гравитационных эффектов это не так, поскольку для каждого метра жидкости, перекачиваемой вертикально вверх, соответствует 1.0 M капель жидкости на обратной стороне системы.

Когда система неподвижна, т.е. жидкость не циркулирует, насосы на всасывании и нагнетании имеют одинаковое давление, создаваемое двумя отдельными колоннами жидкости 10,0 м, которые соединены сверху. Альтернативный способ рассмотрения этого заключается в том, что давление всасывания, имеющееся в насосе, равно давлению нагнетания, необходимому для перемещения жидкости в верхнюю часть системы.

Независимо от того, где находится насос в контуре, дифференциальный напор, создаваемый насосом, всегда будет одинаковым.

Как и следовало ожидать, напор, необходимый для поддержания потока в системе с замкнутым контуром, уменьшается по мере уменьшения потока и становится больше по мере увеличения потока. В хорошо спроектированных системах потери на трение будут уменьшаться пропорционально уменьшению расхода.

Крупномасштабные системы с замкнутым контуром сложно проектировать вручную, поскольку они часто имеют множество ответвлений или подсетей.

При выборе центробежного насоса с постоянной скоростью для систем с замкнутым контуром точка наилучшего КПД (BEP) на кривой КПД насоса должна находиться между расчетными точками минимального и максимального расхода на кривой производительности насоса.Это обеспечивает максимальную эффективность работы насоса в ожидаемых условиях эксплуатации.

Кривые производительности, показанные на рисунке 2, показывают, что центробежный насос достигает условий максимального потока 1400 м ³ / ч при 55,0 м TDH и поднимается всего на 5,0 м при минимальном расчетном расходе 700 м ³ / ч . Обратите внимание, что поток, наблюдаемый в этой системе образцов в любой момент времени, зависит от требований системы.

Рисунок 2: Замкнутый контур — насос постоянной скорости

Обратите внимание, что «плоский» профиль кривой производительности насоса предпочтителен для систем с замкнутым контуром с переменным расходом из-за экономии энергии, которая может быть достигнута в условиях более низкого расхода.

Хотя выбор центробежного насоса с «плоским» профилем кривой производительности обеспечивает потенциальную экономию энергии, гораздо большей экономии энергии можно достичь, выбрав подходящий насос с ЧРП (рис. 3). Поскольку кривая сопротивления системы неуклонно снижается от максимального до минимального расхода (в данном случае от 1400 до 700 м ³ / ч), можно использовать частотное регулирование для достижения желаемых рабочих условий при низком расходе и, таким образом, добиться гораздо большей экономии. по сравнению с насосом постоянной скорости, использующим дросселирование клапана для регулировки или регулирования потока.

Рисунок 3: Замкнутый контур — Насос с ЧРП

Причина, по которой при использовании насоса с частотно-регулируемым приводом достигается более значительное снижение мощности, заключается в том, что достигается значительное снижение рабочей скорости насоса и, во-вторых, изомер КПД насоса BEP точно следует кривой системы. Таким образом, на высоте 700 м ³ / ч частота управления при более низкой рабочей скорости имеет почти такой же КПД, как и при работе насоса на скорости, необходимой для достижения максимального расхода.

Если вы рассматриваете центробежный насос с частотно-регулируемым приводом для приложения, выберите насос с наивысшей эффективностью с BEP, который находится на уровне максимального расхода или чуть левее него.Поддерживайте подъем напора до минимального расхода настолько низким, насколько позволяет приложение, и проверьте выбранный вами насос с помощью соответствующего программного инструмента. Это позволит вам оценить производительность насоса в различных условиях эксплуатации.

Артикул:

Практическое руководство по откачке, Росс Маккей.

Выбор насоса для работы с частотно-регулируемым приводом, Джо Эванс.

Что это такое и как это влияет на вашу систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

В этом посте мы исследуем часто упускаемый из виду аспект вашей системы HVAC: статическое давление.

Это малоизвестная тема для людей, не работающих в отрасли. Но, наверное, так и должно быть. Статическое давление влияет на ваш комфорт, ваши счета за электроэнергию и состояние вашей системы отопления и охлаждения в целом.

Мы объясним, что это, признаки проблемы и что может быть причиной.

Что такое статическое давление в системе HVAC?

Статическое давление — это, по сути, сопротивление воздуха. Система вентиляции и кондиционирования с принудительной подачей воздуха с воздуховодами основана на том, что воздух проталкивается через каналы для циркуляции теплого или холодного воздуха.Но этому потоку воздуха препятствуют различные факторы. Итак, сила, толкающая воздух, должна быть сильнее сопротивления.

Невозможно вообще не встретить сопротивления. Но идея состоит в том, чтобы держать это под контролем.

Специалист в области HVAC может учитывать сопротивление воздуха, измеряя падение давления в определенных точках системы. Оттуда они могут сказать вам, есть ли проблема и, надеюсь, что ее вызывает.

Требуется ли эта оценка вашей системе? Посмотрим, заметили ли вы какие-либо из этих проблем.

Три признака высокого статического давления ОВК

Три признака того, что ваша система HVAC имеет высокое статическое давление:

Неравномерный нагрев и охлаждение
Более высокие счета за электроэнергию
Шумная система

Прежде чем мы продолжим, отметим, что эти симптомы не являются исключительными для данной проблемы. Но если вы замечаете все три, то это может быть их причиной.

Неравномерный нагрев и охлаждение

Также известен как наличие горячих и холодных точек, когда в некоторых частях вашего дома температура не достигает желаемой.

Часто это результат слабой циркуляции воздуха в одной или нескольких частях системы. Воздух не проходит через воздуховоды. В результате он не обрабатывает каждую комнату должным образом.

Более высокие счета за электроэнергию

Если вы заметили внезапный рост счетов за коммунальные услуги, проблема может быть в вашей системе HVAC. В любом случае, ваша печь или кондиционер будут делать все возможное, чтобы воздух циркулировал по дому.

И когда он встречает сопротивление, он усерднее выполняет свою работу,

Но эти дополнительные усилия требуют больше ресурсов.Таким образом, вы в конечном итоге платите больше по счетам за электроэнергию.

Независимо от того, является ли эта проблема причиной, вам необходимо проверить ее. Если ваша система работает слишком долго и слишком долго, она рано или поздно выйдет из строя.

А если в результате поломки теплообменник треснул, значит, с вашей системой все в порядке.

Система с шумом

Воздух рвется? Громкие механические звуки? Это признаки проблемы с вашей системой.

Мы упоминали, что ваша печь или кондиционер работает сильнее, когда сопротивление больше.В результате вы можете услышать, что это происходит. Электродвигатель нагнетателя, работающий на максимальной мощности, издает больше шума — точно так же, как педаль газа на полу заставляет рев двигателя вашего автомобиля.

Между тем, вы также можете услышать, как воздух сильнее втягивается и выходит из вентиляционных отверстий. Потому что есть более существенная ничья.

Это как когда вы поджимаете губы и вдыхаете с той же силой, что и обычно. Внезапно вы услышите и почувствуете, как поток воздуха проходит через меньшее отверстие.

Что вызывает высокое статическое давление в воздуховодах?

Три причины высокого статического давления в воздуховодах:

Воздушный фильтр засорен или слишком ограничен
Меньшие размеры возвратных воздушных судов
Внутренняя катушка грязная или слишком маленькая

Для проведения измерений вам понадобится профессионал. Затем они могут сообщить вам, есть ли проблема и где она находится.

К сожалению, большинство причин нельзя исправить самостоятельно.Но, по крайней мере, один.

Воздушный фильтр засорен или слишком ограничен

По своей природе фильтр в вашей системе влияет на воздушный поток. Но, когда все работает правильно, это не слишком сильно на это влияет. И преимущества перевешивают любую потерю давления.

Фильтр действует как экран. Он предотвращает циркуляцию загрязняющих веществ, таких как аллергены, пыль и грязь, через воздуховоды и воздух.

Когда воздух проходит через сетку, фильтр улавливает эти частицы.Но экран также добавляет сопротивления.

Обычно это не проблема. Но, если вы не меняли фильтр несколько месяцев, он забивается.

Значит, сопротивление слишком велико.

Точно так же ваш экран может быть слишком сильным для системы. У среднего фильтра этой проблемы не будет. Но вы можете приобрести те, у которых более высокий рейтинг MERV, которые улавливают более мелкие частицы, чем обычные.

Меньший размер возвратного воздуха

Далее, у нас проблемы с вашими воздуховодами.В целом можно сказать, что воздуховоды меньшего размера или неправильно спроектированные будут увеличивать статическое давление.

Но мы также хотели сосредоточиться на одной конкретной проблеме: возврат воздуха в негабаритных помещениях.

Каналы возврата воздуха вытягивают воздух из помещения и направляют его обратно в вашу систему отопления и охлаждения. Это важная часть процесса циркуляции воздуха, о которой часто забывают.

Но если этих доходов недостаточно, у вас возникнет проблема.

Это похоже на дыхание через соломинку: вы можете это сделать, но вам нужно потянуть больше, чтобы получить достаточно воздуха через отверстие гораздо меньшее, чем ваш рот или ноздри.

То же самое происходит с вашей системой отопления: ей труднее набирать количество воздуха, необходимое для поддержания циркуляции.

И еще одна проблема с вашим кондиционером. Процесс кондиционирования воздуха включает в себя циркуляцию хладагента через систему в замкнутом контуре. Без достаточного количества возвратного воздуха контур хладагента сбрасывается.

Со временем это может вызвать серьезные проблемы, включая поломки и дорогостоящий ремонт.

Внутренний змеевик грязный или слишком маленький

Эта проблема немного более техническая, но теоретически она не сильно отличается от предыдущих проблем: если змеевик в вашей системе слишком грязный или слишком маленький, это может вызвать высокое статическое давление.

Начнем с самого компонента.

Змеевик отвечает за процесс теплопередачи. Зимой он нагревает воздух, который затем проходит через ваш дом.

Летом жидкий хладагент, несущий тепловую энергию из вашего дома, испаряется и проходит через змеевик. Змеевик передает тепло, поэтому хладагент может вернуться в жидкое состояние, пройти обратно через систему и привлечь больше тепла.

И, когда есть проблема с катушкой, есть проблема со всей системой.

Змеевик создает сопротивление воздуха — как и в случае с фильтрами, это неизбежно. Но обычно этого недостаточно, чтобы вызвать проблему.

Но если компонент загрязнен, это другое дело. Любая пыль, мусор или другой мусор на змеевике мешает воздуху течь так свободно, как он должен.

Между тем, слишком маленькая катушка вызывает ту же проблему, независимо от того, насколько она чистая. Как и в случае обратных вентиляционных отверстий, если оно недостаточно велико, через него не может проходить достаточное количество воздуха.

Предотвращение распространенных проблем

Вы, возможно, заметили некоторые общие темы в этом последнем разделе: когда одна часть вашей системы HVAC загрязнена или имеет неправильный размер, вы столкнетесь с проблемами.

И эти проблемы повлияют на комфорт вашего дома и, в конечном итоге, дорого обойдутся вам в ремонте и ранней замене.

Если вы подозреваете, что возникла проблема с отоплением или охлаждением, позвоните Джону Чиполлоне или напишите письмо по электронной почте.