Подбор труб. Гидравлический расчет.

      Для устройства трубопроводов внутренних санитарно-технических систем в настоящее время имеется возможность использования труб из широкой гаммы материалов. По-прежнему, со счетов нельзя сбрасывать стальные трубы. Правда, их повсеместно вытесняют трубы из полимеров, в том числе из термостойких пластмасс (сшитого полиэтилена - ПЭС, полипропилена - ПП, полибутена - ПБ, дополнительно хлорированного поливинилхлорида - ПВХ-Х, металлополимеров - МПТ и др. отечественного и зарубежного производства). Ожидается существенный приток в эту отрасль трубопроводостроения медных труб российских производителей, а также поставляемых из-за рубежа.
      В этой связи остро встает вопрос оптимального выбора для устройства трубопровода любой внутренней сантехсистемы труб из того или иного материала. Очевидно, что необходимо своевременно учесть множество как экономических, так и технических факторов. Особое место здесь должно быть отведено гидравлическому расчету разветвленной трубопроводной сети, к которой в полной мере можно отнести системы водяного отопления. Только в результате правильно выполненного вариантного гидравлического расчета можно подобрать параметры трубопроводов, которые на долгое время будут определять как гидравлическую, так и теплоэнергетическую устойчивость систем водяного отопления не зависимо от объемно-планировочных решений и этажности зданий. Причем, это можно будет достичь при минимальных трудовых и денежных затратах как на строительстве, так и на эксплуатации системы водяного отопления здания, с помощью которой в наибольшей степени возможно обеспечить заданные условия комфортности (температурно-влажностный режим) практически в любом помещении.
      Необходимость проведения вариантных гидравлических расчетов обуславливается тем, что соотношение затрат на устройство отопительной системы (стоимость материала труб и их монтажа) и оплату тепловой энергии в настоящее время значительно изменилось по сравнению с тем периодом, когда было разработано большинство основных строительных нормативов. Причем, это соотношение не стоит на месте, а постепенно меняется в сторону повышения стоимости электрической и тепловой энергии.
      Основным документом, разрешающим применение для устройства систем отопления труб из того или иного материала является СНиП 2.04.05-91* по отоплению. Согласно нему (п.3.22), трубопроводы систем водяного отопления зданий разрешается устраивать из стальных, медных, латунных труб, термостойких труб из полимерных материалов (в том числе металлополимерных). Что касается стальных труб, то следует применять трубы электросварные по ГОСТ 10704 и по ГОСТ 3262 (легкие с учетом вида соединения - резьба или сварка).
      Движение жидкости в теплопроводах происходит от сечения с большим давлением к сечению с меньшим давлением, за счет разности давления. При перемещении жидкости расходуется потенциальная энергия, т. е. гидростатическое давление на преодоление сопротивлений от трения о стенки труб и от завихрений и ударов при изменении скорости и направления движения в фасонных частях, приборах и арматуре.
      Падение давления, обусловленное сопротивлениями трения о стенки труб, является линейной потерей; падение давления, вызванное местными сопротивлениями, - местной потерей. Падение давления p, Па, вызванное трением и местными сопротивлениями, измеряется в долях динамического давления и выражается формулой:

            (1)

где:

- коэффициент гидравлического трения, определяющий в долях динамического давления линейную потерю давления на длине трубопровода, равной его внутреннему диаметру; dв - внутренний диаметр трубопровода, м.; l - длина участка сети, м; - сумма коэффициентов местных сопротивлений на рассчитываемом участке; v - скорость жидкости в трубопроводе, м/с; p - плотность жидкости, кг/м3.

Скорость движения жидкости в трубопроводе составляет:

            (2)

            (3)

R - падение давления вследствие трения о стенки трубы, Па/м:

            (4)

      Российскому ученому Добромыслову в результате обработки опытных данных для труб из различных материалов многочисленных экспериментаторов удалось получить полуэмпирическую зависимость, в которой коэффициент выражен в явном виде:

            (5)

            (6)

                 где v- кинематическая вязкость теплоносителя, м^2/с.
                 Число подобия режимов течения воды b определяют по формуле:

            (7)
      (при b > 2 следует принимать b = 2).

      Число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичной области гидравлических сопротивлений при турбулентном движении воды, определяется по формуле:

            (8)

      Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо могут быть включены один (двухтрубная система) или несколько (однотрубная система) отопительных приборов. Тепловая нагрузка прибора принимается равной расчетным теплопотерям помещения. Тепловая нагрузка участка составляется из тепловых нагрузок приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой.
      После основного рассчитываются остальные циркуляционные кольца системы. При этом исходят из расчета основного кольца и каждом новом кольце рассчитывают только дополнительные не общие участки, параллельно соединенные с участками основного кольца.
      Расхождение (невязка) в расчетной потере давления на параллельно соединенных участках допускается при тупиковом движении воды до +15%, при попутном движении +5%.
      Использование рассмотренной методики для гидравлических расчетов трубопроводов позволяет повысить эффективность применения труб из имеющихся на рынке многочисленных металлических и полимерных материалов и качество устройства систем водяного отопления зданий.