Инструкция к гидравлическому расчету и балансировке отопления

Документ для проектировщика: что должно быть заполнено в модели, чтобы гидравлический расчет и балансировка отработали без ошибок, и где именно это заполняется.

Область применения: тупиковая двухтрубная система отопления с раздельными системами подачи и обратки.

1. Исходные данные

Готовность модели удобно проверять по этой таблице — дальше каждый пункт расписан подробно.

1.1 Трубы: шероховатость

Вкладка «Управление» → «Параметры МЕР» → «Настройки систем ОВиВК» (в более ранних версиях — «Механические настройки») → раздел «Параметры труб» → «Типоразмеры».

Порядок:

1. В списке «Сегмент» выбрать сегмент трубы, который используется в типе трубы (например 07_MET_Steel_Common — Трубопровод из стальных водогазопроводных неоцинкованных труб).
2. Заполнить поле «Шероховатость» — эквивалентная шероховатость k в мм по таблице ниже.
3. При необходимости заполнить «Описание сегмента» — оно попадает в спецификации.

Важно: задавать шероховатость до построения труб. У уже построенных труб значение может не обновиться — Revit хранит шероховатость и в экземпляре. Если так вышло, придется переназначить тип трубы (сменить тип и вернуть обратно) или перестроить трубы.

Какое значение вводить. СП 60.13330 задает расчетную шероховатость по принципу «не менее»: 0,2 мм для стальных труб (0,5 мм — при зависимом присоединении к тепловой сети) и 0,01 мм для полимерных. Поэтому физические справочные значения (новая сварная сталь 0,05 мм, полипропилен по паспорту 0,007 мм) в расчет отопления не берутся — вводится нормативный минимум.

• Для полимера значение почти не влияет на результат. При скоростях 0,3…1 м/с и DN 16…32 поток идет в гидравлически гладком режиме: λ определяется числом Рейнольдса, а не k, и разница между 0,007 и 0,01 мм дает доли процента потерь. Для стали наоборот — 0,2 против 0,5 мм на магистралях заметны, поэтому решение «зависимое / независимое присоединение» нужно принять до расчета.
• Если в одном проекте есть и внутреннее отопление, и участок до узла ввода, удобно завести два стальных сегмента — с 0,2 и 0,5 мм, — а не переключать значение туда-обратно.
• Поле принимает мм с тремя знаками: вводится 0.200, 0.010, 1.000.

Как значение попадает в расчет: плагин читает штатный параметр шероховатости у экземпляра трубы, затем у типоразмера, затем берет Segment.Roughness из сегмента. Если не нашлось ничего — принимается 0,2 мм. Фактически принятое значение видно в колонке «Шероховатость k» таблицы расчета, там же его можно временно поправить и посмотреть влияние — в модель это не пишется.

1.2 Типоразмер системы: жидкость и температура

Для подачи и обратки должны быть заведены разные трубопроводные системы (например Т1 — Теплоснабжение — Подача и Т2 — Теплоснабжение — Обратка).

В свойствах типа каждой системы (группа «Механизмы») заполняется:

Зачем это нужно:

• плотность ρ и вязкость μ плагин берет только отсюда, вручную в окне расчета они не редактируются; кинематическая вязкость считается как ν = μ / ρ;
• подача и обратка считаются каждая со своими свойствами — отсюда и разная скорость при одинаковом расходе;
• по классификации систем плагин делит сеть на подачу и обратку, строит пары «подача + обратка» и ищет диктующее кольцо. Если классификация не задана, пары не строятся и таблица покажет все участки отдельными строками.

Если плотность или вязкость в типоразмере пустые, участок получает статус HYD-018 и по нему остаются только потери оборудования.

1.3 Свойства жидкости: таблица температур

Там же: «Настройки систем ОВиВК» → «Параметры труб» → «Жидкости».

• Выбрать имя жидкости (ADSK_Вода).
• Кнопкой «Создать температуру…» добавить строки на рабочие температуры проекта.
• В строке заполнить динамическую вязкость и плотность.

Строки стоит завести ровно на те температуры, которые указаны в типоразмерах систем: так не возникнет вопросов, откуда Revit взял промежуточное значение.

Проверять нужно обе колонки. В таблице вязкость воды при настройках отображения по умолчанию показывается как 0.0 Па·с — это округление единиц, а не ноль: фактическое значение видно в свойствах типоразмера системы (для воды 70 °C — порядка 0,0004 Па·с). Если там действительно ноль, число Рейнольдса посчитать нельзя и участок уйдет в HYD-018.

Контроль одним движением: после заполнения таблицы откройте свойства типа системы (п. 1.2) — плотность и вязкость должны стать непустыми и соответствовать заданной температуре (например 70 °C → 977,772 кг/м³).

1.4 Отопительные приборы

Требования к прибору:

• ровно два трубных коннектора — иначе прибор исключается из расчета (HYD-013);
• на обоих коннекторах заполнен расход (HYD-014, если пусто или 0);
• расходы двух коннекторов равны — расхождение больше 0,1 % дает HYD-015;
• заполнена тепловая мощность (общий параметр be7d2b1b-1916-428f-87f0-d9ee8d4f1efe) — без нее выводится предупреждение HYD-016. На расчет мощность не влияет: расход берется из коннектора, мощность нужна для проверки и отчета.

Настройки коннекторов прибора. Задаются в редакторе семейства, у каждого из двух соединительных элементов:

Зачем именно так:

• классификация систем на коннекторах — то, по чему плагин находит парную систему обратки и делит сеть на ветки; если на обоих коннекторах стоит одна и та же классификация, пары «подача + обратка» не построятся;
• конфигурация потока «Заданный» — расход берется из параметра семейства, а не считается Revit по сети; именно это значение читает плагин (Connector.Flow);
• направление потока «Внутрь» / «Наружу» задает направление обхода через прибор;
• метод определения потерь «Удельные потери» делает доступным поле «Падение давления».

Потери давления задаются только на одном коннекторе. На каком именно — не важно: плагин берет наибольший заданный перепад по коннекторам элемента и учитывает потери прибора один раз, на участке подачи. Если заполнить оба коннектора, лишнее значение просто не попадет в расчет, но будет вводить в заблуждение при проверке модели — на втором коннекторе оставляйте 0. Альтернатива коннектору — параметр «Потеря давления» у самого прибора; он читается, только если на коннекторах перепад не задан.

Рекомендуемый способ задания расхода — расчет по тепловой мощности прямо в семействе. Тогда при смене мощности прибора расход пересчитывается сам. Набор параметров семейства:

Формулы:

Расход по мощности = 1 л/с * (Тепловая мощность / 1 Вт)

               / (1.163 1/°C * (Температура подающей линии − Температура обратной линии))

               / 3600

Расход жидкости = if(Ввести расход вручную, Ручной расход, Расход по мощности)

Смысл множителей:

• 1.163 — это c / 3600 для воды (4187 Дж/(кг·°C) ≈ 1,163 Вт·ч/(кг·°C)); выражение Q / (1,163 · Δt) дает массовый расход в кг/ч;
• деление на 3600 переводит кг/ч в кг/с, а для воды кг/с численно равно л/с;
• множители 1 л/с, 1 Вт, 1.163 1/°C нужны Revit для согласования единиц — без них он не примет выражение.

«Расход жидкости» назначается обоим коннекторам — тогда условие равенства расходов выполняется автоматически. Для теплоносителя, отличного от воды, коэффициент 1,163 пересчитывается под его теплоемкость.

1.5 Коллекторы и гребенки

Пока не удалось добиться стабильной работы коллекторов и гребенок, при которой штатный элемент одновременно корректно передает и расход, и принадлежность к системе: категория «Коллекторы и гребенки» либо не пропускает расход в расчет, либо рвет систему на несвязанные части. Поэтому коллектор как единый элемент лучше не моделировать вовсе — важнее всего, чтобы через итоговую конструкцию правильно собирался расход.

Рабочий вариант: разделить коллектор на два отдельных семейства-гребенки — одно для подачи, второе для обратки (зеркальная копия с измененным направлением потока). Категория семейств — «Фитинг», тип детали (PartType) — «Мультипорт».

Для спецификации: раз коллектор превращается в два элемента вместо одного, количество в спецификации задвоится. Простейший способ это скорректировать — задать количество 0,5 у обоих семейств гребенки, тогда в сумме на физический коллектор приходится 1.

Настройки коннекторов на отводах (ответвлениях) гребенки подачи: диаметр — по диаметру отвода; классификация систем — «Приточная жидкость»; направление потока — «Наружу»; конфигурация потока — «Расчетный»; метод определения потерь — «Не задано»; расход и падение давления — 0; коэффициент K и коэффициент расхода — 0; разрешить регулирование уклона — снято. Для идентификации удобно заполнять «Описание соединителя» у каждого отвода, например «Т2_1».

Настройки магистрального коннектора гребенки подачи: диаметр — по диаметру магистрали; классификация систем — «Приточная жидкость»; направление потока — «Внутрь»; конфигурация потока — «Заданный»; метод определения потерь — «Не задано»; расход и падение давления — 0. В «Описание соединителя» удобно записать что-то вроде «Подача коллектора».

Никаких связей между коннекторами отводов и магистральным коннектором внутри семейства не добавляется — Revit сам берет нужный расход из подключенной сети.

Для гребенки обратки — все то же самое, но с противоположным направлением потока на обоих типах коннекторов и классификацией систем «Обратная жидкость» везде, где выше стояла «Приточная жидкость».

1.6 Фитинги

• Классификация системы коннекторов — «Фитинг». Тогда фитинг принимает систему присоединенных труб и не разрывает ни подачу, ни обратку. Жестко заданная в семействе классификация («Подающая жидкость» и т. п.) ломает деление сети на ветки.
• Потери давления у фитингов задавать не нужно. Плагин считает их сам по КМС: Δp = ζ · ρ·v²/2 (как именно — раздел 3). Если на коннекторе фитинга задан перепад (Connector.AssignedPressureDrop), потеря берется из модели, а КМС не считается — в колонке «КМС» будет прочерк. Двойного учета не возникнет, но и расчетное сопротивление отвода или тройника при этом теряется.
• Параметр «Потеря давления» у фитинга плагин не читает: там лежит собственный результат расчета Revit, а не исходные данные.
• Тип детали (PartType) семейства должен быть заполнен — отвод, переход, тройник, крестовина, врезка. По нему выбирается методика КМС (раздел 3). Если тип детали не задан, фитинг с двумя коннекторами определяется по геометрии (равные диаметры — отвод, разные — переход), а в остальных случаях КМС берется из параметра элемента «КМС» / «Коэффициент местного сопротивления» / Loss Coefficient / Zeta.
• У отвода полезно заполнить радиус («Центр и радиус»): без него принимается R₀ = 1,5·D₀.
• Все коннекторы должны быть соединены: свободный трубный коннектор — это разрыв сети и замечание HYD-001.

Любое КМС можно поправить вручную в раскрытой строке участка — сумма пересчитается сразу.

1.7 Арматура трубопроводов

Арматура (категория «Арматура трубопроводов») — единственная, у которой потери задает проектировщик: КМС для нее не считается.

Арматура делится на два принципиально разных вида:

• нерегулируемая — фильтры, обратные и отсечные клапаны, воздухоотводчики: сопротивление постоянное, задается один раз (п. 1.7.1);
• регулируемая — балансировочные и настроечные клапаны: сопротивление зависит от позиции, описывается номограммой (п. 1.7.2).

Настройки коннекторов у обоих видов одинаковые.

Вид арматуры и ее характеристика задаются в окне «Настройка клапана». Окно открывается по кнопке «Гидравлика» в редакторе семейства или при выборе арматуры в проекте. В окне выбирается вид арматуры — ручной регулирующий клапан, автоматический клапан, клапан-партнер или обычная арматура, — а для регулируемых клапанов заполняется таблица Kv по позициям для каждого типоразмера (подробнее — п. 1.7.2).

Настройки коннекторов арматуры

• Классификация «Глобальный» — арматура принимает систему присоединенных труб и одинаково работает и на подаче, и на обратке.
• Диаметр, привязанный к коннектору, обязательно должен быть параметром типа, а не экземпляра. У семейства арматуры должен быть такой параметр — общий параметр с GUID 9b679ab7-ea2e-49ce-90ab-0549d5aa36ff.
• Расход должен быть равен 0. При конфигурации «Расчетный» поле недоступно, и Revit подставляет туда расход, посчитанный по сети, — это нормально. Но в самом семействе параметр расхода должен оставаться нулевым: заданный ненулевой расход на арматуре превращает ее в потребителя и искажает всю сеть.
• Потери задаются только на одном коннекторе. На нем ставится метод определения потерь «Удельные потери» и заполняется падение давления, на втором — «Не задано». Плагин берет наибольший заданный перепад по коннекторам элемента, так что дублировать значение не нужно и вредно при проверке модели.

Откуда плагин берет потери арматуры:

• заданный перепад на трубном коннекторе — Connector.AssignedPressureDrop;
• если на коннекторе не задан — параметр элемента с одним из имен: «Потеря давления», «Перепад давления», «Падение давления», Pressure Drop.

Достаточно любого одного источника; если задано и то и другое, приоритет у коннектора.

1.7.1 Нерегулируемая арматура: чем считать потери

Производители нерегулируемой арматуры часто не дают ни пропускную способность, ни КМС. Отсюда два варианта расчета внутри семейства.

Вариант А — по КМС из справочника (когда данных производителя нет). В семейство добавляются параметры и формулы:

Это обычная формула местного сопротивления Δp = ζ · ρ·v²/2. Проверка на примере: ζ = 0,5, ρ = 980 кг/м³, v = 0,10 м/с → Δp = 0,5 · 980 · 0,01 / 2 = 2,45 Па.

Замечания:

• плотность здесь — константа семейства, а не свойство системы из п. 1.2; ставьте ее близкой к расчетной температуре ветки (для воды 70 °C — около 978 кг/м³), разница в пару процентов на потерях арматуры несущественна;
• площадь считается по условному диаметру: это дает небольшой запас, потому что фактический внутренний диаметр меньше;
• результат — оценочный: КМС из справочника берется по типу арматуры, а не по конкретной модели.

Вариант Б — по пропускной способности Kv (когда производитель ее дал). Формула короче:
(…Расход жидкости / …Пропускная способность) * (…Расход жидкости / …Пропускная способность) * 100000 Па

Единицы измерения. Производители почти всегда дают Kv в м³/ч, а в семейство вводится л/с: Kv [л/с] = Kv [м³/ч] / 3,6. Например 14,76 м³/ч → 4,10 л/с. Забытый перевод меняет потери в 13 раз.

Множитель 100 000 Па — это 1 бар. Пропускная способность Kv по определению равна расходу, при котором перепад на арматуре составляет 0,1 МПа = 1 бар, поэтому Δp = (Q / Kv)² · 1 бар. Быстрая проверка формулы: подставьте Q = Kv — должно получиться ровно 100 000 Па. Если в формуле стоит 1000000 Па, потери завышены в 10 раз.

Пример: Kv = 4,10 л/с, расход участка 0,02 л/с → (0,02 / 4,10)² · 100 000 = 2,38 Па.

1.7.2 Регулируемая арматура (балансировочные клапаны)

Регулируемая арматура бывает трех видов — вид выбирается в окне «Настройка клапана» (см. п. 1.7):

• ручной регулирующий клапан — «Регулирующий клапан» = Да во всех типоразмерах, характеристика задается таблицей Kv по позициям; клапан попадает в таблицу балансировки со стрелками подбора позиции;
• автоматический клапан — автоматический балансировочный клапан, который сам поддерживает заданный перепад давления;
• клапан-партнер (балансировочный) — ручной клапан, работающий в паре с автоматическим; отмечается параметром «Клапан партнер» = Да.

Таблица настройки и позиция по умолчанию задаются отдельно для каждого типоразмера, вид арматуры — один на все семейство. Запись выполняется кнопкой «Записать» сразу для всех типоразмеров.

Описывается четырьмя общими параметрами:

• «Регулирующий клапан» = Да — признак того, что клапан можно настраивать. Только у такой арматуры в режиме балансировки появляются редактор настройки и стрелки подбора позиции.
• «Клапан партнер» = Да — признак клапана-партнера (балансировочного клапана в паре с автоматическим). Параметр типа, заполняется из окна «Настройка клапана» вместе с «Регулирующий клапан» и «Регулирующий клапан настройка».
• «Регулирующий клапан настройка» хранит характеристику клапана текстом. Параметр относится к типоразмеру, поэтому заполняется один раз на артикул клапана, а не на каждый экземпляр. Заполняется не вручную, а редактором: кнопка в строке арматуры в режиме балансировки, либо правый клик по клапану в модели → «Номограмма клапана»; запись — кнопкой «Записать в тип».
• «Позиция клапана» — текущая настройка конкретного клапана. Подбирается в окне балансировки и пишется в модель кнопкой «Сохранить данные в Revit». Этот параметр не входит в автоматическую проверку параметров проекта: если его в проекте нет, расчет и подбор позиций работают, но записать позицию в модель не получится — добавьте параметр заранее.

Характеристика клапана задается по пропускной способности Kv для каждой позиции. В редакторе используется таблица из двух колонок: позиция и Kv в м³/ч, как в каталоге — переводить в л/с не нужно, плагин считает расход в тех же единицах:

Потери на клапане плагин считает по определению Kv: Δp = (Q / Kv)² · 1 бар, где Q — фактический расход участка. Зависимость позиции и потерь описывается одним значением Kv для каждой позиции.

Если производитель дал не Kv, а таблицу «расход — потери», Kv позиции считается по любой ее точке: Kv = Q / √ΔP. Единицы здесь строго такие:

• Q — расход в м³/ч (из л/с: умножить на 3,6);
• ΔP — перепад в барах (1 бар = 100 кПа = 100 000 Па; из кПа: разделить на 100).

Например, 0,3 м³/ч при 5 кПа: ΔP = 5 / 100 = 0,05 бар, Kv = 0,3 / √0,05 = 1,34 м³/ч. Если подставить Q в л/с или ΔP в кПа или Па, Kv получится неверным в разы.

Процент открытия в таблице считается автоматически: Kv позиции / наибольший Kv таблицы · 100; закрытие = 100 − открытие. В нижней части окна можно ввести расход через клапан в л/с и сразу увидеть потери на выбранной позиции.

1.7.3 Автоматический клапан и клапан-партнер

Автоматический клапан (регулятор перепада) работает только в паре с клапаном-партнером. Партнер ставится на подающем трубопроводе, автоматический клапан — на обратном; между ними находится контур — приборы и трубы, которые обслуживает эта пара. Автоматический клапан поддерживает в контуре постоянный перепад давления, поэтому в расчете выше партнера потери контура заменяются этим перепадом.

В паре роли распределены так:

• клапан-партнер — отмечается параметром типа «Клапан партнер» = Да; он задает начало контура;
• автоматический клапан — на нем задаются потери давления на участке и добавочные потери давления. Все потери пары учитываются на автоматическом клапане, на клапане-партнере их не дублируют.

Настройка автоматического клапана выполняется в том же окне «Настройка клапана»: вид арматуры — «Автоматический клапан». Вместо Kv таблица содержит перепад контура по позициям: позиция клапана и перепад в кПа, который клапан держит в своем контуре, — как в каталоге производителя (например, «кол-во оборотов шпинделя — настройка»). Настройка, как и у ручного клапана, пишется в параметр типа «Регулирующий клапан настройка», а таблица и позиция по умолчанию задаются для каждого типоразмера.

В семействе контура нет, поэтому в окне показывается только перепад на выбранной позиции. Сравнение этого перепада с фактическими потерями контура выполняется в таблице балансировки проекта.

Какой перепад поддерживает автоматический клапан, показывает общий параметр «Потери давления в контуре»:

Значение параметра — перепад давления, который автоматический клапан держит в своем контуре на текущей позиции. По нему в балансировке контур сравнивается с фактическими потерями между клапаном-партнером и автоматическим клапаном.

1.8 Герметичность системы

Перед расчетом нужно убедиться, что в системе нет разрывов и лишних элементов. Сигнал об этом в первую очередь дает сам плагин при запуске — но ручной контроль обязателен и должен предшествовать расчету.

Важно: в системах отопления и теплоснабжения замкнутые контуры Revit не применяются.

Если включить встроенный анализ замкнутого контура, гидравлический расчет таких систем работать не будет. Чтобы отключить эту проверку, откройте «Управление» → «Параметры МЕР» → «Настройки систем ОВиВК» → «Параметры труб» → «Расчет» и снимите флажок «Включить анализ замкнутого контура жидкостных трубопроводных сетей».

• Проверить, что в диспетчере инженерных систем нет лишних систем. Система без пары (например «Т2 3» без соответствующей «Т1») — сигнал об ошибке.

• Выделить все элементы системы через Tab и посмотреть, все ли элементы в нее входят и нет ли ничего лишнего.
• При выборе системы кнопка «Разделить систему» на ленте обычно не должна быть доступна. Активная кнопка обычно значит, что система разделяется на несвязанные части, и это сигнал об ошибке. Законное исключение — один случай: если оборудование вручную добавлялось в систему командой «Добавить в систему» (лента редактирования трубопроводной системы), Revit не гарантирует геометрическую связность такого элемента с остальными, и кнопка «Разделить систему» останется активной, хотя все сделано правильно. В этом случае это не ошибка — главное, чтобы на всех трубах системы был правильно прописан расход.
  
• Иногда нужно не только выявлять, но и удалять лишние системы: например, приборы отопления, подключенные к одному коллектору, не всегда автоматически объединяются Revit в одну систему. В этом случае вручную добавить приборы в одну систему можно командой «Изменить систему» на ленте.
• Даже если в системе есть коллекторы и несколько ее экземпляров, имена систем лучше не пускать на самотек: основную магистральную ветку называть по правилам номерации проекта — например «Т1 3» для подачи и «Т2 3» для обратки, а все системы смежных коллекторов называть, начиная с того же префикса («Т1 3.1», «Т1 3.2» и т. д.). такая схема сразу показывает, к какой магистрали относится система, и облегчает проверку герметичности и поиск потерянных систем.
• Главное, независимо от структуры системы: на всех трубах во всех ее экземплярах должен быть правильно рассчитан и прописан расход. Сколько бы система ни была разбита на коллектора или сколько бы ни было ее связанных экземпляров, все приведенные выше оговорки (про несколько экземпляров и про активную кнопку «Разделить систему») действуют только при этом условии. Герметичность системы без правильного расхода не гарантирует достоверности расчета.

2. Работа с плагином

Когда исходные данные подготовлены (раздел 1), расчет идет в два шага: сначала гидравлика (проверка скоростей и подбор диаметров), затем балансировка (устранение невязки по клапанам). Сеть и участки в обоих режимах одни и те же — переключатель наверху окна меняет только таблицу.

2.1 Режим «Гидравлика»

Запуск — с ленты, по выбору трубы или фитинга, задающего направление обхода. Плагин собирает связанную сеть (подачу и обратку) и строит таблицу участков: расход, диаметр, тип участка, скорость, число Рейнольдса, коэффициент трения, потери — по колонкам.

Первым делом смотрим колонку «Статус»: где скорость выходит за допустимый диапазон своего DN, строка подсвечивается предупреждением (например HYD-006 — «скорость выше допустимой»). Это и есть список участков, которые нужно поправить.

Диаметр по проблемному участку можно поменять двумя способами: вручную — прямо в Revit, выделив трубу и указав другой диаметр в свойствах; либо автоматически — кнопкой «Подобрать диаметры» в нижней панели окна, тогда плагин сам подбирает минимальный проходящий по скорости типоразмер (запись в модель кнопкой не выполняется — только расчет).

Строку участка можно раскрыть кнопкой «+» — тогда видно, из каких элементов Revit (труб, фитингов, оборудования) он состоит, и потери каждого из них по отдельности.

Подачу и обратку можно показывать в одной строке или раздельно — переключатель «Отображение подачи и обратки» в настройках окна (шестеренка в заголовке). Выбор действует на обеих вкладках — и в гидравлике, и в балансировке — и запоминается: следующее окно откроется в том же режиме. В режиме «раздельно» таблица участков делится на две части с заголовками по центру: сначала все участки подачи под заголовком «Подача», затем все участки обратки под заголовком «Обратка».

В нижней строке окна — диктующее кольцо: участки с максимальными потерями от источника до самого удаленного прибора, суммарные потери кольца в Па/кПа и общий расход системы. Кнопка «Выделить диктующее кольцо» подсвечивает эти участки в Revit. Именно по паре «потери кольца + расход системы» подбирается насос.

Формулы и источники данных по каждой колонке в расписывании здесь не нуждаются: у каждого заголовка колонки есть кнопка «?», где расписано, откуда берется число — параметр модели или формула с расшифровкой каждой переменной. Сами формулы вынесены в раздел 3.

2.2 Режим «Балансировка»

Переключатель наверху окна меняет таблицу на балансировочную — сеть и расходы те же, что в гидравлике. Строка раскрывается не до всех элементов, а только до арматуры трубопроводов: имя семейства, диаметр, признак «настраиваемый», потери давления, номограмма и текущая позиция.

Настройка клапана — характеристика «расход / потери» на каждую позицию — задается один раз на типоразмер семейства клапана: кнопкой «Открыть» в колонке «Номограмма» или правым кликом по экземпляру клапана в модели → «Номограмма клапана». Записанная характеристика сразу действует на все клапаны этого типоразмера в проекте.

• Позиция клапана — наоборот, параметр экземпляра: подбирается отдельно для каждого клапана стрелками «◀ ▶» в колонке «Позиция», пока невязка в группе балансировки не уложится в допуск (по умолчанию 15 % для тупиковой разводки).
• Группу балансировки плагин определяет сам — по узлу разделения потока (тройник, крестовина, коллектор); менять состав группы вручную нельзя.

В режиме «раздельно» таблица балансировки делится на две части с заголовками по центру: сначала все узлы подачи (тройники и коллекторы, где поток разделяется) под заголовком «Подача», затем все узлы обратки (где потоки сливаются) под заголовком «Обратка». При раскрытии узла его ветви показывают только свою сторону: у узла подачи — участки, Dmax и клапаны на подаче, у узла обратки — на обратке (например, автоматический клапан, стоящий на обратке). Замечания в столбце «Ошибки» тоже относятся только к своей стороне.

Потери ветвей и невязка при этом считаются по кольцу целиком — подача вместе с обраткой, — поэтому у узла обратки они те же, что у парного узла подачи. Кнопка «Подобрать» в строке узла обратки подбирает позиции через этот парный узел подачи. Если парного узла на подаче нет (например, при попутной обратке), подбор для такого узла недоступен — увяжите узлы подачи или воспользуйтесь автоподбором по всей системе.

Итог обоих режимов записывается в модель одной кнопкой «Сохранить данные в Revit»: расход, скорость, потери давления, КМС и позиция клапана — для каждого элемента, у которого в проекте есть нужный параметр.

3. Коэффициенты местных сопротивлений (КМС) фитингов

В этом разделе по каждому типу фитинга расписано, как плагин получает КМС и откуда взяты данные. Ссылки в квадратных скобках ведут на список литературы в конце раздела (п. 3.6): номер источника, таблица или диаграмма и страница.

Где считается. КМС считается только у соединительных деталей трубопроводов (категория «Фитинг»), у которых на коннекторе не задан перепад давления. Потеря на фитинге: Δp = ζ · ρ·v²/2, где ζ отнесен к скорости того участка, в который фитинг попал. У труб, арматуры, приборов и оборудования КМС не считается — в колонке «КМС» прочерк (см. п. 1.6 и 1.7).

Как определяется тип фитинга. По параметру семейства «Тип детали» (PartType) и числу трубных коннекторов: отвод, переход, врезка — по типу детали; тройник — три коннектора. Если тип детали не заполнен, фитинг с двумя коннекторами определяется по диаметрам: равные — отвод, разные — переход.

Два способа расчета. Способ выбирается в настройках окна расчета, в списке «Коэффициенты местных сопротивлений»: «Щекин» (по умолчанию) или «Идельчик». Плагин сразу считает оба варианта, поэтому переключение не перечитывает модель; значения, введенные вручную, при переключении сохраняются.

Если посчитать не удалось (нестандартное семейство, нет размеров на коннекторах и т. п.), берется параметр элемента «КМС» / «Коэффициент местного сопротивления» / Loss Coefficient / Zeta. Любое значение можно поправить вручную в раскрытой строке участка. Как получено значение у конкретного фитинга, со всеми промежуточными числами и ссылкой на источник, показывает кнопка «?» в колонке «Детализация».

Проверка правдоподобия. Если КМС элемента меньше 0,03 или больше 8, ячейка «КМС» подсвечивается желтым, а при наведении появляется подсказка. Такое значение скорее всего ошибочно: неверно определена роль тройника, не снялась геометрия фитинга или КМС не посчитан и равен 0. Проверяется любое значение, в том числе введенное вручную; ячейки с прочерком не проверяются. На расчет подсветка не влияет — это подсказка проверить строку по кнопке «?».

Сводка по фитингам:

3.1 Отвод

Способ «Щекин» [1, табл. 53 «Значения коэффициента местных сопротивлений», с. 102–103]. Для отвода гнутого под 90° таблица дает:

• DN берется ближайший табличный к условному диаметру участка; при равном удалении — меньший (у него ζ больше, расчет идет в запас). При смене диаметра участка ζ пересчитывается.
• В таблице Щекина есть только 90°. Для другого угла δ значение умножается на множитель A₁(δ) по Идельчику [2, диагр. 6-1, с. 277], у которого A₁(90°) = 1: ζ = ζ₉₀ · A₁(δ).

Способ «Идельчик» [2, раздел 6]. Исходные данные снимаются с модели:

• δ — угол поворота потока, по коннекторам фитинга;
• D₀ — внутренний диаметр участка;
• R₀ — радиус поворота по оси: из параметра «Центр и радиус», без него — по хорде между коннекторами R₀ = c / (2·sin(δ/2)); если и это не удалось, принимается R₀/D₀ = 1,5.

R₀/D₀ < 3 — отвод малого радиуса [2, диагр. 6-1 «Отводы при R₀/D₀ < 3», с. 277]:

ζ = kRe · A₁ · B₁ · C₁ + 0,0175 · δ · λ · R₀/D₀

• A₁ — по углу: δ ≤ 70° — 0,9·sin δ; δ = 90° — 1,0; δ ≥ 100° — 0,7 + 0,35·δ/90; между 70° и 100° — линейная интерполяция;
• B₁ — по радиусу: R₀/D₀ = 0,5…1,0 — 0,21·(R₀/D₀)^−2,5; R₀/D₀ > 1,0 — 0,21·(R₀/D₀)^−0,5; меньше 0,5 — как 0,5;
• C₁ = 1 — круглое сечение;
• kRe — поправка на Re при Re < 2·10⁵ (при Re < 10⁴ берется Re = 10⁴): R₀/D₀ = 0,50…0,55 — 1 + 4400/Re; 0,55…0,70 — 5,45/Re^0,131; > 0,70 — 1,3 − 0,29·ln(Re·10⁻⁵); при Re ≥ 2·10⁵ kRe = 1. Поправка на шероховатость не вводится (kΔ = 1);
• второе слагаемое — трение на длине дуги отвода, λ — коэффициент трения участка (если еще неизвестен — 0,02).

R₀/D₀ ≥ 3 — плавно изогнутая труба [2, диагр. 6-2, с. 280]:

ζ = 0,0175 · λк · δ · R₀/D₀

• λк зависит от Re·√(D₀/2R₀): 50…600 — 20/Re^0,65·(D₀/2R₀)^0,175; 600…1400 — 10,4/Re^0,55·(D₀/2R₀)^0,225; 1400…5000 — 5/Re^0,45·(D₀/2R₀)^0,275; вне этих пределов — λ прямой трубы;
• λк не принимается меньше λ прямой трубы того же диаметра.

КМС отвода по Идельчику зависит от Re и λ, поэтому пересчитывается при каждом пересчете участка.

3.2 Переход

Переход относится к участку узкой стороны: ζ отнесен к скорости в узкой трубе. Направление потока определяется по ветке: на подаче поток идет от источника из широкой трубы в узкую (сужение, конфузор), на обратке — из узкой в широкую (расширение, диффузор).

Способ «Щекин» [1, табл. 53, с. 102–103]: внезапное сужение ζ = 0,5, внезапное расширение ζ = 1,0 (оба к большей скорости, т. е. к узкой трубе). От размеров перехода не зависит.

Способ «Идельчик» [2, раздел 5]. Сначала по модели определяется угол конусности:

α = 2 · arctg((D₁ − D₀) / (2 · l))

D₀ и D₁ — диаметры узкой и широкой стороны по коннекторам; l — длина перехода из параметра семейства (общий параметр 748a2515-4cc9-4b74-9a69-339a8d65a212), а без него — расстояние между коннекторами.

Подача — конфузор [2, диагр. 5-23 «Конфузоры круглого сечения в сети», таблица графика «а» (прямолинейные образующие), с. 249–250]. ζ = f(n₀, α), n₀ = F₀/F₁ = (D₀/D₁)²:

• между строками и столбцами — линейная интерполяция; в столбцах «15–40» и «50–60» значение постоянно;
• n₀ вне 0,10…0,64 и α вне 3…180° — берется крайняя строка или столбец.

Обратка — диффузор [2, диагр. 5-2 «Диффузор круглого сечения в сети при α = 3…180°», п. 1 — равномерное поле скоростей на входе, таблицы ζд при l₀/D₀ = 0, с. 211–213]. ζд = f(α, n₁, Re), n₁ = F₁/F₀ = (D₁/D₀)², Re — число Рейнольдса участка. В книге таблица дана для n₁ = 2; 4; 6; 10; ≥16 и Re·10⁻⁵ = 0,5; 1; 2; 4; ≥6. Ниже — строки для Re ≤ 0,5·10⁵ (их плагин берет для большинства участков отопления):

Как плагин выходит за пределы таблицы диаграммы 5-2:

• Re < 0,5·10⁵ — берется строка Re = 0,5·10⁵ (в отоплении Re обычно 10⁴…5·10⁴); Re от 0,5·10⁵ до 6·10⁵ — интерполяция между строками книги; больше 6·10⁵ — строка «≥ 6»;
• n₁ < 2 (например, переход 20×15: n₁ = 1,78) — линейно между ζ = 0 при n₁ = 1 (перехода нет) и строкой n₁ = 2: ζ = ζ(n₁ = 2) · (n₁ − 1); n₁ > 16 — строка «≥ 16»;
• по α — линейная интерполяция, α < 3° — как 3°.

КМС диффузора зависит от Re, поэтому пересчитывается при каждом пересчете участка. Такое продолжение таблицы за ее нижние границы — допущение плагина, в книге его нет.

Пример. Переход 20×15 мм длиной 30 мм: α = 2·arctg(5/60) = 9,5°. На подаче n₀ = (15/20)² = 0,5625 → интерполяция между строками 0,45 и 0,64 → ζ = 0,054. На обратке n₁ = 1,78, строка n₁ = 2 при α = 9,5° дает 0,108 → ζ = 0,108 · 0,78 = 0,084.

3.3 Тройник

Роли коннекторов определяются одинаково в обоих способах:

• общий (сборный) коннектор «c» — с наибольшим расходом. Его участку КМС тройника не начисляется (ζ = 0): потери тройника отнесены к ответвлению и проходу, иначе они учлись бы дважды. Поэтому в раскрытой строке общего участка тройник не показывается совсем — он виден в участках ответвления и прохода, оттуда же в модель пишутся его КМС и потери. Исключение — тройник с перепадом, заданным на коннекторе: его потеря учитывается в участке, и строка остается;
• ответвление «б» — участок на боковом коннекторе (не лежит на одной оси с двумя другими); проход «п» — участок на одной оси с общим. Если общий коннектор сам боковой (поток расходится или сходится на две стороны), оба участка — ответвления;
• на подаче поток делится (разделение), на обратке — сливается (слияние).

Способ «Щекин» [1, табл. III.67 «Коэффициенты местных сопротивлений ζ для тройников» (по данным ВНИИГС), с. 219]. ζ зависит от того, делится поток или сливается, стоит ли участок в ответвлении или в проходе, и от доли его расхода в расходе сборного трубопровода:

• столбец — расход участка / расход сборного (G₀/Gсб для ответвления, Gпр/Gсб для прохода); между столбцами — линейная интерполяция, меньше 0,1 и больше 1 — крайний столбец;
• ζ относится к скорости своего участка. Отрицательные значения при слиянии и малой доле расхода — подсасывание (эжекция), потери участка уменьшаются.

Примеры на модели. Тройник 4782390 на подаче: к трубе 4781070 — ответвление, доля расхода 0,167, ζ = 50,2; к трубе 4781092 — проход, доля 0,833, ζ = 0,2. Тройник 4728971 на подаче и 4728998 на обратке: сборный трубопровод подходит к боковому отводу, поэтому обе стороны (4728953 и 4728972, 4728894 и 4728969) — ответвления, доля 0,5, ζ = 4,3 и 3,0. Тройник 4781081 на обратке: труба 4781103 — сборный трубопровод, к трубе 4781079 — ответвление (ζ = 3,0), участок на оси прохода — проход (ζ = 3,2).

Способ «Идельчик» [2, раздел 7, угол ответвления 90°]. «Вытяжной» тройник Идельчика — это слияние на обратке, «приточный» — разделение на подаче (участок с неизвестным направлением считается как подача). Схема выбирается по осям коннекторов: если общий коннектор лежит на оси прохода — это тройник типа Fб + Fп > Fc, Fп = Fc (врезка); если общий коннектор боковой — симметричный тройник. Обозначения: q = Qб/Qc — доля расхода ответвления; Fc, Fб, Fп — площади общего, ответвления, прохода; wб/wc = q·Fc/Fб.

Поправочные коэффициенты:

• A (табл. 7-1): Fб/Fc ≤ 0,35 — 1,0; Fб/Fc > 0,35: q ≤ 0,4 — 0,9·(1 − q), q > 0,4 — 0,55;
• A’ (табл. 7-4): Fб/Fc ≤ 0,35: q ≤ 0,4 — 1,1 − 0,7·q, иначе 0,85; Fб/Fc > 0,35: q ≤ 0,6 — 1,0 − 0,6·q, иначе 0,6;
• τп (диагр. 7-20): Fб/Fc ≤ 0,4 — 0,4; Fб/Fc > 0,4: q ≤ 0,5 — 2·(1 − 2q), q > 0,5 — 0,3·(2q − 1).

Все ζc отнесены к скорости общего участка wc и пересчитываются к скорости своего участка [2, § 7-1, п. 19, с. 336]:

ζб = ζc.б / (q · Fc/Fб)²          ζп = ζc.п / ((1 − q) · Fc/Fп)²

Ответвление и проход получают свои ζ; в общем участке тройник не показывается (его ζ там равен 0). КМС может быть отрицательным (подсос потока). В колонке «Тип / роль» роль показывается как «Тройник (ответвление)» или «Тройник (проход)».

Запись в модель. Тройник стоит сразу на двух участках, и у каждого свой КМС, поэтому по кнопке «Сохранить данные в Revit» они пишутся в разные параметры: КМС участка прохода — в «КМС», КМС участка ответвления — в «КМС2» (общий параметр fb9e0870-dd13-4b05-bb56-e60f3d32ee79). У симметричного тройника в «КМС» идет выход с большим расходом, в «КМС2» — с меньшим. У врезки: «КМС» — магистраль, «КМС2» — отвод. Остальные фитинги заполняют только «КМС». Если «КМС2» нет в проекте, плагин предложит добавить его из ФОПа при запуске расчета. Расход, скорость и потеря давления у тройника одни на элемент — в них остаются значения последнего записанного участка.

3.4 Врезка

Способ «Щекин». Врезка с тремя коннекторами считается как тройник по [1, табл. III.67, с. 219] (п. 3.3). У врезки с двумя коннекторами расхода сборного трубопровода нет, поэтому ζ берется из [1, табл. 53, с. 102–103] как для тройника: участок на ответвлении (меньший коннектор, поток поворачивает на 90°) — проход с поворотом, ζ = 1,5; магистраль, проходящая через врезку прямо, — прямой проход, ζ = 1,0.

Способ «Идельчик». Врезка считается как тройник типа Fб + Fп > Fc, Fп = Fc по формулам п. 3.3 [2, диагр. 7-4, 7-18, 7-20]. У врезки с двумя коннекторами коннектор магистрали одновременно общий и проход (Fп = Fc), доля расхода q — по расходам участков.

3.5 Крестовина

Крестовины в моделях не применяются: узел с четырьмя подключениями рекомендуется моделировать двумя тройниками — тогда каждый считается по п. 3.3.

• Способ «Щекин»: если крестовина все же есть (4 коннектора, не коллектор), ζ по [1, табл. 53, с. 102–103]: участок на одной оси с общим коннектором — прямой проход, ζ = 2,0; на поперечной оси — проход с поворотом, ζ = 3,0; общему коннектору (наибольший расход) — 0, в этом участке крестовина остается в списке.
• Способ «Идельчик»: крестовина не рассчитывается — берется параметр «КМС» элемента или значение, введенное вручную.
• Коллекторы и гребенки (тип детали «Мультипорт») крестовинами не считаются — см. п. 1.5.

3.6 Источники данных

[1] Щекин Р.В., Кореневский С.М., Бем Г.Е. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Кн. 1. Отопление и теплоснабжение. 4-е изд., перераб. и доп. Киев: Будівельник, 1976. Используются: табл. 53 «Значения коэффициента местных сопротивлений» (с. 102–103); табл. III.67 «Коэффициенты местных сопротивлений ζ для тройников» (по данным ВНИИГС) (с. 219).

[2] Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / под ред. М.О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 672 с. Используются: диаграмма 5-2 (с. 211–213); диаграмма 5-23 (с. 249–250); диаграммы 6-1 (с. 277) и 6-2 (с. 280); § 7-1: формулы (7-1), (7-3), (7-4), табл. 7-1 и 7-4, п. 19 (с. 334–336); диаграммы 7-4 (с. 346), 7-18 (с. 364), 7-20 (с. 366), 7-29 (с. 379).

4. Как считаются значения расчета

Это справочный раздел с самими формулами — для проверки числа вручную или понимания, откуда оно взялось. В плагине то же самое доступно по кнопке «?» в шапке каждой колонки, с расшифровкой каждой переменной; здесь — без повторного пояснения терминов, они уже описаны в разделе 1.

Обозначения: q — расход, м³/ч; D — внутренний диаметр, м; k — эквивалентная шероховатость, м; ρ, ν, c — свойства теплоносителя своей ветки (см. п. 1.2–1.3); Δt — разница температур подачи и обратки.

4.1 Скорость и число Рейнольдса

A = π · D² / 4

v = (q / 3600) / A

Re = v · D / ν

4.2 Коэффициент трения λ

• Re < 2320 (ламинарный режим): λ = 64 / Re;
• Re > 4000 (турбулентный режим): уравнение Коулбрук-Уайта 1/√λ = −2·log₁₀(k/(3,7D) + 2,51/(Re·√λ)), решается итерациями от приближения Свами-Джайна;
• 2320 ≤ Re ≤ 4000 (переходная зона): линейная интерполяция между двумя ветками
• режим совместимости (Альтшуль): λ = 0,11 · (k/D + 68/Re)^0,25.

4.3 Потери по длине, местные потери и потери оборудования

R = λ · ρ · v² / (2 · D)        (удельные потери, Па/м)

ΔpL = R · L                     (потери по длине, Па)

Δpζ = Σζ · ρ · v² / 2            (местные потери, Па; Σζ — сумма КМС элементов участка, см. раздел 3)

Δpуч = ΔpL + Δpζ + Δpоб          (итог участка; Δpоб — потери оборудования и арматуры из модели)

Потери оборудования Δpоб берутся из модели: заданный перепад на трубном коннекторе (Connector.AssignedPressureDrop) — для всех категорий; если на коннекторе не задано — параметр «Потеря давления» и его синонимы, но только у арматуры, приборов и оборудования (не у труб и фитингов). Если у элемента взята потеря из модели, его ζ в сумму Σζ не входит — двойного учета нет.

4.4 Тепловая нагрузка участка

G = q · ρ                          (массовый расход, кг/ч)

Q = G · c · Δt / 3600 / 1000       (тепловая нагрузка, кВт)

4.5 Диктующее кольцо

• строится граф участков подачи, корень — участок с максимальным расходом (у источника);
• для каждого участка с оконечным прибором ищется путь от него до корня;
• потери кольца — сумма потерь участков пути вместе с их парными участками обратки;
• выбирается путь с максимальными потерями.

4.6 Невязка при балансировке

невязка = |Δp1 − Δp2| / max(Δp1, Δp2) · 100%

Показывается наибольшее расхождение потерь между участками одной группы балансировки (см. п. 2.2). Допуск задается в настройках плагина — по умолчанию 15 % для тупиковой разводки; превышение подсвечивает ячейку красным.

4.7 Характеристика регулирующего клапана

Способ А — по пропускной способности Kv (см. также п. 1.7.2):

Δp = (Q / Kv)² · 100 000 Па        (Q и Kv — в одних единицах, обычно м³/ч)

Способ Б — по таблице «расход — потери»: потери при фактическом расходе участка берутся линейной интерполяцией между соседними точками характеристики позиции клапана, а за пределами таблицы — по квадратичному закону Δp ~ Q². Если у позиции задана только одна точка, работает исключительно квадратичное масштабирование.