isicad.ru :: портал САПР, PLM и ERP :: версия для печати

Статьи

22 апреля 2019

Гидравлический расчет в Revit стандартными средствами

Александр Канатов

Канатов

Александр Канатов — главный специалист ОВиКВ компании «Метрополис» (www.metropolis-group.ru), автор блога о Revit (www.mepchannel.blogspot.com)
Термин «информационное моделирование зданий» прочно вошел в обиход строительной индустрии. Ранее эта тема продвигалась скорее «снизу» – со стороны специалистов, увлеченных изучением новых способов проектирования. Сейчас основным инициатором перехода на BIM выступают заказчики на сложных и крупных объектах, так как такой подход позволяет избежать принципиальных ошибок в проекте. Поэтому все больше проектировщиков изучают новые программные продукты, чтобы иметь возможность оставаться востребованными на рынке труда. На мой взгляд, Autodesk Revit лидирует среди ПО, специализирующихся на информационном моделировании зданий, поскольку является наиболее универсальным и подходящим для проектирования в разных областях. Это позволяет работать в одной среде, над одним объектом проектировщикам разных специальностей: архитекторам, конструкторам, технологам, инженерам механических и электротехнических систем.

При этом большая часть инженеров-проектировщиков использует Revit исключительно как инструмент 3D-моделирования, для получения объемов, и не применяет расчетные возможности программы. Я сам являюсь инженером ОВ, поэтому в статье рассмотрю более подробно возможности Revit в плане расчетов трубопроводных инженерных систем отопления, тепло- и холодоснабжения. Сразу оговорюсь, что Revit не рассчитывает однотрубные системы, до сих пор довольно широко распространенные в нашей стране, так как они практически не используются на Западе.

Первые шаги

Для начала необходимо правильно смоделировать систему, чтобы иметь возможность в будущем использовать построенную модель для расчетов. При этом под системой в данном случае мы будем подразумевать не всю систему целиком, в общепринятом понимании, а ее подающий или обратный участок, так как в Revit данные типы относятся к разным классам и рассматриваются по отдельности.

Основным признаком того, что система смоделирована правильно, является то, что при запуске инспектора систем в нем корректно отображается информация о направлениях потока и расходах теплоносителя. А для этого необходимо выполнить следующие условия:

  • семейства элементов, из которых состоит система, должны иметь правильные настройки коннекторов (соединителей);
  • на конечных потребителях системы, например таких, как отопительные приборы, должен быть задан расход;
  • все элементы системы должны относиться к одному типу системы. Если где-то внутри системы будет небольшой участок, который относится к другому типу, то этот участок не будет передавать расход, что приведет к ошибке. При этом конечные элементы могут одновременно относиться к нескольким типам системы (подающей и обратной) для формирования циркуляционного кольца.

Настройки коннекторов

Для того чтобы проверить настройки коннекторов, необходимо открыть семейство в редакторе семейств и выбрать нужный соединительный элемент.

Конечные элементы, которые выступают потребителями системы, должны иметь на своих коннекторах следующие настройки:

  • Классификация систем – Приточная жидкость или Обратная жидкость
  • Конфигурация потока – Заданный
  • Направление потока – Внутрь или Наружу
гидравлика в Revit

гидравлика в Revit

Рис. 1, 2. Свойства подающего и обратного коннекторов оборудования-потребителя

Соединительные детали трубопроводов (фитинги) должны иметь на коннекторах классификацию систем Фитинг. Данная классификация относится только к соединительным деталям и не должна использоваться в семействах других категорий, хотя это довольно распространенное явление. Иначе могут возникать ошибки в передаче расхода от одного коннектора другому и невозможно будет рассчитать сеть.
гидравлика в Revit

Рис. 3. Свойства коннекторов соединительных деталей трубопроводов

Поскольку трубопроводная арматура является промежуточным элементом в системе и может устанавливаться как на подающих, так и на обратных системах, то она должна иметь на своих коннекторах следующие настройки:
  • Классификация систем – Глобальный
  • Конфигурация потока – Расчетный
  • Направление потока – Двустороннее
При этом довольно часто случается, что на трубопроводной арматуре и подобных элементах, на коннекторах задают определенное направление потока (внутрь или наружу). Это не является ошибкой, но требует от проектировщика очень внимательного отношения к расстановке таких семейств, чтобы их установка соответствовала направлению потока в системе. Практика показывает, что почти всегда в таких случаях где-то будет некорректно установлено семейство, что приводит к ошибкам в системе.
гидравлика в Revit

Рис. 4. Свойства коннекторов арматуры трубопроводов

Определение потерь давления

Для определения потерь давления в Revit при расчете трубопроводных систем можно установить один из двух методов расчета в «Настройках систем ОВиВК»: Уравнение Халанда или Формула Колбрука.
гидравлика в Revit

Рис. 5. Метод расчета падения давления на прямых участках трубопроводов

Данные методы отличаются тем, что используют разные зависимости для определения коэффициента гидравлического трения на прямых участках трубопроводов. Выбор формулы, по которой будет осуществляться расчет, не является вопросом соблюдения требований нормативной документации и остается на усмотрение проектировщика, так как в отечественных строительных нормах отсутствуют указания по методикам расчета. Как правило, на практике, при выполнении расчетов, специалисты пользуются методиками, описанными в многочисленных справочниках проектировщика, но и там нет единого подхода по данному вопросу. Поскольку данный коэффициент был темой многочисленных исследований, на основании которых выводились эмпирические зависимости, в технической литературе можно найти множество различных формул для определения коэффициента гидравлического трения: формулы Альтшуля, Блазиуса, Прантдля, Никурадзе и др., в том числе довольно часто можно встретить и упоминание формулы Колбрука.
гидравлика в Revit

Рис. 6. Выдержка из учебника для вузов: «Отопление» – Богословский В.Н., Сканаваи А.Н., Стройиздат, 1991 г.

Для определения потерь давления на фитингах в Revit также есть возможность выбрать один из двух методов: Табличный коэффициент К или Коэффициент К. Оба этих способа позволяют назначить данному фитингу определенный коэффициент местного сопротивления, выбранный из стандарта американского общества инженеров по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха (ASHRAE) или введенный вручную.
гидравлика в Revit

Рис. 7. Выдержка из стандарта: 2001 ASHRAE Fundamentals Handbook

При выборе Табличный коэффициент К для определения потерь давления необходимо назначить параметр Таблица коэффициентов К, выбрав один из предложенных вариантов таблиц ASHRAE.
гидравлика в Revit

Рис. 8. Выбор таблиц ASHRAE соединительных деталей трубопроводов

При выборе Коэффициент К для определения потерь давления необходимо назначить параметр Коэффициент К, указав в нем нужное значение коэффициента местного сопротивления. Данный параметр является параметром типа, следовательно, если назначить его для определенного типоразмера семейства, то он будет назначен всем экземплярам данного типа в проекте, независимо от диаметра и угла поворота, что не всегда удобно. Однако есть способ, который позволяет изменить его на параметр экземпляра и задать разные коэффициенты местных сопротивлений в зависимости от конкретного размера. Подробнее об этом я писал ранее в блоге.
гидравлика в Revit

Рис. 9. Назначение коэффициента местного сопротивления соединительных деталей трубопроводов

Стоит также отметить, что часто возникает вопрос о том, что Revit не рассчитывает потери давления в тройниках и врезках, потому что при выборе конкретного фитинга в проекте в свойствах не отображаются его потери давления. Для того чтобы проверить, так ли это на самом деле, необходимо сформировать отчет о потерях давления для данной системы и найти в нем нужный фитинг по ID элемента. Поскольку тройники и врезки имеют несколько направлений потока (на проход и на ответвление), то и потери давления в них могут отличаться в зависимости от рассматриваемого участка, что, видимо, не позволяет указать их в свойствах для таких элементов. При этом в расчетах они учитываются.

Для определения потерь давления на трубопроводной арматуре и оборудовании необходимо, чтобы в самом семействе на коннекторах был назначен параметр Метод определения потерь: Удельные потери или Коэффициент К. Первый метод позволяет назначить конкретное значение потерь давления, а второй определяет потери давления через коэффициент местного сопротивления, который задается в семействе.

При выборе метода Удельные потери становится доступным к редактированию параметр Падение давления для данного коннектора. Можно задать его непосредственно в свойствах коннектора или приравнять к параметру семейства.

гидравлика в Revit

Рис. 10. Назначение падений давления на коннекторе трубопроводной арматуры

Если выбран метод Коэффициент К, то аналогичным способом задается параметр Коэффициент К в свойствах коннектора.
гидравлика в Revit

Рис. 11. Назначение коэффициента местного сопротивления на коннекторе трубопроводной арматуры

При этом необходимо помнить, что если потери давления или коэффициент местного сопротивления будут назначены обоим коннекторам семейства, то в расчетах они будут учтены дважды. Если семейство трубопроводной арматуры имеет тип детали Клапан или Клапан – Вставляется, то для определения потерь давления в таком семействе можно назначить коэффициент из таблицы ASHRAE. Для этого необходимо по аналогии с фитингами выбрать метод Табличный коэффициент К в свойствах семейства и назначить нужную таблицу. Если в таком семействе также будут назначены потери давления в свойствах коннекторов, то все потери давления в расчете будут просуммированы.
гидравлика в Revit

Рис. 12. Выбор таблиц ASHRAE в свойствах трубопроводной арматуры

На практике, как правило, потери давления в трубопроводной арматуре определяются через пропускную способность клапана Kvs, которая характеризуется как расход воды (м³/ч), проходящей через клапан, при перепаде давления в 1 бар. Пропускную способность указывают в своих каталогах производители трубопроводной арматуры. В этом случае для определения потерь давления в семействе необходимо создавать зависимость потерь давления от параметра Kvs. А в семействах балансировочной и терморегулирующей арматуры, для гидравлической устойчивости системы, рекомендуется также назначить минимальные потери давления на клапане. Для этого создается соответствующий параметр, значение которого через формулы сравнивается со значением потерь давления, полученным при номинальной пропускной способности клапана, и выбирается большее из двух значений.
гидравлика в Revit

Рис. 13. Формулы в семействе трубопроводной арматуры для определения потерь давления

Если все семейства настроены правильно, то потери давления в системе будут определены корректно, и их можно использовать для подбора насосного оборудования. Однако для балансировки систем в Revit стандартного инструмента на данный момент не существует. При этом на рабочей документации, как правило, заказчик требует указать настройки балансировочной арматуры. Данную проблему можно решить программированием. Несколько лет назад я написал свой первый скрипт в Dynamo на эту тему, но из-за отсутствия у меня большого опыта в программировании он был ограничен определенными условиями выполнения и на практике мною почти не применялся, поэтому расчеты по балансировке приходилось выполнять в сторонних программах. Сейчас в нашей компании есть целый штат программистов, которые помогают нам в автоматизации разных задач и пишут приложения, в том числе для Revit. Плагин по балансировке в данный момент находится в разработке, и в ближайшее время мы планируем его закончить, что позволит нам использовать модель для расчетов.


Таким образом, гидравлический расчет в Revit возможен без использования дополнительного программного обеспечения. Он требует от проектировщиков особого внимания при подготовке и использовании семейств. Для ряда смежных задач, например определения настроек клапанов, потребуется кастомизация, и Revit дает такую возможность при помощи Dynamo, макросов или плагинов.


Все права защищены. © 2004-2024 Группа компаний «ЛЕДАС»

Перепечатка материалов сайта допускается с согласия редакции, ссылка на isicad.ru обязательна.
Вы можете обратиться к нам по адресу info@isicad.ru.