Calcul hidraulic al unui sistem de încălzire folosind un exemplu specific

Incalzirea pe baza de circulatie a apei calde este cea mai comuna varianta pentru amenajarea unei locuinte private.Pentru dezvoltarea competentă a sistemului, este necesar să existe rezultate preliminare ale analizei, așa-numitul calcul hidraulic al sistemului de încălzire, legând presiunea din toate secțiunile rețelei cu diametrele conductelor.

Articolul prezentat descrie în detaliu metodologia de calcul. Pentru a înțelege mai bine algoritmul acțiunilor, ne-am uitat la procedura de calcul folosind un exemplu specific.

Prin aderarea la secvența descrisă, va fi posibil să se determine diametrul optim al conductei, numărul de dispozitive de încălzire, puterea cazanului și alți parametri ai sistemului necesari pentru aranjarea unei alimentări individuale eficiente de căldură.

Conceptul de calcul hidraulic

Factorul determinant în dezvoltarea tehnologică a sistemelor de încălzire a fost economiile obișnuite de energie. Dorința de a economisi bani ne obligă să adoptăm o abordare mai atentă a designului, selecției materialelor, metodelor de instalare și funcționare a încălzirii pentru locuință.

Prin urmare, dacă decideți să creați un sistem de încălzire unic și în primul rând economic pentru apartamentul sau casa dvs., atunci vă recomandăm să vă familiarizați cu regulile de calcul și proiectare.

Înainte de a defini calculul hidraulic al sistemului, trebuie să înțelegeți clar și clar că sistemul de încălzire individual al unui apartament sau al unei case este situat, în mod convențional, cu un ordin de mărime mai mare față de sistemul de încălzire centrală al unei clădiri mari.

Un sistem de încălzire personală se bazează pe o abordare fundamental diferită a conceptelor de căldură și resurse energetice.

Esența calculului hidraulic este că debitul lichidului de răcire nu este stabilit în avans cu o aproximare semnificativă la parametrii reali, ci este determinat prin legarea diametrelor conductei cu parametrii de presiune în toate inelele sistemului.

Este suficient să efectuați o comparație banală a acestor sisteme în funcție de următorii parametri.

1. Sistemul de încălzire centrală (cazană-casă-apartament) se bazează pe tipuri standard de purtători de energie - cărbune, gaz. Într-un sistem autonom, puteți utiliza aproape orice substanță care are o căldură specifică ridicată de ardere sau o combinație de mai multe materiale lichide, solide sau granulare.
2. DSP-ul este construit pe elemente obișnuite: țevi metalice, baterii „neîndemânatice”, supape de închidere. Un sistem individual de încălzire vă permite să combinați o varietate de elemente: radiatoare cu mai multe secțiuni cu transfer bun de căldură, termostate de înaltă tehnologie, diferite tipuri de conducte (PVC și cupru), robinete, dopuri, fitinguri și bineînțeles propriile noastre cazane mai economice, pompe de circulație.
3. Dacă intrați în apartamentul unei case tipice cu panouri construite în urmă cu 20-40 de ani, vedem că sistemul de încălzire se reduce la prezența unei baterii cu 7 secțiuni sub fereastră în fiecare cameră a apartamentului plus o conductă verticală prin casă întreagă (conjunctură), cu care poți „comunica” cu vecinii de deasupra/dedesubt. Un sistem de încălzire autonom (AHS) vă permite să construiți un sistem de orice complexitate, ținând cont de dorințele individuale ale rezidenților apartamentului.
4. Spre deosebire de un DSP, un sistem separat de încălzire ia în considerare o listă destul de impresionantă de parametri care afectează transferul, consumul de energie și pierderea de căldură. Condițiile de temperatură ambientală, intervalul de temperatură necesar în încăperi, suprafața și volumul camerei, numărul de ferestre și uși, scopul încăperilor etc.

Astfel, calculul hidraulic al sistemului de încălzire (HRSO) este un set condiționat de caracteristici calculate ale sistemului de încălzire, care oferă informații complete despre parametri precum diametrul conductei, numarul de calorifere și supape.

Acest tip de calorifer a fost instalat în majoritatea caselor cu panouri din spațiul post-sovietic. Economiile de materiale și lipsa ideilor de design sunt evidente

GRSO vă permite să selectați corect o pompă cu inel de apă (cazan de încălzire) pentru transportul apei calde către elementele finale ale sistemului de încălzire (radiatoare) și, ca rezultat final, să aveți cel mai echilibrat sistem, care afectează direct investițiile financiare în încălzirea locuinței. .

Un alt tip de radiator de incalzire pentru DSP. Acesta este un produs mai versatil care poate avea orice număr de coaste. Astfel puteți crește sau micșora zona de schimb de căldură

Secvența pașilor de calcul

Vorbind despre calculul sistemului de încălzire, observăm că această procedură este cea mai controversată și importantă din punct de vedere al designului.

Înainte de a efectua calculul, trebuie să efectuați o analiză preliminară a viitorului sistem, de exemplu:

• stabiliți un echilibru termic în toate și în mod specific fiecare cameră a apartamentului;
• aproba termostate, supape și regulatoare de presiune;
• alege caloriferele, suprafete de schimb termic, panouri de transfer termic;
• determinați zonele sistemului cu debit maxim și minim de lichid de răcire.

În plus, este necesar să se determine schema generală pentru transportul lichidului de răcire: circuit complet și mic, sistem cu o singură conductă sau principal cu două conducte.

În urma calculului hidraulic, obținem câteva caracteristici importante ale sistemului hidraulic, care oferă răspunsuri la următoarele întrebări:

• care ar trebui să fie puterea sursei de încălzire;
• care este debitul și viteza lichidului de răcire;
• care este diametrul necesar al conductei principale de încălzire;
• care sunt posibilele pierderi de căldură și masa lichidului de răcire în sine.

Un alt aspect important al calculului hidraulic este procedura de echilibrare (legare) a tuturor părților (ramurilor) sistemului în condiții termice extreme folosind dispozitive de control.

Există mai multe tipuri principale de produse de încălzire: fontă și aluminiu cu secțiuni multiple, panou din oțel, radiatoare bimetalice și covectoare. Dar cele mai comune sunt caloriferele cu mai multe secțiuni din aluminiu

Zona de proiectare a conductei principale este o secțiune cu un diametru constant al conductei în sine, precum și un debit constant de apă caldă, care este determinat de formula pentru echilibrul termic al încăperilor. Lista zonelor de proiectare începe de la pompă sau sursa de căldură.

Exemple de condiții inițiale

Pentru o explicație mai specifică a tuturor detaliilor calculului hidraulic, să luăm un exemplu specific de spațiu de locuit obișnuit. Avem un apartament clasic cu 2 camere intr-o casa de panouri cu o suprafata totala de 65,54 m2.²care include două camere, o bucătărie, toaletă separată și baie, hol dublu, balcon twin.

După punere în funcțiune, am primit următoarele informații cu privire la pregătirea apartamentului.Apartamentul descris include pereti din structuri monolit din beton armat tratat cu chit si grund, ferestre profil cu sticla cu doua camere, usi interioare presate, gresie pe pardoseala baii.

O casă tipică cu panouri cu 9 etaje, cu patru intrări. La fiecare etaj sunt 3 apartamente: unul cu 2 camere si doua cu 3 camere. Apartamentul este situat la etajul cinci

În plus, carcasa prezentată este deja echipată cu cabluri de cupru, distribuitoare și un panou separat, o sobă cu gaz, o cadă, o chiuvetă, o toaletă, un suport încălzit pentru prosoape și o chiuvetă.

Și cel mai important, camerele de zi, baia și bucătăria au deja calorifere de încălzire din aluminiu. Întrebarea referitor la conducte și cazan rămâne deschisă.

Cum sunt colectate datele

Calculul hidraulic al sistemului se bazează în mare parte pe calcule legate de calculul încălzirii pe baza suprafeței încăperii.

Prin urmare, este necesar să aveți următoarele informații:

• suprafața fiecărei camere individuale;
• dimensiunile conectorilor ferestrelor și ușilor (ușile interioare nu au practic niciun efect asupra pierderilor de căldură);
• condiţiile climatice, caracteristicile regiunii.

Vom proceda de la următoarele date. Zona camerei comune - 18,83 m², dormitor - 14,86 m², bucatarie - 10,46 m², balcon - 7,83 m² (sumă), coridor - 9,72 m² (cantitate), baie - 3,60 m², toaletă - 1,5 m². Usi de intrare - 2,20 m², vitrina camerei comune - 8,1 m², fereastra dormitorului - 1,96 m², fereastra bucatarie - 1,96 m².

Inaltimea peretilor apartamentului este de 2 metri 70 cm.Peretii exteriori sunt din beton clasa B7 plus tencuiala interioara, grosime 300 mm. Pereți interiori și pereți despărțitori - portanti 120 mm, obișnuiți - 80 mm. Pardoseala și, în consecință, tavanul sunt realizate din plăci de pardoseală din beton de clasa B15, grosime 200 mm.

Dispunerea acestui apartament oferă posibilitatea de a crea o singură ramură de încălzire care trece prin bucătărie, dormitor și sufragerie, ceea ce va asigura o temperatură medie de 20-22⁰C în camere (+)

Dar mediul înconjurător? Apartamentul este situat intr-o casa situata in mijlocul unui microcartier al unui mic oras. Orașul este situat într-o anumită zonă joasă, altitudinea deasupra nivelului mării este de 130-150 m. Clima este continentală moderată, cu ierni răcoroase și veri destul de calde.

Temperatura medie anuală este de +7,6°C. Temperatura medie în ianuarie este de -6,6°C, în iulie +18,7°C. Vânt - 3,5 m/s, umiditate medie a aerului - 74%, precipitații 569 mm.

Analizând condițiile climatice ale regiunii, trebuie menționat că avem de-a face cu o gamă largă de temperaturi, care, la rândul lor, afectează cerința specială de reglare a sistemului de încălzire al apartamentului.

Puterea generatorului de căldură

Una dintre componentele principale ale sistemului de încălzire este cazanul: electric, gaz, combinat - nu contează în această etapă. Deoarece principala sa caracteristică este importantă pentru noi - puterea, adică cantitatea de energie pe unitatea de timp care va fi cheltuită pentru încălzire.

Puterea cazanului în sine este determinată de formula de mai jos:

Wboiler = (Sroom*Wshare) / 10,

Unde:

• Înlocuiește - suma suprafetelor tuturor încăperilor care necesită încălzire;
• Wdel — putere specifică ținând cont de condițiile climatice ale locației (de aceea a fost necesar să se cunoască climatul regiunii).

De obicei, pentru diferite zone climatice avem următoarele date:

• regiunile nordice — 1,5 — 2 kW/m²;
• zona centrala — 1 — 1,5 kW/m²;
• regiunile sudice — 0,6 — 1 kW/m².

Aceste cifre sunt destul de arbitrare, dar oferă totuși un răspuns numeric clar cu privire la influența mediului asupra sistemului de încălzire a apartamentului.

Această hartă prezintă zone climatice cu diferite regimuri de temperatură. Locația locuinței față de zonă determină câtă energie trebuie cheltuită pentru încălzirea unui metru pătrat de kWatt de energie (+)

Cantitatea suprafeței apartamentului care trebuie încălzită este egală cu suprafața totală a apartamentului și este egală, adică 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balconul). Puterea specifică a cazanului pentru regiunea centrală cu ierni reci este de 1,4 kW/m2. Astfel, în exemplul nostru, puterea calculată a cazanului de încălzire este echivalentă cu 8,08 kW.

Parametrii dinamici ai lichidului de răcire

Trecem la următoarea etapă de calcule - analiza consumului de lichid de răcire. În cele mai multe cazuri, sistemul de încălzire al unui apartament diferă de alte sisteme - acest lucru se datorează numărului de panouri de încălzire și lungimii conductei. Presiunea este utilizată ca o „forță motrice” suplimentară pentru curgerea verticală prin sistem.

În clădirile private cu unul și mai multe etaje, clădirile vechi de apartamente cu panouri, sunt utilizate sisteme de încălzire de înaltă presiune, ceea ce face posibilă transportarea substanței care eliberează căldură în toate secțiunile sistemului de încălzire ramificat, cu mai multe inele și ridicarea apei la toată înălțimea (până la etajul 14) a clădirii.

Dimpotrivă, un apartament obișnuit cu 2 sau 3 camere cu încălzire autonomă nu are o astfel de varietate de inele și ramuri ale sistemului; nu include mai mult de trei circuite.

Aceasta înseamnă că lichidul de răcire este transportat folosind procesul natural de curgere a apei. Dar poți folosi și pompe de circulatie, incalzirea este asigurata de centrala pe gaz/electric.

Recomandăm utilizarea unei pompe de circulație pentru încălzirea încăperilor mai mari de 100 m². Pompa poate fi instalată fie înainte, fie după cazan, dar de obicei este instalată pe partea „retur” - temperatură mai scăzută a fluidului, mai puțină aerisire, viață mai lungă a pompei

Specialiștii în domeniul proiectării și instalării sistemelor de încălzire definesc două abordări principale în ceea ce privește calcularea volumului de lichid de răcire:

1. În funcție de capacitatea reală a sistemului. Fără excepție, se însumează toate volumele de cavități în care va curge debitul de apă caldă: suma secțiunilor individuale de conducte, secțiunilor radiatoarelor etc. Dar aceasta este o opțiune destul de intensivă în muncă.
2. În funcție de puterea cazanului. Aici opiniile experților diferă foarte mult, unii spun 10, alții 15 litri pe unitatea de putere a cazanului.

Din punct de vedere pragmatic, trebuie să țineți cont de faptul că probabil sistemul de încălzire nu va furniza doar apă caldă pentru cameră, ci și apă caldă pentru baie/duș, chiuvetă, chiuvetă și uscător, și poate pentru o hidromasaj sau jacuzzi. Această opțiune este mai simplă.

Prin urmare, în acest caz, vă recomandăm să setați 13,5 litri pe unitatea de putere. Înmulțind acest număr cu puterea cazanului (8,08 kW) obținem volumul estimat al masei de apă - 109,08 litri.

Viteza calculată a lichidului de răcire în sistem este tocmai parametrul care vă permite să selectați un anumit diametru al conductei pentru sistemul de încălzire.

Se calculează folosind următoarea formulă:

V = (0,86*W*k)/t-to,

Unde:

• W — puterea cazanului;
• t — temperatura apei furnizate;
• la — temperatura apei în circuitul de retur;
• k — randamentul cazanului (0,95 pentru un cazan pe gaz).

Înlocuind datele calculate în formulă, avem: (0,86 * 8080 * 0,95)/80-60 = 6601,36/20 = 330 kg/h.Astfel, într-o oră, prin sistem se deplasează 330 de litri de lichid de răcire (apă), iar capacitatea sistemului este de aproximativ 110 de litri.

Determinarea diametrului conductei

Pentru a determina în final diametrul și grosimea conductelor de încălzire, rămâne să discutăm problema pierderii de căldură.

Cantitatea maximă de căldură iese din încăpere prin pereți - până la 40%, prin ferestre - 15%, podea - 10%, totul în rest prin tavan/acoperiș. Apartamentul se caracterizeaza prin pierderi in principal prin ferestre si module de balcon

Există mai multe tipuri de pierderi de căldură în încăperile încălzite:

1. Pierderea de presiune a fluxului de conducte. Acest parametru este direct proporțional cu produsul dintre pierderea specifică prin frecare în interiorul țevii (furnizată de producător) și lungimea totală a țevii. Dar având în vedere sarcina curentă, astfel de pierderi pot fi ignorate.
2. Pierderea de presiune la rezistențele locale ale conductelor — costurile de căldură la armături și echipamente interioare. Dar având în vedere condițiile problemei, un număr mic de coturi de montaj și numărul de radiatoare, astfel de pierderi pot fi neglijate.
3. Pierderi de căldură în funcție de locația apartamentului. Există un alt tip de cost termic, dar este mai mult legat de locația camerei față de restul clădirii. Pentru un apartament obișnuit, care este situat în mijlocul casei și este adiacent cu alte apartamente din stânga/dreapta/sus/jos, pierderile de căldură prin pereții laterali, tavan și podea sunt aproape egale cu „0”.

Puteți lua în considerare doar pierderile din partea din față a apartamentului - balconul și fereastra centrală a camerei comune. Dar această problemă poate fi rezolvată prin adăugarea a 2-3 secțiuni la fiecare radiator.

Diametrul conductei este selectat în funcție de debitul lichidului de răcire și de viteza de circulație a acestuia în magistrala de încălzire

Analizând informațiile de mai sus, este de remarcat faptul că, pentru viteza calculată a apei calde în sistemul de încălzire, viteza tabelului de mișcare a particulelor de apă în raport cu peretele conductei în poziție orizontală este cunoscută a fi 0,3-0,7 m/s.

Pentru a ajuta maestrul, vă prezentăm așa-numita listă de verificare pentru efectuarea calculelor pentru un calcul hidraulic tipic al unui sistem de încălzire:

• colectarea datelor și calculul puterii cazanului;
• volumul și viteza lichidului de răcire;
• pierderi de căldură și diametrul conductei.

Uneori, atunci când faceți calcule, puteți obține un diametru al țevii suficient de mare pentru a acoperi volumul calculat de lichid de răcire. Această problemă poate fi rezolvată prin creșterea deplasării cazanului sau adăugarea unui vas de expansiune suplimentar.

Pe site-ul nostru există un bloc de articole dedicate calculului sistemului de încălzire, vă recomandăm să citiți:

1. Calculul termic al unui sistem de încălzire: cum se calculează corect sarcina asupra sistemului
2. Calculul încălzirii apei: formule, reguli, exemple de implementare
3. Calcul termic al unei clădiri: specificații și formule pentru efectuarea calculelor + exemple practice

Concluzii și video util pe această temă

Caracteristici, avantaje și dezavantaje ale sistemelor de circulație naturală și forțată a lichidului de răcire pentru sistemele de încălzire:

Rezumând calculele hidraulice, rezultatul au fost caracteristicile fizice specifice ale viitorului sistem de încălzire.

Desigur, aceasta este o schemă de calcul simplificată care oferă date aproximative privind calculele hidraulice pentru sistemul de încălzire al unui apartament tipic cu două camere.

Încercați să faceți singur un calcul hidraulic al sistemului dvs. de încălzire? Sau poate nu sunteți de acord cu materialul prezentat? Așteptăm comentariile și întrebările dvs. - blocul de feedback se află mai jos.