Calcolo idraulico del sistema di riscaldamento su un esempio specifico

Il riscaldamento basato sulla circolazione dell'acqua calda è l'opzione più comune per l'organizzazione di una casa privata. Per la progettazione del sistema competente, è necessario disporre di risultati preliminari di analisi, il cosiddetto calcolo idraulico del sistema di riscaldamento, che collega la pressione in tutte le sezioni della rete con i diametri dei tubi.

L'articolo presentato descrive in dettaglio la tecnica di calcolo. Per comprendere meglio l'algoritmo delle azioni, abbiamo esaminato la procedura di calcolo usando un esempio specifico.

Aderendo alla sequenza descritta, sarà possibile determinare il diametro ottimale della rete principale, il numero di dispositivi di riscaldamento, la potenza della caldaia e altri parametri di sistema necessari per organizzare un'effettiva fornitura di calore individuale.

Il concetto di calcolo idraulico

Il fattore determinante nello sviluppo tecnologico dei sistemi di riscaldamento è diventato il solito risparmio energetico. Il desiderio di risparmiare denaro rende un approccio più attento alla progettazione, selezione dei materiali, metodi di installazione e funzionamento del riscaldamento per la casa.

Pertanto, se decidi di creare un sistema di riscaldamento unico e principalmente economico per il tuo appartamento o casa, ti consigliamo di familiarizzare con le regole di calcolo e progettazione.

Prima di definire il calcolo idraulico del sistema, è necessario comprendere chiaramente e chiaramente che il sistema di riscaldamento individuale di un appartamento e una casa si trova in modo condizionato un ordine di grandezza superiore rispetto al sistema di riscaldamento centralizzato di un grande edificio.

Un sistema di riscaldamento personale si basa su un approccio fondamentalmente diverso ai concetti di calore ed energia.

L'essenza del calcolo idraulico è che la portata del refrigerante non è impostata in anticipo con una significativa approssimazione ai parametri reali, ma è determinata collegando i diametri dei tubi con i parametri di pressione in tutti gli anelli del sistema

È sufficiente effettuare un confronto banale di questi sistemi secondo i seguenti parametri.

1. Il sistema di riscaldamento centralizzato (caldaia-casa-appartamento) si basa su tipi standard di energia - carbone, gas. In un sistema autonomo, è possibile utilizzare quasi tutte le sostanze che hanno un elevato calore specifico di combustione o una combinazione di diversi materiali liquidi, solidi e granulari.
2. DSP è costruito su elementi convenzionali: tubi metallici, batterie "goffe", valvole di intercettazione. Un sistema di riscaldamento individuale consente di combinare una varietà di elementi: radiatori a più sezioni con una buona dissipazione del calore, termostati ad alta tecnologia, diversi tipi di tubi (PVC e rame), rubinetti, tappi, raccordi e, naturalmente, caldaie più economiche, pompe di circolazione.
3. Se entri nell'appartamento di una tipica casa a pannelli costruita circa 20-40 anni fa, vediamo che il sistema di riscaldamento si riduce alla presenza di una batteria a 7 celle sotto la finestra in ogni stanza dell'appartamento più un tubo verticale attraverso l'intera casa (colonna montante), con la quale puoi "comunicare" con vicini sopra / sotto. Che si tratti di un sistema di riscaldamento autonomo (ASO), ti consente di costruire un sistema di qualsiasi complessità, tenendo conto dei desideri individuali dei residenti dell'appartamento.
4. A differenza del DSP, un sistema di riscaldamento separato tiene conto di un elenco piuttosto impressionante di parametri che influenzano la trasmissione, il consumo di energia e la perdita di calore. Il regime di temperatura dell'ambiente, l'intervallo di temperatura richiesto nei locali, l'area e il volume della stanza, il numero di finestre e porte, lo scopo dei locali, ecc.

Pertanto, il calcolo idraulico del sistema di riscaldamento (GRSO) è un insieme condizionale di caratteristiche calcolate del sistema di riscaldamento, che fornisce informazioni complete su parametri quali diametro del tubo, numero di radiatori e valvole.

Questo tipo di radiatore è stato installato nella maggior parte delle case a pannelli nello spazio post-sovietico. Risparmio sui materiali e mancanza di un'idea progettuale “sul viso”

GRSO ti consente di scegliere la pompa dell'acqua ad anello giusto (caldaia di riscaldamento) per il trasporto di acqua calda agli elementi finali del sistema di riscaldamento (radiatori) e, alla fine, avere il sistema più bilanciato, che influenza direttamente gli investimenti finanziari nel riscaldamento della casa.

Un altro tipo di radiatore riscaldante per DSP. Questo è un prodotto più versatile che può avere un numero qualsiasi di bordi. Quindi è possibile aumentare o diminuire l'area di trasferimento del calore

Sequenza di passaggi di calcolo

Parlando del calcolo del sistema di riscaldamento, notiamo che questa procedura è la più ambigua e importante in termini di design.

Prima di eseguire il calcolo, è necessario effettuare un'analisi preliminare del sistema futuro, ad esempio:

• impostare il bilancio termico in tutto e in particolare in ogni stanza dell'appartamento;
• selezionare termostati, valvole e regolatori di pressione;
• identificare le aree del sistema con il consumo massimo e minimo del vettore di calore.

Inoltre, è necessario determinare lo schema generale di trasporto del liquido di raffreddamento: circuito completo e piccolo, sistema monotubo o autostrada a due tubi.

Come risultato del calcolo idraulico, otteniamo diverse importanti caratteristiche del sistema idraulico che forniscono risposte alle seguenti domande:

• quale dovrebbe essere la potenza della fonte di riscaldamento;
• qual è la portata e la velocità del liquido di raffreddamento;
• quale diametro della conduttura principale della conduttura di calore è necessario;
• quali sono le possibili perdite di calore e la massa del refrigerante stesso.

Un altro aspetto importante del calcolo idraulico è la procedura di bilanciamento (collegamento) di tutte le parti (rami) del sistema durante condizioni termiche estreme che utilizzano dispositivi di controllo.

Esistono diversi tipi principali di prodotti per il riscaldamento: multi-sezione in ghisa e alluminio, pannello in acciaio, radiatori bimetallici e calotte. Ma i più comuni sono i radiatori in alluminio a più sezioni

L'area di insediamento della conduttura è una sezione con un diametro costante della conduttura stessa, nonché un flusso invariato di acqua calda, che è determinato dalla formula del bilancio termico delle stanze. L'elenco delle zone di progettazione inizia da una pompa o una fonte di calore.

Condizioni iniziali dell'esempio

Per una spiegazione più specifica di tutti i dettagli del calcolo errato idraulico, prendiamo un esempio concreto di un alloggiamento convenzionale. In stock abbiamo un classico appartamento di 2 locali di una casa a pannelli con una superficie totale di 65,54 m², che comprende due camere, una cucina, servizi igienici separati e bagno, doppio corridoio, doppio balcone.

Dopo la messa in servizio, abbiamo ricevuto le seguenti informazioni sulla disponibilità dell'appartamento. L'appartamento descritto comprende pareti stuccate e innescate composte da strutture monolitiche in cemento armato, finestre profilate con due vetri da camera, porte interne pressate a pressione e piastrelle in ceramica sul pavimento del bagno.

Una tipica casa a pannelli di 9 piani con quattro ingressi. Ci sono 3 appartamenti su ogni piano: uno di 2 locali e due di 3 locali. L'appartamento si trova al quinto piano

Inoltre, l'alloggiamento presentato è già dotato di cablaggio in rame, distributori e uno schermo separato, fornello a gas, bagno, lavabo, WC, scalda asciugamani, lavandino.

E, soprattutto, i salotti, il bagno e la cucina hanno già radiatori in alluminio. La domanda relativa ai tubi e alla caldaia rimane aperta.

Come vengono raccolti i dati

Il calcolo idraulico del sistema si basa per lo più su calcoli relativi al calcolo del riscaldamento sull'area della stanza.

Pertanto, è necessario disporre delle seguenti informazioni:

• l'area di ogni singola stanza;
• dimensioni dei connettori di porte e finestre (le porte interne non hanno quasi alcun effetto sulla perdita di calore);
• condizioni climatiche, caratteristiche della regione.

Procederemo dai seguenti dati. L'area della sala comune è di 18,83 m², camera da letto - 14,86 m², cucina - 10.46 m², balcone - 7,83 m² (importo), corridoio - 9,72 m² (importo), bagno - 3.60 m², bagno - 1.5 m². Porte d'ingresso - 2,20 m², vetrina della sala comune - 8,1 m², finestra della camera da letto - 1,96 m², finestra della cucina - 1,96 m².

L'altezza delle pareti dell'appartamento è di 2 metri 70 cm, mentre le pareti esterne sono in cemento di classe B7 più intonaco interno, spessore 300 mm.Pareti interne e pareti divisorie - cuscinetto 120 mm, ordinario - 80 mm. Pavimento e, di conseguenza, soffitto di lastre di cemento di classe B15, spessore 200 mm.

Il layout di questo appartamento offre l'opportunità di creare un unico ramo di riscaldamento che passa attraverso la cucina, la camera da letto e la sala comune, che fornirà una temperatura media di 20-22 ° C nelle camere (+)

E l'ambiente? L'appartamento si trova nella casa, che si trova nel mezzo di un piccolo micro-distretto cittadino. La città si trova in una certa pianura, l'altezza sul livello del mare è 130-150 M. Il clima è continentale temperato con inverni freschi ed estati abbastanza calde.

La temperatura media annuale, + 7.6 ° C. La temperatura media di gennaio è -6,6 ° C, luglio + 18,7 ° C. Vento - 3,5 m / s, umidità media - 74%, pioggia 569 mm.

Analizzando le condizioni climatiche della regione, va notato che abbiamo a che fare con una vasta gamma di temperature, che a sua volta influisce sul requisito speciale per la regolazione del sistema di riscaldamento dell'appartamento.

Potenza del generatore di calore

Uno dei componenti principali del sistema di riscaldamento è una caldaia: elettrica, a gas, combinata - in questa fase non importa. Poiché la sua caratteristica principale è importante per noi: la potenza, ovvero la quantità di energia per unità di tempo che verrà spesa per il riscaldamento.

La potenza della caldaia stessa è determinata dalla formula seguente:

W caldaia = (S room * W business) / 10,

dove:

• Spomesch - la somma delle aree di tutti i locali che richiedono riscaldamento;
• Wudel - potenza specifica, tenendo conto delle condizioni climatiche del luogo (ecco perché era necessario conoscere il clima della regione).

Ciò che è caratteristico, per diverse zone climatiche abbiamo i seguenti dati:

• aree settentrionali - 1,5 - 2 kW / m²;
• zona centrale - 1 - 1,5 kW / m²;
• regioni meridionali - 0,6 - 1 kW / m².

Queste cifre sono piuttosto arbitrarie, ma forniscono comunque una risposta numerica chiara per quanto riguarda l'impatto ambientale sul sistema di riscaldamento dell'appartamento.

Questa mappa mostra le zone climatiche con diverse condizioni di temperatura. La posizione dell'alloggiamento rispetto alla zona e quanto è necessario spendere per il riscaldamento di un metro quadrato di kW di energia (+)

La somma dell'area dell'appartamento che deve essere riscaldata è uguale all'area totale dell'appartamento ed è pari a 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (meno il balcone). La potenza specifica della caldaia per la regione centrale con inverni freddi è di 1,4 kW / m2. Pertanto, nel nostro esempio, la potenza calcolata della caldaia di riscaldamento è equivalente a 8,08 kW.

Parametri fluidi dinamici

Passiamo alla fase successiva dei calcoli: l'analisi del consumo di refrigerante. Nella maggior parte dei casi, il sistema di riscaldamento di un appartamento differisce dagli altri sistemi: ciò è dovuto al numero di pannelli di riscaldamento e alla lunghezza della tubazione. La pressione viene utilizzata come "forza motrice" aggiuntiva del flusso verticalmente attraverso il sistema.

Negli edifici privati ​​a uno o più piani, vengono utilizzati vecchi condomini a pannelli, sistemi di riscaldamento ad alta pressione, che consentono il trasporto di sostanze che rilasciano calore a tutte le sezioni di un sistema di riscaldamento a più anelli ramificato e l'innalzamento dell'acqua per l'intera altezza (fino al 14 ° piano) dell'edificio.

Al contrario, un normale appartamento di 2 o 3 locali con riscaldamento autonomo non ha una tale varietà di anelli e rami del sistema; include non più di tre circuiti.

Ciò significa che il refrigerante viene trasportato utilizzando il processo naturale del flusso d'acqua. Ma puoi anche usare pompe di circolazione, il riscaldamento è fornito da una caldaia a gas / elettrica.

Raccomandiamo l'uso di una pompa di circolazione per il riscaldamento di ambienti di oltre 100 m². La pompa può essere montata sia prima che dopo la caldaia, ma di solito viene messa sul "ritorno": temperatura del vettore inferiore, minore alimentazione dell'aria, maggiore durata della pompa

Gli specialisti nella progettazione e installazione di sistemi di riscaldamento determinano due approcci principali in termini di calcolo del volume del liquido di raffreddamento:

1. Secondo la capacità effettiva del sistema. Tutti i volumi di cavità, senza eccezione, in cui scorrerà il flusso di acqua calda sono riassunti: la somma delle singole sezioni di tubi, sezioni di radiatori, ecc. Ma questa è un'opzione piuttosto dispendiosa in termini di tempo.
2. Dalla potenza della caldaia. Qui, le opinioni degli esperti differivano moltissimo, alcuni dicono 10, altri 15 litri per unità di capacità della caldaia.

Da un punto di vista pragmatico, si deve tener conto del fatto che il sistema di riscaldamento probabilmente non solo fornirà acqua calda per la stanza, ma riscalderà anche l'acqua per il bagno / doccia, il lavandino, il lavandino e l'asciugatrice e forse anche per un idromassaggio o una jacuzzi. Questa opzione è più semplice.

Pertanto, in questo caso, si consiglia l'installazione di 13,5 litri per unità di potenza. Moltiplicando questo numero per la potenza della caldaia (8,08 kW), otteniamo il volume calcolato della massa d'acqua - 109,08 litri.

La velocità calcolata del liquido di raffreddamento nel sistema è precisamente quel parametro che consente di selezionare un diametro del tubo specifico per il sistema di riscaldamento.

È calcolato con la seguente formula:

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

dove:

• W - potenza della caldaia;
• t - temperatura dell'acqua fornita;
• a - temperatura dell'acqua nel circuito di ritorno;
• k - efficienza della caldaia (0,95 per caldaia a gas).

Sostituendo i dati calcolati nella formula, abbiamo: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h. Pertanto, in un'ora, 330 l di refrigerante (acqua) si spostano nel sistema e la capacità del sistema è di circa 110 l.

Determinazione del diametro del tubo

Per la determinazione finale del diametro e dello spessore dei tubi di riscaldamento, resta da discutere il problema della perdita di calore.

La massima quantità di calore lascia la stanza attraverso le pareti - fino al 40%, attraverso le finestre - 15%, il pavimento - 10%, tutto il resto attraverso il soffitto / tetto. L'appartamento è caratterizzato da perdite principalmente attraverso finestre e moduli balcone

Esistono diversi tipi di perdita di calore in ambienti riscaldati:

1. Perdita di carico del tubo. Questo parametro è direttamente proporzionale al prodotto della perdita di attrito specifica all'interno del tubo (fornita dal produttore) per la lunghezza totale del tubo. Ma dato l'attuale compito, tali perdite possono essere ignorate.
2. Perdita di carico alle resistenze locali del tubo - Costi di riscaldamento su raccordi e apparecchiature interne. Ma date le condizioni del problema, un piccolo numero di curve di montaggio e il numero di radiatori, tali perdite possono essere trascurate.
3. Perdite di calore in base alla posizione dell'appartamento. Esiste un altro tipo di costi di riscaldamento, ma sono più correlati alla posizione della stanza rispetto al resto dell'edificio. Per un normale appartamento, che si trova al centro della casa e adiacente a sinistra / destra / in alto / in basso con altri appartamenti, la perdita di calore attraverso le pareti laterali, il soffitto e il pavimento è praticamente uguale a "0".

Puoi solo prendere in considerazione le perdite attraverso la parte anteriore dell'appartamento: un balcone e la finestra centrale della sala comune. Ma questa domanda viene chiusa a causa dell'aggiunta di 2-3 sezioni a ciascuno dei radiatori.

Il valore del diametro dei tubi viene selezionato in base al flusso del liquido di raffreddamento e alla velocità della sua circolazione nella rete di riscaldamento

Analizzando le informazioni di cui sopra, vale la pena notare che per la velocità calcolata dell'acqua calda nel sistema di riscaldamento, è nota la velocità tabellare del movimento delle particelle di acqua rispetto alla parete del tubo in una posizione orizzontale di 0,3-0,7 m / s.

Per aiutare il maestro, presentiamo la cosiddetta lista di controllo dei calcoli per un tipico calcolo idraulico di un sistema di riscaldamento:

• raccolta dati e calcolo della potenza della caldaia;
• volume e velocità del portatore di calore;
• perdita di calore e diametro del tubo.

A volte durante il calcolo errato, è possibile ottenere un diametro del tubo sufficientemente grande da bloccare il volume calcolato del liquido di raffreddamento. Questo problema può essere risolto aumentando lo spostamento della caldaia o aggiungendo un serbatoio di espansione aggiuntivo.

Sul nostro sito è presente un blocco di articoli dedicato al calcolo del sistema di riscaldamento, ti consigliamo di leggere:

1. Calcolo termico di un sistema di riscaldamento: come calcolare correttamente il carico su un sistema
2. Calcolo del riscaldamento dell'acqua: formule, regole, esempi di attuazione
3. Calcolo termotecnico di un edificio: specifiche e formule per l'esecuzione di calcoli + esempi pratici

Conclusioni e video utili sull'argomento

Caratteristiche, vantaggi e svantaggi dei sistemi di circolazione naturale e forzata per il mezzo di riscaldamento:

Riassumendo il calcolo idraulico, di conseguenza, abbiamo ottenuto caratteristiche fisiche specifiche del futuro sistema di riscaldamento.

Naturalmente, si tratta di uno schema di calcolo semplificato, che fornisce dati approssimativi sul calcolo idraulico per il sistema di riscaldamento di un tipico appartamento bilocale.

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