Obliczenia hydrauliczne systemu grzewczego na konkretnym przykładzie

Ogrzewanie oparte na obiegu ciepłej wody jest najczęstszą opcją do aranżacji prywatnego domu. Aby właściwie zaprojektować system, konieczne są wstępne wyniki analizy, tak zwane obliczenia hydrauliczne systemu grzewczego, łączące ciśnienie we wszystkich odcinkach sieci ze średnicami rur.

W prezentowanym artykule szczegółowo opisano technikę obliczeń. Aby lepiej zrozumieć algorytm działań, zbadaliśmy procedurę obliczeniową na konkretnym przykładzie.

Zgodnie z opisaną sekwencją możliwe będzie określenie optymalnej średnicy magistrali, liczby urządzeń grzewczych, mocy kotła i innych parametrów systemu niezbędnych do zapewnienia skutecznego indywidualnego zaopatrzenia w ciepło.

Pojęcie obliczeń hydraulicznych

Czynnikiem determinującym rozwój technologiczny systemów grzewczych stały się zwykłe oszczędności energii. Chęć zaoszczędzenia pieniędzy sprawia, że ​​bardziej ostrożne podejście do projektowania, wyboru materiałów, metod instalacji i eksploatacji ogrzewania w domu.

Dlatego jeśli zdecydujesz się stworzyć unikalny i przede wszystkim ekonomiczny system ogrzewania do swojego mieszkania lub domu, zalecamy zapoznanie się z zasadami obliczania i projektowania.

Przed zdefiniowaniem obliczeń hydraulicznych systemu należy jasno i wyraźnie zrozumieć, że indywidualny system ogrzewania mieszkania i domu znajduje się warunkowo o rząd wielkości wyższy w stosunku do systemu centralnego ogrzewania dużego budynku.

Osobisty system grzewczy opiera się na zasadniczo innym podejściu do koncepcji ciepła i energii.

Istotą obliczeń hydraulicznych jest to, że natężenie przepływu chłodziwa nie jest ustalane z dużym przybliżeniem do rzeczywistych parametrów, ale jest określane przez połączenie średnic rur z parametrami ciśnienia we wszystkich pierścieniach układu

Wystarczy przeprowadzić trywialne porównanie tych systemów według następujących parametrów.

1. System centralnego ogrzewania (kotłownia-mieszkanie) oparty jest na standardowych rodzajach energii - węgiel, gaz. W systemie autonomicznym można stosować prawie każdą substancję, która ma wysokie ciepło właściwe spalania lub kombinację kilku ciekłych, stałych, ziarnistych materiałów.
2. DSP opiera się na tradycyjnych elementach: metalowych rurach, „niezdarnych” bateriach, zaworach odcinających. Indywidualny system grzewczy pozwala łączyć różne elementy: grzejniki wielosekcyjne z dobrym odprowadzaniem ciepła, termostaty high-tech, różne rodzaje rur (PCW i miedź), krany, korki, złączki i oczywiście ich bardziej ekonomiczne kotły, pompy obiegowe.
3. Jeśli wejdziesz do mieszkania typowego domu panelowego zbudowanego około 20-40 lat temu, zauważymy, że system ogrzewania sprowadza się do obecności 7-ogniwowej baterii pod oknem w każdym pokoju w mieszkaniu oraz pionowej rury przez cały dom (pion), z którą możesz „komunikować się” z sąsiedzi powyżej / poniżej. Niezależnie od tego, czy jest to autonomiczny system grzewczy (ASO), pozwala zbudować system o dowolnej złożoności, biorąc pod uwagę indywidualne życzenia mieszkańców mieszkania.
4. W przeciwieństwie do DSP, osobny system grzewczy uwzględnia dość imponującą listę parametrów, które wpływają na transmisję, zużycie energii i straty ciepła. Temperatura otoczenia, wymagany zakres temperatur w pomieszczeniu, powierzchnia i objętość pomieszczenia, liczba okien i drzwi, przeznaczenie pomieszczenia itp.

Zatem obliczenia hydrauliczne systemu grzewczego (GRSO) to warunkowy zestaw obliczonych cech systemu grzewczego, który zapewnia wyczerpujące informacje na temat parametrów, takich jak średnica rury, liczba grzejników i zawory.

Ten typ grzejnika został zainstalowany w większości domów panelowych w przestrzeni poradzieckiej. Oszczędności na materiałach i brak pomysłu na projekt „na twarz”

GRSO pozwala wybrać odpowiednią pompę pierścieniową (kocioł grzewczy) do transportu ciepłej wody do końcowych elementów systemu grzewczego (grzejniki), a na koniec mieć najbardziej zrównoważony system, który bezpośrednio wpływa na inwestycje finansowe w ogrzewanie domu.

Inny rodzaj grzejnika do DSP. Jest to bardziej wszechstronny produkt, który może mieć dowolną liczbę krawędzi. Możesz więc zwiększyć lub zmniejszyć obszar wymiany ciepła

Kolejność kroków obliczeniowych

Mówiąc o obliczeniach systemu grzewczego, zauważamy, że ta procedura jest najbardziej niejednoznaczna i ważna pod względem projektowym.

Przed wykonaniem obliczeń należy przeprowadzić wstępną analizę przyszłego systemu, na przykład:

• ustawić bilans cieplny we wszystkich, a konkretnie w każdym pokoju w mieszkaniu;
• wybierz termostaty, zawory i regulatory ciśnienia;
• zidentyfikować obszary systemu o maksymalnym i minimalnym zużyciu nośnika ciepła.

Ponadto konieczne jest określenie ogólnego schematu transportu chłodziwa: pełny i mały obwód, system jednorurowy lub autostrada dwururowa.

W wyniku obliczeń hydraulicznych uzyskujemy kilka ważnych cech układu hydraulicznego, które zapewniają odpowiedzi na następujące pytania:

• jaka powinna być moc źródła ciepła;
• jakie jest natężenie przepływu i prędkość płynu chłodzącego;
• jaka średnica głównego rurociągu ciepłowniczego jest potrzebna;
• jakie są możliwe straty ciepła i masa samego chłodziwa.

Innym ważnym aspektem obliczeń hydraulicznych jest procedura równoważenia (łączenia) wszystkich części (gałęzi) układu w ekstremalnych warunkach termicznych za pomocą urządzeń sterujących.

Istnieje kilka głównych rodzajów produktów grzewczych: żeliwny i aluminiowy wielosekcyjny, panel stalowy, grzejniki bimetaliczne i listwy. Ale najczęstsze są aluminiowe grzejniki wielosekcyjne

Obszar osiadania rurociągu to odcinek o stałej średnicy samego rurociągu, a także niezmienionego przepływu gorącej wody, który jest określony przez wzór bilansu cieplnego pomieszczeń. Lista stref projektowych rozpoczyna się od pompy lub źródła ciepła.

Warunki początkowe przykładu

Aby uzyskać bardziej szczegółowe wyjaśnienie wszystkich szczegółów błędnego obliczenia hydraulicznego, podajemy konkretny przykład konwencjonalnej obudowy. Na stanie mamy klasyczny dwupokojowy apartament z domu panelowego o łącznej powierzchni 65,54 m², który obejmuje dwa pokoje, kuchnię, oddzielną toaletę i łazienkę, podwójny korytarz, podwójny balkon.

Po oddaniu do użytku otrzymaliśmy następujące informacje dotyczące gotowości mieszkania. Opisane mieszkanie obejmuje szpachlowane i zagruntowane ściany wykonane z monolitycznych żelbetowych konstrukcji, okna profilowe z dwukomorowymi szybami, drzwi wewnętrzne prasowane tyrsem oraz płytki ceramiczne na podłodze łazienki.

Typowy 9-piętrowy dom z czterema wejściami. Na każdym piętrze znajdują się 3 apartamenty: jeden 2-pokojowy i dwa 3-pokojowy. Mieszkanie znajduje się na piątym piętrze

Ponadto prezentowana obudowa jest już wyposażona w miedziane okablowanie, dozowniki i oddzielną klapę, kuchenkę gazową, wannę, umywalkę, toaletę, podgrzewany wieszak na ręczniki, zlew.

A co najważniejsze, salony, łazienka i kuchnia mają już aluminiowe grzejniki. Pytanie dotyczące rur i kotła pozostaje otwarte.

Jak gromadzone są dane?

Obliczenia hydrauliczne systemu w większości oparte są na obliczeniach związanych z obliczeniem ogrzewania na powierzchni pomieszczenia.

Dlatego musisz mieć następujące informacje:

• powierzchnia każdego pokoju;
• wymiary łączników okien i drzwi (drzwi wewnętrzne prawie nie mają wpływu na utratę ciepła);
• warunki klimatyczne, cechy regionu.

Przejdziemy od następujących danych. Powierzchnia pokoju wspólnego wynosi 18,83 m², sypialnia - 14,86 m², kuchnia - 10,46 m², balkon - 7,83 m² (kwota), korytarz - 9,72 m² (ilość), łazienka - 3,60 m², toaleta - 1,5 m². Drzwi wejściowe - 2,20 m², wyświetlanie w oknie pokoju wspólnego - 8,1 m², okno sypialni - 1,96 m², okno kuchenne - 1,96 m².

Wysokość ścian mieszkania wynosi 2 metry 70 cm, ściany zewnętrzne wykonane są z betonu klasy B7 plus tynk wewnętrzny o grubości 300 mm.Ściany wewnętrzne i ścianki działowe - łożysko 120 mm, zwykłe - 80 mm. Podłoga i odpowiednio strop z płyt betonowych klasy B15, grubość 200 mm.

Układ tego mieszkania zapewnia możliwość utworzenia jednej gałęzi grzewczej przechodzącej przez kuchnię, sypialnię i pokój dzienny, która zapewni średnią temperaturę 20-22⁰C w pokojach (+)

Co ze środowiskiem? Mieszkanie znajduje się w domu, który znajduje się w środkowej części małego miasteczka. Miasto leży na pewnej nizinie, wysokość nad poziomem morza wynosi 130-150 m. Klimat jest umiarkowany kontynentalny z chłodnymi zimami i dość ciepłymi latami.

Średnia roczna temperatura + 7,6 ° C. Średnia temperatura w styczniu wynosi -6,6 ° C, w lipcu + 18,7 ° C. Wiatr - 3,5 m / s, średnia wilgotność - 74%, opady 569 mm.

Analizując warunki klimatyczne regionu, należy zauważyć, że mamy do czynienia z szerokim zakresem temperatur, co z kolei wpływa na specjalne wymaganie dotyczące regulacji systemu ogrzewania mieszkania.

Moc generatora ciepła

Jednym z głównych elementów systemu grzewczego jest kocioł: elektryczny, gazowy, połączony - na tym etapie nie ma to znaczenia. Ponieważ jego główna cecha jest dla nas ważna - moc, czyli ilość energii na jednostkę czasu, która zostanie przeznaczona na ogrzewanie.

Moc samego kotła zależy od następującego wzoru:

W kocioł = (pomieszczenie S * W biznes) / 10,

gdzie:

• Sroom - suma powierzchni wszystkich pomieszczeń wymagających ogrzewania;
• Did - moc właściwa, biorąc pod uwagę warunki klimatyczne miejsca (dlatego konieczna była znajomość klimatu regionu).

Co jest charakterystyczne, dla różnych stref klimatycznych mamy następujące dane:

• obszary północne - 1,5 - 2 kW / m²;
• strefa środkowa - 1 - 1,5 kW / m²;
• regiony południowe - 0,6 - 1 kW / m².

Liczby te są raczej arbitralne, ale mimo to dają wyraźną liczbową odpowiedź dotyczącą wpływu na środowisko systemu ogrzewania mieszkania.

Ta mapa pokazuje strefy klimatyczne o różnych warunkach temperaturowych. Położenie obudowy w stosunku do strefy i ile trzeba wydać na ogrzewanie metra kwadratowego kW energii (+)

Suma powierzchni ogrzewanego mieszkania jest równa całkowitej powierzchni mieszkania i jest równa, to znaczy 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkon). Moc właściwa kotła w regionie środkowym z mroźnymi zimami wynosi 1,4 kW / m2. Zatem w naszym przykładzie obliczona moc kotła grzewczego jest równa 8,08 kW.

Dynamiczne parametry płynu

Przechodzimy do następnego etapu obliczeń - analizy zużycia chłodziwa. W większości przypadków system ogrzewania mieszkania różni się od innych systemów - wynika to z liczby paneli grzewczych i długości rurociągu. Ciśnienie jest stosowane jako dodatkowa „siła napędowa” przepływu pionowo przez system.

W prywatnych jedno- i wielopiętrowych budynkach, w starych wielomieszkaniowych budynkach mieszkalnych stosuje się wysokociśnieniowe systemy grzewcze, które umożliwiają transport substancji uwalniającej ciepło do wszystkich sekcji rozgałęzionego, wielopierścieniowego systemu grzewczego i podnoszenie wody na całą wysokość (do 14. piętra) budynku.

Przeciwnie, zwykłe mieszkanie dwu- lub trzypokojowe z niezależnym ogrzewaniem nie ma takiej różnorodności pierścieni i gałęzi systemu; zawiera nie więcej niż trzy obwody.

Oznacza to, że chłodziwo jest transportowane przy użyciu naturalnego procesu przepływu wody. Ale możesz także użyć pompy obiegowe, ogrzewanie zapewnia kocioł gazowy / elektryczny.

Zalecamy stosowanie pompy obiegowej do ogrzewania pomieszczeń powyżej 100 m². Pompę można zamontować zarówno przed, jak i za kotłem, ale zwykle jest ona ustawiana na „powrocie” - niższa temperatura nośnika, mniej dopływu powietrza, dłuższa żywotność pompy

Specjaliści w zakresie projektowania i instalacji systemów grzewczych określają dwa główne podejścia w zakresie obliczania objętości płynu chłodzącego:

1. Zgodnie z faktyczną wydajnością systemu. Wszystkie objętości wnęk, bez wyjątku, w których przepłynie przepływ ciepłej wody, są sumowane: suma poszczególnych odcinków rur, odcinków grzejników itp. Jest to jednak dość czasochłonna opcja.
2. Według mocy kotła. Tutaj opinie ekspertów były bardzo rozbieżne, niektórzy twierdzą, 10, inni 15 litrów na jednostkę mocy kotła.

Z pragmatycznego punktu widzenia należy wziąć pod uwagę fakt, że system grzewczy prawdopodobnie nie tylko dostarczy ciepłą wodę do pomieszczenia, ale także podgrzeje wodę do kąpieli / prysznica, umywalki, umywalki i suszarki, a może także do hydromasażu lub jacuzzi. Ta opcja jest prostsza.

Dlatego w tym przypadku zalecamy zainstalowanie 13,5 litra na jednostkę mocy. Mnożąc tę ​​liczbę przez moc kotła (8,08 kW), otrzymujemy obliczoną objętość masy wody - 109,08 litra.

Obliczona prędkość płynu chłodzącego w systemie jest dokładnie tym parametrem, który pozwala wybrać konkretną średnicę rury dla systemu grzewczego.

Oblicza się go według następującego wzoru:

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

gdzie:

• W. - moc kotła;
• t - temperatura dostarczanej wody;
• do - temperatura wody w obiegu powrotnym;
• k - sprawność kotła (0,95 dla kotła gazowego).

Podstawiając obliczone dane we wzorze, mamy: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h. Tak więc w ciągu godziny 330 l płynu chłodzącego (wody) porusza się w układzie, a pojemność układu wynosi około 110 l.

Określenie średnicy rury

Do ostatecznego określenia średnicy i grubości rur grzewczych pozostaje kwestia utraty ciepła.

Maksymalna ilość ciepła opuszcza pomieszczenie przez ściany - do 40%, przez okna - 15%, podłoga - 10%, wszystko inne przez sufit / dach. Mieszkanie charakteryzuje się stratami głównie przez okna i moduły balkonowe

Istnieje kilka rodzajów strat ciepła w ogrzewanych pomieszczeniach:

1. Strata ciśnienia w rurze. Ten parametr jest wprost proporcjonalny do iloczynu strat tarcia wewnątrz rury (podanych przez producenta) przez całkowitą długość rury. Ale biorąc pod uwagę obecne zadanie, takie straty można zignorować.
2. Utrata wysokości przy lokalnych oporach rurowych - Koszty ogrzewania armatury i wyposażenia wewnętrznego. Ale biorąc pod uwagę warunki problemu, niewielką liczbę kolanek pasujących i liczbę grzejników, takie straty można pominąć.
3. Straty ciepła w zależności od lokalizacji mieszkania. Istnieje inny rodzaj kosztów ciepła, ale są one bardziej związane z położeniem pomieszczenia w stosunku do reszty budynku. W przypadku zwykłego mieszkania, które znajduje się na środku domu i przylega do lewej / prawej / góry / dołu z innymi mieszkaniami, utrata ciepła przez ściany boczne, sufit i podłogę jest praktycznie równa „0”.

Straty można wziąć pod uwagę tylko przez front mieszkania - balkon i środkowe okno pokoju wspólnego. Ale to pytanie jest zamykane z powodu dodania 2-3 sekcji do każdego z grzejników.

Wartość średnicy rur dobiera się zgodnie z przepływem chłodziwa i prędkością jego obiegu w magistrali grzewczej

Analizując powyższe informacje, warto zauważyć, że dla obliczonej prędkości ciepłej wody w systemie grzewczym znana jest tabelaryczna prędkość ruchu cząstek wody w stosunku do ściany rury w pozycji poziomej 0,3-0,7 m / s.

Aby pomóc mistrzowi, przedstawiamy tak zwaną listę kontrolną obliczeń dla typowego obliczenia hydraulicznego systemu grzewczego:

• gromadzenie danych i obliczanie mocy kotła;
• objętość i prędkość nośnika ciepła;
• strata ciepła i średnica rury.

Czasami przy błędnym obliczaniu można uzyskać wystarczająco dużą średnicę rury, aby zablokować obliczoną objętość chłodziwa. Problem ten można rozwiązać, zwiększając pojemność kotła lub dodając dodatkowy zbiornik wyrównawczy.

Na naszej stronie znajduje się blok artykułów poświęconych obliczeniom systemu grzewczego, zalecamy przeczytanie:

1. Obliczenia termiczne systemu grzewczego: jak poprawnie obliczyć obciążenie systemu
2. Obliczanie podgrzewania wody: wzory, zasady, przykłady realizacji
3. Obliczenia termotechniczne budynku: specyfika i wzory do wykonywania obliczeń + przykłady praktyczne

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Cechy, zalety i wady naturalnych i wymuszonych systemów obiegu czynnika grzewczego:

Podsumowując obliczenia hydrauliczne, w rezultacie uzyskaliśmy specyficzne cechy fizyczne przyszłego systemu grzewczego.

Oczywiście jest to uproszczony schemat obliczeniowy, który podaje przybliżone dane dotyczące obliczeń hydraulicznych dla systemu grzewczego typowego dwupokojowego mieszkania.

Próbujesz samodzielnie przeprowadzić obliczenia hydrauliczne systemu grzewczego? A może nie zgadzają się z podanym materiałem? Czekamy na Wasze komentarze i pytania - blok opinii znajduje się poniżej.