Calcul hidraulic al sistemului de încălzire pe un exemplu specific

Încălzirea bazată pe circulația apei calde este cea mai comună opțiune pentru amenajarea unei case private. Pentru proiectarea competentă a sistemului, este necesar să avem rezultate analize preliminare, așa-numitul calcul hidraulic al sistemului de încălzire, care leagă presiunea din toate secțiunile rețelei cu diametrele conductelor.

Articolul prezentat descrie în detaliu tehnica de calcul. Pentru a înțelege mai bine algoritmul de acțiuni, am examinat procedura de calcul folosind un exemplu specific.

Respectând secvența descrisă, va putea fi determinat diametrul optim al principalului, numărul de dispozitive de încălzire, puterea cazanului și alți parametri ai sistemului necesar pentru amenajarea unei surse de căldură individuale eficiente.

Conceptul de calcul hidraulic

Factorul determinant în dezvoltarea tehnologică a sistemelor de încălzire a devenit economia obișnuită de energie. Dorința de a economisi bani face o abordare mai atentă la proiectarea, selecția materialelor, metodele de instalare și funcționarea 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 și al unei case este situat condiționat într-un ordin de mărime mai mare în raport cu sistemul de încălzire centrală a unei clădiri mari.

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

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

Este suficient să se efectueze o comparație banală a acestor sisteme în conformitate cu următorii parametri.

1. Sistemul de încălzire centrală (cazan-casă-apartament) se bazează pe tipuri standard de energie - cărbune, gaz. Într-un sistem autonom, puteți utiliza aproape orice substanță care are o căldură specifică ridicată, sau o combinație de mai multe materiale lichide, solide, granulare.
2. DSP este construit pe elemente convenționale: conducte metalice, baterii „stângace”, supape de închidere. Un sistem individual de încălzire vă permite să combinați o varietate de elemente: calorifere cu mai multe secțiuni cu o bună disipare a căldurii, termostate de înaltă tehnologie, diferite tipuri de conducte (PVC și cupru), robinete, dopuri, fitinguri și, desigur, propriile lor cazane mai economice, pompe de circulație.
3. Dacă intrați în apartamentul unei case tipice cu panouri construite în urmă cu aproximativ 20-40 de ani, vedem că sistemul de încălzire coboară în prezența unei baterii de 7 celule sub fereastra din fiecare cameră a apartamentului, plus o conductă verticală prin întreaga casă (rider), cu care puteți „comunica” cu vecini deasupra / de jos. Fie că este un sistem autonom de încălzire (ASO), vă permite să construiți un sistem de orice complexitate, ținând cont de dorințele individuale ale locuitorilor apartamentului.
4. Spre deosebire de DSP, un sistem separat de încălzire ia în considerare o listă destul de impresionantă de parametri care afectează transmisia, consumul de energie și pierderea de căldură. Temperatura ambientală, intervalul de temperatură necesar în spații, zona și volumul camerei, numărul de ferestre și uși, scopul spațiilor etc.

Astfel, calculul hidraulic al sistemului de încălzire (GRSO) este un set condiționat de caracteristici calculate ale sistemului de încălzire, care oferă informații complete despre parametrii, cum ar fi diametrul conductei, numărul de radiatoare și valve.

Acest tip de radiator a fost instalat în majoritatea caselor cu panouri din spațiul post-sovietic. Economii la materiale și lipsa unei idei de design „pe față”

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

Un alt tip de radiatoare de încălzire pentru DSP. Acesta este un produs mai versatil care poate avea orice număr de margini. Astfel, puteți crește sau micșora zona de transfer de căldură

Secvența etapelor de calcul

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

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

• stabiliți balanța de căldură în toate și în special în fiecare cameră a apartamentului;
• selectați termostatele, supapele și regulatoarele de presiune;
• identificați zonele sistemului cu consumul maxim și minim de purtător de căldură.

În plus, este necesar să se stabilească schema generală de transport a lichidului de răcire: circuit complet și mic, sistem cu o singură conductă sau autostradă 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;
• ce diametru al conductei principale a conductei de căldură este necesar;
• care sunt posibilele pierderi de căldură și masa lichidului de răcire în sine.

Un alt aspect important al calculului hidraulic este procedura de echilibrare (legătură) a tuturor părților (ramurilor) sistemului în condiții termice extreme cu ajutorul dispozitivelor de control.

Există mai multe tipuri principale de produse de încălzire: mai multe secțiuni din fontă și aluminiu, panou din oțel, calorifere bimetale și învelitoare. Dar cele mai frecvente sunt radiatoarele din aluminiu cu mai multe secțiuni

Zona de decontare a conductei este o secțiune cu un diametru constant al conductei în sine, precum și un flux neschimbat de apă caldă, care este determinată de formula echilibrului termic al încăperilor. Lista zonelor de proiectare pornește de la o pompă sau o sursă de căldură.

Condiții inițiale ale exemplului

Pentru o explicație mai specifică a tuturor detaliilor privind calculul hidraulic, luăm un exemplu concret de carcasă convențională. În stoc avem un apartament clasic cu 2 camere al unei case cu panouri cu o suprafață totală de 65,54 m², care include două camere, o bucătărie, toaletă separată și baie, coridor dublu, balcon twin.

După punerea în funcțiune, am primit următoarele informații privind disponibilitatea apartamentului. Apartamentul descris include pereți chit și grunduți, din structuri monolitice din beton armat, ferestre profilate cu două ochelari de cameră, uși interioare presate tirse și dale ceramice pe podeaua băii.

O casă tipică cu 9 etaje cu patru intrări. Există 3 apartamente la fiecare etaj: unul cu 2 camere și două cu 3 camere. Apartamentul este situat la etajul al cincilea

În plus, carcasa prezentată este deja echipată cu cablaj din cupru, distribuitoare și o clapă separată, sobă cu gaz, baie, lavoar, toaletă, șină de prosop încălzită, chiuvetă.

Și cel mai important, camerele de zi, baie și bucătărie au deja calorifere de încălzire din aluminiu. Întrebarea cu privire 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 suprafața camerei.

Prin urmare, trebuie să aveți următoarele informații:

• zona fiecărei camere individuale;
• dimensiunile conectorilor ferestrelor și ușilor (ușile interne nu au aproape niciun efect asupra pierderilor de căldură);
• condițiile climatice, caracteristicile regiunii.

Vom proceda din următoarele date. Suprafața camerei comune este de 18,83 m², dormitor - 14,86 m², bucătărie - 10,46 m², balcon - 7,83 m² (suma), coridor - 9,72 m² (cantitate), baie - 3,60 m², toaletă - 1,5 m². Uși de intrare - 2,20 m², afișarea ferestrei camerei comune - 8,1 m², fereastra dormitorului - 1,96 m², fereastră de bucătărie - 1,96 m².

Înălțimea pereților apartamentului este de 2 metri 70 cm. Pereții exteriori sunt realizați din beton din clasa B7 plus tencuială internă, cu grosimea de 300 mm.Pereți interiori și pereți despărțitori - rulment de 120 mm, obișnuit - 80 mm. Pardoseala și, în consecință, tavanul plăcilor de beton din clasa B15, grosime 200 mm.

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

Ce zici de mediu? Apartamentul este în casă, care este situat în mijlocul unui microdistrict mic. Orașul este situat într-o anumită zonă joasă, înălțimea deasupra nivelului mării este de 130-150 m. Clima este continentală temperată cu ierni reci și veri destul de calde.

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

Analizând condițiile climatice ale regiunii, trebuie menționat că avem de-a face cu o gamă largă de temperaturi, ceea ce la rândul său afectează cerințele speciale de reglare a sistemului de încălzire a apartamentului.

Puterea generatorului de căldură

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

Puterea centralei este determinată de formula de mai jos:

Cazan W = (S camera * W business) / 10,

Unde:

• Sroom - suma suprafețelor tuturor camerelor care necesită încălzire;
• Făcut - putere specifică ținând cont de condițiile climatice ale locației (de aceea a fost necesară cunoașterea climei regiunii).

Ceea ce este caracteristic, pentru diferite zone climatice avem următoarele date:

• zonele nordice - 1,5 - 2 kW / m²;
• zona centrală - 1 - 1,5 kW / m²;
• regiuni sudice - 0,6 - 1 kW / m².

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

Această hartă arată zonele climatice cu condiții de temperatură diferite. Locația carcasei în raport cu zona și cât trebuie să cheltuiți pentru încălzirea unui metru pătrat kW de energie (+)

Suma suprafeței apartamentului care trebuie încălzită este egală cu suprafața totală a apartamentului și este egală cu 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.

Parametri dinamici ai fluidului

Trecem la următoarea etapă a calculelor - 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 motrică” suplimentară a fluxului pe verticală prin sistem.

În clădirile private cu un singur etaj și cu mai multe etaje, clădiri de apartamente vechi cu panou, sunt utilizate sisteme de încălzire la înaltă presiune, care permite transportarea substanței degajătoare de căldură la toate secțiunile unui sistem de încălzire cu mai multe inele ramificate și ridicarea apei la întreaga înălțime (până la etajul 14).

Dimpotrivă, un apartament obișnuit cu 2 sau 3 camere, cu încălzire independentă, nu are o asemenea 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 puteți folosi și pompe de circulație, încălzirea este asigurată de un cazan electric / cu gaz.

Vă recomandăm să folosiți o pompă de circulație pentru încălzirea camerelor de peste 100 m². Pompa poate fi montată atât înainte, cât și după cazan, dar, de obicei, este pusă pe „retur” - temperatura portantă mai scăzută, alimentarea cu aer mai puțin, durata de viață mai lungă a pompei

Specialiștii în proiectarea și instalarea sistemelor de încălzire determină două abordări principale în ceea ce privește calculul volumului de lichid de răcire:

1. În funcție de capacitatea reală a sistemului. Toate volumele de cavități, fără excepție, în care va curge debitul de apă caldă: suma secțiunilor de conducte individuale, secțiunile radiatoarelor etc. Dar aceasta este o opțiune care consumă destul de mult timp.
2. Prin puterea cazanului. Aici, opiniile experților au diverge foarte mult, unii spun 10, alții 15 litri pe unitate de capacitate a cazanului.

Din punct de vedere pragmatic, trebuie să ținem seama de faptul că, probabil, sistemul de încălzire nu va furniza doar apă caldă pentru încăpere, ci și încălzește apa pentru baie / duș, lavoar, chiuvetă și uscător și poate și pentru hidromasaj sau jacuzzi. Această opțiune este mai simplă.

De aceea, în acest caz, vă recomandăm să instalați 13,5 litri pe unitate de putere. Înmulțind acest număr cu puterea cazanului (8,08 kW), obținem volumul de masă de apă calculat - 109,08 litri.

Viteza calculată a lichidului de răcire din sistem este tocmai acel parametru care vă permite să selectați un diametru de conductă specific pentru sistemul de încălzire.

Se calculează după 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 - eficiența cazanului (0,95 pentru cazanul pe gaz).

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

Determinarea diametrului conductei

Pentru determinarea finală a diametrului și grosimii conductelor de încălzire, rămâne de discutat problema pierderii de căldură.

Cantitatea maximă de căldură iese din cameră prin pereți - până la 40%, prin ferestre - 15%, podea - 10%, orice altceva prin tavan / acoperiș. Apartamentul se caracterizează prin pierderi în principal prin ferestre și module de balcon

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

1. Pierderea de presiune a conductei. Acest parametru este direct proporțional cu produsul pierderii de frecare specifice din interiorul conductei (furnizate de producător) de lungimea totală a conductei. Dar având în vedere sarcina actuală, astfel de pierderi pot fi ignorate.
2. Pierderea capului la rezistențele locale ale conductelor - Costuri de căldură pentru armături și echipamente interioare. Dar, date fiind condițiile problemei, un număr mic de îndoituri 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 costuri pentru căldură, dar acestea sunt mai mult legate de amplasarea camerei în raport cu restul clădirii. Pentru un apartament obișnuit, situat în mijlocul casei și adiacent la stânga / dreapta / sus / jos cu alte apartamente, pierderea de căldură prin pereții laterali, tavan și podea este practic egală cu „0”.

Puteți lua în considerare pierderile doar prin partea din față a apartamentului - un balcon și fereastra centrală a camerei comune. Dar această întrebare este închisă datorită adăugării a 2-3 secțiuni la fiecare calorifer.

Valoarea diametrului conductelor este selectată în funcție de debitul lichidului de răcire și de viteza de circulație a acestuia în rețeaua de încălzire

Analizând informațiile de mai sus, este de remarcat faptul că pentru viteza calculată a apei calde în sistemul de încălzire, se cunoaște viteza de deplasare a particulelor de apă în raport cu peretele conductei într-o poziție orizontală de 0,3-0,7 m / s.

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

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

Uneori, atunci când se calculează greșit, puteți obține un diametru suficient de mare pentru a bloca volumul calculat al lichidului de răcire. Această problemă poate fi rezolvată prin creșterea deplasării cazanului sau prin adăugarea unui rezervor de expansiune suplimentar.

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

1. Calculul termic al unui sistem de încălzire: modul de calculare corectă a sarcinii pe un sistem
2. Calculul încălzirii cu apă: formule, reguli, exemple de implementare
3. Calcul termotehnic 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 pentru mediul de încălzire:

Rezumând calculele calculului hidraulic, ca urmare, au fost obținute caracteristici fizice specifice ale viitorului sistem de încălzire.

În mod natural, este vorba de o schemă de calcul simplificată, care oferă date aproximative despre calculul hidraulic pentru sistemul de încălzire al unui apartament tipic cu două camere.

Încercați să efectuați în mod independent un calcul hidraulic al sistemului de încălzire? Sau poate că nu sunt de acord cu materialul declarat? Așteptăm comentariile și întrebările dvs. - blocul de feedback se află mai jos.