Chauffage basé sur la circulation de l'eau chaude - l'option la plus courante pour organiser une maison privée. Pour un développement compétent du système, il est nécessaire de disposer des résultats préliminaires de l’analyse calcul hydraulique du système de chauffage, reliant la pression sur toutes les parties du réseau avec des diamètres des tuyaux.
Cet article décrit en détail la méthode de calcul. Afin de mieux comprendre l'algorithme des actions, nous avons examiné la procédure de calcul à l'aide d'un exemple spécifique.
En respectant la séquence décrite, il sera possible de déterminer le diamètre optimal de la ligne, le nombre de points de chauffage appareils, la puissance de la chaudière et d’autres paramètres du système nécessaires à l’organisation efficace apport de chaleur.
Contenu de l'article:
- Le concept de calcul hydraulique
- La séquence des étapes de calcul
- Exemple de conditions initiales
- Comment les données sont collectées
- Générateur de chaleur
- Paramètres dynamiques du liquide de refroidissement
- Détermination du diamètre du tuyau
- Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Le concept de calcul hydraulique
Le facteur déterminant dans le développement technologique des systèmes de chauffage est devenu les économies d’énergie habituelles. Le désir d’épargner vous oblige à faire plus attention à la conception, au choix des matériaux, aux méthodes d’installation et au fonctionnement du chauffage pour la maison.
Par conséquent, si vous décidez de créer un système de chauffage unique et avant tout économique pour votre appartement ou votre maison, nous vous recommandons de lire les règles de calcul et de conception.
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Le fonctionnement du réseau de chaleur consiste à transmettre la quantité calculée d’énergie thermique aux dispositifs qui transmettent de la chaleur au consommateur.
Le calcul hydraulique consiste à sélectionner des conduites garantissant une perte de chaleur minimale lors du passage du liquide de refroidissement dans un vaste réseau de chauffage.
La quantité d'énergie thermique transférée aux appareils dépend de la consommation de chaleur et de la différence de température lors du refroidissement du liquide de refroidissement. Dans les circuits à deux tuyaux sont orientés vers le différentiel de température dans tous les appareils
Lorsque vous effectuez un calcul hydraulique pour un schéma monotube, la différence de température entre toutes les colonnes montantes est prise comme point de référence.
Le but du calcul est de sélectionner les conduites par lesquelles le débit de liquide de refroidissement calculé peut circuler. Les tuyaux sont généralement ramassés en fonction de l'assortiment présenté, il y a donc toujours des erreurs dans les calculs.
Le débit du liquide de refroidissement dans la production du calcul n'est pas défini à l'avance, mais est déterminé en liant les paramètres de pression dans tous les anneaux du système
Tout d’abord, les calculs sont effectués sur l’anneau de circulation principal. Il est divisé en sections et calcule le débit du liquide de refroidissement et la perte de charge, afin de réduire les frottements lors du déplacement d'eau ou de vapeur le long du contour.
Après avoir déterminé les paramètres de l’anneau de circulation principal, des calculs similaires sont effectués pour les anneaux secondaires. En fonction des résultats de sa circulation dans toutes les parties du système, sélectionnez le diamètre du tuyau pour équilibrer la pression dans tous les composants du réseau.
Réseau de chauffage autonome
La complexité des systèmes de chauffage
Ligne directrice pour le calcul des systèmes à deux tuyaux
Point de repère pour le calcul des systèmes à un tuyau
Calcul spécifique pour le chauffage
Système de bouclage
Premiers pas dans le calcul
Calcul pour les anneaux secondaires
Avant de définir le calcul hydraulique du système, il est nécessaire de bien comprendre que chaque système chauffage de l'appartement et de la maison est conditionnellement beaucoup plus élevé par rapport au système de chauffage central d'un grand bâtiments.
Le système de chauffage individuel repose sur une approche fondamentalement différente des concepts de chaleur et d'énergie.
L’essence du calcul hydraulique est que le débit de liquide de refroidissement n’est pas réglé à l’avance avec des proches des paramètres réels et sont déterminés en liant les diamètres de la conduite aux paramètres de pression dans tous système sonne
Il suffit de faire une comparaison triviale de ces systèmes en fonction des paramètres suivants.
- Le système de chauffage central (appartement-chaufferie-appartement) est basé sur des types classiques de vecteurs énergétiques - charbon, gaz. Dans un système autonome, vous pouvez utiliser presque toutes les substances ayant une chaleur de combustion spécifique élevée ou une combinaison de plusieurs matériaux liquides, solides et granulaires.
- Le DSP est construit sur des éléments ordinaires: tuyaux en métal, batteries «maladroites», vannes d'arrêt. Le système de chauffage individuel vous permet de combiner divers éléments: des radiateurs à plusieurs sections avec une bonne dissipation de la chaleur, des thermostats de haute technologie, différents types de tuyaux (PVC et cuivre), des robinets, des bouchons, des raccords et bien sûr des chaudières plus économiques, des pompes de circulation.
- Si vous entrez dans l'appartement d'une maison à panneaux typique, construite il y a 20 à 40 ans, nous constatons que le système de chauffage se résume à la présence d'un 7 Piles sous la fenêtre dans chaque pièce de l'appartement, ainsi qu'un tuyau vertical traversant toute la maison (contremarche) avec lequel vous pouvez «communiquer» avec vos voisins haut / bas. Qu'il s'agisse d'un système de chauffage autonome (ASO) - vous permet de construire un système de toute complexité, en tenant compte des souhaits individuels des locataires de l'appartement.
- Contrairement à la DSP, un système de chauffage séparé prend en compte une liste assez impressionnante de paramètres qui affectent le transport, la consommation d'énergie et les pertes de chaleur. Les conditions de température ambiante, la plage de température requise dans les pièces, la surface et le volume de la pièce, le nombre de fenêtres et de portes, la fonction des pièces, etc.
Ainsi, le calcul hydraulique du système de chauffage (GDF) est un ensemble conditionnel de caractéristiques du système de chauffage, qui fournit des informations complètes sur des paramètres tels que diamètre du tuyau nombre de radiateurs et vannes.
Ce type de radiateur était installé dans la plupart des maisons à panneaux de l'espace post-soviétique. Économiser sur les matériaux et le manque d'idées de conception "sur le visage"
ГРСО permet de choisir la bonne pompe à anneau d'eau (chaudière) pour le transport de l'eau chaude jusqu'aux derniers éléments du système de chauffage (radiateurs) et, finalement, ont le système le plus équilibré, qui affecte directement les investissements financiers dans le chauffage de l'habitation.
Un autre type de radiateur de chauffage pour DSP. C'est un produit plus polyvalent qui peut avoir n'importe quel nombre de côtes. Vous pouvez donc augmenter ou diminuer la surface d'échange thermique
La séquence des étapes de calcul
En ce qui concerne le calcul du système de chauffage, nous notons que cette procédure est la plus ambiguë et la plus importante en termes de conception.
Avant d'effectuer le calcul, une analyse préliminaire du futur système est nécessaire, par exemple:
- régler le bilan thermique dans tous et spécifiquement dans chaque pièce de l'appartement;
- approuver les régulateurs de température, les vannes et les régulateurs de pression;
- choisir des radiateurs, surfaces de transfert de chaleur, panneaux de transfert de chaleur;
- identifier les zones du système avec la consommation de caloporteur maximale et minimale.
En outre, il est nécessaire de déterminer le schéma général du transport de liquide de refroidissement: un circuit complet et petit, système à tuyau unique ou tuyau double.
À la suite du calcul hydraulique, nous obtenons plusieurs caractéristiques importantes du système hydraulique, qui apportent des réponses aux questions suivantes:
- Quelle devrait être la puissance de la source de chauffage?
- Quels sont le débit et la vitesse du liquide de refroidissement?
- Quel est le diamètre de la canalisation principale de la canalisation thermique?
- quelles sont les pertes de chaleur possibles et la masse du liquide de refroidissement.
Un autre aspect important du calcul hydraulique est la procédure d'équilibrage (liaison) de toutes les parties (branches) du système dans des conditions thermiques extrêmes à l'aide de dispositifs de contrôle.
Il existe plusieurs types principaux de produits de chauffage: multisection en fonte et en aluminium, panneau en acier, radiateurs bimétalliques et covecteurs. Mais les plus courants sont les radiateurs en aluminium à plusieurs sections.
La superficie estimée d'une conduite principale est une section avec un diamètre constant de la conduite principale elle-même, ainsi qu'un débit constant d'eau chaude, déterminé par la formule du bilan thermique des pièces. Le dénombrement des zones de conception commence à partir de la pompe ou de la source de chaleur.
Exemple de conditions initiales
Pour une explication plus précise de tous les détails de l'erreur de calcul hydraulique, prenons un exemple concret de l'espace de logement habituel. Nous avons un appartement classique de 2 chambres d'une maison de panneau avec une superficie totale de 65,54 m2qui comprend deux chambres, une cuisine, des toilettes et une salle de bains séparées, un double couloir, un balcon double.
Après la mise en service, nous avons reçu les informations suivantes concernant l'état de préparation de l'appartement. L'appartement décrit comprend des murs avec des structures monolithiques en béton armé traitées au plâtre et à l'apprêt. fenêtres à double vitrage avec profilé, portes intérieures en brique, carrelage en céramique au sol la salle de bain.
Une maison typique de 9 étages à panneaux avec quatre entrées. À chaque étage, il y a 3 appartements: un 2 chambres et deux 3 chambres. L'appartement est situé au cinquième étage
En outre, le boîtier présenté est déjà équipé d'un câblage en cuivre, de distributeurs et d'un protecteur séparé, d'une cuisinière à gaz, d'une salle de bains, d'un lavabo, de toilettes, d'un sèche-serviettes et d'un lavabo.
Et surtout dans les salons, la salle de bain et la cuisine, il existe déjà des radiateurs de chauffage en aluminium. La question concernant les tuyaux et la chaudière reste ouverte.
Comment les données sont collectées
Le calcul hydraulique du système est principalement basé sur des calculs liés au calcul du chauffage sur la surface de la pièce.
Par conséquent, il est nécessaire de disposer des informations suivantes:
- la superficie de chaque pièce individuelle;
- dimensions des raccords de fenêtre et de porte (les portes intérieures n'ont pratiquement aucun effet sur la perte de chaleur);
- conditions climatiques, caractéristiques de la région.
Nous allons procéder à partir des données suivantes. Salle commune - 18.83 m2chambre à coucher - 14.86 m2cuisine - 10,46 m2, balcon - 7.83 m2 (somme), couloir - 9,72 m2 (quantité) salle de bain - 3,60 m2, toilette - 1,5 m2. Portes d'entrée - 2,20 m2, vitrine de la salle commune - 8,1 m2fenêtre de la chambre à coucher - 1,96 m2fenêtre de la cuisine - 1,96 m2.
La hauteur des murs de l'appartement est de 2 mètres 70 cm. Les murs extérieurs sont en béton de classe B7 plus enduit intérieur, d’une épaisseur de 300 mm. Murs intérieurs et cloisons - support 120 mm, ordinaire - 80 mm. Le sol et, par conséquent, le plafond en dalles de béton de la classe B15, épaisseur 200 mm.
La disposition de cet appartement offre la possibilité de créer une seule branche de chauffage, en passant par la cuisine, la chambre et le salon, ce qui donnera une température moyenne de 20-22⁰C en chambres (+)
Qu'en est-il de l'environnement? L'appartement est situé dans la maison, située au milieu du micro district d'une petite ville. La ville est située dans une certaine plaine, à une altitude comprise entre 130 et 150 m, au-dessus du niveau de la mer. Le climat est relativement continental avec des hivers froids et des étés plutôt chauds.
Température annuelle moyenne + 7.6 ° C La température moyenne en janvier est de -6,6 ° C, en juillet de + 18,7 ° C. Le vent est de 3,5 m / s, l'humidité moyenne est de 74% et la quantité de précipitations est de 569 mm.
En analysant les conditions climatiques de la région, il convient de noter que nous traitons avec une large plage de températures, ce qui affecte à son tour l'exigence particulière de réglage du système de chauffage de l'appartement.
Générateur de chaleur
L'un des composants principaux du système de chauffage est la chaudière: électrique, gaz, combinée - à ce stade, cela n'a pas d'importance. Étant donné que sa caractéristique principale est importante pour nous - l’énergie, c’est-à-dire la quantité d’énergie dépensée par unité de temps pour le chauffage.
La puissance de la chaudière elle-même est déterminée par la formule ci-dessous:
Wotla = (salle) W / 10,
où:
- Chambre - la somme des surfaces de toutes les pièces nécessitant du chauffage;
- Woode - puissance spécifique, en tenant compte des conditions climatiques du lieu (c'est pourquoi il était nécessaire de connaître le climat de la région).
C'est caractéristique, pour différentes zones climatiques nous avons les données suivantes:
- zones du nord - 1,5 - 2 kW / m2;
- zone centrale - 1 - 1,5 kW / m2;
- régions du sud - 0.6 - 1 kW / m2.
Ces chiffres sont assez arbitraires, mais donnent néanmoins une réponse numérique claire concernant l’influence de l’environnement sur le système de chauffage de l’appartement.
Cette carte montre les zones climatiques avec des températures différentes. De la localisation du logement par rapport à la zone et cela dépend de combien vous avez besoin de dépenser pour chauffer un mètre carré d’énergie (+)
La somme de la surface de l'appartement à chauffer est égale à la surface totale de l'appartement et est égale, c'est-à-dire 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (moins le balcon). La puissance spécifique de la chaudière pour la région centrale avec un hiver froid est de 1,4 kW / m2. Ainsi, dans notre exemple, la puissance calculée de la chaudière est équivalente à 8,08 kW.
Paramètres dynamiques du liquide de refroidissement
Nous passons à l'étape suivante des calculs - analyse de la consommation de liquide de refroidissement. Dans la plupart des cas, le système de chauffage d'appartement est différent des autres systèmes, en raison du nombre de panneaux chauffants et de la longueur de la canalisation. La pression est utilisée comme une «force motrice» supplémentaire qui circule verticalement dans le système.
Dans les bâtiments privés à un ou plusieurs étages, dans les anciens immeubles d’appartements à panneaux, des systèmes de chauffage à haute pression sont utilisés, ce qui permet: transportez la chaleur vers toutes les parties d’un système de chauffage multi-anneaux et ramifié et augmentez la hauteur de l’eau (jusqu’au 14 étage) bâtiment.
En revanche, un appartement type de 2 ou 3 pièces avec chauffage indépendant ne possède pas une telle variété d'anneaux et de branches du système, il ne comprend pas plus de trois circuits.
Cela signifie que le liquide de refroidissement est transporté par le processus naturel d'écoulement de l'eau. Mais vous pouvez aussi utiliser pompes de circulation, le chauffage est assuré par une chaudière à gaz / électrique.
Nous recommandons d’utiliser une pompe de circulation pour chauffer plus de 100 m2. Il est possible de monter la pompe à la fois avant et après la chaudière, mais elle est généralement placée sur le «retour» - la température du support est plus basse, le débit d'air est inférieur, la durée de vie de la pompe est plus longue.
Les experts en conception et installation de systèmes de chauffage définissent deux approches principales en termes de calcul du volume de liquide de refroidissement:
- Selon la capacité réelle du système. Tous les volumes de cavités, sans exception, sont résumés là où le flux d’eau chaude s’écoulera: la somme de sections individuelles de conduites, de sections de radiateurs, etc. Mais c'est une option qui prend beaucoup de temps.
- Par la puissance de la chaudière. Ici, les avis des experts divergeaient très fortement, certains disent 10, les 15 autres litres par unité de puissance de la chaudière.
D'un point de vue pragmatique, il est nécessaire de prendre en compte le fait que le système de chauffage ne servira probablement pas uniquement à chaud. eau pour la chambre, mais aussi pour chauffer l'eau pour le bain / douche, lavabo, évier et sèche-linge, et peut-être pour l'hydromassage ou Jacuzzi Cette option est plus facile.
Par conséquent, dans ce cas, nous recommandons d’installer 13,5 litres par unité de puissance. En multipliant ce nombre par la puissance de la chaudière (8,08 kW), nous obtenons le volume calculé de masse d'eau - 109,08 litres.
La vitesse calculée du liquide de refroidissement dans le système est le paramètre même qui vous permet de sélectionner un diamètre de tuyau spécifique pour le système de chauffage.
Il est calculé par la formule suivante:
V = (0,86 * W * k) / t-to,
où:
- W - puissance de la chaudière;
- t - température de l'eau fournie;
- à - température de l'eau dans le circuit de retour;
- k - efficacité de la chaudière (0,95 pour une chaudière à gaz).
En substituant les données calculées à la formule, nous avons: (0.86 * 8080 * 0.95) / 80-60 = 6601.36 / 20 = 330 kg / h. Ainsi, en une heure, 330 litres de liquide de refroidissement (eau) sont déplacés dans le système et la capacité du système est d’environ 110 litres.
Détermination du diamètre du tuyau
Pour la détermination finale du diamètre et de l’épaisseur des tuyaux de chauffage, il reste à discuter de la question de la perte de chaleur.
La quantité maximale de chaleur quitte la pièce à travers les murs - jusqu'à 40%, à travers les fenêtres - 15%, le sol - 10%, le reste à travers le plafond / le toit. Pour un appartement, les pertes sont principalement caractérisées par les fenêtres et les modules de balcon.
Il existe plusieurs types de pertes de chaleur dans les locaux chauffés:
- Débit de pression dans le tuyau. Ce paramètre est directement proportionnel au produit de l'affaiblissement de frottement spécifique à l'intérieur du tuyau (fourni par le fabricant) et de la longueur totale du tuyau. Mais étant donné la tâche actuelle, de telles pertes peuvent être ignorées.
- Perte de tête sur les résistances locales dans les tuyaux - le coût de la chaleur aux raccords et à l'intérieur de l'équipement. Mais compte tenu des conditions du problème, du petit nombre de raccords et du nombre de radiateurs, ces pertes peuvent être négligées.
- Perte de chaleur en fonction de l'emplacement de l'appartement. Il existe un autre type de coûts thermiques, mais ils sont davantage liés à l’emplacement de la pièce par rapport au reste du bâtiment. Pour un appartement ordinaire situé au milieu de la maison et adjacent aux appartements gauche / droite / haut / bas, les pertes de chaleur par les murs latéraux, le plafond et le sol sont presque égales à «0».
Il est uniquement possible de prendre en compte les pertes subies par la partie avant de l'appartement - le balcon et la fenêtre centrale de la salle commune. Mais cette question est résolue par l’ajout de 2-3 sections à chacun des radiateurs.
La valeur du diamètre de la conduite est choisie en fonction du débit de l'agent de refroidissement et de la vitesse de sa circulation dans la ligne de chauffage
En analysant les informations ci-dessus, il convient de noter que pour la vitesse calculée de l’eau chaude dans le système de chauffage vitesse tabulaire connue de déplacement des particules d’eau par rapport à la paroi de la conduite dans une position horizontale comprise entre 0,3 et 0,7 m / s.
Pour aider le capitaine, nous présentons la liste de contrôle permettant d'effectuer des calculs pour un calcul hydraulique typique d'un système de chauffage:
- collecte de données et calcul de la puissance de la chaudière;
- volume et vitesse du liquide de refroidissement;
- perte de chaleur et diamètre du tuyau.
Parfois, lors d’un mauvais calcul, vous pouvez obtenir un diamètre de tuyau suffisamment grand pour couvrir le volume calculé de liquide de refroidissement. Ce problème peut être résolu en augmentant le déplacement de la chaudière ou en ajoutant un vase d'expansion supplémentaire.
Sur notre site il y a un bloc d'articles consacrés au calcul du système de chauffage, nous vous conseillons de lire:
- Calcul thermique du système de chauffage: comment calculer correctement la charge sur le système
- Calcul du chauffage de l'eau: formules, règles, exemples de mise en oeuvre
- Calcul thermique d'un bâtiment: spécificité et formules de calcul + exemples pratiques
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Caractéristiques, avantages et inconvénients des systèmes de circulation de fluide de refroidissement naturel et forcé pour les systèmes de chauffage:
En résumant les calculs hydrauliques totaux, il en est résulté des caractéristiques physiques spécifiques du futur système de chauffage.
Naturellement, il s'agit d'un schéma de calcul simplifié, qui fournit des données approximatives concernant le calcul hydraulique du système de chauffage d'un appartement typique de deux pièces.
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