Riscaldamento basato sulla circolazione di acqua calda - l'opzione più comune per l'organizzazione di una casa privata. Per lo sviluppo competente del sistema è necessario avere risultati preliminari dell'analisi, i cosiddetti calcolo idraulico del sistema di riscaldamento, che collega la pressione su tutte le parti della rete con diametri tubi.
Questo articolo descrive in dettaglio il metodo di calcolo. Per comprendere meglio l'algoritmo delle azioni, abbiamo esaminato la procedura di calcolo utilizzando un esempio specifico.
Aderendo alla sequenza descritta, sarà possibile determinare il diametro ottimale della linea, il numero di riscaldamento dispositivi, potenza della caldaia e altri parametri di sistema necessari per organizzare un individuo efficace fornitura di calore
Contenuto dell'articolo:
- Il concetto di calcolo idraulico
- La sequenza di passaggi di calcolo
- Esempio Condizioni iniziali
- Come vengono raccolti i dati
- Potenza del generatore di calore
- Parametri dinamici del liquido di raffreddamento
- Determinazione del diametro del tubo
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Il concetto di calcolo idraulico
Il fattore determinante nello sviluppo tecnologico dei sistemi di riscaldamento è diventato il consueto risparmio energetico. Il desiderio di risparmiare ti consente un approccio più attento al design, alla scelta dei materiali, ai metodi di installazione e al funzionamento del riscaldamento per la casa.
Pertanto, se si decide di creare un sistema di riscaldamento unico e soprattutto economico per il proprio appartamento o casa, si consiglia di leggere le regole di calcolo e progettazione.
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Il funzionamento della rete di calore consiste nel trasmettere la quantità calcolata di energia termica ai dispositivi che trasmettono calore al consumatore.
Il compito del calcolo idraulico è la selezione di tubi che assicurano una minima dispersione di calore durante il passaggio del liquido di raffreddamento attraverso un'estesa rete di riscaldamento
La quantità di energia termica trasferita ai dispositivi dipende dal consumo di calore e dalla differenza di temperatura durante il raffreddamento del liquido di raffreddamento. Nei circuiti a due tubi sono orientati al differenziale di temperatura in tutti i dispositivi
Quando si esegue un calcolo idraulico per uno schema a un tubo, la differenza di temperatura tra tutti i riser viene presa come un punto di riferimento.
Lo scopo del calcolo è la selezione dei tubi attraverso i quali può circolare la portata del refrigerante calcolata. I tubi vengono solitamente prelevati in base all'assortimento presentato, pertanto vi è sempre qualche errore nei calcoli.
La portata del liquido di raffreddamento nella produzione del calcolo non è impostata in anticipo, ma viene determinata collegando i parametri di pressione in tutti gli anelli del sistema
Prima di tutto, i calcoli vengono eseguiti sull'anello di circolazione principale. È diviso in sezioni e calcola la portata del liquido di raffreddamento e la perdita di pressione, finalizzata all'attrito durante lo spostamento di acqua o vapore lungo il profilo
Dopo aver determinato i parametri dell'anello di circolazione principale, vengono eseguiti calcoli simili per gli anelli secondari. In base ai risultati della circolazione in tutte le parti del sistema, selezionare il diametro del tubo per bilanciare la pressione in tutti i componenti della rete
Rete di riscaldamento autonomo
La complessità dei sistemi di riscaldamento
Linea guida per il calcolo dei sistemi a due tubi
Punto di riferimento per il calcolo di sistemi monotubo
Calcolo specifico per il riscaldamento
Sistema di loopback
Primi passi nel calcolo
Calcolo per anelli secondari
Prima di definire il calcolo idraulico del sistema, è necessario comprendere chiaramente e chiaramente il singolo sistema il riscaldamento dell'appartamento e della casa è condizionatamente molto più elevato rispetto al sistema di riscaldamento centralizzato di un grande edificio.
Il sistema di riscaldamento personale si basa su un approccio fondamentalmente diverso rispetto ai concetti di calore ed energia.
L'essenza del calcolo idraulico è che la portata del refrigerante non è impostata in anticipo con un valore significativo avvicinandosi ai parametri reali, e sono determinati collegando i diametri del tubo con i parametri di pressione in tutto anelli di sistema
È sufficiente effettuare un confronto banale di questi sistemi in base ai seguenti parametri.
- Il sistema di riscaldamento centrale (caldaia-casa-appartamento) si basa su tipi standard di vettore energetico - 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.
- DSP è costruito su elementi ordinari: tubi metallici, batterie "goffe", valvole di arresto. Il sistema di riscaldamento individuale consente di combinare una varietà di elementi: radiatori multisezione con buona dissipazione del calore, termostati high-tech, diversi tipi di tubi (PVC e rame), rubinetti, tappi, raccordi e naturalmente possedere caldaie più economiche, pompe di circolazione.
- Se si entra nell'appartamento di una tipica casa con pannelli, costruita 20-40 anni fa, vediamo che il sistema di riscaldamento si riduce alla presenza di una sezione di 7 sezioni Batterie sotto la finestra in ogni stanza dell'appartamento più un tubo verticale attraverso tutta la casa (alzata), con cui è possibile "comunicare" con i vicini alto / basso. Che si tratti di un sistema di riscaldamento autonomo (ASO) - consente di costruire un sistema di qualsiasi complessità, tenendo conto dei desideri individuali degli inquilini dell'appartamento.
- A differenza del DSP, un sistema di riscaldamento separato prende in considerazione un elenco piuttosto impressionante di parametri che influenzano la trasmissione, il consumo di energia e la perdita di calore. Temperatura ambiente, intervallo di temperatura richiesto nei locali, area e volume della stanza, numero di finestre e porte, nomina delle stanze, ecc.
Pertanto, il calcolo idraulico del sistema di riscaldamento (GDF) è un insieme condizionale di calcolato caratteristiche del sistema di riscaldamento, che fornisce informazioni complete su parametri come 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 idee di design "sul viso"
ГРСО consente di scegliere la giusta pompa ad anello d'acqua (caldaia di riscaldamento) per il trasporto di acqua calda agli elementi finali dell'impianto di riscaldamento (radiatori) e, in definitiva, hanno il sistema più equilibrato, che influenza direttamente gli investimenti finanziari nel riscaldamento dell'abitazione.
Un altro tipo di radiatore di riscaldamento per DSP. Questo è un prodotto più versatile che può avere un numero qualsiasi di costole. In questo modo è possibile aumentare o diminuire l'area di scambio termico
La 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 tutti e specificamente in ogni stanza dell'appartamento;
- approvare regolatori di temperatura, valvole e regolatori di pressione;
- scegli i radiatori, superfici di trasferimento di calore, pannelli di trasferimento del calore;
- identificare le aree del sistema con il consumo massimo e minimo del vettore di calore.
Inoltre, è necessario determinare lo schema generale del trasporto di refrigerante: un circuito completo e piccolo, sistema a tubo singolo o doppio tubo.
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;
- Qual è il diametro della conduttura principale della conduttura di calore?
- quali sono le possibili perdite di calore e la massa del liquido di raffreddamento.
Un altro aspetto importante del calcolo idraulico è la procedura di bilanciamento (collegamento) di tutte le parti (rami) del sistema durante condizioni termiche estreme utilizzando dispositivi di controllo.
Esistono diversi tipi principali di prodotti per il riscaldamento: multisection in ghisa e alluminio, pannello in acciaio, radiatori bimetallici e covettori. Ma i più comuni sono i radiatori in alluminio a più sezioni.
L'area stimata di una conduttura principale è una sezione con un diametro costante della linea principale stessa, nonché un flusso costante di acqua calda, che è determinato dalla formula per il bilancio termico delle stanze. L'elenco delle zone di progettazione inizia dalla pompa o dalla fonte di calore.
Esempio Condizioni iniziali
Per una spiegazione più specifica di tutti i dettagli dell'errore di calcolo idraulico, facciamo un esempio concreto del solito spazio abitativo. Abbiamo un classico appartamento con 2 camere da letto di una casa a pannelli con una superficie totale di 65,54 m2che comprende due camere, una cucina, una toilette separata e un bagno, un doppio corridoio, un balcone doppio.
Dopo la messa in servizio ha ricevuto le seguenti informazioni sulla disponibilità dell'appartamento. L'appartamento descritto comprende pareti con strutture monolitiche in cemento armato trattate con intonaco e primer. finestre con doppi vetri con profilo, porte interne pressate in mattoni, piastrelle in ceramica sul pavimento il bagno
Un tipico pannello di 9 piani con quattro ingressi. Su ogni piano ci sono 3 appartamenti: uno con 2 camere da letto e due con 3 camere da letto. L'appartamento si trova al quinto piano
Inoltre, l'alloggiamento presentato è già dotato di cablaggio in rame, distributori e una protezione separata, fornello a gas, bagno, lavandino, wc, scaldasalviette, lavandino.
E, cosa più importante, nei salotti, nel bagno e nella cucina ci sono già radiatori di riscaldamento in alluminio. La domanda riguardante i tubi e la caldaia rimane aperta.
Come vengono raccolti i dati
Il calcolo idraulico del sistema si basa principalmente su calcoli relativi al calcolo del riscaldamento sull'area della stanza.
Pertanto è necessario avere le seguenti informazioni:
- l'area di ogni singola stanza;
- dimensioni dei connettori per finestre e porte (le porte interne non hanno praticamente alcun effetto sulla perdita di calore);
- condizioni climatiche, caratteristiche della regione.
Procederemo dai seguenti dati. Sala comune - 18,83 m2camera da letto - 14,86 m2cucina - 10,46 m2, balcone - 7,83 m2 (somma), corridoio - 9,72 m2 (quantità) bagno - 3,60 m2, servizi igienici - 1,5 m2. Porte d'ingresso - 2,20 m2, vetrina della sala comune - 8.1 m2finestra della camera da letto - 1,96 m2finestra della cucina - 1,96 m2.
L'altezza delle pareti dell'appartamento è di 2 metri e 70 cm. Le pareti esterne sono realizzate in calcestruzzo classe B7 più intonaco interno, 300 mm di spessore. Pareti interne e pareti divisorie - cuscinetto 120 mm, ordinario - 80 mm. Il pavimento e, di conseguenza, il soffitto in lastre di cemento della classe B15, spessore 200 mm.
La disposizione di questo appartamento offre l'opportunità di creare un unico ramo di riscaldamento, passando per la cucina, la camera da letto e il soggiorno, che forniranno una temperatura media di 20-22 ° C stanze (+)
E l'ambiente? L'appartamento si trova nella casa, che si trova nel mezzo del microdistretto di una piccola città. La città si trova in una certa pianura, l'altezza sul livello del mare è 130-150 m Il clima è moderatamente continentale con inverni freddi ed estati piuttosto calde.
Temperatura media annuale + 7,6 ° C. La temperatura media di gennaio è -6,6 ° C, luglio + 18,7 ° C. Il vento è di 3,5 m / s, l'umidità media è del 74% e la quantità di precipitazioni è di 569 mm.
Analizzando le condizioni climatiche della regione, va notato che ci stiamo occupando di 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 la caldaia: elettrica, a gas, combinata - in questa fase non importa. Dal momento che la sua caratteristica principale è importante per noi - il potere, cioè la quantità di energia per unità di tempo che verrà spesa per il riscaldamento.
La potenza della caldaia stessa è determinata dalla seguente formula:
Wotla = (stanza) W / 10,
dove:
- Spomesch - la somma delle aree di tutte le stanze che richiedono riscaldamento;
- Wudel - potenza specifica, tenendo conto delle condizioni climatiche del luogo (questo è il motivo per cui era necessario conoscere il clima della regione).
Questo è caratteristico, per le diverse zone climatiche abbiamo i seguenti dati:
- aree del nord - 1,5 - 2 kW / m2;
- zona centrale - 1 - 1,5 kW / m2;
- regioni meridionali - 0,6 - 1 kW / m2.
Queste cifre sono abbastanza arbitrarie, ma forniscono comunque una risposta numerica chiara sull'influenza dell'ambiente sul sistema di riscaldamento dell'appartamento.
Questa mappa mostra le zone climatiche con temperature diverse. Dalla posizione dell'alloggiamento rispetto alla zona e dipende da quanto è necessario spendere per riscaldare un metro quadrato di energia (+)
La somma dell'area dell'appartamento da riscaldare è uguale alla superficie totale dell'appartamento ed è uguale, cioè 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (meno il balcone). La potenza specifica della caldaia per la regione centrale con un inverno freddo è di 1,4 kW / m2. Pertanto, nel nostro esempio, la potenza calcolata della caldaia di riscaldamento è equivalente a 8,08 kW.
Parametri dinamici del liquido di raffreddamento
Procediamo alla fase successiva dei calcoli: analisi del consumo di refrigerante. Nella maggior parte dei casi, il sistema di riscaldamento dell'appartamento è diverso dagli altri sistemi - questo è dovuto al numero di pannelli di riscaldamento e alla lunghezza della tubazione. La pressione viene utilizzata come ulteriore "forza motrice" che scorre 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 trasportare il calore a tutte le parti di un sistema di riscaldamento multigiri ramificato e sollevare l'acqua fino alla sua altezza massima (fino al 14 ° piano) edificio.
Al contrario, un tipico appartamento di 2 o 3 stanze con riscaldamento indipendente non ha una tale varietà di anelli e rami del sistema, non include più di tre circuiti.
Ciò significa che il trasporto del refrigerante avviene attraverso il processo naturale del flusso d'acqua. Ma puoi anche usare pompe di circolazioneil riscaldamento è fornito da una caldaia a gas / elettrica.
Si consiglia di utilizzare una pompa di circolazione per il riscaldamento degli ambienti oltre 100 m2. È possibile montare la pompa sia prima che dopo la caldaia, ma di solito viene messa sul "ritorno" - la temperatura della portante è inferiore, il flusso d'aria è inferiore, la vita della pompa è più lunga
Gli esperti nel campo della progettazione e installazione di sistemi di riscaldamento definiscono due approcci principali in termini di calcolo del volume di refrigerante:
- Secondo la capacità effettiva del sistema. Tutti i volumi di cavità, senza eccezioni, sono riassunti dove scorre il flusso di acqua calda: la somma delle singole sezioni di tubi, sezioni di radiatori, ecc. Ma questa è un'opzione piuttosto dispendiosa in termini di tempo.
- Con la potenza della caldaia. Qui le opinioni degli esperti divergono molto fortemente, alcuni dicono 10, gli altri 15 litri per unità di potenza della caldaia.
Da un punto di vista pragmatico, è necessario tener conto del fatto che probabilmente il sistema di riscaldamento non servirà solo caldo acqua per la stanza, ma anche per riscaldare l'acqua per il bagno / doccia, lavabo, lavandino e asciugatrice, e forse per l'idromassaggio o Jacuzzi. Questa opzione è più facile.
Pertanto, in questo caso, si consiglia di installare 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 refrigerante nel sistema è il parametro che consente di selezionare un diametro specifico del tubo per l'impianto di riscaldamento.
Viene calcolato dalla 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 una caldaia a gas).
Sostituendo i dati calcolati nella formula, abbiamo: (0.86 * 8080 * 0.95) / 80-60 = 6601.36 / 20 = 330 kg / h. Così, in un'ora, 330 l di refrigerante (acqua) viene spostato 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, rimane da discutere il problema della perdita di calore.
La quantità massima 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. Per un appartamento, le perdite sono principalmente caratterizzate da finestre e moduli di balcone.
Esistono diversi tipi di perdite di calore in locali riscaldati:
- Flusso di perdita di pressione nel tubo. Questo parametro è direttamente proporzionale al prodotto della specifica perdita di attrito all'interno del tubo (fornita dal produttore) e alla lunghezza totale del tubo. Ma dato il compito attuale, tali perdite possono essere ignorate.
- Perdita di testa sulle resistenze dei tubi locali - il costo del calore negli impianti e all'interno dell'apparecchiatura. Ma date le condizioni del problema, un piccolo numero di raccordi e il numero di radiatori, tali perdite possono essere trascurate.
- Perdita di calore in base alla posizione dell'appartamento. C'è un altro tipo di costi termici, ma sono più legati alla posizione della stanza rispetto al resto dell'edificio. Per un appartamento ordinario, che si trova nel centro della casa ed è adiacente a sinistra / destra / alto / basso con altri appartamenti, le perdite di calore attraverso le pareti laterali, il soffitto e il pavimento sono quasi uguali a "0".
È solo possibile prendere in considerazione le perdite attraverso la parte anteriore dell'appartamento - il balcone e la finestra centrale della sala comune. Ma questa domanda è chiusa dall'aggiunta di 2-3 sezioni a ciascuno dei radiatori.
Il valore del diametro del tubo viene selezionato in base alla portata del liquido di raffreddamento e alla velocità della sua circolazione nella linea di riscaldamento
Analizzando le informazioni di cui sopra, vale la pena notare che per la velocità calcolata di acqua calda nel sistema di riscaldamento nota velocità tabulare di movimento delle particelle d'acqua rispetto alla parete del tubo in una posizione orizzontale di 0,3-0,7 m / s.
Per aiutare il master, presentiamo la cosiddetta checklist per eseguire calcoli per un tipico calcolo idraulico di un sistema di riscaldamento:
- raccolta dati e calcolo della potenza della caldaia;
- volume e velocità del liquido di raffreddamento;
- perdita di calore e diametro del tubo.
Talvolta durante il calcolo errato, è possibile ottenere un diametro del tubo sufficientemente grande per coprire il volume calcolato del refrigerante. Questo problema può essere risolto aumentando la cilindrata della caldaia o aggiungendo un ulteriore serbatoio di espansione.
Sul nostro sito c'è un blocco di articoli dedicati al calcolo del sistema di riscaldamento, ti consigliamo di leggere:
- Calcolo termico del sistema di riscaldamento: come calcolare correttamente il carico sul sistema
- Calcolo del riscaldamento dell'acqua: formule, regole, esempi di attuazione
- Calcolo dell'ingegneria termica di un edificio: specificità e formule per eseguire calcoli + esempi pratici
Conclusioni e video utili sull'argomento
Caratteristiche, vantaggi e svantaggi dei sistemi di circolazione del refrigerante naturale e forzato per gli impianti di riscaldamento:
Riassumendo i calcoli idraulici totali, il risultato sono state caratteristiche fisiche specifiche del futuro sistema di riscaldamento.
Naturalmente, questo è uno schema di calcolo semplificato, che fornisce dati approssimativi sul calcolo idraulico per l'impianto di riscaldamento di un tipico appartamento di due stanze.
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