Aquecimento baseado na circulação de água quente - a opção mais comum para organizar uma casa particular. Para um desenvolvimento competente do sistema é necessário ter resultados preliminares da análise, os chamados cálculo hidráulico do sistema de aquecimento, ligando a pressão em todas as partes da rede com diâmetros canos.
Este artigo descreve detalhadamente o método de cálculo. Para entender melhor o algoritmo das ações, revisamos o procedimento de cálculo usando um exemplo específico.
Aderindo à sequência descrita, será possível determinar o diâmetro ótimo da linha, o número de aquecimento dispositivos, potência da caldeira e outros parâmetros do sistema necessários para organizar um fornecimento de calor.
Conteúdo do artigo:
- O conceito de cálculo hidráulico
- A sequência de etapas de cálculo
- Exemplo de condições iniciais
- Como os dados são coletados
- Potência do gerador de calor
- Parâmetros dinâmicos do refrigerante
- Determinação do diâmetro do tubo
- Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
O conceito de cálculo hidráulico
O fator determinante no desenvolvimento tecnológico de sistemas de aquecimento tornou-se a economia usual em energia. O desejo de economizar faz com que você tenha uma abordagem mais cuidadosa ao design, escolha de materiais, métodos de instalação e operação de aquecimento para a casa.
Portanto, se você decidir criar um sistema de aquecimento único e econômico para o seu apartamento ou casa, recomendamos que você leia as regras de cálculo e design.
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A operação da rede de calor consiste em transmitir a quantidade calculada de energia térmica aos dispositivos que transmitem calor ao consumidor.
A tarefa do cálculo hidráulico é a seleção de tubos que garantem a mínima perda de calor durante a passagem do refrigerante através de uma extensa rede de aquecimento.
A quantidade de energia térmica transferida para os dispositivos depende do consumo de calor e da diferença de temperatura durante o resfriamento do refrigerante. Em circuitos de dois tubos são orientados para o diferencial de temperatura em todos os dispositivos
Ao realizar um cálculo hidráulico para um esquema de um tubo, a diferença de temperatura em todos os risers é tomada como um ponto de referência.
O objetivo do cálculo é a seleção de tubos através dos quais a vazão de refrigerante calculada pode circular. Os tubos são normalmente recolhidos de acordo com o sortido apresentado, portanto, há sempre algum erro nos cálculos.
O caudal do refrigerante na produção do cálculo não é definido antecipadamente, mas é determinado ligando os parâmetros de pressão em todos os anéis do sistema
Primeiro de tudo, os cálculos são realizados no anel de circulação principal. É dividido em seções e calcula a taxa de fluxo do refrigerante e a perda de pressão, visando a fricção ao mover água ou vapor ao longo do contorno
Depois de determinar os parâmetros do anel de circulação principal, cálculos semelhantes são realizados para os anéis secundários. De acordo com os resultados da circulação em todas as partes do sistema, selecione o diâmetro do tubo para equilibrar a pressão em todos os componentes da rede.
Rede de aquecimento autônoma
A complexidade dos sistemas de aquecimento
Diretriz para o cálculo de sistemas de dois tubos
Marco para o cálculo de sistemas de um tubo
Cálculo específico para aquecimento
Sistema de loopback
Primeiros passos no cálculo
Cálculo para anéis secundários
Antes de definir o cálculo hidráulico do sistema, é necessário entender clara e claramente que o sistema individual aquecimento do apartamento e da casa é condicionalmente muito maior em relação ao sistema de aquecimento central de um grande edifícios.
Sistema de aquecimento pessoal é baseado em uma abordagem fundamentalmente diferente para os conceitos de calor e energia.
A essência do cálculo hidráulico é que a taxa de fluxo do refrigerante não é definida antecipadamente com aproximando os parâmetros reais, e são determinados ligando os diâmetros da tubulação com os parâmetros da pressão em tudo anéis do sistema
É suficiente fazer uma comparação trivial desses sistemas de acordo com os seguintes parâmetros.
- O sistema de aquecimento central (caldeira-casa-apartamento) é baseado em tipos padrão de portador de energia - carvão, gás. Em um sistema autônomo, você pode usar praticamente qualquer substância que tenha um alto calor específico de combustão, ou uma combinação de vários materiais líquidos, sólidos e granulares.
- O DSP é construído com elementos comuns: tubos de metal, baterias “desajeitadas”, válvulas de parada. O sistema de aquecimento individual permite combinar uma variedade de elementos: radiadores multi-seção com boa dissipação de calor, termostatos de alta tecnologia, diferentes tipos de tubos (PVC e cobre), torneiras, plugues, conexões e, claro, possuem caldeiras mais econômicas, bombas de circulação.
- Se você entrar no apartamento de uma casa de painéis típica, construída de 20 a 40 anos atrás, veremos que o sistema de aquecimento se reduz à presença de uma seção de 7 seções. Baterias sob a janela em cada quarto do apartamento mais um tubo vertical através da casa inteira (riser), com o qual você pode "comunicar" com seus vizinhos parte superior / inferior. Quer se trate de um sistema de aquecimento autónomo (ASO) - permite construir um sistema de qualquer complexidade, tendo em conta os desejos individuais dos inquilinos do apartamento.
- Ao contrário do DSP, um sistema de aquecimento separado leva em consideração uma lista bastante impressionante de parâmetros que afetam a transmissão, o consumo de energia e a perda de calor. Temperatura ambiente, a faixa de temperatura necessária nas instalações, a área e o volume da sala, o número de janelas e portas, a marcação de quartos, etc.
Assim, o cálculo hidráulico do sistema de aquecimento (GDF) é um conjunto condicional de características do sistema de aquecimento, que fornece informações abrangentes sobre parâmetros como diâmetro do tubo número de radiadores e válvulas.
Este tipo de radiador foi instalado na maioria das casas de painéis no espaço pós-soviético. Economizando em materiais e a falta de idéias de design "na face"
ГРСО permite escolher a bomba de anel de água certa (caldeira de aquecimento) para o transporte de água quente para os elementos finais do sistema de aquecimento (radiadores) e, em última análise, têm o sistema mais equilibrado, o que afeta diretamente os investimentos financeiros no aquecimento da habitação.
Outro tipo de radiador de aquecimento para DSP. Este é um produto mais versátil que pode ter qualquer número de costelas. Então você pode aumentar ou diminuir a área de troca de calor
A sequência de etapas de cálculo
Falando sobre o cálculo do sistema de aquecimento, notamos que este procedimento é o mais ambíguo e importante em termos de design.
Antes de realizar o cálculo, você precisa fazer uma análise preliminar do futuro sistema, por exemplo:
- ajuste o equilíbrio de calor em tudo e especificamente em cada quarto do apartamento;
- aprovar controladores de temperatura, válvulas e reguladores de pressão;
- escolha radiadoressuperfícies de transferência de calor, painéis de transferência de calor;
- identificar áreas do sistema com consumo máximo e mínimo de portadora de calor.
Além disso, é necessário determinar o esquema geral do transporte de refrigerante: um circuito completo e pequeno, sistema de tubulação única ou tubo duplo.
Como resultado do cálculo hidráulico, obtemos várias características importantes do sistema hidráulico, que fornecem respostas para as seguintes questões:
- qual deve ser o poder da fonte de aquecimento;
- qual é a taxa de fluxo e a velocidade do refrigerante;
- Qual é o diâmetro do gasoduto principal do gasoduto de calor?
- Quais são as possíveis perdas de calor e a massa do refrigerante?
Outro aspecto importante do cálculo hidráulico é o procedimento de balancear (ligar) todas as partes (ramificações) do sistema durante condições térmicas extremas usando dispositivos de controle.
Existem vários tipos principais de produtos de aquecimento: multisecção de ferro fundido e alumínio, painel de aço, radiadores bimetálicos e covetores. Mas os mais comuns são os radiadores multi-seção de alumínio.
A área estimada de uma tubulação principal é uma seção com um diâmetro constante da própria linha principal, bem como um fluxo constante de água quente, que é determinado pela fórmula para o balanço térmico das salas. A enumeração das zonas de projeto começa na bomba ou na fonte de calor.
Exemplo de condições iniciais
Para uma explicação mais específica de todos os detalhes do erro de cálculo hidráulico, tomamos um exemplo concreto do espaço habitacional usual. Nós temos um apartamento de 2 quartos clássico de uma casa de painel com uma área total de 65,54 m2que inclui dois quartos, uma cozinha, banheiro e banheiro separados, um corredor duplo, uma varanda dupla.
Após o comissionamento recebeu as seguintes informações sobre a disponibilidade do apartamento. O apartamento descrito inclui paredes com estruturas monolíticas de concreto armado tratadas com gesso e primer. janelas com vidros duplos com perfil, portas interiores prensadas em tijolos, ladrilhos cerâmicos no chão o banheiro.
Um painel típico de 9 andares com quatro entradas. Em cada andar existem 3 apartamentos: um com 2 quartos e dois com 3 quartos. O apartamento está localizado no quinto andar
Além disso, a carcaça apresentada já está equipada com fiação de cobre, distribuidores e um guarda separado, fogão a gás, banheiro, pia, vaso sanitário, aquecedor de toalhas, pia.
E o mais importante nas salas de estar, banheiro e cozinha já existem radiadores de aquecimento de alumínio. A questão sobre os tubos e a caldeira permanece em aberto.
Como os dados são coletados
O cálculo hidráulico do sistema é baseado principalmente em cálculos relacionados ao cálculo do aquecimento na área da sala.
Portanto, é necessário ter as seguintes informações:
- a área de cada sala individual;
- dimensões dos conectores de janela e porta (portas internas praticamente não têm efeito na perda de calor);
- condições climáticas, características da região.
Vamos proceder dos seguintes dados. Área da sala comum - 18,83 m2quarto - 14,86 m2cozinha - 10,46 m2, varanda - 7,83 m2 (soma), corredor - 9,72 m2 (casa de banho) - 3,60 m2, banheiro - 1,5 m2. Portas de entrada - 2,20 m2, Vitrine da sala comum - 8,1 m2janela do quarto - 1,96 m2janela da cozinha - 1,96 m2.
A altura das paredes do apartamento é de 2 metros e 70 cm. As paredes externas são feitas de concreto classe B7 mais gesso interior, 300 mm de espessura. Paredes internas e divisórias - rolamento de 120 mm, comum - 80 mm. O piso e, consequentemente, o teto de lajes de concreto classe B15, espessura de 200 mm.
O layout deste apartamento oferece a oportunidade de criar um único ramo de aquecimento, passando pela cozinha, quarto e sala de estar, o que proporcionará uma temperatura média de 20-22⁰C quartos (+)
E quanto ao meio ambiente? O apartamento está localizado na casa, que fica no meio do microdistrito de uma cidade pequena. A cidade está localizada em uma certa planície, a altura acima do nível do mar é de 130 a 150 m, o clima é moderadamente continental, com invernos frios e verões bastante quentes.
Temperatura média anual + 7,6 ° C. A temperatura média de janeiro é de -6.6 ° C, julho + 18.7 ° C. O vento é 3,5 m / s, a umidade média é de 74%, e a quantidade de precipitação é de 569 mm.
Analisando as condições climáticas da região, deve-se notar que estamos lidando com uma grande variedade de temperaturas, que por sua vez afeta o requisito especial para ajustar o sistema de aquecimento do apartamento.
Potência do gerador de calor
Um dos principais componentes do sistema de aquecimento é a caldeira: elétrico, a gás, combinado - nesta fase, não importa. Já que sua característica principal é importante para nós - a potência, isto é, a quantidade de energia por unidade de tempo que será gasta no aquecimento.
O poder da própria caldeira é determinado pela fórmula abaixo:
Wotla = (sala) W / 10,
onde:
- Quarto - a soma das áreas de todas as salas que requerem aquecimento;
- Woode - potência específica, tendo em conta as condições climáticas do local (por isso foi necessário conhecer o clima da região).
Isso é característico, para diferentes zonas climáticas temos os seguintes dados:
- áreas do norte - 1,5 a 2 kW / m2;
- zona central - 1 a 1,5 kW / m2;
- regiões do sul - 0,6 - 1 kW / m2.
Estes números são bastante arbitrários, mas dão uma resposta numérica clara sobre a influência do ambiente no sistema de aquecimento do apartamento.
Este mapa mostra zonas climáticas com diferentes temperaturas. A partir da localização da caixa em relação à zona e depende de quanto você precisa gastar aquecendo um metro quadrado de energia (+)
A área total do apartamento que precisa ser aquecida é igual à área total do apartamento e é igual, ou seja, 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (menos a varanda). A potência específica da caldeira para a região central com um inverno frio é de 1,4 kW / m2. Assim, no nosso exemplo, a potência calculada da caldeira de aquecimento é equivalente a 8,08 kW.
Parâmetros dinâmicos do refrigerante
Passamos ao próximo estágio de cálculos - análise do consumo de refrigerante. Na maioria dos casos, o sistema de aquecimento de apartamentos é diferente de outros sistemas - isso se deve ao número de painéis de aquecimento e ao comprimento do duto. A pressão é usada como um fluxo adicional de “força motriz” verticalmente através do sistema.
Em prédios particulares de um e vários andares, são usados prédios de apartamentos de painéis antigos, sistemas de aquecimento de alta pressão, o que permite transportar calor para todas as partes de um sistema de aquecimento ramificado e multi-anel e elevar a água até à sua altura total (até ao 14º chão) edifício.
Em contraste, um típico apartamento de 2 ou 3 quartos com aquecimento independente não tem uma variedade tão grande de anéis e ramificações do sistema, ele não inclui mais do que três circuitos.
Isso significa que o transporte do refrigerante ocorre através do processo natural do fluxo de água. Mas você também pode usar bombas de circulação, o aquecimento é fornecido por uma caldeira a gás / elétrica.
Recomendamos a utilização de uma bomba de circulação para aquecimento ambiente superior a 100 m2. É possível montar a bomba antes e depois da caldeira, mas normalmente é colocada no “retorno” - a temperatura da portadora é menor, o fluxo de ar é menor, a vida da bomba é mais longa
Especialistas na área de projeto e instalação de sistemas de aquecimento definem duas abordagens principais em termos de cálculo do volume de refrigerante:
- De acordo com a capacidade real do sistema. Todos os volumes de cavidades, sem exceção, são somados onde o fluxo de água quente fluirá: a soma de seções individuais de tubos, seções de radiadores, etc. Mas esta é uma opção bastante demorada.
- Pelo poder da caldeira. Aqui as opiniões dos especialistas divergiram muito fortemente, alguns dizem 10, os outros 15 litros por unidade de potência da caldeira.
De um ponto de vista pragmático, é necessário ter em conta o facto de, provavelmente, o sistema de aquecimento não servir apenas água para o quarto, mas também para aquecer a água para o banho / chuveiro, lavatório, pia e secador, e talvez para hidromassagem ou Jacuzzi Esta opção é mais fácil.
Portanto, neste caso, recomendamos a instalação de 13,5 litros por unidade de potência. Multiplicando este número pela potência da caldeira (8,08 kW), obtemos o volume calculado de massa de água - 109,08 litros.
A velocidade calculada do refrigerante no sistema é o parâmetro que permite selecionar um diâmetro específico do tubo para o sistema de aquecimento.
É calculado pela seguinte fórmula:
V = (0,86 * W * k) / t-para,
onde:
- W - poder da caldeira;
- t - temperatura da água fornecida;
- para - temperatura da água no circuito de retorno;
- k - eficiência da caldeira (0,95 para uma caldeira a gás).
Substituindo os dados calculados na fórmula, temos: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h. Assim, em uma hora, 330 l de refrigerante (água) são movidos no sistema e a capacidade do sistema é de aproximadamente 110 l.
Determinação do diâmetro do tubo
Para a determinação final do diâmetro e espessura dos tubos de aquecimento, resta discutir a questão da perda de calor.
A quantidade máxima de calor deixa a sala através das paredes - até 40%, através das janelas - 15%, o piso - 10%, tudo através do teto / teto. Para um apartamento, as perdas são caracterizadas principalmente através de janelas e módulos de varanda.
Existem vários tipos de perda de calor em instalações aquecidas:
- Fluxo de perda de pressão no tubo. Este parâmetro é diretamente proporcional ao produto da perda de atrito específica dentro do tubo (fornecida pelo fabricante) e do comprimento total do tubo. Mas, dada a tarefa atual, essas perdas podem ser ignoradas.
- Perda de cabeça em resistências de tubos locais - o custo do calor nos encaixes e dentro do equipamento. Mas, dadas as condições do problema, um pequeno número de acessórios e o número de radiadores, essas perdas podem ser negligenciadas.
- Perda de calor com base na localização do apartamento. Existe outro tipo de custos térmicos, mas eles estão mais relacionados com a localização da sala em relação ao resto do edifício. Para um apartamento comum, que está localizado no meio da casa e é adjacente à esquerda / direita / superior / inferior com outros apartamentos, as perdas de calor através das paredes laterais, o teto e o piso são quase iguais a "0".
Só é possível ter em conta as perdas através da parte da frente do apartamento - a varanda e a janela central da sala comum. Mas esta questão é encerrada com a adição de 2-3 seções para cada um dos radiadores.
O valor do diâmetro do tubo é selecionado de acordo com a taxa de fluxo do refrigerante e a velocidade de sua circulação na linha de aquecimento
Analisando as informações acima, vale a pena notar que, para a velocidade calculada de água quente no sistema de aquecimento conhecida velocidade tabular de movimento de partículas de água em relação à parede do tubo em uma posição horizontal de 0,3-0,7 m / s.
Para ajudar o mestre, apresentamos a chamada lista de verificação para realizar cálculos para um cálculo hidráulico típico de um sistema de aquecimento:
- coleta de dados e cálculo de potência de caldeiras;
- volume e velocidade do refrigerante;
- perda de calor e diâmetro do tubo.
Às vezes, durante o erro de cálculo, você pode obter um diâmetro de tubo suficientemente grande para cobrir o volume calculado do refrigerante. Este problema pode ser resolvido aumentando o deslocamento da caldeira ou adicionando um tanque de expansão adicional.
No nosso site há um bloco de artigos dedicados ao cálculo do sistema de aquecimento, aconselhamo-lo a ler:
- Cálculo térmico do sistema de aquecimento: como calcular corretamente a carga no sistema
- Cálculo do aquecimento de água: fórmulas, regras, exemplos de implementação
- Cálculo da engenharia térmica de um edifício: especificidade e fórmulas para realizar cálculos + exemplos práticos
Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Características, vantagens e desvantagens dos sistemas de circulação de refrigeração natural e forçada para sistemas de aquecimento:
Resumindo os cálculos hidráulicos totais, o resultado foi características físicas específicas do futuro sistema de aquecimento.
Naturalmente, este é um esquema de cálculo simplificado, que fornece dados aproximados sobre o cálculo hidráulico para o sistema de aquecimento de um típico apartamento de dois cômodos.
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