La mayoría de los edificios industriales y residenciales modernos se calientan en invierno al conectarse al suministro de calefacción urbana ya conectado a ellos. Pero a menudo hay casos en los que se utilizan fuentes independientes (autónomas) para calentar espacios habitables. Con su instalación independiente, no se puede prescindir de un cálculo hidráulico preliminar de calefacción, realizado para todo el complejo en su conjunto.
Cálculo de la hidráulica de los conductos de calefacción.
El cálculo hidráulico del sistema de calefacción generalmente se reduce a la selección de los diámetros de las tuberías colocadas en secciones separadas de la red. Al realizarlo se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- el valor de la presión y sus diferencias en la tubería a una velocidad determinada de circulación del refrigerante;
- su gasto estimado;
- dimensiones típicas de los productos de tubería utilizados.
Al calcular el primero de estos parámetros, es importante tener en cuenta la capacidad del equipo de bombeo. Debería ser suficiente para superar la resistencia hidráulica de los circuitos de calefacción. En este caso, la longitud total de las tuberías de polipropileno es de importancia decisiva, con un aumento en el que aumenta la resistencia hidráulica total de los sistemas en su conjunto. En función de los resultados del cálculo, se determinan los indicadores necesarios para la instalación posterior del sistema de calefacción y el cumplimiento de los requisitos de las normas actuales.
Cálculo de los parámetros del refrigerante.
El cálculo del refrigerante se reduce a la determinación de los siguientes indicadores:
- la velocidad de movimiento de las masas de agua a través de la tubería con los parámetros especificados;
- su temperatura promedio;
- consumo de medios asociado con los requisitos de rendimiento de los equipos de calefacción.
Al determinar todos los parámetros enumerados relacionados directamente con el refrigerante, se debe tener en cuenta la resistencia hidráulica de la tubería. También se tiene en cuenta la presencia de válvulas de cierre, que son un serio obstáculo para la libre circulación del carro. Este punto es especialmente importante para los sistemas de calefacción, que incluyen dispositivos termostáticos y de intercambio de calor.
Las fórmulas conocidas para calcular los parámetros del refrigerante (teniendo en cuenta la hidráulica) son bastante complicadas e inconvenientes en el uso práctico. Las calculadoras en línea utilizan un enfoque simplificado que le permite obtener un resultado con un margen de error aceptable para este método. No obstante, antes de iniciar la instalación, es importante preocuparse por adquirir una bomba con indicadores no inferiores a los calculados. Solo en este caso hay confianza en que los requisitos del sistema de acuerdo con este criterio se cumplen completamente y que es capaz de calentar la habitación a temperaturas agradables.
Cálculo de la resistencia del sistema y selección de una bomba de circulación.
Al calcular la resistencia hidráulica del sistema de calefacción, se excluye la opción de circulación natural del refrigerante a lo largo de sus circuitos. Solo se considera el caso de barrido forzado a lo largo de los circuitos térmicos de una red ramificada de tuberías de calefacción. Para que el sistema funcione con la eficiencia especificada, se requiere una bomba de muestra, que de antemano garantiza la altura requerida.Este valor generalmente se representa como el volumen de bombeo del refrigerante por unidad de tiempo seleccionada.
Para determinar el valor total de la resistencia provocada por la adhesión de partículas de agua a las superficies internas de las tuberías en las líneas, se utiliza la siguiente fórmula: R = 510 4 V 1,9 / d 1,32 (Pa / m). Icono V en esta relación corresponde a la velocidad del flujo. Al realizar cálculos independientes, siempre se asume que esta fórmula es válida solo para velocidades que no excedan 1.25 metros / seg. Si el usuario conoce el valor del caudal actual de FWH, se le permite utilizar una estimación aproximada que permita determinar la sección transversal interna de las tuberías de polipropileno.
Al completar los cálculos básicos, debe consultar una tabla especial, que indica las secciones transversales aproximadas de los conductos de tubería, según los números obtenidos durante el cálculo. El procedimiento más difícil y que requiere más tiempo es el procedimiento para determinar la resistencia hidráulica en las siguientes secciones de la tubería existente:
- en las áreas de conjugación de sus elementos individuales;
- en las válvulas que sirven al sistema de calefacción;
- en válvulas y dispositivos de control.
Una vez que se han encontrado todos los parámetros requeridos relacionados con las características de rendimiento del refrigerante, se procede a la determinación de todos los demás indicadores del sistema.
Cálculo del volumen de agua y la capacidad del tanque de expansión.
Para calcular las características de rendimiento de un tanque de expansión, que es obligatorio para cualquier sistema de calefacción de tipo cerrado, deberá lidiar con el fenómeno de un aumento en el volumen de líquido en él. Este indicador se evalúa teniendo en cuenta los cambios en las características básicas de rendimiento, incluidas las fluctuaciones en su temperatura. En este caso, cambia en un rango muy amplio, desde la habitación +20 grados hasta valores operativos en el rango de 50-80 grados.
Será posible calcular el volumen del tanque de expansión sin problemas innecesarios si utiliza una estimación aproximada que ha sido probada en la práctica. Se basa en la experiencia operativa con equipos, según la cual el volumen del tanque de expansión es aproximadamente una décima parte de la cantidad total de refrigerante que circula en el sistema. En este caso, se tienen en cuenta todos sus elementos, incluidos los radiadores de calefacción (baterías), así como la camisa de agua de la unidad de caldera. Para determinar el valor exacto del indicador deseado, deberá tomar el pasaporte del equipo en uso y encontrar en él los elementos relacionados con la capacidad de las baterías y el tanque de trabajo de la caldera.
Después de determinarlos, no es difícil encontrar un exceso de refrigerante en el sistema. Para esto, primero se calcula el área de la sección transversal de las tuberías de polipropileno y luego el valor resultante se multiplica por la longitud de la tubería. Después de resumir todas las ramas del sistema de calefacción, se les agregan los números de los radiadores y la caldera tomados del pasaporte. Luego se cuenta una décima parte del total.
Si, por ejemplo, la capacidad resultante para un sistema doméstico es de unos 150 litros, la capacidad estimada del tanque de expansión será de unos 15 litros.
Determinación de la pérdida de carga en tuberías.
La resistencia a la pérdida de presión en el circuito por el que circula el refrigerante se define como su valor total para todos los componentes individuales. Estos últimos incluyen:
- pérdida en el circuito primario, denotado como ∆Plk;
- costos locales del portador de calor (∆Plm);
- caída de presión en áreas especiales llamadas "generadores de calor" bajo la designación ∆Ptg;
- pérdidas dentro del sistema de intercambio de calor incorporado ∆Pto.
Después de sumar estos valores, se obtiene el indicador deseado, que caracteriza la resistencia hidráulica total del sistema ∆Pco.
Además de este método generalizado, existen otros métodos para determinar la pérdida de carga en tuberías de polipropileno. Uno de ellos se basa en una comparación de dos indicadores vinculados al inicio y al final del pipeline.En este caso, la pérdida de presión se puede calcular simplemente restando sus valores inicial y final, determinados por dos manómetros.
Otra opción para calcular el indicador deseado se basa en el uso de una fórmula más compleja que tiene en cuenta todos los factores que afectan las características del flujo de calor. La siguiente relación tiene en cuenta principalmente la pérdida de carga de fluido debido a la gran longitud de la tubería.
- h - Pérdida de carga líquida, en el caso de estudio, medida en metros.
- λ - coeficiente de resistencia hidráulica (o fricción), determinado por otros métodos de cálculo.
- L - la longitud total de la tubería con servicio, que se mide en metros lineales.
- D –Tamaño estándar interno de la tubería, que determina el volumen del flujo de refrigerante.
- V Es el caudal de fluido, medido en unidades estándar (metros por segundo).
- Símbolo gramo Es la aceleración de la gravedad, igual a 9,81 m / s2.
Las pérdidas causadas por un alto coeficiente de fricción hidráulica son de gran interés. Depende de la rugosidad de las superficies internas de las tuberías. Las proporciones utilizadas en este caso son válidas solo para espacios en blanco de tubo redondo estándar. La fórmula final para encontrarlos se ve así:
- V - la velocidad de movimiento de las masas de agua, medida en metros / segundo.
- D - diámetro interior que define el espacio libre para el movimiento del refrigerante.
- El coeficiente en el denominador indica la viscosidad cinemática del fluido.
Este último indicador se refiere a valores constantes y se encuentra en tablas especiales publicadas en grandes cantidades en Internet.
Cuando se acelera el flujo del refrigerante, también aumenta la resistencia a su movimiento. Al mismo tiempo, también aumentan las pérdidas en la red de calefacción, cuyo crecimiento no es proporcional al impulso que provocó este efecto (cambia según la ley cuadrática). Por tanto, la conclusión es la siguiente: un caudal de fluido elevado en la tubería no es beneficioso tanto desde el punto de vista técnico como económico.
