La maggior parte degli edifici industriali e residenziali moderni vengono riscaldati in inverno collegandosi alla rete di teleriscaldamento già collegata ad essi. Ma ci sono spesso casi in cui vengono utilizzate fonti indipendenti (autonome) per riscaldare gli spazi abitativi. Con la loro installazione indipendente, non si può fare a meno di un calcolo idraulico preliminare del riscaldamento, eseguito per l'intero complesso nel suo insieme.
Calcolo dell'idraulica dei condotti di riscaldamento
Il calcolo idraulico dell'impianto di riscaldamento si riduce solitamente alla scelta dei diametri dei tubi posati in sezioni separate della rete. Quando lo si esegue, è necessario prendere in considerazione i seguenti fattori:
- il valore della pressione e le sue cadute nella tubazione a una data velocità di circolazione del liquido di raffreddamento;
- la sua spesa stimata;
- dimensioni tipiche dei prodotti per tubi utilizzati.
Quando si calcola il primo di questi parametri, è importante tenere conto della capacità dell'attrezzatura di pompaggio. Dovrebbe essere sufficiente per vincere la resistenza idraulica dei circuiti di riscaldamento. In questo caso, la lunghezza totale dei tubi in polipropilene è di importanza decisiva, con un aumento in cui aumenta la resistenza idraulica totale degli impianti nel loro complesso. Sulla base dei risultati del calcolo, vengono determinati gli indicatori necessari per la successiva installazione dell'impianto di riscaldamento e per soddisfare i requisiti delle norme vigenti.
Calcolo dei parametri del liquido di raffreddamento
Il calcolo del liquido di raffreddamento si riduce alla determinazione dei seguenti indicatori:
- la velocità di movimento delle masse d'acqua attraverso la tubazione con i parametri specificati;
- la loro temperatura media;
- consumo di media associato ai requisiti di prestazione delle apparecchiature di riscaldamento.
Quando si determinano tutti i parametri elencati relativi direttamente al liquido di raffreddamento, è necessario tenere conto della resistenza idraulica del tubo. Si tiene conto anche della presenza di valvole di intercettazione, che costituiscono un serio ostacolo alla libera circolazione del carrello. Questo punto è particolarmente importante per i sistemi di riscaldamento, che includono dispositivi termostatici e di scambio termico.
Le formule note per il calcolo dei parametri del liquido di raffreddamento (tenendo conto dell'idraulica) sono piuttosto complicate e scomode nell'uso pratico. I calcolatori online utilizzano un approccio semplificato che consente di ottenere un risultato con un margine di errore per questo metodo. Tuttavia, prima di iniziare l'installazione, è importante preoccuparsi di acquistare una pompa con indicatori non inferiori a quelli calcolati. Solo in questo caso si ha la certezza che i requisiti per il sistema secondo questo criterio siano pienamente soddisfatti e che sia in grado di riscaldare l'ambiente a temperature confortevoli.
Calcolo della resistenza dell'impianto e scelta di una pompa di circolazione
Quando si calcola la resistenza idraulica dell'impianto di riscaldamento, è esclusa l'opzione della circolazione naturale del liquido di raffreddamento lungo i suoi circuiti. Viene considerato solo il caso di spazzamento forzato lungo i circuiti termici di una rete ramificata di tubi di riscaldamento. Affinché il sistema funzioni con l'efficienza specificata, è necessaria una pompa campione, che garantisca in anticipo la prevalenza richiesta.Questo valore è solitamente rappresentato come il volume di pompaggio del liquido di raffreddamento per unità di tempo selezionata.
Per determinare il valore totale della resistenza causata dall'adesione delle particelle d'acqua alle superfici interne dei tubi nelle linee, viene utilizzata la seguente formula: R = 510 4 V 1,9 / d 1,32 (Pa / m). Icona V in questo rapporto corrisponde alla velocità del flusso. Quando si effettuano calcoli indipendenti, si presume sempre che questa formula sia valida solo per velocità non superiori a 1,25 metri/sec. Se l'utente conosce il valore della portata attuale di FWH, è consentito utilizzare una stima approssimativa che consente di determinare la sezione interna dei tubi in polipropilene.
Al termine dei calcoli di base, è necessario fare riferimento a una tabella speciale, che indica le sezioni approssimative dei passaggi dei tubi, a seconda dei numeri ottenuti durante il calcolo. La procedura più difficile e dispendiosa in termini di tempo è la procedura per determinare la resistenza idraulica nelle seguenti sezioni della tubazione esistente:
- nelle aree di coniugazione dei suoi singoli elementi;
- nelle valvole a servizio dell'impianto di riscaldamento;
- nelle valvole e nei dispositivi di controllo.
Dopo che sono stati trovati tutti i parametri richiesti relativi alle caratteristiche prestazionali del liquido di raffreddamento, si procede alla determinazione di tutti gli altri indicatori del sistema.
Calcolo del volume d'acqua e della capacità del vaso di espansione
Per calcolare le caratteristiche prestazionali di un vaso di espansione, obbligatorio per qualsiasi sistema di riscaldamento di tipo chiuso, dovrai affrontare il fenomeno di un aumento del volume del liquido al suo interno. Questo indicatore viene valutato tenendo conto dei cambiamenti nelle caratteristiche prestazionali di base, comprese le fluttuazioni della sua temperatura. In questo caso, cambia in un intervallo molto ampio: dalla stanza +20 gradi e fino ai valori operativi nell'intervallo 50-80 gradi.
Sarà possibile calcolare il volume del vaso di espansione senza problemi inutili se si utilizza una stima approssimativa che è stata dimostrata nella pratica. Si basa sull'esperienza delle apparecchiature operative, secondo la quale il volume del serbatoio di espansione è circa un decimo della quantità totale di liquido di raffreddamento che circola nel sistema. In questo caso, vengono presi in considerazione tutti i suoi elementi, compresi i radiatori di riscaldamento (batterie), nonché la camicia d'acqua della caldaia. Per determinare il valore esatto dell'indicatore desiderato, sarà necessario prendere il passaporto dell'apparecchiatura in uso e trovare in esso gli elementi relativi alla capacità delle batterie e al serbatoio di lavoro della caldaia.
Dopo averli determinati, non è difficile trovare il liquido di raffreddamento in eccesso nel sistema. Per questo, viene prima calcolata l'area della sezione trasversale dei tubi in polipropilene, quindi il valore risultante viene moltiplicato per la lunghezza della tubazione. Dopo aver sommato tutti i rami dell'impianto di riscaldamento, vengono aggiunti i numeri per i radiatori e la caldaia prelevati dal passaporto. Viene quindi conteggiato un decimo del totale.
Se, ad esempio, la capacità risultante per un impianto domestico è di circa 150 litri, la capacità stimata del vaso di espansione sarà di circa 15 litri.
Determinazione della perdita di pressione nei tubi
La resistenza alle perdite di carico nel circuito in cui circola il liquido di raffreddamento è definita come il loro valore totale per tutti i singoli componenti. Questi ultimi includono:
- perdita nel circuito primario, indicata come ∆Plk;
- costi locali del vettore di calore (∆Plm);
- caduta di pressione in zone speciali denominate "generatori di calore" con la denominazione ∆Ptg;
- perdite all'interno del sistema di scambio termico integrato ∆Pto.
Dopo aver sommato questi valori si ottiene l'indicatore desiderato, che caratterizza la resistenza idraulica totale del sistema ∆Pco.
Oltre a questo metodo generalizzato, esistono altri metodi per determinare la perdita di carico nei tubi in polipropilene. Uno di questi si basa sul confronto di due indicatori legati all'inizio e alla fine della pipeline.In questo caso, la perdita di pressione può essere calcolata semplicemente sottraendo i suoi valori iniziali e finali, determinati da due manometri.
Un'altra opzione per calcolare l'indicatore desiderato si basa sull'uso di una formula più complessa che tenga conto di tutti i fattori che influenzano le caratteristiche del flusso di calore. Il seguente rapporto tiene conto principalmente della perdita di carico del fluido dovuta alla lunga lunghezza della tubazione.
- h - perdita di pressione del fluido, nel caso in esame, misurata in metri.
- λ - coefficiente di resistenza idraulica (o attrito), determinato con altri metodi di calcolo.
- l - la lunghezza totale della condotta servita, misurata in metri lineari.
- D –Dimensione standard interna del tubo, che determina il volume del flusso di refrigerante.
- V È la portata del fluido, misurata in unità standard (metri al secondo).
- Simbolo g È l'accelerazione di gravità, pari a 9,81 m/s2.
Di grande interesse sono le perdite causate da un elevato coefficiente di attrito idraulico. Dipende dalla rugosità delle superfici interne dei tubi. I rapporti utilizzati in questo caso sono validi solo per grezzi standard per tubi tondi. La formula finale per trovarli è simile a questa:
- V - la velocità di movimento delle masse d'acqua, misurata in metri/secondo.
- D - diametro interno che definisce lo spazio libero per il movimento del liquido di raffreddamento.
- Il coefficiente al denominatore indica la viscosità cinematica del fluido.
L'ultimo indicatore si riferisce a valori costanti e si trova in apposite tabelle pubblicate in grandi quantità su Internet.
Quando il flusso del liquido di raffreddamento viene accelerato, aumenta anche la resistenza al suo movimento. Allo stesso tempo, aumentano anche le perdite nella rete di riscaldamento, la cui crescita non è proporzionale all'impulso che ha causato questo effetto (cambia secondo la legge quadratica). Quindi, la conclusione segue: un'elevata portata di fluido nella condotta non è vantaggiosa sia dal punto di vista tecnico che economico.
