Większość nowoczesnych budynków przemysłowych i mieszkalnych jest ogrzewana zimą poprzez podłączenie do sieci ciepłowniczej już do nich podłączonej. Ale często zdarzają się przypadki, gdy niezależne (autonomiczne) źródła są wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych. Dzięki ich niezależnej instalacji nie można obejść się bez wstępnej hydraulicznej kalkulacji ogrzewania, przeprowadzonej dla całego kompleksu jako całości.
Obliczanie hydrauliki kanałów grzewczych
Obliczenia hydrauliczne instalacji grzewczej sprowadzają się zwykle do doboru średnic rur ułożonych w oddzielnych odcinkach sieci. Podczas jego przeprowadzania należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
- wartość ciśnienia i jego różnice w rurociągu przy danej szybkości cyrkulacji chłodziwa;
- jego szacunkowy koszt;
- typowe wymiary stosowanych produktów rurowych.
Przy obliczaniu pierwszego z tych parametrów należy wziąć pod uwagę wydajność sprzętu pompującego. Powinno wystarczyć do pokonania oporów hydraulicznych obwodów grzewczych. Decydujące znaczenie ma w tym przypadku całkowita długość rur polipropylenowych, przy czym wraz ze wzrostem zwiększa się całkowity opór hydrauliczny systemów jako całości. Na podstawie wyników obliczeń określa się wskaźniki niezbędne do późniejszej instalacji systemu grzewczego i spełnienia wymagań obowiązujących norm.
Obliczanie parametrów chłodziwa
Obliczanie chłodziwa sprowadza się do określenia następujących wskaźników:
- prędkość ruchu mas wody przez rurociąg o określonych parametrach;
- ich średnia temperatura;
- zużycie mediów związane z wymaganiami eksploatacyjnymi urządzeń grzewczych.
Przy określaniu wszystkich wymienionych parametrów odnoszących się bezpośrednio do chłodziwa, należy wziąć pod uwagę opór hydrauliczny rury. Uwzględnia się również obecność zaworów odcinających, które są poważną przeszkodą w swobodnym ruchu nośnika. Ten punkt jest szczególnie ważny w przypadku systemów grzewczych, które obejmują urządzenia termostatyczne i wymienniki ciepła.
Znane wzory do obliczania parametrów chłodziwa (z uwzględnieniem hydrauliki) są dość skomplikowane i niewygodne w praktycznym użyciu. Kalkulatory online wykorzystują uproszczone podejście, które pozwala uzyskać wynik z dopuszczalnym marginesem błędu dla tej metody. Niemniej jednak przed rozpoczęciem instalacji należy się martwić zakupem pompy ze wskaźnikami nie niższymi niż obliczone. Tylko w tym przypadku istnieje pewność, że wymagania dla systemu według tego kryterium są w pełni spełnione i że jest on w stanie ogrzać pomieszczenie do komfortowych temperatur.
Obliczanie rezystancji układu i dobór pompy obiegowej
Przy obliczaniu oporu hydraulicznego systemu grzewczego wykluczona jest opcja naturalnej cyrkulacji chłodziwa wzdłuż jego obwodów. Rozważany jest tylko przypadek wymuszonego przemiatania wzdłuż obwodów cieplnych rozgałęzionej sieci rur grzewczych. Aby system działał z określoną wydajnością, wymagana jest pompa do próbek, która z góry gwarantuje wymaganą wysokość podnoszenia.Wartość ta jest zwykle przedstawiana jako objętość pompowania chłodziwa na wybraną jednostkę czasu.
Do określenia sumarycznej wartości oporów spowodowanych adhezją cząsteczek wody do wewnętrznych powierzchni rur w przewodach stosuje się wzór: R = 510 4 V 1,9/d 1,32 (Pa/m). Ikona V w tym stosunku odpowiada prędkości przepływu. Przy wykonywaniu niezależnych obliczeń zawsze przyjmuje się, że wzór ten obowiązuje tylko dla prędkości nieprzekraczających 1,25 m/s. Znając wartość aktualnego natężenia przepływu FWH, użytkownik może zastosować szacunkową wartość szacunkową pozwalającą na wyznaczenie przekroju wewnętrznego rur polipropylenowych.
Po wykonaniu podstawowych obliczeń należy odwołać się do specjalnej tabeli, która wskazuje przybliżone przekroje przejść rur w zależności od liczb uzyskanych podczas obliczeń. Najtrudniejszą i najbardziej czasochłonną procedurą jest procedura wyznaczania oporów hydraulicznych w następujących odcinkach istniejącego rurociągu:
- w obszarach koniugacji poszczególnych jej elementów;
- w zaworach obsługujących system grzewczy;
- w zaworach i urządzeniach sterujących.
Po znalezieniu wszystkich wymaganych parametrów związanych z charakterystyką działania chłodziwa przystępują do określenia wszystkich innych wskaźników układu.
Obliczanie objętości wody i pojemności zbiornika wyrównawczego
Aby obliczyć charakterystykę działania zbiornika wyrównawczego, który jest obowiązkowy dla każdego zamkniętego systemu grzewczego, będziesz musiał poradzić sobie ze zjawiskiem wzrostu objętości zawartej w nim cieczy. Wskaźnik ten oceniany jest z uwzględnieniem zmian podstawowych cech użytkowych, w tym wahań jego temperatury. W tym przypadku zmienia się ona w bardzo szerokim zakresie – od pomieszczenia +20 stopni, aż do wartości roboczych w zakresie 50-80 stopni.
Objętość zbiornika wyrównawczego będzie można obliczyć bez zbędnych problemów, jeśli zastosujesz przybliżone oszacowanie, które zostało sprawdzone w praktyce. Opiera się na doświadczeniu operacyjnym ze sprzętem, zgodnie z którym objętość zbiornika wyrównawczego stanowi około jednej dziesiątej całkowitej ilości chłodziwa krążącego w układzie. W tym przypadku brane są pod uwagę wszystkie jego elementy, w tym grzejniki (baterie), a także płaszcz wodny zespołu kotłowego. Aby określić dokładną wartość pożądanego wskaźnika, musisz wziąć paszport używanego sprzętu i znaleźć w nim elementy dotyczące pojemności akumulatorów i zbiornika roboczego kotła.
Po ich określeniu nie jest trudno znaleźć nadmiar płynu chłodzącego w układzie. W tym celu najpierw oblicza się powierzchnię przekroju rur polipropylenowych, a następnie wynikową wartość mnoży się przez długość rurociągu. Po zsumowaniu dla wszystkich gałęzi systemu grzewczego dodawane są do nich numery grzejników i kotła pobrane z paszportu. Jedna dziesiąta jest następnie liczona od całości.
Jeśli na przykład uzyskana pojemność systemu domowego wynosi około 150 litrów, szacowana pojemność zbiornika wyrównawczego wyniesie około 15 litrów.
Wyznaczanie strat ciśnienia w rurach
Rezystancja strat ciśnienia w obwodzie, przez który krąży chłodziwo, jest definiowana jako ich łączna wartość dla wszystkich poszczególnych elementów. Te ostatnie obejmują:
- strata w obwodzie pierwotnym oznaczona jako ∆Plk;
- lokalne koszty nośnika ciepła (∆Plm);
- spadek ciśnienia w specjalnych obszarach zwanych „generatorami ciepła” pod oznaczeniem ∆Ptg;
- straty wewnątrz wbudowanego układu wymiany ciepła ∆Pto.
Po zsumowaniu tych wartości otrzymuje się żądany wskaźnik, charakteryzujący całkowity opór hydrauliczny układu ∆Pco.
Oprócz tej uogólnionej metody istnieją inne metody określania spadku ciśnienia w rurach polipropylenowych. Jeden z nich opiera się na porównaniu dwóch wskaźników związanych z początkiem i końcem rurociągu.W takim przypadku stratę ciśnienia można obliczyć po prostu odejmując jej początkowe i końcowe wartości, określone przez dwa manometry.
Inna opcja obliczania pożądanego wskaźnika opiera się na zastosowaniu bardziej złożonej formuły, która uwzględnia wszystkie czynniki wpływające na charakterystykę przepływu ciepła. Poniższy stosunek uwzględnia przede wszystkim utratę ciśnienia płynu z powodu dużej długości rurociągu.
- h - ubytek cieczy, w badanym przypadku, mierzony w metrach.
- λ - współczynnik oporu hydraulicznego (lub tarcia), określony innymi metodami obliczeniowymi.
- L - całkowita długość obsługiwanego rurociągu mierzona w metrach bieżących.
- re –Wewnętrzny standardowy rozmiar rury, który określa objętość przepływu chłodziwa.
- V Jest to natężenie przepływu płynu mierzone w jednostkach standardowych (metr na sekundę).
- Symbol sol Jest przyspieszeniem ziemskim równym 9,81 m/s2.
Bardzo interesujące są straty spowodowane wysokim współczynnikiem tarcia hydraulicznego. Zależy to od chropowatości wewnętrznych powierzchni rur. Stosowane w tym przypadku proporcje obowiązują tylko dla standardowych półfabrykatów rur okrągłych. Ostateczny wzór na ich znalezienie wygląda tak:
- V - prędkość ruchu mas wody mierzona w metrach/sekundę.
- re - średnica wewnętrzna określająca wolną przestrzeń dla ruchu chłodziwa.
- Współczynnik w mianowniku wskazuje lepkość kinematyczną płynu.
Ten ostatni wskaźnik odnosi się do wartości stałych i znajduje się w specjalnych tabelach publikowanych w dużych ilościach w Internecie.
Gdy przepływ chłodziwa jest przyspieszony, wzrasta również opór jego ruchu. Jednocześnie zwiększają się również straty w sieci ciepłowniczej, których wzrost nie jest proporcjonalny do impulsu wywołującego ten efekt (zmienia się zgodnie z prawem kwadratowym). Stąd wniosek jest następujący: duże natężenie przepływu płynu w rurociągu nie jest korzystne zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia.
