Thiết kế đúng hệ thống sưởi là phải tính đến tất cả các yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng của hệ thống sưởi. Ngoài việc lựa chọn chính xác các bộ phận chính, lò hơi, bộ tản nhiệt, nhóm an toàn, mặt cắt của các đường dây cần được tính toán chính xác. Để làm được điều này, bạn cần biết đường kính tối ưu của các ống sưởi: làm thế nào để chọn đúng và tự tính toán?
Khó khăn khi chọn đường kính ống sưởi
Có vẻ như việc lựa chọn đường kính của ống để sưởi ấm một ngôi nhà riêng không phải là một nhiệm vụ khó khăn. Họ chỉ phải đảm bảo cung cấp chất làm mát từ nguồn sưởi ấm của nó đến các thiết bị sưởi ấm - bộ tản nhiệt và pin.
Nhưng trong thực tế, đường kính của bộ thu nhiệt hoặc ống cấp được chọn không chính xác có thể dẫn đến sự suy giảm đáng kể hoạt động của toàn bộ hệ thống. Điều này là do các quá trình xảy ra trong quá trình chuyển động của nước dọc theo đường cao tốc. Để làm được điều này, bạn cần biết những kiến thức cơ bản về vật lý và thủy động lực học. Để không phải đi sâu vào các tính toán chính xác, bạn có thể xác định các đặc tính chính của hệ thống sưởi, phụ thuộc trực tiếp vào tiết diện của đường ống:
- Tốc độ di chuyển nước làm mát... Nó không chỉ ảnh hưởng đến sự gia tăng tiếng ồn trong quá trình cung cấp nhiệt hoạt động mà còn cần thiết để phân phối nhiệt tối ưu giữa các thiết bị sưởi. Đơn giản, nước sẽ không có thời gian để hạ nhiệt đến mức tối thiểu khi đến bộ tản nhiệt cuối cùng trong hệ thống;
- Khối lượng nước làm mát... Vì vậy, đường kính của các ống có lưu lượng nhiệt tuần hoàn tự nhiên phải lớn để giảm tổn thất trong quá trình ma sát của chất lỏng với bề mặt bên trong của đường ống. Tuy nhiên, cùng với điều này, khối lượng của chất làm mát tăng lên, kéo theo sự gia tăng chi phí sưởi ấm nó;
- Tổn thất thủy lực... Nếu các ống nhựa có đường kính khác nhau để sưởi ấm được sử dụng trong hệ thống, thì chắc chắn sẽ phát sinh chênh lệch áp suất tại điểm nối của chúng, dẫn đến tăng tổn thất thủy lực.
Làm thế nào để chọn đường kính của ống sưởi ấm, để sau khi lắp đặt bạn không phải làm lại toàn bộ hệ thống sưởi ấm do hiệu suất cực thấp? Trước hết, bạn nên thực hiện tính toán chính xác về mặt cắt ngang của các đường cao tốc. Để thực hiện việc này, bạn nên sử dụng các chương trình đặc biệt và nếu muốn, hãy tự kiểm tra kết quả theo cách thủ công.
Tại đường giao nhau, đường kính của ống polypropylene để sưởi ấm bị giảm do chồng lên nhau. Giảm tiết diện phụ thuộc vào mức độ gia nhiệt trong quá trình hàn và tuân thủ công nghệ lắp đặt.
Quy trình tính toán mặt cắt của đường cấp nhiệt
Trước khi tính toán đường kính của ống sưởi, cần phải xác định các thông số hình học cơ bản của chúng. Để làm được điều này, bạn cần biết các đặc điểm chính của đường cao tốc. Chúng không chỉ bao gồm hiệu suất mà còn bao gồm cả kích thước.
Mỗi nhà sản xuất chỉ ra giá trị của đoạn ống - đường kính. Nhưng trên thực tế, nó còn phụ thuộc vào độ dày của thành và chất liệu chế tạo. Trước khi mua một mô hình đường ống nhất định, bạn cần biết các đặc điểm sau về việc chỉ định kích thước hình học:
- Việc tính toán đường kính của ống polypropylene để sưởi ấm được thực hiện có tính đến thực tế là các nhà sản xuất chỉ ra kích thước bên ngoài.Để tính toán tiết diện hữu ích, cần phải trừ đi hai chiều dày của tường;
- Kích thước bên trong được đưa ra cho ống thép và đồng.
Biết các tính năng này, bạn có thể tính toán đường kính của bộ thu nhiệt, đường ống và các thành phần khác để lắp đặt.
Khi chọn ống sưởi bằng polyme, điều bắt buộc là phải làm rõ sự hiện diện của lớp gia cố trong cấu trúc. Nếu không có nó, khi tiếp xúc với nước nóng, đường dây sẽ không có độ cứng thích hợp.
Xác định năng suất tỏa nhiệt của hệ thống
Làm thế nào để chọn đúng đường kính ống để sưởi ấm và nó có nên được thực hiện mà không có dữ liệu tính toán? Đối với một hệ thống sưởi ấm nhỏ, các tính toán phức tạp có thể được thực hiện với. Điều quan trọng là phải biết các quy tắc sau:
- Đường kính tối ưu của ống có hệ thống sưởi tuần hoàn tự nhiên nên từ 30 đến 40 mm;
- Đối với một hệ thống kín có chuyển động cưỡng bức của chất làm mát, nên sử dụng các đường ống nhỏ hơn để tạo ra áp suất và tốc độ dòng nước tối ưu.
Để tính toán chính xác, nên sử dụng chương trình tính toán đường kính của ống sưởi. Nếu chúng không có ở đó, bạn có thể sử dụng các phép tính gần đúng. Đầu tiên bạn cần tìm công suất nhiệt của hệ thống. Để làm điều này, bạn cần sử dụng công thức sau:
Q = (V * Δt * K) 860
Ở đâu Q - nhiệt năng tính toán của hệ thống sưởi, kW / h,V - thể tích của căn phòng (ngôi nhà), m³,Δt - sự khác biệt giữa nhiệt độ bên ngoài và trong nhà, ° С,ĐẾN - hệ số ước tính của tổn thất nhiệt tại nhà,860 - giá trị để chuyển đổi các giá trị thu được sang định dạng kW / h có thể chấp nhận được.
Khó khăn lớn nhất trong việc tính toán sơ bộ đường kính của ống nhựa để sưởi ấm là do hệ số hiệu chỉnh K. Nó phụ thuộc vào khả năng cách nhiệt của ngôi nhà. Tốt nhất là nó được lấy từ dữ liệu trong bảng.
| Hệ số K | Mức độ cách nhiệt của tòa nhà |
| 3-4 | Cách nhiệt tối thiểu |
| 2-2,9 | Cách nhiệt tối thiểu của mặt tiền là gạch ốp. |
| 1-1,9 | Mức độ cách nhiệt trung bình |
| 0,6-0,9 | Cách nhiệt chất lượng cao của ngôi nhà, cửa sổ và cửa ra vào hiện đại được lắp đặt |
Như một ví dụ về tính toán đường kính của ống polypropylene để sưởi ấm, bạn có thể tính toán sản lượng nhiệt cần thiết của một căn phòng có tổng thể tích là 47 m³. Đồng thời, nhiệt độ bên ngoài sẽ là -23 ° С, và trong nhà - + 20 ° С. Theo đó, độ chênh lệch Δt sẽ là 43 ° C. Chúng tôi lấy hệ số hiệu chỉnh bằng 1,1. Khi đó nhiệt điện yêu cầu là.
Q = (47 * 43 * 1.1) /860=2.585 kWh
Bước tiếp theo trong việc chọn đường kính của ống để gia nhiệt là xác định tốc độ di chuyển tối ưu của chất làm mát.
Các tính toán được trình bày không tính đến việc hiệu chỉnh độ gồ ghề của bề mặt bên trong của đường cao tốc.
Vận tốc nước trong ống
Áp suất tối ưu của chất làm mát trong nguồn điện lưới là cần thiết để phân bổ nhiệt năng đồng đều trên bộ tản nhiệt và pin. Để lựa chọn chính xác đường kính của ống gia nhiệt, cần lấy các giá trị tối ưu của tốc độ nước chảy trong đường ống.
Cần nhớ rằng khi cường độ chuyển động của chất làm mát bị vượt quá, tiếng ồn bên ngoài có thể xảy ra trong hệ thống. Do đó, giá trị này phải nằm trong khoảng 0,36 đến 0,7 m / s. Nếu thông số này nhỏ hơn, tổn thất nhiệt bổ sung chắc chắn sẽ xảy ra. Nếu vượt quá, tiếng ồn xây dựng sẽ xuất hiện trong đường ống và bộ tản nhiệt.
Để tính toán cuối cùng về đường kính của ống sưởi, hãy sử dụng dữ liệu từ bảng dưới đây.
Thay vào công thức tính đường kính của ống sưởi vào các giá trị thu được trước đó, có thể xác định rằng đường kính ống tối ưu cho một phòng cụ thể sẽ là 12 mm. Đây chỉ là một ước tính sơ bộ. Trong thực tế, các chuyên gia khuyên bạn nên thêm 10-15% vào các giá trị thu được. Điều này là do công thức tính đường kính của ống sưởi có thể thay đổi do việc bổ sung các thành phần mới vào hệ thống.
Để tính toán chính xác, bạn sẽ cần một chương trình đặc biệt để tính toán đường kính của ống sưởi.Các gói phần mềm như vậy có thể được tải xuống trong một phiên bản demo với khả năng tính toán hạn chế.
Tính toán ống góp gia nhiệt và ống lắp đặt
Công nghệ tính toán trên có thể được áp dụng cho tất cả các loại cấp nhiệt - một ống, hai ống và bộ thu nhiệt. Tuy nhiên, đối với trường hợp thứ hai, cần phải tính toán chính xác đường kính của bộ thu nhiệt.
Phần tử gia nhiệt này là cần thiết để phân phối chất làm mát qua một số mạch. Trong trường hợp này, việc tính toán đường kính chính xác của bộ thu nhiệt được liên kết chặt chẽ với việc tính toán mặt cắt ngang tối ưu của đường ống. Đây là giai đoạn tiếp theo trong quá trình thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt.
Để tính toán đường kính của ống góp gia nhiệt, trước tiên bạn phải tính toán mặt cắt ngang của các đường ống theo sơ đồ trên. Sau đó, bạn có thể sử dụng một công thức khá đơn giản:
M0 = M1 + M2 + M3 + M4
Ở đâu M0 - đường kính bộ thu yêu cầu,M1, M2, M3, М4 - đường kính của các đường ống được kết nối.
Khi xác định chiều cao và khoảng cách tối ưu giữa các vòi phun, nguyên tắc "ba đường kính" được áp dụng. Theo ông, khoảng cách của các ống trên cấu trúc nên là 6 bán kính mỗi ống. Tổng đường kính của ống góp gia nhiệt cũng bằng giá trị này.
Nhưng ngoài thành phần này của hệ thống, thường phải sử dụng thêm những thành phần khác. Làm thế nào để tìm ra đường kính của ống sưởi? Chỉ sau khi thực hiện tính toán sơ bộ về mặt cắt ngang của các đường cao tốc. Ngoài ra, bạn cần tính đến độ dày của các bức tường và chất liệu sản xuất chúng. Thiết kế của ống bọc và mức độ cách nhiệt của nó sẽ phụ thuộc vào điều này.
Giá trị của đường kính của ống bọc cho ống sưởi bị ảnh hưởng bởi vật liệu chế tạo thành, cũng như ống. Điều quan trọng là phải xem xét mức độ giãn nở có thể có khi bề mặt được nung nóng. Nếu đường kính của các ống cấp nhiệt bằng nhựa là 20 mm, thì thông số tương tự cho ống bọc phải ít nhất là 24 mm.
Việc lắp đặt lớp lót phải được thực hiện trên vữa xi măng hoặc vật liệu không cháy tương tự.
Dữ liệu bổ sung để tính toán đường kính của ống sưởi
Sau khi chọn đường kính của ống để sưởi ấm một ngôi nhà riêng, bạn cần phải chọn vật liệu phù hợp để sản xuất chúng, và cũng tính đến các tính năng của hệ thống sưởi. Thông số này bị ảnh hưởng bởi cách bố trí của đường cao tốc, cũng như số lượng van đóng ngắt và điều khiển.
Ngoài việc biết đường kính của các đường ống trong hệ thống sưởi với tuần hoàn tự nhiên, cần phải tính đến chiều cao của ống tăng áp và chọn chính xác kích thước của mặt cắt của nó. Nó phải ở độ cao tối thiểu là 1,5 so với các bộ phận làm nóng khác. Để tăng tốc độ di chuyển của chất làm mát, đường kính của các ống polypropylene được sử dụng trong chế tạo ống góp tăng áp phải lớn hơn một cỡ so với đường kính của đường chính.
Điều quan trọng là phải xem xét độ dày thành của đường ống. Nó phụ thuộc vào vật liệu sản xuất và có thể thay đổi từ 0,5 mm (thép) đến 5 mm (nhựa). Việc lựa chọn đường kính của ống cho hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà riêng bị ảnh hưởng bởi vật liệu chế tạo. Vì vậy, nên lắp đặt đường nhựa cho hệ thống lưu thông cưỡng bức. Đường kính trong của chúng có thể thay đổi từ 10 đến 30 mm. Thông tin thêm về độ dày thành ống polyme để sưởi ấm có thể được tìm thấy trong dữ liệu trong bảng.
Đối với các mô hình thép, cần phải tính đến không chỉ kích thước hình học mà còn cả khối lượng của chúng. Nó phụ thuộc trực tiếp vào độ dày của tường. Trong các chương trình tính toán đường kính ống sưởi, phải có chức năng tính trọng lượng riêng 1 lm. dây chuyền thép.
Biết được những đặc điểm bổ sung này, bạn có thể tính toán chính xác nhất các thông số của hệ thống sưởi, bao gồm cả việc lựa chọn chính xác đường kính ống sưởi.
Nếu chỉ cần tính toán tiết diện của các đường dẫn nhiệt, bạn có thể sử dụng các phiên bản demo miễn phí của các chương trình chuyên nghiệp.
Vật liệu ống sưởi
Ngoài việc lựa chọn chính xác đường kính ống cấp nhiệt, bạn cần biết đặc điểm của vật liệu sản xuất chúng. Điều này sẽ ảnh hưởng đến sự mất nhiệt của hệ thống, cũng như tốn công lắp đặt.
Cần nhớ rằng việc tính toán đường kính của ống sưởi chỉ được thực hiện sau khi lựa chọn vật liệu để sản xuất chúng. Hiện nay, một số loại đường ống được sử dụng để hoàn thiện hệ thống cung cấp nhiệt:
- Polymer... Chúng được làm từ PP hoặc XLPE. Sự khác biệt nằm ở các thành phần phụ được thêm vào trong quá trình sản xuất. Sau khi tính toán đường kính của ống polypropylene để cung cấp nhiệt, bạn cần chọn chính xác độ dày của bức tường của chúng. Nó thay đổi từ 1,8 đến 3 mm, tùy thuộc vào các thông số của áp suất tối đa trong các đường;
- Thép... Cho đến gần đây, đây là lựa chọn phổ biến nhất để bố trí hệ thống sưởi. Mặc dù có nhiều đặc điểm chịu lực tốt, ống thép có một số nhược điểm đáng kể - lắp đặt phức tạp, bề mặt dần bị gỉ và tăng độ nhám. Ngoài ra, có thể sử dụng ống thép không gỉ. Một trong những chi phí của chúng là đơn hàng có độ lớn cao hơn đơn hàng "đen";
- Đồng... Xét về đặc tính kỹ thuật và vận hành, đường ống đồng là lựa chọn tốt nhất. Chúng được đặc trưng bởi độ giãn dài đủ, tức là nếu nước đóng băng trong chúng, đường ống sẽ nở ra trong một thời gian mà không bị mất độ kín. Nhược điểm là giá thành cao.
Ngoài đường kính ống được chọn và tính toán chính xác, bạn cần quyết định phương pháp kết nối của chúng. Nó cũng phụ thuộc vào vật liệu sản xuất. Đối với polyme, kết nối ống bọc được sử dụng bằng cách hàn hoặc trên cơ sở chất kết dính (rất hiếm). Đường ống thép được lắp ráp bằng phương pháp hàn hồ quang (kết nối chất lượng tốt nhất) hoặc phương pháp ren.
Trong video, bạn có thể xem một ví dụ về tính toán đường kính của đường ống tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy tối ưu của chất làm mát:
