Hidraulički proračun sustava grijanja na konkretnom primjeru

Grijanje na temelju cirkulacije tople vode najčešća je opcija za uređenje privatne kuće.Za kompetentan razvoj sustava potrebno je imati preliminarne rezultate analize, takozvani hidraulički proračun sustava grijanja, povezujući tlak u svim dijelovima mreže s promjerima cijevi.

Prikazani članak detaljno opisuje metodologiju izračuna. Da bismo bolje razumjeli algoritam radnji, pogledali smo postupak izračuna na konkretnom primjeru.

Pridržavajući se opisanog slijeda, bit će moguće odrediti optimalni promjer cjevovoda, broj uređaja za grijanje, snagu kotla i druge parametre sustava potrebne za uređenje učinkovite individualne opskrbe toplinom.

Pojam hidrauličkog proračuna

Odlučujući faktor u tehnološkom razvoju sustava grijanja bila je uobičajena ušteda energije. Želja za uštedom novca prisiljava nas na pažljiviji pristup dizajnu, odabiru materijala, načinu ugradnje i radu grijanja za dom.

Stoga, ako odlučite stvoriti jedinstven i prvenstveno ekonomičan sustav grijanja za svoj stan ili kuću, preporučujemo da se upoznate s pravilima izračuna i dizajna.

Prije definiranja hidrauličkog proračuna sustava, morate jasno i jasno razumjeti da se individualni sustav grijanja stana ili kuće nalazi, konvencionalno, red veličine viši u odnosu na sustav centralnog grijanja velike zgrade.

Osobni sustav grijanja temelji se na bitno drugačijem pristupu pojmovima toplinskih i energetskih izvora.

Bit hidrauličkog proračuna je da protok rashladne tekućine nije unaprijed postavljen sa značajnom aproksimacijom stvarnim parametrima, već se određuje povezivanjem promjera cjevovoda s parametrima tlaka u svim prstenovima sustava.

Dovoljno je izvršiti trivijalnu usporedbu ovih sustava prema sljedećim parametrima.

1. Sustav centralnog grijanja (kotlovnica-kuća-stan) temelji se na standardnim vrstama nositelja energije - ugljen, plin. U autonomnom sustavu možete koristiti gotovo svaku tvar koja ima visoku specifičnu toplinu izgaranja ili kombinaciju nekoliko tekućih, čvrstih ili zrnatih materijala.
2. DSP je izgrađen na običnim elementima: metalnim cijevima, "nezgrapnim" baterijama, zapornim ventilima. Individualni sustav grijanja omogućuje vam kombiniranje različitih elemenata: radijatori s više dijelova s ​​dobrim prijenosom topline, visokotehnološki termostati, različite vrste cijevi (PVC i bakar), slavine, čepovi, armature i naravno vlastiti štedljiviji bojleri, cirkulacijske pumpe.
3. Ako uđete u stan tipične panel kuće izgrađene prije 20-40 godina, vidimo da se sustav grijanja svodi na prisutnost baterije od 7 odjeljaka ispod prozora u svakoj sobi stana plus vertikalna cijev kroz cijelu kuću (uspon), s kojim možete "komunicirati" sa susjedima iznad / ispod. Autonomni sustav grijanja (AHS) omogućuje vam izgradnju sustava bilo koje složenosti, uzimajući u obzir individualne želje stanovnika stanova.
4. Za razliku od DSP-a, zasebni sustav grijanja uzima u obzir prilično impresivan popis parametara koji utječu na prijenos, potrošnju energije i gubitak topline. Temperaturni uvjeti okoline, potreban temperaturni raspon u prostorijama, površina i volumen prostorije, broj prozora i vrata, namjena prostorija itd.

Dakle, hidraulički proračun sustava grijanja (HRSO) je uvjetni skup izračunatih karakteristika sustava grijanja, koji daje sveobuhvatne informacije o takvim parametrima kao što su promjer cijevi, broj radijatora i ventili.

Ova vrsta radijatora instalirana je u većini pločastih kuća na post-sovjetskom prostoru. Uštede na materijalima i nedostatak dizajnerskih ideja su očiti

GRSO vam omogućuje da pravilno odaberete vodenu prstenastu crpku (kotao za grijanje) za transport tople vode do krajnjih elemenata sustava grijanja (radijatora) i kao krajnji rezultat imate što uravnoteženiji sustav, što direktno utječe na financijska ulaganja u grijanje doma .

Druga vrsta radijatora grijanja za DSP. Ovo je svestraniji proizvod koji može imati bilo koji broj rebara. Na taj način možete povećati ili smanjiti područje izmjene topline

Redoslijed koraka izračuna

Govoreći o proračunu sustava grijanja, napominjemo da je ovaj postupak najkontroverzniji i najvažniji u smislu dizajna.

Prije izvođenja proračuna potrebno je izvršiti preliminarnu analizu budućeg sustava, na primjer:

• uspostaviti toplinsku ravnotežu u svim i posebno svakoj prostoriji stana;
• odobriti termostate, ventile i regulatore tlaka;
• izabrati radijatore, površine za izmjenu topline, ploče za prijenos topline;
• odrediti područja sustava s maksimalnim i minimalnim protokom rashladne tekućine.

Osim toga, potrebno je odrediti opću shemu transporta rashladne tekućine: puni i mali krug, jednocijevni sustav ili dvocijevni glavni.

Kao rezultat hidrauličkog proračuna dobivamo nekoliko važnih karakteristika hidrauličkog sustava, koje daju odgovore na sljedeća pitanja:

• koja bi trebala biti snaga izvora grijanja;
• koliki je protok i brzina rashladne tekućine;
• koji je potreban promjer glavnog toplovoda;
• koliki su mogući gubici topline i masa samog rashladnog sredstva.

Drugi važan aspekt hidrauličkog proračuna je postupak za uravnoteženje (povezivanje) svih dijelova (granova) sustava tijekom ekstremnih toplinskih uvjeta pomoću upravljačkih uređaja.

Postoji nekoliko glavnih vrsta proizvoda za grijanje: višeslojni od lijevanog željeza i aluminija, čelični paneli, bimetalni radijatori i kovektori. Ali najčešći su aluminijski višedijelni radijatori

Projektirana zona glavnog cjevovoda je dionica s konstantnim promjerom samog glavnog cjevovoda, kao i stalnim protokom tople vode, koji se određuje formulom za toplinsku bilancu prostorija. Popis projektiranih zona počinje od pumpe ili izvora topline.

Primjer početnih uvjeta

Za konkretnije objašnjenje svih detalja hidrauličkog proračuna, uzmimo konkretan primjer običnog stambenog prostora. Raspolažemo klasičnim 2-sobnim stanom u panel kući ukupne površine 65,54m2.²koja se sastoji od dvije sobe, kuhinje, odvojenog wc-a i kupaonice, duplog hodnika, dva balkona.

Nakon puštanja u rad dobili smo sljedeće informacije o spremnosti stana.Opisani stan uključuje zidove od monolitne armirano-betonske konstrukcije obrađene kitom i temeljnim premazom, prozore od profila sa dvokomornim staklom, unutarnja prešana vrata, keramičke pločice na podu kupaonice.

Tipična ploča od 9 katova s ​​četiri ulaza. Na svakoj etaži nalaze se po 3 stana: jedan 2-sobni i dva 3-sobna. Stan se nalazi na petom katu

Osim toga, predstavljeno kućište već je opremljeno bakrenim ožičenjem, razdjelnicima i zasebnom pločom, plinskim štednjakom, kadom, umivaonikom, WC-om, grijanom ručnikom i umivaonikom.

I što je najvažnije, dnevni boravci, kupaonica i kuhinja već imaju aluminijske radijatore. Ostaje otvoreno pitanje oko cijevi i kotla.

Kako se podaci prikupljaju

Hidraulički proračun sustava uglavnom se temelji na proračunima koji se odnose na proračun grijanja na temelju površine prostorije.

Stoga je potrebno imati sljedeće podatke:

• područje svake pojedine sobe;
• dimenzije priključaka prozora i vrata (unutarnja vrata praktički nemaju utjecaja na gubitak topline);
• klimatski uvjeti, značajke regije.

Poći ćemo od sljedećih podataka. Zajednički prostor - 18,83 m², spavaća soba - 14,86 m², kuhinja - 10,46 m², balkon - 7,83 m² (zbir), hodnik - 9,72 m² (iznos), kupaonica - 3,60m², WC - 1,5 m². Ulazna vrata - 2,20m², izlog zajedničke prostorije - 8,1 m², prozor spavaće sobe - 1,96 m², kuhinjski prozor - 1,96 m².

Visina zidova stana je 2 metra 70 cm Vanjski zidovi su od betona klase B7 plus unutarnja žbuka debljine 300 mm. Unutarnji zidovi i pregrade - nosivi 120 mm, obični - 80 mm. Pod i, sukladno tome, strop su izrađeni od betonskih podnih ploča klase B15, debljine 200 mm.

Raspored ovog stana pruža mogućnost stvaranja jedne grijaće grane koja prolazi kroz kuhinju, spavaću sobu i dnevni boravak, što će osigurati prosječnu temperaturu od 20-22⁰C u sobama (+)

Što je s okolišem? Stan se nalazi u kući koja se nalazi u središtu mikro četvrti malog grada. Grad se nalazi u određenoj nizini, nadmorska visina je 130-150 m. Klima je umjereno kontinentalna s hladnim zimama i prilično toplim ljetima.

Prosječna godišnja temperatura je +7,6°C. Prosječna temperatura u siječnju je -6,6°C, u srpnju +18,7°C. Vjetar - 3,5 m/s, prosječna vlažnost zraka - 74%, padalina 569 mm.

Analizirajući klimatske uvjete regije, treba napomenuti da se radi o širokom rasponu temperatura, što zauzvrat utječe na posebne zahtjeve za prilagodbu sustava grijanja stana.

Snaga generatora topline

Jedna od glavnih komponenti sustava grijanja je kotao: električni, plinski, kombinirani - u ovoj fazi nije važno. Zato što nam je važna njegova glavna karakteristika - snaga, odnosno količina energije po jedinici vremena koja će se potrošiti na grijanje.

Snaga samog kotla određena je donjom formulom:

Wbojler = (Soba*Wdio) / 10,

Gdje:

• Mjesto - zbroj površina svih prostorija koje zahtijevaju grijanje;
• Wdel — specifična snaga uzimajući u obzir klimatske uvjete lokacije (zbog toga je bilo potrebno poznavati klimu regije).

Tipično, za različite klimatske zone imamo sljedeće podatke:

• sjeverne regije — 1,5 — 2 kW/m²;
• središnja zona — 1 — 1,5 kW/m²;
• južne regije — 0,6 — 1 kW/m².

Ove brojke su prilično proizvoljne, ali ipak daju jasan numerički odgovor o utjecaju okoline na sustav grijanja stana.

Ova karta prikazuje klimatske zone s različitim temperaturnim režimima. Položaj kućišta u odnosu na zonu određuje koliko je energije potrebno potrošiti za grijanje četvornog metra kWatta energije (+)

Količina površine stana koju je potrebno grijati jednaka je ukupnoj površini stana i jednaka je, odnosno 65,54-1,80-6,03 = 57,71 m2 (minus balkon). Specifična snaga kotla za središnje područje s hladnim zimama iznosi 1,4 kW/m2. Tako je u našem primjeru izračunata snaga kotla za grijanje ekvivalentna 8,08 kW.

Dinamički parametri rashladnog sredstva

Prelazimo na sljedeću fazu izračuna - analizu potrošnje rashladne tekućine. U većini slučajeva sustav grijanja stana razlikuje se od ostalih sustava - to je zbog broja grijaćih ploča i duljine cjevovoda. Tlak se koristi kao dodatna "pogonska sila" za vertikalni protok kroz sustav.

U privatnim jednokatnim i višekatnim zgradama, starim pločastim stambenim zgradama, koriste se visokotlačni sustavi grijanja, koji omogućuju transport tvari koja oslobađa toplinu u sve dijelove razgranatog višeprstenastog sustava grijanja i podizanje vode do cijelom visinom (do 14. kata) zgrade.

Naprotiv, obični 2- ili 3-sobni stan s autonomnim grijanjem nema takvu raznolikost prstenova i grana sustava, ne uključuje više od tri kruga.

To znači da se rashladna tekućina prenosi prirodnim procesom protoka vode. Ali također možete koristiti cirkulacijske pumpe, grijanje je na kotao plin/struja.

Za grijanje prostorija većih od 100 m preporučujemo korištenje cirkulacijske pumpe². Pumpa se može instalirati ispred ili iza kotla, ali obično se instalira na povratnoj strani - niža temperatura fluida, manja prozračnost, dulji vijek trajanja pumpe

Stručnjaci u području projektiranja i ugradnje sustava grijanja definiraju dva glavna pristupa u smislu izračuna volumena rashladne tekućine:

1. Prema stvarnom kapacitetu sustava. Bez iznimke, zbrajaju se svi volumeni šupljina u koje će teći protok tople vode: zbroj pojedinačnih dijelova cijevi, dijelova radijatora itd. Ali ovo je prilično radno intenzivna opcija.
2. Prema snazi ​​kotla. Ovdje se mišljenja stručnjaka jako razlikuju, jedni kažu 10, drugi 15 litara po jedinici snage kotla.

S pragmatičnog gledišta, trebate uzeti u obzir činjenicu da vjerojatno sustav grijanja neće samo opskrbljivati ​​toplom vodom za prostoriju, već i grijati vodu za kadu/tuš, umivaonik, sudoper i sušilicu, a možda i za hidromasaža ili jacuzzi. Ova opcija je jednostavnija.

Stoga u ovom slučaju preporučujemo postavljanje 13,5 litara po jedinici snage. Množenjem ovog broja sa snagom kotla (8,08 kW) dobivamo procijenjeni volumen vodene mase - 109,08 litara.

Izračunata brzina rashladnog sredstva u sustavu upravo je parametar koji vam omogućuje odabir određenog promjera cijevi za sustav grijanja.

Izračunava se pomoću sljedeće formule:

V = (0,86*W*k)/t-to,

Gdje:

• W — snaga kotla;
• t — temperatura dovedene vode;
• do — temperatura vode u povratnom krugu;
• k — učinkovitost kotla (0,95 za plinski kotao).

Zamjenom izračunatih podataka u formulu imamo: (0,86 * 8080 * 0,95) / 80-60 = 6601,36 / 20 = 330 kg / h.Tako u jednom satu kroz sustav prođe 330 litara rashladne tekućine (vode), a kapacitet sustava je oko 110 litara.

Određivanje promjera cijevi

Da bismo konačno odredili promjer i debljinu cijevi za grijanje, ostaje razgovarati o pitanju gubitka topline.

Maksimalna količina topline napušta prostoriju kroz zidove - do 40%, kroz prozore - 15%, pod - 10%, sve ostalo kroz strop/krov. Stan karakteriziraju gubici uglavnom kroz prozore i balkonske module

Postoji nekoliko vrsta gubitaka topline u grijanim prostorijama:

1. Gubitak tlaka protoka cijevi. Ovaj je parametar izravno proporcionalan umnošku specifičnog gubitka trenja unutar cijevi (koji daje proizvođač) i ukupne duljine cijevi. Ali s obzirom na trenutni zadatak, takvi se gubici mogu zanemariti.
2. Gubitak tlaka na lokalnim otporima cijevi — troškovi topline na elementima i unutarnjoj opremi. Ali s obzirom na uvjete problema, mali broj spojnih zavoja i broj radijatora, takve se gubitke može zanemariti.
3. Gubitak topline ovisno o lokaciji stana. Postoji još jedna vrsta toplinske cijene, ali ona je više povezana s lokacijom prostorije u odnosu na ostatak zgrade. Za običan stan, koji se nalazi u sredini kuće i graniči s ostalim stanovima lijevo/desno/gore/dolje, gubici topline kroz bočne zidove, strop i pod gotovo su jednaki “0”.

U obzir možete uzeti samo gubitke kroz prednji dio stana - balkon i središnji prozor zajedničke sobe. Ali ovaj se problem može riješiti dodavanjem 2-3 odjeljka svakom radijatoru.

Promjer cijevi odabire se prema brzini protoka rashladnog sredstva i brzini njegove cirkulacije u glavnom grijanju

Analizirajući gore navedene podatke, vrijedi napomenuti da je za izračunatu brzinu tople vode u sustavu grijanja poznato da je tablična brzina kretanja čestica vode u odnosu na stijenku cijevi u vodoravnom položaju 0,3-0,7 m/s.

Kako bismo pomogli majstoru, predstavljamo takozvani kontrolni popis za izvođenje izračuna za tipični hidraulički proračun sustava grijanja:

• prikupljanje podataka i proračun snage kotla;
• volumen i brzina rashladnog sredstva;
• gubitak topline i promjer cijevi.

Ponekad, prilikom izračunavanja, možete dobiti dovoljno velik promjer cijevi da pokrije izračunati volumen rashladne tekućine. Ovaj problem se može riješiti povećanjem zapremine kotla ili dodavanjem dodatne ekspanzijske posude.

Na našoj web stranici nalazi se blok članaka posvećenih proračunu sustava grijanja, preporučujemo da pročitate:

1. Toplinski proračun sustava grijanja: kako pravilno izračunati opterećenje sustava
2. Proračun grijanja vode: formule, pravila, primjeri provedbe
3. Toplinskotehnički proračun zgrade: specifičnosti i formule za izvođenje proračuna + praktični primjeri

Zaključci i koristan video na tu temu

Značajke, prednosti i nedostaci prirodnih i prisilnih sustava cirkulacije rashladne tekućine za sustave grijanja:

Sumirajući hidrauličke proračune, rezultat su specifične fizičke karakteristike budućeg sustava grijanja.

Naravno, ovo je pojednostavljena shema izračuna koja daje približne podatke o hidrauličkim proračunima za sustav grijanja tipičnog dvosobnog stana.

Pokušavate li sami napraviti hidraulički proračun vašeg sustava grijanja? Ili se možda ne slažete s prezentiranim materijalom? Čekamo vaše komentare i pitanja - blok za povratne informacije nalazi se ispod.