Topný systém má mnoho trubek, které jsou vzájemně propojeny: paralelně a sériově. Chladicí kapalina proudící potrubím se v každé jednotlivé trubce pohybuje jinak. Někde to jde rychleji, někde pomaleji.
Nosič tepla – jedná se o médium, které přenáší teplotu svým pohybem potrubím. Chladivo, procházející kotlem, získává teplotu, poté proudí potrubím a procházejícím topným zařízením (radiátorem, vyhřívanou podlahou) ztrácí teplo v jakémkoli množství. Ochlazená chladicí kapalina opět vstupuje do kotle a cyklus se opakuje.
tam fyzikální zákony přenosu tepla , které poskytují užitečné vzorce. Tyto vzorce vám umožňují přesně vypočítat, kolik tepla chladicí kapalina ztrácí nebo získává. Navíc je tento vzorec univerzální a je vhodný pro absolutně jakékoli topné zařízení: radiátor, ohřívač vzduchu, teplovodní podlahu, bojler a podobně. Dokonce můžete celý topný systém považovat za topné zařízení a aplikovat výpočty na celý topný systém – velkoobchod. Vzorec funguje i v opačném smyslu, to je, když potřebujete spočítat, kolik tepelné energie chladicí kapalina přijímá při průchodu zařízením kotle.
Pro jednotka přenosu tepla chladicí kapalina – volí se její objem (m 3 ). To znamená, kolik objemu dané teploty projde, přesně charakterizuje množství vynaložené nebo získané tepelné energie. To znamená, že rychlost chladicí kapaliny v potrubí se nebere v úvahu. Nejdůležitější je umět vypočítat množství prošlého objemu chladicí kapaliny.
Například, když znáte spotřebu chladicí kapaliny a teplotní ztráty, můžete přesně zjistit, kolik tepelné energie je spotřebováno.
spotřeba – to je množství objemu chladiva prošlého potrubím, měřeno objemem (metr krychlový [m 3 ]).
Ztráta teploty – to je teplotní rozdíl mezi chladicí kapalinou vstupující do topného zařízení a opouštějící topné zařízení.
Teplotní rozdíl – tento pojem se obvykle vyjadřuje za účelem označení teplotního rozdílu mezi dvěma různými tělesy (prostředími). Například rozdíl mezi teplotou přívodní a vratné chladicí kapaliny. Teplotní tlak lze také použít k indikaci rozdílu mezi teplotou vzduchu v místnosti a teplotou vytápěného radiátoru nebo vytápěné podlahy. Čím vyšší je teplotní rozdíl, tím více tepelné energie se přenáší.
Chladivo má tepelnou kapacitu, který charakterizuje jeho schopnost přijímat množství tepelné energie. Čím větší je tepelná kapacita chladicí kapaliny, tím více může absorbovat tepelnou energii. Tím se přenáší více tepelné energie. To znamená, že čím větší je tepelná kapacita, tím menší je spotřeba chladicí kapaliny.
Voda má ze všech známých chladicích kapalin nejvyšší tepelnou kapacitu. Nemrznoucí směsi a nemrznoucí kapaliny mají nižší tepelnou kapacitu, asi o 10 %. To znamená, že tepelná kapacita nemrznoucí směsi může být o 10 % nižší. Výkon topných zařízení by se neměl zvyšovat. Je nutné zvýšit průtok nebo snížit hydraulický odpor systému. Nemrznoucí směs je také viskóznější látka a na rozdíl od vody silněji odolává pohybu. To znamená, že topný systém využívající nemrznoucí kapalinu má větší odpor, než kdyby byl naplněn obyčejnou vodou. Odolnost topného systému využívajícího nemrznoucí kapalinu se může zvýšit až o 30 %.
O odolnosti si povíme v dalších článcích, kde si podrobně spočítáme odolnost systému na vodu a nemrznoucí kapalinu.
V zásadě jsou čísla malá a obvykle se při výměně obyčejné vody na nemrznoucí kapalinu neuchylují k dalším opatřením ke zlepšení výkonu topných systémů. Je to jednoduché, obvykle jsou do topného systému zabudovány další výkonové zdroje, které nelze pomocí nemrznoucí směsi snížit na kritickou úroveň.
Jakákoli nemrznoucí směs má silnou tekutost. To znamená, že na spojích trubek mohou být mikroskopické mezery, průchody, kterými voda neprochází, ale nemrznoucí směs může procházet.
Nemrznoucí směs má také velmi škodlivý vliv na topný systém. Je třeba vzít v úvahu, že nemrznoucí směs silně ničí některé kovy a slitiny, na rozdíl od vody. To znamená, že topný systém s nemrznoucí směsí vydrží méně než s vodou. Místo obyčejné vody doporučuji používat destilovanou, méně ničí kovy. Nemrznoucí směs také zřeďte destilovanou vodou.
V některých částech světa má voda silné odchylky do strany (kyselost, zásaditost), a proto pokud máte železné trubky a různé kovy, měli byste si připravit vodu pro topné systémy. Voda musí být stabilní. Mimochodem, hliníkové radiátory jsou také náchylné ke korozi. V přírodě žádné ideální kovy neexistují. Různé kovy se od sebe v různé míře liší a v různých kapalinách se chovají odlišně.
Stabilita vody je veličina, která charakterizuje skupenství vody z hlediska obsahu určitého množství volného a rovnovážného oxidu uhličitého v ní, která dává hodnocení odchylky od požadované bilance oxidu uhličitého stabilní vody. Stabilní voda je voda, která obsahuje stejné množství volného a rovnovážného oxidu uhličitého, to znamená, že je zachována základní uhličitanová rovnováha.
Nestabilní voda ničí ocelová potrubí. Se zvýšeným obsahem volného oxidu uhličitého se voda stává korozivní a agresivní vůči konstrukčním materiálům, zejména betonu a železu.
Jak se kontroluje stabilita vody?
Při použití vody ve veřejných službách a průmyslu je nesmírně důležité vzít v úvahu faktor stability. Pro udržení stability vody se upravuje pH, alkalita nebo uhličitanová tvrdost. Pokud se ukáže, že voda je žíravá (například při odsolování, změkčování), měla by být před dodáním do spotřebního potrubí obohacena uhličitany vápenatými nebo alkalizována; pokud je naopak voda náchylná k uvolňování uhličitanových sedimentů, je nutné jejich odstranění nebo okyselení vody.
Kontrola probíhá způsobem dávkování. Dávkování se provádí proporcionálně v přímé závislosti na objemu kapaliny procházející průtokoměrem.
A tak se vraťme ke vzorcům.
Tepelná kapacita vody: 1 163 – W/(litr•°C)
Nebo: 1163 W/(m 3 • °C)
Tepelná kapacita nemrznoucí směsi při teplotě 50 °C (s mrazivým charakterem -40 °C):
1 025 W/(litr•°С) nebo: 1025 W/(m 3 •°С)
Předpokládejme, že s ohledem na určité zjištěné parametry jsme zjistili, že spotřeba topného systému je rovna:
Chladicí kapalinou je voda, její tepelná kapacita se rovná:
C = 1163 W/(m 3 • °C)
Měřili jsme teplotu na přívodním a vratném potrubí:
Najděte výkon (tepelnou energii) ztracený topným systémem.
K řešení se používá univerzální vzorec:
W – energie, (W) С – tepelná kapacita chladicí vody, С=1163 W/(m 3 •°С) Q – průtok, (m 3 /hod) t1 – Teplota přívodu t2 – Teplota chlazené chladicí kapaliny |
Podle tohoto vzorce pracují měřiče tepla.
Odpověď: Topný systém má spotřebu 30 kW. V průběhu dne a ročního období se tento údaj mění v závislosti na tepelných ztrátách topných zařízení.
Je velmi důležité porozumět průtoku topného systému. I když víte, že vaše čerpadlo čerpá maximálně 40 litrů za minutu, neznamená to, že vaše čerpadlo čerpá tolik. Vše závisí na odporu topného systému. Čím vyšší je odpor systému, tím nižší je průtok. Velmi často jsem se v praxi setkal s ucpanými filtry s lapači nečistot, které snižují celkovou spotřebu topného systému.
Přesný výpočet bude, pokud na topný systém nainstalujete průtokoměr vody. Pouze prostřednictvím vodoměru můžete přesně zjistit průtok vašeho topného systému a na základě charakteristiky čerpadla pak můžete vypočítat odpor systému.
Tento článek je součástí systému: Projektant ohřevu vody.
Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění
Výpočet hydraulického odporu topného systému zajišťuje účinnost a bezpečnost zařízení. Pokud během instalace dojde k chybám, pak ani výkonný kotel nebude schopen poskytnout teplo do místnosti a náklady na zaplacení účtů budou vysoké. Proto je důležité nejprve vypracovat projekt dokončením všech výpočtů.
Co to je za výpočty?
Hydraulické výpočty vytápění se provádějí ve třetí fázi návrhu tepelné sítě. Patří mezi ně výpočty k určení:
- Průměr a kapacita potrubí.
- Lokální tlakové ztráty v konkrétní oblasti.
- Požadavky na hydraulické spojení.
- Tlaková ztráta celého systému.
- Optimální množství spotřebované vody.
Tyto informace vám umožní vybrat vhodné čerpadlo pro systém. Pokud je bydlení sezónní a není tam elektřina, používají systém, kterým voda sama protéká potrubím bez vlivu čerpadel.
Pomocí hydraulických výpočtů otopné soustavy je vybavena tak, aby se výpočty shodovaly s reálnými náklady.
Kapalina, která vstupuje do baterie, přispívá k vytvoření tepelné rovnováhy. Parametry budou ovlivněny podmínkami vně i uvnitř každé místnosti, které jsou předem nastaveny uživatelem.
Správné výpočty vám umožní instalovat vysoce kvalitní trubky vhodného průměru, které budou splňovat provozní požadavky, a nainstalovat stabilní a spolehlivé zařízení, které pracuje tiše.
Pokud místo centrálního vytápění nainstalujete individuální vytápění, výpočty budou jednodušší.
Pro autonomní systémy je vhodných několik technik:
- s přihlédnutím ke konkrétním ztrátám. Jedná se o standardní výpočty;
- podle délky;
- zohlednění úrovně vodivosti nebo odporu;
- se zaměřením na indikátory dynamického tlaku.
První způsoby se používají, pokud změny teplot nikdy nepřekročí přijatelné meze, a druhé se podílejí na distribuci teplé vody potrubím, pokud kolísání teplot neodpovídá parametrům ve stoupačkách.
Správné údaje sníží náklady na materiál a zvýší účinnost vytápění. Systém obsahuje tyto hlavní prvky:
- regulační a uzavírací ventily. Pro instalaci se používají ventily, kohouty a kulové kohouty;
- potrubí;
- baterie pro ohřev vody;
- zdroj tepelné energie nebo kotelna.
Všechny tyto prvky mají individuální parametry, které je třeba vzít v úvahu při organizaci vytápění.
Výrobci obvykle poskytují informace o zařízení v pokynech. Tabulky a diagramy určené pro tyto účely umožňují zjednodušit výpočty.
Typy systému
Je poměrně obtížné provádět výpočty přesně, což je způsobeno velkým počtem typů topných systémů, které se liší velikostí, prvky a použitými materiály. Majitelé budov používají následující křižovatky:
- Dvoutrubková slepá ulička. Jedná se o oblíbenou odrůdu, která umožňuje efektivně organizovat centrální a jednotlivé topné okruhy.
- Jednotrubka nebo Leningradka. Je považován za jednu z nejúčinnějších možností vytápění, jehož výkon je 30-35 kW.
- Přidružené dvojité potrubí. Tento typ vyžaduje největší množství materiálů pro uspořádání obrysů. Ale i přes to zajišťuje stabilní provoz a umožňuje vysoce kvalitní distribuci kapaliny, která poskytuje teplo do místnosti.
- Radiální. Podobá se předchozí verzi, ale liší se tím, že každé ovládání je umístěno v jednom bodě – na kolektorové jednotce.
Před provedením aplikované strany výpočtů je nutné určit všechny body a pochopit principy fungování kapalného systému.
Cíle a postup
Hydraulické výpočty topného systému provádějí specialisté. Můžete to udělat také sami pomocí speciálních kalkulaček.
Profesionálové si za své služby účtují určitou částku, ale druhá metoda dává nesprávné výsledky.
Cílem těchto výpočtů je umět vybrat přesný průřez potrubí a určit rozdíly v celém systému pro správný výběr čerpadla.
Obvykle se výpočty provádějí, když již byla získána tepelná data. Pokud takové informace neexistují, použijte čísla charakterizující tepelný výkon každé baterie na základě čtverečních záběrů místnosti. Tato možnost však snižuje přesnost.
Postup se skládá z následujících kroků:
- Je připraven axonometrický diagram. Když jsou všechna topná zařízení spočítána a jsou k dispozici údaje o výkonu, jsou vloženy do výkresu.
- Určete průtok kapaliny a velikost potrubí.
- Stanoví se parametry odporu a vybere se čerpadlo.
- Určete objem vody uvnitř systému a parametry expanzní nádoby.
Výpočty se provádějí pomocí diagramu. Pro lepší přehlednost je nakreslena trojrozměrně a jsou na ní uvedeny všechny informace.
Vlastnosti
Kapaliny se pohybují v potrubí pod určitým tlakem. Toto nastavení se může změnit. To je ovlivněno třením na potrubí a úrovní odporu v armaturách. Uživatel ji také mění úpravou teploty v každé místnosti.
Hladina může stoupat, když se kapalina zahřívá, a klesat, když se ochlazuje. Aby se zabránilo nerovnováze v systému, je nutný dostatečný přívod vody do radiátoru. To vám umožní vytvořit v něm normální teplotu.
Chcete-li vše správně vypočítat, musíte se připravit. Při uspořádání systémů musí uživatel shromáždit počáteční data a systematizovat je. Musí se také rozhodnout pro vhodnou možnost výpočtu.
Při provádění hydraulických výpočtů v topném systému jsou nejprve určeny parametry objektu. To vám umožní získat představu o tom, kolik tepla bude místnost potřebovat. Dále začnou vybírat vybavení, které vás v zimě ochrání před chladem.
Při vývoji se vybírá nejen samotný systém, ale určují se i potřebné komponenty pro jeho provoz. To vám umožní získat vhodnou možnost zapojení. Při vytváření půdorysu uveďte výkon baterií, spotřebu chladicí kapaliny, způsoby umístění v domě atd.
Každá část systému je označena, spočítána a nakresleny kroužky.
Jak určit požadovaný průměr potrubí
Při stanovení hydraulického odporu topného systému se volí průměr potrubí. V tomto případě se berou v úvahu tepelné výpočty, pozornost je věnována skutečnosti, jakou rychlostí se kapalina pohybuje v potrubí, a typu systému. Za optimální rychlost se považuje 0,3-0,7 m/s.
Když rychlost dosáhne 0,6 m/s, chladicí kapalina se pohybuje hlučně, příliš nízké hodnoty způsobují vzduchové bloky v systému.
Rovněž se berou v úvahu tepelné toky. Měří se ve wattech a charakterizují množství tepla, které se přenese za určitou dobu.
Kromě těchto údajů potřebujete znát následující parametry zařízení, délku všech sekcí s připojenými zařízeními.
Potřebné údaje je poměrně obtížné zjistit vlastními silami, proto je lepší použít referenční tabulky. Lze je nalézt ve SPiN.
Výběr trubek, které chcete použít ve vaší domácnosti. Odborníci využívají data získaná při analýze různých topných systémů. To je vhodné pouze při uspořádání malé budovy skládající se z jednoho podlaží.
Všechny topné kotle mají přívodní a vratné potrubí.
S jejich pomocí se provádí zapojení do první větve. V ostatních úsecích potrubí jsou trubky redukovány o jeden krok. Ale pokud má dům více než jedno podlaží, tento přístup není efektivní. V tomto případě se neobejdete bez hydraulického výpočtu topného systému.
Jak vypočítat místní odpory
Tento jev je typický pro potrubí a tvarovky. Odpor v topném systému závisí na:
- drsnost trubek uvnitř;
- místa, kde se potrubí zužuje nebo rozšiřuje;
- zatáčky;
- délka;
- kolik a jaký druh T-kusů, kulových ventilů a vyvažovacích zařízení se používá.
Odpor je stanoven pro všechny prostory, ve kterých se nemění průměr a průtok kapaliny a odpovídá teplotní bilanci v místnosti. Pro výpočty se používají údaje o délce úseku, průměru potrubí, rychlosti chladicí kapaliny, charakteristikách armatur, rychlosti vody, koeficientu tření, ztrátách třením, hustotě, tloušťce stěny a drsnosti.
Pro stanovení parametrů hydraulického odporu v topném systému použijte Darcy-Weisbachův vzorec.
hydraulické vyvážení
K vyrovnání tlakových rozdílů se používají regulační a uzavírací ventily. Pro hydraulické spojování použijte:
- návrhové zatížení nebo průtok kapaliny;
- informace o dynamické odolnosti poskytnuté výrobcem;
- lokální odpor v určité oblasti;
- technické parametry kování.
Pro každý ventil je nutné samostatně nastavit požadované parametry, které zajistí efektivní provoz zařízení.
Jak vypočítat ztráty
Odpor hlavního prstencového topného systému tvoří ztráty v primárním okruhu, lokálním systému, generátoru tepla, výměníku tepla. Součet tohoto parametru umožňuje získat informaci o celkovém hydraulickém odporu.
Systém je připojen ke kotlům pomocí hydraulického separátoru. V tomto případě bude automatizace každého kotle udržovat parametry chladicí kapaliny na výstupu do 800 stupňů. V blízkosti každého separátoru je umístěn automatický regulátor.
Z rozdělovače se používá kovoplastové potrubí a za dodávku tepla do rozdělovačů jsou zodpovědné ocelové trubky nebo vodovodní a plynové potrubí.
Po určení ztrát se vypočítají další prvky systému.
Výpočty oběhového čerpadla
Hydraulický výpočet otopné soustavy zahrnuje výběr a výpočet čerpadel. Tento postup umožňuje určit tlakovou ztrátu tekutiny procházející celým potrubím.
Hydraulický výpočet otopné soustavy zahrnuje výběr a výpočet čerpadel. Tento postup umožňuje určit tlakovou ztrátu tekutiny procházející celým potrubím.
V důsledku toho můžete získat údaj, který vám umožní určit, jaký tlak musí čerpací zařízení dosáhnout, aby se kapalina pohybovala. K výpočtu tohoto parametru použijte speciální vzorec P = Rl + Z. V něm:
- P je tlaková ztráta v potrubí.
- R – úroveň třecího odporu.
- L – délka určitého segmentu.
- Z – tlaková ztráta při lokálním odporu.
Varování! Výpočet systémů se dvěma nebo jedním potrubím se provádí obecně podle délky potrubí v každé větvi. Pro první možnost se používá linka vpřed a vzad.
Takový hydraulický výpočet topného systému je složitý. Ale pro vzorec lze data Rl získat ze Shevelevovy tabulky.
Pro získání přesných údajů je nutné vypočítat a shrnout získané hodnoty a číslo vynásobit bezpečnostním faktorem. Konečný výsledek vám napoví, s jakým tlakem bude muset čerpadlo pracovat, aby zajistilo systému dostatečný tlak chladicí kapaliny.
Při výběru zařízení je třeba vzít v úvahu skutečnost, že při výběru je třeba vzít v úvahu hlavní bod, který je třeba vzít v úvahu, kolik kapaliny je umístěno uvnitř topného okruhu a kolik vody se spotřebuje ve všech větvích.
Při výběru čerpacího zařízení je nutné ponechat určitou rezervu.
Co dělat s expanzními nádobami
Hydraulický výpočet systému ohřevu vody zahrnuje výpočty nádrže, která je instalována v uzavřeném okruhu. K tomu je nutné určit, na jaké parametry se objem kapaliny po zahřátí na provozní parametry zvětší. To je obtížný úkol, ale dá se to zvládnout.
Nejčastěji je objem nádrže určen desetinou celkové kapaliny v systému, s přihlédnutím k radiátorům a vodnímu plášti kotle. Proto, abyste zjistili informace, musíte otevřít pas jednotky a najít údaje o tom, kolik pojme jedna část baterie a nádrže kotle. Dále se vypočítá objem celého systému. K tomu se určí průřez potrubí a vynásobí se délkou. Výsledná čísla je potřeba sečíst a doplnit k nim údaje z pasu. Poté se odebere desetina výsledku. To znamená, že pokud celý systém obsahuje 200 litrů vody, pak musí expanzní nádoba pojmout minimálně 20 litrů.
Nejdůležitější znaky
Hydraulický výpočet topného systému je velmi obtížné správně provést. V tomto případě je nutné vzít v úvahu různé parametry, určit technické parametry a určit tepelný topný výkon. Pokud je postup správně proveden, bude možné vybrat nejvhodnější expanzní nádobu, průměr potrubí a další prvky topného okruhu.
Myslíte si, že stojí za to kontaktovat odborníka, nebo byste měli výpočty provést sami?