Cálculo hidráulico del sistema de calefacción en un ejemplo específico.

La calefacción basada en la circulación de agua caliente es la opción más común para organizar una casa privada. Para un diseño de sistema competente, es necesario tener resultados de análisis preliminares, el llamado cálculo hidráulico del sistema de calefacción, que vincula la presión en todas las secciones de la red con los diámetros de las tuberías.

El artículo presentado describe en detalle la técnica de cálculo. Para comprender mejor el algoritmo de acciones, examinamos el procedimiento de cálculo utilizando un ejemplo específico.

Siguiendo la secuencia descrita, será posible determinar el diámetro óptimo de la tubería principal, el número de dispositivos de calentamiento, la potencia de la caldera y otros parámetros del sistema necesarios para organizar un suministro de calor individual efectivo.

El concepto de cálculo hidráulico.

El factor determinante en el desarrollo tecnológico de los sistemas de calefacción se ha convertido en el ahorro de energía habitual. El deseo de ahorrar dinero hace un acercamiento más cuidadoso al diseño, selección de materiales, métodos de instalación y operación de calefacción para el hogar.

Por lo tanto, si decide crear un sistema de calefacción único y principalmente económico para su apartamento u hogar, le recomendamos que se familiarice con las reglas de cálculo y diseño.

Antes de definir el cálculo hidráulico del sistema, debe comprender clara y claramente que el sistema de calefacción individual de un apartamento y una casa se encuentra condicionalmente en un orden de magnitud más alto en relación con el sistema de calefacción central de un edificio grande.

Un sistema de calefacción personal se basa en un enfoque fundamentalmente diferente de los conceptos de calor y energía.

La esencia del cálculo hidráulico es que el caudal de refrigerante no se establece de antemano con una aproximación significativa a los parámetros reales, sino que se determina uniendo los diámetros de la tubería con los parámetros de presión en todos los anillos del sistema.

Es suficiente llevar a cabo una comparación trivial de estos sistemas de acuerdo con los siguientes parámetros.

1. El sistema de calefacción central (caldera-casa-apartamento) se basa en tipos estándar de energía: carbón, gas. En un sistema autónomo, puede usar casi cualquier sustancia que tenga un alto calor específico de combustión, o una combinación de varios materiales líquidos, sólidos y granulares.
2. DSP está construido sobre elementos convencionales: tuberías de metal, baterías "torpes", válvulas de cierre. Un sistema de calefacción individual le permite combinar una variedad de elementos: radiadores de secciones múltiples con buena disipación de calor, termostatos de alta tecnología, diferentes tipos de tuberías (PVC y cobre), grifos, tapones, accesorios y, por supuesto, sus propias calderas más económicas, bombas de circulación.
3. Si ingresa al apartamento de una típica casa de paneles construida hace unos 20-40 años, vemos que el sistema de calefacción se reduce a la presencia de una batería de 7 celdas debajo de la ventana en cada habitación del apartamento más un tubo vertical a través de toda la casa (elevador), con el que puede "comunicarse" con vecinos arriba / abajo. Ya sea un sistema de calefacción autónomo (ASO), le permite construir un sistema de cualquier complejidad, teniendo en cuenta los deseos individuales de los residentes del apartamento.
4. A diferencia del DSP, un sistema de calefacción separado tiene en cuenta una lista bastante impresionante de parámetros que afectan la transmisión, el consumo de energía y la pérdida de calor. El régimen de temperatura del entorno, el rango de temperatura requerido en las instalaciones, el área y el volumen de la habitación, el número de ventanas y puertas, el propósito de las instalaciones, etc.

Por lo tanto, el cálculo hidráulico del sistema de calefacción (GRSO) es un conjunto condicional de características calculadas del sistema de calefacción, que proporciona información completa sobre parámetros como el diámetro de la tubería, cantidad de radiadores y válvulas.

Este tipo de radiador se instaló en la mayoría de las casas de paneles en el espacio postsoviético. Ahorro en materiales y la falta de una idea de diseño "en la cara"

GRSO le permite elegir la bomba de agua de anillo adecuada (caldera de calefacción) para transportar agua caliente a los elementos finales del sistema de calefacción (radiadores) y, al final, tener el sistema más equilibrado, lo que afecta directamente las inversiones financieras en calefacción de la casa.

Otro tipo de radiador de calefacción para DSP. Este es un producto más versátil que puede tener cualquier cantidad de bordes. Para que pueda aumentar o disminuir el área de transferencia de calor

Secuencia de pasos de cálculo

Hablando sobre el cálculo del sistema de calefacción, observamos que este procedimiento es el más ambiguo e importante en términos de diseño.

Antes de realizar el cálculo, debe realizar un análisis preliminar del sistema futuro, por ejemplo:

• establecer el balance de calor en todos y específicamente en cada habitación del apartamento;
• seleccione termostatos, válvulas y reguladores de presión;
• Identificar áreas del sistema con consumo máximo y mínimo de portador de calor.

Además, es necesario determinar el esquema general de transporte del refrigerante: circuito completo y pequeño, sistema de tubería simple o carretera de dos tubos.

Como resultado del cálculo hidráulico, obtenemos varias características importantes del sistema hidráulico que proporcionan respuestas a las siguientes preguntas:

• cuál debería ser el poder de la fuente de calefacción;
• ¿Cuál es el caudal y la velocidad del refrigerante?
• qué diámetro de la tubería principal de la tubería de calor se necesita;
• ¿Cuáles son las posibles pérdidas de calor y la masa del refrigerante en sí?

Otro aspecto importante del cálculo hidráulico es el procedimiento de equilibrio (enlace) de todas las partes (ramas) del sistema durante condiciones térmicas extremas utilizando dispositivos de control.

Existen varios tipos principales de productos de calefacción: secciones múltiples de hierro fundido y aluminio, paneles de acero, radiadores bimetálicos y cubiertas. Pero los más comunes son los radiadores de aluminio de múltiples secciones.

El área de asentamiento de la tubería es una sección con un diámetro constante de la tubería en sí, así como un flujo de agua caliente sin cambios, que está determinado por la fórmula del equilibrio térmico de las habitaciones. La lista de zonas de diseño comienza desde una bomba o fuente de calor.

Condiciones iniciales del ejemplo.

Para una explicación más específica de todos los detalles del error de cálculo hidráulico, tomamos un ejemplo concreto de una carcasa convencional. En stock tenemos un apartamento clásico de 2 habitaciones de una casa de paneles con un área total de 65.54 m², que incluye dos habitaciones, una cocina, baño y aseo separados, pasillo doble, balcón doble.

Después de poner en funcionamiento, recibimos la siguiente información sobre la disponibilidad del apartamento. El apartamento descrito incluye masilla y paredes pintadas hechas de estructuras de hormigón armado monolítico, ventanas de perfil con dos vidrios de cámara, puertas interiores prensas de tyrse y baldosas de cerámica en el piso del baño.

Una típica casa de paneles de 9 pisos con cuatro entradas. Hay 3 apartamentos en cada piso: uno de 2 habitaciones y dos de 3 habitaciones. El apartamento está ubicado en el quinto piso.

Además, la carcasa presentada ya está equipada con cableado de cobre, dispensadores y una aleta separada, estufa de gas, baño, lavabo, inodoro, radiador toallero, fregadero.

Y lo más importante, las salas de estar, baño y cocina ya tienen radiadores de calefacción de aluminio. La pregunta sobre las tuberías y la caldera permanece abierta.

Cómo se recopilan los datos

El cálculo hidráulico del sistema se basa en su mayor parte en cálculos relacionados con el cálculo de la calefacción sobre el área de la habitación.

Por lo tanto, debe tener la siguiente información:

• el área de cada habitación individual;
• dimensiones de los conectores de ventanas y puertas (las puertas internas casi no tienen efecto sobre la pérdida de calor);
• condiciones climáticas, características de la región.

Procederemos de los siguientes datos. El área de la sala común es de 18.83 m.², dormitorio - 14,86 m², cocina - 10,46 m², balcón - 7,83 m² (cantidad), corredor - 9,72 m² (cantidad), baño - 3.60 m², baño - 1.5 m². Puertas de entrada - 2.20 m², escaparate de la sala común - 8.1 m², ventana del dormitorio - 1,96 m², ventana de cocina - 1,96 m².

La altura de las paredes del apartamento es de 2 metros y 70 cm. Las paredes externas están hechas de concreto de clase B7 más yeso interno, 300 mm de espesor.Paredes internas y tabiques - rodamiento 120 mm, ordinario - 80 mm. Suelo y, en consecuencia, techo de losas de hormigón de clase B15, espesor 200 mm.

El diseño de este apartamento brinda la oportunidad de crear una sola rama de calefacción que pasa por la cocina, el dormitorio y la sala común, lo que proporcionará una temperatura promedio de 20-22 ° C en las habitaciones (+)

¿Qué pasa con el medio ambiente? El apartamento está en la casa, que se encuentra en el medio de un microdistrito de un pueblo pequeño. La ciudad se encuentra en una cierta tierra baja, la altura sobre el nivel del mar es de 130-150 m. El clima es continental templado con inviernos fríos y veranos bastante cálidos.

La temperatura media anual, + 7,6 ° C. La temperatura promedio de enero es -6.6 ° C, julio + 18.7 ° C. Viento - 3.5 m / s, humedad promedio - 74%, precipitación 569 mm.

Al analizar las condiciones climáticas de la región, debe tenerse en cuenta que estamos lidiando con una amplia gama de temperaturas, lo que a su vez afecta el requisito especial para ajustar el sistema de calefacción del apartamento.

Generador de calor de energía

Uno de los componentes principales del sistema de calefacción es una caldera: eléctrica, de gas, combinada, en esta etapa no importa. Dado que su característica principal es importante para nosotros: la energía, es decir, la cantidad de energía por unidad de tiempo que se gastará en calefacción.

El poder de la caldera está determinado por la siguiente fórmula:

W caldera = (S room * W business) / 10,

donde:

• Sroom - la suma de las áreas de todas las habitaciones que requieren calefacción;
• Hizo - potencia específica, teniendo en cuenta las condiciones climáticas de la ubicación (es por eso que era necesario conocer el clima de la región).

Lo que es característico, para diferentes zonas climáticas tenemos los siguientes datos:

• zonas del norte - 1.5 - 2 kW / m²;
• zona central - 1 - 1.5 kW / m²;
• regiones del sur - 0.6 - 1 kW / m².

Estas cifras son bastante arbitrarias, pero sin embargo dan una respuesta numérica clara sobre el impacto ambiental en el sistema de calefacción del apartamento.

Este mapa muestra zonas climáticas con diferentes condiciones de temperatura. La ubicación de la vivienda en relación con la zona y cuánto necesita gastar en calentar un metro cuadrado de kW de energía (+)

La suma del área del apartamento que necesita ser calentada es igual al área total del apartamento y es igual a, 65.54-1.80-6.03 = 57.71 m2 (menos el balcón). La potencia específica de la caldera para la región central con inviernos fríos es de 1,4 kW / m2. Por lo tanto, en nuestro ejemplo, la potencia calculada de la caldera de calefacción es equivalente a 8.08 kW.

Parámetros dinámicos de fluidos

Pasamos a la siguiente etapa de cálculos: análisis del consumo de refrigerante. En la mayoría de los casos, el sistema de calefacción de un departamento difiere de otros sistemas, esto se debe a la cantidad de paneles de calefacción y la longitud de la tubería. La presión se utiliza como una "fuerza impulsora" adicional del flujo verticalmente a través del sistema.

En edificios privados de una o varias plantas, edificios de apartamentos antiguos tipo panel, se utilizan sistemas de calefacción de alta presión, que permiten transportar la sustancia liberadora de calor a todas las secciones de un sistema de calefacción ramificado y de múltiples anillos y elevar el agua a toda la altura (hasta el piso 14) del edificio.

Por el contrario, un apartamento ordinario de 2 o 3 habitaciones con calefacción independiente no tiene tal variedad de anillos y ramas del sistema; incluye no más de tres circuitos.

Esto significa que el refrigerante se transporta utilizando el proceso natural del flujo de agua. Pero también puedes usar bombas de circulación, la calefacción es proporcionada por una caldera de gas / eléctrica.

Recomendamos utilizar una bomba de circulación para calentar habitaciones de más de 100 m.². La bomba se puede montar tanto antes como después de la caldera, pero generalmente se coloca en el "retorno": temperatura más baja del portador, menos suministro de aire, mayor vida útil de la bomba

Los especialistas en el diseño e instalación de sistemas de calefacción determinan dos enfoques principales en términos de cálculo del volumen de refrigerante:

1. Según la capacidad real del sistema. Se resumen todos los volúmenes de cavidades, sin excepción, donde fluirá el flujo de agua caliente: la suma de secciones individuales de tuberías, secciones de radiadores, etc. Pero esta es una opción bastante lenta.
2. Por potencia de caldera. Aquí, las opiniones de los expertos divergieron mucho, algunos dicen 10, otros 15 litros por unidad de capacidad de la caldera.

Desde un punto de vista pragmático, es necesario tener en cuenta el hecho de que el sistema de calefacción probablemente no solo suministrará agua caliente para la habitación, sino que también calentará el agua para la bañera / ducha, el lavabo, el lavabo y la secadora, y tal vez también para un hidromasaje o jacuzzi. Esta opción es más simple.

Por lo tanto, en este caso, recomendamos instalar 13.5 litros por unidad de potencia. Multiplicando este número por la potencia de la caldera (8.08 kW), obtenemos el volumen calculado de masa de agua - 109.08 litros.

La velocidad calculada del refrigerante en el sistema es precisamente ese parámetro que le permite seleccionar un diámetro de tubería específico para el sistema de calefacción.

Se calcula mediante la siguiente fórmula:

V = (0.86 * W * k) / t-to,

donde:

• W - potencia de la caldera;
• t - temperatura del agua suministrada;
• a - temperatura del agua en el circuito de retorno;
• k - eficiencia de la caldera (0,95 para caldera de gas).

Sustituyendo los datos calculados en la fórmula, tenemos: (0.86 * 8080 * 0.95) / 80-60 = 6601.36 / 20 = 330kg / h. Por lo tanto, en una hora, 330 l de refrigerante (agua) se mueven en el sistema, y ​​la capacidad del sistema es de aproximadamente 110 l.

Determinación del diámetro de la tubería.

Para la determinación final del diámetro y el grosor de las tuberías de calefacción, queda por tratar el tema de la pérdida de calor.

La cantidad máxima de calor sale de la habitación a través de las paredes, hasta el 40%, a través de las ventanas, el 15%, el piso, el 10%, todo lo demás a través del techo / techo. El apartamento se caracteriza por pérdidas principalmente a través de ventanas y módulos de balcón.

Hay varios tipos de pérdida de calor en habitaciones con calefacción:

1. Pérdida de presión de la tubería. Este parámetro es directamente proporcional al producto de la pérdida de fricción específica dentro de la tubería (proporcionada por el fabricante) por la longitud total de la tubería. Pero dada la tarea actual, tales pérdidas pueden ser ignoradas.
2. Pérdida de carga en resistencias locales de tuberías - Costos de calor en accesorios y equipamiento interior. Pero dadas las condiciones del problema, una pequeña cantidad de curvas de ajuste y la cantidad de radiadores, tales pérdidas pueden descuidarse.
3. Pérdidas de calor según la ubicación del apartamento.. Hay otro tipo de costos de calefacción, pero están más relacionados con la ubicación de la habitación en relación con el resto del edificio. Para un apartamento ordinario, que se encuentra en el medio de la casa y adyacente a la izquierda / derecha / arriba / abajo con otros apartamentos, la pérdida de calor a través de las paredes laterales, el techo y el piso es prácticamente igual a "0".

Solo puede tener en cuenta las pérdidas a través del frente del apartamento: un balcón y la ventana central de la sala común. Pero esta pregunta se está cerrando debido a la adición de 2-3 secciones a cada uno de los radiadores.

El valor del diámetro de las tuberías se selecciona de acuerdo con el flujo del refrigerante y la velocidad de su circulación en la calefacción principal.

Analizando la información anterior, vale la pena señalar que, para la velocidad calculada del agua caliente en el sistema de calefacción, se conoce la velocidad de movimiento tabular de las partículas de agua en relación con la pared de la tubería en una posición horizontal de 0.3-0.7 m / s.

Para ayudar al maestro, presentamos la llamada lista de verificación de cálculos para un cálculo hidráulico típico de un sistema de calefacción:

• recopilación de datos y cálculo de la potencia de la caldera;
• volumen y velocidad del portador de calor;
• pérdida de calor y diámetro de la tubería.

A veces, cuando se calcula mal, puede obtener un diámetro de tubería lo suficientemente grande como para bloquear el volumen calculado del refrigerante. Este problema se puede resolver aumentando el desplazamiento de la caldera o agregando un tanque de expansión adicional.

En nuestro sitio hay un bloque de artículos dedicados al cálculo del sistema de calefacción, le recomendamos que lea:

1. Cálculo térmico de un sistema de calefacción: cómo calcular correctamente la carga en un sistema
2. Cálculo del calentamiento de agua: fórmulas, reglas, ejemplos de implementación.
3. Cálculo termotécnico de un edificio: especificaciones y fórmulas para realizar cálculos + ejemplos prácticos

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Características, ventajas y desventajas de los sistemas de circulación natural y forzada para el medio de calentamiento:

Resumiendo el cálculo hidráulico, como resultado, obtuvimos características físicas específicas del futuro sistema de calefacción.

Naturalmente, este es un esquema de cálculo simplificado, que proporciona datos aproximados sobre el cálculo hidráulico para el sistema de calefacción de un apartamento típico de dos habitaciones.

¿Intenta realizar de forma independiente un cálculo hidráulico del sistema de calefacción? ¿O tal vez no están de acuerdo con el material indicado? Esperamos sus comentarios y preguntas: el bloque de comentarios se encuentra a continuación.