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I moderni sistemi di riscaldamento hanno un approccio fondamentalmente diverso alla regolazione: questo non è un processo di configurazione prima di iniziare con il successivo funzionamento in una modalità idraulica costante, si tratta di sistemi con un regime termico in costante cambiamento durante il funzionamento, che, di conseguenza, richiede apparecchiature per tenere traccia di questi cambiamenti e rispondere a loro. Nuovi approcci, soluzioni, materiali e progetti nei sistemi di riscaldamento sviluppano questi sistemi già altamente complessi e dinamici. In queste condizioni, gli specialisti devono essere esperti nella varietà e nelle specifiche dell'uso di moderne valvole di controllo per l'implementazione di sistemi di riscaldamento ad alta tecnologia ed efficienti dal punto di vista energetico con costi di capitale ottimizzati.
Compiti e sequenza del calcolo idraulico dell'impianto di riscaldamento
Il calcolo idraulico insieme all'uso e alla corretta installazione delle valvole di controllo nei moderni sistemi di riscaldamento è garanzia di un funzionamento efficiente.
I punti principali del funzionamento efficiente dell'impianto di riscaldamento sono:
- la fornitura di refrigerante ai dispositivi di riscaldamento in quantità sufficiente a garantire l'equilibrio termico dei locali con una temperatura dell'aria esterna variabile e la temperatura dell'aria interna impostata dall'utente del locale (entro i limiti del locale normalizzato per questo scopo funzionale ); minimizzazione dei costi operativi, inclusi i costi energetici, per superare la resistenza idraulica del sistema; minimizzazione degli investimenti di capitale nella realizzazione di un impianto di riscaldamento, dipendente, tra l'altro, dai diametri dei tubi adottati; silenziosità, affidabilità e stabilità dell'impianto di riscaldamento.
Per garantire la conformità dei sistemi di riscaldamento ai requisiti elencati, è necessario risolvere i seguenti compiti, che vengono implementati nel processo di calcolo idraulico:
determinare i diametri delle tubazioni nelle sezioni dell'impianto di riscaldamento, tenendo conto delle velocità di movimento del liquido di raffreddamento consigliate ed economicamente realizzabili; calcolare le perdite di carico idraulico nelle sezioni del sistema; eseguire il bilanciamento idraulico di rami strumentali paralleli e altri del sistema, utilizzando valvole di controllo per il bilanciamento dinamico durante le modalità operative termiche e idrauliche non stazionarie del sistema di riscaldamento; determinare la perdita di pressione e la portata dell'agente riscaldante nell'impianto di riscaldamento.
Il calcolo idraulico è la fase più difficile, dispendiosa in termini di tempo e importante nella progettazione di sistemi di riscaldamento dell'acqua. Prima di essere eseguito, devono essere eseguiti i seguenti lavori di calcolo e grafici:
- è stato determinato il bilancio termico dei locali riscaldati; è stato selezionato il tipo di dispositivi di riscaldamento o superfici di scambio termico e la loro collocazione negli ambienti riscaldati è stata effettuata sulle planimetrie dell'edificio; sono state prese decisioni fondamentali sulla configurazione del sistema di riscaldamento dell'acqua (posizionamento della fonte di calore, instradamento delle condutture principali e diramazioni degli strumenti), il tipo di condutture utilizzate, le valvole di intercettazione e controllo (valvole, rubinetti, valvole e regolatori di pressione, portata, termostati); si traccia uno schema dell'impianto di riscaldamento (preferibilmente assonometrico) con l'indicazione del numero, dei carichi termici e delle lunghezze delle sezioni calcolate; viene determinato l'anello di circolazione principale: un circuito chiuso, che include sezioni successive di tubazioni con una portata massima del vettore di calore dalla fonte di energia termica al dispositivo di riscaldamento più distante (per un sistema a due tubi) o un ramo dello strumento -riser (per un sistema monotubo) e ritorno alla fonte di calore.
La sezione calcolata della tubazione è una sezione di diametro costante con una portata costante del liquido di raffreddamento, determinata dal bilancio termico dei locali.La numerazione delle sezioni calcolate inizia dalla fonte di calore (ITP o generatore di calore). I punti nodali nei punti di diramazione sulla condotta principale di alimentazione, di regola, sono designati con lettere maiuscole dell'alfabeto; nei nodi corrispondenti sulle condotte principali prefabbricate, sono indicati con un tratto.
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I punti nodali in corrispondenza dei punti di diramazione delle derivazioni del dispositivo di distribuzione (montanti) sono designati con numeri arabi, che corrispondono al numero del piano nei sistemi orizzontali o al numero del ramo-montante del dispositivo nei sistemi verticali; nei nodi per la raccolta dei flussi di refrigerante, questi numeri sono indicati con un primo. Il numero di ciascuna sezione calcolata è costituito da due lettere o numeri che corrispondono all'inizio e alla fine della sezione.
Si consiglia di eseguire la numerazione dei rami strumentali (montanti) negli impianti di riscaldamento verticali in numeri arabi in senso orario lungo il perimetro dell'edificio, a partire dall'appartamento situato nella parte superiore sinistra della planimetria.
Le lunghezze delle sezioni delle tubazioni dell'impianto di riscaldamento con una precisione di 0,1 m sono determinate secondo piani disegnati in scala.
Il carico termico della sezione calcolata è pari al flusso termico che deve trasferire (sulle tubazioni di alimentazione) o trasferire (sulle tubazioni di ritorno) il refrigerante che viene trasportato sulla sezione. Il carico termico delle sezioni calcolate del sistema di distribuzione principale e tubazioni prefabbricate con arrotondamento a 10 W viene calcolato dopo aver applicato il carico termico a tutti i dispositivi di riscaldamento e ai rami degli strumenti. Di regola, il carico termico dell'area calcolata Qi-j
, W, indicano sopra la linea di estensione e la lunghezza della sezione
li-j
in metri - sotto la linea di estensione.
Conoscere la quantità di calore acceso i-j
-sezione dell'impianto di riscaldamento
Qi-j
- che trasporta il liquido di raffreddamento con temperature in
tg
servire e
per
nelle tubazioni di ritorno, è possibile determinare la portata richiesta del mezzo di riscaldamento nelle sezioni corrispondenti dell'impianto di riscaldamento
(1)
Dove: a partire dal
= 4,2 kJ / (kg ° C) - calore specifico dell'acqua;
tg
- temperatura di progetto del liquido di raffreddamento caldo nell'impianto di riscaldamento, ° С;
per
- temperatura di progetto del vettore di calore raffreddato nel sistema di riscaldamento, ° С.
Osservazione del Programma
Per comodità di calcolo, vengono utilizzati programmi di calcolo idraulici amatoriali e professionali.
Il più popolare è Excel.
È possibile utilizzare il calcolo online in Excel Online, CombiMix 1.0 o il calcolatore di calcolo idraulico online. Il programma stazionario viene selezionato tenendo conto dei requisiti del progetto.
La principale difficoltà nel lavorare con tali programmi è la mancanza di conoscenza delle basi dell'idraulica. In alcuni di essi, non ci sono decodifiche delle formule, le caratteristiche della ramificazione delle condutture e il calcolo delle resistenze in circuiti complessi non sono considerate.
- HERZ C.O. 3.5 - calcola utilizzando il metodo della perdita di pressione lineare specifica.
- DanfossCO e OvertopCO possono contare su sistemi a circolazione naturale.
- "Flusso" (Potok): consente di applicare un metodo di calcolo con una differenza di temperatura variabile (scorrevole) tra le colonne montanti.
È necessario chiarire i parametri per l'immissione dei dati sulla temperatura - in Kelvin / Celsius.
· Diminuzione delle prestazioni del sistema (aumento dell'inerzia termica).
Per garantire la riduzione al minimo dei costi di capitale in base alla seconda condizione economica, i diametri delle tubazioni e dei raccordi dovrebbero essere i più piccoli, ma non comportare, alla portata di progetto del refrigerante, la comparsa di rumore idraulico nelle tubazioni e nelle chiusure. valvole di arresto e di controllo dell'impianto di riscaldamento, che si verificano a valori della velocità del liquido di raffreddamento di 0,6-1, 5 m / s in base al valore del coefficiente di resistenza locale.
Ovviamente, con la direzione opposta ai requisiti di cui sopra per la dimensione del diametro determinato della tubazione, si ha una regione di valori ragionevoli della velocità di movimento del liquido di raffreddamento.Come dimostra l'esperienza nella costruzione e nel funzionamento di sistemi di riscaldamento, nonché un confronto tra costi di capitale e operativi, l'intervallo ottimale di valori per la velocità di movimento del liquido di raffreddamento è compreso tra 0,3 ... 0,7 SM. In questo caso, la perdita di carico specifica sarà 45 ... 280 Pa / m per le tubazioni in polimero e 60 ... 480 Pa / m per le tubazioni in acciaio per acqua e gas.
Tenendo conto del costo più elevato delle tubazioni realizzate con materiali polimerici, è consigliabile aderire a velocità più elevate di movimento del refrigerante in esse per evitare un aumento degli investimenti di capitale durante la costruzione. Allo stesso tempo, i costi di esercizio (perdite di pressione idraulica) nei tubi in materiali polimerici saranno inferiori o rimarranno allo stesso livello rispetto ai tubi in acciaio a causa di un valore significativamente inferiore del coefficiente di attrito idraulico.
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Per determinare il diametro interno della tubazione dvn
nella sezione calcolata dell'impianto di riscaldamento con un flusso di calore trasportato noto e una differenza di temperatura nelle tubazioni di mandata e di ritorno
∆tco
= 90 - 70 = 20 ° C (per impianti di riscaldamento bitubo) o la portata del vettore di calore, è conveniente utilizzare la Tabella 1.
Tabella 1. Determinazione del diametro interno delle tubazioni dell'impianto di riscaldamento
L'ulteriore scelta di tubazioni per i sistemi di supporto vitale ingegneristico, compreso il riscaldamento, è quella di determinare il tipo di tubo che, nelle condizioni operative pianificate, fornirà la massima affidabilità e durata. Requisiti così elevati sono spiegati dal fatto che le condutture per i sistemi di approvvigionamento di acqua calda e fredda, riscaldamento, sistemi di fornitura di calore per ventilazione e condizionamento dell'aria, fornitura di gas e altri sistemi di ingegneria attraversano quasi l'intero volume dell'edificio.
Tavolo 2
Il costo delle condutture di tutti i sistemi di ingegneria rispetto al costo dell'edificio è inferiore allo 0,1% e un incidente o la sostituzione delle condutture quando la loro durata è inferiore alla vita utile dell'edificio comporta significativi costi aggiuntivi per cosmetici o riparazioni importanti, senza dimenticare le possibili perdite in caso di incidente per il ripristino delle attrezzature e dei valori dei materiali nell'edificio.
Tutti i tubi industriali utilizzati negli impianti di riscaldamento possono essere suddivisi in due grandi gruppi: metallici e non metallici. La principale caratteristica distintiva dei tubi metallici è la resistenza meccanica, i tubi non metallici sono la durata.
In base al diametro interno predeterminato della tubazione, viene preso il diametro nominale corrispondente dy
per tubi metallici o diametro esterno e spessore della parete del tubo
dí x s
per tubazioni in polimero (metallo-polimero).
Diversi tipi di tubi hanno diverse caratteristiche meccaniche, idrauliche e operative, che hanno effetti diversi sui processi idrodinamici e sulla distribuzione dei flussi di calore nell'impianto di riscaldamento.
È noto che con una diminuzione delle perdite idrauliche di pressione di attrito durante il movimento del liquido di raffreddamento nelle tubazioni, l'efficienza di regolazione del flusso di liquido di raffreddamento (flusso di calore) del dispositivo di riscaldamento aumenta a causa dell'aumento (ridistribuzione) dell'attuato pressione disponibile su valvole, rubinetti, valvole o altri raccordi controllati manualmente o automaticamente. In questo caso, si parla di un aumento dell'autorità della valvola di controllo. L'autorità della valvola di controllo deve essere intesa come la frazione della pressione situata nella sezione regolata, che viene spesa per superare la resistenza locale della valvola (valvola) quando il liquido di raffreddamento si muove.
Come lavorare in EXCEL
L'uso delle tabelle Excel è molto conveniente, poiché i risultati dei calcoli idraulici sono sempre ridotti in forma tabulare. È sufficiente definire la sequenza di azioni e preparare formule esatte.
Inserimento dei dati iniziali
Viene selezionata una cella e viene immesso un valore. Tutte le altre informazioni vengono semplicemente prese in considerazione.
- il valore D15 viene ricalcolato in litri, quindi è più facile percepire la portata;
- cella D16 - aggiungi la formattazione in base alla condizione: "Se v non rientra nell'intervallo 0,25 ... 1,5 m / s, lo sfondo della cella è rosso / il carattere è bianco".
Per le tubazioni con una differenza di altezza di ingresso e uscita, la pressione statica viene aggiunta ai risultati: 1 kg / cm2 per 10 m.
Presentazione dei risultati
Lo schema dei colori dell'autore ha un carico funzionale:
- Le celle turchese chiaro contengono dati grezzi: puoi cambiarli.
- Celle verde chiaro: costanti da inserire o dati poco soggetti a modifiche.
- Cellule gialle - calcoli preliminari ausiliari.
- Celle giallo chiaro - risultati del calcolo.
- Caratteri: blu - dati iniziali;
- nero - risultati intermedi/non principali;
- rosso: i risultati principali e finali del calcolo idraulico.
Risultati nella tabella Excel
Esempio di Alexander Vorobyov
Un esempio di un semplice calcolo idraulico in Excel per una sezione orizzontale di una tubazione.
- lunghezza tubo 100 metri;
- ø108 mm;
- spessore parete 4 mm.
Tabella dei risultati del calcolo della resistenza locale
Complicando i calcoli passo passo in Excel, è meglio padroneggiare la teoria e risparmiare parzialmente sul lavoro di progettazione. Grazie ad un approccio competente, il tuo sistema di riscaldamento diventerà ottimale in termini di costi e trasferimento di calore.
