Calculul sistemului de încălzire monotub: ce trebuie avut în vedere la calcul + exemplu practic

Sistemul de încălzire cu o singură conductă este una dintre soluțiile de distribuire a țevilor în interiorul clădirilor cu conectarea dispozitivelor de încălzire. O astfel de schemă pare a fi cea mai simplă și eficientă. Construcția unei ramuri de încălzire după varianta «cu o singură conductă» costă proprietarii mai puțin decât alte metode.

Pentru a asigura funcționalitatea schemei, este necesar să efectuați un calcul preliminar al sistemului de încălzire cu o singură conductă – acest lucru va permite menținerea temperaturii dorite în casă și prevenirea pierderii de presiune în rețea. Cu această sarcină este foarte posibil să vă descurcați singur. Vă îndoiți de forțele dumneavoastră?

Vă vom spune care sunt particularitățile dispozitivului unui sistem cu o singură conductă, vom da exemple de scheme funcționale, vom explica ce calcule trebuie efectuate obligatoriu în etapa de planificare a circuitului de încălzire.

Dispozitivul schemei de încălzire cu o singură conductă

Stabilitatea hidraulică a sistemului este asigurată în mod tradițional prin selectarea optimă a diametrului nominal al conductelor (Dusl). O schemă stabilă poate fi realizată prin metoda selectării diametrelor, fără reglarea prealabilă a sistemelor de încălzire cu termoregulatoare, destul de simplu.

Tocmai la astfel de sisteme de încălzire are o relație directă schema cu o singură conductă cu montaj vertical/orizontal al radiatoarelor și în absența totală a armăturilor de închidere și reglare pe coloane (ramificații către aparate).

Exemplu ilustrativ de instalare a unui element de radiator într-o schemă organizată după principiul circulației cu o singură țeavă. În acest caz, se utilizează conducte metaloplastice cu fittinguri metalice.

Prin metoda modificării diametrelor țevilor într-o schemă de încălzire inelară cu o singură conductă se pot echilibra suficient de precis pierderile de presiune existente. Gestionarea fluxurilor de agent termic în interiorul fiecărui aparat de încălzire individual este asigurată de instalarea termoregulatorului.

De obicei, în cadrul procesului de proiectare a unui sistem de încălzire după schema cu o singură conductă, în prima etapă se construiesc nodurile de legare a radiatoarelor. În a doua etapă se efectuează legarea inelelor de circulație.

Soluția clasică de schemă, în care pentru curgerea agentului termic și distribuirea apei către radiatoarele termice se folosește o singură țeavă. Această schemă se numără printre cele mai simple variante (+)

Construcția nodului de racordare a unui aparat individual presupune determinarea pierderilor de presiune la nivelul nodului. Se efectuează calculul ținând cont de distribuția uniformă a debitului agentului termic de către termoregulator în raport cu punctele de conectare pe acest tronson de schemă.

În cadrul aceleiași operațiuni se efectuează calculul coeficientului de curgere, plus determinarea intervalului de parametri de distribuție a debitelor pe tronsonul de închidere. Deja, pe baza intervalului calculat al ramurilor, se construiește inelul de circulație.

Legarea inelelor de circulație

Pentru a realiza calitativ legarea inelelor de circulație ale schemei monotub, se efectuează preliminar calculul pierderilor de presiune posibile (∆Ro). În acest sens, nu se iau în considerare pierderile de presiune pe ventilul de reglare (∆Rk).

Apoi, în funcție de valoarea debitului agentului termic pe tronsonul final al inelului de circulație și de valoarea ∆Rk (graficul din documentația tehnică a aparatului), se determină mărimea de reglare a ventilului de reglare.

Același indicator poate fi determinat prin formula:

Kv=0,316G / √∆Rk,

unde:

• Kv – mărimea de reglare;
• G – debitul agentului termic;
• ∆Rk – pierderile de presiune pe ventilul de reglare.

Calcule similare se efectuează pentru fiecare ventil de reglare individual al sistemului monotub.

În realitate, intervalul pierderilor de presiune pe fiecare RV se calculează prin formula:

∆Rko=∆Ro + ∆Rk – ∆Rn,

unde:

• ∆Ro – pierderi de presiune posibile;
• ∆Rk – pierderi de presiune pe RV;
• ∆Rn – pierderi de presiune pe tronsonul n al inelului de circulație (fără a lua în considerare pierderile în RV).

Dacă în urma calculelor nu au fost obținute valorile necesare pentru sistemul de încălzire monotub în ansamblu, se recomandă aplicarea unei variante de sistem monotub care include regulatoare automate de debit.

Regulator automat de debit, instalat pe linia de retur a agentului termic. Aparatul reglează debitul total al agentului termic pentru întreaga schemă monotub.

Astfel de dispozitive, cum ar fi regulatoarele automate, se montează pe tronsoanele finale ale schemei (noduri de conexiune pe coloane, ramuri de derivație) în punctele de conectare la linia de retur.

Dacă se modifică tehnic configurația regulatorului automat (schimbând între ele robinetul de golire și bușonul), instalarea aparatelor este posibilă și pe liniile de alimentare cu agent termic.

Cu ajutorul regulatoarelor automate de debit se realizează legarea inelelor de circulație. În acest sens, se determină pierderile de presiune ∆Rs pe tronsoanele finale (coloane, ramuri de aparate).

Pierderile de presiune reziduale în limitele inelului de circulație se distribuie între tronsoanele comune ale conductelor (∆Rmr) și regulatorul general de debit (∆Rr).

Valoarea reglajului temporar al regulatorului general se alege conform graficelor prezentate în documentația tehnică, ținând cont de ∆Rmr al tronsoanelor finale.

Se calculează pierderile de presiune pe tronsoanele finale prin formula:

∆Rs=∆Rpp – ∆Rmr – ∆Rr,

unde:

• ∆Rr – valoarea de calcul;
• ∆Rpp – diferența de presiune specificată;
• ∆Rmr – pierderile Rrab pe secțiunile conductelor;
• ∆Rr – pierderile Rrab pe RV comun.

Setarea regulatorului automat al inelului principal de circulație (în condițiile unei diferențe de presiune nespecificate inițial) se realizează ținând cont de instalarea valorii minime posibile din domeniul de reglare din documentația tehnică a dispozitivului.

Calitatea controlabilității fluxurilor de către automatizarea regulatorului general se monitorizează prin diferența pierderilor de presiune la fiecare regulator individual de coloană sau ramură de dispozitiv.

Aplicare și justificare economică

Lipsa cerințelor privind temperatura agentului termic răcit reprezintă punctul de plecare pentru proiectarea sistemelor de încălzire monotub cu termoregulatoare, cu instalarea TR pe liniile de alimentare ale radiatoarelor. În acest caz, dotarea punctului termic cu reglare automată este obligatorie.

Termoregulatorul instalat pe linia care furnizează agentul termic radiatorului de încălzire. Pentru montaj s-au utilizat fittinguri metalice, care sunt comode pentru lucrul cu țevi din polipropilenă.

Soluțiile de scheme în care lipsesc dispozitivele de termoreglare pe liniile de alimentare ale radiatoarelor sunt, de asemenea, utilizate în practică. Dar aplicarea unor astfel de scheme este determinată de priorități ușor diferite de asigurare a microclimatului.

De obicei, schemele monotub în care lipsește reglarea automată se aplică pentru grupuri de încăperi proiectate ținând cont de compensarea pierderilor termice (50% și mai mult) prin dispozitive suplimentare: ventilație de alimentare, climatizare, încălzire electrică.

De asemenea, amenajarea sistemelor monotub se întâlnește în proiecte în care normativele permit o temperatură a agentului termic care depășește valoarea limită a domeniului de lucru al termoregulatorului.

Proiectele de clădiri de apartamente, în care exploatarea sistemului de încălzire este legată de contorizarea căldurii consumate prin contoare, se realizează de obicei după o schemă monotub perimetrală.

Schema monotub perimetrală – un fel de „clasică a genului”, des utilizată în practica construcțiilor de locuințe municipale și private. Este considerată simplă și economică pentru diferite condiții (+)

Amplasarea coloanelor magistrale în diferite puncte ale construcției este supusă fundamentării economice pentru realizarea unei astfel de scheme.

Criteriile principale de calcul sunt costurile celor două materiale principale: țevi de încălzire și fittinguri.

Conform exemplelor practice de realizare a sistemului monotub perimetral, dublarea diametrului nominal (Du) a secțiunii de trecere a conductelor este însoțită de o creștere a cheltuielilor pentru achiziționarea țevilor de 2-3 ori. Iar cheltuielile pentru fittinguri cresc de până la 10 ori, în funcție de materialul din care sunt fabricate fittingurile.

Baza de calcul pentru montaj

Montajul schemei monotub, din punctul de vedere al amplasării elementelor de lucru, practic nu diferă de amenajarea acelorași sisteme bitub. Coloanele magistrale, de regulă, sunt amplasate în afara spațiilor de locuit.

Conform normelor SNiP se recomandă instalarea coloanelor în interiorul unor puțuri sau jgheaburi speciale. Ramificația de apartament se construiește în mod tradițional pe perimetru.

Exemplu de amplasare a conductelor sistemului de încălzire în caneluri special perforate. Această variantă de amenajare este frecvent utilizată în construcțiile moderne.

Amplasarea conductelor se realizează la o înălțime de 70-100 mm față de marginea superioară a plintei de podea. Sau montajul se face sub o plintă decorativă cu înălțimea de 100 mm și mai mult, lățimea de până la 40 mm. Producția modernă fabrică astfel de profile specializate pentru montarea comunicațiilor sanitare sau electrice.

Legarea radiatoarelor se realizează după schema «de sus în jos» cu alimentarea conductelor pe o singură parte sau pe ambele părți. Amplasarea termoregulatoarelor «pe o anumită parte» nu este critică, dar dacă montajul aparatului de încălzire se efectuează lângă ușa de balcon, instalarea TR se face obligatoriu pe partea opusă ușii.

Amplasarea țevilor în spatele plintei pare avantajoasă din punct de vedere decorativ, dar face să ne amintim de dezavantaje atunci când este vorba de traversarea zonelor unde există uși de interior.

Conducte instalate sub o plintă decorativă. Se poate spune, o soluție clasică pentru sistemele monotub, implementate în noile construcții de diferite clase.

Conectarea aparatelor de încălzire (radiatoarelor) cu coloanele monotub se realizează după scheme care permit o ușoară alungire liniară a conductelor sau după scheme cu compensarea alungirii conductelor ca urmare a diferențelor de temperatură.

A treia variantă de soluții schematice, unde se preconizează utilizarea unui regulator cu trei căi, nu este recomandată din motive de economie.

Dacă amenajarea sistemului prevede amplasarea coloanelor ascunse în canelurile pereților, se recomandă utilizarea ca armături de conectare a termoregulatoarelor unghiulare de tip RTD-G și a robinetelor de închidere similare dispozitivelor din seria RLV.

Variante de conectare: 1,2 – pentru sisteme care permit dilatarea liniară a conductelor; 3,4 – pentru sisteme concepute pentru utilizarea unor surse suplimentare de căldură; 5,6 – soluțiile cu robinete cu trei căi sunt considerate neavantajoase (+)

Diametrul ramificației de conductă către aparatele de încălzire se calculează după formula:

D >= 0.7√V,

unde:

• 0,7 – coeficient;
• V – volumul interior al radiatorului.

Ramificația se realizează cu o anumită pantă (nu mai puțin de 5%) în direcția ieșirii libere a agentului termic.

Alegerea inelului principal de circulație

Dacă soluția de proiectare prevede amenajarea unui sistem de încălzire pe baza mai multor inele de circulație, este necesară alegerea inelului de circulație principal. Alegerea, teoretic (și practic), trebuie efectuată în funcție de valoarea maximă a transferului termic al radiatorului cel mai îndepărtat.

Acest parametru influențează într-o anumită măsură evaluarea sarcinii hidraulice globale care revine inelului de circulație.

Inelul de circulație sub forma unei scheme structurale. Pentru diferite variante de proiectare a unor astfel de inele, pot exista mai multe. Dintre acestea, doar un inel este principal (+).

Transferul termic al dispozitivului îndepărtat se calculează prin formula:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

unde:

• Atp – transferul termic calculat al dispozitivului îndepărtat;
• Qv – transferul termic necesar al dispozitivului îndepărtat;
• Qop – transferul termic de la radiatoare în încăpere;
•  ΣQop – suma transferului termic necesar al tuturor dispozitivelor sistemului.

În acest caz, parametrul sumei transferului termic necesar poate consta din suma valorilor dispozitivelor destinate să deservească întreaga clădire sau doar o parte a clădirii. De exemplu, la calculul căldurii separat pentru încăperile acoperite de o singură coloană sau pentru zone separate deservite de o ramură de dispozitive.

În general, transferul termic calculat al oricărui alt radiator de încălzire instalat în sistem se calculează cu o formulă ușor diferită:

Atp = Qop / Qpom,

unde:

• Qop – transferul termic necesar pentru un radiator individual;
• Qpom – necesarul termic pentru încăperea specifică în care se utilizează schema monotub.

Cel mai simplu este să înțelegem calculele și aplicarea valorilor obținute printr-un exemplu concret.

Exemplu practic de calcul

Pentru o casă de locuit se necesită un sistem monotub cu reglare de la termostat.

Valoarea debitului nominal al dispozitivului la limita maximă de reglare este de 0,6 m³/h/bar (k1). Caracteristica maximă posibilă a debitului pentru această valoare de reglare este de 0,9 m³/h/bar (k2).

Căderea de presiune maximă posibilă a TR (la un nivel de zgomot de 30 dB) – nu mai mult de 27 kPa (ΔP1). Înălțimea de pompare a pompei 25 kPa (ΔP2). Presiunea de lucru pentru sistemul de încălzire – 20 kPa (ΔP).

Trebuie determinat intervalul pierderilor de presiune pentru TR (ΔP1).

Valoarea transferului termic intern se calculează astfel: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. De aici se calculează intervalul necesar al pierderilor de presiune pe TR: ΔP1 = ΔP * Atr (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Dacă calculele independente duc la rezultate neașteptate, este mai bine să apelați la specialiști sau, pentru verificare, să utilizați un calculator computerizat.

Concluzii și material video util pe această temă

Analiza detaliată a calculelor cu ajutorul unui program informatic, cu explicații privind montajul și îmbunătățirea funcționalității sistemului:

Trebuie menționat faptul că un calcul la scară largă, chiar și pentru cele mai simple soluții, este însoțit de o mulțime de parametri calculați. Desigur, calcularea absolut oricărui parametru este justificată doar atunci când construcția sistemului de încălzire este aproape de o structură ideală. Însă, în realitate, nimic nu este perfect.

Din acest motiv, de multe ori se bazează pe calcule în sine, precum și pe exemple practice și pe rezultatele acestor exemple. Această abordare este deosebit de populară în construcția de locuințe private.

Aveți ceva de adăugat sau ați întâmpinat întrebări legate de calculul sistemului de încălzire monotub? Puteți lăsa comentarii la publicație, participa la discuții și împărtăși propria experiență în amenajarea circuitului de încălzire. Formularul de contact se află în blocul de jos.