Los cálculos hidráulicos realizados correctamente en la etapa de diseño ayudarán a garantizar el buen funcionamiento del sistema de calefacción. Le permitirán conocer los costos exactos para cada uno de los elementos de la cadena, e idealmente ayudarán a minimizar los costos de reparación de tuberías, su operación y costos de energía. En este caso, el circuito de calefacción debe funcionar de forma estable y silenciosa.
¿Por qué necesita el cálculo hidráulico?
Con el cálculo hidráulico, se encuentran soluciones a los siguientes problemas importantes:- Calcule la pérdida de carga en determinadas zonas del circuito de calefacción.
- Determine el diámetro óptimo de las tuberías utilizadas para colocar el calentamiento en función de la velocidad recomendada de movimiento del refrigerante.
- Calcule la pérdida de calor y el valor de la presión mínima en el sistema.
- Realice correctamente el enlace de ramas hidráulicas paralelas y dispositivos montados en ellas. Se realizará mediante válvulas de control.
Algoritmo para cálculos
Para realizar un cálculo hidráulico completo del sistema, primero debe pasar por varias etapas:- Establezca un balance de calor para cada habitación específica.
- Seleccione e instale dispositivos de calefacción alrededor de todo el perímetro del edificio o solo en esa parte del mismo donde se encuentran las habitaciones con calefacción.
- Elabore el diagrama axonométrico final que indique las longitudes de las secciones de diseño térmico y las cargas en la tubería de calefacción.
- Establecer un circuito cerrado del sistema, que será el enlace final de los tramos sucesivamente ubicados del oleoducto. En un sistema de dos tubos, van desde la fuente de calor hasta el dispositivo de calefacción más distante, y en un sistema de un solo tubo, hasta el tubo vertical del instrumento.
- Tome decisiones finales sobre el lugar de instalación de todas las fuentes de calor, tuberías, válvulas de cierre y control.
- pérdidas de carga en determinadas secciones de la red de calefacción;
- diámetro y rendimiento de la tubería;
- pérdida de presión en el sistema general;
- caudal óptimo del refrigerante.
Cálculo hidráulico de la tubería.
La eficiencia del sistema de calefacción depende en gran medida de la corrección del diámetro de la tubería seleccionada, mientras que puede concentrarse en los indicadores a continuación.Para tubos de plástico reforzado:
- D16 mm: los límites de potencia varían de 2,8 a 4,5 kW;
- D20 mm - los valores pueden ser de 5 a 8 kW;
- D26 mm - de 8 a 13 kW;
- D32 mm - 13-18 kW.
- D20 mm: el valor de potencia es de 4 a 7 kW;
- D25 mm - de 6 a 11 kW;
- D32 mm - de 10 a 18 kW;
- D40 mm: los límites varían de 16 a 28 kW.
La numeración de las secciones de tubería calculadas comienza desde la fuente de calor. Los puntos nodales ubicados en los lugares de la tubería se indican con letras mayúsculas, pero en las tuberías de recolección se indican con un guión. En las ramas de instrumentos de distribución, dichos nodos se designan con números arábigos. Las longitudes de las tuberías calculadas se determinan de acuerdo con los planes de calefacción hechos a escala. Tienen una precisión de 0,1 metros.
Cálculo del flujo de refrigerante
El volumen involucrado del refrigerante, que está disponible en radiadores y tuberías, debe proporcionar una temperatura normal dentro de la casa, independientemente del tiempo que haga fuera de sus paredes.Se calcula mediante la fórmula:
M = Q / Cp x P delta t, dónde
- Q es la potencia total del sistema de calefacción, kW;
- Cp - un indicador de la capacidad calorífica específica del agua, generalmente se considera igual a 4,19 kJ / (kg "multiplicado por" grados Celsius);
- P delta t es la diferencia de temperatura en la entrada y salida del sistema, para cuyo cálculo se toman el "retorno" y el suministro de la caldera.
Para obtener un valor exacto, todos los radiadores a los que se suministra refrigerante deben calcularse en términos de potencia. Los cálculos se realizan para las tuberías delante de cada batería.
Cálculo hidráulico de la velocidad del refrigerante.
Un indicador importante, que también se calcula en todas las secciones de la tubería hasta que se conecta al radiador. La velocidad del movimiento del fluido se calcula mediante la fórmula:V = m / p x f, dónde
- m es la pérdida de refrigerante en una determinada sección de la tubería, kg / s;
- p es la densidad del agua, kg / cu. m (se toma como 1000 kg / metro cúbico);
- f es el área de la sección transversal de la tubería, sq. metro.
f = Pi x r2, dónde
- r2 es el diámetro interior de la tubería dividido por 2;
- Pi es una constante matemática igual a 3,14.
Cálculo de resistencias locales
Están ubicados en las juntas de tuberías con accesorios, válvulas o equipos de calefacción. La pérdida de carga en este caso se calcula mediante la fórmula:delta p m. s. = Suma Y x V / 2 x p, dónde
- delta p m. s. - pérdida de presión sobre las resistencias locales, Pa;
- Suma Y: la suma de los coeficientes de todas las resistencias locales en el sitio (para cada accesorio individual, el fabricante indica su propio coeficiente);
- V es la velocidad de paso del refrigerante a través de las tuberías, m / s;
- p es la densidad del líquido que circula en el sistema de calefacción, kg / cu. metro.
Cálculo de la pérdida de carga en el circuito.
Los cálculos tienen en cuenta tanto el "retorno" como el flujo. La fórmula se ve así:delta P p = R x L, dónde
- delta P p - flujo de presión en el sistema, Pa;
- R es el consumo de fricción específico en la parte interior de la tubería, Pa / m (su valor lo indica el fabricante);
- L es la longitud de la sección calculada de la tubería, m.
Los valores de la velocidad del refrigerante deben estar en el rango de 0,25 a 1,5 m / s. Si este indicador es más alto, se escuchará ruido en las tuberías, y si cae por debajo del valor mínimo, aumentará el riesgo de ventilar el sistema.
Cálculos hidráulicos en Excel
Existen varios programas profesionales y aficionados que, tras introducir las fórmulas, ayudan a calcular todos los parámetros necesarios. El más popular es Excel. No hay decodificación de fórmulas en él, por lo que debe estudiarlas con anticipación, para que luego solo pueda sustituir los valores necesarios.Para realizar cálculos en Excel, debe preparar una secuencia de acciones con anticipación y seleccionar las fórmulas necesarias.
Un llenado aproximado de los campos de la tabla de este programa es el siguiente:
- Se ejecuta una tabla con los nombres de los indicadores, su valor y la unidad de expresión.
- Se ingresan datos para el cálculo, algunos de los cuales se toman de libros de referencia, otros se establecen en base a la experiencia o características del equipo.
- Se introducen fórmulas y algoritmos de cálculo.
A continuación se muestra un video que muestra cómo realizar un cálculo hidráulico de una red de calefacción para cada parámetro específico en el programa ZuluNetTools, seguido de la destilación de los resultados en tablas de Excel:
Características de realizar cálculos en un sistema de uno y dos tubos.
Si en un sistema de dos tubos hay un movimiento de paso del refrigerante, para los cálculos, se selecciona un anillo con un elevador más cargado, que se ata a través del radiador inferior, y en un sistema de un tubo, un anillo con el se selecciona la contrahuella más cargada.Si se usa un movimiento sin salida de agua caliente, entonces, para un esquema de dos tuberías, se toma el anillo de la batería inferior, montado en el elevador más alejado. En la vista de distribución horizontal, se utiliza la rama más concurrida del sótano.
Video: El primer cálculo hidráulico independiente.
En el siguiente video, se le invita a descubrir cuál es el principio de tales cálculos, así como cómo se pueden llevar a cabo utilizando un programa especial Valtec, Excel o cálculos matemáticos ordinarios:Es mejor dedicar tiempo una vez a los cálculos hidráulicos del sistema de calefacción que encontrarse en circunstancias imprevistas en el invierno sin él. Los trabajos de reparación y el frío en la casa costarán mucho más, incluso si los cálculos se solicitan a un propietario privado.
La elección correcta de todos los elementos del sistema de calentamiento de agua, su instalación, determina en gran medida la eficiencia de su funcionamiento, los términos de funcionamiento sin problemas y económico. La inversión inicial en la etapa de instalación e instalación del sistema demostrará qué tan económica y eficiente será la calefacción en la casa. Consideremos con más detalle cómo se realiza el cálculo hidráulico del sistema de calefacción para determinar la potencia óptima del sistema de calefacción.
La eficiencia del sistema de calefacción "a ojo"
En gran medida, el monto de dichos costos depende de:
- diámetros de tubería requeridos
- accesorios y dispositivos de calefacción correspondientes
- adaptadores
- válvulas de control y cierre
El deseo de minimizar tales costos no debe ir en detrimento de la calidad, sino que debe respetarse el principio de suficiencia razonable, un cierto óptimo.
La mayoría de los sistemas de calefacción individual modernos utilizan bombas electricas para asegurar la circulación forzada del refrigerante, que a menudo se usa como composiciones anticongelantes anticongelantes. La resistencia hidráulica de dichos sistemas de calefacción para sus diferentes tipos de portadores de calor será diferente.
Teniendo en cuenta el costo en constante crecimiento de los portadores de energía (todo tipo de combustible, electricidad) y consumibles (portadores de calor, repuestos, etc.), uno debe esforzarse desde el principio por poner en el sistema el principio de minimizar el costo de operación del sistema... Nuevamente, en función de su proporción óptima para resolver el problema de crear un régimen de temperatura agradable en habitaciones con calefacción.
Por supuesto, la relación de la potencia de todos los elementos del sistema de calefacción debe garantizar modo óptimo de suministro de refrigerante a los dispositivos de calefacción en un volumen suficiente para cumplir la tarea principal de todo el sistema: calentar y mantener un régimen de temperatura determinado dentro de la habitación, independientemente de los cambios en la temperatura exterior. Los elementos del sistema de calefacción incluyen:
- caldera
- bomba
- diámetro de la tubería
- válvulas de control y cierre
- dispositivos térmicos
Además, es muy bueno si el proyecto inicialmente incluye una cierta "elasticidad" que permite transición a un tipo diferente de refrigerante(sustitución del agua por anticongelante). Además, el sistema de calefacción, con modos de funcionamiento cambiantes, de ninguna manera debe traer molestias al microclima interno de las instalaciones.
Cálculo hidráulico y tareas a resolver
En el proceso de realizar el cálculo hidráulico del sistema de calefacción, se está resolviendo una gama bastante amplia de problemas para garantizar el cumplimiento de lo anterior y una serie de requisitos adicionales. En particular, el diámetro de las tuberías en todos los sectores se encuentra de acuerdo con los parámetros recomendados, incluida la definición:
- velocidad de viaje refrigerante
- transferencia de calor óptima en todas las secciones y dispositivos del sistema, teniendo en cuenta la provisión de su viabilidad económica.
En el proceso de movimiento del refrigerante, es inevitable fricción de la pared de la tubería, existen pérdidas de velocidad, especialmente notorias en tramos que contienen curvas, rodillas, etc. Las tareas del cálculo hidráulico incluyen determinar la pérdida de la velocidad del medio, o mejor dicho, la presión en tramos del sistema similares a los indicados, para contabilidad general e inclusión de las juntas de dilatación requeridas en el proyecto. Paralelamente a la determinación de la pérdida de presión, es necesario conocer el volumen requerido, llamado caudal, del refrigerante en todo el sistema de calentamiento de agua caliente proyectado.
Teniendo en cuenta la ramificación de los sistemas de calefacción modernos y los requisitos de diseño para la implementación de los esquemas de cableado más comunes, por ejemplo, la igualdad aproximada de las longitudes de las ramas en el circuito del colector, el cálculo de la hidráulica permite tener en cuenta cuenta tales características. Esto proporcionará más Autoequilibrado de alta calidad y vinculación de sucursales. conectados en paralelo o según otro esquema. Estas capacidades a menudo se requieren durante la operación con el uso de elementos de cierre y regulación, si es necesario desconectar o superponer ramas y direcciones individuales, si es necesario operar el sistema en modos no estándar.
Preparando la ejecución del cálculo
Un cálculo detallado y de alta calidad debe ir precedido de una serie de medidas preparatorias para la implementación de los calendarios estimados... Esta parte puede denominarse recopilación de información para el cálculo. Siendo la parte más difícil en el diseño de un sistema de calentamiento de agua, el cálculo de la hidráulica le permite diseñar con precisión toda su operación. Los datos preparados deben contener necesariamente la definición del balance de calor requerido de las instalaciones que serán calentadas por el sistema de calefacción proyectado.
En el proyecto, el cálculo se realiza teniendo en cuenta el tipo de dispositivos de calefacción seleccionados, con determinadas superficies de intercambio de calor y su ubicación en habitaciones climatizadas, estas pueden ser baterías de secciones de radiador u otro tipo de intercambiadores de calor. Los puntos de su ubicación se indican en los planos de la casa o apartamento.
El esquema aceptado para configurar el sistema de calentamiento de agua debe trazarse gráficamente. Este diagrama indica la ubicación del generador de calor (caldera), muestra puntos de montaje para dispositivos de calefacción, tendido de las tuberías principales de entrada y salida, paso de ramas de dispositivos de calefacción. El diagrama muestra en detalle la ubicación de los elementos de las válvulas de control y cierre. Esto incluye todo tipo de grifos y válvulas instalados, válvulas de transición, reguladores, termostatos. En general, todo lo que comúnmente se denomina válvulas de control y cierre.
Después de determinar la configuración del sistema requerida en el plan, debe dibujar en proyección axonométrica para todos los pisos... En dicho diagrama, a cada dispositivo de calefacción se le asigna un número, se indica la salida máxima de calor. Un elemento importante, también indicado para un dispositivo de calefacción en el diagrama, es la longitud estimada de la sección de la tubería para conectarlo.
Designaciones y orden de ejecución
Los planes deben indicar necesariamente, determinado de antemano, anillo de circulación, llamado el principal. Representa necesariamente un circuito cerrado, que incluye todas las secciones de la tubería del sistema con el mayor caudal de refrigerante. Para los sistemas de dos tubos, estas secciones van desde la caldera (fuente de calor) hasta el dispositivo de calefacción más distante y de regreso a la caldera. Para los sistemas de una tubería, se toma una sección de una rama: un elevador y una parte de retorno.
La unidad de cálculo es sección de tubería, teniendo un diámetro y corriente (consumo) constantes del portador de energía térmica. Su valor se determina en función del balance térmico de la habitación. Se ha adoptado un cierto orden de designación de dichos segmentos, comenzando por la caldera (fuente de calor, generador de energía térmica), están numerados. Si hay ramas de la línea de suministro de la tubería, su designación se realiza en letras mayúsculas en orden alfabético. Se denota la misma letra con un trazo punto de recogida de cada rama en la tubería principal de retorno.
En la designación del comienzo de la rama de los dispositivos de calefacción, se indica el número de piso (sistemas horizontales) o la rama - elevador (vertical). El mismo número, pero con un cebo, se coloca en el punto de su conexión a la línea de retorno para recoger los flujos de refrigerante. Emparejados, estas designaciones compone el número de cada ramaárea calculada. La numeración se realiza en el sentido de las agujas del reloj desde la esquina superior izquierda del plan. De acuerdo con el plan, también se determina la longitud de cada rama, el error no es más de 0.1 m.
En el plano de planta del sistema de calefacción, para cada una de sus secciones, la carga de calor se considera igual al flujo de calor transmitido por el refrigerante, se toma redondeado a 10 W. Después de determinar para cada dispositivo de calefacción en la rama, se determina la carga de calor total en la tubería de suministro principal. Como anteriormente, los valores obtenidos aquí se redondean a 10 W. Después de los cálculos, cada sección debe tener una designación doble con una indicación en el numerador. valores de carga de calor, y en el denominador - la longitud de la parcela en metros.
La cantidad requerida (tasa de flujo) del portador de calor en cada sección se determina fácilmente dividiendo la cantidad de calor en la sección (corregida por un coeficiente que tiene en cuenta el calor específico del agua) por la diferencia de temperatura entre la calefacción y la refrigeración. portador de calor en esta sección. Obviamente, el valor total de todas las secciones calculadas dará la cantidad requerida de refrigerante en su conjunto para el sistema.
Sin entrar en detalles, hay que decir que los cálculos adicionales permiten determinar los diámetros de tubería de cada una de las secciones del sistema de calefacción, la pérdida de presión en ellas y realizar el equilibrado hidráulico de todos los anillos de circulación en sistemas complejos de calentamiento de agua. .
Consecuencias de los errores de cálculo y cómo corregirlos
Es obvio que el cálculo hidráulico es una etapa bastante compleja y crucial en el desarrollo de la calefacción. Para facilitar tales cálculos, hemos desarrollado aparato matemático completo, existen numerosas versiones de programas informáticos diseñados para automatizar el proceso de su ejecución.
A pesar de esto, nadie es inmune a los errores. Entre los más comunes se encuentra la elección de la potencia de los dispositivos de calefacción sin el cálculo indicado anteriormente. En este caso, además del mayor coste de las propias baterías del radiador (si la potencia es superior a la necesaria), el sistema será costoso, consumiendo una mayor cantidad de combustible y requiriendo más importante para su mantenimiento. En pocas palabras, hará calor en las habitaciones, las rejillas de ventilación están constantemente abiertas y tendrá que pagar más para calentar la calle. En caso de potencia de calefacción subestimada conducirá al funcionamiento de la caldera a mayor potencia y también requerirá altos costos financieros. Es bastante difícil corregir tal error, puede ser necesario rehacer completamente todo el calentamiento.
Si la instalación de las baterías del radiador es incorrecta, la eficiencia de todo el complejo de calefacción también disminuye. Tales errores incluyen violación de las reglas de instalación de la batería... Los errores de este grupo pueden reducir a la mitad la transferencia de calor de los dispositivos térmicos de la más alta calidad. Como en el primer caso, el deseo de aumentar la temperatura en la habitación conducirá a un consumo de energía adicional. Para corregir errores de instalación, a menudo es suficiente reinstalar y volver a conectar las baterías del radiador.
El siguiente grupo de errores se refiere al error al determinar la potencia requerida de la fuente de calor y los dispositivos de calefacción. Si la potencia de la caldera es obviamente mayor que la potencia de los dispositivos de calefacción, funcionará de manera ineficaz, consumiendo más combustible. En la cara exceso de costo doble: en el momento de la compra de dicha caldera y durante el funcionamiento. Para solucionar la situación, será necesario cambiar una caldera, radiadores o bomba, o incluso todas las tuberías del sistema.
Al calcular la potencia requerida de la caldera, se puede cometer un error al determinar la pérdida de calor del edificio. Como resultado, se sobrestimará la capacidad del generador de energía térmica. El resultado será un consumo excesivo de combustible. Para corregir el error, debe reemplace la caldera.
Un cálculo erróneo del equilibrio del sistema, la violación de los requisitos de la igualdad aproximada de ramas, etc. puede llevar a la necesidad de instalar una bomba más potente, lo que permite que el portador se entregue a dispositivos de calefacción distantes en un estado calentado. . Sin embargo, en este caso es posible la aparición de "banda sonora" en forma de zumbido, silbido etc. Si se cometen tales errores en el sistema de un piso de agua caliente, entonces el resultado de instalar una bomba potente puede ser un "piso de canto".
En caso de errores en la determinación de la cantidad requerida de refrigerante o en la transferencia del sistema gravitacional a circulación forzada, su volumen puede ser demasiado grande y distante. los aparatos de calefacción no funcionarán... Como antes, los intentos de resolver el problema aumentando la intensidad del calentamiento conducirán a un consumo excesivo de gas y al desgaste de la caldera. El problema se puede resolver usando una nueva bomba y una flecha hidráulica, es decir, el punto de calentamiento aún tendrá que rehacerse.
Después de todo, podemos decir inequívocamente que calculo hidraulico Los sistemas de calefacción garantizarán minimizar los costos en todas las etapas de diseño, instalación, instalación y operación a largo plazo de un sistema de calentamiento de agua caliente altamente eficiente.
Un ejemplo de cálculo hidráulico (video)
La forma más rápida y sencilla de realizar un cálculo hidráulico para un sistema de calefacción es con una calculadora en línea. Sin una educación especializada, ni siquiera debería intentar realizar un cálculo en una hoja de cálculo de Excel. Comprar un programa especial por mucho dinero, por supuesto, tampoco tiene sentido. El consejo es este: si desea evitar problemas, comuníquese de inmediato con un buen especialista, del cual en realidad no hay tantos, así que tenga cuidado.
¿Qué es el cálculo hidráulico?
El cálculo hidráulico se realiza solo para grandes circuitos de calefacción.
El principio de funcionamiento de un sistema de calentamiento de agua es que un refrigerante circula a través de tuberías y baterías. Este es un líquido (agua o) que se calienta en una caldera y luego se impulsa a lo largo de todo el circuito mediante una bomba de circulación o por la fuerza de la gravedad.
El refrigerante encuentra resistencia hidráulica durante la circulación. Además, el fluido se detiene ligeramente debido a la fricción contra las paredes de la tubería. El cálculo hidráulico de los sistemas de calefacción se realiza para calcular el valor óptimo de la resistencia del circuito, en el que la velocidad del refrigerante estará dentro del rango normal (2-3 m / s para un circuito sellado). Al final de los cálculos, descubrimos los siguientes parámetros clave:
- para el contorno;
- potencia de la bomba de circulación;
- el número de revoluciones para el ajuste en cada radiador.
Independientemente de dónde se haya realizado el cálculo hidráulico del sistema de calefacción, en una calculadora en línea o en Excel, difícilmente se puede sobreestimar su utilidad. Ya que matamos dos pájaros de un tiro: el circuito funciona como un reloj y no hay sobrecostes, porque sabremos con certeza los parámetros óptimos de los elementos del sistema.
El cálculo hidráulico debe realizarse solo para grandes sistemas de calefacción que calientan casas con un área de 200 metros cuadrados. Esto no es necesario para contornos pequeños.
Los expertos realizan un cálculo hidráulico del sistema de calefacción en una tabla de Excel. Este es un proceso muy complejo que no está al alcance de todas las personas con educación especializada, por no hablar de los aficionados. Debe comprender la ingeniería térmica, la hidráulica, los conceptos básicos de instalación y mucho más. Este conocimiento solo se puede obtener en una institución de educación superior. Existen programas especializados para el cálculo hidráulico del sistema de calefacción. Pero nuevamente, solo las personas con educación especializada pueden trabajar con ellos.
¿Por qué necesitas un diagrama axonométrico?
Un diagrama axonométrico es un dibujo tridimensional de un sistema de calefacción. Simplemente no es realista hacer un cálculo hidráulico de calefacción sin él. El dibujo indica:
- tubería;
- lugares para reducir el diámetro de las tuberías;
- colocación de intercambiadores de calor y otros equipos;
- lugares de instalación de accesorios de tuberías;
- volumen de la batería.
Su potencia térmica depende del tamaño de las baterías, que debería ser suficiente para calentar cada habitación. Para elegir radiadores, necesita conocer la pérdida de calor. Cuanto más grandes son, se necesitan intercambiadores de calor más potentes. La axonometría se realiza con respecto a la escala.
Métodos de cálculo hidráulico
Como ya dijimos, el cálculo hidráulico se puede realizar en una calculadora en línea, usando un programa especial, o en una hoja de cálculo de Excel. La primera opción es adecuada incluso para aquellos que no entienden nada sobre tecnología de calefacción e hidráulica. Naturalmente, este método solo puede obtener valores aproximados, que no se pueden utilizar en proyectos grandes y complejos.
Un ejemplo de diagrama axonométrico.
El software es muy caro y no tiene sentido comprarlo de una vez, pero puedes hacer una tabla en Excel sin inversión. Puede realizar el cálculo utilizando diferentes fórmulas:
- hidráulica teórica;
- SNIPa 2.04.02-84.
Pero el método de cálculo también puede diferir: pérdida de presión específica o características de resistencia. Este último no se puede utilizar para sistemas gravitacionales con circulación natural del refrigerante. Al instalar pequeños circuitos de calefacción de dos tubos con circulación forzada, es suficiente cumplir con algunas reglas simples. Las líneas principales están hechas de tubos de polipropileno con un diámetro exterior de 25 mm. Las salidas del radiador están hechas de tubos de 20 mm. Y escribimos sobre cómo elegir una bomba.
Ejemplo de cálculo hidráulico en Excel
Inmediatamente, notamos que el cálculo hidráulico más simple del sistema de calefacción se describirá a continuación. Un ejemplo del cálculo se realizó utilizando las fórmulas de la hidráulica teórica para una tubería recta en un plano horizontal de 100 m de longitud, se utiliza una tubería con un diámetro exterior de 108 mm y un espesor de pared de 4 mm.
Cálculo hidráulico en Excel.
Para los cálculos, necesitamos los siguientes datos iniciales:
- consumo de agua;
- temperatura de flujo y retorno;
- paso de tubería nominal;
- longitud del contorno;
- rugosidad de la tubería;
- coeficiente global de resistencia.
Usando el ejemplo del cálculo hidráulico del sistema de calefacción, necesitamos determinar tres criterios principales: pérdida de presión por fricción (PDTr), pérdida de presión en resistencias locales (PDMS) y pérdida de presión en la tubería (PDTp). Todos los valores deben estar en pascales (Pa). Las fórmulas siguientes se calcularán en kg / cm. metros cuadrados Para convertir kg / cm. en pascales, multiplique por 9,18 y por 10 mil.
Para calcular el PDTr, necesitamos multiplicar la característica de la resistencia hidráulica por el delta de las temperaturas del refrigerante. Para calcular el PDMS, debe multiplicar la densidad promedio del agua por PDTr, el coeficiente de fricción hidráulica y por 1 mil. Luego dividimos el valor resultante por 2, luego por 9.18 y por 10 mil. La pérdida de presión en la tubería es calculado sumando PDTr y PDTp.
Resultados
Para hacer un cálculo hidráulico del sistema de calefacción, use un programa, una calculadora en línea o una hoja de cálculo de Excel. Usando un ejemplo, hemos demostrado que es imposible que una persona sin educación especializada realice cálculos correctos. Por tanto, la mejor opción es encargarlo a un especialista. Si la casa es pequeña, entonces el cálculo no es necesario.
El ahorro de calor en una casa depende en gran medida del cálculo correcto de la hidráulica, su correcta instalación y también su uso. Todos los elementos del sistema de calefacción (caldera, heatpipes y radiadores que desprenden calor) deben estar interconectados para que se conserven los parámetros iniciales del sistema, independientemente de la época del año en que se encuentre fuera de la ventana y cuáles sean las cargas.
¿Qué significa el cálculo de la hidráulica y por qué es necesario?
Hacer un cálculo hidráulico de calefacción significa seleccionar correctamente los parámetros de ciertas secciones de la red, teniendo en cuenta la presión, de modo que se lleve a cabo un cierto flujo de refrigerante a lo largo de ellas.
Este cálculo permite determinar:
- Pérdidas de carga en varios tramos de la red;
- Rendimiento de la tubería;
- Consumo óptimo de fluidos;
- Indicadores necesarios para el equilibrado hidráulico.
Combinando todos los datos obtenidos, puede seleccionar bombas de calefacción.
El propósito principal del cálculo de la hidráulica es asegurar que los costos calculados de la fuente de calor correspondan a los reales.
La cantidad de fuente de calor que ingresa a los radiadores debe ser tal que se obtenga un balance de calefacción dentro del edificio, teniendo en cuenta la temperatura exterior y la temperatura configurada por el usuario para cada habitación por separado.
Si la calefacción es autónoma, puede utilizar los siguientes métodos de cálculo:
- Utilizando las características de resistencia y conductividad;
- Por costos específicos;
- Comparando la presión dinámica;
- Para diferentes longitudes reducidas a un indicador.
El cálculo de la hidráulica es una de las etapas más importantes en el desarrollo de sistemas de calefacción con un portador de calor líquido.
Antes de continuar con su implementación, debe:
- Determine el equilibrio de calor en las habitaciones requeridas;
- Seleccione el tipo de dispositivos de calefacción y colóquelos en los planos del edificio;
- Resolver problemas sobre la configuración del sistema de calefacción, así como sobre los tipos de tuberías y accesorios utilizados;
- Dibuje un diagrama del sistema de calefacción, donde serán visibles los números, cargas y longitudes de las secciones requeridas;
- Determine el anillo de circulación principal a lo largo del cual se mueve el refrigerante.
Por lo general, para edificios con una pequeña cantidad de pisos, se usa un sistema de calefacción de dos tubos, y para edificios con una gran cantidad de pisos, un sistema de calefacción de un solo tubo.
Cálculo hidráulico automatizado del sistema de calefacción Excel
Para que sea más conveniente hacer cálculos hidráulicos, puede usar varios programas de computadora que le permiten realizar cálculos precisos. Excel se considera uno de los programas más populares.
Por cierto, si no conoce los conceptos básicos de la hidráulica, será difícil para usted hacerlo, incluso en programas de computadora. Esto se debe a que en algunos de ellos no hay decodificación de fórmulas y cálculos de resistencia en cadenas especialmente complejas.
Los matices de algunos programas:
- OvertopCO y DanfossCO pueden calcular sistemas de circulación natural;
- HERZ C.O. 3.5 - funciona según el método de cálculo de la pérdida de presión específica;
- Potok: hace un excelente trabajo con los cálculos para cambiar las caídas de temperatura a lo largo de los elevadores.
Al ingresar datos de temperatura, es imperativo aclarar si el cálculo es en grados Celsius o Kelvin.
En cuanto a trabajar en Excel, es muy conveniente utilizar hojas de cálculo. Solo necesita conocer la secuencia de acciones y las fórmulas de cálculo exactas. Primero, se selecciona la celda deseada en la que se ingresan los datos. El cálculo adicional se lleva a cabo mediante la aplicación automática de fórmulas.
- La diferencia entre la fuente de calor fría y caliente para un sistema de dos tubos o el caudal para un sistema de un tubo;
- La velocidad de movimiento de la fuente de calor y su flujo;
- La densidad del líquido y los parámetros de las áreas en estudio (su longitud en metros y el número de dispositivos ubicados allí).
Para calcular el tamaño de las tuberías dentro de cada sección, es conveniente utilizar tablas de Excel.
Cómo calcular la resistencia hidráulica del sistema de calefacción.
Para decidir de qué material tomar las tuberías, debe averiguar la resistencia del sistema hidráulico en todas las secciones del sistema de calefacción y compararla.
La resistencia puede ocurrir en la propia tubería debido a sus giros, contracciones o dilataciones, así como en las juntas entre válvulas de bola, tes o dispositivos de equilibrado.
La sección calculada generalmente se considera una tubería con un caudal constante igual al balance de calor planificado de la habitación.
Para calcular las pérdidas se toman los siguientes datos, teniendo en cuenta la resistencia del refuerzo:
- El diámetro y la longitud de la tubería en el área deseada;
- Parámetros de válvulas de control del fabricante;
- La velocidad a la que se mueve el refrigerante;
- La rugosidad de la tubería y el espesor de sus paredes;
- Datos del manual: pérdida por fricción y su coeficiente, densidad del fluido.
Si necesita calcular de forma independiente la pérdida por fricción específica, debe conocer el diámetro exterior de la tubería, el grosor de su pared y la velocidad a la que se suministra el fluido.
Para encontrar la resistencia hidráulica en un área, puede utilizar la fórmula de Darcy-Weisbach:
Hidráulica del sistema de calefacción y su coordinación
El equilibrio de las caídas de presión en el sistema de calefacción se realiza mediante válvulas de cierre y control.
El varillaje hidráulico se calcula en función de:
- Parámetros de resistencia dinámica de tuberías;
- Propiedades técnicas de refuerzo;
- El consumo total de la fuente de calor;
- El número de resistencias disponibles en el área calculada.
Debe tenerse en cuenta aquí que la capacidad de flujo, las caídas de presión y los accesorios se determinan por separado para las válvulas. Son estas características las que se utilizan para calcular los coeficientes de la fuente de calor que ingresa a cada tubo ascendente y luego a los radiadores.
La falta de equilibrio hidráulico en el sistema de calefacción puede llevar al hecho de que en algunas habitaciones será muy difícil alcanzar la temperatura deseada.
La resistencia del sistema hidráulico en el anillo de circulación principal es igual a la suma de las pérdidas de los sistemas locales, el circuito primario, el intercambiador de calor y el generador de calor.
Cálculo hidráulico del sistema de calefacción (video).
Al realizar un cálculo hidráulico, hace que el sistema de calefacción sea más perfecto, seleccionando correctamente sus parámetros para que en cualquier clima, en cualquier carga, el consumo de la fuente de calor no exceda las normas especificadas.
¿Qué es un cálculo hidráulico de un sistema de calefacción? ¿Qué cantidades deben calcularse? Finalmente, lo principal: ¿cómo calcularlos sin tener los valores exactos de la resistencia hidráulica de todas las secciones, dispositivos de calefacción y elementos de válvulas de cierre? Vamos a averiguarlo.
Con que contamos
Para cualquier sistema de calefacción, el parámetro más importante es su potencia térmica.
Está definido:
- Temperatura refrescante.
- Potencia térmica de los dispositivos de calefacción.
Nota: en la documentación, el último parámetro está indicado para un delta fijo de temperaturas entre la temperatura del refrigerante y el aire en una habitación climatizada a 70 C.
Si se reduce el delta de temperatura a la mitad, se duplicará la potencia térmica.
Por ahora, dejaremos los métodos para calcular la potencia térmica detrás de escena: hay suficientes materiales temáticos dedicados a ellos.
Sin embargo, para garantizar la transferencia de calor desde la ruta o la caldera a los dispositivos de calefacción, son importantes dos parámetros más:
- Sección interna de la tubería, ligada a su diámetro.
- El caudal en esta tubería.
En un sistema de calefacción autónomo con circulación forzada, es importante conocer un par de valores más:
- Resistencia hidráulica del circuito. El cálculo de la resistencia hidráulica del sistema de calefacción le permitirá determinar los requisitos para la presión generada por la bomba de circulación.
- El caudal del refrigerante a través del circuito, que está determinado por la capacidad en la cabeza correspondiente.
Problemas
Como dicen en Odessa, "lo son".
Para calcular la resistencia hidráulica total del circuito, debe tener en cuenta:
- Resistencia de tramos de tubería rectos... Está determinada por su material, diámetro interior, caudal y grado de rugosidad de la pared.
- Resistencia de cada vuelta y transición de diámetro.
- Resistencia de cada elemento de las válvulas de cierre..
- Resistencia de todos los calentadores.
- Resistencia del intercambiador de calor de la caldera.
La recopilación de todos los datos necesarios se convertirá claramente en un problema, incluso en el esquema más simple.
¿Qué hacer?
Fórmulas
Afortunadamente, para un sistema de calefacción autónomo, el cálculo hidráulico de la calefacción se puede realizar con una precisión aceptable y sin adentrarse en la jungla.
Tasa de flujo
En el lado inferior, está limitado por un aumento en la diferencia de temperatura entre el suministro y el retorno y, al mismo tiempo, una mayor probabilidad de ventilación. El flujo rápido obligará a que el aire salga de los puentes hacia la ventilación de aire automática; uno lento no hará frente a esta tarea.
Por otro lado, un flujo demasiado rápido generará inevitablemente ruido hidráulico. Los elementos de la válvula y las curvas de llenado se convertirán en una fuente de zumbidos molestos.
Para calentar, el rango de velocidad de flujo aceptable se toma de 0,6 a 1,5 m / s; en este caso, el cálculo de otros parámetros se suele realizar para un valor de 1 m / s.
Diámetro
Con una potencia térmica conocida, es más fácil seleccionarla de la tabla.
| Diámetro interno de la tubería, mm | Flujo de calor, W en Dt = 20С | ||
| Velocidad 0,6 m / s | Velocidad 0,8 m / s | Velocidad 1 m / s | |
| 8 | 2453 | 3270 | 4088 |
| 10 | 3832 | 5109 | 6387 |
| 12 | 5518 | 7358 | 9197 |
| 15 | 8622 | 11496 | 14370 |
| 20 | 15328 | 20438 | 25547 |
| 25 | 23950 | 31934 | 39917 |
| 32 | 39240 | 52320 | 65401 |
| 40 | 61313 | 81751 | 102188 |
| 50 | 95802 | 127735 | 168669 |
Presión
En una versión simplificada, se calcula mediante la fórmula H = (R * I * Z) / 10000.
En eso:
- H es el valor de altura requerido en metros.
- I - pérdida de carga en la tubería, Pa / m. Para una sección de tubería recta del diámetro de diseño, toma un valor en el rango de 100-150.
- Z es un factor de compensación adicional, que depende de la presencia de equipos adicionales en el circuito.
En la foto, una unidad de mezcla para calentar.
Si el sistema contiene varios elementos de la lista, se multiplican los coeficientes correspondientes. Entonces, para un sistema con válvulas de bola y un termostato que regula el rendimiento del llenado, Z = 1.3 * 1.7 = 2.21.
Rendimiento
Las instrucciones para calcular con sus propias manos el rendimiento de la bomba tampoco son difíciles.
El rendimiento se calcula mediante la fórmula G = Q / (1,163 * Dt), en la que:
- G - capacidad en m3 / hora.
- Q es la potencia térmica del circuito en kilovatios.
- Dt es la diferencia de temperatura entre las tuberías de suministro y retorno.
Ejemplo
Demos un ejemplo de un cálculo hidráulico de un sistema de calefacción para las siguientes condiciones:
- El delta de temperaturas entre las tuberías de suministro y retorno es igual a los 20 grados estándar.
- La potencia térmica de la caldera es de 16 kW.
- La longitud total de la botella de Leningrado monotubo es de 50 metros. Los dispositivos de calentamiento están conectados en paralelo con el llenado. No hay termostatos para romper los circuitos de llenado y mezclador secundario.
Entonces empecemos.
El diámetro interno mínimo según la tabla anterior es de 20 milímetros a una velocidad de flujo de 0,8 m / so más.
Útil: las bombas de circulación modernas a menudo tienen un control de rendimiento gradual o, más convenientemente, suave.
En este último caso, el precio del dispositivo es ligeramente superior.
La altura óptima para nuestro caso será (50 * 150 + 1,3) / 10000 = 0,975 m. En realidad, en la mayoría de los casos no es necesario calcular el parámetro. La diferencia en el sistema de calefacción de un edificio de apartamentos, que proporciona circulación en él, es de solo 2 metros; este es el valor de altura mínimo para la gran mayoría de bombas sin prensaestopas.
La capacidad se calcula como G = 16 / (1,163 * 20) = 0,69 m3 / h.
Conclusión
Esperamos que los métodos de cálculo proporcionados ayuden al lector a calcular los parámetros de su propio sistema de calefacción sin adentrarse en la jungla de fórmulas complejas y datos de referencia. Como siempre, el video adjunto ofrecerá información adicional. ¡Buena suerte!
