Υδραυλικός υπολογισμός του συστήματος θέρμανσης

Το περιεχόμενο του άρθρου



Σήμερα θα αναλύσουμε πώς να κάνουμε έναν υδραυλικό υπολογισμό του συστήματος θέρμανσης. Πράγματι, μέχρι σήμερα, η πρακτική του σχεδιασμού συστημάτων θέρμανσης σε μια ιδιοτροπία εξαπλώνεται. Αυτή είναι μια θεμελιωδώς λανθασμένη προσέγγιση: χωρίς προκαταρκτικό υπολογισμό, ανεβάζουμε τη γραμμή κατανάλωσης υλικού, προκαλούμε μη φυσιολογικούς τρόπους λειτουργίας και χάνουμε την ευκαιρία να επιτύχουμε τη μέγιστη απόδοση.

Υδραυλικός υπολογισμός του συστήματος θέρμανσης

Στόχοι και στόχοι του υδραυλικού υπολογισμού

Από τεχνική άποψη, ένα σύστημα θέρμανσης υγρού φαίνεται να είναι ένα πολύ περίπλοκο συγκρότημα, συμπεριλαμβανομένων συσκευών για την παραγωγή θερμότητας, τη μεταφορά του και την απελευθέρωσή του σε θερμαινόμενους χώρους. Ο ιδανικός τρόπος λειτουργίας για ένα υδραυλικό σύστημα θέρμανσης είναι εκείνος στον οποίο το ψυκτικό απορροφά τη μέγιστη θερμότητα από την πηγή και το μεταφέρει στην ατμόσφαιρα του δωματίου χωρίς απώλεια κατά την κίνηση. Φυσικά, μια τέτοια εργασία φαίνεται εντελώς ανέφικτη, αλλά μια πιο προσεκτική προσέγγιση σας επιτρέπει να προβλέψετε τη συμπεριφορά του συστήματος σε διάφορες συνθήκες και να πλησιάσετε όσο το δυνατόν πλησιέστερα τα σημεία αναφοράς. Αυτός είναι ο κύριος στόχος του σχεδιασμού συστημάτων θέρμανσης, το σημαντικότερο μέρος του οποίου θεωρείται υδραυλικός υπολογισμός..

Οι πρακτικοί στόχοι του υδραυλικού σχεδιασμού είναι:

  1. Κατανοήστε με ποια ταχύτητα και σε όγκο κινείται το ψυκτικό σε κάθε κόμβο του συστήματος.
  2. Προσδιορίστε ποια επίδραση έχει μια αλλαγή στον τρόπο λειτουργίας κάθε συσκευής σε ολόκληρο το σύμπλεγμα στο σύνολό του.
  3. Καθορίστε ποια χωρητικότητα και χαρακτηριστικά λειτουργίας μεμονωμένων μονάδων και συσκευών θα είναι επαρκή ώστε το σύστημα θέρμανσης να εκτελεί τις λειτουργίες του χωρίς σημαντική αύξηση του κόστους και διασφαλίζοντας ένα υπερβολικά υψηλό περιθώριο ασφαλείας.
  4. Τελικά – για να διασφαλιστεί μια αυστηρά μετρημένη κατανομή θερμικής ενέργειας σε διάφορες ζώνες θέρμανσης και να διασφαλιστεί ότι αυτή η κατανομή διατηρείται με υψηλή σταθερότητα.

Εγκατάσταση θερμαντικού σώματος

Μπορούμε να πούμε περισσότερα: χωρίς τουλάχιστον βασικούς υπολογισμούς, είναι αδύνατο να επιτευχθεί αποδεκτή σταθερότητα και μακροχρόνια χρήση εξοπλισμού. Η μοντελοποίηση της λειτουργίας ενός υδραυλικού συστήματος, στην πραγματικότητα, είναι η βάση στην οποία βασίζεται όλη η περαιτέρω ανάπτυξη του σχεδιασμού..

Τύποι συστημάτων θέρμανσης

Μηχανολογικές εργασίες αυτού του είδους περιπλέκονται από τη μεγάλη ποικιλία συστημάτων θέρμανσης, τόσο από άποψη κλίμακας όσο και από άποψη διαμόρφωσης. Υπάρχουν διάφοροι τύποι ανταλλακτικών θέρμανσης, καθένας από τους οποίους έχει τους δικούς του νόμους:

1. Συστήματα αδιεξόδου διπλού σωλήναα – η πιο κοινή έκδοση της συσκευής, κατάλληλη για την οργάνωση κυκλωμάτων κεντρικής και ατομικής θέρμανσης.

Σύστημα θέρμανσης αγωγών δύο σωλήνωνΣύστημα θέρμανσης αγωγών δύο σωλήνων

2. Σύστημα ενός σωλήνα ή “Leningradka”θεωρείται ο καλύτερος τρόπος κατασκευής συγκροτημάτων θέρμανσης με θερμική ισχύ έως και 30-35 kW.

Σύστημα θέρμανσης με ένα σωλήνα Σύστημα θέρμανσης ενός σωλήνα με αναγκαστική κυκλοφορία: 1 – λέβητας θέρμανσης. 2 – ομάδα ασφαλείας 3 – θερμαντικά σώματα 4 – Γερανός Mayevsky 5 – δεξαμενή διαστολής 6 – αντλία κυκλοφορίας. 7 – στραγγίστε

3. Σύστημα διπλού σωλήνα τύπου διέλευσης– τον πιο έντονο τύπο αποσύνδεσης κυκλωμάτων θέρμανσης, που χαρακτηρίζεται από την υψηλότερη γνωστή σταθερότητα λειτουργίας και την ποιότητα διανομής του ψυκτικού.

Σύστημα θέρμανσης με δύο σωλήνες (βρόχος Tichelman)Σύστημα θέρμανσης με δύο σωλήνες (βρόχος Tichelman)

4. Διάταξη δέσμηςμοιάζει με πολλούς τρόπους με μια διαδρομή δύο σωλήνων, αλλά ταυτόχρονα όλα τα χειριστήρια του συστήματος τοποθετούνται σε ένα σημείο – στο συγκρότημα πολλαπλής.

Κύκλωμα θέρμανσης με ακτινοβολίαΣχέδιο θέρμανσης με ακτινοβολία: 1 – λέβητας; 2 – δεξαμενή διαστολής 3 – πολλαπλή τροφοδοσίας. 4 – θερμαντικά σώματα 5 – πολλαπλή επιστροφής. 6 – αντλία κυκλοφορίας

Πριν φτάσετε στην εφαρμοσμένη πλευρά των υπολογισμών, υπάρχουν μερικές σημαντικές προειδοποιήσεις. Πρώτα απ ‘όλα, πρέπει να μάθετε ότι το κλειδί για έναν υπολογισμό υψηλής ποιότητας έγκειται στην κατανόηση των αρχών λειτουργίας των συστημάτων ρευστού σε διαισθητικό επίπεδο. Χωρίς αυτό, η εξέταση κάθε μεμονωμένης λύσης μετατρέπεται σε σύμπλεξη πολύπλοκων μαθηματικών υπολογισμών. Το δεύτερο είναι η πρακτική αδυναμία παρουσίασης περισσότερων από τις βασικές έννοιες σε μία ανασκόπηση. Για πιο λεπτομερείς εξηγήσεις είναι καλύτερο να αναφερθείτε σε τέτοια βιβλιογραφία σχετικά με τον υπολογισμό των συστημάτων θέρμανσης:

  • V. Pyrkov «Υδραυλική ρύθμιση συστημάτων θέρμανσης και ψύξης. Θεωρία και Πρακτική “2η έκδοση, 2010.
  • R. Jaushovets “Υδραυλική – η καρδιά της θέρμανσης του νερού”.
  • Εγχειρίδιο υδραυλικού λεβητοστασίου από την De Dietrich.
  • A. Saveliev «Θέρμανση στο σπίτι. Υπολογισμός και εγκατάσταση συστημάτων “.

Προσδιορισμός του ρυθμού ροής και της ταχύτητας κίνησης του ψυκτικού

Η πιο γνωστή μέθοδος υπολογισμού υδραυλικών συστημάτων βασίζεται σε δεδομένα υπολογισμού θερμικής μηχανικής, τα οποία καθορίζουν το ρυθμό αναπλήρωσης των απωλειών θερμότητας σε κάθε δωμάτιο και, κατά συνέπεια, τη θερμική ισχύ των θερμαντικών σωμάτων που είναι εγκατεστημένα σε αυτά. Με την πρώτη ματιά, όλα είναι απλά: έχουμε τη συνολική τιμή της θερμικής ισχύος και στη συνέχεια δοσολογούμε τη ροή του θερμικού φορέα σε κάθε συσκευή θέρμανσης. Για μεγαλύτερη ευκολία, είναι προσχηματισμένο ένα αξονομετρικό σχέδιο του υδραυλικού συστήματος, το οποίο σχολιάζεται με τις απαιτούμενες ενδείξεις ισχύος των θερμαντικών σωμάτων ή των βρόχων ενός θερμαινόμενου νερού δαπέδου..

Αξονομετρικό διάγραμμα του συστήματος θέρμανσηςΑξονομετρικό διάγραμμα του συστήματος θέρμανσης

Η μετάβαση από τη θερμική μηχανική στον υδραυλικό υπολογισμό πραγματοποιείται εισάγοντας την έννοια της ροής μάζας, δηλαδή μια συγκεκριμένη μάζα ψυκτικού που παρέχεται σε κάθε τμήμα του κυκλώματος θέρμανσης. Η ροή μάζας είναι ο λόγος της απαιτούμενης θερμικής ισχύος προς το προϊόν της ειδικής θερμικής ικανότητας του ψυκτικού με τη διαφορά θερμοκρασίας στους αγωγούς τροφοδοσίας και επιστροφής. Έτσι, στο σχέδιο του συστήματος θέρμανσης, σημειώνονται βασικά σημεία για τα οποία αναφέρεται η ονομαστική ροή μάζας. Για ευκολία, η ογκομετρική ροή προσδιορίζεται παράλληλα, λαμβάνοντας υπόψη την πυκνότητα του χρησιμοποιούμενου θερμικού φορέα.

G = Q / (c (t2 – τ1))

  • G – ρυθμός ροής ψυκτικού, kg / s
  • Q – απαιτούμενη θερμική ισχύς, W
  • c – ειδική θερμική ικανότητα του ψυκτικού, για νερό που λαμβάνεται ως 4200 J / (kg ° C)
  • ?Τ = (τ2 – τ1) – διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ προσφοράς και επιστροφής, ° С

Η λογική εδώ είναι απλή: για να παραδώσετε την απαιτούμενη ποσότητα θερμότητας στο ψυγείο, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε τον όγκο ή τη μάζα του φορέα θερμότητας με δεδομένη χωρητικότητα θερμότητας που διέρχεται από τον αγωγό ανά μονάδα χρόνου. Για να γίνει αυτό, απαιτείται να προσδιοριστεί η ταχύτητα κίνησης του ψυκτικού στο κύκλωμα, η οποία είναι ίση με την αναλογία της ογκομετρικής ροής προς την περιοχή διατομής της εσωτερικής διόδου του σωλήνα. Εάν η ταχύτητα υπολογίζεται σε σχέση με τη ροή μάζας, η τιμή της πυκνότητας ψυκτικού πρέπει να προστεθεί στον παρονομαστή:

V = G / (? F)

  • V – ταχύτητα κίνησης του ψυκτικού, m / s
  • G – ρυθμός ροής ψυκτικού, kg / s
  • ? – η πυκνότητα του ψυκτικού, για το νερό μπορείτε να πάρετε 1000 kg / m3
  • f – η περιοχή διατομής του σωλήνα, βρίσκεται στον τύπο ?­Ρ2, όπου r είναι η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα διαιρούμενη με δύο

Τα δεδομένα σχετικά με το ρυθμό ροής και την ταχύτητα είναι απαραίτητα για τον προσδιορισμό του ονομαστικού μεγέθους των σωλήνων αποσύνδεσης, καθώς και για τη ροή και την κεφαλή των αντλιών κυκλοφορίας. Οι συσκευές αναγκαστικής κυκλοφορίας πρέπει να δημιουργούν υπερβολική πίεση για να ξεπεράσουν την υδροδυναμική αντίσταση των σωλήνων και των βαλβίδων διακοπής και ελέγχου. Η μεγαλύτερη δυσκολία είναι ο υδραυλικός υπολογισμός συστημάτων με φυσική (βαρυτική) κυκλοφορία, για τα οποία η απαιτούμενη περίσσεια πίεσης υπολογίζεται από την ταχύτητα και τον βαθμό ογκομετρικής διαστολής του θερμαινόμενου ψυκτικού.

Απώλειες κεφαλής και πίεσης

Ο υπολογισμός των παραμέτρων σύμφωνα με τις αναλογίες που περιγράφονται παραπάνω θα ήταν επαρκής για ιδανικά μοντέλα. Στην πραγματική ζωή, τόσο η ογκομετρική ροή όσο και η ταχύτητα του ψυκτικού θα διαφέρουν πάντα από τα υπολογισμένα σε διαφορετικά σημεία του συστήματος. Ο λόγος για αυτό είναι η υδροδυναμική αντίσταση στην κίνηση του ψυκτικού. Αυτό οφείλεται σε διάφορους παράγοντες:

  1. Οι δυνάμεις τριβής του ψυκτικού μέσου στα τοιχώματα των σωλήνων.
  2. Τοπικές αντιστάσεις στη ροή που σχηματίζονται από εξαρτήματα, βρύσες, φίλτρα, θερμοστατικές βαλβίδες και άλλα εξαρτήματα.
  3. Η παρουσία τύπων σύνδεσης και διακλάδωσης διακλάδωσης.
  4. Αναταραχές σε γωνίες, περιορισμούς, επεκτάσεις κ.λπ..

Θερμοστατική βαλβίδα ανάμιξης

Το πρόβλημα της εύρεσης της πτώσης πίεσης και της ταχύτητας σε διαφορετικά μέρη του συστήματος θεωρείται σωστά το πιο δύσκολο · βρίσκεται στον τομέα των υπολογισμών των υδροδυναμικών μέσων. Έτσι, οι δυνάμεις τριβής του ρευστού στις εσωτερικές επιφάνειες του σωλήνα περιγράφονται από μια λογαριθμική συνάρτηση που λαμβάνει υπόψη την τραχύτητα του υλικού και το κινηματικό ιξώδες. Οι υπολογισμοί των στροβιλισμένων νεκρών είναι ακόμη πιο περίπλοκοι: η παραμικρή αλλαγή στο προφίλ και το σχήμα του καναλιού καθιστά κάθε κατάσταση μοναδική. Για τη διευκόλυνση των υπολογισμών, εισάγονται δύο παράγοντες αναφοράς:

  1. Κβ– χαρακτηρισμός της απόδοσης σωλήνων, καλοριφέρ, διαχωριστών και άλλων περιοχών κοντά στο γραμμικό.
  2. ΠΡΟΣ ΤΟΚυρία– προσδιορισμός της τοπικής αντίστασης σε διάφορα εξαρτήματα.

Αυτοί οι παράγοντες υποδεικνύονται από τους κατασκευαστές σωλήνων, βαλβίδων, βαλβίδων, φίλτρων για κάθε μεμονωμένο προϊόν. Είναι πολύ εύκολο να χρησιμοποιήσετε τους συντελεστές: για να προσδιορίσετε την απώλεια κεφαλής, το Kms πολλαπλασιάζεται με την αναλογία του τετραγώνου της ταχύτητας κίνησης του ψυκτικού προς τη διπλή τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας:

Κυρία = ΚΚυρία2/ 2g)ή Κυρία = ΚΚυρία (? V2/ 2)

  • Κυρία – απώλεια κεφαλής στις τοπικές αντιστάσεις, m
  • Κυρία – απώλεια πίεσης στις τοπικές αντιστάσεις, Pa
  • ΠΡΟΣ ΤΟΚυρία – συντελεστής τοπικής αντίστασης
  • g – επιτάχυνση της βαρύτητας, 9,8 m / s2
  • ? – η πυκνότητα του ψυκτικού, για νερό 1000 kg / m3

Η απώλεια κεφαλής σε γραμμικά τμήματα είναι ο λόγος της χωρητικότητας καναλιού προς τον γνωστό συντελεστή χωρητικότητας και το αποτέλεσμα της διαίρεσης πρέπει να αυξηθεί στη δεύτερη ισχύ:

P = (G / Kvs)2

  • P – απώλεια κεφαλής, ράβδος
  • G – ο πραγματικός ρυθμός ροής του ψυκτικού, m3/ώρα
  • Kvs – απόδοση, m3/ώρα

Προ-εξισορρόπηση του συστήματος

Ο πιο σημαντικός τελικός στόχος του υδραυλικού υπολογισμού του συστήματος θέρμανσης είναι ο υπολογισμός τέτοιων τιμών απόδοσης κατά την οποία μια αυστηρά μετρημένη ποσότητα ψυκτικού με μια συγκεκριμένη θερμοκρασία εισέρχεται σε κάθε μέρος κάθε κυκλώματος θέρμανσης, το οποίο εξασφαλίζει την ομαλοποιημένη απελευθέρωση θερμότητας στις συσκευές θέρμανσης. Αυτή η εργασία φαίνεται δύσκολη μόνο με την πρώτη ματιά. Στην πραγματικότητα, η εξισορρόπηση γίνεται με βαλβίδες ελέγχου που περιορίζουν τη ροή. Για κάθε μοντέλο βαλβίδας, υποδεικνύονται τόσο ο συντελεστής Kvs για την πλήρως ανοιχτή θέση όσο και η καμπύλη συντελεστή Kv για διαφορετικούς βαθμούς ανοίγματος του στελέχους ελέγχου. Με την αλλαγή της απόδοσης των βαλβίδων, οι οποίες, κατά κανόνα, εγκαθίστανται στα σημεία σύνδεσης των συσκευών θέρμανσης, είναι δυνατόν να επιτευχθεί η επιθυμητή κατανομή του ψυκτικού και επομένως η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται από αυτό.

Ρύθμιση της περιοχής ροής της βαλβίδας

Υπάρχει, ωστόσο, μια μικρή απόχρωση: όταν η απόδοση αλλάζει σε ένα σημείο του συστήματος, αλλάζει όχι μόνο ο πραγματικός ρυθμός ροής στην υπό εξέταση ενότητα. Λόγω μείωσης ή αύξησης της ροής, η ισορροπία σε όλα τα άλλα κυκλώματα αλλάζει σε κάποιο βαθμό. Εάν πάρουμε, για παράδειγμα, δύο θερμαντικά σώματα με διαφορετική θερμική ισχύ, συνδεδεμένα παράλληλα με την αντίθετη κίνηση του ψυκτικού, τότε με αύξηση της απόδοσης της συσκευής που είναι η πρώτη στο κύκλωμα, η δεύτερη θα λάβει λιγότερο ψυκτικό λόγω αύξησης της διαφοράς στην υδροδυναμική αντίσταση. Αντίθετα, όταν ο ρυθμός ροής μειώνεται λόγω της βαλβίδας ελέγχου, όλα τα υπόλοιπα καλοριφέρ κάτω από την αλυσίδα θα λάβουν αυτόματα μεγαλύτερο όγκο ψυκτικού και θα χρειαστούν πρόσθετη βαθμονόμηση. Κάθε τύπος καλωδίωσης έχει τις δικές του αρχές εξισορρόπησης.

Συστήματα λογισμικού για υπολογισμούς

Προφανώς, οι χειροκίνητοι υπολογισμοί δικαιολογούνται μόνο για μικρά συστήματα θέρμανσης με μέγιστο ένα ή δύο κυκλώματα με 4-5 καλοριφέρ σε κάθε ένα. Τα πιο σύνθετα συστήματα θέρμανσης με θερμική ισχύ άνω των 30 kW απαιτούν μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για τον υπολογισμό της υδραυλικής, η οποία επεκτείνει τη γκάμα των εργαλείων που χρησιμοποιούνται πολύ πέρα ​​από ένα μολύβι και ένα φύλλο χαρτιού.

Ο Danfoss C.O. 3.8Ο Danfoss C.O. 3.8

Σήμερα, υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος αριθμός λογισμικού που παρέχεται από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές εξοπλισμού θέρμανσης, όπως οι Valtec, Danfoss ή Herz. Σε τέτοια πακέτα λογισμικού, χρησιμοποιείται η ίδια μεθοδολογία για τον υπολογισμό της συμπεριφοράς της υδραυλικής, η οποία περιγράφηκε στην κριτική μας. Πρώτον, ένα ακριβές αντίγραφο του προβλεπόμενου συστήματος θέρμανσης μοντελοποιείται στον οπτικό επεξεργαστή, για τον οποίο αναφέρονται τα δεδομένα σχετικά με τη θερμική ισχύ, τον τύπο του φορέα θερμότητας, το μήκος και το ύψος των σταγόνων σωλήνων, τα χρησιμοποιημένα εξαρτήματα, τα θερμαντικά σώματα και τα πηνία ενδοδαπέδιας θέρμανσης. Η βιβλιοθήκη προγραμμάτων περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα υδραυλικών συσκευών και εξαρτημάτων · για κάθε προϊόν, ο κατασκευαστής έχει προκαθοριστεί τις παραμέτρους λειτουργίας και τους συντελεστές βάσης. Εάν θέλετε, μπορείτε να προσθέσετε δείγματα συσκευών τρίτων, εάν είναι γνωστή η απαιτούμενη λίστα χαρακτηριστικών.

Υδραυλικός υπολογισμός του συστήματος θέρμανσης στο Danfoss C.O.

Στο τέλος της εργασίας, το πρόγραμμα καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της κατάλληλης ονομαστικής οπής σωλήνων, την επιλογή της επαρκούς ροής και πίεσης των αντλιών κυκλοφορίας. Ο υπολογισμός ολοκληρώνεται εξισορροπώντας το σύστημα, ενώ κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης της λειτουργίας του υδραυλικού συστήματος, λαμβάνονται υπόψη οι εξαρτήσεις και το αποτέλεσμα της αλλαγής της απόδοσης μιας μονάδας του συστήματος σε όλες τις άλλες. Η πρακτική δείχνει ότι ο έλεγχος και η χρήση ακόμη και πληρωμένων προϊόντων λογισμικού αποδεικνύεται φθηνότερος από ό, τι εάν οι υπολογισμοί είχαν ανατεθεί σε ειδικευμένους ειδικούς..

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου