Die meisten modernen Industrie- und Wohnanlagen werden im Winter aufgrund des Anschlusses an die ihnen bereits zugeführte zentrale Wärmeversorgung beheizt. Es gibt jedoch häufige Fälle, in denen unabhängige (autonome) Quellen zur Beheizung von Wohnräumen verwendet werden. Mit ihrer eigenständigen Installation können Sie nicht auf eine vorläufige hydraulische Berechnung der Heizung verzichten, die für den gesamten Komplex durchgeführt wird.
Berechnung der Hydraulik von Heizkanälen
Die hydraulische Berechnung des Heizungssystems hängt normalerweise von der Auswahl der Rohrdurchmesser ab, die in einzelnen Abschnitten des Netzes verlegt werden. Bei der Durchführung müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:
- Druckwert und seine Unterschiede in der Rohrleitung bei einer gegebenen Kühlmittelzirkulationsgeschwindigkeit;
- seine geschätzten Kosten;
- typische Größen gebrauchter Rohrprodukte.
Bei der Berechnung des ersten dieser Parameter ist es wichtig, die Leistung der Pumpausrüstung zu berücksichtigen. Es sollte ausreichen, den hydraulischen Widerstand der Heizkreise zu überwinden. In diesem Fall ist die Gesamtlänge der Polypropylenrohre von entscheidender Bedeutung, wobei sich die hydraulische Gesamtfestigkeit der gesamten Systeme erhöht. Basierend auf den Ergebnissen der Berechnung werden die Indikatoren ermittelt, die für die spätere Installation des Heizungssystems und die Erfüllung der Anforderungen der aktuellen Normen erforderlich sind.
Berechnung der Parameter des Kühlmittels
Die Berechnung des Kühlmittels reduziert sich auf die Ermittlung folgender Indikatoren:
- die Bewegungsgeschwindigkeit von Wassermassen durch eine Rohrleitung mit festgelegten Parametern;
- ihre durchschnittliche Temperatur;
- Medienverbrauch im Zusammenhang mit den Leistungsanforderungen von Heizgeräten.
Bei der Bestimmung aller oben genannten Parameter, die sich direkt auf das Kühlmittel beziehen, muss der hydraulische Widerstand des Rohrs berücksichtigt werden. Das Vorhandensein von Absperrventilelementen, die ein ernstes Hindernis für die freie Bewegung des Trägers darstellen, wird ebenfalls berücksichtigt. Dieser Punkt ist besonders wichtig für Heizsysteme, zu denen Thermostat- und Wärmetauscher gehören.
Bekannte Formeln zur Berechnung der Parameter des Kühlmittels (unter Berücksichtigung der Hydraulik) sind recht komplex und im praktischen Einsatz unpraktisch. Online-Rechner verwenden einen vereinfachten Ansatz, mit dem Sie ein Ergebnis mit einem Fehler erhalten, der für diese Methode akzeptabel ist. Vor Beginn der Installation ist es jedoch wichtig, sich Gedanken über den Kauf einer Pumpe zu machen, deren Anzeigen nicht niedriger als die berechneten sind. Nur in diesem Fall besteht die Gewissheit, dass die Anforderungen an das System nach diesem Kriterium vollständig erfüllt sind und der Raum auf angenehme Temperaturen erwärmt werden kann.
Berechnung des Systemwiderstands und Auswahl der Umwälzpumpe
Bei der Berechnung des hydraulischen Widerstands des Heizungssystems wird die Möglichkeit einer natürlichen Zirkulation des Kühlmittels entlang seiner Kreisläufe ausgeschlossen. Es wird nur der Fall eines erzwungenen Kehrens entlang der thermischen Konturen eines ausgedehnten Netzes von Heizungsrohren betrachtet. Damit das System mit einem bestimmten Wirkungsgrad arbeiten kann, ist eine Pumpenprobe erforderlich, die offensichtlich den erforderlichen Druck garantiert. Dieser Wert wird normalerweise als die Menge an Kühlmittel dargestellt, die in die ausgewählte Zeiteinheit gepumpt wird.
Um den Gesamtwert des Widerstands zu bestimmen, der durch das Anhaften von Wasserpartikeln an den Innenflächen der Rohre in den Rohrleitungen verursacht wird, wird die folgende Formel verwendet: R = 510 4 V 1,9 / d 1,32 (Pa / m). Symbol V. in diesem Verhältnis entspricht die Strömungsgeschwindigkeit. Bei unabhängigen Berechnungen wird immer davon ausgegangen, dass diese Formel nur für Geschwindigkeiten von nicht mehr als 1,25 Metern / Sek. Gültig ist. Wenn der Benutzer den Wert des Stromverbrauchs des FGP kennt, kann er eine ungefähre Schätzung verwenden, mit der der Innenabschnitt von Rohren aus Polypropylen bestimmt werden kann.
Nach Abschluss der Grundberechnungen sollten Sie sich auf eine spezielle Tabelle beziehen, in der die ungefähren Querschnitte der Rohrdurchgänge in Abhängigkeit von den in der Berechnung erhaltenen Zahlen angegeben sind. Das komplexeste und zeitaufwändigste Verfahren ist die Bestimmung des Hydraulikwiderstands in den folgenden Abschnitten der vorhandenen Rohrleitung:
- in den Paarungszonen seiner einzelnen Elemente;
- in Ventilen, die das Heizsystem bedienen;
- in Absperrschieber und Steuergeräten.
Nachdem alle erforderlichen Parameter in Bezug auf die Betriebseigenschaften des Kühlmittels gefunden wurden, bestimmen sie alle anderen Indikatoren des Systems.
Berechnung des Wasservolumens und der Kapazität des Ausgleichsbehälters
Um die Betriebseigenschaften des Ausdehnungsgefäßes zu berechnen, die für jedes geschlossene Heizsystem obligatorisch sind, muss das Phänomen einer Zunahme des darin enthaltenen Flüssigkeitsvolumens behandelt werden. Dieser Indikator wird unter Berücksichtigung von Änderungen der grundlegenden Leistungsmerkmale, einschließlich Temperaturschwankungen, geschätzt. Sie variiert in diesem Fall in einem sehr weiten Bereich - von Raumtemperatur +20 Grad bis zu Betriebswerten im Bereich von 50-80 Grad.
Das Volumen des Ausdehnungsgefäßes kann ohne unnötige Probleme berechnet werden, wenn wir eine grobe Schätzung verwenden, die in der Praxis getestet wurde. Es basiert auf den Erfahrungen mit dem Betrieb der Ausrüstung, wonach das Volumen des Ausdehnungsgefäßes ungefähr ein Zehntel der Gesamtmenge des im System zirkulierenden Kühlmittels beträgt. Gleichzeitig werden alle Elemente berücksichtigt, einschließlich Heizkörper (Batterien) sowie der Wassermantel der Kesseleinheit. Um den genauen Wert des erforderlichen Indikators zu bestimmen, müssen Sie den Reisepass der verwendeten Ausrüstung nehmen und die Angaben zur Batteriekapazität und zum Arbeitstank des Kessels finden.
Nach ihrer Bestimmung ist das überschüssige Kühlmittel im System nicht schwer zu finden. Berechnen Sie dazu zunächst die Querschnittsfläche von Polypropylenrohren und multiplizieren Sie den resultierenden Wert mit der Länge der Rohrleitung. Nach dem Summieren aller Zweige des Heizungssystems werden die Nummern aus dem Pass für Heizkörper und Kessel addiert. Ein Zehntel der Gesamtsumme wird dann gezählt.
Wenn beispielsweise die erhaltene Kapazität für ein Haushaltssystem ungefähr 150 Liter betrug, beträgt die geschätzte Kapazität des Ausdehnungsgefäßes ungefähr 15 Liter.
Bestimmung des Druckverlustes in Rohren
Der Widerstand der Druckverluste in dem Kreislauf, in dem das Kühlmittel zirkuliert, wird als Gesamtwert für alle Einzelkomponenten bestimmt. Letztere umfassen:
- Primärverlust, bezeichnet mit ∆Plk;
- lokale Wärmeträgerkosten (∆Plм);
- Druckabfall in speziellen Zonen, die unter der Bezeichnung ∆Ptg als „Wärmeerzeuger“ bezeichnet werden;
- Verluste im integrierten Wärmeaustauschsystem ∆Pto.
Nach dem Summieren dieser Werte wird der gewünschte Indikator erhalten, der den gesamten hydraulischen Widerstand des Systems ∆Pco charakterisiert.
Zusätzlich zu dieser verallgemeinerten Methode gibt es andere Methoden zur Bestimmung des Druckverlusts in Polypropylenrohren. Einer davon basiert auf einem Vergleich zweier Indikatoren, die an den Anfang und das Ende der Pipeline gebunden sind.In diesem Fall kann der Druckverlust berechnet werden, indem einfach seine Anfangs- und Endwerte subtrahiert werden, die durch zwei Manometer bestimmt werden.
Eine weitere Option zur Berechnung des gewünschten Indikators basiert auf der Verwendung einer komplexeren Formel, die alle Faktoren berücksichtigt, die die Eigenschaften des Wärmeflusses beeinflussen. Das unten angegebene Verhältnis berücksichtigt hauptsächlich den Flüssigkeitsdruckverlust aufgrund der großen Länge der Rohrleitung.
- h - Flüssigkeitsdruckverlust im untersuchten Fall, gemessen in Metern.
- λ - hydraulischer Widerstandskoeffizient (oder Reibungskoeffizient), bestimmt durch andere Berechnungsmethoden.
- L. - die Gesamtlänge der versorgten Rohrleitung, gemessen in linearen Metern.
- D. –Interne Rohrgröße, die das Volumen des Kühlmittelflusses bestimmt.
- V. - Flüssigkeitsdurchfluss, gemessen in Standardeinheiten (Meter pro Sekunde).
- Symbol G - Dies ist die Erdbeschleunigung von 9,81 m / s2.
Von großem Interesse sind Verluste, die durch einen hohen hydraulischen Reibungskoeffizienten verursacht werden. Dies hängt von der Rauheit der Innenflächen der Rohre ab. Die in diesem Fall verwendeten Verhältnisse gelten nur für runde Standardrohrwerkstücke. Die endgültige Formel, um sie zu finden, sieht folgendermaßen aus:
- V. - die Bewegungsgeschwindigkeit der Wassermassen, gemessen in Metern / Sekunde.
- D. - der Innendurchmesser, der den freien Raum zum Bewegen des Kühlmittels definiert.
- Der Koeffizient im Nenner gibt die kinematische Viskosität der Flüssigkeit an.
Der letztere Indikator bezieht sich auf konstante Werte und befindet sich in speziellen Tabellen, die in großen Mengen im Internet veröffentlicht werden.
Wenn der Kühlmittelfluss beschleunigt wird, erhöht sich auch sein Bewegungswiderstand. Gleichzeitig nehmen die Verluste im Heizungsnetz zu, deren Wachstum nicht proportional zu dem Impuls ist, der diesen Effekt verursacht hat (er ändert sich nach dem quadratischen Gesetz). Daher die Schlussfolgerung: Eine hohe Flüssigkeitsströmungsrate in der Rohrleitung ist sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht nicht vorteilhaft.
