Většina moderních průmyslových a bytových zařízení je v zimě vytápěna díky napojení na centralizovaný zdroj tepla, který je jim již dodáván. Často se však vyskytují případy, kdy se nezávislé (autonomní) zdroje používají k vytápění obytných prostor. S jejich nezávislou instalací se neobejdete bez předběžného hydraulického výpočtu vytápění provedeného pro celý komplex jako celek.
Výpočet hydrauliky topných kanálů
Hydraulický výpočet topného systému obvykle závisí na výběru průměrů potrubí uložených v jednotlivých částech sítě. Při jeho provádění je třeba vzít v úvahu následující faktory:
- hodnota tlaku a jeho rozdíly v potrubí při dané rychlosti cirkulace chladiva;
- jeho odhadované náklady;
- typické velikosti použitých trubkových výrobků.
Při výpočtu prvního z těchto parametrů je důležité vzít v úvahu výkon čerpacího zařízení. To by mělo stačit k překonání hydraulického odporu topných okruhů. V tomto případě je rozhodující důležitost celková délka polypropylenových trubek, se vzrůstajícím zvýšením celkového hydraulického odporu systémů jako celku. Na základě výsledků výpočtu jsou stanoveny indikátory potřebné pro následnou instalaci topného systému a splnění požadavků současných norem.
Výpočet parametrů chladicího média
Výpočet chladicí kapaliny je omezen na stanovení následujících ukazatelů:
- rychlost pohybu hmotností vody potrubím se stanovenými parametry;
- jejich průměrná teplota;
- spotřeba médií spojená s požadavky na výkon vytápěcího zařízení.
Při určování všech výše uvedených parametrů týkajících se přímo chladicí kapaliny je třeba vzít v úvahu hydraulický odpor potrubí. Zohledňuje se také přítomnost uzavíracích ventilových prvků, které jsou vážnou překážkou volného pohybu nosiče. Tento bod je obzvláště důležitý pro topné systémy, které zahrnují termostatické a výměníky tepla.
Známé vzorce pro výpočet parametrů chladicího média (s přihlédnutím k hydraulice) jsou při praktickém použití poměrně složité a nevhodné. Online kalkulačky používají zjednodušený přístup, který vám umožní získat výsledek s chybou přijatelnou pro tuto metodu. Před zahájením instalace je však důležité se obávat nákupu čerpadla s ukazateli, které nejsou nižší než vypočtené. Pouze v tomto případě existuje jistota, že požadavky na systém podle tohoto kritéria jsou plně splněny a že je schopna vytápět místnost na příjemnou teplotu.
Výpočet odporu systému a výběr oběhového čerpadla
Při výpočtu hydraulického odporu topného systému je vyloučena možnost přirozené cirkulace chladiva podél jeho obvodů. Uvažuje se pouze případ nuceného zametání podél tepelných obrysů rozsáhlé sítě topných trubek. Aby systém pracoval s danou účinností, je zapotřebí vzorek čerpadla, který zjevně zaručuje potřebný tlak. Tato hodnota je obvykle představována jako množství chladicí kapaliny čerpané do vybrané jednotky času.
Ke stanovení celkové hodnoty odporu způsobeného přilnavostí částic vody k vnitřním povrchům trubek v potrubí se používá tento vzorec: R = 510 4 V 1,9 / d 1,32 (Pa / m). Ikona PROTI v tomto poměru odpovídá rychlosti toku. Při provádění nezávislých výpočtů se vždy předpokládá, že tento vzorec platí pouze pro rychlosti nepřesahující 1,25 metrů / s. Pokud uživatel zná hodnotu aktuální spotřeby FGP, je dovoleno použít přibližný odhad, který umožňuje určit vnitřní část trubek vyrobených z polypropylenu.
Po dokončení základních výpočtů byste se měli podívat na speciální tabulku, která ukazuje přibližné průřezy potrubních kanálů, v závislosti na číslech získaných ve výpočtu. Nejsložitější a časově náročnější postup je stanovení hydraulického odporu v následujících částech stávajícího potrubí:
- v párovacích zónách jeho jednotlivých prvků;
- u ventilů obsluhujících topný systém;
- v uzavíracích ventilech a regulačních zařízeních.
Poté, co jsou nalezeny všechny požadované parametry týkající se provozních charakteristik chladicí kapaliny, určují všechny ostatní ukazatele systému.
Výpočet objemu vody a kapacity expanzní nádrže
Pro výpočet provozních charakteristik expanzní nádrže, která je povinná pro jakýkoli uzavřený topný systém, bude nutné se vypořádat s fenoménem zvýšení objemu kapaliny v ní. Tento ukazatel se odhaduje s ohledem na změny základních výkonových charakteristik, včetně kolísání jeho teploty. V tomto případě se pohybuje ve velmi širokém rozmezí - od pokojové teploty +20 stupňů až po provozní hodnoty v rozsahu 50-80 stupňů.
Pokud použijeme hrubý odhad, který byl v praxi testován, bude možné vypočítat objem expanzní nádrže bez zbytečných problémů. Je založeno na zkušenostech s provozováním zařízení, podle nichž je objem expanzní nádrže přibližně jedna desetina celkového množství chladicího média cirkulujícího v systému. Současně se berou v úvahu všechny jeho prvky, včetně topných radiátorů (baterií) a vodního pláště kotlové jednotky. K určení přesné hodnoty požadovaného ukazatele je třeba vzít pas použitého zařízení a najít položky týkající se kapacity baterie a pracovní nádrže kotle.
Po jejich stanovení není obtížné najít přebytečnou chladicí kapalinu v systému. K tomu je třeba nejprve vypočítat plochu průřezu polypropylenových trubek a potom se výsledná hodnota vynásobí délkou potrubí. Po sčítání všech větví otopného systému se k nim přidají čísla odebraná z pasu pro radiátory a kotel. Potom se počítá jedna desetina z celkového počtu.
Pokud například byla získaná kapacita pro domácí systém přibližně 150 litrů, odhadovaná kapacita expanzní nádrže bude přibližně 15 litrů.
Stanovení tlakové ztráty v potrubí
Odpor tlakových ztrát v obvodu, po kterém cirkuluje chladivo, je stanoven jako jejich celková hodnota pro všechny jednotlivé komponenty. Mezi tyto patří:
- primární ztráta, označená ∆Plk;
- místní náklady na teplo (∆Plм);
- pokles tlaku ve zvláštních zónách zvaných „generátory tepla“ pod označením „Ptg;
- ztráty uvnitř integrovaného systému výměny tepla toPto.
Po sčítání těchto hodnot se získá požadovaný indikátor, který charakterizuje celkový hydraulický odpor systému ∆Pco.
Kromě této zobecněné metody existují ještě další způsoby stanovení tlakové ztráty v polypropylenových trubkách. Jeden z nich je založen na srovnání dvou ukazatelů vázaných na začátek a konec plynovodu.V tomto případě lze tlakovou ztrátu vypočítat pouhým odečtením jejích počátečních a konečných hodnot, určených dvěma tlakoměry.
Další možnost výpočtu požadovaného ukazatele je založena na použití složitějšího vzorce, který zohledňuje všechny faktory, které ovlivňují vlastnosti tepelného toku. Níže uvedený poměr primárně zohledňuje ztrátu tlaku tekutiny v důsledku velké délky potrubí.
- h - ztráta tlaku tekutiny ve studovaném případě měřená v metrech.
- λ - koeficient hydraulického odporu (nebo tření) stanovený jinými metodami výpočtu.
- L - celková délka obsluhovaného potrubí, která se měří v lineárních metrech.
- D - Vnitřní velikost potrubí, která určuje objem průtoku chladicí kapaliny.
- PROTI - průtok tekutiny měřený ve standardních jednotkách (metr za sekundu).
- Symbol G - toto je zrychlení gravitace rovné 9,81 m / s2.
Velmi zajímavé jsou ztráty způsobené vysokým koeficientem hydraulického tření. Závisí to na drsnosti vnitřních povrchů trubek. Poměry použité v tomto případě platí pouze pro standardní kulaté trubkové obrobky. Konečný vzorec pro jejich nalezení vypadá takto:
- PROTI - rychlost pohybu hmotností vody měřená v metrech za sekundu.
- D - vnitřní průměr, který definuje volný prostor pro pohyb chladicí kapaliny.
- Koeficient v jmenovateli označuje kinematickou viskozitu kapaliny.
Tento ukazatel se týká konstantních hodnot a je umístěn ve zvláštních tabulkách publikovaných ve velkém množství na internetu.
Při zrychlování toku chladicího média se zvyšuje také jeho odolnost vůči pohybu. Současně se zvyšují ztráty v topné síti, jejichž růst není úměrný pulsu, který tento účinek způsobil (mění se podle kvadratického zákona). Závěr: Vysoký průtok tekutiny v potrubí není z technického ani ekonomického hlediska přínosný.
