La plupart des installations industrielles et résidentielles modernes sont chauffées en hiver en raison de la connexion à l'approvisionnement en chaleur centralisé qui leur est déjà fourni. Mais il y a des cas fréquents où des sources indépendantes (autonomes) sont utilisées pour chauffer des espaces résidentiels. Avec leur installation indépendante, vous ne pouvez pas vous passer d'un calcul hydraulique préliminaire de chauffage effectué pour l'ensemble du complexe dans son ensemble.
Calcul de l'hydraulique des canaux de chauffage
Le calcul hydraulique du système de chauffage se résume généralement à la sélection des diamètres de tuyaux posés dans les différentes sections du réseau. Lors de sa réalisation, les facteurs suivants doivent être pris en compte:
- la valeur de la pression et ses différences dans la canalisation à une vitesse de circulation du liquide de refroidissement donnée;
- ses dépenses estimatives;
- tailles typiques des produits tubulaires utilisés.
Lors du calcul du premier de ces paramètres, il est important de prendre en compte la puissance de l'équipement de pompage. Il devrait suffire à vaincre la résistance hydraulique des circuits de chauffage. Dans ce cas, la longueur totale des tuyaux en polypropylène est d'une importance décisive, avec une augmentation dans laquelle la résistance hydraulique globale des systèmes dans son ensemble augmente. Sur la base des résultats du calcul, les indicateurs nécessaires à l'installation ultérieure du système de chauffage et répondant aux exigences des normes en vigueur sont déterminés.
Calcul des paramètres du liquide de refroidissement
Le calcul du liquide de refroidissement se réduit à déterminer les indicateurs suivants:
- la vitesse de déplacement des masses d'eau à travers une canalisation avec des paramètres spécifiés;
- leur température moyenne;
- consommation de média associée aux exigences de performance des équipements de chauffage.
Lors de la détermination de tous les paramètres ci-dessus liés directement au liquide de refroidissement, la résistance hydraulique du tuyau doit être prise en compte. La présence d'éléments de soupape d'arrêt, qui constituent un obstacle sérieux à la libre circulation du support, est également prise en compte. Ce point est particulièrement important pour les systèmes de chauffage, qui comprennent des échangeurs thermostatiques et thermiques.
Les formules connues pour calculer les paramètres du liquide de refroidissement (en tenant compte de l'hydraulique) sont assez complexes et peu pratiques en pratique. Les calculatrices en ligne utilisent une approche simplifiée, qui vous permet d'obtenir un résultat avec une erreur acceptable pour cette méthode. Néanmoins, avant de commencer l'installation, il est important de s'inquiéter de l'achat d'une pompe avec des indicateurs non inférieurs à ceux calculés. Dans ce cas seulement, il est certain que les exigences du système selon ce critère sont pleinement satisfaites et qu'il est capable de chauffer la pièce à des températures confortables.
Calcul de la résistance du système et sélection de la pompe de circulation
Lors du calcul de la résistance hydraulique du système de chauffage, l'option de circulation naturelle du liquide de refroidissement le long de ses circuits est exclue. Seul le cas du balayage forcé le long des contours thermiques d'un vaste réseau de tuyaux de chauffage est considéré. Pour que le système fonctionne avec une efficacité donnée, un échantillon de pompe est nécessaire, ce qui garantit évidemment la pression nécessaire. Cette valeur est généralement représentée comme la quantité de liquide de refroidissement pompée dans l'unité de temps sélectionnée.
Pour déterminer la valeur totale de la résistance causée par l'adhésion de particules d'eau aux surfaces internes des tuyaux dans les pipelines, la formule suivante est utilisée: R = 510 4 V 1,9 / d 1,32 (Pa / m). Icône V dans ce rapport correspond à la vitesse d'écoulement. Lors de calculs indépendants, on suppose toujours que cette formule n'est valable que pour des vitesses ne dépassant pas 1,25 mètre / s. Si l'utilisateur connaît la valeur de la consommation actuelle du FGP, il est autorisé à utiliser une estimation approximative, ce qui permet de déterminer la section intérieure des tuyaux en polypropylène.
Une fois les calculs de base terminés, vous devez vous référer à un tableau spécial, qui indique les sections approximatives des passages de tuyaux, en fonction des chiffres obtenus dans le calcul. La procédure la plus complexe et la plus longue est la détermination de la résistance hydraulique dans les sections suivantes du pipeline existant:
- dans les zones d'accouplement de ses éléments individuels;
- dans les vannes desservant le système de chauffage;
- dans les robinets-vannes et les dispositifs de commande.
Après avoir trouvé tous les paramètres requis relatifs aux caractéristiques de fonctionnement du liquide de refroidissement, ils déterminent tous les autres indicateurs du système.
Calcul du volume d'eau et de la capacité du vase d'expansion
Pour calculer les caractéristiques de fonctionnement du vase d'expansion, obligatoire pour tout système de chauffage de type fermé, il sera nécessaire de faire face au phénomène d'augmentation du volume de liquide qu'il contient. Cet indicateur est estimé en tenant compte des changements dans les caractéristiques de performance de base, y compris les fluctuations de sa température. Dans ce cas, elle varie dans une très large plage - de la température ambiante + 20 degrés aux valeurs de fonctionnement dans la plage de 50 à 80 degrés.
Il sera possible de calculer le volume du vase d'expansion sans problèmes inutiles, si nous utilisons une estimation approximative qui a été testée dans la pratique. Il est basé sur l'expérience de fonctionnement de l'équipement, selon laquelle le volume du vase d'expansion est d'environ un dixième de la quantité totale de liquide de refroidissement circulant dans le système. Dans le même temps, tous ses éléments sont pris en compte, y compris les radiateurs de chauffage (batteries), ainsi que la chemise d'eau de la chaudière. Pour déterminer la valeur exacte de l'indicateur requis, vous devrez prendre le passeport de l'équipement utilisé et trouver les éléments concernant la capacité de la batterie et le réservoir de travail de la chaudière.
Après les avoir déterminés, l'excès de liquide de refroidissement dans le système n'est pas difficile à trouver. Pour ce faire, calculez d'abord l'aire de la section transversale des tuyaux en polypropylène, puis la valeur résultante est multipliée par la longueur du tuyau. Après avoir sommé toutes les branches du système de chauffage, les numéros tirés du passeport des radiateurs et de la chaudière leur sont ajoutés. Un dixième du total est alors compté.
Si, par exemple, la capacité obtenue pour un système domestique était d'environ 150 litres, la capacité estimée du vase d'expansion sera d'environ 15 litres.
Détermination de la perte de pression dans les tuyaux
La résistance aux pertes de charge dans le circuit le long duquel circule le liquide de refroidissement est déterminée comme leur valeur totale pour tous les composants individuels. Ces derniers comprennent:
- perte primaire, notée ∆Plk;
- les coûts des caloporteurs locaux (∆Plм);
- chute de pression dans des zones spéciales appelées «générateurs de chaleur» sous la désignation ∆Ptg;
- pertes à l'intérieur du système d'échange de chaleur intégré ∆Pto.
Après avoir additionné ces valeurs, on obtient l'indicateur souhaité qui caractérise la résistance hydraulique totale du système ∆Pco.
En plus de cette méthode généralisée, il existe d'autres méthodes pour déterminer la perte de pression dans les tuyaux en polypropylène. L'un d'eux est basé sur une comparaison de deux indicateurs liés au début et à la fin du pipeline.Dans ce cas, la perte de pression peut être calculée en soustrayant simplement ses valeurs initiale et finale, déterminées par deux manomètres.
Une autre option pour calculer l'indicateur souhaité est basée sur l'utilisation d'une formule plus complexe qui prend en compte tous les facteurs qui affectent les caractéristiques du flux de chaleur. Le rapport ci-dessous prend principalement en compte la perte de pression du fluide due à la grande longueur du pipeline.
- h - perte de pression du fluide, dans le cas étudié, mesurée en mètres.
- λ - coefficient de résistance hydraulique (ou frottement), déterminé par d'autres méthodes de calcul.
- L - la longueur totale du pipeline desservi, qui est mesurée en mètres linéaires.
- ré –Taille du tuyau interne, qui détermine le volume du flux de liquide de refroidissement.
- V - débit de fluide, mesuré en unités standard (mètre par seconde).
- symbole g - c'est l'accélération de la gravité égale à 9,81 m / s2.
Les pertes causées par un coefficient de friction hydraulique élevé sont d'un grand intérêt. Cela dépend de la rugosité des surfaces internes des tuyaux. Les rapports utilisés dans ce cas ne sont valables que pour les pièces tubulaires rondes standard. La formule finale pour les trouver ressemble à ceci:
- V - la vitesse de déplacement des masses d'eau, mesurée en mètres / seconde.
- ré - le diamètre intérieur qui définit l'espace libre pour déplacer le liquide de refroidissement.
- Le coefficient au dénominateur indique la viscosité cinématique du liquide.
Ce dernier indicateur fait référence à des valeurs constantes et se trouve sur des tableaux spéciaux publiés en grande quantité sur Internet.
Lors de l'accélération du flux de liquide de refroidissement, sa résistance au mouvement augmente également. Dans le même temps, les pertes dans le réseau de chauffage augmentent, dont la croissance n'est pas proportionnelle à l'impulsion qui a provoqué cet effet (elle change selon la loi quadratique). D'où la conclusion: un débit de fluide élevé dans le pipeline n'est pas bénéfique tant d'un point de vue technique qu'économique.
