Cálculo de un sistema de calefacción monotubo: que considerar al calcular + ejemplo práctico
Un sistema de calefacción monotubo es una de las soluciones para el tendido de tuberías dentro de edificios con la conexión de dispositivos de calefacción.Este esquema parece ser el más simple y efectivo. La construcción de un ramal de calefacción utilizando la opción "una tubería" es más económica para los propietarios que otros métodos.
Para garantizar el funcionamiento del esquema, es necesario realizar un cálculo preliminar de un sistema de calefacción de una sola tubería; esto mantendrá la temperatura deseada en la casa y evitará una pérdida de presión en la red. Es muy posible hacer frente a esta tarea por su cuenta. ¿Dudas de tus habilidades?
Le diremos cuáles son las características de diseño de un sistema monotubo, le daremos ejemplos de diagramas de trabajo y le explicaremos qué cálculos se deben realizar en la etapa de planificación del circuito de calefacción.
El contenido del artículo:
Diseño de circuito de calefacción de tubería única.
La estabilidad hidráulica del sistema se garantiza tradicionalmente mediante la selección óptima del diámetro nominal de las tuberías (Dusl). Es bastante sencillo implementar un esquema estable seleccionando diámetros, sin configurar primero los sistemas de calefacción con termostatos.
Está directamente relacionado con dichos sistemas de calefacción. esquema de tubería única con instalación vertical/horizontal de radiadores y en ausencia total de válvulas de cierre y control en las bandas (ramificaciones a los dispositivos).
Al cambiar los diámetros de las tuberías en un circuito de calefacción de anillo de una sola tubería, es posible equilibrar con bastante precisión las pérdidas de presión existentes. El control de los flujos de refrigerante dentro de cada dispositivo de calefacción individual está garantizado por instalando un termostato.
Por lo general, como parte del proceso de diseño de un sistema de calefacción utilizando un esquema de tubería única, en la primera etapa se construyen unidades de tuberías de radiadores. En la segunda etapa se unen los anillos de circulación.
El diseño de una unidad de tubería para un solo dispositivo implica determinar la pérdida de presión en la unidad. El cálculo se realiza teniendo en cuenta la distribución uniforme del flujo de refrigerante por parte del termostato en relación con los puntos de conexión en esta sección del circuito.
Como parte de la misma operación se calcula el coeficiente de mecha, más la determinación del rango de parámetros de distribución de flujo en la sección de cierre. Basándose ya en la gama calculada de ramas, construyen un anillo de circulación.
Unión de anillos de circulación
Para conectar eficientemente los anillos de circulación de un circuito monotubo, primero se realiza un cálculo de las posibles pérdidas de presión (∆Po). En este caso no se tiene en cuenta la pérdida de presión en la válvula de control (∆Рк).
A continuación, basándose en el caudal de refrigerante en la sección final del anillo de circulación y el valor de ∆Рк (gráfico en la documentación técnica del dispositivo), se determina el valor de ajuste de la válvula de control.
El mismo indicador se puede determinar mediante la fórmula:
Kv=0,316G / √∆Рк,
Dónde:
- kv - fijando el valor;
- GRAMO – flujo de refrigerante;
- ∆Рк – pérdida de presión en la válvula de control.
Se realizan cálculos similares para cada válvula de control individual en un sistema monotubo.
Es cierto que el rango de pérdidas de presión en cada válvula se calcula mediante la fórmula:
∆Ркo=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,
Dónde:
- ∆Ro – posible pérdida de presión;
- ∆Рк – pérdida de presión en el PV;
- ∆Рn – pérdida de presión en la sección del anillo de circulación n (sin tener en cuenta las pérdidas en el aire circulante).
Si, como resultado de los cálculos, no se obtuvieron los valores requeridos para un sistema de calefacción monotubo en su conjunto, se recomienda utilizar la versión de un sistema monotubo, que incluye reguladores de flujo automáticos.
Los dispositivos como los reguladores automáticos se montan en las secciones finales del circuito (nodos de conexión en elevadores, ramas de salida) en los puntos de conexión a la línea de retorno.
Si técnicamente cambia la configuración del regulador automático (cambie la válvula de drenaje y el tapón), también es posible instalar dispositivos en las líneas de suministro de refrigerante.
Con la ayuda de reguladores de flujo automáticos se conectan los anillos de circulación. En este caso, se determina la pérdida de presión ∆Рс en las secciones finales (ascendentes, derivaciones de instrumentos).
Las pérdidas de presión residual dentro de los límites del anillo de circulación se distribuyen entre secciones comunes de tuberías (∆Рмр) y un regulador de flujo común (∆Рр).
El valor del ajuste temporal del regulador general se selecciona de acuerdo con los gráficos presentados en la documentación técnica, teniendo en cuenta ∆Рмр de las secciones finales.
Calcule la pérdida de presión en las secciones finales usando la fórmula:
∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,
Dónde:
- ∆Рр - valor calculado;
- ∆Рpp – caída de presión especificada;
- ∆Рмр – Pérdidas en tramos de tubería;
- ∆Рр – pérdidas Prab en el RV común.
El regulador automático del anillo de circulación principal (siempre que no se especifique inicialmente la caída de presión) se configura teniendo en cuenta el ajuste del valor mínimo posible del rango de ajuste en la documentación técnica del dispositivo.
La calidad del control de flujo mediante la automatización del regulador general está controlada por la diferencia en la pérdida de presión en cada regulador individual del tubo ascendente o rama del instrumento.
Aplicación y caso de negocio
La ausencia de requisitos para la temperatura del refrigerante enfriado es el punto de partida para el diseño de sistemas de calefacción de una sola tubería que utilizan termostatos con la instalación de termostatos en las líneas de suministro del radiador. En este caso, es obligatorio equipar la unidad de calefacción con control automático.
En la práctica también se utilizan soluciones de circuitos en los que no hay dispositivos termostáticos en las líneas de suministro de radiadores. Pero el uso de tales esquemas está determinado por prioridades ligeramente diferentes para garantizar el microclima.
Por lo general, los esquemas de un solo tubo, donde no hay control automático, se utilizan para grupos de habitaciones diseñadas teniendo en cuenta la compensación de las pérdidas de calor (50% o más) debido a dispositivos adicionales: ventilación de suministro, aire acondicionado, calefacción eléctrica.
Además, el diseño de sistemas monotubo se encuentra en proyectos donde las regulaciones permiten que la temperatura del refrigerante exceda el valor límite del rango de operación del termostato.
Los proyectos de edificios de apartamentos, donde el funcionamiento del sistema de calefacción se basa en el consumo de calor a través de contadores, generalmente se construyen de acuerdo con un esquema perimetral de una sola tubería.
La justificación económica para la implementación de dicho esquema está sujeta a la ubicación de las contrahuellas principales en diferentes puntos de la estructura.
El principal criterio de cálculo es el coste de dos materiales principales: tubos de calefacción y accesorios.
Según ejemplos prácticos de la implementación de un sistema perimetral de una sola tubería, un aumento en Dу del área de flujo de las tuberías en un factor de dos va acompañado de un aumento en el costo de compra de tuberías de 2 a 3 veces. Y el coste de los accesorios aumenta hasta 10 veces el tamaño, dependiendo del material del que estén hechos los accesorios.
Base de cálculo para la instalación.
La instalación de un circuito monotubo, desde el punto de vista de la disposición de los elementos de trabajo, prácticamente no se diferencia de la instalación del mismo. sistemas de dos tubos. Las contrahuellas principales suelen estar ubicadas fuera de las viviendas.
Las reglas de SNiP recomiendan colocar contrahuellas dentro de pozos o canalones especiales. La sucursal de apartamentos se construye tradicionalmente alrededor del perímetro.
Las tuberías se colocan a una altura de 70-100 mm desde el borde superior del zócalo del piso. O la instalación se realiza debajo de un zócalo decorativo con una altura de 100 mm o más y un ancho de hasta 40 mm. La producción moderna produce revestimientos especializados para la instalación de comunicaciones sanitarias o eléctricas.
La tubería del radiador se realiza mediante un esquema de arriba hacia abajo con tuberías suministradas por un lado o por ambos lados. La ubicación de los termostatos “en un lado específico” no es crítica, pero si instalación de dispositivos de calefacción se realiza junto a la puerta del balcón, la instalación del TP debe realizarse en el lado más alejado de la puerta.
Colocar tuberías detrás del zócalo parece una ventaja desde el punto de vista decorativo, pero recuerda los inconvenientes a la hora de pasar por zonas donde hay puertas interiores.
La conexión de dispositivos de calefacción (radiadores) con elevadores de un solo tubo se realiza según esquemas que permiten un ligero alargamiento lineal de las tuberías o según esquemas con compensación del alargamiento de las tuberías como resultado de los cambios de temperatura.
La tercera opción para soluciones de circuitos, que implica el uso de un regulador de tres vías, no se recomienda por razones de economía.
Si el diseño del sistema implica la colocación de elevadores ocultos en las ranuras de la pared, se recomienda utilizar termostatos de esquina del tipo RTD-G y válvulas de cierre similares a los dispositivos de la serie RLV como accesorios de conexión.
El diámetro de la tubería que va a los dispositivos de calefacción se calcula mediante la fórmula:
D>= 0,7√V,
Dónde:
- 0,7 - coeficiente;
- V – volumen interno del radiador.
El ramal se realiza con una cierta pendiente (al menos un 5%) en la dirección de la salida libre del refrigerante.
Selección del anillo de circulación principal.
Si la solución de diseño implica instalar un sistema de calefacción basado en varios anillos de circulación, es necesario seleccionar el anillo de circulación principal. La elección teórica (y práctica) debe hacerse en función del valor máximo de transferencia de calor del radiador más alejado.
Este parámetro influye en cierta medida en la evaluación de la carga hidráulica total que cae sobre el anillo de circulación.
La transferencia de calor de un dispositivo remoto se calcula mediante la fórmula:
Atp = Qv / Qop + ΣQop,
Dónde:
- atp – transferencia de calor calculada del dispositivo remoto;
- Qv – transferencia de calor requerida del dispositivo remoto;
- qop – transferencia de calor de los radiadores a la habitación;
- ΣQop – la suma de la transferencia de calor requerida de todos los dispositivos del sistema.
En este caso, el parámetro de la cantidad de transferencia de calor requerida puede consistir en la suma de los valores de los dispositivos diseñados para dar servicio al edificio en su totalidad o solo a una parte del mismo.Por ejemplo, al calcular el calor por separado para habitaciones cubiertas por un elevador separado o áreas individuales atendidas por una rama de instrumentos.
En general, la transferencia de calor calculada de cualquier otro radiador de calefacción instalado en el sistema se calcula mediante una fórmula ligeramente diferente:
Atp = Qop/Qpom,
Dónde:
- qop – transferencia de calor requerida para un radiador separado;
- qpom – demanda de calor para una habitación específica donde se utiliza un circuito monotubo.
La forma más sencilla de comprender los cálculos y aplicar los valores obtenidos es utilizar un ejemplo específico.
Ejemplo de cálculo práctico
Un edificio residencial requiere un sistema monotubo controlado por un termostato.
El rendimiento nominal del dispositivo en el límite máximo de ajuste es de 0,6 m3/h/bar (k1). La característica de rendimiento máxima posible para este valor de ajuste es 0,9 m3/h/bar (k2).
La presión diferencial máxima posible del TR (a un nivel de ruido de 30 dB) no es más de 27 kPa (ΔР1). Presión de la bomba 25 kPa (ΔР2) Presión de funcionamiento del sistema de calefacción – 20 kPa (ΔР).
Es necesario determinar el rango de pérdida de presión para el TR (ΔР1).
El valor de transferencia de calor interno se calcula de la siguiente manera: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. A partir de aquí se calcula el rango requerido de pérdidas de presión en el TR: ΔР1 = ΔР * Atr (20 * 0,56...1) = 11,2...20 kPa.
Si cálculos independientes conduce a resultados inesperados, es mejor contactar a especialistas o usar una calculadora de computadora para verificar.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Análisis detallado de cálculos mediante programa informático con explicaciones para la instalación y mejora de la funcionalidad del sistema:
Cabe señalar que un cálculo a gran escala, incluso de las soluciones más simples, va acompañado de una gran cantidad de parámetros calculados. Por supuesto, es justo calcular todo sin excepción, siempre que la estructura de calefacción esté organizada cerca de la estructura ideal. Sin embargo, en realidad nada es ideal.
Por lo tanto, a menudo se basan en cálculos como tales, así como en ejemplos prácticos y en los resultados de estos ejemplos. Este enfoque es especialmente popular para la construcción de viviendas privadas.
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La instalación adecuada de un sistema de calefacción en una casa, en mi opinión, es uno de los puntos más importantes a la hora de construir una casa. En un momento, cuando calentaba mi casa, utilizaba un método horizontal para conectar radiadores y colocaba tuberías de calefacción en los pisos. También creo que es importante elegir la bomba adecuada, ya que con un diagrama de cableado horizontal, el movimiento del refrigerante debe ser estimulado por una unidad de circulación.