Cálculo hidráulico del sistema de calefacción de una casa privada: procedimiento de cálculo + descripción general de programas útiles

Sistema de circulación forzada

El equipo de este tipo para cabañas de dos pisos se considera más preferible. En este caso, la bomba de circulación es responsable del movimiento ininterrumpido de refrigerantes a lo largo de la red. En tales sistemas, se permite el uso de tuberías de menor diámetro y una caldera de potencia no demasiado alta. Es decir, en este caso, mucho más eficiente sistema de calefacción de un solo tubo casa de dos pisos. El circuito de la bomba solo tiene un inconveniente grave: la dependencia de las redes eléctricas. Por lo tanto, donde la corriente se apaga con mucha frecuencia, vale la pena instalar el equipo de acuerdo con los cálculos realizados para un sistema con una corriente de refrigerante natural.Al complementar este diseño con una bomba de circulación, puede lograr la calefacción más eficiente de la casa.

Una caldera de gas sin electricidad es un modelo tradicional de un electrodoméstico de piso que no requiere fuentes de energía adicionales para funcionar. Es recomendable instalar dispositivos de este tipo si hay cortes de energía regulares. Por ejemplo, esto es cierto en áreas rurales o casas de verano. Las empresas de fabricación producen modelos modernos de calderas de doble circuito.

Muchos fabricantes populares producen diferentes modelos. calderas de gas no volátil, y son bastante efectivos y de alta calidad. Recientemente, han aparecido modelos montados en la pared de tales dispositivos. El diseño del sistema de calefacción debe ser tal que el refrigerante circule según el principio de convección.

Esto significa que el agua calentada sube y entra al sistema a través de la tubería. Para que la circulación no se detenga, es necesario colocar las tuberías en ángulo, y también deben tener un diámetro grande.

Y, por supuesto, es muy importante que la caldera de gas esté ubicada en el punto más bajo del sistema de calefacción.

Es posible conectar por separado una bomba a dicho equipo de calefacción, que funciona con la red eléctrica. Al conectarlo al sistema de calefacción, bombeará el refrigerante, mejorando así el funcionamiento de la caldera. Y si apaga la bomba, el refrigerante comenzará a circular nuevamente por gravedad.

Caracteristicas de diseño

Para que el sistema de gravedad funcione de manera efectiva, se deben cumplir los siguientes requisitos:

• la fuente de calor es cualquier generador de calor no volátil con tuberías de salida con un diámetro de 40-50 mm;
• a la salida de la caldera o estufa con un circuito de agua, se monta inmediatamente un elevador de aceleración, un tubo vertical a través del cual sube el refrigerante calentado;
• el elevador termina con un tanque de expansión de tipo abierto instalado en el ático o debajo del techo del piso superior (según el tipo de cableado y el diseño de una casa privada);
• capacidad del tanque - 10% del volumen del refrigerante;
• bajo gravedad, es deseable elegir dispositivos de calefacción con grandes dimensiones de canales internos: hierro fundido, aluminio, bimetálico;
• para una mejor transferencia de calor, los radiadores de calefacción se conectan de acuerdo con un esquema versátil: inferior o diagonal;
• en las conexiones de los radiadores, se instalan válvulas especiales de paso total con cabezales térmicos (impulsión) y válvulas de equilibrio (retorno);
• es mejor equipar las baterías con salidas de aire manuales: grúas Mayevsky;
• la reposición de la red de calefacción se organiza en el punto más bajo, cerca de la caldera;
• todas las secciones horizontales de las tuberías se colocan con pendientes, el mínimo es de 2 mm por metro lineal, el promedio es de 5 mm / 1 m.

A la izquierda en la foto, el elevador de suministro de portador de calor de la caldera de pie con una bomba en el bypass, a la derecha, la conexión de la línea de retorno

Los sistemas de calefacción por gravedad se hacen abiertos, operados a presión atmosférica. Pero, ¿funcionará el flujo por gravedad en un circuito cerrado con un tanque de membrana? Respondemos: sí, la circulación natural continuará, pero la velocidad del refrigerante disminuirá, la eficiencia disminuirá.

No es difícil fundamentar la respuesta, basta con mencionar el cambio en las propiedades físicas de los líquidos bajo exceso de presión. Con una presión en el sistema de 1,5 bar, el punto de ebullición del agua cambiará a 110 ° C, su densidad también aumentará.La circulación disminuirá debido a la pequeña diferencia en las masas de la corriente caliente y fría.

Diagramas de flujo de gravedad simplificados con un tanque de expansión abierto y de membrana

Cálculo de la pérdida de calor en el hogar.

Estos datos serán necesarios para determinar la potencia necesaria del sistema de calefacción, es decir, la caldera, y la potencia calorífica de cada radiador por separado. Para hacer esto, puede usar nuestra calculadora de pérdida de calor en línea. Deben calcularse para cada habitación de la casa que tenga una pared exterior.

Examen. La pérdida de calor calculada de cada habitación se divide por su cuadratura y obtenemos la pérdida de calor específica en W/m2. Suelen oscilar entre 50 hasta 150 W/kv. M. Si sus cifras son muy diferentes de las dadas, entonces tal vez se haya cometido un error. Las pérdidas de calor de las habitaciones de la planta superior son las mayores, seguidas de las pérdidas de calor de la primera planta y las menores son en las habitaciones de las plantas intermedias.

Cálculo de la hidráulica del sistema de calentamiento de agua.

El refrigerante circula por el sistema bajo presión, que no es un valor constante. Disminuye debido a la presencia de fuerzas de fricción del agua en las paredes de la tubería, resistencia en accesorios de tubería y accesorios. El propietario también contribuye ajustando la distribución del calor a las habitaciones individuales.

La presión aumenta si la temperatura del medio de calentamiento aumenta y viceversa, cae cuando disminuye.

Para evitar desequilibrar el sistema de calefacción, es necesario crear condiciones bajo las cuales cada radiador recibe tanto refrigerantetanto tiempo como sea necesario para mantener la temperatura establecida y compensar las inevitables pérdidas de calor.

El objetivo principal del cálculo hidráulico es alinear los costes calculados de la red con los costes reales o de explotación.

En esta etapa de diseño se determina lo siguiente:

• diámetro y capacidad de la tubería;
• pérdidas de presión locales en secciones individuales del sistema de calefacción;
• requisitos de equilibrio hidráulico;
• pérdidas de presión en todo el sistema (general);
• caudal óptimo.

Para la producción de cálculos hidráulicos, es necesario hacer algunos preparativos:

1. Reúne datos y organízalos.
2. Seleccione un método de cálculo.

En primer lugar, el diseñador estudia los parámetros térmicos del objeto y realiza un cálculo térmico. Como resultado, tiene información sobre la cantidad de calor necesaria para cada habitación. Después de eso, se seleccionan los dispositivos de calefacción y una fuente de calor.

Representación esquemática del sistema de calefacción en una casa privada.

En la etapa de desarrollo, se toma una decisión sobre el tipo de sistema de calefacción y se seleccionan las características de su equilibrio, tuberías y accesorios. Al finalizar se elabora un diagrama axonométrico de cableado, se elaboran planos de planta indicando:

• potencia del radiador;
• caudal de refrigerante;
• disposición de equipos térmicos, etc.

Todas las secciones del sistema, los puntos nodales están marcados, contados y aplicados al dibujo, la longitud de los anillos.

Orden de montaje

Un sistema de tubería única se ensambla de la siguiente manera:

• En el cuarto de servicio, la caldera se instala en el piso o se cuelga en la pared. Con la ayuda de equipos de gas, se puede organizar el sistema de calefacción de tubería única más confiable y eficiente de una casa de dos pisos.El esquema de conexión en este caso será estándar y le permitirá hacer todo el trabajo, si lo desea, incluso por su cuenta.
• Los radiadores de calefacción están colgados en las paredes.
• En la siguiente etapa, los elevadores de "suministro" y "reversa" se montan en el segundo piso. Están ubicados en las inmediaciones de la caldera. En la parte inferior, el contorno del primer piso se une a las contrahuellas, en la parte superior, el segundo.
• Lo siguiente es la conexión a las líneas de la batería. Se debe instalar una válvula de cierre (en la sección de entrada de la derivación) y una válvula Mayevsky en cada radiador.
• En las inmediaciones de la caldera, se monta un tanque de expansión en la tubería de "retorno".
• También en la tubería de "retorno" cerca de la caldera en el bypass con tres grifos, se conecta una bomba de circulación. Un filtro especial corta frente a él en el bypass.

En la etapa final, el sistema se prueba a presión para identificar fallas y fugas en el equipo.

Como puede ver, el sistema de calefacción de tubería única de una casa de dos pisos, cuyo esquema es lo más simple posible, puede ser un equipo muy conveniente y práctico.

Sin embargo, si desea utilizar un diseño tan simple, en la primera etapa es importante realizar todos los cálculos necesarios con la máxima precisión.

Pensando en la instalación de calefacción, inicialmente se determina qué tipo de combustible se utilizará

Pero junto con esto, es extremadamente importante decidir qué tan independiente será la calefacción planificada. Así, un sistema de calefacción sin bomba, que no necesita electricidad para funcionar, será verdaderamente autónomo. Todo lo que necesita es una fuente de calor y una tubería bien colocada para un funcionamiento eficiente.

Para un funcionamiento eficiente, solo necesita una fuente de calor y tuberías ubicadas correctamente.

El circuito de calefacción es un conjunto de elementos destinados a calentar la vivienda cediendo calor al aire. El tipo de calefacción más común es un sistema que utiliza calderas o calderas conectadas al suministro de agua como fuente de calefacción. El agua, al pasar por el calentador, alcanza una cierta temperatura y luego va al circuito de calefacción.

En los sistemas con refrigerante, que se utiliza como agua, la circulación se puede organizar de dos formas:

Las calderas (calderas) se utilizan como fuente de calor para calentar agua. Su principio de funcionamiento se basa en la transformación del tipo de energía definido para ellos en calor, seguido de su transferencia al refrigerante. Según el tipo de fuente de calor, los equipos de caldera pueden ser de gas, de combustible sólido, eléctricos o de fuel oil.

Según el tipo de conexión de los elementos del circuito, el sistema de calefacción puede ser monotubo o bitubo. Si todos los dispositivos del circuito están conectados en serie entre sí, es decir, el refrigerante pasa a través de todos los elementos en orden y regresa a la caldera, dicho sistema se denomina sistema de tubería única. Su principal inconveniente es el calentamiento desigual. Esto se debe a que cada elemento pierde cierta cantidad de calor, por lo que la diferencia de temperatura de la caldera puede ser significativa.

Un sistema de tipo de dos tubos implica una conexión paralela de radiadores a un elevador. Las desventajas de tal conexión incluyen una complicación de diseño y un consumo de material doble en comparación con un sistema de tubería única. Pero la construcción de un circuito de calefacción para grandes locales de varios pisos se lleva a cabo solo mediante dicha conexión.

Un sistema de circulación por gravedad es sensible a los errores cometidos durante la instalación de calefacción.

¿Qué significa el cálculo de la hidráulica y por qué es necesario?

Hacer un cálculo hidráulico de calefacción significa seleccionar correctamente los parámetros de ciertas secciones de la red, teniendo en cuenta la presión, para que a través de ellos se realice un cierto flujo de refrigerante.

Este cálculo permite determinar:

• Pérdidas de presión en varias partes de la red;
• rendimiento de la tubería;
• Flujo de fluido óptimo;
• Indicadores necesarios para el equilibrado hidráulico.

Combinando todos los datos obtenidos, puede seleccionar bombas de calefacción.

La cantidad de fuente de calor que ingresa a los radiadores debe ser tal que se obtenga un balance de calefacción en el interior del edificio, teniendo en cuenta la temperatura de la calle y la temperatura establecida por el usuario para cada habitación por separado.

Si la calefacción es autónoma, puede utilizar los siguientes métodos de cálculo:

• Utilizando las características de resistencia y conductividad;
• Según costos unitarios;
• Al comparar la presión dinámica;
• Para diferentes longitudes, reducido a un indicador.

El cálculo de la hidráulica es una de las etapas más importantes en el desarrollo de sistemas de calefacción con un portador de calor líquido.

Antes de proceder a su implementación, debe:

• Determinar el equilibrio de calor en las instalaciones necesarias;
• Seleccione el tipo de dispositivos de calefacción y colóquelos en los dibujos del edificio;
• Resolver preguntas sobre la configuración del sistema de calefacción, así como sobre los tipos de tuberías y accesorios utilizados;
• Dibuje un diagrama del sistema de calefacción, donde serán visibles los números, las cargas y las longitudes de las secciones requeridas;
• Determine el anillo de circulación principal a lo largo del cual se mueve el refrigerante.

Por lo general, para edificios con una pequeña cantidad de pisos, se usa un sistema de calefacción de dos tubos, y para edificios con una gran cantidad de pisos, se usa un sistema de calefacción de un solo tubo.

Cómo se llevan a cabo los cálculos de cálculo hidráulico

Hay algunas tareas que deben resolverse para realizar un cálculo hidráulico del sistema de calefacción:

1. Determine el diámetro de las tuberías en todas las secciones del sistema (no olvide tener en cuenta la velocidad de movimiento del portador de calor).
2. Calcular la pérdida de presión.
3. Resuelva el balanceo hidráulico.
4. Y, por supuesto, el caudal del refrigerante.

¿Qué programas gratuitos existen para esto?

Como puede suponer, este programa está diseñado para realizar rápidamente los cálculos necesarios. Primero, debe realizar todos los ajustes apropiados y seleccionar los elementos de equipo más adecuados. Por lo tanto, es posible crear esquemas completamente nuevos. Además, un esquema ya hecho se puede ajustar según sea necesario.

Este software combina armoniosamente ambas opciones, lo que le permite crear diseños originales y ajustar los antiguos. El programa cuenta con las más amplias posibilidades en cuanto a cálculos hidráulicos, desde el caudal del refrigerante hasta la selección de tuberías del diámetro requerido. Todos los resultados de su trabajo se pueden importar al sistema operativo en cualquier forma.

Este programa está disponible gratuitamente. Le permite calcular todo lo que necesita para los sistemas, independientemente de la cantidad de tuberías.La diferencia esencial de "Hertz", que lo distingue favorablemente de otros análogos, es que puede crear varios proyectos, tanto en edificios nuevos como en edificios reconstruidos, en los que la mezcla de glicol es el refrigerante. El programa fue certificado por OOO TsSPS.

La entrada de datos es muy conveniente, ya que se lleva a cabo de forma gráfica. Los resultados de los cálculos se visualizan en forma de diagramas.

Con él calcularás la superficie o radiador. Consiste en un conjunto especial de cuatro programas similares. Entonces, veamos las posibilidades del programa:

1. Selección de la tubería en función del diámetro.
2. Selección de radiadores adecuados.
3. Determina la altura a la que se deben colocar las bombas.
4. Varios tipos de cálculos de superficies de calentamiento.
5. Determinación de la temperatura más adecuada.

A diferencia de las opciones anteriores, puedes descargar gratis solo una versión de prueba del programa que, por supuesto, tiene algunas limitaciones. En primer lugar, en la gran mayoría de opciones, no solo podrá importar una imagen al sistema operativo, sino incluso imprimirla. Además, en cada solicitud individual hay una especie de límite: tres proyectos finalizados por cada uno. Sin embargo, puedes modificarlo un número infinito de veces, esto no está prohibido. Y, finalmente, los proyectos terminados se guardarán en un formato especial, ninguna otra versión podrá leer tal extensión.

Como resultado, me gustaría señalar que el cálculo hidráulico del sistema de calefacción es una parte integral del sistema de control moderno.Para elegir válvulas de control sin tener una idea de lo que está sucediendo en el mercado en este momento, deberá realizar cálculos en toda el área de la estructura, es recomendable utilizar la más rica posible biblioteca. El funcionamiento de todo el sistema dependerá de cuán correctos sean sus datos.

Circuito de dos tubos en un apartamento de gran altura.

Para calentar adecuadamente un apartamento de un edificio de varios pisos, debe planificar todo desde el principio. Uno de los puntos clave en la planificación es el cálculo del diámetro de la tubería para calefacción.

La parte técnica del caso se llama cálculo hidráulico. Al mismo tiempo, los siguientes factores influyen en la elección del diámetro de las tuberías para calefacción:

• la longitud del sistema;
• temperatura del refrigerante de suministro;
• temperatura de retorno;
• materiales y accesorios;
• área de la habitación;
• el grado de fatiga en la habitación.

En otras palabras, antes de calcular el diámetro de la tubería para calefacción, es necesario determinar el rendimiento hidráulico del sistema. Puede realizar de forma independiente solo cálculos aproximados, que también se pueden utilizar en la práctica.

El diámetro de las tuberías para un sistema de calefacción bitubo determina directamente qué tan rápido llegará el calor de la caldera al punto final del circuito. Cuanto menor sea el paso condicional, mayor será la velocidad del refrigerante.

Después de todo, el agua durante un período de tiempo más largo tendrá tiempo para emitir una mayor cantidad de calor.

La solución más simple para calcular el diámetro de una tubería para calefacción es adherirse al mismo pasaje condicional que en la tubería secundaria que ingresa a su apartamento desde el elevador central.

Esto le ahorrará tiempo y nervios, porque no fue casualidad que el desarrollador instalara un circuito con tal sección. Antes de que el objeto comenzara a construirse, se realizaron todos los cálculos, incluido el hidráulico.

Si desea calcular todo de acuerdo con la fórmula, entonces usa la información del siguiente bloque.

El diámetro óptimo de una tubería para calefacción en un apartamento y en una casa privada de hasta 100 m2 es de 25 mm. Se refiere a productos de polipropileno.

Datos de cómo calcular el diámetro de la tubería para calefacción.

Para calcular el diámetro de la tubería, necesitará los siguientes datos: estos son la pérdida total de calor de la vivienda, la longitud de la tubería y el cálculo de la potencia de los radiadores de cada habitación, así como el método de cableado. . El divorcio puede ser monotubo, bitubo, tener ventilación forzada o natural.

Desafortunadamente, es imposible calcular con precisión la sección transversal de las tuberías. De una forma u otra, tendrás que elegir entre un par de opciones. Cabe aclarar este punto: se debe entregar una determinada cantidad de calor a los radiadores, logrando al mismo tiempo un calentamiento uniforme de las baterías. Si estamos hablando de sistemas con ventilación forzada, esto se hace mediante tuberías, una bomba y el propio refrigerante. Todo lo que se necesita es impulsar la cantidad requerida de refrigerante durante un cierto período de tiempo.

Resulta que puede elegir tuberías de menor diámetro y suministrar el refrigerante a una velocidad más alta. También puede optar por tuberías de una sección transversal más grande, pero reduzca la intensidad del suministro de refrigerante. Se prefiere la primera opción.

Resumen de programas para cálculos hidráulicos

Ejemplo de programa para el cálculo de la calefacción

De hecho, cualquier cálculo hidráulico de los sistemas de calentamiento de agua es una tarea de ingeniería compleja.Para solucionarlo, se han desarrollado una serie de paquetes de software que simplifican la implementación de este procedimiento.

Puede intentar hacer un cálculo hidráulico del sistema de calefacción en el caparazón de Excel, utilizando fórmulas preparadas. Sin embargo, pueden ocurrir los siguientes problemas:

• Gran error. En la mayoría de los casos, los esquemas de una o dos tuberías se toman como ejemplo de un cálculo hidráulico de un sistema de calefacción. Encontrar tales cálculos para el coleccionista es problemático;
• Para contabilizar correctamente la resistencia hidráulica de la tubería, se requieren datos de referencia, que no están disponibles en el formulario. Deben buscarse e ingresarse adicionalmente.

Ante estos factores, los expertos recomiendan utilizar programas para el cálculo. La mayoría son de pago, pero algunos tienen una versión de demostración con funciones limitadas.

Oventrop CO

Programa para calculo hidraulico

El programa más simple y comprensible para el cálculo hidráulico del sistema de suministro de calor. Una interfaz intuitiva y configuraciones flexibles lo ayudarán a lidiar rápidamente con los matices de la entrada de datos. Pueden surgir problemas menores durante la configuración inicial del complejo. Será necesario ingresar todos los parámetros del sistema, comenzando por el material de la tubería y terminando con la ubicación de los elementos calefactores.

HERZ C. O.

Se caracteriza por la flexibilidad de la configuración, la capacidad de realizar un cálculo hidráulico simplificado de calefacción tanto para un nuevo sistema de suministro de calor como para actualizar uno antiguo. Se diferencia de los análogos en una interfaz gráfica conveniente.

Insta-Therm HCR

El paquete de software está diseñado para la resistencia hidráulica profesional del sistema de suministro de calor. La versión gratuita tiene muchas limitaciones.Alcance - diseño de calefacción en grandes edificios públicos e industriales.

Ejemplo de Cálculo Hidráulico sistemas de calefacción:

Definición de resistencia

A menudo, los ingenieros se enfrentan a cálculos de sistemas de suministro de calor para grandes instalaciones. Dichos sistemas requieren una gran cantidad de dispositivos de calefacción y cientos de metros lineales de tuberías. Puede calcular la resistencia hidráulica del sistema de calefacción utilizando ecuaciones o programas automatizados especiales.

Para determinar la pérdida de calor relativa por adherencia en la línea, se utiliza la siguiente ecuación aproximada: R = 510 4 v 1.9 / d 1.32 (Pa / m). La aplicación de esta ecuación está justificada para velocidades que no superen los 1,25 m/s.

Si se conoce el valor del consumo de agua caliente, se utiliza una ecuación aproximada para encontrar la sección transversal dentro de la tubería: d = 0,75 √G (mm). Después de recibir el resultado, deberá consultar una tabla especial para obtener la sección transversal del pasaje condicional.

El principio de funcionamiento de un sistema de calefacción abierto con una bomba de circulación.

Cálculo de los parámetros del refrigerante

El cálculo del refrigerante se reduce a la determinación de los siguientes indicadores:

• la velocidad de movimiento de las masas de agua a través de la tubería con los parámetros dados;
• su temperatura media;
• consumo de portador asociado con los requisitos de rendimiento de los equipos de calefacción.

Las fórmulas conocidas para calcular los parámetros del refrigerante (teniendo en cuenta la hidráulica) son bastante complejas e inconvenientes en la aplicación práctica. Las calculadoras en línea utilizan un enfoque simplificado que le permite obtener un resultado con un error permitido para este método.

Sin embargo, antes de comenzar la instalación, es importante asegurarse de comprar una bomba con indicadores no inferiores a los calculados.Solo en este caso, existe la confianza de que los requisitos para el sistema de acuerdo con este criterio se cumplen por completo y que puede calentar la habitación a temperaturas agradables.