Cálculo hidráulico del sistema de calefacción en un ejemplo específico.

Ecuaciones básicas de cálculo hidráulico de un gasoducto

Para el cálculo del movimiento de gas por las tuberías se toman los valores del diámetro de la tubería, el consumo de combustible y la pérdida de presión. Calculado en función de la naturaleza del movimiento. Con laminar: los cálculos se realizan estrictamente matemáticamente de acuerdo con la fórmula:

Р1 – Р2 = ∆Р = (32*μ*ω*L)/D2 kg/m2 (20), donde:

• ∆Р – kgm2, pérdida de carga por fricción;
• ω – m/s, velocidad del combustible;
• D - m, diámetro de la tubería;
• L - m, longitud de tubería;
• μ es kg seg/m2, viscosidad del fluido.

Con el movimiento turbulento, es imposible aplicar cálculos matemáticos precisos debido a la aleatoriedad del movimiento. Por lo tanto, se utilizan coeficientes determinados experimentalmente.

Calculado según la fórmula:

Р1 – Р2 = (λ*ω2*L*ρ)/2g*D (21), donde:

• P1 y P2 son presiones al principio y al final de la tubería, kg/m2;
• λ es el coeficiente de arrastre adimensional;
• ω – m/seg, la velocidad promedio del flujo de gas sobre la sección de la tubería;
• ρ – kg/m3, densidad del combustible;
• D - m, diámetro de la tubería;
• g – m/seg2, aceleración debida a la gravedad.

Vídeo: Fundamentos del cálculo hidráulico de gasoductos.

Una selección de preguntas

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Como trabajar en EXCEL

El uso de hojas de cálculo de Excel es muy conveniente, ya que los resultados del cálculo hidráulico siempre se reducen a una forma tabular. Basta con determinar la secuencia de acciones y preparar fórmulas exactas.

Introduciendo datos iniciales

Se selecciona una celda y se ingresa un valor. Toda la demás información simplemente se tiene en cuenta.

Célula	Valor	Significado, designación, unidad de expresión.
D4	45,000	Consumo de agua G en t/h
D5	95,0	Lata de temperatura de entrada en °C
D6	70,0	Temperatura de salida total en °C
D7	100,0	Diámetro interior d, mm
D8	100,000	Longitud, L en m
D9	1,000	Rugosidad de tubería equivalente ∆ en mm
D10	1,89	La cantidad de probabilidades resistencias locales - Σ(ξ)

• el valor en D9 se toma del directorio;
• el valor en D10 caracteriza la resistencia en las soldaduras.

Fórmulas y Algoritmos

Seleccionamos las celdas e ingresamos al algoritmo, así como a las fórmulas de la hidráulica teórica.

Célula	Algoritmo	Fórmula	Resultado	Valor del resultado
D12	!¡ERROR! D5 no contiene un número o expresión	tav=(estaño+tout)/2	82,5	Temperatura media del agua tav en °C
D13	!¡ERROR! D12 no contiene un número o expresión	n=0,0178/(1+0,0337*tav+0,000221*tav2)	0,003368	coeficiente cinemático. viscosidad del agua - n, cm2/s a tav
D14	!¡ERROR! D12 no contiene un número o expresión	ρ=(-0.003*tav2-0.1511*tav+1003, 1)/1000	0,970	Densidad media del agua ρ, t/m3 a tav
D15	!¡ERROR! D4 no contiene un número o expresión	G’=G*1000/(ρ*60)	773,024	Consumo de agua G’, l/min
D16	!¡ERROR! D4 no contiene un número o expresión	v=4*G:(ρ*π*(d:1000)2*3600)	1,640	Velocidad del agua v, m/s
D17	!¡ERROR! D16 no contiene un número o expresión	Re=v*d*10/n	487001,4	Número de Reynolds Re
D18	!¡ERROR! La celda D17 no existe	λ=64/Re a Re≤2320 λ=0.0000147*Re a 2320≤Re≤4000 λ=0.11*(68/Re+∆/d)0.25 a Re≥4000	0,035	Coeficiente de fricción hidráulica λ
D19	!¡ERROR! La celda D18 no existe	R=λ*v2*ρ*100/(2*9.81*d)	0,004645	Pérdida de presión por fricción específica R, kg/(cm2*m)
D20	!¡ERROR! La celda D19 no existe	dPtr=R*L	0,464485	Pérdida de presión por fricción dPtr, kg/cm2
D21	!¡ERROR! La celda D20 no existe	dPtr=dPtr*9.81*10000	45565,9	y Pa respectivamente D20
D22	!¡ERROR! D10 no contiene un número o expresión	dPms=Σ(ξ)*v2*ρ/(2*9.81*10)	0,025150	Pérdida de carga en resistencias locales dPms en kg/cm2
D23	!¡ERROR! La celda D22 no existe	dPtr \u003d dPms * 9.81 * 10000	2467,2	y Pa respectivamente D22
D24	!¡ERROR! La celda D20 no existe	dP=dPtr+dPms	0,489634	Pérdida de carga estimada dP, kg/cm2
D25	!¡ERROR! La celda D24 no existe	dP=dP*9.81*10000	48033,1	y Pa respectivamente D24
D26	!¡ERROR! La celda D25 no existe	S=dP/G2	23,720	Característica de resistencia S, Pa/(t/h)2

• el valor de D15 se recalcula en litros, por lo que es más fácil percibir el caudal;
• celda D16: agregue formato de acuerdo con la condición: "Si v no cae en el rango de 0.25 ... 1.5 m / s, entonces el fondo de la celda es rojo / la fuente es blanca".

Para tuberías con diferencia de altura entre la entrada y la salida, a los resultados se suma la presión estática: 1 kg/cm2 por 10 m.

Registro de resultados

El esquema de color del autor lleva una carga funcional:

• Las celdas de color turquesa claro contienen los datos originales; se pueden cambiar.
• Las celdas de color verde pálido son constantes de entrada o datos que están poco sujetos a cambios.
• Las celdas amarillas son cálculos preliminares auxiliares.
• Las celdas de color amarillo claro son los resultados de los cálculos.
• Fuentes:
  • azul - datos iniciales;
  • negro: resultados intermedios/no principales;
  • rojo: los resultados principales y finales del cálculo hidráulico.

Resultados en hoja de cálculo de Excel

Ejemplo de Alexander Vorobyov

Un ejemplo de un cálculo hidráulico simple en Excel para una sección de tubería horizontal.

Datos iniciales:

• longitud de tubería 100 metros;
• ø108mm;
• espesor de pared 4 mm.

Tabla de resultados de cálculo de resistencias locales

Al complicar los cálculos paso a paso en Excel, es mejor que domines la teoría y ahorres parcialmente en el trabajo de diseño. Gracias a un enfoque competente, su sistema de calefacción será óptimo en términos de costos y transferencia de calor.

Cálculo del diámetro de las tuberías del sistema de calefacción.

Este cálculo se basa en una serie de parámetros. Primero necesitas definir salida de calor del sistema de calefacción, luego calcule a qué velocidad se moverá el refrigerante (agua caliente u otro tipo de refrigerante) a través de las tuberías. Esto ayudará a hacer los cálculos con la mayor precisión posible y evitar imprecisiones.

Cálculo de la potencia del sistema de calefacción.

El cálculo se realiza de acuerdo con la fórmula. Para calcular la potencia del sistema de calefacción, debe multiplicar el volumen de la habitación calentada por el coeficiente de pérdida de calor y la diferencia entre la temperatura de invierno dentro y fuera de la habitación, y luego dividir el valor resultante por 860.

Si el edificio tiene parámetros estándar, entonces el cálculo se puede hacer en el orden promedio.

Para determinar la temperatura resultante, es necesario tener una temperatura exterior media en la temporada de invierno y una temperatura interior no inferior a la regulada por las normas sanitarias.

Velocidad del refrigerante en el sistema

De acuerdo con los estándares, la velocidad de movimiento del refrigerante a través de las tuberías de calefacción debe superar los 0,2 metros por segundo. Este requisito se debe al hecho de que a una menor velocidad de movimiento se libera aire del líquido, lo que provoca bolsas de aire que pueden interrumpir el funcionamiento de todo el sistema de calefacción.

El nivel de velocidad superior no debe exceder los 1,5 metros por segundo, ya que esto puede causar ruido en el sistema.

En general, es deseable mantener una barrera de velocidad media para aumentar la circulación y, por lo tanto, aumentar la productividad del sistema. Muy a menudo, se utilizan bombas especiales para lograr esto.

Cálculo del diámetro de la tubería del sistema de calefacción.

sustitución de todo el sistema de tuberías.

El diámetro de la tubería se calcula usando fórmula especial.Incluye:

• diámetro deseado
• potencia térmica del sistema
• velocidad del refrigerante
• la diferencia entre las temperaturas de impulsión y de retorno del sistema de calefacción.

Esta diferencia de temperatura debe elegirse en función de requisitos de entrada(no menos de 95 grados) y en la línea de retorno (por regla general, es de 65-70 grados). En base a esto, la diferencia de temperatura generalmente se toma como 20 grados.

Preparación del cálculo

La realización de un cálculo cualitativo y detallado debe ir precedida de una serie de medidas preparatorias para la aplicación de los calendarios de cálculo. Esta parte se puede llamar la recopilación de información para el cálculo. Siendo la parte más difícil en el diseño de un sistema de calentamiento de agua, el cálculo de la hidráulica permite diseñar con precisión todo su trabajo. Los datos que se preparan deben contener la definición del balance de calor requerido de las instalaciones que serán calentadas por el sistema de calefacción diseñado.

En el proyecto, el cálculo se lleva a cabo teniendo en cuenta el tipo de dispositivos de calefacción seleccionados, con ciertas superficies de intercambio de calor y su ubicación en habitaciones con calefacción, que pueden ser baterías de secciones de radiadores u otros tipos de intercambiadores de calor. Los puntos de su ubicación se indican en los planos de planta de la casa o apartamento.

puntos de fijación para dispositivos de calefacción,

Después de determinar la configuración requerida del sistema en el plano, debe dibujarse en proyección axonométrica para todos los pisos. En tal esquema, a cada calentador se le asigna un número, se indica la potencia térmica máxima. Un elemento importante, también indicado para un dispositivo térmico en el diagrama, es la longitud estimada del tramo de tubería para su conexión.

Notación y orden de ejecución

Los planos deben indicar necesariamente un anillo de circulación predeterminado, denominado principal. Es necesariamente un circuito cerrado, que incluye todas las secciones de la tubería del sistema con el mayor caudal de refrigerante. Para los sistemas de dos tubos, estas secciones van desde la caldera (fuente de energía térmica) hasta el dispositivo térmico más remoto y de regreso a la caldera. Para los sistemas de tubería única, se toma una sección de la rama: el elevador y la parte posterior.

La unidad de cálculo es una sección de tubería con un diámetro constante y corriente (tasa de flujo) del portador de energía térmica. Su valor se determina en función del balance de calor de la habitación. Se ha adoptado un cierto orden de designación de dichos segmentos, comenzando por la caldera (fuente de calor, generador de energía térmica), están numerados. Si hay ramales de la línea de suministro de la tubería, se designan en letras mayúsculas en orden alfabético. La misma letra con trazo indica el punto de recogida de cada ramal en la tubería principal de retorno.

En la designación del comienzo de la rama de los dispositivos de calefacción, se indica el número del piso (sistemas horizontales) o la rama - elevador (vertical). El mismo número, pero con un trazo, se coloca en el punto de su conexión con la línea de retorno para recoger los flujos de refrigerante. Juntas, estas designaciones componen el número de cada ramal de la sección calculada.La numeración es en el sentido de las agujas del reloj desde la esquina superior izquierda del plano. De acuerdo con el plan, también se determina la longitud de cada rama, el error no es más de 0,1 m.

Sin entrar en detalles, se debe decir que los cálculos adicionales permiten determinar los diámetros de las tuberías de cada sección del sistema de calefacción, la pérdida de presión en ellas y equilibrar hidráulicamente todos los anillos de circulación en sistemas complejos de calentamiento de agua.

Determinación del diámetro de la tubería.

Para finalmente determinar el diámetro y el grosor de las tuberías de calefacción, queda por discutir el tema de la pérdida de calor.

La cantidad máxima de calor sale de la habitación a través de las paredes, hasta un 40%, a través de las ventanas, un 15%, el piso, un 10%, todo lo demás a través del techo / techo. El apartamento se caracteriza por pérdidas principalmente a través de ventanas y módulos de balcón.

Hay varios tipos de pérdida de calor en habitaciones con calefacción:

1. Pérdida de presión de flujo en una tubería. Este parámetro es directamente proporcional al producto de la pérdida por fricción específica en el interior de la tubería (proporcionada por el fabricante) y la longitud total de la tubería. Pero dada la tarea actual, tales pérdidas pueden ignorarse.
2. Pérdida de carga en las resistencias locales de las tuberías: costos de calor en los accesorios y en el interior del equipo. Pero dadas las condiciones del problema, una pequeña cantidad de curvas de ajuste y la cantidad de radiadores, tales pérdidas pueden despreciarse.
3. Pérdida de calor en función de la ubicación del apartamento. Hay otro tipo de costo de calor, pero está más relacionado con la ubicación de la habitación en relación con el resto del edificio. Para un apartamento ordinario, que se encuentra en el medio de la casa y adyacente a la izquierda/derecha/arriba/abajo con otros apartamentos, las pérdidas de calor a través de las paredes laterales, el techo y el piso son casi iguales a “0”.

Solo puede tener en cuenta las pérdidas a través de la parte frontal del apartamento: el balcón y la ventana central de la sala común. Pero esta pregunta se cierra agregando 2-3 secciones a cada uno de los radiadores.

El valor del diámetro de la tubería se selecciona de acuerdo con el caudal del refrigerante y la velocidad de su circulación en la calefacción principal

Al analizar la información anterior, vale la pena señalar que para la velocidad calculada del agua caliente en el sistema de calefacción, se conoce la velocidad tabular de movimiento de las partículas de agua en relación con la pared de la tubería en una posición horizontal de 0,3-0,7 m / s.

Para ayudar al asistente, presentamos la llamada lista de verificación para realizar cálculos para un cálculo hidráulico típico de un sistema de calefacción:

• recopilación de datos y cálculo de la potencia de la caldera;
• volumen y velocidad del refrigerante;
• pérdida de calor y diámetro de la tubería.

A veces, al calcular, es posible obtener un diámetro de tubería suficientemente grande para cubrir el volumen calculado de refrigerante. Este problema se puede solucionar aumentando la capacidad de la caldera o añadiendo un vaso de expansión adicional.

En nuestro sitio web hay un bloque de artículos dedicados al cálculo del sistema de calefacción, le recomendamos que lea:

1. Cálculo térmico del sistema de calefacción: cómo calcular correctamente la carga en el sistema
2. Cálculo de calentamiento de agua: fórmulas, reglas, ejemplos de implementación.
3. Cálculo de ingeniería térmica de un edificio: detalles y fórmulas para realizar cálculos + ejemplos prácticos

Energía del generador de calor

Uno de los componentes principales del sistema de calefacción es una caldera: eléctrica, de gas, combinada; en esta etapa, no importa. Dado que su característica principal es importante para nosotros: potencia, es decir, la cantidad de energía por unidad de tiempo que se gastará en calefacción.

La potencia de la caldera en sí está determinada por la siguiente fórmula:

Wcaldera = (Habitación*Wespecífica) / 10,

dónde:

• Sroom: la suma de las áreas de todas las habitaciones que requieren calefacción;
• Wespecífico: potencia específica, teniendo en cuenta las condiciones climáticas del lugar (por eso era necesario conocer el clima de la región).

Característicamente, para diferentes zonas climáticas tenemos los siguientes datos:

• regiones del norte - 1,5 - 2 kW / m2;
• zona central - 1 - 1,5 kW / m2;
• regiones del sur - 0,6 - 1 kW / m2.

Estas cifras son bastante condicionales, pero sin embargo dan una respuesta numérica clara sobre la influencia del medio ambiente en el sistema de calefacción de un apartamento.

Este mapa muestra zonas climáticas con diferentes regímenes de temperatura. Depende de la ubicación de la vivienda en relación con la zona cuánto necesita gastar en calentar un metro por kilovatio cuadrado de energía (+)

La cantidad del área del apartamento que debe calentarse es igual al área total del apartamento y es igual a 65.54-1.80-6.03 = 57.71 m2 (menos el balcón). La potencia específica de la caldera para la zona centro con inviernos fríos es de 1,4 kW/m2. Así, en nuestro ejemplo, la potencia calculada de la caldera de calefacción es equivalente a 8,08 kW.

Cálculo de la potencia térmica del sistema de calefacción.

La potencia térmica del sistema de calefacción es la cantidad de calor que debe generarse en la casa para una vida cómoda durante la estación fría.

Cálculo térmico de la casa.

Existe una relación entre la superficie total de calefacción y la potencia de la caldera. Al mismo tiempo, la potencia de la caldera debe ser mayor o igual a la potencia de todos los dispositivos de calefacción (radiadores). El cálculo de ingeniería de calor estándar para locales residenciales es el siguiente: 100 W de potencia por 1 m² de área calentada más 15 - 20% del margen.

El cálculo del número y la potencia de los dispositivos de calefacción (radiadores) debe realizarse individualmente para cada habitación.Cada radiador tiene una salida de calor determinada. En los radiadores seccionales, la potencia total es la suma de las potencias de todas las secciones utilizadas.

En sistemas de calefacción simples, los métodos anteriores para calcular la potencia son suficientes. La excepción son los edificios con arquitectura no estándar, grandes áreas de vidrio, techos altos y otras fuentes de pérdida de calor adicional. En este caso, se requerirá un análisis y cálculo más detallado utilizando factores multiplicadores.

Cálculo termotécnico teniendo en cuenta las pérdidas de calor de la vivienda

El cálculo de la pérdida de calor en el hogar debe realizarse para cada habitación por separado, teniendo en cuenta las ventanas, puertas y paredes externas.

Más detalladamente, los siguientes datos se utilizan para datos de pérdida de calor:

• Espesor y material de paredes, revestimientos.
• Estructura y material del techo.
• Tipo y material de cimentación.
• Tipo de acristalamiento.
• Tipo de solera.

Para determinar la potencia mínima requerida del sistema de calefacción, teniendo en cuenta las pérdidas de calor, puede usar la siguiente fórmula:

Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860, donde:

Qt es la carga de calor en la habitación.

V es el volumen de la habitación calentada (ancho × largo × alto), m³.

ΔT es la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura interior requerida, °C.

K es el coeficiente de pérdida de calor del edificio.

860 - conversión del coeficiente a kWh.

El coeficiente de pérdida de calor del edificio K depende del tipo de construcción y del aislamiento de la habitación:

k	Tipo de construcción
3 — 4	Una casa sin aislamiento térmico es una estructura simplificada o una estructura hecha de chapa corrugada.
2 — 2,9	Casa con bajo aislamiento térmico: estructura de construcción simplificada, ladrillo simple, construcción simplificada de ventanas y techos.
1 — 1,9	Aislamiento Medio - Construcción Estándar, Ladrillo Doble, Pocas Ventanas, Techo Estándar.
0,6 — 0,9	Alto aislamiento térmico: construcción mejorada, paredes de ladrillo con aislamiento térmico, pocas ventanas, piso aislado, pastel de techo aislado térmicamente de alta calidad.

La diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura interior requerida ΔT se determina en función de las condiciones climáticas específicas y el nivel de confort requerido en la casa. Por ejemplo, si la temperatura exterior es de -20 °C y se prevén +20 °C en el interior, entonces ΔT = 40 °C.

¿Cómo calcular la potencia de una caldera de calefacción de gas para el área de la casa?

Para ello, tendrás que utilizar la fórmula:

En este caso, se entiende por Mk la potencia térmica deseada en kilovatios. En consecuencia, S es el área de su hogar en metros cuadrados, y K es la potencia específica de la caldera, la "dosis" de energía gastada en calentar 10 m2.

Cálculo de la potencia de una caldera de gas.

¿Cómo calcular el área? En primer lugar, según el plano de la vivienda. Este parámetro se indica en los documentos de la casa. ¿No quieres buscar documentos? Luego tendrás que multiplicar el largo y el ancho de cada habitación (incluyendo la cocina, el garaje con calefacción, el baño, el aseo, los pasillos, etc.) sumando todos los valores obtenidos.

¿Dónde puedo obtener el valor de la potencia específica de la caldera? Por supuesto, en la literatura de referencia.

Si no quieres “cavar” en directorios, ten en cuenta los siguientes valores de este coeficiente:

• Si en su zona la temperatura invernal no desciende por debajo de -15 grados centígrados, el factor de potencia específico será de 0,9-1 kW/m2.
• Si en invierno observa heladas de hasta -25 °C, entonces su coeficiente es de 1,2-1,5 kW/m2.
• Si en invierno la temperatura desciende a -35 ° C o menos, en los cálculos de la potencia térmica deberá operar con un valor de 1.5-2.0 kW / m2.

Como resultado, la potencia de una caldera que calienta un edificio de 200 "cuadrados" ubicados en la región de Moscú o Leningrado es de 30 kW (200 x 1,5 / 10).

¿Cómo calcular la potencia de la caldera de calefacción por el volumen de la casa?

En este caso, tendremos que basarnos en las pérdidas térmicas de la estructura, calculadas mediante la fórmula:

Por Q en este caso nos referimos a la pérdida de calor calculada. A su vez, V es el volumen y ∆T es la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del edificio. k se entiende como el coeficiente de disipación de calor, que depende de la inercia de los materiales de construcción, la hoja de la puerta y los marcos de las ventanas.

Calculamos el volumen de la cabaña.

¿Cómo determinar el volumen? Por supuesto, de acuerdo con el plan de construcción. O simplemente multiplicando el área por la altura de los techos. La diferencia de temperatura se entiende como la "brecha" entre el valor "ambiente" generalmente aceptado - 22-24 ° C - y las lecturas promedio de un termómetro en invierno.

El coeficiente de disipación térmica depende de la resistencia al calor de la estructura.

Por lo tanto, dependiendo de los materiales de construcción y las tecnologías utilizadas, este coeficiente toma los siguientes valores:

• De 3,0 a 4,0: para almacenes sin marco o almacenes con marco sin aislamiento de paredes y techos.
• De 2.0 a 2.9: para edificios técnicos de hormigón y ladrillo, complementados con un aislamiento térmico mínimo.
• De 1,0 a 1,9: para casas antiguas construidas antes de la era de las tecnologías de ahorro de energía.
• De 0,5 a 0,9: para casas modernas construidas de acuerdo con los estándares modernos de ahorro de energía.

Como resultado, la potencia de la caldera que calienta un edificio moderno que ahorra energía con un área de 200 metros cuadrados y un techo de 3 metros, ubicado en una zona climática con heladas de 25 grados, alcanza los 29,5 kW ( 200x3x (22+25)x0,9/860).

¿Cómo calcular la potencia de una caldera con circuito de agua caliente?

¿Por qué necesita un margen de maniobra del 25 %? En primer lugar, para reponer los costos de energía debido a la "salida" de calor al intercambiador de calor de agua caliente durante el funcionamiento de dos circuitos. En pocas palabras: para que no te congeles después de ducharte.

Caldera de combustible sólido Spark KOTV - 18V con circuito de agua caliente

Como resultado, una caldera de doble circuito que sirva a los sistemas de calefacción y agua caliente en una casa de 200 "cuadrados", que se encuentra al norte de Moscú, al sur de San Petersburgo, debería generar al menos 37,5 kW de energía térmica (30 x 125%).

¿Cuál es la mejor manera de calcular, por área o por volumen?

En este caso, solo podemos dar los siguientes consejos:

• Si tiene un diseño estándar con una altura de techo de hasta 3 metros, cuente por área.
• Si la altura del techo excede la marca de 3 metros, o si el área de construcción es más de 200 metros cuadrados, cuente por volumen.

¿Cuánto es el kilovatio "extra"?

Teniendo en cuenta el rendimiento del 90% de una caldera ordinaria, para la producción de 1 kW de potencia térmica es necesario consumir al menos 0,09 metros cúbicos de gas natural con un poder calorífico de 35.000 kJ/m3. O unos 0,075 metros cúbicos de combustible con un poder calorífico máximo de 43.000 kJ/m3.

Como resultado, durante el período de calefacción, un error en los cálculos por 1 kW le costará al propietario entre 688 y 905 rublos.Por lo tanto, tenga cuidado en sus cálculos, compre calderas con potencia ajustable y no se esfuerce por "inflar" la capacidad de generación de calor de su calentador.

También recomendamos ver:

• Calderas de gas GLP
• Calderas de combustible sólido de doble circuito para combustión prolongada
• Calefacción a vapor en una casa privada.
• Chimenea para caldera de calefacción de combustibles sólidos

En cuanto al trabajo preliminar.

Debido al hecho de que el cálculo hidráulico requiere mucho tiempo y esfuerzo, primero debemos realizar algunos cálculos:

1. Determine el equilibrio de las habitaciones y las habitaciones que se calientan.
2. Decidir sobre el tipo de equipo de calefacción e intercambiador de calor. Dispóngalos de acuerdo con el plan general del edificio.
3. Antes de continuar con el cálculo, es necesario seleccionar tuberías y decidir la configuración del sistema de calefacción en su conjunto.
4. Es necesario hacer un dibujo del sistema, preferiblemente un diagrama axonométrico. En él, indique la longitud de las secciones, los números y la magnitud de la carga.
5. El anillo de circulación también debe instalarse por adelantado.

¡Importante! Si el cálculo se refiere a una casa de madera, no habrá diferencias entre ella y el ladrillo, el hormigón, etc.

no lo haré

Consumo de refrigerante

El caudal de refrigerante se calcula mediante la fórmula:

,
donde Q es la potencia total del sistema de calefacción, kW; tomado del cálculo de la pérdida de calor del edificio

Cp es la capacidad calorífica específica del agua, kJ/(kg*deg.C); para cálculos simplificados, tomamos igual a 4.19 kJ / (kg * grado C)

ΔPt es la diferencia de temperatura en la entrada y la salida; normalmente tomamos el suministro y retorno de la caldera

Calculadora de flujo de portadores de calor (solo para agua)
Q = kilovatios; Δt = oC; m = l/s
De la misma manera, puede calcular el caudal del refrigerante en cualquier sección de la tubería.Las secciones se seleccionan para que la tubería tenga la misma velocidad del agua. Por lo tanto, la partición en secciones se produce antes del tee o antes de la reducción. Es necesario sumar por potencia todos los radiadores a los que fluye el refrigerante a través de cada sección de la tubería. Luego sustituya el valor en la fórmula anterior. Estos cálculos deben hacerse para las tuberías frente a cada radiador.

Cálculo hidráulico del sistema de calefacción - ejemplo de cálculo

Como ejemplo, considere un sistema de calefacción por gravedad de dos tubos.

Datos iniciales para el cálculo:

• carga térmica calculada del sistema - Qsp. = 133 kilovatios;
• parámetros del sistema - tg = 750С, tо = 600С;
• caudal de refrigerante (calculado) – Vco = 7,6 m3/h;
• el sistema de calefacción está conectado a las calderas a través de un separador hidráulico de tipo horizontal;
• la automatización de cada una de las calderas durante todo el año mantiene constante la temperatura del refrigerante a la salida - tg = 800C;
• se instala un regulador automático de presión diferencial en la entrada de cada distribuidor;
• el sistema de calefacción de los distribuidores se ensambla a partir de tuberías de metal y plástico, y el suministro de calor a los distribuidores se realiza mediante tuberías de acero (tuberías de agua y gas).

Los diámetros de las secciones de la tubería se seleccionaron utilizando un nomograma para una velocidad de refrigerante dada de 0,4-0,5 m/s.

En el tramo 1 se instala una válvula DN 65. Su resistencia, según información del fabricante, es de 800 Pa.

En el tramo 1a se instala un filtro de 65 mm de diámetro y un caudal de 55 m3/h. La resistencia de este elemento será:

0,1 x (G/kv) x 2 \u003d 0,1 x (7581/55) x 2 \u003d 1900 Pa.

La resistencia de la válvula de tres vías dу = 40 mm y kv = 25 m3/h será de 9200 Pa.

Del mismo modo, se realiza el cálculo de las partes restantes del sistema de suministro de calor de los distribuidores. Al calcular el sistema de calefacción, el anillo de circulación principal se selecciona del distribuidor a través del dispositivo de calefacción más cargado. El cálculo hidráulico se realiza utilizando la 1ª dirección.

Consumo de refrigerante

Consumo de refrigerante

Para mostrar cómo se lleva a cabo el cálculo hidráulico de la calefacción, tomemos, por ejemplo, un esquema de calefacción simple, que incluye una caldera de calefacción y radiadores de calefacción con un consumo de calor de kilovatios. Y hay 10 radiadores de este tipo en el sistema.

Aquí es importante dividir correctamente todo el esquema en secciones y, al mismo tiempo, cumplir estrictamente con una regla: en cada sección, el diámetro de las tuberías no debe cambiar. Entonces, la primera sección es una tubería desde la caldera hasta el primer calentador. La segunda sección es una tubería entre el primer y el segundo radiador.

Y así

La segunda sección es una tubería entre el primer y el segundo radiador. Y así

Entonces, la primera sección es una tubería desde la caldera hasta el primer calentador. La segunda sección es una tubería entre el primer y el segundo radiador. Y así.

¿Cómo ocurre la transferencia de calor y cómo disminuye la temperatura del refrigerante? Al entrar en el primer radiador, el refrigerante emite parte del calor, que se reduce en 1 kilovatio. Es en el primer tramo donde se realiza el cálculo hidráulico bajo 10 kilovatios. Pero en el segundo tramo ya está por debajo de los 9. Y así sucesivamente con un descenso.

Existe una fórmula mediante la cual puede calcular el caudal del refrigerante:

G \u003d (3.6 x Qch) / (con x (tr-to))

Qch es la carga de calor calculada del sitio. En nuestro ejemplo, para el primer tramo son 10 kW, para el segundo 9.

c es la capacidad calorífica específica del agua, el indicador es constante e igual a 4,2 kJ / kg x C;

tr es la temperatura del refrigerante a la entrada de la sección;

to es la temperatura del refrigerante a la salida del sitio.

…y durante toda la vida útil del sistema

Queremos que el sistema hidráulico funcione como debe, durante toda su vida. Con TA SCOPE y TA Select, puede comprobar fácilmente si el sistema funciona correctamente.

En TA SCOPE caudal se introducen presión diferencial, 2 temperaturas, temperatura diferencial y potencia. Para analizar estos datos medidos, se cargan en TA Select.

Después recopilación de datos de referencia, determinando las pérdidas de calor de la casa y la potencia de los radiadores, queda por realizar un cálculo hidráulico del sistema de calefacción. Correctamente ejecutado, es garantía de un funcionamiento correcto, silencioso, estable y fiable del sistema de calefacción. Además, es una forma de evitar inversiones de capital y costos de energía innecesarios.

Cálculo del volumen de agua y la capacidad del tanque de expansión.

Para calcular el rendimiento del tanque de expansión, que es obligatorio para cualquier sistema de calefacción de tipo cerrado, deberá comprender el fenómeno de aumentar el volumen de líquido en él. Este indicador se estima teniendo en cuenta los cambios en las principales características de rendimiento, incluidas las fluctuaciones en su temperatura. En este caso, varía en un rango muy amplio, desde temperatura ambiente +20 grados hasta valores operativos dentro de 50-80 grados.

Será posible calcular el volumen del tanque de expansión sin ningún problema si utiliza una estimación aproximada que se haya probado en la práctica.Se basa en la experiencia de operación del equipo, según la cual el volumen del tanque de expansión es aproximadamente una décima parte de la cantidad total de refrigerante que circula en el sistema.

Al mismo tiempo, se tienen en cuenta todos sus elementos, incluidos los radiadores de calefacción (baterías), así como la camisa de agua de la unidad de caldera. Para determinar el valor exacto del indicador deseado, deberá tomar el pasaporte del equipo en uso y encontrar en él los elementos relacionados con la capacidad de las baterías y el tanque de trabajo de la caldera. Después de su determinación, no es difícil encontrar el exceso de refrigerante en el sistema.

Para hacer esto, primero se calcula el área de la sección transversal de las tuberías de polipropileno y luego el valor resultante se multiplica por la longitud de la tubería. Después de resumir todas las ramas del sistema de calefacción, se les agregan los números tomados del pasaporte para radiadores y la caldera. Luego se descuenta una décima parte del total.

Después de su determinación, no es difícil encontrar el exceso de refrigerante en el sistema. Para hacer esto, primero se calcula el área de la sección transversal de las tuberías de polipropileno y luego el valor resultante se multiplica por la longitud de la tubería. Después de resumir todas las ramas del sistema de calefacción, se les agregan los números tomados del pasaporte para radiadores y la caldera. Luego se cuenta una décima parte del total.

Herramientas en el menú principal de Valtec

Valtec, como cualquier otro programa, tiene un menú principal en la parte superior.

Hacemos clic en el botón "Archivo" y en el submenú que se abre vemos las herramientas estándar conocidas por cualquier usuario de computadora de otros programas:

Se inicia el programa "Calculadora", integrado en Windows, para realizar cálculos:

Con la ayuda del "Convertidor" convertiremos una unidad de medida a otra:

Hay tres columnas aquí:

En el extremo izquierdo seleccionamos la cantidad física con la que trabajamos, por ejemplo, la presión. En la columna central, la unidad desde la que desea convertir (por ejemplo, Pascales - Pa), y en la derecha, a la que desea convertir (por ejemplo, en atmósferas técnicas). Hay dos líneas en la esquina superior izquierda de la calculadora, llevaremos el valor obtenido durante los cálculos a la superior, y la conversión a las unidades de medida requeridas se mostrará inmediatamente en la inferior ... Pero lo haremos Hablaremos de todo esto a su debido tiempo, cuando se trate de la práctica.

Mientras tanto, seguimos familiarizándonos con el menú "Herramientas". Generador de formularios:

Esto es necesario para los diseñadores que realizan proyectos por encargo. Si hacemos calefacción solo en nuestra casa, entonces no necesitamos el Generador de formularios.

El siguiente botón en el menú principal del programa Valtec es "Estilos":

Es para controlar la apariencia de la ventana del programa: se ajusta al software que está instalado en su computadora. Para mí, este es un dispositivo tan innecesario, porque soy uno de esos para quienes lo principal no son las "damas", sino llegar allí. Y tú decides por ti mismo.

Echemos un vistazo más de cerca a las herramientas debajo de este botón.

En "Climatología" seleccionamos la zona de construcción:

La pérdida de calor en la casa depende no solo de los materiales de las paredes y otras estructuras, sino también del clima del área donde se ubica el edificio. En consecuencia, los requisitos para el sistema de calefacción dependen del clima.

En la columna de la izquierda encontramos el área en la que vivimos (república, región, región, ciudad). Si nuestro asentamiento no está aquí, elija el más cercano.

"Materiales". Aquí están los parámetros de varios materiales de construcción utilizados en la construcción de casas.Es por eso que, al recopilar datos iniciales (ver materiales de diseño anteriores), enumeramos los materiales de paredes, pisos, techos:

Herramienta de agujero. Aquí está la información sobre las aberturas de puertas y ventanas:

"Tubería". Aquí se recopila información sobre los parámetros de las tuberías utilizadas en los sistemas de calefacción: dimensiones internas y externas, coeficientes de resistencia, rugosidad de las superficies internas:

Lo necesitaremos en los cálculos hidráulicos, para determinar la potencia de la bomba de circulación.

"Calentadores". En realidad, aquí no hay nada más que las características de esos refrigerantes que se pueden verter en el sistema de calefacción de la casa:

Estas características son capacidad calorífica, densidad, viscosidad.

El agua no siempre se usa como refrigerante, sucede que se vierten anticongelantes en el sistema, que se denominan "no congelantes" en la gente común. Hablaremos sobre la elección del refrigerante en un artículo separado.

No se necesitan "consumidores" para calcular el sistema de calefacción, porque esta herramienta para calcular los sistemas de suministro de agua:

"KMS" (coeficientes de resistencia local):

Cualquier dispositivo de calefacción (radiador, válvula, termostato, etc.) crea una resistencia al movimiento del refrigerante, y estas resistencias deben tenerse en cuenta para seleccionar correctamente la potencia de la bomba de circulación.

"Dispositivos según DIN". Esto, como "Consumidores", se trata más de sistemas de suministro de agua:

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Características, ventajas y desventajas de los sistemas de circulación de refrigerante natural y forzado para sistemas de calefacción:

Resumiendo los cálculos del cálculo hidráulico, como resultado, recibimos características físicas específicas del futuro sistema de calefacción.

Naturalmente, este es un esquema de cálculo simplificado que brinda datos aproximados sobre el cálculo hidráulico para el sistema de calefacción de un apartamento típico de dos habitaciones.

¿Está tratando de realizar de forma independiente un cálculo hidráulico del sistema de calefacción? ¿O tal vez no está de acuerdo con el material presentado? Estamos esperando sus comentarios y preguntas: el bloque de comentarios se encuentra a continuación.