Cálculo hidráulico do sistema de aquecimento de uma casa particular - procedimento de cálculo + visão geral de programas úteis

Sistema de circulação forçada

Equipamentos deste tipo para casas de dois andares são considerados mais preferíveis. Neste caso, a bomba de circulação é responsável pelo movimento ininterrupto de refrigerantes ao longo da rede. Em tais sistemas, é permitido o uso de tubos de menor diâmetro e uma caldeira de potência não muito alta. Ou seja, neste caso, uma forma muito mais eficiente sistema de aquecimento de tubo único casa de dois andares. O circuito da bomba tem apenas uma séria desvantagem - dependência de redes elétricas. Portanto, onde a corrente é desligada com muita frequência, vale a pena instalar o equipamento de acordo com os cálculos feitos para um sistema com corrente de refrigerante natural.Ao complementar este design com uma bomba de circulação, você pode obter o aquecimento mais eficiente da casa.

Uma caldeira a gás sem eletricidade é um modelo tradicional de aparelho de piso que não requer fontes de energia adicionais para operar. É aconselhável instalar dispositivos deste tipo se houver interrupções regulares de energia. Por exemplo, isso é verdade em áreas rurais ou casas de veraneio. As empresas de manufatura produzem modelos modernos de caldeiras de circuito duplo.

Muitos fabricantes populares produzem modelos diferentes caldeiras a gás não volátil, e são bastante eficazes e de alta qualidade. Recentemente, surgiram modelos montados na parede de tais dispositivos. O projeto do sistema de aquecimento deve ser tal que o refrigerante circule de acordo com o princípio da convecção.

Isso significa que a água aquecida sobe e entra no sistema através do tubo. Para que a circulação não pare, é necessário colocar os tubos em ângulo, e eles também devem ser de grande diâmetro.

E, claro, é muito importante que a própria caldeira a gás esteja localizada no ponto mais baixo do sistema de aquecimento.

É possível conectar separadamente uma bomba a esse equipamento de aquecimento, que é alimentado pela rede elétrica. Ao conectá-lo ao sistema de aquecimento, ele bombeará o refrigerante, melhorando assim o funcionamento da caldeira. E se você desligar a bomba, o refrigerante começará a circular novamente por gravidade.

Características de design

Para que o sistema de gravidade funcione de forma eficaz, os seguintes requisitos devem ser atendidos:

• qualquer gerador de calor não volátil com tubos de saída com diâmetro de 40-50 mm atua como fonte de calor;
• na saída da caldeira ou fogão com circuito de água, um riser de aceleração é imediatamente montado - um tubo vertical através do qual o refrigerante aquecido sobe;
• o riser termina com um tanque de expansão do tipo aberto instalado no sótão ou sob o teto do andar superior (dependendo do tipo de fiação e design de uma casa particular);
• capacidade do tanque - 10% do volume do refrigerante;
• sob gravidade, é desejável escolher dispositivos de aquecimento com grandes dimensões de canais internos - ferro fundido, alumínio, bimetálico;
• para melhor transferência de calor, os radiadores de aquecimento são conectados de acordo com um esquema versátil - inferior ou diagonal;
• nas conexões do radiador, são instaladas válvulas especiais de furo completo com cabeças térmicas (alimentação) e válvulas de balanceamento (retorno);
• é melhor equipar as baterias com saídas de ar manuais - guindastes Mayevsky;
• o reabastecimento da rede de aquecimento é organizado no ponto mais baixo - perto da caldeira;
• todas as seções horizontais dos tubos são colocadas com inclinações, o mínimo é de 2 mm por metro linear, a média é de 5 mm / 1 m.

À esquerda na foto - o riser de fornecimento do transportador de calor da caldeira de piso com uma bomba no bypass, à direita - a conexão da linha de retorno

Os sistemas de aquecimento por gravidade são abertos, operados à pressão atmosférica. Mas o fluxo por gravidade funcionará em um circuito fechado com um tanque de membrana? Respondemos: sim, a circulação natural continuará, mas a velocidade do refrigerante diminuirá, a eficiência diminuirá.

Não é difícil fundamentar a resposta, basta mencionar a mudança nas propriedades físicas dos líquidos sob pressão excessiva. Com uma pressão no sistema de 1,5 bar, o ponto de ebulição da água mudará para 110 ° C, sua densidade também aumentará.A circulação diminuirá devido à pequena diferença nas massas do fluxo quente e resfriado.

Diagramas de fluxo por gravidade simplificados com um tanque de expansão aberto e de membrana

Cálculo da perda de calor em casa

Esses dados serão necessários para determinar a potência necessária do sistema de aquecimento, ou seja, a caldeira, e a potência de calor de cada radiador separadamente. Para fazer isso, você pode usar nossa calculadora de perda de calor online. Eles precisam ser calculados para cada cômodo da casa que possui uma parede externa.

Exame. A perda de calor calculada de cada quarto é dividida pela sua quadratura e obtemos a perda de calor específica em W/m². Geralmente variam de 50 até 150 W/kv. m. Se os seus números são muito diferentes dos dados, então talvez tenha cometido um erro. As perdas de calor dos cômodos do pavimento superior são as maiores, seguidas das perdas de calor do primeiro andar e as menores são nos cômodos dos pavimentos intermediários.

Cálculo da hidráulica do sistema de aquecimento de água

O refrigerante circula pelo sistema sob pressão, que não é um valor constante. Ela diminui devido à presença de forças de atrito da água nas paredes do tubo, resistência em conexões e conexões de tubos. O proprietário também contribui ajustando a distribuição de calor para os quartos individuais.

A pressão aumenta se a temperatura de aquecimento do refrigerante aumentar e vice-versa - ela diminui quando diminui.

Para evitar desequilibrar o sistema de aquecimento, é necessário criar condições sob as quais cada radiador recebe tanto refrigeranteo tempo necessário para manter a temperatura definida e compensar as inevitáveis ​​perdas de calor.

O principal objetivo do cálculo hidráulico é alinhar os custos de rede calculados com os custos reais ou operacionais.

Nesta fase de projeto, o seguinte é determinado:

• diâmetro e capacidade do tubo;
• perdas de pressão locais em seções individuais do sistema de aquecimento;
• requisitos de balanceamento hidráulico;
• perdas de pressão em todo o sistema (geral);
• vazão ideal.

Para a produção do cálculo hidráulico, é necessário fazer alguns preparativos:

1. Reúna os dados e organize-os.
2. Selecione um método de cálculo.

Em primeiro lugar, o projetista estuda os parâmetros térmicos do objeto e realiza um cálculo térmico. Como resultado, ele tem informações sobre a quantidade de calor necessária para cada cômodo. Depois disso, os dispositivos de aquecimento e uma fonte de calor são selecionados.

Representação esquemática do sistema de aquecimento em uma casa particular

Na fase de desenvolvimento, é tomada uma decisão sobre o tipo de sistema de aquecimento e as características de seu balanceamento, tubos e conexões são selecionados. Após a conclusão, um diagrama de fiação axonométrica é elaborado, as plantas baixas são desenvolvidas indicando:

• potência do radiador;
• vazão do refrigerante;
• arranjo de equipamentos térmicos, etc.

Todas as seções do sistema, pontos nodais são marcados, contados e aplicados ao desenho, ao comprimento dos anéis.

Ordem de montagem

Um sistema de tubo único é montado da seguinte forma:

• Na despensa, a caldeira é instalada no chão ou pendurada na parede. Com a ajuda de equipamentos a gás, o sistema de aquecimento de um tubo mais confiável e eficiente para uma casa de dois andares pode ser organizado.O diagrama de conexão neste caso será padrão e permitirá que você faça todo o trabalho, se desejar, mesmo por conta própria.
• Radiadores de aquecimento são pendurados nas paredes.
• Na próxima etapa, os risers de “supply” e “reverse” são montados no segundo andar. Eles estão localizados nas imediações da caldeira. Na parte inferior, o contorno do primeiro andar une os tirantes, no topo - o segundo.
• Em seguida é a conexão com as linhas de bateria. Uma válvula de fechamento (na seção de entrada do desvio) e uma válvula Mayevsky devem ser instaladas em cada radiador.
• Nas imediações da caldeira, um tanque de expansão é montado no tubo de "retorno".
• Também no tubo de "retorno" perto da caldeira no desvio com três torneiras, uma bomba de circulação está conectada. Um filtro especial corta na frente dele no desvio.

Na etapa final, o sistema é testado sob pressão para identificar falhas e vazamentos no equipamento.

Como você pode ver, o sistema de aquecimento de tubo único de uma casa de dois andares, cujo esquema é o mais simples possível, pode ser um equipamento muito conveniente e prático.

No entanto, se você deseja usar um design tão simples, no primeiro estágio é importante fazer todos os cálculos necessários com a máxima precisão.

Pensando na instalação de aquecimento, inicialmente é determinado que tipo de combustível será utilizado

Mas junto com isso, é extremamente importante decidir quão independente será o aquecimento planejado. Assim, um sistema de aquecimento sem bomba, que não precisa de eletricidade para funcionar, será verdadeiramente autônomo. Tudo o que você precisa é de uma fonte de calor e uma tubulação bem posicionada para uma operação eficiente.

Para uma operação eficiente, você só precisa de uma fonte de calor e tubulação devidamente localizada.

O circuito de aquecimento é um conjunto de elementos projetados para aquecer a casa transferindo calor para o ar. O tipo mais comum de aquecimento é um sistema que usa caldeiras ou caldeiras conectadas ao abastecimento de água como fonte de aquecimento. A água, passando pelo aquecedor, atinge uma certa temperatura e depois vai para o circuito de aquecimento.

Em sistemas com refrigerante, que é usado como água, a circulação pode ser organizada de duas maneiras:

Caldeiras (caldeiras) são usadas como fonte de calor para aquecimento de água. O seu princípio de funcionamento baseia-se na transformação de um determinado tipo de energia em calor, seguida da sua transferência para o refrigerante. De acordo com o tipo de fonte de aquecimento, o equipamento da caldeira pode ser a gás, combustível sólido, elétrico ou óleo combustível.

De acordo com o tipo de conexão dos elementos do circuito, o sistema de aquecimento pode ser de um tubo ou de dois tubos. Se todos os dispositivos do circuito estiverem conectados em série um em relação ao outro, ou seja, o refrigerante passar por todos os elementos em ordem e retornar à caldeira, esse sistema será chamado de sistema de tubo único. Sua principal desvantagem é o aquecimento desigual. Isso se deve ao fato de que cada elemento perde uma certa quantidade de calor, de modo que a diferença nas temperaturas da caldeira pode ser significativa.

Um sistema do tipo dois tubos implica uma conexão paralela de radiadores a um riser. As desvantagens de tal conexão incluem uma complicação de projeto e um consumo de material dobrado em comparação com um sistema de tubo único. Mas a construção de um circuito de aquecimento para grandes instalações de vários andares é realizada apenas por essa conexão.

Um sistema de circulação por gravidade é sensível a erros cometidos durante a instalação do aquecimento.

O que significa o cálculo da hidráulica e por que é necessário

Fazer um cálculo hidráulico do aquecimento significa selecionar corretamente os parâmetros de certas seções da rede, levando em consideração a pressão, para que um certo fluxo de refrigerante seja realizado através deles.

Este cálculo permite determinar:

• Perdas de pressão em vários pontos da rede;
• rendimento do pipeline;
• Fluxo de fluido ideal;
• Indicadores necessários para balanceamento hidráulico.

Combinando todos os dados obtidos, você pode selecionar bombas de aquecimento.

A quantidade de fonte de calor que entra nos radiadores deve ser tal que se obtenha um equilíbrio de aquecimento no interior do edifício, tendo em conta a temperatura da rua e a temperatura definida pelo utilizador para cada divisão separadamente.

Se o aquecimento for autônomo, você pode usar os seguintes métodos de cálculo:

• Utilizando as características de resistência e condutividade;
• De acordo com os custos unitários;
• Ao comparar a pressão dinâmica;
• Para comprimentos diferentes, reduzido a um indicador.

O cálculo da hidráulica é uma das etapas mais importantes no desenvolvimento de sistemas de aquecimento com transportador de calor líquido.

Antes de prosseguir com sua implementação, você deve:

• Determine o equilíbrio de calor nas instalações necessárias;
• Selecione o tipo de dispositivos de aquecimento e coloque-os nos desenhos do edifício;
• Resolver questões sobre a configuração do sistema de aquecimento, bem como sobre os tipos de tubos e acessórios utilizados;
• Desenhe um diagrama do sistema de aquecimento, onde serão visíveis os números, cargas e comprimentos das seções necessárias;
• Determine o anel de circulação principal ao longo do qual o refrigerante se move.

Normalmente, para edifícios com um pequeno número de andares, é usado um sistema de aquecimento de dois tubos e, para edifícios com um grande número de andares, é usado um sistema de aquecimento de tubo único.

Como os cálculos de cálculo hidráulico são realizados

Existem algumas tarefas que precisam ser resolvidas para fazer um cálculo hidráulico do sistema de aquecimento:

1. Determine o diâmetro dos tubos em todas as seções do sistema (não se esqueça de levar em consideração a velocidade de movimento do transportador de calor).
2. Calcule a perda de pressão.
3. Resolva o balanceamento hidráulico.
4. E, claro, a taxa de fluxo do refrigerante.

Quais programas gratuitos existem para isso?

Como você pode imaginar, este programa é projetado para executar rapidamente os cálculos necessários. Primeiro, você precisa fazer todas as configurações apropriadas e selecionar os itens de equipamento mais adequados. Assim, é possível criar esquemas completamente novos. Além disso, um esquema pronto pode ser ajustado conforme necessário.

Este software combina harmoniosamente ambas as opções, permitindo criar designs originais e ajustar os antigos. O programa tem as mais amplas possibilidades de cálculos hidráulicos, desde a vazão do refrigerante até a seleção de tubos com o diâmetro necessário. Todos os resultados do seu trabalho podem ser importados para o sistema operacional de qualquer forma.

Este programa está disponível gratuitamente. Ele permite calcular tudo o que você precisa para os sistemas, independentemente do número de tubos.A diferença essencial do "Hertz", que o distingue favoravelmente de outros análogos, é que você pode criar vários projetos, tanto em edifícios novos quanto em edifícios reconstruídos, nos quais a mistura de glicol é o refrigerante. O programa foi certificado pela OOO TsSPS.

A entrada de dados é muito conveniente, pois é realizada graficamente. Os resultados dos cálculos são visualizados na forma de diagramas.

Com ele, você calculará a superfície ou radiador. Consiste em um conjunto especial de quatro programas semelhantes. Então, vamos ver as possibilidades do programa:

1. Seleção da tubulação dependendo do diâmetro.
2. Seleção de radiadores adequados.
3. Ele determina a altura em que as bombas devem ser colocadas.
4. Vários tipos de cálculos de superfícies de aquecimento.
5. Determinação da temperatura mais adequada.

Ao contrário das opções anteriores, você pode baixar gratuitamente apenas uma versão de teste do programa, que, claro, possui algumas limitações. Em primeiro lugar, na grande maioria das opções, você poderá não apenas importar uma imagem para o sistema operacional, mas até imprimi-la. Além disso, em cada candidatura individual existe uma espécie de limite: três projetos concluídos por um. No entanto, você pode modificá-lo um número infinito de vezes, isso não é proibido. E, finalmente, os projetos finalizados serão salvos em um formato especial, nenhuma outra versão poderá ler essa extensão.

Como resultado, gostaria de observar que o cálculo hidráulico do sistema de aquecimento é parte integrante do sistema de controle moderno.Para escolher válvulas de controle sem ter uma ideia do que está acontecendo no mercado no momento, você terá que fazer cálculos em toda a área da estrutura, é aconselhável usar o mais rico possível biblioteca. O funcionamento de todo o sistema dependerá de quão corretos serão seus dados.

Circuito de dois tubos em um apartamento alto

Para fazer o aquecimento corretamente em um apartamento de um prédio de vários andares, você precisa planejar tudo desde o início. Um dos pontos-chave no planejamento é o cálculo do diâmetro do tubo para aquecimento.

A parte técnica do caso é chamada de cálculo hidráulico. Ao mesmo tempo, os seguintes fatores influenciam a escolha do diâmetro dos tubos para aquecimento:

• o comprimento do sistema;
• fornecer temperatura do líquido de arrefecimento;
• temperatura de retorno;
• materiais e acessórios;
• área da sala;
• o grau de fadiga na sala.

Em outras palavras, antes de calcular o diâmetro do tubo para aquecimento, é necessário determinar o desempenho hidráulico do sistema. Você só pode fazer cálculos aproximados por conta própria, que também podem ser usados ​​na prática.

O diâmetro dos tubos para um sistema de aquecimento de dois tubos determina diretamente a rapidez com que o calor da caldeira atingirá o ponto final do circuito. Quanto menor a passagem condicional, maior a velocidade do refrigerante.

Afinal, a água por um longo período de tempo terá tempo para liberar uma quantidade maior de calor.

A solução mais simples para calcular o diâmetro de um tubo para aquecimento é aderir à mesma passagem condicional que no tubo de derivação que entra em seu apartamento a partir do riser central.

Isso economizará tempo e nervos, porque não foi coincidência que o desenvolvedor instalou um circuito com essa seção. Antes que o objeto começasse a ser construído, todos os cálculos foram realizados, inclusive hidráulicos.

Se você quiser calcular tudo de acordo com a fórmula, então use as informações do próximo bloco.

O diâmetro ideal de um tubo para aquecimento em um apartamento e em uma casa particular de até 100 metros quadrados é de 25 mm. Isso se refere a produtos de polipropileno.

Dados como calcular o diâmetro do tubo para aquecimento

Para calcular o diâmetro da tubulação, você precisará dos seguintes dados: são a perda total de calor da residência, o comprimento da tubulação e o cálculo da potência dos radiadores de cada sala, bem como o método de fiação . O divórcio pode ser single-pipe, two-pipe, ter ventilação forçada ou natural.

Infelizmente, é impossível calcular com precisão a seção transversal dos tubos. De uma forma ou de outra, você terá que escolher entre algumas opções. Este ponto deve ser esclarecido: uma certa quantidade de calor deve ser fornecida aos radiadores, enquanto se obtém um aquecimento uniforme das baterias. Se estamos falando de sistemas com ventilação forçada, isso é feito usando tubos, uma bomba e o próprio refrigerante. Tudo o que é necessário é conduzir a quantidade necessária de refrigerante por um determinado período de tempo.

Acontece que você pode escolher tubos de diâmetro menor e fornecer o refrigerante a uma velocidade mais alta. Você também pode optar por tubos de seção transversal maior, mas reduza a intensidade do fornecimento de refrigerante. A primeira opção é a preferida.

Visão geral dos programas para cálculos hidráulicos

Programa de exemplo para cálculo de aquecimento

De fato, qualquer cálculo hidráulico de sistemas de aquecimento de água é uma tarefa complexa de engenharia.Para resolvê-lo, foram desenvolvidos vários pacotes de software que simplificam a implementação deste procedimento.

Você pode tentar fazer um cálculo hidráulico do sistema de aquecimento no shell do Excel, usando fórmulas prontas. No entanto, podem ocorrer os seguintes problemas:

• Grande erro. Na maioria dos casos, esquemas de um ou dois tubos são tomados como exemplo de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento. Encontrar tais cálculos para o coletor é problemático;
• Para contabilizar corretamente a resistência hidráulica da tubulação, são necessários dados de referência, que não estão disponíveis no formulário. Eles precisam ser pesquisados ​​e inseridos adicionalmente.

Diante desses fatores, os especialistas recomendam o uso de programas para cálculo. A maioria deles é paga, mas alguns têm uma versão demo com recursos limitados.

Oventrop CO

Programa para cálculo hidráulico

O programa mais simples e compreensível para o cálculo hidráulico do sistema de fornecimento de calor. Uma interface intuitiva e configurações flexíveis o ajudarão a lidar rapidamente com as nuances da entrada de dados. Pequenos problemas podem surgir durante a configuração inicial do complexo. Será necessário inserir todos os parâmetros do sistema, começando pelo material do tubo e terminando com a localização dos elementos de aquecimento.

HERZ C.O.

Caracteriza-se pela flexibilidade das configurações, a capacidade de fazer um cálculo hidráulico simplificado do aquecimento tanto para um novo sistema de fornecimento de calor quanto para atualizar um antigo. Difere dos análogos em uma interface gráfica conveniente.

Insta-Therm HCR

O pacote de software é projetado para resistência hidráulica profissional do sistema de fornecimento de calor. A versão gratuita tem muitas limitações.Escopo - projeto de aquecimento em grandes edifícios públicos e industriais.

Exemplo de cálculo hidráulico Sistemas de aquecimento:

Definição de resistência

Muitas vezes, os engenheiros são confrontados com cálculos de sistemas de fornecimento de calor para grandes instalações. Tais sistemas requerem um grande número de dispositivos de aquecimento e centenas de metros corridos de tubos. Você pode calcular a resistência hidráulica do sistema de aquecimento usando equações ou programas automatizados especiais.

Para determinar a perda de calor relativa devido à adesão na linha, a seguinte equação aproximada é usada: R = 510 4 v 1,9 / d 1,32 (Pa / m). A aplicação desta equação justifica-se para velocidades não superiores a 1,25 m/s.

Se o valor do consumo de água quente for conhecido, então uma equação aproximada é usada para encontrar a seção transversal dentro do tubo: d = 0,75 √G (mm). Depois de receber o resultado, você precisará consultar uma tabela especial para obter a seção transversal da passagem condicional.

O princípio de funcionamento de um sistema de aquecimento aberto com uma bomba de circulação

Cálculo dos parâmetros do refrigerante

O cálculo do refrigerante é reduzido à determinação dos seguintes indicadores:

• a velocidade de movimento das massas de água através da tubulação com os parâmetros fornecidos;
• sua temperatura média;
• consumo do portador associado aos requisitos de desempenho do equipamento de aquecimento.

As fórmulas conhecidas para calcular os parâmetros do refrigerante (levando em consideração a hidráulica) são bastante complexas e inconvenientes na aplicação prática. As calculadoras online usam uma abordagem simplificada que permite obter um resultado com um erro permitido para esse método.

No entanto, antes de iniciar a instalação, é importante ter o cuidado de adquirir uma bomba com indicadores não inferiores aos calculados.Somente neste caso, há confiança de que os requisitos para o sistema de acordo com este critério sejam totalmente atendidos e que seja capaz de aquecer a sala a temperaturas confortáveis.