חימום המבוסס על זרימת מים חמים הוא האפשרות הנפוצה ביותר לסידור בית פרטי. לפיתוח מוכשר של המערכת, יש צורך בתוצאות ניתוח ראשוניות, מה שנקרא חישוב הידראולי של מערכת החימום, המקשר את הלחץ בכל חלקי הרשת עם קטרים ​​של הצינורות.

המאמר המוצג מתאר בפירוט את מתודולוגיית החישוב. כדי להבין טוב יותר את אלגוריתם הפעולות, הסתכלנו על הליך החישוב באמצעות דוגמה ספציפית.

על ידי הקפדה על הרצף המתואר, ניתן יהיה לקבוע את הקוטר האופטימלי של הצינור, את מספר התקני החימום, כוח הדוד ופרמטרים נוספים של המערכת הדרושים להסדרת אספקת חום אינדיבידואלית יעילה.

הגורם הקובע בהתפתחות הטכנולוגית של מערכות חימום היה החיסכון הרגיל באנרגיה. הרצון לחסוך בכסף מאלץ אותנו לנקוט בגישה זהירה יותר לתכנון, בחירת חומרים, שיטות התקנה ותפעול חימום לבית.

לכן, אם החלטתם ליצור מערכת חימום ייחודית ובראשונה חסכונית לדירה או לבית שלכם, אז אנו ממליצים להכיר את כללי החישוב והעיצוב.

גלריית תמונות

כתוצאה מהחישוב ההידראולי, אנו מקבלים מספר מאפיינים חשובים של המערכת ההידראולית, המספקים תשובות לשאלות הבאות:

• מה צריך להיות כוחו של מקור החימום;
• מה קצב הזרימה והמהירות של נוזל הקירור;
• מהו הקוטר הנדרש של צינור החימום הראשי;
• מה הם הפסדי החום האפשריים ומסת נוזל הקירור עצמו.

היבט חשוב נוסף של חישוב הידראולי הוא הליך האיזון (קישור) כל חלקי (ענפים) של המערכת בתנאים תרמיים קיצוניים באמצעות התקני בקרה.

ישנם מספר סוגים עיקריים של מוצרי חימום: ברזל יצוק ואלומיניום רב-חתך, לוח פלדה, רדיאטורים דו-מתכתיים וקובקטורים. אבל הנפוצים ביותר הם רדיאטורים מאלומיניום רב-חלקים

אזור התכנון של הצינור הראשי הוא קטע עם קוטר קבוע של הראשי עצמו, כמו גם זרימה קבועה של מים חמים, אשר נקבעת על ידי הנוסחה עבור מאזן החום של חדרים. רישום אזורי העיצוב מתחיל מהמשאבה או מקור החום.

תנאים ראשוניים לדוגמה

להסבר ספציפי יותר של כל הפרטים של החישוב ההידראולי, ניקח דוגמה ספציפית של מרחב מחיה רגיל. יש לנו דירת 2 חדרים קלאסית בבית פאנל בשטח כולל של 65.54 מ"ר הכוללת שני חדרים, מטבח, שירותים וחדר רחצה נפרדים, מסדרון זוגי ומרפסת תאומים.

לאחר ביצוע ההזמנה קיבלנו את המידע הבא לגבי מוכנות הדירה. הדירה המתוארת כוללת קירות העשויים ממבני בטון מזוין מונוליטי שטופלו במרק ופריימר, חלונות פרופיל עם זכוכית דו קאמרית, דלתות פנים לחוצות, אריחי קרמיקה על רצפת חדר האמבטיה.

בית פאנל טיפוסי בן 9 קומות עם ארבע כניסות. בכל קומה 3 דירות: אחת בת 2 חדרים ושתיים בנות 3 חדרים. הדירה ממוקמת בקומה החמישית

בנוסף, הדיור המוצג כבר מצויד בחיווט נחושת, מפיצים ופאנל נפרד, תנור גז, אמבטיה, כיור, שירותים, מתלה מגבות מחומם וכיור.

והכי חשוב, בחדרי המגורים, באמבטיה ובמטבח יש כבר רדיאטורים לחימום אלומיניום. השאלה לגבי הצינורות והדוד נותרה פתוחה.

כיצד נאספים נתונים

החישוב ההידראולי של המערכת מבוסס ברובו על חישובים הקשורים לחישוב החימום על בסיס שטח החדר.

לכן, יש צורך במידע הבא:

• השטח של כל חדר בודד;
• מידות של מחברי חלונות ודלתות (לדלתות פנימיות אין כמעט השפעה על אובדן חום);
• תנאי אקלים, תכונות של האזור.

נמשיך מהנתונים הבאים. שטח חדר משותף – 18.83 מ"ר, חדר שינה – 14.86 מ"ר, מטבח – 10.46 מ"ר, מרפסת – 7.83 מ"ר (סה"כ), מסדרון – 9.72 מ"ר (סה"כ), שירותים – 3.60 מ"ר, שירותים – 1.5 מ"ר. דלתות כניסה – 2.20 מ"ר, תצוגת חלון חדר משותף – 8.1 מ"ר, חלון חדר שינה – 1.96 מ"ר, חלון מטבח – 1.96 מ"ר.

גובה קירות הדירה 2 מטר 70 ס"מ הקירות החיצוניים עשויים בטון מסוג B7 בתוספת טיח פנימי בעובי 300 מ"מ. קירות ומחיצות פנימיים - נושאי עומס 120 מ"מ, רגילים - 80 מ"מ. הרצפה ובהתאם התקרה עשויים מלוחות רצפת בטון בדרגה B15 בעובי 200 מ"מ.

יש לציין כי חישובים הנדסיים של אספקת מים ומערכות חימום לא יכולים להיקרא פשוטים, אבל אי אפשר להסתדר בלעדיהם רק מתרגל מנוסה מאוד יכול לצייר מערכת חימום "לפי העין" ולבחור במדויק קוטרי צינור. זאת אם המעגל די פשוט ונועד לחמם בית קטן בגובה של 1 או 2 קומות. וכאשר אנו מדברים על מערכות מורכבות של שני צינורות, עדיין יש לחשב אותן. מאמר זה מיועד למי שמחליט לחשב באופן עצמאי את מערכת החימום של בית פרטי. נציג את המתודולוגיה בצורה מעט פשוטה, אך בצורה כזו שתשיג את התוצאות המדויקות ביותר.

מטרת והתקדמות החישוב

כמובן, אתה יכול לפנות למומחים לקבלת תוצאות או להשתמש במחשבון מקוון, שיש הרבה ממנו בכל מיני משאבים באינטרנט. אבל הראשון עולה כסף, והשני עלול לתת תוצאות שגויות ועדיין צריך לבדוק.

אז עדיף להתאזר בסבלנות ולהתחיל בעצמך. יש להבין כי המטרה המעשית של חישוב הידראולי היא לבחור את מקטעי הזרימה של הצינורות ולקבוע את ירידת הלחץ בכל המערכת על מנת לבחור נכון את משאבת הסחרור.

פֶּתֶק.במתן המלצות לביצוע חישובים, ההנחה היא שכבר בוצעו חישובים תרמיים ונבחרו רדיאטורים לפי הספק. אם לא, אז תצטרך ללכת בדרך הישנה: קח את הכוח התרמי של כל רדיאטור בהתאם לנבוע של החדר, אבל אז הדיוק של החישוב יקטן.

ערכת החישוב הכללית נראית כך:

• הכנת דיאגרמה אקסונומטרית: כאשר החישוב של מכשירי חימום כבר הושלם, כוחם ידוע, יש לשרטט אותו על הציור ליד כל רדיאטור;
• קביעת זרימת נוזל קירור וקטרים ​​של צינורות;
• חישוב התנגדות המערכת ובחירת משאבת סחרור;
• חישוב נפח המים במערכת וקיבולת מיכל ההרחבה.

כל חישוב הידראולי של מערכת חימום מתחיל בתרשים שצויר ב-3 ממדים לצורך הבהירות (אקסונומטריה). כל הנתונים הידועים משורטטים עליו כדוגמה, ניקח את הקטע של המערכת המוצג בשרטוט:

קביעת זרימת נוזל קירור וקטרי צינורות

ראשית, יש לחלק כל ענף חימום למקטעים, החל מהסוף. הפירוק נעשה לפי צריכת מים, והוא משתנה מרדיאטור לרדיאטור. זה אומר שאחרי כל סוללה מתחיל קטע חדש, זה מוצג בדוגמה שהוצגה למעלה. אנו מתחילים מהסעיף הראשון ומוצאים את קצב זרימת המסה של נוזל הקירור בו, תוך התמקדות בכוחו של מכשיר החימום האחרון:

G = 860q/ ∆t, איפה:

• G - זרימת נוזל קירור, ק"ג/שעה;
• q - כוח תרמי של הרדיאטור באזור, קילוואט;
• Δt - הפרש טמפרטורה בצינורות האספקה ​​והחזרה, בדרך כלל נלקחים 20 ºС.

עבור הסעיף הראשון, חישוב נוזל הקירור נראה כך:

860 x 2/20 = 86 ק"ג לשעה.

יש לשרטט מיד את התוצאה המתקבלת בתרשים, אך לצורך חישובים נוספים נזדקק לה ביחידות אחרות - ליטר לשנייה. כדי לבצע תרגום, עליך להשתמש בנוסחה:

GV = G /3600ρ, איפה:

• GV - זרימת מים נפחית, l/sek;
• ρ - צפיפות מים, בטמפרטורה של 60 ºС שווה ל-0.983 ק"ג לליטר.

יש לנו: 86 / 3600 x 0.983 = 0.024 ליטר/שנייה. הצורך בהמרת יחידות מוסבר בצורך להשתמש בטבלאות מוכנות מיוחדות לקביעת קוטר צינור בבית פרטי. הם זמינים באופן חופשי ונקראים "טבלאות שבלב לחישובים הידראוליים". אתה יכול להוריד אותם על ידי לחיצה על הקישור: http://dwg.ru/dnl/11875

טבלאות אלו מציגות את הקטרים ​​של צינורות פלדה ופלסטיק בהתאם לקצב הזרימה ומהירות נוזל הקירור. אם אתה פותח את עמוד 31, אז בטבלה 1 עבור צינורות פלדה העמודה הראשונה מציגה את קצב הזרימה בליטר/שניה. כדי לא לבצע חישוב מלא של צינורות למערכת החימום של בית פרטי, אתה רק צריך לבחור את הקוטר לפי קצב הזרימה, כפי שמוצג באיור למטה:

פֶּתֶק.בעמודה השמאלית, מתחת לקוטר, מצוין מיד מהירות תנועת המים. עבור מערכות חימום, ערכו צריך להיות בטווח של 0.2-0.5 מ' לשנייה.

אז, לדוגמא שלנו, גודל המעבר הפנימי צריך להיות 10 מ"מ. אבל מכיוון שצינורות כאלה אינם משמשים לחימום, אנו יכולים לקבל בבטחה צינור DN15 (15 מ"מ). שמנו אותו על התרשים ונעבור לסעיף השני. מכיוון שלרדיאטור הבא יש את אותו הכוח, אין צורך ליישם נוסחאות. אנחנו לוקחים את זרימת המים הקודמת ומכפילים אותה ב-2 ומקבלים 0.048 ליטר/שנייה. אנו פונים שוב לטבלה ומוצאים בה את הערך המתאים ביותר. יחד עם זאת, אל תשכח לפקח על מהירות זרימת המים v (m/sec) כך שלא תחרוג מהמגבלות שצוינו (בתמונות זה מסומן בעמודה השמאלית בעיגול אדום):

חָשׁוּב.עבור מערכות חימום עם זרימה טבעית, מהירות תנועת נוזל הקירור צריכה להיות 0.1-0.2 מ' לשנייה.

כפי שניתן לראות באיור, חתך מס' 2 מונח גם עם צינור DN15. לאחר מכן, באמצעות הנוסחה הראשונה, נמצא את קצב הזרימה בסעיף מס' 3:

860 x 1.5 / 20 = 65 ק"ג לשעה והמיר אותו ליחידות אחרות:

65 / 3600 x 0.983 = 0.018 ליטר/שנייה.

אם מוסיפים אותו לסכום העלויות של שני הסעיפים הקודמים, נקבל: 0.048 + 0.018 = 0.066 ליטר/שנייה ושוב נפנה לטבלה. מכיוון שבדוגמה שלנו אנחנו לא מחשבים מערכת כבידה, אלא מערכת לחץ, אז מבחינת מהירות נוזל קירור, צינור DN15 מתאים גם הפעם:

בעקבות נתיב זה, אנו מחשבים את כל השטחים ומשרטטים את כל הנתונים בתרשים האקסונומטרי שלנו:

חישוב משאבת מחזור

בחירה וחישוב של משאבה מורכבים מקביעת אובדן הלחץ של נוזל הקירור הזורם בכל רשת הצינורות. התוצאה תהיה נתון המראה כמה לחץ צריכה לפתח משאבת הסחרור על מנת "לדחוף" מים דרך המערכת. לחץ זה מחושב באמצעות הנוסחה:

P = Rl + Z,אֵיפֹה:

• P – איבוד לחץ ברשת הצנרת, Pa;
• R - התנגדות חיכוך ספציפית, Pa/m;
• l - אורך צינור בקטע אחד, מ';
• Z – איבוד לחץ בהתנגדויות מקומיות, Pa.

פֶּתֶק.מערכות חימום דו-צינוריות וחד-צינוריות מחושבות באותו אופן, לפי אורך הצינור בכל הענפים, ובמקרה הראשון, הקווים קדימה והחזרה.

חישוב זה די מסורבל ומורכב, בעוד שניתן למצוא בקלות את הערך של Rl עבור כל קטע באמצעות אותן טבלאות שבלב. בדוגמה, העיגול הכחול מסמן את הערכים של 1000i בכל קטע זה רק צריך להיות מחושב מחדש לאורך הצינור. ניקח את הקטע הראשון מהדוגמה, אורכו הוא 5 מ' ואז התנגדות החיכוך תהיה:

Rl = 26.6 / 1000 x 5 = 0.13 בר.

אנו גם מחשבים את כל החלקים של מערכת החימום הקשורה, ולאחר מכן מסכמים את התוצאות. נותר לברר את הערך של Z, ירידת הלחץ בהתנגדויות המקומיות. עבור הדוד והרדיאטורים, המספרים הללו מצוינים בדרכון המוצר. עבור כל שאר ההתנגדויות, אנו ממליצים לקחת 20% מסך הפסדי החיכוך Rl ולסכם את כל האינדיקטורים הללו. נכפיל את הערך המתקבל במקדם בטיחות של 1.3, זה יהיה לחץ המשאבה הנדרש.

כדאי לדעת שביצועי המשאבה אינם הקיבולת של מערכת החימום, אלא זרימת המים הכוללת דרך כל הענפים והעליות. דוגמה לחישוב שלה מוצגת בסעיף הקודם, אבל כדי לבחור יחידת שאיבה, אתה צריך גם לספק מרווח של לפחות 20%.

חישוב מיכל הרחבה

כדי לחשב מיכל הרחבה עבור מערכת חימום סגורה, יש צורך לגלות כמה נפח הנוזל גדל כאשר הוא מחומם מטמפרטורת החדר +20 ºС לטמפרטורת הפעולה, שהיא בטווח של 50-80 ºС. גם משימה זו אינה קלה, אך ניתן לפתור אותה בדרך אחרת.

זה נחשב די נכון לקחת את נפח המיכל כעשירית מכמות המים הכוללת במערכת, כולל רדיאטורים ומעיל המים של הדוד. לכן, אנו פותחים שוב את דרכוני הציוד ומוצאים בהם קיבולת של 1 חלק מהסוללה ומיכל הדוד.

לאחר מכן, חישוב נפח נוזל הקירור במערכת החימום מתבצע על פי תכנית פשוטה: שטח החתך של צינור בכל קוטר מחושב ומוכפל באורכו. הערכים שהושגו מסוכמים, מתווספים להם נתוני דרכון, ואז נלקחת עשירית מהתוצאה. כלומר, אם יש 150 ליטר מים בכל המערכת, אז הקיבולת של מיכל ההרחבה צריכה להיות 15 ליטר.

מַסְקָנָה

רבים, לאחר קריאת מאמר זה, עשויים לנטוש את הכוונה לחשב הידראוליקה בעצמם בשל המורכבות הברורה של התהליך. ההמלצה עבורם היא לפנות למתרגל. מי שהראה את הרצון וכבר חישב את כוח החימום התרמי של הבניין בהחלט יתמודד עם משימה זו. אבל עדיין יש להציג את המעגל המוגמר עם התוצאות למתקין מנוסה לצורך אימות.

בבנייני דירות ברוב אזורי המדינה הרוסית, ככלל, נעשה שימוש בהסקה מרכזית, אך לאחרונה החלו מערכות חימום אוטונומיות לצבור פופולריות. עבור המקרים הראשון והשני, נדרש חישוב הידראולי של מערכת החימום.

חישוב הידראולי

המטרה המעשית של חישוב ההידראוליקה של מערכת חימום היא להבטיח שקצב הזרימה ברכיבי המעגל תואם את קצב הזרימה בפועל. נפח נוזל הקירור הנכנס למכשירי החימום חייב ליצור משטר טמפרטורה מסוים בתוך בית פרטי, תוך התחשבות בטמפרטורות החיצוניות ובאלה שנקבעו על ידי הלקוח לכל חדר, בהתאם למטרתו הפונקציונלית.

כדי לבצע נכון חישובי חימום הידראולי, תצטרך ללמוד את המינוח הבסיסי על מנת להבין טוב יותר את התהליכים המתרחשים במערכת. לדוגמה, עלייה במהירות של נוזל עבודה מחומם יכולה לעורר עלייה מקבילה בהתנגדות הידראולית בצינורות. ההתנגדות של מערכת החימום נמדדת במטרים של עמודת מים.

הטעויות העיקריות בהתקנת חימום ביתי. מערכות חימום לבית.

רוב תוכניות אספקת החום הקלאסיות מורכבות ממרכיבי החובה הבאים:

1. 1. מחולל חום;
2. 2. צינור ראשי;
3. 3. גופי חימום (אוגרים או רדיאטורים);
4. 4. שסתומים הידראוליים (כיבוי ובקרה).

באמצעות שסתומי בקרה, מערכת החימום מקושרת. לכל אלמנט יש מאפיינים טכניים אישיים משלו, המשמשים לחישובים הידראוליים של מערכת החימום. מחשבון מקוון או גיליון אקסלעם נוסחאות ואלגוריתמי חישוב יוכלו לפשט מאוד את המשימה הזו. תוכניות אלה ניתנות ללא תשלום לחלוטין ולא ישפיעו על תקציב הפרויקט בשום אופן.

כיצד לבצע בדיקות הידראוליות של מערכות חימום

קוטר צינור

כדי לחשב את ההידראוליקה של מערכת חימום, תזדקק למידע על חישובים תרמיים ותרשים אקסונומטרי. כדי לבחור חתך רוחב של צינורות, משתמשים באלה המועילים מנקודת מבט כלכלית. נתוני חישוב חום סופי:

כדי לקבוע את הקוטר הפנימי של כל חלק, השתמש בטבלה. בעבר, כל ענף חימום מחולק למקטעים החל מנקודת הסיום. הפירוק מבוסס על זרימת נוזל קירור, המשתנה מגוף חימום אחד למשנהו. קטע חדש מתחיל לאחר כל מכשיר חימום.

בקטע הראשון, ערך קצב זרימת המסה של נוזל הקירור נקבע, החל מחוון הכוח של הסוללה האחרונה: G = 860q / ∆t, כאשר q הוא הספק של גוף החימום (kW).

נוזל הקירור בסעיף הראשון מחושב באופן הבא: 860 x 2 / 20 = 86 ק"ג לשעה. התוצאות המתקבלות משורטטות ישירות על הדיאגרמה האקסונומטרית, אולם על מנת להמשיך בחישובים נוספים, יהיה צורך להמיר את הערך הסופי המתקבל ליחידות מדידה אחרות - ליטר לשנייה.

כדי לבצע את ההמרה, השתמש בנוסחה: GV = G / 3600 x ρ, כאשר GV הוא צריכת הנוזל הקיבולית (l/sek), ρ הוא מחוון צפיפות נוזל הקירור (בטמפרטורה של 60ºC זה 0.983 ק"ג/ליטר) . מסתבר: 86 ÷ 3600 x 0.983 = 0.024 ליטר לשנייה. הצורך להמיר מידה של כמות פיזית מוצדק באמצעות שימוש בערכים טבלאיים, בעזרתם נקבע חתך הצינור.

חישוב הידראולי של מערכות אספקת מים ב-Revit (Revit+liNear Analyze Water Drinkable)

הגדרה של התנגדות

מהנדסים מתמודדים לעתים קרובות עם חישובים של מערכות אספקת חום למתקנים גדולים. מערכות כאלה דורשות מספר רב של התקני חימום ומאות מטרים ליניאריים של צינורות. אתה יכול לחשב את ההתנגדות ההידראולית של מערכת חימום באמצעות משוואות או תוכניות אוטומטיות מיוחדות.

כדי לקבוע את אובדן החום היחסי להידבקות בקו, נעשה שימוש במשוואה המשוערת הבאה: R = 510 4 v 1.9 / d 1.32 (Pa/m). השימוש במשוואה זו מוצדק למהירויות של לא יותר מ-1.25 מ"ש.

אם הערך של צריכת מים חמים ידוע, אזי משתמשים במשוואה משוערת כדי למצוא את החתך בתוך הצינור: d = 0.75 √G (מ"מ). לאחר קבלת התוצאה, תצטרך להפנות לטבלה מיוחדת כדי לקבל את החתך של הקוטר הנומינלי.

החישוב המייגע ועתיר העבודה יהיה חישוב ההתנגדות המקומית בחלקים המחברים של הצינור, שסתומי בקרה, שסתומי שער והתקני חימום.

ישנם שני סוגים של משאבות חימום: עם רוטורים רטובים ויבשים. עבור מערכת חימום ביתית פרטית עם אורך צינור קצר, משאבה רטובה היא המתאימה ביותר. שימוש ברוטור מסתובב באמצע הבית, זרימת נוזל העבודה מאיץ. הודות לתווך הנוזלי בו מונח הרוטור, המנגנון משומן וקירור. בעת התקנת משאבה מסוג זה, יש צורך לשלוט באופקיות של הפיר.

משאבות מסוג יבש משמשות במערכות למרחקים ארוכים. המנוע החשמלי והחלק הפועל מופרדים על ידי טבעות O, אותן יש להחליף אחת לשלוש שנים. נוזל הקירור אינו בא במגע עם הרוטור. היתרונות של משאבות מסוג זה כוללים פרודוקטיביות גבוהה - כ-80%. החסרונות כוללים רמות רעש גבוהותומעקב אחר היעדר אבק במנוע.

המטרה העיקרית של משאבת הסחרור היא ליצור לחץ נוזל קירור המסוגל להתמודד עם ההתנגדות ההידראולית המתרחשת בחלקים מסוימים של הצינור, ולהבטיח את הביצועים הנדרשים על ידי הובלת החום במערכת הדרוש לחימום הבית.

חישוב מערכת חימום חד צינורית

לכן, בעת בחירת משאבת מחזור, יש צורך לחשב את דרישת אנרגיית החום של החדר, כמו גם לברר את הערך של ההתנגדות ההידראולית הכוללת של מערכת החימום. מבלי לדעת נתונים אלה, יהיה קשה מאוד לבחור את המשאבה המתאימה.

ניתן לחשב את ההספק היצרני של משאבה חשמלית באופן ידני באמצעות המשוואה: Q = 0.86 x P / Δt, כאשר Q היא היעילות הנדרשת (m3 / שעה), P היא צריכת החום הנדרשת (kW), Δt הוא הפרש הטמפרטורה בין מעגלי האספקה ​​והחזרה, בעזרתם נקבע נפח האנרגיה התרמית המופקת על ידי חלק ממערכת אספקת החום.

משאבה חשמלית עם בקר כוח נבחרת על סמך ביצועים, לאחר שקבעה בעבר את הרגולטור למצב האמצעי. מניפולציה זו תאפשר לך להתאים את העוצמה למעלה או למטה במקרה של פעולה שגויה. ניתן לשנות את המהירויות במשאבת המחזור באופן ידני או אוטומטי. בהתאם לאורך הצינור, משתמשים בסוגים שונים של משאבות חימום.

מטרת החישוב ההידראולי של מערכת החימום היא בחירת קטרים ​​של צינורות לאספקת נוזל קירור ובחירת משאבת סחרור.

זה לא סוד שכמה מומחים לעתיד בוחרים צינורות חימום "לפי העין" וטוענים שאין טעם לחשב את מערכת החימום. כתוצאה מכך, הרדיאטורים אינם יכולים לפעול בתפוקה מלאה, ובעלי מערכת החימום מתלוננים כי בחרו במכשיר חימום עם מספר לא מספיק של סעיפים.

כדי למנוע זאת, יש צורך בכל מקטע של מערכת החימום לחשב את קוטר מקטע הזרימה המינימלית ולבחור צינורות ולבחור צינורות שהקוטר הפנימי שלהם יהיה שווה לו או יהיה מעט יותר גדול (אך לא קטן יותר).

כדי לעשות זאת, אתה יכול להשתמש בשירותיו של מומחה, או שאתה יכול לבצע את החישוב בעצמך. זה ידרוש תרשים של מערכת החימום העתידית, טבלאות הנדסת חום והבנה של מהות התהליך המתרחש.

תרשים מערכת חימום

עריכת ערכת חימום קשורה קשר בל יינתק עם ביצוע חישובים תרמוטכניים. זה יכול להיות מדויק, תוך התחשבות בהפסדי חום, או שזה יכול להיות משוער, מחושב על היחס המקובל בין שטח החדר והכוח התרמי הנדרש כדי לחמם אותו. לדוגמה, עבור החלק המרכזי של רוסיה מקובל כי יש צורך ב-1 קילוואט של אנרגיה תרמית כדי לחמם 1 מ"ר של שטח מחיה.

בהתבסס על יחס זה, ניתן, במידת הסתברות גבוהה למדי, לבחור מכשירי חימום, להפיץ אותם בין החדרים ולחבר אותם בצינורות, בלי לשכוח את דוד החימום, מיכל ההרחבה ומשאבת המחזור.

כאשר דיאגרמת מערכת החימום מוכנה, תוכל להתחיל בחישובים הידראוליים.

בעיה בחישוב הידראולי

קוטר החתך הפנימי של הצינור חייב להיות מספיק כדי לספק למכשיר החימום את כמות נוזל הקירור שהוא צריך כדי לפעול במלוא התפוקה. במקרה זה, ההנחה היא שמהירות הנוזל היא בטווח שבין 0.2 ל-0.5 ליטר לשנייה, והפרש הטמפרטורה בין נוזל הקירור בכניסה וביציאה של מכשיר החימום הוא 20 מעלות צלזיוס.

ככל שמכשיר החימום ממוקם רחוק יותר מהדוד, כך גדל המרחק שנוזל הקירור נאלץ לעבור בדרך אליו, כלומר, ההתנגדות ההידראולית תגביר את תנועתו. כדי להתאים תהליך זה, יש צורך להשתמש בצינורות בקטרים ​​שונים. לכן, במערכת חימום אחת לא תמיד ניתן לקשור את כל המכשירים בצינור באותו קוטר ויש לחשב כל קטע בנפרד.

המשימה השנייה של החישוב ההידראולי של מערכת החימום היא לבחור משאבת מחזור.

העובדה היא שתנועת הנוזל דרך מערכת החימום חווה התנגדות הידראולית שנוצרת מכוח החיכוך הפנימי. ואכן, לא משנה עד כמה החלק הפנימי של הצינור הוא חלק, יש בו חריצים מיקרוסקופיים המונעים את הזרימה. כתוצאה מכך לחץ הנוזל יורד ונוצר הבדל בין לחץ נוזל הקירור בכניסה למערכת וביציאה ממנה. המשימה של התקנת משאבת סחרור היא למנוע נפילת לחץ ולהבטיח תנועת נוזלים ללא הפרעה.

חישוב קוטר הצינור

כפי שהוזכר קודם לכן, קוטר הצינור חייב להיות מספיק כדי לספק את הכמות הנדרשת של נוזל קירור לרדיאטורים לחימום.

לכן, ראשית, קבע בדיוק כמה נוזל קירור נדרש כדי שהרדיאטור יפעל ביעילות, באמצעות הנוסחה:

G = 860q/ ∆t, איפה:

• G - הכמות הנדרשת של נוזל קירור, ק"ג לשעה;
• q - כוח תרמי של רדיאטור, קילוואט;
• Δt - הפרש טמפרטורה בצינורות האספקה ​​והחזרה, בחישוב שלנו הוא 20 מעלות, אבל הנתון עשוי להיות שונה

החישוב מתחיל עם מכשיר החימום האחרון (הסופי), זה הרחוק ביותר מהדוד, כי אליו יש לספק את כמות נוזל הקירור לכל רדיאטור.

אם מדובר במכשיר של 2 קילוואט, החישוב ייראה כך:

860 x 2/20 = 86 ק"ג לשעה.

זה יותר נוח לבטא את התוצאה בליטרים בשביל זה אתה צריך להשתמש בנוסחה:

GV = G /3600ρ, איפה:

• GV הוא זרימת מים, l/sek;
• ρ היא צפיפות המים, שאת ערכה ניתן לקחת מהטבלאות. לדוגמה, בטמפרטורה של 60 ºС, צפיפות המים היא 0.983 ק"ג לליטר.

לאחר ביצוע החישובים, נקבל את התשובה 0.024 ליטר/שנייה. זוהי כמות נוזל הקירור שחייבת לעבור דרך קטע הצינור לפעולה רגילה של התקני חימום.

החישוב עדיין לא הסתיים. עכשיו אתה צריך למצוא את קוטר הצינור. כדי לעשות זאת, אתה צריך להשתמש בטבלאות לחישוב הידראולי של צינורות מים. אתה יכול למצוא את הטבלאות האלה באינטרנט - זו לא בעיה.

להלן דוגמה לבחירת קוטר צינורות למערכת חימום, המשתמשת בנתוני חישוב עבור רדיאטור 2 קילוואט. יש לציין כי הטבלאות מורכבות עבור סוגים שונים של צינורות בעלי התנגדות הידראולית שונה, ולכן בעת ​​תחילת החישוב יש לקחת זאת בחשבון במהלך החישוב.

לדוגמה, בדוגמה שניתנה, נבחר צינור פלדה בקוטר 10 מ"מ. עבור צינורות פולימר קוטר זה יכול להיות קטן יותר באופן משמעותי.

שימו לב, ייתכן שהקוטר המחושב לא תמיד מתאים לקוטר הצינורות בפועל. לדוגמה, צינורות פלדה 10 מ"מ אינם משמשים בחימום. במקרה זה, בחר צינור בקוטר גדול, למשל, עבור פלדה זה יכול להיות 15 מ"מ.

לאחר הרדיאטור הראשון, הם עוברים לחישוב הקטע השני של המעגל וקביעת קוטר הצינור שלאורכו זורם נוזל הקירור לשני התקני חימום. אלגוריתם החישוב הושלם. מתאים לתרשים לעיל, אך ההספק התרמי שווה לסכום הכוחות התרמיים של שני התקני חימום.

חישוב פשוט כזה מאפשר לך לבחור את קוטר צינורות החימום בדיוק גבוה למדי ולהיות בטוח שהכמות הנדרשת של נוזל קירור מחומם תזרום לכל מכשיר.

כדי לחשב את משאבת המחזור, אתה יכול להשתמש בטבלאות הנדסת החום של Shevelev. הם מכילים ערכי אובדן לחץ עבור צינור בקוטר מסוים, אתה רק צריך לדעת את אורכו.

חישוב אובדן לחץ בהתאם להתנגדות הידראולית מתבצע עבור כל חלק של מערכת החימום שבו יש צינורות בקטרים ​​שונים. הערכים שהתקבלו מסוכמים.

המשאבה נבחרת בדרך כלל עם עתודת כוח של לפחות 20%.

יצוין כי, בדיוק כמו בעת חישוב קטרים, בעת חישוב משאבה, יש צורך לקחת בחשבון את החומר של הצינורות.

היום נבחן כיצד לבצע חישוב הידראולי של מערכת חימום. ואכן, עד היום הולך ומתפשט הנוהג של תכנון מערכות חימום בגחמה. זוהי גישה שגויה מיסודה: ללא חישובים מקדימים, אנו מעלים את רף צריכת החומר, מעוררים תנאי הפעלה חריגים ומאבדים את ההזדמנות להשיג יעילות מרבית.

מטרות ויעדים של חישובים הידראוליים

מבחינה הנדסית, מערכת חימום נוזלי נראית כמתחם מורכב למדי, הכולל מכשירים להפקת חום, הובלתו ושחרורו בחדרים מחוממים. מצב הפעולה האידיאלי של מערכת חימום הידראולית נחשב למצב שבו נוזל הקירור סופג חום מרבי מהמקור ומעביר אותו לאווירת החדר ללא הפסדים במהלך התנועה. כמובן שמשימה כזו נראית בלתי ניתנת להשגה לחלוטין, אך גישה מתחשבת יותר מאפשרת לנו לחזות את התנהגות המערכת בתנאים שונים ולהתקרב ככל האפשר לאינדיקטורים. זוהי המטרה העיקרית של תכנון מערכות חימום, שהחלק החשוב ביותר בהן נחשב בצדק לחישוב הידראולי.

המטרות המעשיות של חישוב הידראולי הן:

1. הבן באיזו מהירות ובאיזה נפח נוזל הקירור נע בכל צומת של המערכת.
2. קבע איזו השפעה יש לשינוי במצב הפעולה של כל מכשיר על המתחם כולו.
3. קבע אילו מאפייני ביצועים וביצועים של רכיבים והתקנים בודדים יספיקו למערכת החימום לבצע את תפקידיה מבלי להגדיל משמעותית את העלות ולספק מרווח אמינות גבוה באופן בלתי סביר.
4. בסופו של דבר, להבטיח חלוקה במינון קפדני של אנרגיה תרמית על פני אזורי חימום שונים ולהבטיח שחלוקה זו תישמר בעמידות גבוהה.

אפשר לומר יותר: ללא חישובים בסיסיים לפחות אי אפשר להשיג יציבות תפעולית מקובלת ושימוש ארוך טווח בציוד. דוגמנות הפעולה של מערכת הידראולית, למעשה, היא הבסיס שעליו בנוי כל פיתוח עיצובי נוסף.

סוגי מערכות חימום

משימות חישוב הנדסיות מסוג זה מסובכות בשל המגוון הרב של מערכות החימום, הן מבחינת קנה מידה והן מבחינת תצורה. ישנם מספר סוגים של צומת חימום, שלכל אחד מהם חוקים משלו:

1. מערכת ללא מוצא דו-צינורית a היא הגרסה הנפוצה ביותר של המכשיר, מתאימה היטב לארגון מעגלי חימום מרכזיים ואינדיווידואלים כאחד.

המעבר מחישובי הנדסה תרמית לחישובים הידראוליים מתבצע על ידי הצגת הרעיון של זרימת מסה, כלומר מסה מסוימת של נוזל קירור המסופקת לכל חלק במעגל החימום. זרימת המסה היא היחס בין הכוח התרמי הנדרש לתוצר של קיבולת החום הספציפית של נוזל הקירור והפרש הטמפרטורה בצינורות האספקה ​​והחזרה. לפיכך, נקודות מפתח מסומנות בסקיצה של מערכת החימום, שעבורה מצוין זרימת המסה הנומינלית. מטעמי נוחות, הזרימה הנפחית נקבעת במקביל, תוך התחשבות בצפיפות נוזל הקירור המשמש.

G = Q / (c (t 2 - t 1))

• Q - הספק תרמי נדרש, W
• c הוא קיבולת החום הסגולית של נוזל הקירור, עבור מים הנחשבים ל-4200 J/(ק"ג מעלות צלזיוס)
• ΔT = (t 2 - t 1) - הפרש טמפרטורה בין אספקה ​​והחזרה, °C

ההיגיון כאן הוא פשוט: על מנת לספק את כמות החום הנדרשת לרדיאטור, תחילה עליך לקבוע את נפח או המסה של נוזל קירור עם קיבולת חום נתונה העוברת בצינור ליחידת זמן. לשם כך, יש צורך לקבוע את מהירות התנועה של נוזל הקירור במעגל, השווה ליחס בין הזרימה הנפחית לשטח החתך של המעבר הפנימי של הצינור. אם המהירות מחושבת ביחס לזרימת המסה, עליך להוסיף את ערך צפיפות נוזל הקירור למכנה:

V = G / (ρ f)

• V - מהירות תנועת נוזל קירור, m/s
• G—זרימת נוזל קירור, ק"ג/שנ
• ρ היא צפיפות נוזל הקירור; עבור מים ניתן לקחת אותה כ-1000 ק"ג/מ"ק
• f הוא שטח החתך של הצינור, שנמצא בנוסחה π-·r 2, כאשר r הוא הקוטר הפנימי של הצינור חלקי שניים

נתונים על זרימה ומהירות נחוצים כדי לקבוע את הקוטר הנומינלי של צינורות הניתוק, כמו גם את הזרימה והלחץ של משאבות המחזור. התקני מחזור מאולץ חייבים ליצור לחץ עודף כדי להתגבר על ההתנגדות ההידרודינמית של צינורות ושסתומי כיבוי ובקרה. הקושי הגדול ביותר מוצג על ידי חישוב הידראולי של מערכות עם מחזור טבעי (כבידה), שעבורן מחושב הלחץ העודף הנדרש על סמך המהירות ומידת ההתפשטות הנפחית של נוזל הקירור המחומם.

איבודי ראש ולחץ

חישוב של פרמטרים באמצעות הקשרים שתוארו לעיל יספיק למודלים אידיאליים. בחיים האמיתיים, גם הזרימה הנפחית וגם מהירות נוזל הקירור יהיו תמיד שונים מאלה המחושבים בנקודות שונות במערכת. הסיבה לכך היא התנגדות הידרודינמית לתנועת נוזל הקירור. זה נובע ממספר גורמים:

1. כוחות החיכוך של נוזל הקירור נגד קירות הצינורות.
2. התנגדות זרימה מקומית שנוצרת על ידי אביזרים, ברזים, מסננים, שסתומים תרמוסטטיים ואביזרים אחרים.
3. נוכחותם של ענפים מסוגי חיבור וענפים.
4. מערבולת סוערת בפניות, התכווצויות, התרחבות וכו'.

המשימה של מציאת ירידת הלחץ והמהירות בחלקים שונים של המערכת נחשבת בצדק לקשה ביותר היא טמונה בתחום החישובים של מדיה הידרודינמית. לפיכך, כוחות החיכוך של הנוזל על המשטחים הפנימיים של הצינור מתוארים על ידי פונקציה לוגריתמית הלוקחת בחשבון את החספוס של החומר ואת הצמיגות הקינמטית. עם חישובים של מערבולות סוערות, הכל מסובך עוד יותר: השינוי הקל ביותר בפרופיל ובצורה של הערוץ הופך כל מצב אינדיבידואלי לייחודי. כדי להקל על החישובים, מוצגים שני מקדמי התייחסות:

1. Kvs- מאפיין את התפוקה של צינורות, רדיאטורים, מפרידים וקטעים אחרים קרובים לליניאריים.
2. K ms- קביעת התנגדות מקומית באביזרים שונים.

מקדמים אלה מסומנים על ידי יצרני צינורות, שסתומים, ברזים ומסננים עבור כל מוצר בנפרד. השימוש במקדמים הוא די קל: כדי לקבוע את אובדן הלחץ, Kms מוכפל ביחס של ריבוע מהירות נוזל הקירור לערך הכפול של תאוצת הכבידה:

Δh ms = K ms (V 2 /2g)אוֹ Δp ms = K ms (ρV 2 /2)

• Δh ms - אובדן לחץ בהתנגדויות מקומיות, m
• Δp ms - אובדן לחץ בהתנגדויות מקומיות, Pa
• K ms - מקדם התנגדות מקומי
• g - האצת נפילה חופשית, 9.8 מ'/שניה 2
• ρ - צפיפות נוזל קירור, למים 1000 ק"ג/מ"ר

אובדן הלחץ בחתכים ליניאריים הוא היחס בין קיבולת הערוץ למקדם קיבולת ידוע, ויש להעלות את תוצאת החלוקה לחזק השני:

P = (G/Kvs) 2

• P — אובדן לחץ, בר
• G—זרימת נוזל קירור בפועל, m 3 /שעה
• Kvs - תפוקה, m 3 / שעה

איזון מראש של המערכת

המטרה הסופית החשובה ביותר של החישוב ההידראולי של מערכת החימום היא לחשב את ערכי התפוקה שבהם מסופקת כמות במינון קפדני של נוזל קירור עם טמפרטורה מסוימת לכל חלק של כל מעגל חימום, מה שמבטיח שחרור חום מנורמל על מכשירי חימום. משימה זו נראית קשה רק במבט ראשון. במציאות, האיזון מתבצע על ידי שסתומי בקרה המגבילים את הזרימה. עבור כל דגם שסתום, מצוין גם מקדם Kvs למצב פתוח לחלוטין וגם גרף של השינוי במקדם Kv עבור דרגות שונות של פתיחה של מוט הבקרה. על ידי שינוי קיבולת השסתומים, המותקנים בדרך כלל בנקודות החיבור של מכשירי חימום, ניתן להגיע לפיזור הרצוי של נוזל הקירור, ולפיכך את כמות החום המועבר על ידו.

עם זאת, יש ניואנס קטן: כאשר הקיבולת משתנה בנקודה אחת במערכת, לא רק קצב הזרימה בפועל באזור המדובר משתנה. עקב ירידה או עלייה בזרימה, האיזון בכל שאר המעגלים משתנה במידה מסוימת. אם ניקח, למשל, שני רדיאטורים בעלי הספק תרמי שונה, המחוברים במקביל לתנועה נגדית של נוזל הקירור, אז עם עלייה בתפוקה של המכשיר הראשון במעגל, השני יקבל פחות נוזל קירור בגלל עלייה בהפרש בהתנגדות הידרודינמית. להיפך, אם הזרימה יורדת בגלל שסתום הבקרה, כל שאר הרדיאטורים בהמשך השרשרת יקבלו אוטומטית נפח גדול יותר של נוזל קירור ויזדקקו לכיול נוסף. לכל סוג של חיווט יש עקרונות איזון משלו.

מערכות תוכנה לחישובים

ברור שביצוע חישובים ידניים מוצדק רק עבור מערכות חימום קטנות עם מקסימום מעגל אחד או שניים עם 4-5 רדיאטורים בכל אחד. מערכות חימום מורכבות יותר בעלות הספק תרמי של מעל 30 קילוואט דורשות גישה משולבת בעת חישוב הידראוליקה, המרחיבה את מגוון הכלים המשמשים הרבה מעבר לגבולות של עיפרון וגיליון נייר.

כיום יש כמות די גדולה של תוכנות שמסופקות על ידי היצרנים הגדולים ביותר של ציוד חימום, כמו Valtec, Danfoss או Herz. מערכות תוכנה כאלה משתמשות באותה מתודולוגיה שתוארה בסקירה שלנו כדי לחשב את ההתנהגות של הידראוליקה. ראשית, עותק מדויק של מערכת החימום המעוצבת מעוצב בעורך החזותי, שעבורו מצוינים נתונים על הספק תרמי, סוג נוזל קירור, אורך וגובה הפרשי צנרת, אביזרים משומשים, רדיאטורים וסלילי חימום תת רצפתי. ספריית התוכנית מכילה מגוון רחב של מכשירים ואביזרים הידראוליים לכל מוצר, היצרן קבע מראש את פרמטרי ההפעלה והמקדמים הבסיסיים. אם תרצה, תוכל להוסיף דגימות מכשירים של צד שלישי אם רשימת המאפיינים הנדרשת ידועה עבורם.

בתום העבודה, התוכנית מאפשרת לקבוע את הקוטר הנומינלי המתאים של הצינורות ולבחור זרימה ולחץ מספיקים של משאבות מחזור. החישוב הושלם על ידי איזון המערכת, בעוד שבמהלך הדמיית הפעולה ההידראולית נלקחות בחשבון התלות וההשפעה של שינויים בקיבולת של צומת אחד של המערכת על כל האחרים. התרגול מראה ששליטה ושימוש אפילו במוצרי תוכנה בתשלום מתבררים כזולים יותר מאשר אם החישובים היו מופקדים על מומחי חוזים.