Calcolo di un impianto di riscaldamento monotubo: cosa considerare nel calcolo + esempio pratico
Un sistema di riscaldamento monotubo è una delle soluzioni per la posa di tubi all'interno degli edifici con il collegamento di dispositivi di riscaldamento.Questo schema sembra essere il più semplice ed efficace. La costruzione di un ramo di riscaldamento utilizzando l'opzione "un tubo" è più economica per i proprietari di case rispetto ad altri metodi.
Per garantire il funzionamento dello schema, è necessario eseguire un calcolo preliminare del sistema di riscaldamento monotubo: ciò consentirà di mantenere la temperatura desiderata in casa e di evitare perdite di pressione nella rete. È del tutto possibile far fronte a questo compito da solo. Dubiti delle tue capacità?
Ti diremo quali sono le caratteristiche di progettazione di un sistema monotubo, forniremo esempi di schemi di funzionamento e spiegheremo quali calcoli devono essere eseguiti in fase di progettazione del circuito di riscaldamento.
Il contenuto dell'articolo:
Progettazione del circuito di riscaldamento monotubo
La stabilità idraulica del sistema è tradizionalmente assicurata dalla scelta ottimale del diametro nominale delle tubazioni (Dusl). È abbastanza semplice implementare uno schema stabile selezionando i diametri, senza prima configurare i sistemi di riscaldamento con termostati.
È direttamente correlato a tali sistemi di riscaldamento schema monotubo con installazione verticale/orizzontale dei radiatori e in completa assenza di valvole di intercettazione e regolazione sulle colonne montanti (derivazioni agli apparecchi).
Modificando i diametri dei tubi in un circuito di riscaldamento ad anello monotubo, è possibile bilanciare in modo abbastanza accurato le perdite di carico esistenti. Il controllo dei flussi di liquido refrigerante all'interno di ogni singolo dispositivo di riscaldamento è assicurato da installazione di un termostato.
Di solito, come parte del processo di progettazione di un sistema di riscaldamento utilizzando uno schema monotubo, nella prima fase vengono costruite le tubazioni dei radiatori. Nella seconda fase gli anelli di circolazione vengono collegati.
La progettazione di un'unità di tubazione per un singolo dispositivo comporta la determinazione della perdita di pressione nell'unità. Il calcolo viene eseguito tenendo conto della distribuzione uniforme del flusso di refrigerante da parte del termostato rispetto ai punti di collegamento in questa sezione del circuito.
Nell'ambito della stessa operazione viene calcolato il coefficiente di assorbimento e viene determinato l'intervallo dei parametri di distribuzione del flusso nella sezione di chiusura. Già basandosi sulla gamma calcolata di rami, costruiscono un anello di circolazione.
Collegamento degli anelli di circolazione
Per collegare in modo efficiente gli anelli di circolazione di un circuito monotubo, viene innanzitutto effettuato un calcolo delle possibili perdite di carico (∆Po). In questo caso non viene presa in considerazione la perdita di pressione sulla valvola di regolazione (∆Рк).
Successivamente, in base alla portata del refrigerante nella sezione finale dell'anello di circolazione e al valore di ∆Рк (grafico nella documentazione tecnica dell'apparecchio), viene determinato il valore di impostazione della valvola di controllo.
Lo stesso indicatore può essere determinato dalla formula:
Kv=0,316G / √∆Рк,
Dove:
- Kv – valore di impostazione;
- G – flusso del liquido refrigerante;
- ∆Рк – perdita di pressione sulla valvola di controllo.
Calcoli simili vengono eseguiti per ogni singola valvola di controllo in un sistema monotubo.
È vero, l'intervallo di perdite di carico su ciascuna valvola viene calcolato utilizzando la formula:
∆Ркo=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,
Dove:
- ∆Ro – possibile perdita di pressione;
- ∆Рк – perdita di carico sul FV;
- ∆Рn – perdita di pressione nella sezione dell'anello di circolazione n (senza tenere conto delle perdite nell'aria di circolazione).
Se, a seguito dei calcoli, non sono stati ottenuti i valori richiesti per l'intero sistema di riscaldamento monotubo, si consiglia di utilizzare la versione del sistema monotubo, che include regolatori di flusso automatici.
Dispositivi come i regolatori automatici sono montati alle estremità del circuito (nodi di collegamento sulle montanti, rami di uscita) nei punti di collegamento alla linea di ritorno.
Se si modifica tecnicamente la configurazione del regolatore automatico (scambiare la valvola di scarico e il tappo), è possibile l'installazione di dispositivi anche sulle linee di alimentazione del liquido di raffreddamento.
Con l'aiuto di regolatori automatici di flusso gli anelli di circolazione vengono collegati. In questo caso, viene determinata la perdita di pressione ∆Рс nelle sezioni terminali (montanti, diramazioni dello strumento).
Le perdite di carico residue all'interno dei confini dell'anello di circolazione sono distribuite tra le sezioni comuni delle tubazioni (∆Рмр) e un regolatore di flusso comune (∆Рр).
Il valore dell'impostazione temporanea del regolatore generale viene selezionato in base ai grafici presentati nella documentazione tecnica, tenendo conto ∆Рмр delle sezioni terminali.
Calcolare la perdita di carico alle sezioni terminali utilizzando la formula:
∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,
Dove:
- ∆Рр – valore calcolato;
- ∆Рpp – perdita di carico specificata;
- ∆Рмр – Perdite di Prab su tratti di pipeline;
- ∆Рр – perdite Prab sul camper comune.
Il regolatore automatico dell'anello di circolazione principale (a condizione che la caduta di pressione non sia inizialmente specificata) è configurato tenendo conto dell'impostazione del valore minimo possibile dal campo di impostazione nella documentazione tecnica del dispositivo.
La qualità del controllo del flusso da parte dell'automazione del regolatore generale è controllata dalla differenza di perdita di pressione su ciascun singolo regolatore del montante o del ramo dello strumento.
Applicazione e caso aziendale
L'assenza di requisiti per la temperatura del liquido di raffreddamento raffreddato è il punto di partenza per la progettazione di sistemi di riscaldamento monotubo che utilizzano termostati con installazione di termostati sulle linee di alimentazione del radiatore. In questo caso è obbligatorio dotare il gruppo termico di regolazione automatica.
Nella pratica vengono utilizzate anche soluzioni circuitali in cui non sono presenti dispositivi termostatici sulle linee di alimentazione dei radiatori. Ma l'uso di tali schemi è determinato da priorità leggermente diverse per garantire il microclima.
Tipicamente, gli schemi monotubo, dove non è presente il controllo automatico, vengono utilizzati per gruppi di ambienti progettati tenendo conto della compensazione delle perdite di calore (50% o più) dovute a dispositivi aggiuntivi: ventilazione di mandata, aria condizionata, riscaldamento elettrico.
Inoltre, la progettazione di sistemi monotubo si trova in progetti in cui le normative consentono una temperatura del liquido di raffreddamento superiore al valore limite del campo operativo del termostato.
I progetti di condomini, dove il funzionamento dell'impianto di riscaldamento si basa sul consumo di calore tramite contatori, sono solitamente realizzati secondo uno schema perimetrale monotubo.
La giustificazione economica per l'attuazione di tale schema è soggetta alla posizione dei montanti principali in diversi punti della struttura.
I principali criteri di calcolo sono il costo di due materiali principali: tubi di riscaldamento e raccordi.
Secondo esempi pratici di implementazione di un sistema perimetrale monotubo, un aumento di Dу dell'area di flusso delle condotte di un fattore due è accompagnato da un aumento del costo di acquisto dei tubi di 2-3 volte. E il costo dei raccordi aumenta fino a 10 volte rispetto alle dimensioni, a seconda del materiale di cui sono realizzati i raccordi.
Base di calcolo per l'installazione
L'installazione di un circuito monotubo, dal punto di vista della disposizione degli elementi di lavoro, non è praticamente diversa dall'installazione dello stesso impianti a due tubi. I montanti principali si trovano solitamente all'esterno dei locali residenziali.
Le regole SNiP consigliano di posare i montanti all'interno di pozzi o grondaie speciali. Il ramo dell'appartamento è tradizionalmente costruito attorno al perimetro.
Le tubazioni vengono posate ad un'altezza di 70-100 mm dal bordo superiore del plinto del pavimento. Oppure l'installazione viene eseguita sotto uno zoccolo decorativo con un'altezza di 100 mm o più e una larghezza fino a 40 mm. La produzione moderna produce rivestimenti specializzati per l'installazione di comunicazioni idrauliche o elettriche.
La tubazione dei radiatori viene realizzata utilizzando uno schema top-down con tubi forniti da un lato o da entrambi i lati. La posizione dei termostati "su un lato specifico" non è fondamentale, ma se installazione del dispositivo di riscaldamento viene effettuata in prossimità della porta balcone, l'installazione del TP dovrà essere effettuata sul lato più lontano dalla porta.
La posa dei tubi dietro il battiscopa sembra vantaggiosa dal punto di vista decorativo, ma fa venire in mente gli svantaggi quando si tratta di attraversare zone dove sono presenti porte interne.
Il collegamento degli apparecchi di riscaldamento (radiatori) con montanti monotubo viene effettuato secondo schemi che consentono un leggero allungamento lineare dei tubi o secondo schemi con compensazione dell'allungamento dei tubi a seguito delle variazioni di temperatura.
La terza opzione per le soluzioni circuitali, che prevede l'utilizzo di un regolatore a tre vie, non è consigliata per ragioni di economia.
Se la progettazione dell'impianto prevede la posa di colonne montanti nascoste nelle scanalature della parete, si consiglia di utilizzare come raccordi di collegamento termostati angolari del tipo RTD-G e valvole di intercettazione simili ai dispositivi della serie RLV.
Il diametro del ramo del tubo verso i dispositivi di riscaldamento viene calcolato utilizzando la formula:
D>= 0,7√V,
Dove:
- 0,7 - coefficiente;
- V – volume interno del radiatore.
La diramazione viene realizzata con una certa pendenza (almeno il 5%) nella direzione del libero scarico del liquido refrigerante.
Selezione dell'anello di circolazione principale
Se la soluzione progettuale prevede l'installazione di un sistema di riscaldamento basato su più anelli di circolazione, è necessario selezionare l'anello di circolazione principale. La scelta teoricamente (e praticamente) dovrebbe essere fatta in base al valore massimo di scambio termico del radiatore più distante.
Questo parametro influenza in una certa misura la valutazione del carico idraulico nel suo insieme che cade sull'anello di circolazione.
Il trasferimento di calore di un dispositivo remoto è calcolato dalla formula:
Atp = Qv / Qop + ΣQop,
Dove:
- Atp – calcolo del trasferimento termico del dispositivo remoto;
- Qв – trasferimento di calore richiesto dal dispositivo remoto;
- Qop – trasferimento di calore dai radiatori all'ambiente;
- ΣQop – la somma del trasferimento di calore richiesto di tutti i dispositivi nel sistema.
In questo caso, il parametro della quantità di trasferimento di calore richiesto può consistere nella somma dei valori dei dispositivi progettati per servire l'intero edificio o solo una parte dell'edificio.Ad esempio quando si calcola il calore separatamente per ambienti coperti da un montante separato o singole zone servite da un ramo strumenti.
In generale, il trasferimento di calore calcolato di qualsiasi altro radiatore di riscaldamento installato nel sistema viene calcolato con una formula leggermente diversa:
Atp = Qop/Qpom,
Dove:
- Qop – trasferimento di calore richiesto per un radiatore separato;
- Qpom – richiesta di calore per un locale specifico in cui viene utilizzato un circuito monotubo.
Il modo più semplice per comprendere i calcoli e applicare i valori ottenuti è utilizzare un esempio specifico.
Esempio pratico di calcolo
Un edificio residenziale necessita di un impianto monotubo controllato da un termostato.
La portata nominale del dispositivo al limite massimo di impostazione è 0,6 m3/h/bar (k1). La caratteristica di portata massima possibile per questo valore di impostazione è 0,9 m3/h/bar (k2).
La massima pressione differenziale possibile del TR (a un livello di rumore di 30 dB) non è superiore a 27 kPa (ΔР1). Pressione della pompa 25 kPa (ΔР2) Pressione di esercizio dell'impianto di riscaldamento – 20 kPa (ΔР).
È necessario determinare l'intervallo di perdita di pressione per il TR (ΔР1).
Il valore di scambio termico interno è calcolato come segue: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. Da qui si calcola l'intervallo richiesto di perdite di carico al TR: ΔР1 = ΔР * Atr (20 * 0,56...1) = 11,2...20 kPa.
Se calcoli indipendenti portare a risultati inaspettati, è meglio contattare specialisti o utilizzare un calcolatore per verificare.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Analisi dettagliata dei calcoli utilizzando un programma per computer con spiegazioni per l'installazione e il miglioramento della funzionalità del sistema:
Va notato che un calcolo su vasta scala anche delle soluzioni più semplici è accompagnato da una massa di parametri calcolati. Naturalmente è giusto calcolare tutto senza eccezioni, a condizione che la struttura di riscaldamento sia organizzata vicino alla struttura ideale. Tuttavia, in realtà, nulla è l’ideale.
Pertanto, spesso si basano sui calcoli in quanto tali, nonché su esempi pratici e sui risultati di questi esempi. Questo approccio è particolarmente popolare per la costruzione di abitazioni private.
Hai qualcosa da aggiungere o hai domande sul calcolo di un impianto di riscaldamento monotubo? Puoi lasciare commenti sulla pubblicazione, partecipare alle discussioni e condividere la tua esperienza nella sistemazione di un circuito di riscaldamento. Il modulo di contatto si trova nel blocco inferiore.
La corretta installazione dell'impianto di riscaldamento in una casa, secondo me, è uno dei punti più importanti quando si costruisce una casa. Un tempo, quando riscaldavo la mia casa, utilizzavo un metodo orizzontale per collegare i radiatori e posavo i tubi del riscaldamento nei pavimenti. Penso anche che sia importante scegliere la pompa giusta, poiché con uno schema elettrico orizzontale il movimento del liquido refrigerante deve essere stimolato da un gruppo di circolazione.