Cálculo de um sistema de aquecimento monotubo: o que considerar no cálculo + exemplo prático

O sistema de aquecimento monotubo é uma das soluções para a colocação de tubos no interior de edifícios com ligação de dispositivos de aquecimento.Este esquema parece ser o mais simples e eficaz. A construção de um ramal de aquecimento usando a opção “um tubo” é mais barata para os proprietários do que outros métodos.

Para garantir o funcionamento do esquema, é necessário realizar um cálculo preliminar de um sistema de aquecimento monotubo - isso permitirá manter a temperatura desejada na casa e evitar perdas de pressão na rede. É bem possível realizar essa tarefa sozinho. Você duvida de suas habilidades?

Diremos quais são as características de projeto de um sistema monotubo, daremos exemplos de diagramas de trabalho e explicaremos quais cálculos devem ser realizados na fase de planejamento do circuito de aquecimento.

Projeto de circuito de aquecimento de tubo único

A estabilidade hidráulica do sistema é tradicionalmente garantida pela seleção ideal do diâmetro nominal das tubulações (Dusl). É bastante simples implementar um esquema estável selecionando diâmetros, sem primeiro configurar sistemas de aquecimento com termostatos.

Está diretamente relacionado a tais sistemas de aquecimento esquema de tubo único com instalação vertical/horizontal de radiadores e na ausência total de válvulas de corte e controle nos risers (ramos para os dispositivos).

Um exemplo claro de instalação de um elemento radiador em um circuito organizado segundo o princípio da circulação com um tubo. Neste caso, são utilizados dutos de metal-plástico com acessórios de metal

Ao alterar os diâmetros dos tubos em um circuito de aquecimento de anel de tubo único, é possível equilibrar com bastante precisão as perdas de pressão existentes. O controle dos fluxos de refrigerante dentro de cada dispositivo de aquecimento individual é garantido por instalando um termostato.

Normalmente, como parte do processo de projeto de um sistema de aquecimento usando um esquema de tubo único, na primeira fase, são construídas unidades de tubulação do radiador. Na segunda etapa, os anéis de circulação são interligados.

Uma solução de circuito clássico onde um tubo é usado para fluir o refrigerante e distribuir a água através de radiadores de calor. Este esquema é uma das opções mais simples (+)

Projetar uma unidade de tubulação para um único dispositivo envolve determinar a perda de pressão na unidade. O cálculo é realizado levando em consideração a distribuição uniforme do fluxo do refrigerante pelo termostato em relação aos pontos de conexão nesta seção do circuito.

Como parte da mesma operação, é calculado o coeficiente de absorção, além da determinação da faixa de parâmetros de distribuição de fluxo na seção de fechamento. Já contando com a faixa calculada de ramais, eles constroem um anel de circulação.

Ligando anéis de circulação

Para conectar eficientemente os anéis de circulação de um circuito monotubo, primeiro é realizado um cálculo de possíveis perdas de pressão (∆Po). Neste caso, a perda de pressão na válvula de controle (∆Рк) não é levada em consideração.

A seguir, com base na vazão do refrigerante na seção final do anel de circulação e no valor de ∆Рк (gráfico na documentação técnica do dispositivo), é determinado o valor de ajuste da válvula de controle.

O mesmo indicador pode ser determinado pela fórmula:

Kv = 0,316G / √∆Рк,

Onde:

• Kv – valor de configuração;
• G – fluxo de refrigerante;
• ∆Рк – perda de pressão na válvula de controle.

Cálculos semelhantes são realizados para cada válvula de controle individual em um sistema de tubo único.

É verdade que a faixa de perdas de pressão em cada válvula é calculada pela fórmula:

∆Ркo=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,

Onde:

• ∆Ro – possível perda de pressão;
• ∆Рк – perda de pressão no PV;
• ∆Рn – perda de pressão na seção do anel de circulação n (sem levar em conta as perdas no ar circulante).

Se, como resultado dos cálculos, não foram obtidos os valores exigidos para um sistema de aquecimento monotubo como um todo, recomenda-se utilizar a versão de sistema monotubo, que inclui reguladores automáticos de vazão.

Regulador automático de fluxo instalado na linha de retorno do líquido refrigerante. O dispositivo regula o fluxo total de refrigerante para todo o circuito de tubo único

Dispositivos como reguladores automáticos são montados nas seções finais do circuito (nós de conexão em risers, ramais de saída) nos pontos de conexão com a linha de retorno.

Se você alterar tecnicamente a configuração do regulador automático (trocar a válvula de drenagem e o bujão), a instalação de dispositivos também será possível nas linhas de fornecimento de refrigerante.

Com a ajuda de reguladores automáticos de fluxo, os anéis de circulação são interligados. Neste caso, a perda de pressão ∆Рс nas seções finais (risers, ramos de instrumentos) é determinada.

As perdas de pressão residual dentro dos limites do anel de circulação são distribuídas entre seções comuns de tubulações (∆Рмр) e um regulador de fluxo comum (∆Рр).

O valor da configuração temporária do regulador geral é selecionado de acordo com os gráficos apresentados na documentação técnica, levando em consideração o ∆Рмр das seções finais.

Calcule a perda de pressão nas seções finais usando a fórmula:

∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,

Onde:

• ∆Рр – valor calculado;
• ∆Рpp – queda de pressão especificada;
• ∆Рмр – Perdas de Prab em trechos de gasodutos;
• ∆Рр – perdas Prab no RV comum.

O regulador automático do anel de circulação principal (desde que a queda de pressão não seja inicialmente especificada) é configurado levando em consideração a configuração do valor mínimo possível da faixa de configuração na documentação técnica do dispositivo.

A qualidade do controle de fluxo pela automação do regulador geral é controlada pela diferença na perda de pressão em cada regulador individual do riser ou ramal do instrumento.

Aplicação e caso de negócios

A ausência de requisitos para a temperatura do refrigerante resfriado é o ponto de partida para o projeto de sistemas de aquecimento monotubo utilizando termostatos com instalação de termostatos nas linhas de alimentação do radiador. Neste caso é obrigatório equipar a unidade de aquecimento com regulação automática.

Um termostato instalado na linha que fornece refrigerante ao radiador de aquecimento. Para a instalação foram utilizadas ferragens metálicas, convenientes para trabalhar com tubos de polipropileno

Soluções de circuito onde não há dispositivos termostáticos nas linhas de alimentação do radiador também são utilizadas na prática. Mas o uso de tais esquemas é determinado por prioridades ligeiramente diferentes para garantir o microclima.

Normalmente, os esquemas monotubo, onde não há controle automático, são utilizados para grupos de ambientes projetados levando em consideração a compensação das perdas de calor (50% ou mais) devido a dispositivos adicionais: ventilação de alimentação, ar condicionado, aquecimento elétrico.

Além disso, o projeto de sistemas de tubo único é encontrado em projetos onde os regulamentos permitem uma temperatura do líquido refrigerante que exceda o valor limite da faixa de operação do termostato.

Os projectos de edifícios de apartamentos, onde o funcionamento do sistema de aquecimento se baseia no consumo de calor através de contadores, são normalmente construídos segundo um esquema perimetral monotubo.

O esquema perimetral single-pipe é uma espécie de “clássico do gênero”, muito utilizado na prática de construção de moradias municipais e privadas. Considerado simples e econômico para diversas condições (+)

A justificação económica para a implementação de tal esquema está sujeita à localização dos risers principais em diferentes pontos da estrutura.

Os principais critérios de cálculo são o custo de dois materiais principais: tubos de aquecimento e acessórios.

De acordo com exemplos práticos de implementação de um sistema perimetral de tubo único, um aumento no Dу da área de fluxo dos dutos por um fator de dois é acompanhado por um aumento no custo de aquisição de tubos em 2 a 3 vezes. E o custo das ferragens aumenta em até 10 vezes o tamanho, dependendo do material de que as ferragens são feitas.

Base de cálculo para instalação

A instalação de um circuito monotubo, do ponto de vista da disposição dos elementos de trabalho, praticamente não difere da instalação do mesmo sistemas de dois tubos. Os risers principais geralmente estão localizados fora das instalações residenciais.

As regras SNiP recomendam colocar risers dentro de poços ou calhas especiais. A filial do apartamento é tradicionalmente construída em torno do perímetro.

Um exemplo de colocação de tubulações de sistema de aquecimento em orifícios especialmente perfurados. Esta versão do dispositivo é frequentemente usada na construção moderna

As tubulações são colocadas a uma altura de 70-100 mm da borda superior do pedestal do piso. Ou a instalação é feita sob um rodapé decorativo com altura igual ou superior a 100 mm e largura de até 40 mm. A produção moderna produz revestimentos especializados para instalação de encanamentos ou comunicações elétricas.

A tubulação do radiador é realizada de cima para baixo com tubos fornecidos de um lado ou de ambos os lados. A localização dos termostatos “em um lado específico” não é crítica, mas se instalação de dispositivo de aquecimento é efectuada junto à porta da varanda, a instalação do TP deve ser efectuada no lado mais afastado da porta.

Colocar tubos atrás do rodapé parece vantajoso do ponto de vista decorativo, mas traz à mente as desvantagens quando se trata de passar por áreas onde existem portas interiores.

Tubulações colocadas sob um pedestal decorativo. Pode-se dizer que é uma solução clássica para sistemas monotubo implementados em novos edifícios de várias classes

A ligação de dispositivos de aquecimento (radiadores) com risers monotubo é efectuada de acordo com esquemas que permitem um ligeiro alongamento linear dos tubos ou de acordo com esquemas com compensação do alongamento dos tubos em consequência de mudanças de temperatura.

A terceira opção de soluções de circuito, que envolve a utilização de um regulador de três vias, não é recomendada por razões de economia.

Se o projeto do sistema envolver a colocação de risers escondidos em ranhuras de parede, recomenda-se a utilização de termostatos de canto do tipo RTD-G e válvulas de corte semelhantes aos dispositivos da série RLV como conexões de conexão.

Opções de conexão: 1,2 – para sistemas que permitem expansão linear de tubulações; 3.4 – para sistemas projetados para utilização de fontes adicionais de calor; 5.6 – soluções baseadas em válvulas de três vias são consideradas não rentáveis ​​(+)

O diâmetro do ramal do tubo para os dispositivos de aquecimento é calculado pela fórmula:

D>= 0,7√V,

Onde:

• 0,7 - coeficiente;
• V – volume interno do radiador.

O ramal é feito com certa inclinação (pelo menos 5%) no sentido de saída livre do refrigerante.

Seleção do anel de circulação principal

Se a solução de projeto envolve a instalação de um sistema de aquecimento baseado em vários anéis de circulação, é necessário selecionar o anel de circulação principal. A escolha teórica (e prática) deve ser feita de acordo com o valor máximo de transferência de calor do radiador mais distante.

Este parâmetro influencia até certo ponto a avaliação da carga hidráulica como um todo que incide sobre o anel de circulação.

Anel de circulação na imagem de um diagrama estrutural. Para diferentes opções de design, pode haver vários desses anéis. Neste caso, apenas um anel é o principal (+)

A transferência de calor de um dispositivo remoto é calculada pela fórmula:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

Onde:

• ATP – transferência de calor calculada do dispositivo remoto;
• Qv – transferência de calor necessária do dispositivo remoto;
• Qop – transferência de calor dos radiadores para o ambiente;
•  ΣQop – a soma da transferência de calor necessária de todos os dispositivos do sistema.

Neste caso, o parâmetro da quantidade de transferência de calor necessária pode consistir na soma dos valores dos dispositivos destinados a servir o edifício como um todo ou apenas uma parte do edifício.Por exemplo, ao calcular o calor separadamente para salas cobertas por um riser separado ou áreas individuais atendidas por um ramal de instrumentos.

Em geral, a transferência de calor calculada de qualquer outro radiador de aquecimento instalado no sistema é calculada por uma fórmula ligeiramente diferente:

Atp = Qop / Qpom,

Onde:

• Qop – transferência de calor necessária para um radiador separado;
• Qpom – necessidade de calor para uma divisão específica onde é utilizado um circuito de tubo único.

A maneira mais fácil de entender os cálculos e aplicar os valores obtidos é utilizar um exemplo específico.

Exemplo prático de cálculo

Um edifício residencial requer um sistema de tubo único controlado por um termostato.

A vazão nominal do dispositivo no limite máximo de configuração é de 0,6 m³/h/barra (k1). A característica de rendimento máximo possível para este valor de configuração é 0,9 m³/h/barra (k2).

A pressão diferencial máxima possível do TR (a um nível de ruído de 30 dB) não é superior a 27 kPa (ΔР1). Pressão da bomba 25 kPa (ΔР2) Pressão de funcionamento do sistema de aquecimento – 20 kPa (ΔР).

É necessário determinar a faixa de perda de pressão para TR (ΔР1).

O valor de transferência de calor interno é calculado da seguinte forma: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. A partir daqui é calculada a faixa necessária de perdas de pressão no TR: ΔР1 = ΔР * Atr (20 * 0,56...1) = 11,2...20 kPa.

Se cálculos independentes levar a resultados inesperados, é melhor entrar em contato com especialistas ou usar uma calculadora de computador para verificar.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Análise detalhada de cálculos utilizando programa de computador com explicações para instalação e melhoria da funcionalidade do sistema:

Deve-se notar que um cálculo em escala real, mesmo das soluções mais simples, é acompanhado por uma massa de parâmetros calculados. Claro que é justo calcular tudo sem exceção, desde que a estrutura de aquecimento esteja organizada próxima da estrutura ideal. Porém, na realidade, nada é ideal.

Portanto, muitas vezes baseiam-se em cálculos propriamente ditos, bem como em exemplos práticos e nos resultados desses exemplos. Esta abordagem é especialmente popular na construção de moradias privadas.

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