Výpočet jednotrubkového otopného systému: co vzít v úvahu při výpočtu + praktický příklad

Jednotrubkový otopný systém je jedním z řešení pro pokládku potrubí uvnitř budov s připojením topných zařízení.Toto schéma se zdá být nejjednodušší a nejúčinnější. Stavba topné větve pomocí možnosti „jedna trubka“ je pro majitele domů levnější než jiné metody.

Pro zajištění provozu schématu je nutné provést předběžný výpočet jednotrubkového topného systému - to vám umožní udržovat požadovanou teplotu v domě a zabránit ztrátě tlaku v síti. Je docela možné se s tímto úkolem vyrovnat sami. Pochybujete o svých schopnostech?

Řekneme vám, jaké jsou konstrukční vlastnosti jednotrubkového systému, uvedeme příklady pracovních diagramů a vysvětlíme, jaké výpočty je třeba provést ve fázi plánování topného okruhu.

Návrh jednotrubkového topného okruhu

Hydraulická stabilita systému je tradičně zajištěna optimální volbou jmenovité světlosti potrubí (Dusl). Je poměrně jednoduché implementovat stabilní schéma výběrem průměrů, aniž byste museli nejprve konfigurovat topné systémy s termostaty.

S takovými topnými systémy přímo souvisí jednotrubkové schéma s vertikální/horizontální instalací otopných těles a při úplné absenci uzavíracích a regulačních ventilů na stoupačkách (odbočky k přístrojům).

Jasný příklad instalace radiátorového prvku v okruhu organizovaném podle principu cirkulace s jednou trubkou. V tomto případě se používají kovoplastová potrubí s kovovými armaturami

Změnou průměrů potrubí v jednotrubkovém kruhovém topném okruhu lze poměrně přesně vyrovnat stávající tlakové ztráty. Řízení toků chladicí kapaliny uvnitř každého jednotlivého topného zařízení je zajištěno o instalace termostatu.

Obvykle se jako součást procesu navrhování topného systému pomocí jednotrubkového schématu v první fázi staví potrubní jednotky radiátorů. Ve druhé fázi jsou cirkulační kroužky spojeny.

Klasické řešení okruhu, kde jedna trubka slouží k proudění chladicí kapaliny a rozvodu vody přes tepelné zářiče. Toto schéma je jednou z nejjednodušších možností (+)

Návrh potrubní jednotky pro jedno zařízení zahrnuje určení tlakové ztráty na jednotce. Výpočet se provádí s přihlédnutím k rovnoměrnému rozdělení průtoku chladicí kapaliny termostatem vzhledem k připojovacím bodům v této části okruhu.

V rámci stejné operace je vypočítán součinitel vzlínání plus stanovení rozsahu parametrů distribuce proudění v uzavírací sekci. Již se spoléhají na vypočítaný rozsah větví a vytvářejí oběhový prstenec.

Spojení cirkulačních kroužků

Aby bylo možné efektivně propojit cirkulační kroužky jednotrubkového okruhu, je nejprve proveden výpočet možných tlakových ztrát (∆Po). V tomto případě se tlaková ztráta na regulačním ventilu (∆Рк) nebere v úvahu.

Dále se na základě průtoku chladiva na koncovém úseku cirkulačního kroužku a hodnoty ∆Рк (graf v technické dokumentaci k zařízení) určí hodnota nastavení regulačního ventilu.

Stejný ukazatel lze určit podle vzorce:

Kv=0,316G / √∆Рк,

Kde:

• Kv – hodnota nastavení;
• G – průtok chladicí kapaliny;
• ∆Рк – ztráta tlaku na regulačním ventilu.

Podobné výpočty se provádějí pro každý jednotlivý regulační ventil v jednotrubkovém systému.

Je pravda, že rozsah tlakových ztrát na každém ventilu se vypočítá podle vzorce:

∆Ркo=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,

Kde:

• ∆Ro – možná ztráta tlaku;
• ∆Рк – tlaková ztráta na FV;
• ∆Рn – tlaková ztráta v sekci n-cirkulačního kroužku (bez zohlednění ztrát v cirkulačním vzduchu).

Pokud v důsledku výpočtů nebyly získány požadované hodnoty pro jednotrubkový topný systém jako celek, doporučuje se použít verzi jednotrubkového systému, který obsahuje automatické regulátory průtoku.

Automatický regulátor průtoku nainstalovaný na zpětném potrubí chladicí kapaliny. Zařízení reguluje celkový průtok chladicí kapaliny pro celý jednotrubkový okruh

Zařízení jako automatické regulátory se montují na koncové části okruhu (připojovací uzly na stoupačkách, výstupní větve) v místech připojení k vratnému potrubí.

Pokud technicky změníte konfiguraci automatického regulátoru (vyměníte vypouštěcí ventil a zátku), je možná instalace zařízení i na přívodní potrubí chladicí kapaliny.

Pomocí automatických regulátorů průtoku jsou cirkulační kroužky propojeny. V tomto případě se zjišťuje tlaková ztráta ∆Рс na koncových sekcích (stoupačky, přístrojové větve).

Zbytkové tlakové ztráty v hranicích cirkulačního prstence jsou rozděleny mezi společné úseky potrubí (∆Рмр) a společný regulátor průtoku (∆Рр).

Hodnota dočasného nastavení obecného regulátoru se volí podle grafů uvedených v technické dokumentaci s přihlédnutím k ∆Рмр koncových sekcí.

Vypočítejte tlakovou ztrátu na koncových úsecích pomocí vzorce:

∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,

Kde:

• ∆Рр – vypočtená hodnota;
• ∆Рpp – specifikovaná tlaková ztráta;
• ∆Рмр – Prab ztráty na úsecích potrubí;
• ∆Рр – ztráty Prab na společném RV.

Automatický regulátor hlavního cirkulačního kroužku (za předpokladu, že není na počátku specifikována tlaková ztráta) je konfigurován s ohledem na nastavení minimální možné hodnoty z rozsahu nastavení v technické dokumentaci zařízení.

Kvalita regulace průtoku automatizací obecného regulátoru je řízena rozdílem tlakové ztráty na každém jednotlivém regulátoru stoupací nebo přístrojové větve.

Aplikace a obchodní případ

Absence požadavků na teplotu chlazené chladicí kapaliny je výchozím bodem pro návrh jednotrubkových topných systémů s termostaty s instalací termostatů na přívodní potrubí chladiče. V tomto případě je povinné vybavit topnou jednotku automatickou regulací.

Termostat instalovaný na potrubí přivádějící chladicí kapalinu do radiátoru topení. Pro instalaci byly použity kovové armatury, které jsou vhodné pro práci s polypropylenovými trubkami

V praxi se používají i obvodová řešení, kde na přívodních potrubích radiátorů nejsou termostatická zařízení. Použití těchto schémat je však dáno mírně odlišnými prioritami pro zajištění mikroklimatu.

Typicky se jednotrubková schémata, kde neexistuje automatické řízení, používají pro skupiny místností navržených s ohledem na kompenzaci tepelných ztrát (50% nebo více) v důsledku přídavných zařízení: přívodní ventilace, klimatizace, elektrické vytápění.

Také konstrukce jednotrubkových systémů se nachází v projektech, kde předpisy povolují teplotu chladicí kapaliny přesahující limitní hodnotu pracovního rozsahu termostatu.

Projekty bytových domů, kde je provoz otopné soustavy založen na spotřebě tepla přes měřiče, se obvykle staví podle obvodového jednotrubkového schématu.

Obvodové jednotrubkové schéma je jakousi „klasikou žánru“, která se často používá v praxi městské a soukromé bytové výstavby. Považováno za jednoduché a ekonomické pro různé podmínky (+)

Ekonomické zdůvodnění realizace takového schématu je podmíněno umístěním hlavních stoupaček na různých místech konstrukce.

Hlavními kritérii výpočtu jsou náklady na dva hlavní materiály: topné trubky a armatury.

Podle praktických příkladů implementace obvodového jednotrubkového systému je zvýšení Dу průtočné plochy potrubí o faktor dva doprovázeno zvýšením nákladů na nákup potrubí 2-3krát. A náklady na kování se zvyšují až na 10násobek velikosti, podle toho, z jakého materiálu je kování vyrobeno.

Výpočtový základ pro instalaci

Instalace jednotrubkového okruhu se z hlediska uspořádání pracovních prvků prakticky neliší od instalace stejného dvoutrubkové systémy. Hlavní stoupačky jsou obvykle umístěny mimo obytné prostory.

Pravidla SNiP doporučují pokládat stoupačky uvnitř speciálních šachet nebo žlabů. Bytová větev je postavena tradičně po obvodu.

Příklad umístění potrubí topného systému do speciálně děrovaných otvorů. Tato verze zařízení se často používá v moderní konstrukci

Potrubí se pokládá ve výšce 70-100 mm od horního okraje podlahového soklu. Nebo se instalace provádí pod dekorativní sokl o výšce 100 mm nebo více a šířce až 40 mm. Moderní výroba vyrábí takové specializované obložení pro instalaci vodovodních nebo elektrických komunikací.

Potrubí radiátoru se provádí pomocí schématu shora dolů s trubkami dodávanými na jedné nebo na obou stranách. Umístění termostatů „na konkrétní straně“ není kritické, ale pokud instalace topného zařízení se provádí vedle balkonových dveří, montáž TP je nutné provést na straně nejvzdálenější od dveří.

Pokládání trubek za soklovou lištu se zdá být výhodné z dekorativního hlediska, ale připomíná nevýhody, pokud jde o průchod prostorami, kde jsou vnitřní dveře.

Potrubí položené pod ozdobným soklem. Dalo by se říci klasické řešení pro jednotrubkové systémy realizované v novostavbách různých tříd

Připojení topných zařízení (radiátorů) s jednotrubkovými stoupačkami se provádí podle schémat, které umožňují mírné lineární prodloužení trubek nebo podle schémat s kompenzací prodloužení trubek v důsledku teplotních změn.

Třetí možnost pro obvodová řešení, která zahrnuje použití třícestného regulátoru, se z ekonomických důvodů nedoporučuje.

Pokud se při návrhu systému pokládají stoupačky skryté v drážkách ve stěně, doporučuje se jako připojovací armatury použít rohové termostaty typu RTD-G a uzavírací armatury obdobné přístrojům řady RLV.

Možnosti připojení: 1,2 – pro systémy, které umožňují lineární dilataci potrubí; 3.4 – pro systémy určené pro využití doplňkových zdrojů tepla; 5.6 – řešení založená na třícestných ventilech jsou považována za nerentabilní (+)

Průměr odbočky potrubí k topným zařízením se vypočítá podle vzorce:

D>= 0,7√V,

Kde:

• 0,7 - koeficient;
• PROTI – vnitřní objem radiátoru.

Odbočka je provedena s určitým sklonem (minimálně 5 %) ve směru volného výstupu chladicí kapaliny.

Výběr hlavního cirkulačního kroužku

Pokud konstrukční řešení zahrnuje instalaci topného systému založeného na několika cirkulačních kroužcích, je nutné vybrat hlavní cirkulační kroužek. Volba teoreticky (a prakticky) by měla být provedena podle maximální hodnoty prostupu tepla nejvzdálenějšího radiátoru.

Tento parametr do jisté míry ovlivňuje posouzení hydraulického zatížení jako celku dopadajícího na cirkulační prstenec.

Cirkulační prstenec na obrázku strukturního diagramu. Pro různé možnosti designu může existovat několik takových kroužků. V tomto případě je pouze jeden prsten hlavní (+)

Přenos tepla vzdáleného zařízení se vypočítá podle vzorce:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

Kde:

• Atp – vypočítaný přenos tepla vzdáleného zařízení;
• Qv – požadovaný přenos tepla vzdáleného zařízení;
• Qop – přenos tepla z radiátorů do místnosti;
•  ΣQop – součet požadovaného přenosu tepla všech zařízení v systému.

V tomto případě může parametr množství požadovaného prostupu tepla sestávat ze součtu hodnot zařízení určených k obsluze budovy jako celku nebo pouze části budovy.Například při samostatném výpočtu tepla pro místnosti pokryté jednou samostatnou stoupačkou nebo jednotlivé plochy obsluhované přístrojovou větví.

Obecně se vypočítaný přenos tepla jakéhokoli jiného topného radiátoru instalovaného v systému vypočítá podle mírně odlišného vzorce:

Atp = Qop / Qpom,

Kde:

• Qop – požadovaný přenos tepla pro samostatný radiátor;
• Qpom – potřeba tepla pro konkrétní místnost, kde je použit jednotrubkový okruh.

Nejjednodušší způsob, jak porozumět výpočtům a aplikovat získané hodnoty, je použít konkrétní příklad.

Praktický příklad výpočtu

Obytný dům vyžaduje jednotrubkový systém řízený termostatem.

Jmenovitá průchodnost zařízení při maximálním limitu nastavení je 0,6 m³/h/bar (k1). Maximální možná propustná charakteristika pro tuto hodnotu nastavení je 0,9 m³/h/bar (k2).

Maximální možný diferenční tlak TR (při hladině hluku 30 dB) není větší než 27 kPa (ΔР1). Tlak čerpadla 25 kPa (ΔР2) Provozní tlak pro topný systém – 20 kPa (ΔР).

Je nutné určit rozsah tlakové ztráty pro TR (ΔР1).

Hodnota vnitřního prostupu tepla se vypočítá následovně: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. Odtud se vypočítá požadovaný rozsah tlakových ztrát na TR: ΔР1 = ΔР * Atr (20 * 0,56...1) = 11,2...20 kPa.

Li nezávislé výpočty vést k neočekávaným výsledkům, je lepší kontaktovat specialisty nebo pro kontrolu použít počítačovou kalkulačku.

Závěry a užitečné video k tématu

Podrobná analýza výpočtů pomocí počítačového programu s vysvětlením instalace a zlepšení funkčnosti systému:

Je třeba poznamenat, že úplný výpočet i těch nejjednodušších řešení je doprovázen množstvím vypočítaných parametrů. Samozřejmě je spravedlivé vypočítat vše bez výjimky za předpokladu, že struktura vytápění je organizována blízko ideální struktuře. Ve skutečnosti však nic není ideální.

Často se proto opírají o výpočty jako takové, o praktické příklady a o výsledky těchto příkladů. Tento přístup je oblíbený zejména u soukromé bytové výstavby.

Máte co dodat nebo máte dotazy k výpočtu jednotrubkového topného systému? K publikaci můžete zanechat komentáře, zapojit se do diskuzí a podělit se o vlastní zkušenosti s uspořádáním topného okruhu. Kontaktní formulář se nachází ve spodním bloku.