Υπολογισμός μονοσωλήνιου συστήματος θέρμανσης: τι πρέπει να λάβετε υπόψη στον υπολογισμό + πρακτικό παράδειγμα

Το μονοσωλήνιο σύστημα θέρμανσης είναι μία από τις λύσεις για τη διανομή σωληνώσεων εντός κτιρίων με σύνδεση συσκευών θέρμανσης. Αυτή η διάταξη φαίνεται η πιο απλή και αποτελεσματική. Η κατασκευή ενός κλάδου θέρμανσης με τη λύση «ένας σωλήνας» κοστίζει στους ιδιοκτήτες λιγότερο από άλλες μεθόδους.

Για να εξασφαλιστεί η λειτουργικότητα της διάταξης, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας προκαταρκτικός υπολογισμός του μονοσωλήνιου συστήματος θέρμανσης – αυτό θα επιτρέψει τη διατήρηση της απαιτούμενης θερμοκρασίας στο σπίτι και την πρόληψη της απώλειας πίεσης στο δίκτυο. Είναι απόλυτα εφικτό να αντιμετωπίσετε αυτό το έργο μόνοι σας. Αμφιβάλλετε για τις δυνάμεις σας;

Θα σας πούμε ποια είναι τα χαρακτηριστικά της διάταξης ενός μονοσωλήνιου συστήματος, θα δώσουμε παραδείγματα λειτουργικών διατάξεων και θα εξηγήσουμε ποιοι υπολογισμοί πρέπει οπωσδήποτε να πραγματοποιηθούν στο στάδιο του σχεδιασμού του κυκλώματος θέρμανσης.

Διάταξη μονοσωλήνιου συστήματος θέρμανσης

Η υδραυλική σταθερότητα του συστήματος εξασφαλίζεται παραδοσιακά με τη βέλτιστη επιλογή της ονομαστικής διαμέτρου των σωληνώσεων (Dονομ). Είναι αρκετά απλό να υλοποιηθεί ένα σταθερό σχήμα με την επιλογή διαμέτρων, χωρίς προκαταρκτική ρύθμιση συστημάτων θέρμανσης με θερμοστάτες.

Σε αυτά ακριβώς τα συστήματα θέρμανσης σχετίζεται άμεσα η μονοσωλήνια διάταξη με κάθετη/οριζόντια εγκατάσταση καλοριφέρ και με πλήρη απουσία βανών αποκοπής και ρύθμισης στους κατακόρυφους αγωγούς (διακλαδώσεις προς τις συσκευές).

Ένα παραστατικό παράδειγμα εγκατάστασης στοιχείου καλοριφέρ σε διάταξη που οργανώνεται με βάση την αρχή της κυκλοφορίας με έναν σωλήνα. Σε αυτήν την περίπτωση χρησιμοποιούνται σωληνώσεις μεταλλικού πλαστικού με μεταλλικά εξαρτήματα

Με την αλλαγή των διαμέτρων των σωλήνων σε ένα μονοσωλήνιο κυκλικό σύστημα θέρμανσης, μπορούν να εξισορροπηθούν με αρκετή ακρίβεια οι υπάρχουσες απώλειες πίεσης. Η διαχείριση των ροών θερμαντικού μέσου εντός κάθε μεμονωμένης συσκευής θέρμανσης εξασφαλίζεται με την εγκατάσταση θερμοστάτη.

Συνήθως, στο πλαίσιο της διαδικασίας σχεδιασμού ενός συστήματος θέρμανσης με μονοσωλήνια διάταξη, στο πρώτο στάδιο διαμορφώνονται οι κόμβοι σύνδεσης των καλοριφέρ. Στο δεύτερο στάδιο πραγματοποιείται ο συντονισμός των κυκλωμάτων κυκλοφορίας.

Κλασική λύση διάταξης, όπου χρησιμοποιείται ένας σωλήνας για τη ροή του θερμαντικού μέσου και τη διανομή νερού στα θερμαντικά σώματα. Αυτή η διάταξη ανήκει στις πιο απλές επιλογές (+)

Η κατασκευή του κόμβου σύνδεσης ενός μεμονωμένου οργάνου προϋποθέτει τον προσδιορισμό των απωλειών πίεσης στον κόμβο. Ο υπολογισμός εκτελείται λαμβάνοντας υπόψη την ομοιόμορφη κατανομή της ροής του θερμοφόρου μέσου από τον θερμοστάτη σε σχέση με τα σημεία σύνδεσης σε αυτό το τμήμα του κυκλώματος.

Στο πλαίσιο της ίδιας διαδικασίας, υπολογίζεται ο συντελεστής διήθησης, καθώς και προσδιορίζεται το εύρος των παραμέτρων κατανομής ροών στο τερματικό τμήμα. Βασιζόμενοι ήδη στο υπολογισμένο εύρος των κλάδων, διαμορφώνεται ο δακτύλιος κυκλοφορίας.

Συντονισμός των κυκλωμάτων κυκλοφορίας

Για την ποιοτική σύνδεση των δακτυλίων κυκλοφορίας ενός μονοσωλήνιου συστήματος, προηγουμένως εκτελείται υπολογισμός των πιθανών απωλειών πίεσης (ΔPo). Σε αυτό δεν λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες πίεσης στη βαλβίδα ρύθμισης (ΔΡκ).

Στη συνέχεια, με βάση την τιμή της παροχής του θερμοφόρου μέσου στο τελικό τμήμα του δακτυλίου κυκλοφορίας και την τιμή ΔΡκ (διάγραμμα στην τεχνική τεκμηρίωση του οργάνου), προσδιορίζεται η τιμή ρύθμισης της βαλβίδας ρύθμισης.

Αυτή η ίδια τιμή μπορεί να προσδιοριστεί με τον τύπο:

Κβ=0,316G / √ΔΡκ,

όπου:

• Κβ – η τιμή ρύθμισης·
• G – η παροχή του θερμοφόρου μέσου·
• ΔΡκ – οι απώλειες πίεσης στη βαλβίδα ρύθμισης.

Παρόμοιοι υπολογισμοί εκτελούνται για κάθε μεμονωμένη βαλβίδα ρύθμισης του μονοσωλήνιου συστήματος.

Βέβαια, το εύρος των απωλειών πίεσης σε κάθε βαλβίδα ρύθμισης (ΡΒ) υπολογίζεται με τον τύπο:

ΔΡκο=ΔPo + ΔΡκ – ΔPn,

όπου:

• ΔPo – οι πιθανές απώλειες πίεσης·
• ΔΡκ – οι απώλειες πίεσης στη βαλβίδα ρύθμισης (ΡΒ)·
• ΔPn – οι απώλειες πίεσης στο τμήμα n του δακτυλίου κυκλοφορίας (χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες στη βαλβίδα ρύθμισης).

Εάν από τους υπολογισμούς δεν προκύψουν οι απαραίτητες τιμές για το μονοσωλήνιο σύστημα θέρμανσης συνολικά, συνιστάται η εφαρμογή μιας παραλλαγής μονοσωλήνιου συστήματος που περιλαμβάνει αυτόματους ρυθμιστές παροχής.

Αυτόματος ρυθμιστής παροχής, εγκατεστημένος στη γραμμή επιστροφής του θερμοφόρου μέσου. Η συσκευή ρυθμίζει τη συνολική παροχή του θερμοφόρου μέσου για ολόκληρο το μονοσωλήνιο κύκλωμα

Τέτοιες συσκευές, όπως οι αυτόματοι ρυθμιστές, τοποθετούνται στα τελικά τμήματα του κυκλώματος (κόμβοι σύνδεσης σε ανυψωτήρες, κλάδοι απαγωγής) στα σημεία σύνδεσης με τη γραμμή επιστροφής.

Εάν τεχνικά αλλάξει η διαμόρφωση του αυτόματου ρυθμιστή (αντικατάσταση της βαλβίδας εκκένωσης με το πώμα), η εγκατάσταση των συσκευών είναι δυνατή και στις γραμμές τροφοδοσίας του θερμοφόρου μέσου.

Με τη βοήθεια των αυτόματων ρυθμιστών παροχής πραγματοποιείται η σύνδεση των δακτυλίων κυκλοφορίας. Κατά τη διάρκεια αυτής, προσδιορίζονται οι απώλειες πίεσης ΔΡς στα τελικά τμήματα (ανυψωτήρες, κλάδοι οργάνων).

Οι υπόλοιπες απώλειες πίεσης εντός των ορίων του δακτυλίου κυκλοφορίας κατανέμονται μεταξύ των κοινών τμημάτων των αγωγών (ΔΡμρ) και του γενικού ρυθμιστή παροχής (ΔΡρ).

Η τιμή της προσωρινής ρύθμισης του γενικού ρυθμιστή επιλέγεται σύμφωνα με τα διαγράμματα που παρέχονται στην τεχνική τεκμηρίωση, λαμβάνοντας υπόψη το ΔΡμρ των τελικών τμημάτων.

Οι απώλειες πίεσης στα τελικά τμήματα υπολογίζονται με τον τύπο:

ΔΡς=ΔΡππ – ΔΡμρ – ΔΡρ,

όπου:

• ∆Ρρ – υπολογιζόμενη τιμή;
• ∆Ρππ – δεδομένη διαφορά πίεσης;
• ∆Ρμρ – απώλειες Ρραβ στα τμήματα των αγωγών;
• ∆Ρρ – απώλειες Ρραβ στο γενικό ΡΒ.

Η ρύθμιση του αυτόματου ρυθμιστή του κύριου δακτυλίου κυκλοφορίας (υπό την προϋπόθεση αρχικά μη καθορισμένης διαφοράς πίεσης) πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη την ελάχιστη δυνατή τιμή από το εύρος ρύθμισης στην τεχνική τεκμηρίωση του οργάνου.

Η ποιότητα ελέγχου των ροών από τον αυτοματισμό του γενικού ρυθμιστή ελέγχεται από τη διαφορά απωλειών πίεσης σε κάθε επιμέρους ρυθμιστή ανόδου ή κλάδου συσκευών.

Εφαρμογή και οικονομική αιτιολόγηση

Η απουσία απαιτήσεων για τη θερμοκρασία του ψυχρού θερμαντικού μέσου αποτελεί αφετηρία για τον σχεδιασμό μονοσωλήνων συστημάτων θέρμανσης με θερμοστάτες, με εγκατάσταση ΤΡ στις γραμμές τροφοδοσίας των καλοριφέρ. Επιπλέον, είναι υποχρεωτικός ο εξοπλισμός του θερμικού σημείου με αυτόματη ρύθμιση.

Θερμοστάτης εγκατεστημένος στη γραμμή που τροφοδοτεί το θερμαντικό μέσο στο καλοριφέρ θέρμανσης. Για την εγκατάσταση χρησιμοποιήθηκαν μεταλλικά εξαρτήματα, τα οποία είναι βολικά για εργασία με σωλήνες πολυπροπυλενίου.

Λύσεις σχεδιασμού όπου απουσιάζουν οι θερμορυθμιστικές συσκευές στις γραμμές τροφοδοσίας των καλοριφέρ χρησιμοποιούνται επίσης στην πράξη. Αλλά η εφαρμογή τέτοιων σχημάτων οφείλεται σε ελαφρώς διαφορετικές προτεραιότητες διασφάλισης του μικροκλίματος.

Συνήθως, μονοσωλήνα σχήματα χωρίς αυτόματη ρύθμιση εφαρμόζονται για ομάδες χώρων που έχουν σχεδιαστεί με αντιστάθμιση θερμικών απωλειών (50% και άνω) μέσω πρόσθετων συσκευών: αερισμός τροφοδοσίας, κλιματισμός, ηλεκτρική θέρμανση.

Επίσης, η διάταξη μονοσωλήνων συστημάτων συναντάται σε έργα όπου οι κανονισμοί επιτρέπουν θερμοκρασία θερμαντικού μέσου που υπερβαίνει την οριακή τιμή του εύρους λειτουργίας του θερμοστάτη.

Τα έργα πολυκατοικιών όπου η λειτουργία του συστήματος θέρμανσης συνδέεται με τη μέτρηση της καταναλισκόμενης θερμότητας μέσω μετρητών, συνήθως διαμορφώνονται σύμφωνα με ένα περιμετρικό μονοσωλήνο σχήμα.

Το περιμετρικό μονοσωλήνο σχήμα είναι ένα είδος «κλασικής λύσης», που χρησιμοποιείται συχνά στην πρακτική της δημοτικής και ιδιωτικής κατοικίας. Θεωρείται απλό και οικονομικό για διαφορετικές συνθήκες (+)

Η οικονομική αιτιολόγηση για την υλοποίηση ενός τέτοιου σχήματος υπόκειται στη θέση των κύριων ανόδων σε διαφορετικά σημεία της κατασκευής.

Τα κύρια κριτήρια υπολογισμού είναι το κόστος δύο κύριων υλικών: σωλήνες θέρμανσης και εξαρτήματα.

Σύμφωνα με πρακτικά παραδείγματα υλοποίησης του περιμετρικού μονοσωλήνου συστήματος, η αύξηση της Dυ διατομής διέλευσης των αγωγών κατά δύο φορές συνοδεύεται από αύξηση των δαπανών για αγορά σωλήνων κατά 2-3 φορές. Και οι δαπάνες για εξαρτήματα αυξάνονται έως και 10 φορές, ανάλογα με το υλικό κατασκευής των εξαρτημάτων.

Υπολογιστική βάση για την εγκατάσταση

Η εγκατάσταση ενός μονοσωλήνιου συστήματος, από την άποψη της διάταξης των λειτουργικών στοιχείων, ουσιαστικά δεν διαφέρει από τη διάταξη των ίδιων δισωλήνιων συστημάτων. Οι κύριοι ανυψωτήρες συνήθως τοποθετούνται εκτός των οικιστικών χώρων.

Σύμφωνα με τους κανονισμούς SNiP, συνιστάται η τοποθέτηση των ανυψωτήρων εντός ειδικών φρεατίων ή αυλακώσεων. Ο κλάδος του διαμερίσματος παραδοσιακά τοποθετείται περιμετρικά.

Παράδειγμα τοποθέτησης αγωγών συστήματος θέρμανσης σε ειδικά διανοιγμένες αυλακώσεις. Αυτή η διάταξη χρησιμοποιείται συχνά στη σύγχρονη κατασκευή.

Η τοποθέτηση των αγωγών πραγματοποιείται σε ύψος 70-100 mm από το άνω άκρο της σανίδας δαπέδου. Ή η εγκατάσταση γίνεται κάτω από διακοσμητική σανίδα βάσης ύψους 100 mm και άνω, με πλάτος έως 40 mm. Η σύγχρονη παραγωγή κατασκευάζει εξειδικευμένες επενδύσεις για την εγκατάσταση υδραυλικών ή ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.

Η σύνδεση των καλοριφέρ πραγματοποιείται με διάταξη «άνω-κάτω» με σωληνώσεις στη μία πλευρά ή και στις δύο πλευρές. Η θέση των θερμοστατών σε συγκεκριμένη πλευρά δεν είναι κρίσιμη, αλλά αν η εγκατάσταση της συσκευής θέρμανσης γίνεται κοντά σε μπαλκονόπορτα, η τοποθέτηση του θερμοστάτη πρέπει να γίνεται υποχρεωτικά στην πλευρά που βρίσκεται μακριά από την πόρτα.

Η τοποθέτηση σωλήνων πίσω από τη σανίδα βάσης φαίνεται προτιμότερη από διακοσμητική άποψη, αλλά θυμίζει μειονεκτήματα όταν πρόκειται για τη διέλευση από περιοχές με εσωτερικές πόρτες.

Αγωγοί τοποθετημένοι κάτω από διακοσμητική σανίδα βάσης. Μπορεί να θεωρηθεί κλασική λύση για μονοσωλήνια συστήματα που εφαρμόζονται σε νεόδμητες κατοικίες διαφόρων κατηγοριών.

Η σύνδεση συσκευών θέρμανσης (καλοριφέρ) με μονοσωλήνιους ανυψωτήρες πραγματοποιείται βάσει σχεδίων που επιτρέπουν μικρή γραμμική επιμήκυνση σωλήνων ή βάσει σχεδίων με αντιστάθμιση της επιμήκυνσης λόγω διακυμάνσεων θερμοκρασίας.

Η τρίτη επιλογή σχεδίασης, που προβλέπει τη χρήση τρίοδου ρυθμιστή, δεν συνιστάται για λόγους οικονομίας.

Εάν η διάταξη του συστήματος προβλέπει την τοποθέτηση ανυψωτήρων κρυμμένων σε αυλακώσεις τοίχων, συνιστάται η χρήση γωνιακών θερμοστατών τύπου RTD-G και βαλβίδων αποκοπής παρόμοιων με συσκευές της σειράς RLV.

Επιλογές σύνδεσης: 1,2 – για συστήματα που επιτρέπουν γραμμική διαστολή σωλήνων· 3,4 – για συστήματα σχεδιασμένα για χρήση πρόσθετων πηγών θερμότητας· 5,6 – οι λύσεις με τρίοδες βαλβίδες θεωρούνται ασύμφορες (+)

Η διάμετρος της διακλάδωσης σωλήνα προς τις συσκευές θέρμανσης υπολογίζεται με τον τύπο:

D >= 0.7√V,

όπου:

• 0,7 – συντελεστής;
• V – εσωτερικός όγκος του καλοριφέρ.

Η διακλάδωση εκτελείται με μια κλίση (τουλάχιστον 5%) προς την κατεύθυνση της ελεύθερης εξόδου του θερμαντικού μέσου.

Επιλογή του κύριου κυκλώματος κυκλοφορίας

Εάν η σχεδιαστική λύση προβλέπει τη διάταξη ενός συστήματος θέρμανσης βάσει πολλών κυκλοφοριακών δακτυλίων, απαιτείται η επιλογή του κύριου κυκλοφοριακού δακτυλίου. Η επιλογή, θεωρητικά (και πρακτικά), θα πρέπει να γίνεται με βάση τη μέγιστη τιμή μεταφοράς θερμότητας του πιο απομακρυσμένου θερμαντικού σώματος.

Αυτή η παράμετρος επηρεάζει σε κάποιο βαθμό την εκτίμηση του υδραυλικού φορτίου συνολικά που αναλογεί στο κυκλοφοριακό δακτύλιο.

Κυκλοφοριακός δακτύλιος με μορφή δομικού διαγράμματος. Για διάφορες εκδόσεις σχεδιασμού, μπορεί να υπάρχουν αρκετοί τέτοιοι δακτύλιοι. Ωστόσο, μόνο ένας δακτύλιος είναι ο κύριος (+).

Η μεταφορά θερμότητας του απομακρυσμένου στοιχείου υπολογίζεται με τον τύπο:

Ατπ = Qβ / Qοπ + ΣQοπ,

όπου:

• Ατπ – υπολογιζόμενη μεταφορά θερμότητας του απομακρυσμένου στοιχείου;
• Qβ – απαραίτητη μεταφορά θερμότητας του απομακρυσμένου στοιχείου;
• Qοπ – μεταφορά θερμότητας από τα θερμαντικά σώματα στο χώρο;
• ΣQοπ – άθροισμα της απαραίτητης μεταφοράς θερμότητας όλων των στοιχείων του συστήματος.

Επιπλέον, η παράμετρος του αθροίσματος της απαραίτητης μεταφοράς θερμότητας μπορεί να αποτελείται από το άθροισμα των τιμών των στοιχείων που προορίζονται να εξυπηρετούν ολόκληρο το κτίριο ή μόνο ένα μέρος του. Για παράδειγμα, κατά τον υπολογισμό της θερμότητας ξεχωριστά για χώρους που καλύπτονται από έναν μεμονωμένο ανυψωτήρα ή για ξεχωριστές περιοχές που εξυπηρετούνται από έναν κλάδο συσκευών.

Γενικά, η υπολογιζόμενη μεταφορά θερμότητας οποιουδήποτε άλλου θερμαντικού σώματος που είναι εγκατεστημένο στο σύστημα υπολογίζεται με έναν ελαφρώς διαφορετικό τύπο:

Ατπ = Qοπ / Qπομ,

όπου:

• Qοπ – απαραίτητη θερμική μεταφορά για ένα μεμονωμένο θερμαντικό σώμα;
• Qπομ – θερμική ανάγκη για ένα συγκεκριμένο χώρο όπου χρησιμοποιείται μονοσωλήνιο σύστημα.

Ο ευκολότερος τρόπος για να κατανοήσει κανείς τους υπολογισμούς και την εφαρμογή των λαμβανόμενων τιμών είναι μέσω ενός συγκεκριμένου παραδείγματος.

Πρακτικό παράδειγμα υπολογισμού

Για μια κατοικία απαιτείται ένα μονοσωλήνιο σύστημα με έλεγχο από θερμοστάτη.

Η τιμή της ονομαστικής ικανότητας ροής της συσκευής στο μέγιστο όριο ρύθμισης είναι 0,6 μ³/h/bar (κ1). Η μέγιστη δυνατή χαρακτηριστική ικανότητας ροής για αυτή την τιμή ρύθμισης είναι 0,9 μ³/h/bar (κ2).

Η μέγιστη δυνατή πτώση πίεσης του ΘΡ (σε επίπεδο θορύβου 30 dB) – όχι περισσότερο από 27 kPa (ΔΡ1). Η πίεση της αντλίας είναι 25 kPa (ΔΡ2). Η πίεση λειτουργίας για το σύστημα θέρμανσης – 20 kPa (ΔΡ).

Πρέπει να προσδιοριστεί το εύρος απωλειών πίεσης για το ΘΡ (ΔΡ1).

Η τιμή της εσωτερικής μεταφοράς θερμότητας υπολογίζεται ως εξής: Ατρ = 1 – κ1/κ2 (1 – 06/09) = 0,56. Από αυτό υπολογίζεται το απαιτούμενο εύρος απωλειών πίεσης στο ΘΡ: ΔΡ1 = ΔΡ * Ατρ (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Εάν οι ανεξάρτητοι υπολογισμοί οδηγούν σε απροσδόκητα αποτελέσματα, καλύτερα να απευθυνθείτε σε ειδικούς ή να χρησιμοποιήσετε έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή για επαλήθευση.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Λεπτομερής ανάλυση των υπολογισμών με τη βοήθεια ηλεκτρονικού προγράμματος με επεξηγήσεις για την εγκατάσταση και τη βελτίωση της λειτουργικότητας του συστήματος:

Πρέπει να σημειωθεί ότι ένας πλήρης υπολογισμός ακόμα και των πιο απλών λύσεων συνοδεύεται από πλήθος υπολογιζόμενων παραμέτρων. Φυσικά, ο υπολογισμός όλων ανεξαιρέτως είναι δίκαιος υπό την προϋπόθεση ότι η διάταξη του συστήματος θέρμανσης είναι κοντά σε μια ιδανική δομή. Ωστόσο, στην πραγματικότητα δεν υπάρχει τίποτα ιδανικό.

Επομένως, συχνά βασίζονται στους ίδιους τους υπολογισμούς, καθώς και σε πρακτικά παραδείγματα και στα αποτελέσματα της λειτουργίας αυτών των παραδειγμάτων. Αυτή η προσέγγιση είναι ιδιαίτερα δημοφιλής για την ιδιωτική κατοικία.

Έχετε κάτι να προσθέσετε ή προέκυψαν ερωτήσεις σχετικά με τον υπολογισμό του μονοσωλήνιου συστήματος θέρμανσης; Μπορείτε να αφήσετε σχόλια στη δημοσίευση, να συμμετάσχετε σε συζητήσεις και να μοιραστείτε τη δική σας εμπειρία από την εγκατάσταση του κυκλώματος θέρμανσης. Η φόρμα επικοινωνίας βρίσκεται στο κάτω μέρος.