Hydraulische Abrechnung der Heizungsanlage: Aufgabe und Ablauf der Ausführung, Berechnung

Hydraulische Berechnung von Wasserheizungsrohren

Die hydraulische Berechnung von Wasser- und Dampfheizungsanlagen wird durchgeführt, um die wirtschaftliche Auslegung von Rohrleitungen zu ermitteln. Damit soll die Bewegung der berechneten Anzahl von Kühlmittel pro Zeiteinheit für alle Zirkulationsringe und Abzweige des Heizungssystems sichergestellt werden.

Das Verfahren zur hydraulischen Berechnung von Rohrleitungen des Wasserheizungssystems nach den spezifischen linearen Druckkosten:

1. Die Heizungsanlagen, die die Steigleitungen bedienen und umwälzen, befinden sich auf den Bodenabsichten des Gebäudes. Es wird eine solide Version der Verlegung von Versorgungs- und Arbeitsleitungen gewählt. Erstellen Sie ein axonometrisches (berechnetes) Schema der Heizungsanlagen mit allen absperrenden, regulierenden und lufttechnischen Verstärkungen. Das Schema zeigt die Wärmeleistung eines jeden Heizgerätes.

In Abbildung 2.2. ist die Variante des berechneten Heizungsschemas mit horizontalen Steigleitungen für ein einstöckiges Gebäude dargestellt.

2. Wählen Sie einen wichtigen Zirkulationsring. In Zwei-Rohr-Systemen wird ein Ring für den Schlüssel genommen, der durch das untere Gerät der Steigleitung verläuft, das vom thermischen Knoten (Eingang) entfernt ist, bei einer horizontalen Anordnung der Steigleitungen – ein Ring, der durch ein entferntes Heizgerät verläuft. In Dead-End-Schemata von Einrohrsystemen wird ein Ring, der durch eine entfernte Steigleitung verläuft, als Schlüssel verwendet.

In dem gegebenen Schema (Abb. 2.2) schmückt der Schlüsselring die Bereiche AB+BV.

3. Die Berechnungsbereiche – Rohrabschnitte mit konstanten Kosten für das Kühlmittel, die auch die thermische Belastung und die Länge eines jeden Abschnitts anzeigen – werden identifiziert und nummeriert. Die Summe der Längen aller berechneten Abschnitte ergibt den Wert des berechneten Zirkulationsrings. Auf dem Regal zeigt die Reihenfolge die Nummern der Plots, in der Ziffer, die thermische Strömung in diesem Ort gehalten, in den Bezeichnungen, die Länge der Stelle.

4. Bestimmen Sie den berechneten Zirkulationsdruck des Kopfrings. Bei Heizungsanlagen mit Zwangsumlauf des Kühlmittels ist der berechnete Umwälzdruck

wobei r_н – von der Pumpe erzeugter Druck, PA; R_е – Natürlicher Druck des Wassers in den Heizungsanlagen und Rohrleitungen, PA.

Bei Industrie- und niedriggeschossigen Wohn- und Sozialgebäuden mit Zwangsumlauf des Kühlmittels kann der natürliche Druck des in den Geräten und Rohrleitungen anhaftenden Wassers vernachlässigt werden, da er geringer ist als der von der Pumpe erzeugte Druck [1].

Der berechnete Zirkulationsdruck p ist dann gleich dem Druck der Pumpe p_н, d.h. P = p_н. Es wird empfohlen, den geschätzten Zirkulationsdruck auf der Grundlage der durchschnittlichen Druckkosten zu ermitteln, die 100 PA pro Meter eines größer dimensionierten Berechnungsrings entsprechen [2].

Dann ist P = 100 ∙ ∑L, wobei ∑L die Summe der Längen aller Abschnitte des Kopfumlaufrings ist.

5. Bestimmen Sie die durchschnittliche Bedeutung des spezifischen Abfalls des Reibungsdrucks in den Rohrleitungen des berechneten Rings

wobei 0,65 ein Koeffizient ist, der den Anteil der Kosten für den Reibungsdruck an den Verbindungskosten in der Rohrleitung berücksichtigt; ∑L – die Gesamtlänge aller Abschnitte des Rings, m.

6. Bestimmen Sie die Kosten für das Kühlmittel in jedem Berechnungsabschnitt G_уч, kg/h

wobei – die Wärmebelastung des Standorts (Wärmeleistung aller Heizgeräte, zu denen das Kühlmittel in diesem Abschnitt gelangt), W; C – die Wärmekapazität des Wassers KJ/(kg – º C); t₁,t₂ – Wärme des Kühlmittels in den Versorgungs- und Umwälzleitungen, o C; β₁,β₂ – derselbe wie in Formel 2.33; 3.6 – der Koeffizient der Übersetzung von WT in KJ/kg.

7. Nach den ermittelten Werten, kg/h und r_срPa/m mit Hilfe der Berechnungstabellen (z. B. Anhang 6 [8] und 10 [4]) oder eines speziellen Nomogramms (Abb. 2.3) die richtigen Dialekte der Rohre des berechneten Rings auswählen.

Anhand dieses Nomogramms (oder der Tabellen) werden die Geschwindigkeit der Bewegung des Kühlmittels m/s und die tatsächlichen spezifischen Druckkosten für die Reibung R. bestimmt.

Zum Beispiel, wenn die Kosten des Kühlmittels in der geschätzten Stelle 400 kg/h in Anspruch nehmen, dann mit R_ср= 65 PA/m hat das Kriterium des Rohrleitungsdialekts die Möglichkeit, d = 20 oder 25 mm zu sein. Wenn man D = 20 mm wählt, verringern sich fast die spezifischen Druckkosten im Standort R = 90 PA/M, die Geschwindigkeit der Bewegung des Kühlmittels V = -0,32 m/s.

Alle bei der Berechnung der Wärmeversorgung erworbenen Daten werden in eine spezielle Tabelle eingetragen (siehe Tabelle 2.11).

Zusammenfassende Tabelle der Ergebnisse der hydraulischen Berechnung der Rohrleitungen von Heizungsanlagen

8. Bestimmen Sie die Druckkosten Z, PA zur Überwindung von Fernwiderständen an jedem Berechnungsort:

wobei – die Summe der Koeffizienten der Fernwiderstände in dem berechneten Abschnitt der Rohrleitung; V – die Geschwindigkeit des Kühlmittels, m/s; ρ ist die Dichte des Kühlmittels, kg/m 3.

Die geschätzte Bedeutung der Koeffizienten der Fernwiderstände des Heizungssystems ist in Tabelle 2.12 angegeben. Bei der Berechnung der einzelnen Abschnitte der Wärmeversorgung wird der Fernwiderstand der T-Stücke und Kreuzungen nur der berechneten Stelle mit den geringsten Kosten für das Kühlmittel zugerechnet; die Fernwiderstände von Heizgeräten, Kesseln und Heizkörpern werden in jeder an sie angrenzenden Wärmeleitung gleichermaßen berücksichtigt.

Danach werden die gemeinsamen Kosten des RL + Z-Drucks an einer beliebigen Stelle und der Gesamtdruckverlust im berechneten Ring ermittelt. .

Die Durchmesser der Rohrleitungen werden korrekt aufgelistet, wenn im Ring ein gewisser (5-10%) Druckvorrat für nicht berücksichtigte Fernwiderstände und wahrscheinliche Unrichtigkeiten bei der Installation der Heizungsanlage vorhanden ist, d.h. die Bedingung sollte erfüllt sein

Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, dann ist es an der Zeit, einige Abschnitte des Zirkulationsrings neu zu berechnen (Rohre auszutauschen).

Nach der Berechnung des Hauptzirkulationsrings wird eine hydraulische Berechnung der anderen Ringe durchgeführt. Bei einigen Ringen besteht die Möglichkeit, dass sie gemeinsame Berechnungen mit einem Hauptumlaufring besitzen.

So enthält zum Beispiel der A-B-G Rein (Abb. 2.2) die gemeinsamen Schätzungen Nr. 1 … 5, 10 … 13 mit einem Schlüsselumlaufring, und der A-D-Ring enthält damit keine Fugenbereiche.

Der berechnete (disponierte) Zirkulationsdruck der Ringe A-D ist gleich dem berechneten Druck des Kopfzirkulationsringes. Daraus ergibt sich der durchschnittliche spezifische Reibungsverlust in den Rohrleitungen dieses Ringes nach Formel 2.43 zu

wobei P der verfügbare Druck, PA, ist; ∑L_а-д -die Länge aller berechneten Abschnitte des Rings A-D.

In dem in Abb. 2.2. dargestellten Heizsystem ist P für den Ring A-D genauso groß wie der berechnete Umlaufdruck des Kopfrings, m.

Der geschätzte Zirkulationsdruck der Abzweigungen der Ringe des AB-G-Rings, der gemeinsame Abschnitte mit einem Schlüsselzirkulationsring hat, orientiert sich an der Summe des Druckverlusts der Abschnitte des Kopfzirkulationsrings, der nicht im A-b-g-Ring enthalten ist, d.h. Abschnitte Nr. 6 … 9 9

wobei ∑ (RL + Z)_6…9 – Gesamtdruckkosten in den Bereichen Nr. 6 … 9 des Kopfumlaufrings.

Der durchschnittliche spezifische Verlust des Gaszweigs beträgt

Die Bedeutung des Fernwärmewiderstandskoeffizienten von Bauteilen von Wasserheizungsanlagen (nach VNIIIGS)

Bei der Durchführung von Berechnungen sind gigantische Diskrepanzen zwischen R_ср und dem tatsächlichen R zu erwarten, insbesondere in Berechnungsbereichen mit geringen Kosten. Da zum Beispiel der kleinste Heizungsrohrleitungsabschnitt 15 mm beträgt, müssen die geringen Kosten in diesen Bereichen durch die Überschätzung des Druckverlustes in anderen Bereichen oder die doppelt gesteuerten Anzapfungen am letzten Heizgerät des berechneten Ringes kompensiert werden. Die Druckkosten in den verschiedenen Zirkulationskreisen dürfen sich nicht mehr als um fünfzehn Prozent unterscheiden. Der Ausfall des Druckverlustes, der 15% übersteigt, kann zu einem System des Systems mit Abweichungen von den berechneten Kosten, der Wassertemperatur und dem Wärmeverlust der Heizgeräte führen. Reis. 2.2. Berechnungsschema eines Zweirohr-Heizungssystems eines 1-stöckigen Gebäudes mit horizontaler Anordnung der Steigleitungen

Methoden der hydraulischen Berechnung von Heizungsanlagen

Die meisten modernen Industrie- und Wohngebäude werden im Winter beheizt, da sie bereits über eine zentrale Wärmeversorgung verfügen. Aber es gibt häufige Fälle, in denen autonome (autonome) Wärmeerzeuger für die Beheizung von Wohnräumen eingesetzt werden. Bei ihrer autonomen Installation ist es nicht möglich, ohne eine vorbereitende hydraulische Berechnung der Heizung für das gesamte Ensemble als Ganzes durchgeführt werden.

Hydraulische Berechnung der Heizungskanäle

Die hydraulische Berechnung der Heizungsanlage ist in der Regel mit der Auswahl der in bestimmten Abschnitten des Netzes verlegten Rohre verbunden. Wenn sie durchgeführt wird, sind entsprechende Punkte vorgesehen:

• der Druck und seine Veränderungen in der Rohrleitung bei dieser Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels;
• der geschätzte Verbrauch;
• typische Abmessungen des verwendeten Rohrs.

Bei der Berechnung des ersten dieser Merkmale wird grundsätzlich die Pumpleistung berücksichtigt. Sie sollte zur Überwindung des hydraulischen Widerstandes der Heizkonturen genommen werden. In diesem Fall kommt der Gesamtlänge der Polypropylenrohre die entscheidende Bedeutung zu, mit deren Zunahme ein kontinuierlicher hydraulischer Widerstand des Gesamtsystems zunimmt. Anhand der Berechnungsergebnisse werden die für die weitere Installation der Heizungsanlage notwendigen Kennwerte und die korrekte Beanspruchung der aktiven Normen ausgerichtet.

Berechnung der Eigenschaften des Kühlmittels

Die Berechnung des Kühlmittels wird kombiniert, um die richtigen Eigenschaften zu bestimmen:

• die Geschwindigkeit der Bewegung der Masse durch die Rohrleitung mit diesen Parametern;
• ihre durchschnittliche Temperatur;
• der mit den Ansprüchen an die Leistung von Heizungsanlagen verbundene Trägerverbrauch.

Bei der Bestimmung aller aufgeführten Parameter, die sich direkt auf das Kühlmittel beziehen, wird notwendigerweise der hydraulische Widerstand der Leitung berücksichtigt. Auch das Vorhandensein von Absperrorganen, die ein ernsthaftes Hindernis für die freie Bewegung des Mediums darstellen, wird berücksichtigt. Dieses Moment ist bei Heizungsanlagen besonders wichtig, zu denen auch Thermostat- und Wärmetauschvorrichtungen gehören.

Die bekannten Formeln zur Berechnung der Parameter des Kühlmittels (unter Berücksichtigung der Hydraulik) sind recht komplex und in der Praxis unpraktisch. Die Online-Rechner verwenden einen vereinfachten Ansatz, der es Ihnen ermöglicht, das Ergebnis mit einem akzeptablen Fehler für diese Methode zu erhalten. Dennoch ist es wichtig, sich vor der Installation Gedanken über den Kauf einer Pumpe zu machen, die mindestens die berechneten Werte aufweist. Nur in diesem Fall besteht die Gewissheit, dass die Anforderungen an das System nach diesem Kriterium vollständig erfüllt sind und dass es in der Lage ist, den Raum auf angenehme Temperaturen zu erwärmen.

Die Berechnung des Systemwiderstands und die Auswahl der Umwälzpumpe

Bei der Berechnung des hydraulischen Widerstands der Heizungsanlage wird die Variante der natürlichen Zirkulation des Kühlmittels entsprechend seiner Konturen ausgeschlossen. Es wird nur der Fall der erzwungenen Passage entlang der Wärmekonturen eines verzweigten Netzes von Heizungsrohren berücksichtigt. Damit das System mit einem bestimmten Wirkungsgrad arbeiten kann, ist eine Probe der Pumpe erforderlich, die bewusst den richtigen Druck garantiert. Dieser Wert wird in der Regel als das Volumen der Förderung des Kühlmittels in der gewählten Zeiteinheit dargestellt.

Um den Gesamtwert des Widerstandes zu bestimmen, der durch die Kupplung von Wasserteilchen mit den Innenflächen der Rohre in den Autobahnen verursacht wird, wird die folgende Formel verwendet: R = 510 4 V 1,9 / D 1,32 (PA / M). Das Symbol V in diesem Verhältnis entspricht der Geschwindigkeit der Strömung. Bei der Durchführung unabhängiger Berechnungen wird stets davon ausgegangen, dass diese Formel nur für Geschwindigkeiten von höchstens 1,25 m/s gilt. Wenn der Benutzer den Wert des aktuellen Aufwands der GSV kennt, ist es erlaubt, eine ungefähre Abschätzung zu verwenden, die es erlaubt, den Innenquerschnitt des Rohrs aus Polypropylen zu bestimmen.

Am Ende der Hauptberechnungen sollte man sich auf eine spezielle Tabelle beziehen, die die ungefähren Querschnitte der Rohrdurchlässe angibt, je nach den Zahlen, die man bei der Berechnung der Zahlen erhält. Am schwierigsten und zeitaufwändigsten ist das Verfahren zur Bestimmung des hydraulischen Widerstands in den folgenden Bereichen der laufenden Rohrleitung:

• in den Verbindungszonen der einzelnen Elemente;
• in den Ventilen, die das Heizungssystem bedienen;
• in Ventilen und Steuergeräten.

Nachdem alle gewünschten Parameter, die sich auf die Arbeitseigenschaften des Kühlmittels beziehen, gefunden wurden, werden alle anderen Indikatoren des Systems bestimmt.

Berechnung des Wasservolumens und des Fassungsvermögens des Ausdehnungsgefäßes

Für die Berechnung der Betriebseigenschaften eines Ausdehnungsgefäßes, das für jedes geschlossene Heizsystem obligatorisch ist, müssen Sie das Phänomen der Zunahme des Flüssigkeitsvolumens in diesem Gefäß verstehen. Dieser Indikator wird unter Berücksichtigung der Änderungen der wichtigsten Betriebseigenschaften, einschließlich der Temperaturschwankungen, bewertet. In diesem Fall ändert er sich in einem sehr weiten Bereich – von +20 Grad im Innenbereich bis hin zu Arbeitswerten von 50-80 Grad.

Die Berechnung des Volumens des Ausdehnungsgefäßes ist problemlos möglich, wenn Sie eine grobe Schätzung verwenden, die sich in der Praxis bewährt hat. Sie beruht auf den Erfahrungen beim Betrieb der Anlage, wonach das Volumen des Ausdehnungsgefäßes etwa ein Zehntel der gesamten im System zirkulierenden Kühlmittelmenge beträgt. Dabei werden alle Elemente der Anlage berücksichtigt, einschließlich der Heizkörper (Batterien) und des Wassermantels der Kesselanlage. Um den genauen Wert des gewünschten Indikators zu bestimmen, müssen Sie den Ausweis des verwendeten Geräts nehmen und darin die Angaben zur Kapazität der Batterien und des Arbeitstanks des Heizkessels finden.

Nach deren Bestimmung ist es nicht schwierig, den Kühlmittelüberschuss im System zu ermitteln. Dazu wird zunächst die Querschnittsfläche der Polypropylenrohre berechnet und der daraus resultierende Wert mit der Länge der Rohrleitung multipliziert. Nach der Aufsummierung für alle Zweige der Heizungsanlage werden die Zahlen aus dem Pass für die Heizkörper und den Heizkessel dazu addiert. Anschließend wird ein Zehntel der Gesamtsumme gezählt.

Ergibt sich beispielsweise für eine Hausanlage ein Fassungsvermögen von etwa 150 Litern, so beträgt das geschätzte Fassungsvermögen des Ausdehnungsgefäßes etwa 15 Liter.

Bestimmung der Druckverluste in Rohrleitungen

Der Druckverlustwiderstand in dem Kreislauf, durch den das Kühlmittel zirkuliert, wird als Gesamtwert für alle Einzelkomponenten ermittelt. Zu letzteren gehören:

• die Verluste im Primärkreislauf, bezeichnet als ∆Plk;
• lokale Wärmeträgerkosten (∆Plm);
• Druckverluste in speziellen Zonen, die unter der Bezeichnung ∆Ptg als “Wärmeerzeuger” bezeichnet werden;
• Verluste innerhalb des eingebauten Wärmetauschersystems ∆Pto.

Nach Summierung dieser Werte erhält man den gewünschten Indikator, der den gesamten hydraulischen Widerstand des Systems ∆Pco charakterisiert.

Neben dieser verallgemeinerten Methode gibt es weitere Möglichkeiten, den Druckverlust in Polypropylenrohren zu bestimmen. Eine davon basiert auf dem Vergleich von zwei Indikatoren, die am Anfang und am Ende der Rohrleitung angebracht sind. In diesem Fall kann der Druckverlust durch einfache Subtraktion der Anfangs- und Endwerte, die von zwei Manometern ermittelt werden, berechnet werden.

Eine andere Möglichkeit zur Berechnung des gewünschten Indikators basiert auf der Anwendung einer komplexeren Formel, die alle Faktoren berücksichtigt, die die Eigenschaften des Wärmestroms beeinflussen. Das unten angegebene Verhältnis berücksichtigt in erster Linie den Verlust an Flüssigkeitsdruck, der durch die große Länge der Rohrleitung entsteht.

• h ist der Flüssigkeitsdruckverlust, der im untersuchten Fall in Metern gemessen wird.
• λ ist der hydraulische Widerstandskoeffizient (oder Reibungskoeffizient), der mit anderen Berechnungsmethoden ermittelt wird.
• L ist die Gesamtlänge der bedienten Rohrleitung, die in laufenden Metern gemessen wird.
• D ist die Innengröße des Rohrs, die das Volumen des Kühlmittelstroms bestimmt.
• V ist die Durchflussmenge der Flüssigkeit, gemessen in Standardeinheiten (Meter pro Sekunde).
• Das Symbol g steht für die Beschleunigung des freien Falls, die 9,81 m/s2 beträgt.

Von großem Interesse sind die Verluste, die durch den hohen hydraulischen Reibungskoeffizienten verursacht werden. Er hängt von der Rauheit der Innenflächen der Rohre ab. Die in diesem Fall verwendeten Verhältnisse gelten nur für Rohre mit einer runden Standardform. Die endgültige Formel zu ihrer Ermittlung sieht wie folgt aus:

• V – die Geschwindigkeit der Bewegung der Wassermassen, gemessen in Meter/Sekunde.
• D – Innendurchmesser, der den freien Raum für die Bewegung des Kühlmittels bestimmt.
• Der Koeffizient im Nenner gibt die kinematische Viskosität der Flüssigkeit an.

Der letztgenannte Indikator bezieht sich auf konstante Werte und wird anhand von speziellen Tabellen ermittelt, die in großer Zahl im Internet veröffentlicht werden.

Mit der Beschleunigung des Kühlmittelflusses nimmt auch der Widerstand gegen seine Bewegung zu. Gleichzeitig nehmen auch die Verluste im Heizungsnetz zu, deren Wachstum nicht proportional zu dem Impuls ist, der diesen Effekt verursacht hat (es ändert sich nach einem quadratischen Gesetz). Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass ein hoher Flüssigkeitsdurchsatz in einer Rohrleitung sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht nicht vorteilhaft ist.