Изчисляване на еднотръбна отоплителна система: какво да вземете предвид при изчислението + практически пример

Еднотръбната отоплителна система е едно от решенията за разпределение на тръбите вътре в сградите с включване на отоплителни уреди. Тази схема изглежда най-проста и ефективна. Изграждането на отоплителен клон по варианта „една тръба“ е по-евтино за собствениците на жилища в сравнение с други начини.

За да се осигури работоспособността на схемата, е необходимо да се извърши предварително изчисление на еднотръбната отоплителна система – това ще позволи да се поддържа необходимата температура в къщата и да се предотврати загуба на налягане в мрежата. С тази задача е напълно възможно да се справите сами. Съмнявате ли се в способностите си?

Ще ви разкажем какви са особеностите на устройството на еднотръбната система, ще дадем примери за работни схеми, ще обясним какви изчисления задължително трябва да се извършат на етапа на планиране на отоплителния контур.

Устройство на еднотръбна отоплителна схема

Хидравличната устойчивост на системата традиционно се осигурява чрез оптимален подбор на условния проход на тръбопроводите (Dусл). Стабилна схема да се реализира чрез начина на подбор на диаметри, без предварителна настройка на отоплителни системи с терморегулатори, е достатъчно просто.

Именно към такива отоплителни системи пряко отношение има еднотръбната схема с вертикален/хоризонтален монтаж на радиаторите и при пълно отсъствие на спирателно-регулираща арматура на щранговете (отклоненията към уредите).

Нагледен пример за инсталиране на радиаторен елемент в схема, организирана по принципа на циркулация с една тръба. В този случай се използват металопластични тръбопроводи с метални фитинги.

Чрез метода на промяна на диаметрите на тръбите в еднотръбна кръгова отоплителна схема може достатъчно точно да се балансират съществуващите загуби на налягане. Управлението на потоците на топлоносителя във всеки отделен нагревателен уред се осигурява от инсталирането на терморегулатор.

Обикновено в рамките на процеса на конструиране на отоплителна система по еднотръбна схема на първия етап се изграждат възли за свързване на радиаторите. На втория етап се извършва свързване на циркулационните кръгове.

Класическо схемно решение, при което за протичане на топлоносителя и разпределяне на водата към топлинните радиатори се използва една тръба. Тази схема се отнася към най-простите варианти (+)

Проектирането на възела за обвързване на отделен уред предполага определяне на загубите на налягане на възела. Извършва се изчисление, като се отчита равномерното разпределение на потока на топлоносителя от терморегулатора спрямо точките на свързване в тази схемна секция.

В рамките на същата операция се извършва изчисление на коефициента на протичане, плюс определяне на диапазона на параметрите на разпределение на потоците в затварящия участък. Въз основа на изчисления диапазон на клоновете се изгражда циркулационният пръстен.

Свързване на циркулационните кръгове

За да се извърши качествено свързване на циркулационните пръстени на еднотръбната схема, предварително се извършва изчисление на възможните загуби на налягане (∆Ро). При това не се отчитат загубите на налягане на регулиращия вентил (∆Рк).

След това, по стойността на разхода на топлоносителя в крайния участък на циркулационния пръстен и по стойността на ∆Рк (графика в техническата документация на уреда), се определя величината на настройка на регулиращия вентил.

Същият показател може да се определи по формулата:

Кв=0,316G / √∆Рк,

където:

• Кв – величина на настройка;
• G – разход на топлоносител;
• ∆Рк – загуби на налягане на регулиращия вентил.

Аналогични изчисления се извършват за всеки отделен регулиращ вентил на еднотръбната система.

Всъщност, диапазонът на загубите на налягане на всеки РВ се изчислява по формулата:

∆Рко=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,

където:

• ∆Ро – възможни загуби на налягане;
• ∆Рк – загуби на налягане на РВ;
• ∆Рn – загуби на налягане на участъка на n-тия циркулационен пръстен (без отчитане на загубите в РВ).

Ако в резултат на изчисленията необходимите стойности за еднотръбната отоплителна система като цяло не са получени, се препоръчва да се приложи вариант на еднотръбна система, в която са включени автоматични регулатори на разхода.

Автоматичен регулатор на разхода, монтиран на линията за връщане на топлоносителя. Уредът регулира общия разход на топлоносител за цялата еднотръбна схема

Такива устройства, като автоматичните регулатори, се монтират на крайните участъци на схемата (възли на съединения на щранговете, отвеждащи клонове) в точките на свързване към връщащата линия.

Ако технически се промени конфигурацията на автоматичния регулатор (да се разменят местата на изпускателния кран и тапата), инсталирането на уредите е възможно и на линиите за подаване на топлоносител.

С помощта на автоматичните регулатори на разхода се осъществява свързването на циркулационните пръстени. При това се определят загубите на налягане ∆Рс на крайните участъци (щрангове, уредни клонове).

Остатъчните загуби на налягане в границите на циркулационния пръстен се разпределят между общите участъци на тръбопроводите (∆Рмр) и общия регулатор на разхода (∆Рр).

Стойността на временната настройка на общия регулатор се избира според представените в техническата документация графики, като се отчита ∆Рмр на крайните участъци.

Изчисляват се загубите на налягане на крайните участъци по формулата:

∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,

където:

• ∆Рр – изчислена стойност;
• ∆Рпп – зададен диференциал на налягане;
• ∆Рмр – загуби на Рраб по участъците на тръбопроводите;
• ∆Рр – загуби на Рраб на общия РВ.

Настройката на автоматичния регулатор на основния циркулационен кръг (при условие, че първоначално не е зададен диференциал на налягане) се извършва, като се избере минимално възможната стойност от диапазона на настройка, посочен в техническата документация на уреда.

Качеството на управление на потоците от автоматиката на общия регулатор се контролира по разликата в загубите на налягане на всеки отделен регулатор на щранг или на радиаторен клон.

Приложение и икономическа обосновка

Липсата на изисквания към температурата на охладения топлоносител е отправна точка за проектиране на еднотръбни отоплителни системи с терморегулатори, като ТР се монтират на захранващите линии на радиаторите. В същото време е задължително топлинният пункт да бъде оборудван с автоматично регулиране.

Терморегулатор, монтиран на линията, която подава топлоносител в отоплителния радиатор. За монтажа са използвани метални фитинги, които са удобни за работа с тръби от полипропилен.

Схемни решения, при които липсват терморегулиращи устройства на захранващите линии на радиаторите, също се използват на практика. Но прилагането на подобни схеми се обуславя от малко по-различни приоритети за осигуряване на микроклимата.

Обикновено еднотръбни схеми, при които липсва автоматично регулиране, се прилагат за групи помещения, проектирани с оглед компенсиране на топлинните загуби (50% и повече) чрез допълнителни устройства: приточна вентилация, климатизация, електрическо подгряване.

Също така устройството на еднотръбни системи се среща в проекти, където нормативните документи допускат температура на топлоносителя, която надвишава граничната стойност на работния диапазон на терморегулатора.

Проектите на многофамилни жилищни сгради, където експлоатацията на отоплителната система е обвързана с отчитане на потребената топлина чрез измервателни уреди, обикновено се изграждат по периметрална еднотръбна схема.

Периметралната еднотръбна схема е своеобразна класика на жанра, която често се прилага в практиката на общинското и частното жилищно строителство. Смята се за проста и икономична за различни условия (+).

На икономическа обосновка за реализиране на такава схема подлежи разположението на магистралните щрангове в различни точки на конструкцията.

Основните критерии за изчисление са стойността на двата основни материала: отоплителни тръби и фитинги.

Съгласно практическите примери за реализация на периметрална еднотръбна система, увеличението на Dу на проходното сечение на тръбопроводите двойно се съпровожда от увеличение на разходите за закупуване на тръби с 2-3 пъти. А разходите за фитинги нарастват до 10-кратен размер в зависимост от това от какъв материал са изработени фитингите.

Изчислителна база за монтаж

Монтажът на еднотръбна схема, от гледна точка на разположението на работните елементи, практически не се различава от устройството на същите двухтръбни системи. Главните щрангове обикновено се разполагат извън жилищните помещения.

Според правилата на СНиП се препоръчва щранговете да се полагат вътре в специални шахти или улеи. Апартаментният клон традиционно се изгражда по периметъра.

Пример за разполагане на тръбопроводи на отоплителната система в специално пробити жлебове. Този вариант на устройството често се прилага в съвременното строителство.

Прокарването на тръбопроводите се извършва на височина 70-100 мм от горната граница на подовия перваз. Или монтажът се прави под декоративен перваз с височина 100 мм и повече, ширина до 40 мм. Съвременното производство произвежда такива специализирани накладки за монтаж на водопроводни или електрически комуникации.

Свързването на радиаторите се изпълнява по схема „отгоре-надолу“ с подвеждане на тръби от едната страна или от двете страни. Разположението на терморегулаторите „от конкретна страна“ не е критично, но ако монтажът на отоплителния уред се извършва до балконската врата, инсталацията на ТР се извършва задължително от по-далечната от вратата страна.

Прокарването на тръби зад перваза изглежда предимствено от декоративна гледна точка, но кара да си припомним недостатъците, когато става въпрос за преминаване през участъци, където има вътрешностайни врати.

Тръбопроводи, положени под декоративен перваз. Може да се каже, класическо решение за еднотръбни системи, внедрявани в новопостроени сгради от различен клас.

Свързването на отоплителните уреди (радиатори) с еднотръбните щрангове се извършва по схеми, допускащи незначително линейно удължение на тръбите, или по схеми с компенсиране на удължението на тръбите в резултат на температурни колебания.

Третият вариант на схемни решения, където се предполага използване на трипътен регулатор, не се препоръчва от съображения за икономия.

Ако устройството на системата предвижда прокарване на щрангове, скрити в жлебове на стените, се препоръчва да се използва като свързваща арматура ъглови терморегулатори от тип RTD-G и спирателни вентили, подобни на уредите от серия RLV.

Варианти на свързване: 1,2 – за системи, допускащи линейно разширение на тръбите; 3,4 – за системи, проектирани за използване на допълнителни източници на топлина; 5,6 – решения на трипътни клапани се считат за неизгодни (+)

Диаметърът на тръбното разклонение към отоплителните уреди се изчислява по формулата:

D >= 0.7√V,

където:

• 0,7 – коефициент;
• V – вътрешният обем на радиатора.

Отклонението се извършва с известен наклон (не по-малко от 5%) в посока на свободното излизане на топлоносителя.

Избор на основен циркулационен кръг

Ако проектното решение предвижда устройство на отоплителна система на базата на няколко циркулационни кръга, е необходим избор на основния циркулационен кръг. Изборът теоретически (и практически) трябва да се извършва по максималната стойност на топлопреминаване на най-отдалечения радиатор.

Този параметър до известна степен влияе върху оценката на хидравличното натоварване като цяло, падащо се на циркулационния кръг.

Циркулационен кръг във вид на структурна схема. За различни варианти на проектиране на такива кръгове може да има няколко. При това само един кръг е основен (+)

Изчислява се топлопреминаването на отдалечения уред по формулата:

Атп = Qв / Qоп + ΣQоп,

където:

• Атп – изчислено топлопреминаване на отдалечения уред;
• Qв – необходимо топлопреминаване на отдалечения уред;
• Qоп – топлопреминаване от радиаторите в помещението;
•  ΣQоп – сума на необходимото топлопреминаване на всички уреди на системата.

При това параметърът на сумата на необходимото топлопреминаване може да се състои от сумата на стойностите на уредите, предназначени да обслужват сградата като цяло или само част от сградата. Например, при изчисляване на топлината отделно за помещенията, обхванати от един отделен стояк, или отделно взети площи, обслужвани от приборен клон.

А въобще изчисленото топлопреминаване на всеки друг отоплителен радиатор, инсталиран в системата, се изчислява с малко по-различна формула:

Атп = Qоп / Qпом,

където:

• Qоп – необходим топлопренос за отделен радиатор;
• Qпом – топлинна потребност за конкретно помещение, където се използва еднотръбна схема.

Най-лесно е да се разберем с изчисленията и приложението на получените стойности може да се види на конкретен пример.

Практически пример за изчисление

За жилищна сграда се изисква еднотръбна система с управление от терморегулатор.

Стойността на номиналния дебит на уреда при максималната граница на настройка е 0,6 м³/ч/бар (к1). Максимално възможната характеристика на дебита за тази стойност на настройка – 0,9 м³/ч/бар (к2).

Максимално възможен пад на налягане на ТР (при ниво на шум 30 dB) – не повече от 27 kPa (ΔР1). Налягане на помпата 25 kPa (ΔР2). Работно налягане за отоплителната система – 20 kPa (ΔР).

Трябва да се определи диапазонът на загубите на налягане за ТР (ΔР1).

Стойността на вътрешното топлопреминаване се изчислява така: Атр = 1 – к1/к2 (1 – 06/09) = 0,56. Оттук се изчислява необходимият диапазон на загубите на налягане на ТР: ΔР1 = ΔР * Атр (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Ако самостоятелни изчисления водят до неочаквани резултати, по-добре е да се обърнете към специалисти или за проверка да използвате компютърен калкулатор.

Изводи и полезно видео по темата

Подробен разбор на изчисленията с помощта на компютърна програма с пояснения относно монтажа и подобряването на функционалността на системата:

Трябва да се отбележи, че мащабното изчисление дори на най-простите решения е съпроводено с множество изчислявани параметри. Разбира се, да се изчислява всичко без изключение е оправдано само при условие, че организацията на отоплителната конструкция е близка до идеалната структура. В действителност обаче нищо идеално няма.

Затова често се разчита на изчисленията като такива, както и на практически примери и на резултатите от работата на тези примери. Особено популярен е този подход за частното жилищно строителство.

Имате ли какво да добавите, или имате въпроси относно изчислението на еднотръбна отоплителна система? Можете да оставяте коментари към публикацията, да участвате в дискусиите и да споделяте собствения си опит от изграждането на отоплителния кръг. Формата за връзка се намира в долния блок.