Izračun enocevnega ogrevalnega sistema: kaj upoštevati pri izračunu + praktičen primer

Enotovni ogrevalni sistem je ena od rešitev za razvod cevi v stavbah s priključitvijo grelnih naprav. Ta shema se zdi najenostavnejša in najučinkovitejša. Gradnja ogrevalne veje po varianti «z eno cevjo» je za lastnike hiš cenejša od drugih načinov.

Da bi zagotovili delovanje sheme, je treba opraviti predhodni izračun enotovnega ogrevalnega sistema – to bo omogočilo vzdrževanje želene temperature v hiši in preprečilo izgubo tlaka v omrežju. S to nalogo se je povsem mogoče spoprijeti samostojno. Dvomite v svoje moči?

Povedali vam bomo, kakšne so posebnosti naprave enotovnega sistema, navedli primere delovnih shem in pojasnili, katere izračune je treba obvezno opraviti v fazi načrtovanja ogrevalnega kroga.

Zgradba enotovne ogrevalne sheme

Hidravlična stabilnost sistema se tradicionalno zagotavlja z optimalnim izborom nazivnega premera cevovodov (DN). Stabilno shemo je mogoče enostavno uresničiti z izbiro premerov, brez predhodne nastavitve ogrevalnih sistemov s termoregulatorji.

Prav do takšnih ogrevalnih sistemov ima neposredno razmerje enotovna shema z vertikalno/horizontalno montažo radiatorjev in ob popolni odsotnosti zaporno-regulacijske armature na dvižnih vodih (odcepih do naprav).

Nazoren primer namestitve radiatornega elementa v shemi, organizirani po načelu cirkulacije z eno cevjo. V tem primeru se uporabljajo kovinsko-plastični cevovodi s kovinskimi fitingi.

Z metodo spreminjanja premerov cevi v enotovni obročni ogrevalni shemi je mogoče dokaj natančno uravnotežiti obstoječe izgube tlaka. Upravljanje pretokov toplotnega nosilca znotraj vsake posamezne grelne naprave zagotavlja namestitev termoregulatorja.

Običajno se v okviru procesa načrtovanja ogrevalnega sistema po enotovni shemi na prvi stopnji zgradijo vozli povezave radiatorjev. Na drugi stopnji se izvede usklajevanje cirkulacijskih zank.

Klasična shematska rešitev, kjer se za pretok toplotnega nosilca in distribucijo vode po toplotnih radiatorjih uporablja ena cev. Ta shema spada med najenostavnejše možnosti (+)

Konstruiranje priključnega sklopa posamezne naprave vključuje določitev tlačnih izgub na sklopu. Izračun se izvede ob upoštevanju enakomerne porazdelitve pretoka toplotnega nosilca s termoregulatorjem glede na priključne točke v tem shematskem odseku.

V okviru iste operacije se izvede izračun koeficienta zatekanja ter določitev obsega parametrov porazdelitve tokov na zaključnem odseku. Na podlagi izračunanega obsega vej se oblikuje obtočni krog.

Usklajevanje cirkulacijskih zank

Za kakovostno izvedbo usklajevanja obtočnih krogov enocevne sheme se predhodno izvede izračun možnih tlačnih izgub (∆Po). Pri tem se ne upoštevajo tlačne izgube na regulacijskem ventilu (∆Pk).

Nato se na podlagi vrednosti pretoka toplotnega nosilca na končnem odseku obtočnega kroga in vrednosti ∆Pk (grafikon v tehnični dokumentaciji naprave) določi vrednost nastavitve regulacijskega ventila.

Ta isti kazalnik je mogoče določiti s formulo:

Kv=0,316G / √∆Pk,

kjer:

• Kv – vrednost nastavitve;
• G – pretok toplotnega nosilca;
• ∆Pk – tlačne izgube na regulacijskem ventilu.

Podobni izračuni se izvedejo za vsak posamezni regulacijski ventil enocevnega sistema.

Vendar pa se območje tlačnih izgub na vsakem RV izračuna po formuli:

∆Pko=∆Po + ∆Pk – ∆Pn,

kjer:

• ∆Po – možne tlačne izgube;
• ∆Pk – tlačne izgube na RV;
• ∆Pn – tlačne izgube na odseku n obtočnega kroga (brez upoštevanja izgub v RV).

Če izračuni ne dajo potrebnih vrednosti za enocevni ogrevalni sistem kot celoto, je priporočljivo uporabiti različico enocevnega sistema, ki vključuje avtomatske regulatorje pretoka.

Avtomatski regulator pretoka, nameščen na povratnem vodu toplotnega nosilca. Naprava uravnava skupni pretok toplotnega nosilca za celotno enocevno shemo.

Takšne naprave, kot so avtomatski regulatorji, se vgrajujejo na končnih odsekih sheme (priključna vozlišča na dvižnih vodih, odvodne veje) na mestih priključitve na povratni vod.

Če tehnično spremenimo konfiguracijo avtomatskega regulatorja (zamenjamo mesti izpustnega ventila in čepa), je namestitev naprav možna tudi na dovodnih vodih toplotnega nosilca.

S pomočjo avtomatskih regulatorjev pretoka se izvaja usklajevanje obtočnih krogov. Pri tem se določijo tlačne izgube ∆Pc na končnih odsekih (dvižni vodi, odvodi naprav).

Preostale tlačne izgube znotraj obtočnega kroga se porazdelijo med skupne odseke cevovodov (∆Pmr) in skupni regulator pretoka (∆Pr).

Vrednost začasne nastavitve skupnega regulatorja se izbere glede na grafikone v tehnični dokumentaciji, ob upoštevanju ∆Pmr končnih odsekov.

Tlačne izgube na končnih odsekih se izračunajo po formuli:

∆Pc=∆Ppp – ∆Pmr – ∆Pr,

kjer:

• ∆Rr – izračunana vrednost;
• ∆Rpp – prednastavljen padec tlaka;
• ∆Rmr – izgube Rrab na odsekih cevovodov;
• ∆Rr – izgube Rrab na skupnem RV.

Nastavitev avtomatskega regulatorja glavnega obtočnega obroča (v primeru, da padec tlaka ni bil vnaprej nastavljen) se izvede ob upoštevanju nastavitve najmanjše možne vrednosti iz območja nastavitve v tehnični dokumentaciji naprave.

Kakovost obvladljivosti tokov s strani avtomatike glavnega regulatorja se preverja glede na razliko izgub tlaka na vsakem posameznem regulatorju stebra ali priključne veje.

Uporaba in ekonomska utemeljitev

Odsotnost zahtev glede temperature ohlajenega hladilnega sredstva je izhodiščna točka za načrtovanje enocevnih ogrevalnih sistemov s termoregulatorji z namestitvijo TR na dovodnih linijah radiatorjev. Pri tem je obvezna oprema toplotne postaje z avtomatsko regulacijo.

Termoregulator, nameščen na liniji, ki dovaja hladilno sredstvo v ogrevalni radiator. Za montažo so bili uporabljeni kovinski fitingi, ki so primerni za delo s cevmi iz polipropilena.

Shemske rešitve, pri katerih na dovodnih linijah radiatorjev ni termoregulacijskih naprav, se prav tako uporabljajo v praksi. Vendar je uporaba takšnih shem pogojena z nekoliko drugačnimi prioritetami zagotavljanja mikroklime.

Običajno se enocevne sheme, kjer ni avtomatske regulacije, uporabljajo za skupine prostorov, zasnovanih ob upoštevanju kompenzacije toplotnih izgub (50 % in več) s pomočjo dodatnih naprav: dovodno prezračevanje, klimatizacija, električno gretje.

Prav tako se zasnova enocevnih sistemov pojavlja v projektih, kjer predpisi dovoljujejo temperaturo hladilnega sredstva, ki presega mejno vrednost delovnega območja termoregulatorja.

Projekti večstanovanjskih hiš, kjer je delovanje ogrevalnega sistema povezano z upoštevanjem porabljene toplote prek števcev, so običajno zasnovani po obodni enocevni shemi.

Obodna enocevna shema – nekakšna 'klasika žanra', ki se pogosto uporablja v praksi občinske in zasebne gradnje stanovanj. Velja za preprosto in ekonomično za različne pogoje (+)

Ekonomski utemeljitvi za izvedbo takšne sheme je podvržena lokacija glavnih stebrov na različnih točkah konstrukcije.

Glavni merili izračuna sta cena dveh glavnih materialov: cevi za ogrevanje in fitingov.

Glede na praktične primere izvedbe obodnega enocevnega sistema povečanje Du pretočnega preseka cevovodov za dvakrat spremlja povečanje stroškov za nakup cevi za 2-3 krat. Stroški za fitinge pa narastejo do desetkratne vrednosti, odvisno od materiala, iz katerega so izdelani fitingi.

Računska osnova za montažo

Montaža enocevnega sistema z vidika postavitve delovnih elementov se praktično ne razlikuje od ureditve istih dvocevnih sistemov. Glavni stebri se praviloma nahajajo zunaj bivalnih prostorov.

Pravila SNiP priporočajo polaganje stebrov znotraj posebnih jaškov ali žlebov. Stanovanjska veja se tradicionalno postavlja po obodu.

Primer namestitve cevovodov ogrevalnega sistema v posebej izrezanih štrafah. Ta možnost ureditve se pogosto uporablja v sodobni gradnji.

Polaganje cevovodov se izvaja na višini 70–100 mm od zgornjega roba talnega letve. Ali pa se montaža izvede pod okrasno letvijo višine 100 mm in več, širine do 40 mm. Sodobna proizvodnja izdeluje takšne specializirane obloge za montažo vodovodnih ali električnih komunikacij.

Oblaganje radiatorjev se izvaja po shemi »od zgoraj navzdol« z dovodom cevi na eni strani ali na obeh straneh. Postavitev termoregulatorjev »na določeni strani« ni kritična, če pa se montaža grelne naprave izvaja v bližini balkonskih vrat, je treba TR namestiti na strani, ki je dlje od vrat.

Polaganje cevi za letvami se zdi prednostno z dekorativnega vidika, a opozarja na pomanjkljivosti, ko gre za prehod skozi območja, kjer so notranja vratna odprtina.

Cevovodi, položeni pod okrasno letvijo. Lahko rečemo, klasična rešitev za enocevne sisteme, ki se uvajajo v novogradnjah različnih razredov.

Povezava grelnih naprav (radiatorjev) z enocevnimi stebri se izvaja po shemah, ki dopuščajo majhne linearne podaljške cevi ali po shemah s kompenzacijo podaljševanja cevi zaradi temperaturnih sprememb.

Tretja možnost shematskih rešitev, kjer je predvidena uporaba tripotnega regulatorja, se ne priporoča zaradi ekonomičnosti.

Če zasnova sistema predvideva polaganje stebrov, skritih v stenskih štrafah, je priporočljivo uporabiti kotne termoregulatorje tipa RTD-G in zaporne ventile, podobne napravam iz serije RLV kot priključno armaturo.

Možnosti priključitve: 1,2 – za sisteme, ki dopuščajo linearno raztezanje cevi; 3,4 – za sisteme, predvidene za uporabo dodatnih virov toplote; 5,6 – rešitve s tripotnimi ventili veljajo za neugodne (+)

Premer cevnega odcepa do grelnih naprav se izračuna po formuli:

D >= 0.7√V,

kjer:

• 0,7 – koeficient;
• V – notranji volumen radiatorja.

Odcep se izvede z določenim naklonom (vsaj 5 %) v smeri prostega izhoda toplotnega nosilca.

Izbira glavnega cirkulacijskega obroča

Če projektna rešitev predvideva ureditev ogrevalnega sistema na podlagi več obtočnih krogov, je potrebna izbira glavnega obtočnega kroga. Izbira naj se teoretično (in praktično) izvede po največji vrednosti toplotne prehodnosti najbolj oddaljenega radiatorja.

Ta parameter do neke mere vpliva na oceno celotne hidravlične obremenitve, ki odpade na obtočni krog.

Obtočni krog v obliki strukturne sheme. Za različne variante projektiranja takih krogov jih je lahko več. Pri tem je samo en krog glavni (+)

Izračuna se toplotna prehodnost oddaljenega radiatorja s formulo:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

kjer:

• Atp – izračunana toplotna prehodnost oddaljenega radiatorja;
• Qv – potrebna toplotna prehodnost oddaljenega radiatorja;
• Qop – toplotna prehodnost radiatorjev v prostor;
• ΣQop – vsota potrebne toplotne prehodnosti vseh naprav sistema.

Pri tem je lahko parameter vsote potrebne toplotne prehodnosti sestavljen iz vsote vrednosti naprav, ki so namenjene oskrbi celotne stavbe ali le dela stavbe. Na primer pri izračunu toplote ločeno za prostore, ki jih zajema en sam samostojni dvižni vod, ali ločeno za območja, ki jih oskrbuje veja naprav.

Splošno pa se izračunana toplotna prehodnost katerega koli drugega ogrevalnega radiatorja, nameščenega v sistemu, izračuna z nekoliko drugačno formulo:

Atp = Qop / Qpom,

kjer:

• Qop – potrebna toplotna prehodnost za posamezni radiator;
• Qpom – toplotna potreba za določen prostor, kjer se uporablja enocevna shema.

Najlažje je razumeti izračune in uporabo dobljenih vrednosti na konkretnem primeru.

Praktični primer izračuna

Za stanovanjsko hišo je potreben enocevni sistem z upravljanjem s termoregulatorjem.

Vrednost nazivne prepustnosti naprave na najvišji meji nastavitve je 0,6 m³/h/bar (k1). Maksimalno možna karakteristika prepustnosti za to vrednost nastavitve je 0,9 m³/h/bar (k2).

Maksimalno možna razlika tlaka TR (pri ravni hrupa 30 dB) – ne več kot 27 kPa (ΔR1). Tlak črpalke 25 kPa (ΔR2). Delovni tlak za ogrevalni sistem – 20 kPa (ΔR).

Treba je določiti območje izgub tlaka za TR (ΔR1).

Vrednost notranje toplotne prehodnosti se izračuna tako: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. Od tod se izračuna zahtevano območje izgub tlaka na TR: ΔR1 = ΔR * Atr (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Če samostojni izračuni povzročijo nepričakovane rezultate, se je bolje obrniti na strokovnjake ali za preverjanje uporabiti računalniški kalkulator.

Zaključki in koristen video na to temo

Podrobna analiza izračunov s pomočjo računalniškega programa z razlagami o montaži in izboljšavi funkcionalnosti sistema:

Treba je omeniti, da celovit izračun tudi najpreprostejših rešitev spremlja množica izračunanih parametrov. Seveda je izračunati prav vse brez izjeme upravičeno le pod pogojem, da je zasnova ogrevalnega sistema blizu idealne strukture. Toda v resnici nič ni popolnega.

Zato se pogosto zanašajo na same izračune, pa tudi na praktične primere in na rezultate delovanja teh primerov. Ta pristop je še posebej priljubljen pri gradnji zasebnih hiš.

Imate kaj dodati ali imate vprašanja glede izračuna enocevnega ogrevalnega sistema? Pustite lahko komentarje k objavi, sodelujte v razpravah in delite svoje izkušnje z ureditvijo ogrevalnega kroga. Obrazec za stik se nahaja v spodnjem bloku.