Jak vybrat průměr potrubí pro topný systém soukromého domu

Pro snazší pochopení informací si představme systém vytápění jako síť rozvětvených cest, po kterých kamiony vozí cihly z továrny na staveniště. Budeme mít jednu továrnu, deset stavenišť, deset aut a jednu hlavní silnici vedoucí z cihelny, která se pak rozdělí na dva hlavní stejné směry. Shodněme se, že každé auto pojme 3 000 cihel a obecně spotřeba cihel na všech stavbách za hodinu je 30 000 cihel, každé 3 000 kusů. Auta se navíc musí pohybovat ve stejnou dobu stejnou rychlostí.

Jak široké potřebujeme silnice? Kolik pruhů bude mít každá vozovka?

Potřebujeme každou hodinu dodat na staveniště 30 000 cihel (množství, které pojme deset kamionů). Hlavní silnice vedoucí od závodu tak bude desetipruhová. Po dojetí na křižovatku pojede pět aut doleva a pět dalších zahne doprava.

Kolik pruhů nyní potřebujete pro každou skupinu aut? Odpověď je zřejmá – pět pruhů. Můžete samozřejmě nechat deset pruhů v každém směru. Ale musíte souhlasit – to jsou přemrštěné, zbytečné náklady!

Auta dojela na první větev silnice vedoucí k jednomu ze stavenišť. Jedno auto po druhém z hlavních směrů odbočovalo k těmto místům. Kolik jízdních pruhů bude každé z těchto aut potřebovat? Jeden pruh, ne? A co zbytek aut?

V každém směru zbývají čtyři auta. To znamená, že potřebují čtyřproudovou silnici. Když dojeli na další větev, jedno auto po druhém odbočilo zpět na jednoproudovou silnici a šlo vyložit na svých stanovištích. Další tři pokračovali po tříproudé vozovce.

Dále byla hlavní silnice zredukována nejprve na dva jízdní pruhy a poté na jeden, protože od hlavního průvodu se odděloval vždy jeden kamion. Kamiony doručovaly cihly na staveniště včas!

Po vyložení se vozy vrátily do továrny pro novou dávku cihel. Zpočátku každý jel po jednoproudé silnici, a jak se připojovali další, cesta se stále více rozšiřovala, až továrníci viděli deset aut vracet se z výletu po desetiproudé silnici.

Výběr průměru potrubí pro danou rychlost chladicí kapaliny.

Výběr průměru potrubí dle rychlost chladicí kapaliny. (režim 80/60)

Výše uvedený popis je velmi podobný tomu, co se děje ve dvoutrubkovém slepém topném systému.

Topný systém má vlastní zařízení, které vyrábí teplo – to je kotel. Potrubí plní roli silnic. Chladivo, často voda, „přenáší“ teplo do radiátorů, kde se spotřebovává a doplňuje tepelné ztráty místnosti. „Vyprázdněná“ ochlazená voda se opět vrací do kotle, aby byla naplněna teplem. Proces probíhá neustále.

Průměr potrubí pro topný systém se volí podle stejného principu jako šířka komunikací v našem příkladu. Čím více tepla přenášeného vodou je potřeba předat, tím větší musí být průměr potrubí. S klesající potřebou tepla v každé jednotlivé oblasti se zmenšuje průměr potrubí.

Kolik tepla může procházet konkrétní trubkou?

Pomineme-li podrobná vysvětlení a výpočty pomocí známých vzorců, řekneme pouze, že jedním z běžných způsobů určování průměrů potrubí je určení rychlosti, kterou se bude chladicí kapalina pohybovat uvnitř potrubí.

Na jedné straně by rychlost chladicí kapaliny neměla být nižší než 0,25 m/s. Při nižších rychlostech se tvoří vzduchové kapsy, které brání cirkulaci chladicí kapaliny.

Výběr průměru potrubí dle rychlost chladicí kapaliny. (režim 75/60)

Na druhou stranu by neměla být vyšší než 1,5 m/s. Při vysokých rychlostech vzniká hluk z chladicí kapaliny pohybující se uvnitř potrubí.

Praxe a výpočty prokázaly, že rychlost chladicí kapaliny, která leží v rozmezí 0,3 – 0,7 m/s, je nejoptimálnější z hlediska energetické účinnosti a nákladů na materiál.

Tabulky ukazují rychlost pohybu vody potrubím v závislosti na tepelném zatížení a průměru potrubí V levém sloupci vidíte tepelné zatížení.
Výše jsou uvedeny vnější průměry polypropylenových trubek. Samotná tabulka ukazuje hodnoty rychlosti pohybu vody potrubím Doporučené rychlosti pro konkrétní průměr potrubí pro dané tepelné zatížení jsou vyznačeny červeně.

Podívejme se na použití dat z tabulky na příkladu.

<strong>Příklad výběru průměru potrubí.</strong>

Předpokládejme, že máme soukromý dvoupodlažní dům o celkové ploše 380 m2 s tepelnými ztrátami 38000 XNUMX W.

Výpočty také ukázaly, že v prvním patře je tepelná ztráta 20000 18000 W a ve druhém – XNUMX XNUMX W.

Tepelný režim je nastaven na 80/60. (80 o C – přívod; 60 o C – zpátečka)

Jako schéma jsme zvolili dvoutrubkové slepé vytápění patro po patře, rozdělené v každém patře na dvě stejně zatížené větve (směr ve dvou křídlech).

Levá větev prvního a druhého patra

Pravá větev prvního a druhého patra

Jaký je požadovaný průměr hlavního přívodního a vratného potrubí připojeného ke kotli?

Prochází jím veškerý proud vody určený k vytápění celého domu. A to je 38000 XNUMX W.

V tabulce najdeme 38000 W a vodorovně se přesuneme do červeného pole. Poté jdeme svisle nahoru a najdeme požadovaný průměr trubky.

Jak vidíte, pro náš případ jsou vhodné tři průměry potrubí: 40, 50, 63. Který si mám vybrat? V tomto případě je logické, že 40, protože je levnější. Proč potřebujeme postavit osmiproudovou silnici pro šest aut?

Dosáhli jsme na první rozcestí. Část tepla, 20000 1 W, by měla jít potrubím na vytápění 18000. patra a druhá, 32 XNUMX W, bude stoupat stoupačkami do XNUMX. patra. Jaké trubky budeme nyní potřebovat? V tabulce se podíváme na rychlost chladicí kapaliny a odpovídající průměry potrubí. Jak vidíte, musíte použít trubku XNUMX pro první i druhé patro.

V souladu s údaji z příkladu jsou v každém podlaží potrubí rozděleny do dvou větví se stejným tepelným zatížením.

Pro první patro každá z větví nese teplo rovné 20000 2 / 10000 = 18000 2 W. Pro druhé patro – 9000 XNUMX / XNUMX = XNUMX XNUMX W.

Jaké trubky použijeme pro jednotlivé větve? Podívejte se znovu na tabulku.

Byly tedy vybrány trubky o průměru 25 mm.

co bude dál? Nakonec se podél cesty každé větve začaly setkávat s radiátory, které postupně začaly odvádět tepelnou zátěž z větví.

Při pohledu do tabulky vidíme, že jakmile tepelné zatížení klesne na 5000 W, bude možné přejít na potrubí o průměru 20 mm a poté lze zbývající rozvody provést těmito potrubími. V praxi přecházíme na trubky o průměru 20mm při tepelné zátěži 3000W.

Vypočítejte průměr topné trubky

V tomto článku jednoduše vyřešíme problém se všemi výpočty, abychom získali požadovaný průměr.

Tyto výpočty poskytují absolutní algoritmus pro výpočet průměru. Zeptejte se jakéhokoli povrchního odborníka nebo studenta vyššího vzdělání a on vám prostě nebude schopen vysvětlit celý výpočet průměru, protože celý výpočet je propleten mnoha faktory, které nelze pochopit na jeden zátah. A nejjednodušší použít tabulky s danými údaji. A všechna tato data podléhají zákonu nebo algoritmu, který používáme v tomto článku.

Tento článek popisuje univerzální výpočet průměru potrubí, který nezvládne každý. Tento výpočet je náročný na práci.

Používá se například absolutní okruh s jedním čerpadlem a přímou smyčkovou trubkou. V dalších článcích budou složitější schémata. Viz obrázek.

Existuje nejběžnější oběhové čerpadlo (25/6) s tlakem do 6 metrů a maximálním průtokem do 3 m 3 /h. Čerpadlo je spojeno kovoplastovou trubkou. Viz obrázek.

Je bezpodmínečně nutné vytvořit průtok minimálně 2 m 3 /hod. Zvolte průměr kovové plastové trubky tak, aby průtok nebyl nižší, než je uvedeno. Teplota cirkulující vody je 50 stupňů Celsia.

Každé čerpadlo má přibližně následující tlakově-průtokovou charakteristiku:

A okruh (topný systém jako celek) ve formě prodloužené trubky má následující vlastnosti:

To znamená, že pokud zvýšíte průtok v okruhu potrubí, zvýší se odpor proti pohybu. Odpor vyjádříme v tlakové ztrátě (metry).

Výše uvedené grafy lze překrývat na sebe a pak získáme skutečný průtok a tlakovou ztrátu pro uvedené grafy.

K vyřešení tohoto problému byl použit speciální výpočet k nalezení tlakové ztráty: Výpočet pro zjištění tlakových ztrát po délce potrubí

Podle obrázku na obrázku je délka potrubí 140 metrů. Otočné rohy 4 ks.

Vypočítejme tlakovou ztrátu po délce potrubí

Zvolme průměr rovný 26 mm kovoplastové trubky s tloušťkou stěny 3 mm, to znamená, že vnitřní průměr je roven:

D=26-3-3=20мм=0, 02 м

Q=2 m3/h = 2/3600 m3/sec.

Zjištění rychlosti pohybu vody

V = (4•2/3600)/(3, 14•0, 02•0, 02)=1, 77 m/s

Nalezení Reynoldsova čísla

ν=0, 658•10 -6 =0, 000 000 658. Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 50 °C.

Re=(V•D)/ν=(1, 77•0, 02)/ 0, 000 000 658=53799

Δe=0mm=005m. Převzato ze stolu pro plastovou trubku. (Vytěženo na maximum)

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

Dostávám to do druhé oblasti, za předpokladu

10•D/Δe 0.25 =0•(11/0 + 000005/0) 02 =68

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0217•(140•1, 77•1, 77)/(0, 02•2•9, 81)=24, 25 m

Tlaková ztráta 24 metrů není vůbec vhodná, je to dokonce více než 6 metrů, které čerpadlo produkuje.

Nyní se snažíme zvětšit průměr potrubí na 32 mm

Zvolme průměr rovný 32 mm kovoplastové trubky s tloušťkou stěny 3 mm, to znamená, že vnitřní průměr je roven:

D=32-3-3=26мм=0, 026 м

Q=2 m3/h = 2/3600 m3/sec.

Zjištění rychlosti pohybu vody

V = (4•2/3600)/(3, 14•0, 026•0, 026)=1, 05 m/s

Nalezení Reynoldsova čísla

ν=0, 658•10 -6 =0, 000 000 658. Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 50 °C.

Re=(V•D)/ν=(1, 05•0, 026)/ 0, 000 000 658=41489

Δe=0mm=005m. Převzato ze stolu pro plastovou trubku. (Vytěženo na maximum)

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

Chápu to v první oblasti, za předpokladu

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0222•(140•1, 05•1, 05)/(0, 026•2•9, 81)=6, 72 m

Bohužel se musí průměr dále zvětšovat, nebo se musí zvýšit výkon čerpadla.

Zvýšení výkonu čerpadla není ekonomicky proveditelné, protože budete muset platit za další elektřinu.

Protože na trhu nejsou kovoplastové trubky o průměru větším než 32 mm, doporučuji použít dvě kovoplastové trubky 32 mm. Tím snížíme rychlost v potrubí na polovinu. Viz obrázek.

Q=1 m3/h = 1/3600 m3/sec.

Zjištění rychlosti pohybu vody pro jednu trubku

V = (4•1/3600)/(3, 14•0, 026•0, 026)=0, 52 m/s

Nalezení Reynoldsova čísla

ν=0, 658•10 -6 =0, 000 000 658. Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 50 °C.

Re=(V•D)/ν=(0, 52•0, 026)/ 0, 000 000 658=20547

Δe=0mm=005m. Převzato ze stolu pro plastovou trubku. (Vytěženo na maximum)

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

Chápu to v první oblasti, za předpokladu

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0264•(140•0, 52•0, 52)/(0, 026•2•9, 81)=1, 95 m

Nyní se vejdeme do limitů tlaku čerpadla, ale to není vše. Dále je třeba zkontrolovat aktuální plán oběhového čerpadla. V našem případě bude graf vypadat takto:

Dále je nutné počítat se ztrátou tlaku při zatáčení.

Vzorec pro zjištění tlaku v zatáčkách:

Vezměme ζ = 1. (Pro rotaci)

Tuto hodnotu vynásobíme počtem závitů a dostaneme 0•014=4 m.

Ztráta na otáčkách potrubí nijak zvlášť neovlivňuje výsledek, pokud jsou rychlosti velmi nízké.

Přidáme dalších 1 až 95 a získáme 0 metry celkových ztrát při průtoku 056 m 2 /hod.

Podle podmínek problému jsme podmínku částečně splnili, protože jsme místo jedné trubky použili dvě stejné trubky.

Sečteno a podtrženo: Uspokojivě můžeme získat požadovaný průtok v součtu dvou trubek.

Pojďme si spočítat, jaká bude maximální spotřeba.

Na výsledný průtok je nutné aplikovat výpočty (na grafu v průsečíku s přerušovanou čarou).

Celkový průtok je 2 m 4 / h, vydělit jednou trubkou a dostat

Q=1 m2/h = 3/1 m2/sec.

V = (4•1, 2/3600)/(3, 14•0, 026•0, 026)=0 m/s

Nalezení Reynoldsova čísla

ν=0, 658•10 -6 =0, 000 000 658. Převzato z tabulky. Pro vodu o teplotě 50 °C.

Re=(V•D)/ν=(0, 63•0, 026)/ 0, 000 000 658=24894

Δe=0mm=005m. Převzato ze stolu pro plastovou trubku. (Vytěženo na maximum)

Dále zkontrolujeme tabulku, kde najdeme vzorec pro zjištění součinitele hydraulického tření.

Chápu to v první oblasti, za předpokladu

h=λ•(L•V2)/(D•2•g)= 0, 0252•(140•0, 63•0, 63)/(0, 026•2•9, 81)=2, 74 m

Zjištění ztráty na zatáčkách

Tuto hodnotu vynásobíme počtem závitů a dostaneme 0•02=4 m.

Celkové ztráty: 2+74=0 m.

Počítáme na grafu. Najděte průměr mezi přerušovanými čarami.

Průměrná hodnota bude maximální možný průtok dvou paralelních potrubí.

Vraťme se k této kresbě

Výšky 10 metrů a výšky a, b nemají vliv na výsledek tlaku. Voda stoupá do výšky díky vytvořenému tlaku, který by měl být v topném systému. Veškerý tlak čerpadla jde pouze na cirkulaci vody.

Chcete-li vybrat průměr, musíte také vzít v úvahu ekonomický faktor. To znamená, že nemá smysl zvětšovat průměr, pokud přeplatek za potrubí velkého průměru přesáhne náklady na superelektřinu s výkonným čerpadlem během 5-15 let. Je jen na vás, jak dlouho budete žít a za kolik let se vám to vyplatí.

Když je potrubí již položeno a práce na opětovném položení potrubí překročí náklady na superelektřinu po dobu 5-15 let, pak má smysl instalovat výkonné čerpadlo pro zadání požadovaných parametrů systému z hlediska spotřeby vody.

Abychom ručně nepočítali veškerou matematiku, připravil jsem speciální program:

Tento materiál je součástí systému: Projektant ohřevu vody

Подписаться на рассылку

Zanechte svůj e-mail a my vám na něj zašleme nové zajímavé články a videa o výpočtech zásobování vodou a vytápění