Diseño adecuado sistema de calefacción es tener en cuenta todo posibles factores influencia en su eficiencia eficiencia. Además de la correcta selección de los componentes principales, caldera, radiadores, grupos de seguridad, se debe calcular correctamente la sección de las líneas. Para hacer esto, necesita conocer el diámetro óptimo de las tuberías de calefacción: ¿cómo elegirlo y calcularlo usted mismo?
Dificultades para elegir el diámetro de las tuberías de calefacción.
Parecería que elegir el diámetro de las tuberías para calentar una casa privada no es una tarea difícil. Solo tienen que garantizar el suministro de refrigerante desde la fuente de calefacción a los dispositivos de suministro de calor: radiadores y baterías.
Pero en la práctica, un diámetro seleccionado incorrectamente del colector de calefacción o de la tubería de suministro puede provocar un deterioro significativo en el rendimiento de todo el sistema. Esto se explica por los procesos que ocurren durante el movimiento del agua a lo largo de las carreteras. Para ello es necesario conocer los conceptos básicos de física e hidrodinámica. Para no entrar en la jungla de cálculos exactos, es posible determinar las principales características de calefacción, que dependen directamente de la sección transversal de las tuberías:
- Velocidad de movimiento del refrigerante. No sólo afecta al aumento del ruido durante el funcionamiento de la calefacción, sino que también es necesario para una distribución óptima del calor entre los dispositivos de calefacción. Simplemente, el agua no debería tener tiempo de enfriarse al nivel mínimo al llegar al último radiador del sistema;
- Volumen de refrigerante. Entonces el diámetro de las tuberías es circulación natural El calentamiento debe ser grande para reducir las pérdidas por fricción del líquido en la superficie interior de la línea. Sin embargo, junto con esto, aumenta el volumen del refrigerante, lo que conlleva un aumento en el coste de calentarlo;
- Pérdidas hidráulicas. Si el sistema utiliza diferentes diámetros de tuberías de calefacción de plástico, inevitablemente surgirá una diferencia de presión en su unión, lo que conducirá a un aumento de las pérdidas hidráulicas.
¿Cómo elegir el diámetro de una tubería de calefacción para que, después de la instalación, no sea necesario rehacer todo el sistema de calefacción debido a su eficiencia extremadamente baja? En primer lugar, conviene realizar el cálculo correcto de la sección transversal de las carreteras. Para hacer esto, se recomienda utilizar programas especiales y, si lo desea, verificar el resultado usted mismo manualmente.
En la unión, los diámetros de las tuberías de calefacción de polipropileno se reducen debido al desbordamiento. La reducción de la sección transversal depende del grado de calentamiento durante la soldadura y del cumplimiento de la tecnología de instalación.
El procedimiento para calcular la sección transversal de las líneas de suministro de calor.
Antes de calcular el diámetro de una tubería de calefacción, es necesario determinar sus parámetros geométricos básicos. Para ello es necesario conocer las principales características de las carreteras. Estos incluyen no sólo actuación, pero también tamaños.
Cada fabricante indica el valor de la sección transversal de la tubería - diámetro. Pero, en realidad, depende del espesor de la pared y del material de fabricación. Antes de comprar un modelo específico de tubería, es necesario conocer las siguientes características de la designación de dimensiones geométricas:
- El cálculo del diámetro de las tuberías de polipropileno para calefacción se realiza teniendo en cuenta el hecho de que los fabricantes indican las dimensiones exteriores totales. Para calcular la sección útil es necesario restar dos espesores de pared;
- Las dimensiones internas se dan para tuberías de acero y cobre.
Conociendo estas características, podrá calcular el diámetro del colector de calefacción, las tuberías y otros componentes para la instalación.
Al elegir tuberías de calefacción de polímero, es necesario aclarar la presencia de una capa de refuerzo en la estructura. Sin él cuando está expuesto agua caliente la carretera no tendrá la rigidez adecuada.
Determinación de la potencia térmica del sistema.
¿Cómo elegir el diámetro correcto de las tuberías de calefacción? ¿Debería hacerse sin datos calculados? Para un sistema de calefacción pequeño, puede prescindir de cálculos complejos. Solo es importante conocer las siguientes reglas:
- El diámetro óptimo de las tuberías con circulación de calefacción natural debe ser de 30 a 40 mm;
- Para sistema cerrado con el movimiento forzado del refrigerante, se deben utilizar tuberías de una sección transversal más pequeña para crear una presión y un caudal de agua óptimos.
Para cálculos precisos, se recomienda utilizar un programa para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción. Si no están allí, puede utilizar cálculos aproximados. Primero necesitas encontrar la potencia térmica del sistema. Para hacer esto necesitas usar la siguiente fórmula:
Dónde q– calculado energía térmica calefacción, kW/h, V– volumen de la habitación (casa), m³, Δt– diferencia entre las temperaturas exterior e interior, °C, A– coeficiente de pérdida de calor calculado de la casa, 860 – valor para convertir los valores obtenidos a un formato aceptable de kW/h.
La mayor dificultad en el cálculo preliminar del diámetro de las tuberías de plástico para calefacción la causa el factor de corrección K. Depende del aislamiento térmico de la casa. Es mejor tomarlo de los datos de la tabla.
Como ejemplo de cálculo de los diámetros de tuberías de polipropileno para calefacción, se puede calcular la potencia térmica requerida de una habitación con un volumen total de 47 m³. En este caso, la temperatura exterior será de -23°C y en el interior de +20°C. En consecuencia, la diferencia Δt será de 43°C. Tomemos el factor de corrección igual a 1,1. Entonces la potencia térmica requerida será.
El siguiente paso para elegir el diámetro de la tubería de calefacción es determinar la velocidad óptima de movimiento del refrigerante.
Los cálculos presentados no tienen en cuenta la corrección por rugosidad. superficie interior autopistas.
Velocidad del agua en tuberías.
Es necesaria una presión óptima del refrigerante en las líneas para distribución uniforme energía térmica a través de radiadores y baterías. Para seleccionar correctamente los diámetros de las tuberías de calefacción, se deben tomar los valores óptimos para la velocidad del movimiento del agua en las tuberías.
Vale la pena recordar que si se excede la intensidad del movimiento del refrigerante en el sistema, pueden producirse ruidos extraños. Es por eso valor dado debe estar entre 0,36 y 0,7 m/s. Si el parámetro es menor, inevitablemente surgirán otros adicionales. pérdidas de calor. Si se supera, aparecerá ruido en tuberías y radiadores.
Para calcular finalmente el diámetro de la tubería de calefacción, debe utilizar los datos de la siguiente tabla.
Al sustituir los valores obtenidos anteriormente en la fórmula para calcular el diámetro de la tubería de calefacción, se puede determinar que el diámetro de tubería óptimo para una habitación en particular será de 12 mm. Este es sólo un cálculo aproximado. En la práctica, los expertos recomiendan añadir un 10-15% a los valores obtenidos. Esto se debe a que la fórmula para calcular el diámetro de la tubería de calefacción puede cambiar debido a la adición de nuevos componentes al sistema.
Para un cálculo preciso, necesitará un programa especial para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción. Estos paquetes de software se pueden descargar en versiones de demostración con capacidades de cálculo limitadas.
Cálculo del colector de calefacción y manguitos de montaje.
La tecnología informática descrita anteriormente se puede aplicar a todo tipo de suministro de calor: monotubo, dos tubos y colector. Sin embargo, para este último es necesario realizar un cálculo correcto del diámetro del colector de calefacción.
Este elemento calefactor es necesario para distribuir el refrigerante en varios circuitos. Al mismo tiempo, el cálculo del diámetro correcto del colector de calefacción está indisolublemente ligado al cálculo de la sección transversal óptima de la tubería. Esta es la siguiente etapa en el diseño de un sistema de calefacción.
Para calcular el diámetro del colector de calefacción, primero es necesario calcular la sección transversal de las tuberías de acuerdo con el esquema descrito anteriormente. Entonces puedes usar una fórmula bastante simple:
Al determinar la altura y distancia optima Entre las boquillas se aplica el principio de "tres diámetros". Según él, la distancia entre las tuberías de la estructura debe ser de 6 radios de cada una. El diámetro total del colector de calefacción también es igual a este valor.
Pero además de este componente del sistema, a menudo es necesario utilizar otros adicionales. ¿Cómo saber el diámetro del manguito para tuberías de calefacción? Sólo realizando un cálculo preliminar de la sección transversal de las carreteras. Además, hay que tener en cuenta el grosor de las paredes y el material del que están hechas. De esto dependerá el diseño de la funda y el grado de su aislamiento térmico.
El valor del diámetro del manguito para tuberías de calefacción está influenciado por el material de la pared, así como por las tuberías. Es importante considerar el posible grado de expansión cuando se calienta la superficie. Si los diámetros de los tubos de calefacción de plástico son de 20 mm, entonces el mismo parámetro para el manguito debe ser de al menos 24 mm.
La instalación de la funda debe realizarse en mortero de cemento o material similar no combustible.
Datos adicionales para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción.
Después de elegir el diámetro de las tuberías para calentar una casa privada, debe elegir el material adecuado para su fabricación y también tener en cuenta las características del sistema de calefacción. Este parámetro está influenciado por el trazado de las carreteras, así como por el número de válvulas de cierre y control.
Además de conocer el diámetro de las tuberías en calefacción con circulación natural, es necesario tener en cuenta la altura del tubo ascendente de aceleración y seleccionar el tamaño correcto de su sección transversal. el deberia estar en altura mínima 1,5 en relación con otros elementos de suministro de calor. Para aumentar la velocidad del movimiento del refrigerante, el diámetro de las tuberías de polipropileno utilizadas en el diseño del colector de aceleración debe ser un tamaño mayor que el de la línea principal.
También es importante considerar el espesor de las paredes de las tuberías. Depende del material de fabricación y puede variar desde 0,5 mm (acero) hasta 5 mm (plástico). La elección del diámetro de la tubería para el sistema de calefacción de una casa privada está influenciada por el material de fabricación. Por ello, se recomienda instalar líneas plásticas para sistemas con circulación forzada. Su diámetro interno puede variar de 10 a 30 mm. Puede encontrar más información sobre el espesor de las paredes de los tubos de polímero para calefacción en la tabla.
Para modelos de acero Es necesario tener en cuenta no sólo sus dimensiones geométricas, sino también su peso. Depende directamente del espesor de la pared. Los programas para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción deben tener una función para calcular peso específico 1 m.p. principal de acero.
Conociendo estas características adicionales, puede realizar el cálculo más preciso de los parámetros del sistema de calefacción, incluido selección correcta diámetros tubos de calefacción.
Material del tubo de calefacción
Además de elegir correctamente los diámetros de las tuberías para suministro de calor, es necesario conocer las características de su material de fabricación. Esto afectará las pérdidas de calor del sistema, así como la complejidad de la instalación.
Debe recordarse que el cálculo de los diámetros de las tuberías de calefacción se realiza solo después de elegir el material para su fabricación. Actualmente, se utilizan varios tipos de tuberías para completar los sistemas de suministro de calor:
- Polímero. Están fabricados de polipropileno o polietileno reticulado. La diferencia es componentes adicionales añadido durante el proceso de producción. Después de calcular el diámetro de las tuberías de polipropileno para suministro de calor, es necesario seleccionar correctamente el grosor de su pared. Varía de 1,8 a 3 mm dependiendo de los parámetros de presión máxima en las líneas;
- Acero. Hasta hace poco, esta era la opción de calefacción más común. A pesar de sus más que buenas características de resistencia. tubos de acero tienen una serie de desventajas importantes: instalación compleja, oxidación gradual de la superficie y aumento de la rugosidad. Como alternativa, tuberías hechas de acero inoxidable. Uno de sus precios es un orden de magnitud superior al de los “negros”;
- Cobre. Según criterios técnicos y características operativas tuberías de cobre son la mejor opción. Se caracterizan por tener suficiente elasticidad, es decir. si el agua se congela en ellos, la tubería se expandirá durante algún tiempo sin perder su estanqueidad. La desventaja es el alto costo.
Además del diámetro de las tuberías correctamente seleccionado y calculado, es necesario decidir el método de conexión. También depende del material de fabricación. Para los de polímero, se utiliza una conexión de acoplamiento mediante soldadura o una base adhesiva (muy raramente). Tuberías de acero montado mediante soldadura por arco ( mejor calidad conexiones) o método roscado.
Diámetro de las tuberías de calefacción: cómo elegir y calcular correctamente.
Elección del diámetro de las tuberías de calefacción: dificultades para elegir, el procedimiento para calcular la sección transversal en función de la potencia del sistema y la velocidad del agua, cálculo adicional del colector y los revestimientos.
Calcular el diámetro de las tuberías de calefacción: más fácil de lo que parece
Al instalar un sistema de calefacción en casa, es extremadamente importante calcular el diámetro de las tuberías de calefacción. Ayudará a evitar pérdidas innecesarias de calor y costos de energía.
Además, el diámetro de la tubería determina sus dimensiones, que deben tenerse en cuenta a la hora de planificar el diseño del local.
Cálculo del diámetro de las tuberías de calefacción.
Acerca de los cálculos hidráulicos para tuberías de calefacción.
El material de la tubería tiene gran valor al calcularlos diámetro requerido
Para calcular el diámetro de las tuberías de calefacción de una casa o apartamento, es necesario conocer sus principales parámetros, estos son:
- el material del que están hechos (por ejemplo, tubos de cobre para calefacción);
- el diámetro interno de las propias tuberías;
- parámetro similar para accesorios y accesorios;
- valor nominal del diámetro interno;
- espesor de la pared de la tubería.
Cabe recordar que no elección correcta El diámetro de las tuberías y su aumento irrazonable para aumentar el área de transferencia de calor seguramente provocarán una caída de presión en el sistema y pérdidas de calor.
Por lo tanto, es necesario el cálculo hidráulico. sistema de dos tubos calentamiento, diseñado para seleccionar valores del diámetro de todas las secciones de la tubería en los que en cada uno de los anillos de circulación la presión que mueve la cantidad calculada de refrigerante (por unidad de tiempo) excederá en un 10 por ciento la pérdida de presión debido al sistema hidráulico resistencia.
Las pérdidas de presión en los circuitos de circulación se dividen en pérdidas que surgen de la fricción y pérdidas debidas a la resistencia local.
Fórmula para determinar el diámetro de la tubería.
El cálculo profesional de los diámetros de las tuberías de calefacción es bastante complejo y solo está disponible para los especialistas en calefacción, por lo que le informaremos sobre su diagrama simplificado.
Con este cálculo, la fórmula para determinar el tamaño de las tuberías de calefacción es la siguiente:
Donde las letras significan:
- D es el diámetro de las tuberías, en centímetros;
- Q es la carga en esta sección del sistema, en kilovatios;
- ∆t - diferencia de temperatura entre el suministro y el retorno, en grados Celsius;
- V es la velocidad del refrigerante, en metros por segundo.
Cabe señalar que al presentar temperatura estándar la temperatura del agua no debe ser inferior a 90º, al retorno el refrigerante se enfría a 65/70º. Esto significa que el valor de ∆t es 20º.
Cálculo de la carga, es decir, la potencia térmica requerida del sistema.
Para determinar el mínimo potencia requerida sistema de calefacción, puede utilizar esta fórmula simplificada: Qt = V∙∆t∙K:860
Qt – potencia térmica requerida, en kilovatios por hora;
- V es el volumen de la habitación calentada (alto∙largo∙ancho), en metros cúbicos;
- ∆t es la diferencia entre la temperatura exterior y la temperatura interior deseada, en grados Celsius;
- K - coeficiente de pérdida de calor del edificio;
- 860 significa conversión a kW/hora.
El coeficiente de pérdida de calor de un edificio depende de su tipo, así como del aislamiento térmico del local.
Al calcular las tuberías de calefacción, puede utilizar los siguientes valores simplificados para varios tipos de edificios:
- K, igual a 3/4: un edificio que no tiene aislamiento térmico (una estructura simplificada hecha de madera o láminas de metal corrugado);
- K, correspondiente a 2/2,9 – un pequeño grado de aislamiento térmico (la estructura del edificio se simplifica, por ejemplo, con mampostería simple, diseño simple de techo y ventanas);
- K es igual a 1/1,9 – nivel medio de aislamiento térmico (diseño de edificio estándar, por ejemplo, mampostería doble, pocas ventanas, techo estándar);
- K igual a 0,6/0,9 – alto grado aislamiento térmico (mejor diseño de edificios, paredes de ladrillo tienen doble aislamiento térmico, un pequeño número de ventanas con marcos dobles, la base de los pisos está aislada, el techo está equipado con aislamiento térmico de alta calidad).
Al calcular el diámetro de una tubería de calefacción, la diferencia entre temperatura exterior El aire y la temperatura interior que necesita se calculan en función del clima de su zona y del grado de confort que planea recibir del sistema de calefacción.
Por ejemplo, tomemos una habitación con una altura de techo de 3 m, una longitud de 5 m y una anchura de 3 m. Por lo tanto, el volumen de la habitación es 3∙5∙3=45 m³.
La temperatura media invernal en la región de Moscú, según tablas especiales, es de -28º. Esto es sobre lo que vamos a operar. Estamos de acuerdo en que la temperatura de +20º en las habitaciones es bastante cómoda. Por tanto, el valor de ∆t: 28+20=48º.
Tomemos el valor de K como 0,9.
Sustituimos todas las cantidades en nuestra fórmula: Qt=45∙48∙0.9:860. Habiendo hecho los cálculos, obtenemos la potencia necesaria del sistema de calefacción de esta estancia: 2,26 kW/hora.
Velocidad del refrigerante
El nivel mínimo de velocidad que debe tener el refrigerante es 0,2/0,25 m/seg.
Si la velocidad es menor, entonces comienza a producirse la liberación de aire del refrigerante, y esto conducirá a la formación de atascos de aire.
La consecuencia de esto puede ser una pérdida parcial o total de la potencia de calefacción.
El nivel superior de velocidad del refrigerante puede ser 0,6/1,5 m/seg. si cumples umbral superior velocidad, esto permite evitar la formación de ruido hidráulico en el sistema. 1,5 m/seg. y tomarlo como el valor deseado.
Ahora, sabiendo todos los valores que necesitamos, los sustituimos en la fórmula final: D = √354∙(0.86∙2.26:20):1.5. Como resultado de nuestros cálculos, obtenemos una cifra aproximada para el diámetro interior de las tuberías de 12 mm.
Tabla para determinar el diámetro interno de tuberías.
Ejemplo de tabla para determinar el diámetro de las tuberías de calefacción.
Por supuesto, al planificar un sistema de calefacción, es mejor calcular el diámetro de la tubería utilizando una tabla especial, ya que no podrá recordar todos los números y fórmulas. La tabla indica claramente los parámetros que tiene un refrigerante en particular, tiene en cuenta diseños de tuberías específicos, especificaciones técnicas dispositivos de calefacción, etc.
Por lo tanto, es necesario utilizar la tabla al calcular la tubería + diámetro para calefacción, porque cada uno de los sistemas de calefacción específicos (ver más detalles) tubos de polipropileno para calefacción, circuitos de calefacción hechos de tubos de polipropileno) tiene su propia conexión a los dispositivos y funciona con un refrigerante específico: agua, aceite, anticongelante. Además, la tabla también tiene en cuenta el tipo de circulación: artificial o natural.
Cálculo del diámetro de las tuberías de calefacción: cómo hacer un cálculo hidráulico de un sistema de dos tuberías
46) Cálculo del diámetro de las tuberías de calefacción: cómo hacer un cálculo hidráulico de un sistema de dos tuberías.
Seleccionar el diámetro de las tuberías de calefacción.
- Selección de material y selección de sección de sanitarios.
- Selección del diámetro de la tubería. sistema autónomo calefacción
- ¿Qué diámetro se necesita? Un ejemplo de su cálculo.
El suministro de calor se refiere al suministro de energía térmica, que es agua caliente o vapor, a través de redes de calefacción al sistema de calefacción de los consumidores.
Al calcular una tubería de polipropileno, el diámetro interior juega un papel importante.
El proceso de diseño de redes de calefacción se lleva a cabo de acuerdo con SNiP 2.04.07-86. Los flujos máximos de calor para calefacción se aceptan de acuerdo con los diseños estándar correspondientes.
¿A qué se debe prestar atención al diseñar sistemas de calefacción? ¿Cuál debe ser el diámetro de las tuberías de calefacción?
Selección de material y selección de sección de sanitarios.
Esquema (capa por capa) de una tubería de polipropileno.
Al diseñar un sistema de calefacción, lo principal es la elección del material y el diámetro. A partir de este valor, es posible hacer predicciones de la pérdida de calor en todo el sistema de calefacción. La sección transversal determina el rendimiento y la hidrodinámica. sistema común tubería.
Hoy en día, los productos sanitarios están hechos de acero, cobre, metal-plástico, polipropileno, etc. Las secciones difieren y dependen de la potencia del sistema y del área calentada. El sistema de calefacción funciona a modo óptimo si el diseño de la tubería se realiza correctamente. Esto implica que es necesario determinar la posible pérdida de calor e intentar reducirla. De lo contrario, es posible que los sistemas de calefacción no cumplan con sus tareas.
La compra de tuberías para la instalación de una red de calefacción se realiza de acuerdo con las características físicas y químicas del material, la longitud y la sección transversal de la tubería. Este enfoque es la clave para crear un método de calefacción económico con alta eficiencia y funcionamiento ininterrumpido. La hidrodinámica de la tubería se ve afectada por el diámetro. Su elección es una tarea responsable, desde la decisión correcta lo que determina el suministro normal de calor de las instalaciones y un microclima confortable durante la estación fría.
Seleccionar el diámetro de la tubería de un sistema de calefacción autónomo.
Tabla de selección de diámetros de tuberías para calefacción.
Al instalar una tubería en una casa de campo privada, debe centrarse en el método de suministro de refrigerante al sistema de calefacción.
Si está centralizado, el cálculo se realiza de manera similar al cálculo cuando se conduce calor en un apartamento y no es necesario calcular el equilibrio y la relación entre la sección transversal del producto y la potencia de la bomba. Si el sistema es autónomo, la sección depende del material y del circuito de calefacción.
Las redes con circulación natural deben estar provistas de tuberías de una sección, con circulación forzada, de otra. La elección del diámetro implica tener en cuenta su sección exterior e interior. Dependiendo del diámetro interno se realiza la clasificación:
Es importante saber que las secciones exterior e interior se diferenciarán por el grosor de la pared de la tubería, que puede ser diferente y está determinado por la naturaleza del material; Durante la instalación sistema obligatorio Se utilizan tubos de sección pequeña, fáciles de instalar y económicos. Seleccionado según el diseño del sistema de calefacción. Cuanto menor sea la sección transversal, menor será la cantidad de refrigerante que debe calentarse, lo que significa un ahorro de tiempo en calentamiento y costos de materiales para energía.
¿Qué diámetro se necesita? Un ejemplo de su cálculo.
La velocidad ideal del movimiento del agua en la tubería es de 0,3 a 0,7 m/s. Estos valores deben tenerse en cuenta a la hora de elegir el diámetro de los tubos de calefacción. Al diseñar un método de calefacción, es necesario utilizar tablas y literatura de referencia para determinar el diámetro óptimo de la tubería en calefacción de dos tuberías. Veamos un ejemplo sencillo. Consideramos que el área calentada es de 30 metros cuadrados. m. En primer lugar, averiguamos la potencia calorífica. Por cada 10 metros cuadrados de una habitación con paredes aisladas con una altura de techo de hasta 3 m, se consume 1 kW.
Para nuestra opción, la potencia será de 3 kW. A continuación le sumamos el 20%, que es una reserva, y obtenemos un valor de 3,6 kW. Por lo tanto, para crear un microclima confortable durante la estación fría, la habitación debe estar equipada dispositivos de calefacción con una potencia de 3,6 kW. Si la habitación tiene ventanas, compramos radiadores y los colocamos en el lugar previsto por el proyecto. Utilizando la tabla, buscamos un valor de 3,6 kW (3600 W). Tenemos en cuenta el valor superior del flujo de calor. La velocidad óptima del movimiento del agua en el circuito de calefacción para nuestro ejemplo es de 0,4 m/s, el flujo de refrigerante es de 158 kg/h. Para calentar una habitación de 30 m2. m tubo adecuado con un diámetro de 12 mm.
Habiendo descubierto qué diámetro se necesita y calculándolo correctamente, obtenemos método óptimo Calefacción de alta eficiencia y funcionamiento ininterrumpido.
Selección del diámetro de las tuberías para calefacción: ejemplo de cálculo, tabla.
¿Cómo elegir el diámetro correcto de las tuberías de calefacción? La elección del diámetro implica tener en cuenta su sección exterior e interior. Existe un algoritmo específico para calcular el diámetro.
Contenido:
Para diseñar correctamente un sistema de calefacción, es necesario analizar todos los factores que influirán en su eficiencia. En primer lugar, es necesario calcular las dimensiones de los diámetros de las tuberías de calefacción. De estas medidas depende la eficiencia y practicidad de la red de calefacción. Muchos propietarios confían en su intuición y en sus cálculos aproximados, lo que provoca roturas de tuberías y averías periódicas de los componentes principales del sistema.
Información teórica
Existen varios tipos de sistemas de calefacción, pero el tipo hidrónico es el más popular y ha sido la opción número uno durante décadas. Se considera que la red más eficiente es aquella en la que el refrigerante se mueve mediante circulación forzada. Gracias a esto, puedes calentar rápidamente una casa grande.
Antes de calcular y diseñar una red de calefacción, se debe determinar el material de las tuberías y las piezas de conexión. Los siguientes materiales se utilizan ampliamente:
- acero;
- metal-plástico;
- polipropileno;
- cobre.
¿Por qué es necesario calcular el diámetro de las tuberías?
A primera vista, calcular la sección transversal de las tuberías es una tarea sencilla y rápida, pero no lo es tanto, porque las tuberías deben garantizar el transporte. cantidad requerida refrigerante para crear temperatura confortable en la casa. El sistema de calefacción tiene características muy importantes, algunas de las cuales dependen directamente del diámetro de las tuberías:
- Velocidad de transporte de la fuente de calor. Este indicador afecta no solo al nivel de ruido durante el funcionamiento del sistema de calefacción, sino que también regula la distribución del calor entre las partes del suministro de calefacción. Es decir, el líquido no debe reducir la temperatura al mínimo hasta llegar al último radiador de la red.
- Cantidad de fuente de calor. La sección transversal de los tubos de circulación automática debe ser lo suficientemente grande, de lo contrario las pérdidas por fricción serán demasiado grandes. Pero un aumento en el volumen de refrigerante conlleva un aumento en los costos de calefacción.
- Pérdidas hidráulicas. A veces el sistema utiliza tuberías de plástico con diferentes diámetros, tal fenómeno seguramente conducirá a una diferencia de presión en la unión, lo que provocará un fuerte aumento de las pérdidas hidráulicas.
Métodos de cálculo
Para calcular la sección transversal, necesita conocer algunas características importantes de las tuberías de calefacción:
- material de fabricación;
- diámetro interior de elementos perfilados, accesorios y tuberías de calefacción;
- espesor de pared;
- Tamaño nominal del diámetro interior.
Fórmula para calcular la sección transversal de la tubería.
Una persona común y corriente sin conocimientos especiales puede utilizar una fórmula sencilla:
, Dónde:
- D – diámetro de la tubería, cm;
- Δt – diferencia de temperatura entre retorno y suministro, grados Celsius;
- Q – carga en una sección separada de la red de calefacción, kW;
- V – velocidad de la fuente de calor, m/seg.
Los especialistas utilizan métodos complejos y software especial para realizar cálculos.
Hay que tener en cuenta que con valores estándar, la temperatura del refrigerante no debe bajar de los 90 grados en el lado de suministro, y en el lado de retorno se enfría a unos 70 grados, respectivamente, unos 20 grados.
Cálculo de la potencia térmica requerida.
Para determinar la potencia mínima del sistema de calefacción, puede utilizar una fórmula sencilla:
, Dónde:
- Δt – la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura requerida en la habitación, grados Celsius;
- V – volumen de la habitación, metros cúbicos;
- 860 – se requiere coeficiente para convertir el valor a kW/hora;
- K – pérdida de calor de la estructura.
El último indicador (K) depende del diseño de la casa y de sus características de aislamiento térmico.
Mesa
No siempre es posible utilizar fórmulas, ya que son difíciles de recordar y las ganas pueden faltar. La solución a este problema es una mesa especial. Indica las medidas exactas que tiene la fuente de calor, tiene en cuenta ciertos patrones de conexión de tuberías, características de los dispositivos de calefacción, etc.
La tabla debe usarse después de los cálculos de la tubería, ya que cada red de calefacción tiene una conexión individual al equipo y funciona con un agente de transferencia de calor específico: aceite o agua. Además, la tabla necesariamente tiene en cuenta el tipo de circulación: forzada o natural.
Calcular la sección transversal de las tuberías de calefacción es muy proceso importante quien merece atención especial, porque de ello depende la eficiencia y la duración del funcionamiento de toda la red de calefacción.
Cuando se enfrenta a la necesidad de instalar tuberías de calefacción para una caldera, es importante calcular correctamente sus parámetros. Aquí también es importante el tipo de sistema de calefacción. Si funciona por circulación forzada, entonces el refrigerante se mueve gracias a una bomba de circulación. Y a la hora de seleccionar tuberías hay que tenerlas en cuenta. función principal– llevar la cantidad de calor necesaria a los calentadores (radiadores o registros).
- La pérdida total de calor de toda la casa o apartamento.
- Fuerza dispositivos de calefacción en cada habitación.
- Longitud de la tubería.
- Método de cableado tecnológico (con una tubería, con dos, presencia de circulación natural o forzada).
Para calcular el diámetro se dispone de un diagrama con los indicadores indicados de impacto térmico de cada componente.
También debes tener en cuenta este matiz: si instalas tuberías de polipropileno o cobre, debes saber que están marcadas con un diámetro exterior. Para determinar el diámetro interno, se debe restar el espesor de la pared del diámetro externo.
Para productos fabricados en acero y metal-plástico, se indica el diámetro interior.
Sutilezas con definición
Es imposible realizar un cálculo escrupuloso de la sección transversal de la tubería. Debes elegir una entre varias versiones. Motivo: Son adecuados diferentes métodos para lograr el mismo efecto. Es decir, surge la tarea de suministrar a los radiadores el volumen requerido. En este caso, los elementos deberían calentarse de manera uniforme.
Si el trabajo se realiza con una tecnología que cuenta con circulación forzada, se utilizan tuberías, un refrigerante y una bomba.
Existen dos versiones de acciones para calcular el diámetro de una tubería de calefacción:
- Disponga tuberías de menor diámetro. Entonces el suministro de refrigerante se produce a una velocidad significativa.
- Crear una tecnología con tuberías de mayor sección transversal, pero con un movimiento más lento.
La primera versión es más popular. Razones:
- Precios razonables para tuberías de menor diámetro.
- Trabajo conveniente con tales tuberías.
- Cuando se abren, estos tubos destacan menos.
- Cuando se incrustan en pisos o paredes, las tuberías requieren ranuras de tamaño pequeño.
- Con un diámetro modesto, se concentra menos calor, lo que se traduce en una reducción de la inercia y un ahorro de combustible.
Cálculo de diámetro en función de la potencia de los radiadores.
Hay diámetros estándar y se calcula una determinada cantidad de calor que debe fluir a través de estas tuberías. Y calcular constantemente los mismos valores no es racional. Por este motivo se generaron tablas de cálculo auxiliares. A partir de estos datos, en función del volumen de calor requerido, la dinámica del movimiento del refrigerante (DDTH) y las temperaturas de funcionamiento de la tecnología, se calcula el diámetro potencial de la tubería para los sistemas de calefacción. Y para calcular la sección transversal en la red de calefacción, es necesario encontrar los datos adecuados y utilizarlos para navegar por las dimensiones.
El diámetro requerido debe calcularse utilizando la siguiente fórmula, después de lo cual los indicadores obtenidos se reflejan en la tabla.
Cálculo del diámetro de la tubería de calefacción. D - diámetro de la tubería (predeterminado), mm
∆t° - diferencias de temperatura en el movimiento de ida y vuelta, °C
Q: el impacto en una sección específica de la red, kW: la cantidad de calor que calculó para la habitación con calefacción.
V -DDTN, m/s - utilizado de un espectro específico.
En la tecnología de calefacción individual, el DDTN oscila entre 0,2 y 1,5 m/s. Según la práctica generalizada, el indicador óptimo se encuentra en el rango de 0,3 m/s - 0,7 m/s.
Si el DDTN es menor, se forma una esclusa de aire. Y si es más alto, aparece un ruido fuerte.
El rango de velocidad apropiado se selecciona de la tabla. Las mesas se utilizan para productos elaborados con diferentes materiales(metal, plástico, polipropileno, metal-plástico, cobre). Hay datos para modos de funcionamiento estándar: con componentes de temperatura alta y media.
Ejemplo 1: Sistema con dos tuberías.
- EN casa de dos pisos este sistema opera.
- Hay dos alas en cada piso.
- Se utilizarán tuberías de polipropileno.
- Modo de trabajo 80/60.
- Delta de temperatura 20 °C
- Las pérdidas térmicas de todo el espacio habitable son de 38 kW. De ellos, se obtienen 20 kW para el primer piso, 18 kW para el segundo.
Hay 2 esquemas en funcionamiento aquí.
- Lado derecho (ala).
- Lado izquierdo (ala).
Acciones de liquidación:
- Cálculo de tuberías para la zona desde la caldera hasta el ramal inicial. De aquí proviene todo el refrigerante. Volumen de calor – 38 kW. La fila requerida se encuentra en la tabla. Síguelo hasta la zona rosada y sube. Diámetros adecuados: 40 y 50 mm. Es mejor usar el más pequeño.
- Mira el diagrama. Donde el flujo se divide por pisos. Las filas requeridas se encuentran en la tabla y se determina la sección transversal de las tuberías. Para extender ambas ramas es adecuado D = 32 mm.
- Cada circuito se divide en dos ramas. No tienen diferencias de carga. En la planta baja hay 10 kW en los lados derecho e izquierdo. (resultado de la división 20 kW). El segundo produce 9 kW. La tabla busca indicadores para estas zonas: 25 mm. Este tamaño se utiliza hasta que el impacto térmico se reduce a 5 kW. A esto le sigue una sección de 20 mm. Al calcular los valores para el primer piso, debe cambiar a este parámetro después del segundo calentador, y en el segundo piso, después del tercero. Los expertos recomiendan ajustarlo en 20 mm con una exposición de 3 kW.
Luego de estos pasos se encuentran los diámetros para las tuberías indicadas en las condiciones indicadas. Para el movimiento inverso no es necesario calcular la sección transversal. Y para el cableado utilice los mismos tubos que para el suministro.
Si no usas productos de polipropileno, te ayudarán las tablas, que reflejan los valores del material que has elegido.
Ejemplo 2. Red con una tubería. Circulación forzada.
Los cálculos siguen el mismo principio. La diferencia está en el método. Aquí se utiliza una tabla diferente. En él, la región óptima de DDTN es de color azul. Los indicadores de potencia se ingresan en el campo. Por tanto, el proceso en sí se produce de forma diferente.
Con él determinaremos los diámetros internos en el sistema de calefacción especificado. Otras condiciones: 1er piso, 6 radiadores con conexión en serie.
Acciones de liquidación.
- En zona de entrada La red de la caldera es de 15 kW. En el ámbito de los altavoces adecuados se buscan indicadores cercanos a los 15 kW. Son: 20 y 25 mm. Elegimos el más pequeño.
- En el primer calentador, el impacto térmico se reduce a 12 kW. Este parámetro está en la tabla. El segundo radiador también es de 20 mm.
- El tercero requiere un impacto de 10,5 kW. Hay una sección transversal, es similar, de 20 mm.
- El cuarto mide 15 mm. Cálculo: 10,5 – 2 = 8,5 kW.
- El quinto tiene el mismo significado.
- En el sexto - 12 mm.
Según los diámetros encontrados de las tuberías de calefacción, determinamos las marcas y el material adecuado.
Estos pasos se aplican a tuberías de polipropileno y metal-plástico. Tienen una conductividad térmica modesta. Y a través de cada muro hay pérdidas insignificantes. Y si se utilizan tuberías de metal para el sistema, entonces la longitud de la tubería es decente y la pérdida a través de la superficie es la misma.
Cálculos de la sección transversal de análogos metálicos.
Para grandes redes de calefacción con tubos metálicos Se tienen en cuenta las pérdidas de calor a través de las paredes. No son tan grandes, pero con una longitud de tubo larga provocan bajas temperaturas en los calentadores finales. Y la razón de esto puede ser una elección incorrecta del diámetro.
Ejemplo de cálculo:
Condiciones: tubo de acero, D= 40 mm, espesor de pared = 1,4 mm.
La fórmula para calcular las pérdidas es: q = k*3.14*(tв-tп)
q - pérdida de calor por metro de tubería,
k es el indicador lineal de transferencia térmica (para la tubería propuesta es el siguiente: 0,272 W*m/s);
tв - indicador de temperatura del agua en esta tubería - 80°C;
tп - temperatura del aire en la habitación - 22°C.
Se sustituyen los valores:
q = 0,272*3,15*(80-22)=49 W/s
Así, por cada metro las pérdidas son de unos 50 W. Si la longitud es grande, las pérdidas pueden ser fatales. Por supuesto, cuanto más impresionante sea la sección transversal, mayores serán las pérdidas. Si es necesario tener en cuenta dichas pérdidas, durante los cálculos se deben sumar las pérdidas en la tubería a la reducción del impacto térmico en el radiador. y por valor total Se calcula el diámetro requerido para calentar la casa.
Para las tecnologías de calefacción individuales, estos valores no son perjudiciales. Y al calcular las pérdidas y la potencia de los equipos, los valores suelen redondearse. Esto crea una cierta reserva que le permite evitar operaciones de liquidación complejas.
¿Dónde puedo conseguir las mesas?
Todos los fabricantes de tubos para calderas los ofrecen en sus sitios web. Si no encuentras la tabla que necesitas, puedes elegir una de estas acciones:
- Aplique los siguientes principios para seleccionar diámetros.
- Otra solución.
Normalmente, al marcar tuberías, los fabricantes indican parámetros externos o internos. Con algún error son iguales. Si conoce el diámetro interior, puede calcular tanto el tipo como las marcas utilizando la tabla propuesta. Aquí se determina el parámetro de una tubería hecha de otro material.
Ejemplo: la tarea consiste en calcular el diámetro de las tuberías de metal y plástico de una caldera. No se encontró ninguna tabla para este material. Hay datos sobre polipropileno. Se están seleccionando parámetros para ello. La tabla calcula análogos para metal-plástico. Hay un error. Pero si la red tiene circulación forzada, este error es aceptable.
Mesa sobre tubos fabricados en diferentes materiales.
Otro método para determinar el diámetro.
Su base es la lógica en el estudio de muchos sistemas de calefacción. Este método fue inventado por los instaladores. Funciona para edificios privados y apartamentos en sistemas de pequeño tamaño.
Diagrama de trabajo de este método:
Muchas calderas vienen con tuberías de primera (suministro) y de retorno. Sus parámetros: ¾ y ½ pulgadas. Y este tubo se utiliza para el cableado hasta la bifurcación inicial. Y luego, en la siguiente rama, el tamaño se reduce en un paso.
En sistemas de tamaño modesto, suele haber de 3 a 9 radiadores, de 2 a 3 ramales. Para cada uno de ellos hay 2-3 radiadores. Para este tipo de redes, esta técnica es óptima. También es aceptable para edificios privados de un piso.
El sistema de calefacción en una casa particular puede ser de circulación forzada o natural. Dependiendo del tipo de sistema, los métodos para calcular el diámetro de la tubería y seleccionar otros parámetros de calefacción son diferentes.
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Calcular el diámetro de las tuberías de calefacción es relevante en el proceso de construcción individual o privada. Para determinar correctamente las dimensiones del sistema, es necesario saber: de qué están hechas las líneas (polímero, hierro fundido, cobre, acero), las características del refrigerante, su método de movimiento a través de las tuberías. La introducción de una bomba de presión en el diseño de calefacción mejora enormemente la calidad de la transferencia de calor y ahorra combustible. La circulación natural del refrigerante en el sistema es método clásico, utilizado en la mayoría de las casas privadas con calefacción de vapor (caldera). En ambos casos, durante la reconstrucción o la nueva construcción, es importante elegir el diámetro de tubería correcto para evitar momentos desagradables en el funcionamiento posterior.
El diámetro de la tubería es el indicador más importante que limita la transferencia de calor general del sistema, determina la complejidad y la longitud de la tubería y la cantidad de radiadores. Conociendo el valor numérico de este parámetro, se pueden calcular fácilmente las posibles pérdidas de energía.
Dependencia de la eficiencia de calefacción del diámetro de la tubería.
El pleno funcionamiento del sistema energético depende de los siguientes criterios:
- Propiedades del fluido móvil (refrigerante).
- Material de la tubería.
- Tasa de flujo.
- Sección de flujo o diámetro de tuberías.
- La presencia de una bomba en el circuito.
Es una afirmación incorrecta que cuanto mayor sea la sección transversal de la tubería, más líquido dejará pasar. EN en este caso Un aumento en el espacio libre de la línea contribuirá a una disminución de la presión y, como resultado, del caudal de refrigerante. Esto puede provocar una parada completa de la circulación de fluido en el sistema y una eficiencia nula. Si se incluye una bomba en el circuito, con un diámetro de tubería grande y una mayor longitud de líneas, es posible que su potencia no sea suficiente para proporcionar la presión requerida. Si hay un corte de energía, usar una bomba en el sistema es simplemente inútil: la calefacción estará completamente ausente, no importa cuánto caliente la caldera.
Para edificios individuales con calefacción centralizada, el diámetro de las tuberías se elige del mismo modo que para los apartamentos de la ciudad. En casas con calefacción de vapor, el diámetro de la caldera debe calcularse cuidadosamente. Se tienen en cuenta la longitud de la red, la edad y el material de las tuberías, el número de plomería y radiadores incluidos en el esquema de suministro de agua y el esquema de calefacción (de una o dos tuberías). La Tabla 1 muestra las pérdidas aproximadas de refrigerante según el material y la vida útil de las tuberías.
| Tubo | Consumo m3/hora | Velocidad m/s | Pérdida de presión m/100m |
|---|---|---|---|
| Nuevo acero 133x5 | 60 | 1,4 | 3,6 |
| Nuevo acero 133x5 | 60 | 1,4 | 6,84 |
| PE 100 110x6,6 (DEG 17) | 60 | 2,26 | 4,1 |
| PE 80 110x8,1 (DEG 13,6) | 60 | 2,41 | 4,8 |
| Nuevo acero 245x6 | 400 | 2,6 | 4,3 |
| Acero viejo 245x6 | 400 | 2,6 | 7,0 |
| PE 100 225x13,4 (DEG 17) | 400 | 3,6 | 4,0 |
| PE 80 110x16,6 (DEG 13,6) | 400 | 3,85 | 4,8 |
| Nuevo acero 630x10 | 3000 | 2,85 | 1,33 |
| Acero viejo 630x10 | 3000 | 2,85 | 1,98 |
| PE 100 560x33,2 (DEG 17) | 3000 | 4,35 | 1,96 |
| PE 80 560x41,2 (DEG 13,6) | 3000 | 4,65 | 2,3 |
| Nuevo acero 820x12 | 4000 | 2,23 | 0,6 |
| Acero viejo 820x10 | 4000 | 2,23 | 0,87 |
| PE 100 800x47,4 (DEG 17) | 4000 | 2,85 | 0,59 |
| PE 80 800ъ58,8 (DEG 13,6) | 4000 | 3,0 | 0,69 |
Un diámetro de tubería demasiado pequeño conducirá inevitablemente a la formación de alta presión, lo que provocará una mayor carga en el elementos de conexión autopistas. Además, el sistema de calefacción hará ruido.
Diagrama de cableado del sistema de calefacción.
Para calcular correctamente la resistencia de la tubería y, en consecuencia, su diámetro, se debe tener en cuenta el diagrama de cableado del sistema de calefacción. Opciones:
- vertical de dos tubos;
- horizontal de dos tubos;
- monotubo.
Un sistema de dos tuberías con un tubo ascendente vertical puede tener líneas de colocación superior e inferior. Un sistema monotubo, debido al uso económico de la longitud de las líneas, es adecuado para calefacción con circulación natural; un sistema de dos tubos, debido a un doble juego de tuberías, requerirá inclusión en el circuito de la bomba;
El cableado horizontal proporciona 3 tipos:
- callejón sin salida;
- con movimiento pasajero (paralelo) del agua;
- colector (o haz).
En un diagrama de cableado de una sola tubería, se puede proporcionar una tubería de derivación, que servirá como línea de respaldo para la circulación del líquido cuando varios o todos los radiadores estén apagados. Se instalan válvulas de cierre en cada radiador, lo que le permite cerrar el suministro de agua cuando sea necesario.
Conociendo el diseño del sistema de calefacción, puede calcular fácilmente la longitud total, posibles retrasos en el flujo de refrigerante en la tubería principal (en curvas, vueltas, en conexiones) y, como resultado, obtener un valor numérico de la resistencia del sistema. Según el valor de pérdida calculado, puede seleccionar el diámetro de las líneas de calefacción utilizando el método que se describe a continuación.
Selección de tuberías para un sistema de circulación forzada.
El sistema de calefacción de circulación forzada se diferencia del natural por la presencia de una bomba de presión, que está montada en el tubo de salida cerca de la caldera. El dispositivo funciona con una fuente de alimentación de 220 V. Se enciende automáticamente (a través de un sensor) cuando aumenta la presión en el sistema (es decir, cuando el líquido se calienta). La bomba hace circular rápidamente agua caliente a través del sistema, que almacena energía y la transfiere activamente a través de radiadores a cada habitación de la casa.
Calefacción con circulación forzada: pros y contras.
La principal ventaja de la calefacción con circulación forzada es la eficiente transferencia de calor del sistema, que se realiza con un bajo coste de tiempo y dinero. Este método no requiere el uso de tuberías de gran diámetro.
Por otro lado, es importante garantizar un suministro eléctrico ininterrumpido de la bomba del sistema de calefacción. De lo contrario, la calefacción simplemente no funcionará en un área grande de la casa.
Cómo determinar el diámetro de una tubería de calefacción con circulación forzada usando la tabla
El cálculo comienza determinando el área total de la habitación que necesita calentarse. horario de invierno, es decir, esta es toda la parte residencial de la casa. El estándar de transferencia de calor para el sistema de calefacción es de 1 kW por cada 10 m2. m (con paredes aisladas y alturas de techo de hasta 3 m). Es decir, para una habitación de 35 m2. la norma será 3,5 kW. funcionamiento normal sistemas de calefacción - velocidad del agua caliente de 0,4 a 0,7 m/s. Teniendo en cuenta esta condición, dejamos la elección de tubos con un diámetro de 10 y 12 mm. Teniendo en cuenta el consumo de agua, sería más económico utilizar una tubería con un diámetro de 10 mm. Este es el producto que se incluirá en el proyecto.
Es importante distinguir entre los diámetros por los que se realiza la elección: exterior, interior, diámetro nominal. Como regla general, los tubos de acero se seleccionan según el diámetro interior, los tubos de polipropileno, según el exterior. Un principiante puede enfrentar el problema de determinar el diámetro marcado en pulgadas; este matiz es relevante para los productos de acero. La conversión de pulgadas a dimensiones métricas también se realiza mediante tablas.
Cálculo del diámetro de una tubería de calefacción con bomba.
Al calcular las tuberías de calefacción. las características más importantes son:
- La cantidad (volumen) de agua cargada en el sistema de calefacción.
- Longitud total de las carreteras.
- Velocidad de flujo en el sistema (ideal 0,4-0,7 m/s).
- Transferencia de calor del sistema en kW.
- Potencia de la bomba.
- Presión en el sistema cuando la bomba está apagada (rotación natural).
- Resistencia del sistema.
H = λ(L/D)(V2/2g),
donde H es la altura que determina la presión cero (falta de presión) de la columna de agua en otras condiciones, m;
λ – coeficiente de resistencia de la tubería;
L – longitud (extensión) del sistema;
D – diámetro interno (el valor deseado en este caso), m;
V – velocidad del flujo, m/s;
g – aceleración libre y constante. caída, g=9,81 m/s2.
El cálculo se realiza sobre pérdidas mínimas potencia térmica, es decir, se verifican varios valores del diámetro de la tubería para determinar la resistencia mínima. La complejidad surge con el coeficiente de resistencia hidráulica: para determinarlo se requieren tablas o un cálculo extenso utilizando las fórmulas de Blasius y Altschul, Konakov y Nikuradze.
El valor final de las pérdidas puede considerarse un número inferior a aproximadamente el 20% de la presión creada por la bomba de inyección. Al calcular el diámetro de las tuberías de calefacción, se considera que L es igual a la longitud de la línea desde la caldera hasta los radiadores y en reverso
excluyendo secciones duplicadas ubicadas en paralelo. En última instancia, todo el cálculo se reduce a comparar el valor de resistencia obtenido mediante el cálculo con la presión bombeada por la bomba. En este caso, es posible que tengas que calcular la fórmula más de una vez usando diferentes significados
diámetro interno. Comience con un tubo de 1 pulgada.
Cálculo simplificado del diámetro de la tubería de calefacción.
Para un sistema con circulación forzada, otra fórmula es relevante:
D = √354 (0,86 Q/∆dt)/V,
V – velocidad del flujo, m/s;
∆dt - diferencia de temperatura del agua en la entrada y salida;
Q – energía suministrada por el sistema, kW.
Para los cálculos se utiliza una diferencia de temperatura de aproximadamente 20 grados. Es decir, en la entrada al sistema desde la caldera, la temperatura del líquido es de aproximadamente 90 grados; cuando se mueve a través del sistema, la pérdida de calor es de 20 a 25 grados. y a la vuelta el agua ya estará más fría (65-70 grados).
Cálculo de parámetros de un sistema de calefacción con circulación natural.
El cálculo del diámetro de la tubería para un sistema sin bomba se basa en la diferencia de temperatura y presión del refrigerante en la entrada de la caldera y en la línea de retorno. Es importante tener en cuenta que el líquido se mueve a través de las tuberías gracias a la fuerza natural de la gravedad, potenciada por la presión del agua caliente. En este caso, la caldera se coloca debajo y los radiadores se ubican muy por encima del nivel. dispositivo de calentamiento. El movimiento del refrigerante obedece a las leyes de la física: el agua fría, más densa, desciende y da paso al agua caliente. Esto asegura la circulación natural en el sistema de calefacción.
Cómo elegir el diámetro de la tubería para calefacción con circulación natural.
A diferencia de los sistemas con circulación forzada, la circulación natural del agua requerirá una sección transversal total de la tubería. Cuanto mayor sea el volumen de líquido que circula por las tuberías, más energía térmica entrará en el local por unidad de tiempo debido al aumento de la velocidad y la presión del refrigerante. Por otro lado, un mayor volumen de agua en el sistema requerirá más combustible para calentar.
Por tanto, en casas particulares con circulación natural, la primera tarea es desarrollar esquema óptimo calefacción, en la que se selecciona la longitud mínima del circuito y la distancia desde la caldera a los radiadores. Por este motivo, se recomienda instalar una bomba en casas con grandes superficies habitables.
Yulia Petrichenko, experta
Para un sistema con movimiento natural del refrigerante valor optimo velocidad de flujo 0,4-0,6 m/s. Este código fuente corresponde a los valores mínimos de resistencia de accesorios y codos de tuberías.
Cálculo de presión en un sistema con circulación natural.
La diferencia de presión entre el punto de entrada y el punto de retorno de un sistema de circulación natural está determinada por la fórmula:
Δpt= h g (ρot – ρpt),
donde h es la altura de subida del agua desde la caldera, m;
g – aceleración de caída, g=9,81 m/s2;
ρot – densidad del agua en el retorno;
ρpt – densidad del líquido en la tubería de suministro.
Desde el principal fuerza motriz en un sistema de calefacción con circulación natural es la fuerza de gravedad creada por la diferencia en los niveles de suministro de agua hacia y desde el radiador, es obvio que la caldera estará ubicada mucho más abajo (por ejemplo, en el sótano de una casa) .
Es imprescindible realizar una pendiente desde la entrada de la caldera hasta el final de la fila de radiadores. Pendiente: al menos 0,5 ppm (o 1 cm por cada metro lineal autopistas).
Cálculo del diámetro de la tubería en un sistema con circulación natural.
El cálculo del diámetro de la tubería en un sistema de calefacción con circulación natural se realiza utilizando la misma fórmula que para la calefacción con bomba. El diámetro se selecciona en función de los valores de pérdida mínima obtenidos. Es decir, primero se sustituye un valor de la sección transversal en la fórmula original y se verifica la resistencia del sistema. Luego el segundo, tercer y siguientes valores. Esto continúa hasta que el diámetro calculado cumpla las condiciones.
¿Cómo se selecciona la sección transversal de la carretera? ¿Qué método de cálculo utilizas? Por favor comparte en los comentarios.
Experiencia - ingeniero de estimación de costos
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Diámetro de tubería para calefacción con circulación forzada, con circulación natural: qué diámetro elegir, fórmula de cálculo - versión imprimible
Al diseñar e instalar un sistema de calefacción, siempre surge la pregunta: qué diámetro de tubería elegir. La elección del diámetro y, por tanto, ancho de banda tuberías, es importante porque es necesario asegurarse de que la velocidad del refrigerante esté entre 0,4 y 0,6 metros por segundo, como recomiendan los expertos. En este caso, se debe suministrar a los radiadores la cantidad necesaria de energía (cantidad de refrigerante).
Se sabe que si la velocidad es inferior a 0,2 m/s, los atascos de aire se estancarán. No se debe realizar una velocidad superior a 0,7 m/s por razones de ahorro energético, ya que la resistencia al movimiento del fluido se vuelve significativa (es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad), además, este es el límite inferior para la aparición de Ruido en tuberías de pequeño diámetro.
¿Qué tipo de tubería elegir?
Hoy en día se opta cada vez más por las tuberías de polipropileno para calefacción, que si bien presentan desventajas en forma de dificultad para garantizar la calidad de las juntas y importantes expansión térmica, pero son extremadamente baratos y fáciles de instalar, y estos suelen ser factores decisivos.
¿Qué tuberías se deben utilizar para el sistema de calefacción?
Las tuberías de polipropileno se dividen en varios tipos, que tienen sus propias características técnicas y están diseñadas para diferentes condiciones. Para calefacción, son adecuados los grados PN25 (PN30), que pueden soportar presión de trabajo a 2,5 atm a una temperatura del líquido de hasta 120 grados. CON.
Los datos sobre el espesor de las paredes se dan en las tablas.
Para la calefacción ahora se utilizan tuberías de polipropileno, que se refuerzan con papel de aluminio o fibra de vidrio. El refuerzo evita una expansión significativa del material cuando se calienta.
Muchos expertos prefieren tuberías con refuerzo interno de fibra de vidrio. Tal tubería en últimamente se ha vuelto más utilizado en sistemas de calefacción privados.
Preguntas sobre la selección del diámetro de la tubería de calefacción.
Las tuberías se fabrican en diámetros estándar, entre los que es necesario elegir. Se han desarrollado soluciones estándar para seleccionar diámetros de tuberías para calentar una casa, según las cuales, en el 99% de los casos, es posible realizar la elección óptima y correcta del diámetro sin realizar un cálculo hidráulico.
Los diámetros exteriores estándar de las tuberías de polipropileno son 16, 20, 25, 32, 40 mm. El diámetro interior de las tuberías PN25 correspondientes a estos valores es de 10,6, 13,2, 16,6, 21,2, 26,6 mm, respectivamente.
Más información detallada En la tabla se proporciona información sobre los diámetros exteriores, diámetros interiores y espesores de pared de las tuberías de polipropileno.
¿Qué diámetros debo conectar?
Es necesario asegurar el suministro de la potencia térmica requerida, que dependerá directamente de la cantidad de refrigerante suministrada, pero la velocidad del fluido debe permanecer dentro de los límites especificados de 0,3 - 0,7 m/s.
Luego existe tal correspondencia de conexiones (para tuberías de polipropileno se indica SOBREDOSIS.):
- 16 mm - para conectar uno o dos radiadores;
- 20 mm – para conectar un radiador o un pequeño grupo de radiadores (radiadores de potencia “normal” entre 1 y 2 kW, potencia máxima conectada - hasta 7 kW, número de radiadores hasta 5 unidades);
- 25 mm – para conectar un grupo de radiadores (generalmente hasta 8 piezas, potencia hasta 11 kW) de un ala (brazo de un diagrama de cableado sin salida);
- 32 mm: para conectar un piso o una casa entera, según la potencia térmica (generalmente hasta 12 radiadores, respectivamente, potencia térmica de hasta 19 kW);
- 40 mm - para la línea principal de una casa, si la hay (20 radiadores - hasta 30 kW).
Consideremos la elección del diámetro de la tubería con más detalle, basándonos en las correspondencias tabulares precalculadas de energía, velocidad y diámetro.
La relación entre el diámetro de la tubería, la velocidad del fluido y la potencia térmica.
Pasemos a la tabla de correspondencia de velocidades con la cantidad de energía térmica.
La tabla muestra los valores de potencia térmica en W, y debajo de ellos está la cantidad de refrigerante kg/min, con una temperatura de impulsión de 80 grados C, una temperatura de retorno de 60 grados C y una temperatura ambiente de 20 grados C.
Selección de tuberías por potencia.
La tabla muestra que a una velocidad de 0,4 m/s, aproximadamente la siguiente cantidad de calor se suministrará a través de tuberías de polipropileno del siguiente diámetro exterior:
- 4,1 kW - diámetro interior de unos 13,2 mm (diámetro exterior 20 mm);
- 6,3 kW - 16,6 mm (25 mm);
- 11,5 kW - 21,2 mm (32 mm);
- 17 kW - 26,6 mm (40 mm);
Y a una velocidad de 0,7 m/s, los valores de potencia suministrada serán aproximadamente un 70% mayores, lo que no es difícil averiguar en la tabla.
¿Cuánto calor necesitamos?
¿Cuánto calor debe suministrar la tubería?
Echemos un vistazo más de cerca al ejemplo de cuánto calor se suele suministrar a través de las tuberías y seleccionemos diámetros óptimos tuberías.
Hay una casa con una superficie de 250 metros cuadrados, que está bien aislada (como exige el estándar SNiP), por lo que pierde calor en invierno en 1 kW por 10 metros cuadrados. Para calentar toda la casa se necesitan 25 kW de energía (potencia máxima). Para el primer piso - 15 kW. Para el segundo piso - 10 kW.
Nuestro sistema de calefacción es de dos tubos. Un tubo suministra refrigerante caliente y el otro lo enfría hasta la caldera. Los radiadores están conectados en paralelo entre las tuberías.
En cada piso, las tuberías se bifurcan en dos alas con la misma potencia térmica, para el primer piso - 7,5 kW, para el segundo piso - 5 kW. 
Entonces, 25 kW provienen de la caldera a la rama entre pisos. Por tanto, necesitaremos tuberías principales con un diámetro interior de al menos 26,6 mm para que la velocidad no supere los 0,6 m/s. Es adecuada una tubería de polipropileno de 40 mm.
Desde la bifurcación entre pisos, a lo largo del primer piso hasta la bifurcación en las alas, se suministran 15 kW. Aquí, según la tabla, para una velocidad inferior a 0,6 m/s es adecuado un diámetro de 21,2 mm, por lo que utilizamos un tubo con un diámetro exterior de 32 mm.
7,5 kW van al ala del primer piso; es adecuado un diámetro interior de 16,6 mm; polipropileno con un diámetro exterior de 25 mm.
Para cada radiador cuya potencia no supere los 2 kW, se puede hacer una salida con un tubo con un diámetro exterior de 16 mm, pero como esta instalación no es tecnológicamente avanzada, los tubos con un diámetro de 20 mm no son populares; más a menudo se instala un diámetro interior de 13,2 mm.
En consecuencia, utilizamos un tubo de 32 mm en el segundo piso antes de la bifurcación, un tubo de 25 mm en el ala y también conectamos los radiadores en el segundo piso con un tubo de 20 mm.
Como puede ver, todo se reduce a una simple elección entre los diámetros estándar de las tuberías disponibles en el mercado. En sistemas domésticos pequeños, hasta una docena de radiadores, en callejones sin salida. esquemas de distribución, Se utilizaron principalmente tubos de polipropileno de 25 mm - "para el ala", 20 mm - "para el dispositivo". y 32 mm “a la línea principal de la caldera”.
Características de elegir otro equipo.
Los diámetros de las tuberías también se pueden seleccionar en función de las condiciones de resistencia hidráulica para longitudes de tubería atípicamente largas, en las que se pueden superar las características técnicas de las bombas. Pero este puede ser el caso de talleres de producción, pero prácticamente nunca ocurre en la construcción privada.
Para una casa de hasta 150 m2, según las condiciones de calefacción por resistencia hidráulica. sistema de radiador, siempre es adecuada una bomba del tipo 25 - 40 (presión 0,4 atm), en algunos casos también puede ser adecuada hasta 250 m2 y para casas de hasta 300 m2. – 25 – 60 (presión hasta 0,6 atm).
La tubería está diseñada para una capacidad máxima. Pero el sistema, si alguna vez funciona en este modo, no durará mucho tiempo. Al diseñar una tubería de calefacción, se pueden tomar parámetros tales que con carga máxima la velocidad del refrigerante sea de 0,7 m/s.
En la práctica, la velocidad del agua en las tuberías de calefacción la regula una bomba que tiene 3 velocidades de rotor. Además, la potencia suministrada está regulada por la temperatura del refrigerante y la duración de funcionamiento del sistema, y en cada habitación se puede ajustar desconectando el radiador del sistema mediante un cabezal térmico con válvula de empuje. Así, con el diámetro de la tubería conseguimos que la velocidad esté dentro del rango de hasta 0,7 m a máxima potencia, pero el sistema generalmente funcionará con una velocidad de fluido menor.