Výpočet jednorúrkovej vykurovacej sústavy: čo zohľadniť pri výpočte + praktický príklad

Jednorúrkový vykurovací systém je jedným z riešení pre rozvod potrubí vnútri budov s pripojením vykurovacích zariadení. Takáto schéma sa javí ako najjednoduchšia a najefektívnejšia. Vybudovanie vykurovacej vetvy podľa variantu „jedna rúra“ vyjde majiteľov domov lacnejšie ako iné spôsoby.

Aby sa zabezpečila funkčnosť schémy, je potrebné vykonať predbežný výpočet jednorúrkového vykurovacieho systému – to umožní udržiavať potrebnú teplotu v dome a predísť strate tlaku v sieti. S touto úlohou sa dá celkom reálne vyrovnať samostatne. Pochybujete o svojich silách?

Povieme vám, aké sú vlastnosti usporiadania jednorúrkového systému, uvedieme príklady pracovných schém, vysvetlíme, aké výpočty je nevyhnutné vykonať vo fáze plánovania vykurovacieho okruhu.

Usporiadanie jednorúrkovej vykurovacej schémy

Hydraulická stabilita systému sa tradične zabezpečuje optimálnym výberom menovitej svetlosti potrubí (Dnom). Stabilnú schému je možné realizovať spôsobom výberu priemerov, bez predbežného nastavenia vykurovacích systémov s termoregulátormi, pomerne jednoducho.

Práve k takýmto vykurovacím systémom má priamy vzťah jednorúrková schéma s vertikálnou/horizontálnou montážou radiátorov a pri úplnej absencii uzatváracej a regulačnej armatúry na stúpačkách (odbočkách k zariadeniam).

Názorný príklad montáže radiátorového prvku v schéme organizovanej podľa princípu cirkulácie jednou rúrou. V tomto prípade sa používajú kovoplastové potrubia s kovovými tvarovkami.

Metódou zmeny priemerov rúr v jednorúrkovej kruhovej schéme vykurovania je možné pomerne presne vyvážiť existujúce tlakové straty. Riadenie tokov teplonosného média vnútri každého jednotlivého vykurovacieho zariadenia zabezpečuje montáž termoregulátora.

Zvyčajne v rámci procesu navrhovania vykurovacieho systému podľa jednorúrkovej schémy sa v prvom kroku zostavujú uzly pripojenia radiátorov. V druhom kroku sa vykonáva vyváženie cirkulačných okruhov.

Klasické schémové riešenie, kde sa na prietok teplonosného média a rozvádzanie vody do vykurovacích radiátorov používa jedna rúra. Táto schéma patrí k najjednoduchším variantom (+)

Konštrukcia uzla zväzku jednotlivého zariadenia predpokladá stanovenie tlakových strát na uzle. Výpočet sa vykonáva s ohľadom na rovnomerné rozdelenie prietoku teplonosného média termoregulátorom voči pripojovacím bodom na tomto schematickom úseku.

V rámci tej istej operácie sa vykonáva výpočet koeficientu zatekania plus určenie rozsahu parametrov rozdelenia tokov na uzáverovom úseku. Už na základe vypočítaného rozsahu vetiev sa vytvára cirkulačný okruh.

Vyváženie cirkulačných okruhov

Aby sa kvalitne vykonalo vyváženie cirkulačných okruhov jednorúrkovej schémy, vopred sa vykoná výpočet možných tlakových strát (∆Po). Pritom sa nezohľadňujú tlakové straty na regulačnom ventile (∆Pk).

Ďalej sa podľa hodnoty prietoku teplonosného média na koncovom úseku cirkulačného okruhu a podľa hodnoty ∆Pk (graf v technickej dokumentácii zariadenia) určí hodnota nastavenia regulačného ventilu.

Tento ukazovateľ možno určiť vzorcom:

Kv=0,316G / √∆Pk,

kde:

• Kv – hodnota nastavenia;
• G – prietok teplonosného média;
• ∆Pk – tlakové straty na regulačnom ventile.

Analogické výpočty sa vykonávajú pre každý samostatný regulačný ventil jednorúrkovej sústavy.

Rozsah tlakových strát na každom RV sa vypočíta podľa vzorca:

∆Pko=∆Po + ∆Pk – ∆Pn,

kde:

• ∆Po – možné tlakové straty;
• ∆Pk – tlakové straty na RV;
• ∆Pn – tlakové straty na úseku n-cirkulačného okruhu (bez zohľadnenia strát v RV).

Ak v dôsledku výpočtov neboli dosiahnuté potrebné hodnoty pre jednorúrkovú vykurovaciu sústavu ako celok, odporúča sa použiť variant jednorúrkovej sústavy, ktorá zahŕňa automatické regulátory prietoku.

Automatický regulátor prietoku inštalovaný na spiatočnom vedení teplonosného média. Prístroj reguluje celkový prietok teplonosného média pre celú jednorúrkovú schému.

Takéto zariadenia, ako automatické regulátory, sa montujú na koncových úsekoch schémy (spojovacie uzly na stúpačkách, odbočné vetvy) v miestach pripojenia k spätnému vedeniu.

Ak je technicky možné zmeniť konfiguráciu automatického regulátora (vymeniť miestami vypúšťací kohút a zátku), inštalácia prístrojov je možná aj na prívodných vedeniach teplonosného média.

Pomocou automatických regulátorov prietoku sa vykonáva vyváženie cirkulačných okruhov. Pritom sa určujú tlakové straty ∆Ps na koncových úsekoch (stúpačky, prístrojové vetvy).

Zvyšné tlakové straty v medziach cirkulačného okruhu sa rozdeľujú medzi spoločné úseky potrubí (∆Pmr) a spoločný regulátor prietoku (∆Pr).

Hodnota dočasného nastavenia spoločného regulátora sa vyberá podľa grafov uvedených v technickej dokumentácii, s ohľadom na ∆Pmr koncových úsekov.

Tlakové straty na koncových úsekoch sa vypočítajú vzorcom:

∆Ps=∆Ppp – ∆Pmr – ∆Pr,

kde:

• ∆Rr – výpočtová hodnota;
• ∆Rpp – zadaný tlakový rozdiel;
• ∆Rmr – straty Rrab na úsekoch potrubí;
• ∆Rr – straty Rrab na spoločnom RV.

Nastavenie automatického regulátora hlavného cirkulačného okruhu (za podmienky pôvodne nezadaného tlakového rozdielu) sa vykonáva s ohľadom na nastavenie minimálne možnej hodnoty z rozsahu nastavenia v technickej dokumentácii prístroja.

Kvalita riaditeľnosti prúdov automatikou všeobecného regulátora sa kontroluje podľa rozdielu tlakových strát na každom samostatnom regulátore stúpačky alebo prístrojovej vetvy.

Použitie a ekonomické zdôvodnenie

Absencia požiadaviek na teplotu ochladeného teplonosného média je východiskovým bodom pre projektovanie jednotrubkových vykurovacích systémov na termoregulátoroch s inštaláciou TR na prívodných vedeniach radiátorov. Pritom povinné je vybavenie tepelného uzla automatickou reguláciou.

Termoregulátor inštalovaný na vedení, ktoré dodáva teplonosné médium do vykurovacieho radiátora. Na montáž boli použité kovové tvarovky, ktoré sú vhodné na prácu s rúrkami z polypropylénu.

Schémy, kde chýbajú termoregulačné prístroje na prívodných vedeniach radiátorov, sa tiež používajú v praxi. Ale použitie podobných schém je podmienené trochu inými prioritami zabezpečenia mikroklimy.

Zvyčajne sa jednotrubkové schémy, kde chýba automatická regulácia, používajú pre skupiny miestností navrhnutých s ohľadom na kompenzáciu tepelných strát (50% a viac) pomocou dodatočných zariadení: prívodné vetranie, klimatizácia, elektrický ohrev.

Tiež sa usporiadanie jednotrubkových systémov vyskytuje v projektoch, kde normy pripúšťajú teplotu teplonosného média presahujúcu hraničnú hodnotu pracovného rozsahu termoregulátora.

Projekty viacbytových domov, kde je prevádzka vykurovacieho systému naviazaná na meranie spotrebovaného tepla pomocou meračov, sa zvyčajne usporadúvajú podľa obvodovej jednotrubkovej schémy.

Obvodová jednotrubková schéma – akási „klasika žánru“, ktorá sa často používa v praxi komunálnej a súkromnej bytovej výstavby. Považuje sa za jednoduchú a ekonomickú pre rôzne podmienky (+)

Ekonomickému odôvodneniu na realizáciu takejto schémy podlieha umiestnenie hlavných stúpačiek v rôznych bodoch konštrukcie.

Hlavnými kritériami výpočtu sú náklady na dva hlavné materiály: vykurovacích rúrok a tvaroviek.

Podľa praktických príkladov realizácie obvodovej jednotrubkovej systému, zvýšenie Du prietokového prierezu potrubí dvakrát je sprevádzané zvýšením nákladov na nákup rúrok 2-3 krát. A náklady na tvarovky vzrastú až 10-násobne v závislosti od materiálu, z ktorého sú tvarovky vyrobené.

Výpočtový základ pre montáž

Montáž jednorúrkovej schémy, z hľadiska umiestnenia pracovných prvkov, sa prakticky nelíši od usporiadania rovnakých dvojrúrkových systémov. Hlavné stúpačky sa spravidla umiestňujú mimo obytných miestností.

Pravidlami SNiP sa odporúča viesť kladenie stúpačiek vo vnútri špeciálnych šácht alebo žľabov. Bytová vetva sa tradične buduje po obvode.

Príklad umiestnenia potrubí vykurovacieho systému v špeciálne vysekaných drážkach. Tento variant usporiadania sa často používa v modernom stavebníctve.

Kladenie potrubí sa realizuje vo výške 70–100 mm od hornej hranice podlahovej lišty. Alebo sa montáž vykonáva pod dekoratívnou lištou s výškou 100 mm a viac, so šírkou do 40 mm. Moderná výroba vyrába takéto špecializované krycie lišty na montáž sanitárnych alebo elektrických komunikácií.

Prepojenie radiátorov sa vykonáva schémou „zhora nadol“ s prívodom rúr na jednej strane alebo na oboch stranách. Umiestnenie termoregulátorov „na konkrétnej strane“ nie je kritické, ale ak sa montáž vykurovacieho zariadenia vykonáva vedľa balkónových dverí, inštalácia TR sa musí vykonať na strane vzdialenej od dverí.

Kladenie rúr za lištou sa javí ako výhodné z dekoratívneho hľadiska, no núti spomenúť si na nevýhody, pokiaľ ide o prechod úsekov, kde sú vnútorné dverné otvory.

Potrubia uložené pod dekoratívnou lištou. Dá sa povedať, klasické riešenie pre jednorúrkové systémy, zavádzané v novostavbách rôznej triedy.

Spojenie vykurovacích zariadení (radiátorov) s jednorúrkovými stúpačkami sa vykonáva podľa schém, ktoré umožňujú mierne lineárne predĺženie rúr, alebo podľa schém s kompenzáciou predĺženia rúr v dôsledku teplotných rozdielov.

Tretí variant schémových riešení, kde sa predpokladá použitie trojcestného regulátora, sa neodporúča z dôvodov úspory.

Ak usporiadanie systému predpokladá kladenie stúpačiek skrytých v drážkach stien, odporúča sa používať ako pripájaciu armatúru rohové termoregulátory typu RTD-G a uzatváracie ventily podobné zariadeniam zo série RLV.

Varianty pripojenia: 1,2 – pre systémy umožňujúce lineárne rozťahovanie rúr; 3,4 – pre systémy navrhnuté na použitie dodatočných zdrojov tepla; 5,6 – riešenia s trojcestnými ventilmi sa považujú za nevýhodné (+)

Priemer rúrkového odbočenia k vykurovacím zariadeniam sa vypočíta podľa vzorca:

D >= 0.7√V,

kde:

• 0,7 – koeficient;
• V – vnútorný objem radiátora.

Odbočka sa vykonáva s určitým sklonom (nie menej ako 5 %) v smere voľného výstupu teplonosnej látky.

Výber hlavného cirkulačného okruhu

Ak projektové riešenie predpokladá zriadenie vykurovacieho systému na základe niekoľkých cirkulačných okruhov, je potrebný výber hlavného cirkulačného okruhu. Výber by sa teoreticky (a prakticky) mal vykonať podľa maximálnej hodnoty tepelného prenosu najvzdialenejšieho radiátora.

Tento parameter do určitej miery ovplyvňuje hodnotenie hydraulického zaťaženia ako celku, ktoré pripadá na cirkulačný okruh.

Cirkulačný okruh vo forme štrukturálnej schémy. Pre rôzne varianty návrhu takýchto okruhov ich môže byť niekoľko. Pritom je len jeden okruh hlavný (+).

Tepelný prenos vzdialeného zariadenia sa vypočíta vzorcom:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

kde:

• Atp – výpočtový tepelný prenos vzdialeného zariadenia;
• Qv – potrebný tepelný prenos vzdialeného zariadenia;
• Qop – tepelný prenos z radiátorov do miestnosti;
•  ΣQop – súčet potrebného tepelného prenosu všetkých zariadení systému.

Pri tom môže parameter súčtu potrebného tepelného prenosu pozostávať zo súčtu hodnôt zariadení, ktoré majú slúžiť celej budove alebo len časti budovy. Napríklad pri výpočte tepla osobitne pre miestnosti pokryté jedným samostatným stúpačom alebo samostatne brané plochy obsluhované vetvou zariadenia.

A vôbec, výpočtový tepelný prenos akéhokoľvek iného vykurovacieho radiátora inštalovaného v systéme sa vypočíta trochu iným vzorcom:

Atp = Qop / Qpom,

kde:

• Qop – potrebný tepelný prenos pre samostatný radiátor;
• Qpom – tepelná potreba pre konkrétnu miestnosť, kde sa používa jednorúrková schéma.

Najjednoduchšie sa s výpočtami a aplikáciou získaných hodnôt možno oboznámiť na konkrétnom príklade.

Praktický príklad výpočtu

Pre obytný dom sa vyžaduje jednorúrkový systém s riadením z termoregulátora.

Hodnota menovitej priepustnosti zariadenia na maximálnej hranici nastavenia je 0,6 m³/h/bar (k1). Maximálne možná charakteristika priepustnosti pre túto hodnotu nastavenia je 0,9 m³/h/bar (k2).

Maximálne možný tlakový rozdiel TR (pri hladine hluku 30 dB) – nie viac ako 27 kPa (ΔP1). Dopravná výška čerpadla 25 kPa (ΔP2). Pracovný tlak pre vykurovací systém – 20 kPa (ΔP).

Treba určiť rozsah tlakových strát pre TR (ΔP1).

Hodnota vnútorného tepelného prenosu sa vypočíta takto: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. Odtiaľ sa vypočíta požadovaný rozsah tlakových strát na TR: ΔP1 = ΔP * Atr (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Ak samostatné výpočty vedú k neočakávaným výsledkom, je lepšie obrátiť sa na špecialistov alebo na kontrolu použiť počítačovú kalkulačku.

Závery a užitočné video k téme

Podrobný rozbor výpočtov pomocou počítačového programu s vysvetleniami montáže a zlepšenia funkčnosti systému:

Treba poznamenať, že plnohodnotný výpočet aj tých najjednoduchších riešení je sprevádzaný množstvom vypočítaných parametrov. Samozrejme, počítať všetko bez výnimky je opodstatnené za predpokladu organizácie konštrukcie vykurovania blízkej ideálnej štruktúre. V skutočnosti však nič ideálne neexistuje.

Preto sa často spoliehajú na výpočty ako také, ako aj na praktické príklady a na výsledky práce týchto príkladov. Obzvlášť populárny je takýto prístup pre súkromnú domovú výstavbu.

Máte čo doplniť, alebo vznikli otázky ohľadom výpočtu jednorúrkovej vykurovacej sústavy? Môžete zanechávať komentáre k publikácii, zúčastňovať sa diskusií a deliť sa o vlastné skúsenosti s usporiadaním vykurovacieho okruhu. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.