Proračun jednocijevnog sustava grijanja: što uzeti u obzir pri proračunu + praktični primjer

Jednocijevni sustav grijanja jedno je od rješenja za razvod cijevi unutar zgrada s priključkom grijaćih uređaja. Takva se shema čini najjednostavnijom i najučinkovitijom. Izgradnja grane grijanja prema varijanti "jednom cijevi" košta vlasnike kuća jeftinije od drugih načina.

Kako bi se osigurala ispravnost sheme, potrebno je izvršiti prethodni proračun jednocijevnog sustava grijanja – to će omogućiti održavanje potrebne temperature u kući i spriječiti gubitak tlaka u mreži. S ovim zadatkom sasvim je moguće nositi se samostalno. Sumnjate u svoje snage?

Mi ćemo vam reći koje su značajke uređaja jednocijevnog sustava, donijeti primjere radnih shema, objasniti koje proračune je potrebno obaviti u fazi planiranja kruga grijanja.

Uređaj jednocijevne sheme grijanja

Hidraulička stabilnost sustava tradicionalno se osigurava optimalnim odabirom nazivnog promjera cjevovoda (DN). Stabilnu shemu moguće je realizirati odabirom promjera, bez prethodnog podešavanja sustava grijanja s termostatima, prilično jednostavno.

Upravo se na takve sustave grijanja izravno odnosi jednocijevna shema s vertikalnom/horizontalnom montažom radijatora i uz potpuni izostanak zaporno-regulacijskih armatura na usponima (odvojcima prema uređajima).

Jasan primjer ugradnje radijatorskog elementa u shemu organiziranu prema principu cirkulacije jednom cijevi. U ovom se slučaju koriste metaloplastični cjevovodi s metalnim fitinzima.

Metodom promjene promjera cijevi u jednocijevnoj prstenastoj shemi grijanja može se dovoljno precizno uravnotežiti postojeće gubitke tlaka. Upravljanje tokovima toplinskog medija unutar svakog pojedinog grijaćeg uređaja osigurava ugradnja termostata.

Obično se u okviru procesa konstruiranja sustava grijanja prema jednocijevnoj shemi u prvoj fazi izgrađuju čvorovi obvezivanja radijatora. U drugoj fazi se obavlja usklađivanje cirkulacijskih prstenova.

Klasično shematsko rješenje gdje se za protok toplinskog medija i raspodjelu vode na toplinske radijatore koristi jedna cijev. Ova shema spada u najjednostavnije varijante (+)

Konstruiranje spojnog čvora pojedinog uređaja podrazumijeva određivanje gubitaka tlaka na čvoru. Izračun se provodi uzimajući u obzir ravnomjernu raspodjelu protoka toplinske tekućine termoregulatorom u odnosu na priključne točke na ovom shematskom dijelu.

U okviru iste operacije provodi se izračun koeficijenta protjecanja, plus određivanje raspona parametara raspodjele tokova na završnoj dionici. Oslanjajući se na izračunati raspon grana, izgrađuje se cirkulacijski prsten.

Usklađivanje cirkulacijskih prstenova

Kako bi se kvalitetno izvršilo usklađivanje cirkulacijskih prstenova jednocijevne sheme, prethodno se provodi izračun mogućih gubitaka tlaka (∆Ro). Pri tome se ne uzimaju u obzir gubici tlaka na regulacijskom ventilu (∆Rk).

Dalje se na temelju vrijednosti protoka toplinske tekućine na krajnjem dijelu cirkulacijskog prstena i na temelju vrijednosti ∆Rk (grafikon u tehničkoj dokumentaciji uređaja), određuje vrijednost podešenja regulacijskog ventila.

Isti se pokazatelj može odrediti pomoću formule:

Kv=0,316G / √∆Rk,

gdje:

• Kv – vrijednost podešenja;
• G – protok toplinske tekućine;
• ∆Rk – gubici tlaka na regulacijskom ventilu.

Slični izračuni provode se za svaki pojedini regulacijski ventil jednocijevne sheme.

Međutim, raspon gubitaka tlaka na svakom RV izračunava se pomoću formule:

∆Rko=∆Ro + ∆Rk – ∆Rn,

gdje:

• ∆Ro – mogući gubici tlaka;
• ∆Rk – gubici tlaka na RV;
• ∆Rn – gubici tlaka na dionici n-cirkulacijskog prstena (bez uzimanja u obzir gubitaka u RV).

Ako u rezultatima izračuna potrebne vrijednosti za jednocijevnu shemu grijanja u cjelini nisu dobivene, preporučuje se primijeniti varijantu jednocijevne sheme koja uključuje automatske regulatore protoka.

Automatski regulator protoka, postavljen na povratnu liniju toplinske tekućine. Uređaj regulira ukupni protok toplinske tekućine za cijelu jednocijevnu shemu.

Takvi uređaji, poput automatskih regulatora, montiraju se na krajnjim dijelovima sheme (spojevi na usponskim vodovima, odvodne grane) na mjestima priključenja na povratni vod.

Ako se tehnički promijeni konfiguracija automatskog regulatora (zamijeniti slavinu za ispuštanje i čep), ugradnja uređaja moguća je i na dovodnom vodu toplinske tekućine.

Pomoću automatskih regulatora protoka vrši se usklađivanje cirkulacijskih prstenova. Pri tome se određuju gubici tlaka ∆Rs na krajnjim dijelovima (usponski vodovi, grane uređaja).

Preostali gubici tlaka unutar cirkulacijskog prstena raspodjeljuju se između zajedničkih dijelova cjevovoda (∆Rmr) i zajedničkog regulatora protoka (∆Rr).

Vrijednost privremenog podešenja zajedničkog regulatora odabire se prema grafikonima prikazanim u tehničkoj dokumentaciji, uzimajući u obzir ∆Rmr krajnjih dijelova.

Gubici tlaka na krajnjim dijelovima izračunavaju se formulom:

∆Rs=∆Rpp – ∆Rmr – ∆Rr,

gdje:

• ∆Rr – proračunska vrijednost;
• ∆Rpp – zadani pad tlaka;
• ∆Rmr – gubici radnog tlaka na dionicama cjevovoda;
• ∆Rr – gubici radnog tlaka na zajedničkom R.V.

Podešavanje automatskog regulatora glavnog cirkulacijskog kruga (pod uvjetom da početno nije zadan pad tlaka) provodi se uz postavljanje najmanje moguće vrijednosti iz raspona podešavanja u tehničkoj dokumentaciji uređaja.

Kvaliteta upravljivosti tokova automatike glavnog regulatora kontrolira se prema razlici gubitaka tlaka na svakom pojedinačnom regulatoru usponskog voda ili grane uređaja.

Primjena i ekonomsko opravdanje

Nepostojanje zahtjeva za temperaturom ohlađenog toplinskog medija polazna je točka za projektiranje jednocijevnih sustava grijanja s termoregulatorima uz ugradnju TR na dovodnim linijama radijatora. Pritom je obvezno opremanje toplinske stanice automatskom regulacijom.

Termoregulator, ugrađen na liniju koja dovodi toplinski medij u radijator grijanja. Za montažu su korišteni metalni fitinzi koji su prikladni za rad s cijevima od polipropilena.

Shemska rješenja u kojima nema termoregulacijskih uređaja na dovodnim linijama radijatora također se koriste u praksi. No primjena takvih shema uvjetovana je nešto drugačijim prioritetima osiguravanja mikroklime.

Obično se jednocijevne sheme bez automatske regulacije primjenjuju za skupine prostorija projektiranih s kompenzacijom toplinskih gubitaka (50% i više) putem dodatnih uređaja: dovodna ventilacija, klimatizacija, električno dogrijavanje.

Također se primjena jednocijevnih sustava susreće u projektima gdje normativi dopuštaju temperaturu toplinskog medija koja prelazi graničnu vrijednost radnog raspona termoregulatora.

Projekti višestambenih zgrada u kojima je eksploatacija sustava grijanja povezana s obračunom potrošene topline putem mjerača obično se izvode prema perimetralnoj jednocijevnoj shemi.

Perimetralna jednocijevna shema – svojevrsni "klasik žanra" koji se često primjenjuje u praksi municipalne i privatne stambene izgradnje. Smatra se jednostavnom i ekonomičnom za različite uvjete (+)

Ekonomskom opravdanju za realizaciju takve sheme podliježe smještaj glavnih usponskih vodova na različitim točkama konstrukcije.

Glavni kriteriji proračuna su cijena dva glavna materijala: cijevi za grijanje i fitinzi.

Prema praktičnim primjerima realizacije perimetralnog jednocijevnog sustava, povećanje DN prolaznog presjeka cjevovoda dvostruko praćeno je povećanjem troškova nabave cijevi 2-3 puta. A troškovi za fitinze porastu do deseterostrukog iznosa ovisno o materijalu od kojeg su fitinzi izrađeni.

Proračunska osnova za montažu

Montaža jednocijevnog sustava, s obzirom na položaj radnih elemenata, praktički se ne razlikuje od postavljanja istih dvocijevnih sustava. Glavni usponi obično se postavljaju izvan stambenih prostorija.

Prema pravilima SNiP-a preporučuje se polaganje uspona unutar posebnih okana ili kanala. Stambena grana tradicionalno se postavlja po obodu.

Primjer postavljanja cijevi sustava grijanja u posebno izdubljenim utorima. Ova se varijanta postavljanja često primjenjuje u suvremenoj gradnji.

Polaganje cijevi izvodi se na visini od 70-100 mm od gornjeg ruba podne letve. Ili se montaža izvodi ispod dekorativne letve visine 100 mm i više, širine do 40 mm. Suvremena proizvodnja nudi takve specijalizirane poklopce za montažu vodovodnih ili električnih instalacija.

Povezivanje radijatora izvodi se shemom 'odozgo prema dolje' s dovodom cijevi na jednoj ili obje strane. Položaj termoregulatora 'na određenoj strani' nije kritičan, ali ako se montaža uređaja za grijanje izvodi u blizini balkonskih vrata, ugradnju TR obavezno treba izvesti na strani udaljenoj od vrata.

Polaganje cijevi iza letve čini se povoljnijim s dekorativnog stajališta, ali podsjeća na nedostatke kada je riječ o prolasku kroz dijelove gdje postoje unutarnja vrata.

Cjevovodi položeni ispod dekorativne letve. Može se reći, klasično rješenje za jednocijevne sustave koji se ugrađuju u novogradnjama različitih klasa.

Povezivanje uređaja za grijanje (radijatora) s jednocijevnim usponima izvodi se prema shemama koje dopuštaju neznatno linearno produljenje cijevi ili prema shemama s kompenzacijom produljenja cijevi uslijed temperaturnih razlika.

Treća varijanta shema, koja podrazumijeva korištenje troputnog regulatora, ne preporučuje se iz razloga uštede.

Ako sustav predviđa polaganje uspona skrivenih u utorima zidova, preporučuje se koristiti kao priključnu armaturu kutne termoregulatore tipa RTD-G i zaporne ventile slične uređajima iz serije RLV.

Varijante priključivanja: 1,2 – za sustave koji dopuštaju linearno širenje cijevi; 3,4 – za sustave predviđene za korištenje dodatnih izvora topline; 5,6 – rješenja s troputnim ventilima smatraju se neisplativim (+)

Promjer cijevnog ogranka prema uređajima za grijanje izračunava se prema formuli:

D >= 0.7√V,

gdje:

• 0,7 – koeficijent;
• V – unutarnji volumen radijatora.

Ogranak se izvodi s blagim nagibom (najmanje 5%) prema slobodnom izlazu toplinskog nosača.

Odabir glavnog cirkulacijskog prstena

Ako projektno rješenje predviđa sustav grijanja s više cirkulacijskih krugova, potrebno je odabrati glavni cirkulacijski krug. Odabir se teoretski (i praktički) treba izvršiti prema maksimalnoj vrijednosti prijenosa topline najudaljenijeg radijatora.

Ovaj parametar u određenoj mjeri utječe na procjenu hidrauličkog opterećenja koje pada na cirkulacijski krug.

Cirkulacijski krug u obliku strukturne sheme. Za različite varijante projektiranja takvih krugova može ih biti nekoliko. Pritom je samo jedan krug glavni (+).

Prijenos topline udaljenog uređaja izračunava se formulom:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

gdje:

• Atp – proračunski prijenos topline udaljenog uređaja;
• Qv – potrebni prijenos topline udaljenog uređaja;
• Qop – prijenos topline od radijatora u prostoriju;
• ΣQop – zbroj potrebnog prijenosa topline svih uređaja sustava.

Pritom se parametar zbroja potrebnog prijenosa topline može sastojati od zbroja vrijednosti uređaja koji služe za grijanje cijele zgrade ili samo dijela zgrade. Na primjer, pri izračunu topline zasebno za prostorije koje pokriva jedan pojedinačni usponski vod ili za zasebne površine koje opslužuje grana uređaja.

A općenito, proračunski prijenos topline bilo kojeg drugog radijatora ugrađenog u sustav izračunava se malo drugačijom formulom:

Atp = Qop / Qpom,

gdje:

• Qop – potrebni toplinski prijenos za pojedinačni radijator;
• Qpom – toplinska potreba za određenu prostoriju u kojoj se koristi jednocijevna shema.

Najlakše je razumjeti izračune i primjenu dobivenih vrijednosti na konkretnom primjeru.

Praktični primjer proračuna

Za stambenu zgradu potreban je jednocijevni sustav s upravljanjem termostatskim regulatorom.

Vrijednost nazivnog protoka uređaja na maksimalnoj granici podešavanja iznosi 0,6 m³/h/bar (k1). Maksimalno moguća karakteristika protoka za ovu vrijednost podešavanja iznosi 0,9 m³/h/bar (k2).

Maksimalno mogući pad tlaka TR (pri razini buke od 30 dB) – ne više od 27 kPa (ΔP1). Tlak pumpe 25 kPa (ΔP2). Radni tlak za sustav grijanja – 20 kPa (ΔP).

Potrebno je odrediti raspon gubitka tlaka za TR (ΔP1).

Vrijednost unutarnjeg prijenosa topline izračunava se ovako: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. Odavde se izračunava potrebni raspon gubitka tlaka na TR: ΔP1 = ΔP * Atr (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Ako samostalni izračuni dovode do neočekivanih rezultata, bolje je obratiti se stručnjacima ili za provjeru koristiti računalni kalkulator.

Zaključci i koristan video na temu

Detaljna analiza izračuna pomoću računalnog programa s objašnjenjima o montaži i poboljšanju funkcionalnosti sustava:

Treba napomenuti da čak i najjednostavnija rješenja zahtijevaju opsežne proračune s mnogo parametara. Naravno, izračunati sve bez iznimke opravdano je samo ako je konstrukcija sustava grijanja blizu idealne strukture. Međutim, u stvarnosti ništa nije savršeno.

Stoga se često oslanjaju na same proračune, kao i na praktične primjere i rezultate njihove provedbe. Ovakav je pristup posebno popularan u izgradnji privatnih kuća.

Imate li što dodati ili pitanja o izračunu jednocijevnog sustava grijanja? Možete ostaviti komentare na objavu, sudjelovati u raspravama i podijeliti vlastito iskustvo uređenja kruga grijanja. Obrazac za kontakt nalazi se u donjem bloku.