Analisis ekspres dari sistem pemanas air panas di excel. Perhitungan hidrolik dari sistem pemanas rumah pribadi

Di gedung-gedung apartemen di sebagian besar wilayah negara Rusia, sebagai aturan, pemanas distrik digunakan, tetapi baru-baru ini sistem pemanas otonom mulai mendapatkan popularitas. Untuk kasus pertama dan kedua, perhitungan hidrolik dari sistem pemanas diperlukan.

Perhitungan hidrolik

Tujuan praktis menghitung hidrolika sistem pemanas adalah untuk memastikan bahwa laju aliran dalam elemen rangkaian bertepatan dengan laju aliran aktual. Volume cairan pendingin yang memasuki perangkat pemanas harus membentuk rezim suhu tertentu di dalam rumah pribadi, dengan mempertimbangkan suhu luar dan ditentukan oleh pelanggan untuk setiap ruangan, sesuai dengan tujuan fungsionalnya.

Untuk melakukan perhitungan hidraulik pemanasan dengan benar, perlu mempelajari terminologi dasar untuk lebih memahami proses yang terjadi di dalam sistem. Misalnya, peningkatan kecepatan fluida kerja yang dipanaskan dapat memicu peningkatan paralel dalam hambatan hidrolik di dalam pipa. Resistansi sistem pemanas diukur dalam meter kolom air.

Kesalahan utama dalam memasang pemanas rumah. Sistem pemanas rumah.

Sebagian besar skema pasokan panas klasik terdiri dari elemen wajib berikut:

1. 1. generator panas;
2. 2. pipa utama;
3. 3. elemen pemanas (register atau radiator);
4. 4. alat kelengkapan hidrolik (katup penutup dan kontrol).

Dengan bantuan katup kontrol, sistem pemanas terhubung. Setiap elemen memiliki karakteristik teknis masing-masing, yang digunakan untuk perhitungan hidrolik sistem pemanas. Kalkulator online atau spreadsheet excel dengan rumus dan algoritma perhitungan dapat sangat menyederhanakan tugas ini. Program-program ini disediakan secara gratis dan tidak akan mempengaruhi anggaran proyek dengan cara apapun.

Cara membuat tes hidrolik sistem pemanas

Diameter pipa

Untuk menghitung hidraulik sistem pemanas, Anda memerlukan informasi tentang perhitungan termal dan diagram aksonometrik. Untuk pemilihan penampang pipa, bijaksana, dari sudut pandang ekonomi, data perhitungan panas total:

Sebuah tabel digunakan untuk menentukan diameter dalam setiap bagian. Setiap cabang pemanas dibagi menjadi beberapa segmen mulai dari titik akhir. Rinciannya didasarkan pada laju aliran media pemanas, yang bervariasi dari satu elemen pemanas ke elemen pemanas lainnya. Segmen baru dimulai setelah setiap pemanas.

Pada segmen pertama, nilai laju aliran massa pendingin ditentukan, mulai dari indikator daya baterai terakhir: G = 860q / t, di mana q adalah kekuatan elemen pemanas (kW).

Media pemanas di bagian pertama dihitung sebagai berikut: 860 x 2/20 = 86 kg / jam. Hasil yang diperoleh langsung diterapkan ke diagram aksonometrik, namun, untuk melanjutkan perhitungan lebih lanjut, nilai akhir yang dihasilkan perlu diubah menjadi satuan pengukuran lain - liter per detik.

Untuk melakukan konversi, rumus berikut digunakan: GV = G / 3600 x , di mana GV adalah konsumsi kapasitif cairan (l / s), adalah indikator kepadatan cairan pendingin (pada suhu 60 itu adalah 0,983 kg/liter). Ternyata: 86 3600 x 0,983 = 0,024 l / s. Kebutuhan untuk mengubah ukuran kuantitas fisik dibenarkan oleh penggunaan nilai-nilai tabel, dengan bantuan yang menentukan penampang pipa.

Analisis hidraulik sistem air di Revit (Revit + liNear Analyze Potable Water)

Penentuan resistansi

Seringkali, insinyur dihadapkan dengan perhitungan sistem pasokan panas untuk fasilitas besar. Sistem seperti itu membutuhkan sejumlah besar perangkat pemanas dan ratusan meter pipa. Anda dapat menghitung hambatan hidrolik dari sistem pemanas menggunakan persamaan atau program otomatis khusus.

Untuk menentukan kehilangan panas relatif untuk adhesi dalam garis, persamaan perkiraan berikut digunakan: R = 510 4 v 1,9 / d 1,32 (Pa / m). Penggunaan persamaan ini dibenarkan untuk kecepatan tidak melebihi 1,25 m / s.

Jika nilai konsumsi air panas diketahui, maka persamaan perkiraan digunakan untuk mencari penampang di dalam pipa: d = 0,75 G (mm). Setelah menerima hasilnya, Anda perlu merujuk ke tabel khusus untuk mendapatkan penampang bagian bersyarat.

Tugas yang paling membosankan dan padat karya adalah menghitung hambatan lokal pada sambungan pipa, katup kontrol, katup gerbang, dan pemanas.

Ada dua kelas pompa pemanas: dengan rotor basah dan kering. Untuk sistem pemanas rumah tangga pribadi dengan panjang pipa pendek, pompa tipe basah paling cocok. Dengan rotor berputar di tengah bodi, sirkulasi fluida kerja dipercepat... Berkat media cair tempat rotor ditempatkan, mekanismenya dilumasi dan didinginkan. Saat memasang pompa jenis ini, perlu untuk mengontrol posisi horizontal poros.

Pompa tipe kering digunakan dalam sistem jarak jauh. Motor dan bagian kerja dipisahkan oleh cincin-O, yang harus diganti setiap tiga tahun. Pendingin tidak bersentuhan dengan rotor. Keuntungan dari jenis pompa ini termasuk kinerja tinggi - sekitar 80%. Di antara kekurangannya, tingkat kebisingan yang tinggi dibedakan. dan kontrol untuk tidak adanya debu di mesin.

Tujuan utama dari pompa sirkulasi adalah untuk menciptakan tekanan pendingin yang dapat mengatasi hambatan hidrolik yang terjadi di bagian tertentu dari pipa, dan untuk memberikan kinerja yang diperlukan dengan mengangkut panas dalam sistem, yang diperlukan untuk memanaskan tempat tinggal.

Perhitungan sistem pemanas satu pipa

Oleh karena itu, ketika memilih pompa sirkulasi, perlu untuk menghitung kebutuhan panas di dalam ruangan, serta mengetahui nilai hambatan hidrolik total sistem pasokan panas. Tanpa mengetahui data ini, akan sangat sulit untuk memilih pompa yang sesuai.

Daya produktif pompa listrik dapat dihitung dengan tangan Anda sendiri menggunakan persamaan: Q = 0,86 x P / t, di mana Q adalah efisiensi yang diperlukan (m3 / jam), P adalah aliran panas yang diperlukan (kW), t adalah perbedaan suhu antara sirkuit suplai dan pengembalian, dengan bantuan yang jumlah energi panas yang dilepaskan oleh bagian sistem suplai panas ditentukan.

Pompa listrik dengan pengontrol daya dipilih berdasarkan kinerja, setelah sebelumnya mengatur regulator ke posisi tengah. Manipulasi semacam itu akan memungkinkan Anda untuk menyesuaikan daya ke atas atau ke bawah jika terjadi tindakan yang salah. Kecepatan dalam pompa sirkulasi dapat diubah dalam mode manual dan otomatis. Tergantung pada panjang pipa, berbagai jenis pompa pemanas digunakan.

Kenyamanan di rumah pedesaan sangat tergantung pada pengoperasian sistem pemanas yang andal. Perpindahan panas selama pemanasan radiator, sistem pemanas di bawah lantai dan papan skirting hangat disediakan karena pergerakan melalui pipa pendingin. Oleh karena itu, pemilihan pompa sirkulasi, katup penutup dan kontrol yang benar, fitting dan penentuan diameter pipa yang optimal didahului dengan perhitungan hidrolik dari sistem pemanas.

Perhitungan ini membutuhkan pengetahuan profesional, jadi kami berada di bagian kursus pelatihan ini "Sistem pemanas: pemilihan, pemasangan", dengan bantuan spesialis dari REHAU, kami akan memberi tahu Anda:

• Nuansa apa yang harus Anda ketahui sebelum melakukan perhitungan hidrolik.
• Apa perbedaan antara sistem pemanas dengan jalan buntu dan gerakan pendingin yang lewat.
• Apa tujuan dari perhitungan hidrolik.
• Bagaimana bahan pipa dan cara mereka terhubung berdampak pada desain hidrolik.
• Bagaimana perangkat lunak khusus dapat mempercepat dan menyederhanakan proses perhitungan hidrolik.

Nuansa yang perlu Anda ketahui sebelum melakukan perhitungan hidraulik

Sergey Bulkin

Dengan bantuan program ini, dimungkinkan untuk melakukan perhitungan hidraulik, menentukan karakteristik kontrol katup penutup dan katup kontrol, dan secara otomatis menyusun spesifikasi khusus. Bergantung pada jenis program, perhitungan dilakukan di lingkungan AutoCAD atau di editor grafisnya sendiri.

Kami menambahkan bahwa sekarang, dalam desain fasilitas industri dan sipil, telah ada kecenderungan untuk menggunakan teknologi BIM (pemodelan informasi bangunan). Dalam hal ini, semua desainer bekerja dalam satu ruang informasi. Untuk ini, model bangunan "awan" dibuat. Berkat ini, setiap inkonsistensi diidentifikasi pada tahap desain, dan perubahan yang diperlukan dilakukan pada proyek secara tepat waktu. Ini memungkinkan Anda untuk merencanakan semua pekerjaan konstruksi secara akurat, menghindari keterlambatan pengiriman objek dan dengan demikian mengurangi perkiraan biaya.

Untuk melakukan perhitungan hidraulik dari sistem pemanas berarti memilih diameter masing-masing bagian jaringan (dengan mempertimbangkan tekanan sirkulasi yang tersedia) sehingga laju aliran pendingin yang dihitung melewatinya. Perhitungan dilakukan dengan memilih diameter sesuai dengan pilihan pipa yang tersedia.

Untuk bangunan bertingkat rendah, sistem pemanas dua pipa paling sering digunakan, untuk bangunan bertingkat tinggi - satu pipa tunggal. Untuk menghitung sistem seperti itu, data awal berikut harus disediakan:

1. Perbedaan suhu cairan pendingin total untuk sistem (yaitu perbedaan suhu air di jalur suplai dan kembali).

2. Jumlah panas yang harus disuplai ke setiap ruangan untuk memastikan parameter udara yang dibutuhkan.

3. Diagram aksonometrik dari sistem pemanas dengan perangkat pemanas dan katup kontrol yang diterapkan padanya.

Urutan perhitungan hidrolik

1. Cincin sirkulasi utama dari sistem pemanas dipilih (terletak secara hidrolik paling tidak menguntungkan). Dalam sistem dua pipa buntu, ini adalah cincin yang melewati perangkat yang lebih rendah dari riser yang paling jauh dan dimuat, dalam sistem pipa tunggal - melalui riser yang paling jauh dan dimuat.

Misalnya, dalam sistem pemanas dua pipa dengan kabel atas, cincin sirkulasi utama akan melewati gardu induk melalui riser utama, jalur suplai, melalui riser paling jauh, pemanas lantai bawah, jalur kembali ke cabang.

Dalam sistem dengan pergerakan air yang lewat, cincin yang melewati riser paling banyak di tengah diambil sebagai yang utama.

2. Cincin sirkulasi utama dibagi menjadi beberapa bagian (bagian ini ditandai dengan laju aliran air yang konstan dan diameter yang sama). Diagram menunjukkan jumlah bagian, panjang dan beban panasnya. Beban panas bagian utama ditentukan dengan menjumlahkan beban panas yang dilayani oleh bagian-bagian ini. Dua nilai digunakan untuk memilih diameter pipa:

a) laju aliran air tertentu;

b) perkiraan kerugian tekanan spesifik karena gesekan pada cincin sirkulasi desain R menikahi .

Untuk perhitungan R cp panjang cincin sirkulasi utama dan desain tekanan sirkulasi harus diketahui.

3. Tekanan sirkulasi yang dihitung ditentukan oleh rumus

di mana - tekanan yang dihasilkan oleh pompa, Pa. Praktek merancang sistem pemanas telah menunjukkan bahwa paling bijaksana untuk mengambil tekanan pompa yang sama dengan

, (5.2)

di mana
- jumlah panjang bagian dari cincin sirkulasi utama;

- tekanan alami yang timbul ketika air didinginkan dalam perangkat, Pa, dapat didefinisikan sebagai:

, (5.3)

di mana - jarak dari pusat pompa (lift) ke pusat perangkat lantai bawah, m.

Nilai koefisien  dapat ditentukan dari Tabel 5.1.

Tabel 5.1 - Nilai  tergantung pada suhu air yang dihitung dalam sistem pemanas

- tekanan alami yang dihasilkan dari pendinginan air dalam pipa.

Dalam sistem pemompaan dengan distribusi bawah, nilai
dapat diabaikan.

Kehilangan tekanan gesekan spesifik ditentukan

, (5.4)

di mana k = 0,65 menentukan proporsi kehilangan tekanan gesekan.

5. Konsumsi air di lokasi ditentukan oleh rumus

(5.5)

(t g - t o) adalah perbedaan suhu cairan pendingin.

6. Berdasarkan nilai
dan
ukuran pipa standar dipilih.

6. Untuk diameter pipa yang dipilih dan laju aliran air yang dihitung, kecepatan pergerakan cairan pendingin ditentukan v dan kehilangan tekanan gesekan spesifik yang sebenarnya ditetapkan R F .

Saat memilih diameter di area dengan laju aliran pendingin rendah, mungkin ada perbedaan besar antara
dan
... Kerugian yang diremehkan
di area ini dikompensasi oleh nilai yang terlalu tinggi
di daerah lain.

7. Rugi-rugi tekanan gesekan di daerah yang dihitung ditentukan, Pa:

. (5.6)

Hasil perhitungan dimasukkan pada tabel 5.2.

8. Tentukan kehilangan tekanan pada tahanan lokal dengan menggunakan salah satu rumus:

, (5.7)

di mana
- jumlah koefisien resistensi lokal di area yang dihitung.

Arti ξ di setiap situs diringkas dalam tabel. 5.3.

Tabel 5.3 - Koefisien resistensi lokal

9. Tentukan total kehilangan tekanan di setiap bagian

. (5.8)

10. Tentukan total kehilangan tekanan karena gesekan dan hambatan lokal di cincin sirkulasi utama

. (5.9)

11. Bandingkan p dengan p R... Kehilangan tekanan total di sepanjang ring harus kurang dari p R pada

Cadangan tekanan yang tersedia diperlukan untuk tahanan hidrolik yang tidak diperhitungkan dalam perhitungan.

Jika syarat tersebut tidak terpenuhi, maka perlu dilakukan perubahan diameter pipa di beberapa bagian ring.

12. Setelah menghitung cincin sirkulasi utama, cincin yang tersisa disejajarkan. Di setiap cincin baru, hanya bagian non-umum tambahan yang dihitung, dihubungkan secara paralel dengan bagian-bagian dari cincin utama.

Perbedaan kehilangan tekanan pada bagian yang terhubung paralel diperbolehkan hingga 15% dengan pergerakan air buntu dan hingga 5% - dengan yang lewat.

Tabel 5.2 - Hasil perhitungan hidrolik untuk sistem pemanas

Hari baik untuk semua! Hari ini saya akan menjelaskan bagaimana melakukan perhitungan hidrolik dari sistem pemanas dan apa itu semua. Mari kita mulai dengan pertanyaan terakhir.

Apa itu perhitungan hidrolik dan mengapa itu diperlukan?

Perhitungan hidraulik (selanjutnya disebut GR) adalah algoritma matematika, sebagai hasilnya kami memperoleh diameter pipa yang diperlukan dalam sistem ini (artinya diameter dalam). Selain itu, akan jelas mana yang perlu kita gunakan - head dan laju aliran pompa ditentukan. Semua ini akan memungkinkan untuk membuat sistem pemanas optimal secara ekonomis. Itu dibuat berdasarkan hukum hidrolika - bagian khusus fisika yang ditujukan untuk gerak dan keseimbangan dalam cairan.

Teori perhitungan hidrolik dari sistem pemanas.

Secara teori, HH untuk pemanasan didasarkan pada persamaan berikut:

Kesetaraan ini berlaku untuk situs tertentu. Persamaan ini diuraikan sebagai berikut:

• P - kehilangan tekanan linier.
• R adalah kehilangan tekanan spesifik dalam pipa.
• l adalah panjang pipa.
• z - kehilangan tekanan di cabang,.

Dapat dilihat dari rumus bahwa kehilangan tekanan semakin besar, semakin lama dan semakin banyak tikungan atau elemen lain di dalamnya yang mengurangi aliran atau mengubah arah aliran fluida. Mari kita simpulkan apa R dan z sama dengan. Untuk melakukan ini, pertimbangkan persamaan lain yang menunjukkan kehilangan tekanan dari gesekan terhadap dinding pipa:

Ini adalah persamaan Darcy-Weisbach. Mari kita menguraikannya:

• adalah koefisien yang bergantung pada sifat pergerakan pipa.
• d adalah diameter dalam pipa.
• adalah massa jenis cairan.

Hubungan penting dibuat dari persamaan ini - semakin rendah kehilangan tekanan gesekan, semakin besar diameter bagian dalam pipa dan semakin rendah kecepatan fluida. Selain itu, ketergantungan pada kecepatan adalah kuadratik di sini. Kerugian di cabang, tee, dan katup ditentukan menggunakan rumus yang berbeda:

P tulangan = * (v²ρ / 2)

• - koefisien resistensi lokal (selanjutnya disebut KMS).
• v adalah kecepatan gerak fluida.
• adalah massa jenis cairan.

Juga dapat dilihat dari persamaan ini bahwa penurunan tekanan meningkat dengan meningkatnya kecepatan fluida. Juga, harus dikatakan bahwa dalam hal aplikasi, kepadatannya juga akan memainkan peran penting - semakin tinggi, semakin berat pompa sirkulasi. Karena itu, ketika beralih ke "tidak membeku", mungkin perlu mengganti pompa sirkulasi.

Dari semua hal di atas, kami memperoleh persamaan berikut:

P = P gesekan + P tulangan = ((λ / d) (v²ρ / 2)) + (ξ(v²ρ / 2)) = ((λ / ) aku(v²ρ / 2)) + (ξ * (v²ρ / 2)) = R l + z;

Oleh karena itu, kita memperoleh persamaan berikut untuk R dan z:

R = (λ / ) * (v²ρ / 2) Pa / m;

z = * (v²ρ / 2) Pa;

Sekarang mari kita cari tahu cara menghitung hambatan hidrolik menggunakan rumus ini.

Seperti dalam praktiknya, resistansi hidrolik dari sistem pemanas dipertimbangkan.

Seringkali, insinyur harus menghitung sistem pemanas untuk fasilitas besar. Mereka memiliki sejumlah besar alat pemanas dan ratusan meter pipa, tetapi Anda masih perlu menghitung. Memang, tanpa GH, tidak mungkin memilih pompa sirkulasi yang tepat. Selain itu, GR memungkinkan Anda untuk menentukan apakah semua ini akan berfungsi bahkan sebelum instalasi.

Untuk menyederhanakan kehidupan, perancang telah mengembangkan berbagai metode numerik dan perangkat lunak untuk menentukan hambatan hidrolik. Mari kita mulai dari manual ke otomatis.

Perkiraan rumus untuk menghitung hambatan hidrolik.

Rumus perkiraan berikut digunakan untuk menentukan kerugian gesekan spesifik dalam pipa:

R = 5 10 4 v 1,9 / d 1,32 Pa / m;

Di sini, ketergantungan hampir kuadrat pada kecepatan pergerakan fluida di dalam pipa tetap ada. Rumus ini berlaku untuk kecepatan 0,1-1,25 m/s.

Jika Anda mengetahui laju aliran cairan pendingin, maka ada rumus perkiraan untuk menentukan diameter bagian dalam pipa:

d = 0,75√G mm;

Setelah menerima hasilnya, Anda harus menggunakan tabel berikut untuk mendapatkan diameter nominal:

Yang paling melelahkan adalah perhitungan resistansi lokal pada fitting, katup, dan perangkat pemanas. Sebelumnya saya menyebutkan koefisien resistansi lokal , pilihannya dibuat sesuai dengan tabel referensi. Jika semuanya jelas dengan tikungan dan katup penghenti, maka pilihan KMS untuk tee berubah menjadi petualangan yang utuh. Untuk memperjelas apa yang saya bicarakan, mari kita lihat gambar berikut:

Gambar menunjukkan bahwa kami memiliki sebanyak 4 jenis tee, yang masing-masing akan memiliki CCM resistensi lokalnya sendiri. Kesulitannya di sini akan terletak pada pilihan arah aliran cairan pendingin yang benar. Bagi mereka yang benar-benar membutuhkannya, saya akan memberikan di sini tabel dengan rumus dari buku O.D. Samarina "Perhitungan hidrolik sistem rekayasa":

Rumus ini dapat ditransfer ke MathCAD atau program lain dan menghitung CMC dengan kesalahan hingga 10%. Rumus ini berlaku untuk kecepatan aliran pendingin dari 0,1 hingga 1,25 m / s dan untuk pipa dengan diameter nominal hingga 50 mm. Formula seperti itu sangat cocok untuk memanaskan pondok dan rumah pribadi. Sekarang mari kita lihat beberapa solusi perangkat lunak.

Program untuk menghitung hambatan hidrolik dalam sistem pemanas.

Sekarang di Internet Anda dapat menemukan banyak program berbeda untuk menghitung pemanasan, berbayar, dan gratis. Jelas bahwa program berbayar memiliki fungsionalitas yang lebih kuat daripada yang gratis dan memungkinkan Anda untuk menyelesaikan berbagai tugas yang lebih luas. Masuk akal untuk memperoleh program semacam itu untuk insinyur desain profesional. Untuk orang awam yang ingin menghitung sendiri sistem pemanas di rumahnya, program gratis sudah cukup. Di bawah ini adalah daftar produk perangkat lunak yang paling umum:

• Valtec.PRG adalah program gratis untuk menghitung pemanas dan pasokan air. Ada kemungkinan untuk menghitung lantai hangat dan bahkan dinding hangat
• HERZ adalah seluruh rangkaian program. Mereka dapat digunakan untuk menghitung sistem pemanas satu pipa dan dua pipa. Program ini memiliki representasi grafis yang nyaman dan kemampuan untuk membagi menjadi denah lantai. Ada kemungkinan menghitung kehilangan panas
• Stream adalah pengembangan domestik, yang merupakan sistem CAD terintegrasi yang dapat merancang jaringan teknik dengan kompleksitas apa pun. Berbeda dengan yang sebelumnya, Stream adalah program berbayar. Oleh karena itu, orang biasa di jalan tidak mungkin menggunakannya. Ini ditujukan untuk para profesional.

Ada beberapa solusi lain. Sebagian besar dari produsen pipa dan fitting. Produsen mengasah program perhitungan untuk bahan mereka dan dengan demikian, sampai batas tertentu, memaksa mereka untuk membeli bahan mereka. Ini adalah taktik pemasaran dan tidak ada yang salah dengan itu.

Hasil artikel.

Perhitungan hambatan hidrolik dari sistem pemanas bukanlah hal yang paling sederhana dan membutuhkan pengalaman. Kesalahan di sini bisa sangat mahal. Cabang dan riser individu mungkin tidak berfungsi. Tidak akan ada sirkulasi melalui mereka. Untuk alasan ini, lebih baik orang-orang dengan pendidikan dan pengalaman dalam pekerjaan seperti itu melakukan ini. Pemasang sendiri hampir tidak pernah melakukan perhitungan. Di mana-mana mereka berusaha untuk membuat solusi yang sama yang bekerja untuk mereka sebelumnya. Tetapi apa yang berhasil untuk orang lain belum tentu berhasil untuk Anda. Karena itu, saya sangat menyarankan untuk menghubungi seorang insinyur dan membuat proyek yang lengkap. Itu saja untuk saat ini, saya menunggu pertanyaan Anda di komentar.