Viencaurules apkures sistēmas aprēķins: kas jāņem vērā, veicot aprēķinu + praktisks piemērs

Viencaurules apkures sistēma ir viens no risinājumiem cauruļu izvadīšanai ēkās, pieslēdzot sildīšanas ierīces. Šāda shēma šķiet visvienkāršākā un efektīvākā. Apkures zara izbūve pēc "vienas caurules" varianta māju īpašniekiem izmaksā lētāk nekā citi veidi.

Lai nodrošinātu shēmas darbspēju, nepieciešams veikt viencaurules apkures sistēmas iepriekšēju aprēķinu – tas ļaus uzturēt nepieciešamo temperatūru mājā un novērst spiediena zudumu tīklā. Ar šo uzdevumu ir pilnīgi iespējams tikt galā pašiem. Vai jūs šaubāties par saviem spēkiem?

Mēs jums pastāstīsim, kādas ir viencaurules sistēmas iekārtas īpatnības, sniegsim darba shēmu piemērus, paskaidrosim, kādi aprēķini obligāti jāveic apkures kontūra plānošanas posmā.

Viencaurules apkures shēmas iekārtojums

Sistēmas hidrauliskā stabilitāte tradicionāli tiek nodrošināta ar optimālu cauruļvadu nominālā diametra (Dnomin) izvēli. Stabilu shēmu realizēt, izvēloties diametrus, bez iepriekšējas apkures sistēmu noregulēšanas ar termoregulatoriem, ir pietiekami vienkārši.

Tieši uz šādām apkures sistēmām tieši attiecas viencaurules shēma ar vertikālu/horizontālu radiatoru montāžu un pilnīgi bez noslēgšanas-regulēšanas armatūras stāvvados (atzaros uz ierīcēm).

Uzskatāms piemērs radiatora elementa uzstādīšanai shēmā, kas organizēta pēc vienas caurules cirkulācijas principa. Šajā gadījumā tiek izmantoti metālplastmasas cauruļvadi ar metāla veidgabaliem.

Ar cauruļu diametru maiņas metodi viencaurules gredzenveida apkures shēmā var pietiekami precīzi līdzsvarot esošos spiediena zudumus. Savukārt siltumnesēja plūsmu vadību katrā atsevišķā sildīšanas ierīcē nodrošina termoregulatora uzstādīšana.

Parasti viencaurules apkures sistēmas konstruēšanas procesa ietvaros pirmajā posmā tiek izveidoti radiatoru pieslēguma mezgli. Otrajā posmā tiek veikta cirkulācijas gredzenu sasaiste.

Klasisks shēmas risinājums, kur siltumnesēja plūsmai un ūdens sadalei pa siltuma radiatoriem tiek izmantota viena caurule. Šī shēma pieder pie visvienkāršākajiem variantiem (+)

Atsevišķas ierīces saslēgšanas mezgla konstruēšana ietver spiediena zudumu noteikšanu uz mezgla. Aprēķins tiek veikts, ņemot vērā vienmērīgu dzesēšanas šķidruma plūsmas sadalījumu ar termoregulatoru attiecībā pret pieslēguma punktiem šajā shēmas posmā.

Tās pašas darbības ietvaros tiek aprēķināts plūsmas sadalījuma koeficients, kā arī noteikts plūsmas sadalījuma parametru diapazons noslēdzošajā posmā. Jau balstoties uz aprēķināto zaru diapazonu, tiek izveidots cirkulācijas gredzens.

Cirkulācijas gredzenu sasaiste

Lai kvalitatīvi veiktu viencaurules shēmas cirkulācijas gredzenu saskaņošanu, vispirms tiek veikts iespējamo spiediena zudumu (∆Ro) aprēķins. Tajā netiek ņemti vērā spiediena zudumi uz regulēšanas vārsta (∆Rk).

Tālāk pēc dzesēšanas šķidruma plūsmas ātruma vērtības uz cirkulācijas gredzena gala posma un pēc ∆Rk vērtības (grafiks ierīces tehniskajā dokumentācijā) tiek noteikts regulēšanas vārsta iestatījuma lielums.

To pašu rādītāju var noteikt pēc formulas:

Kv=0,316G / √∆Rk,

kur:

• Kv – iestatījuma lielums;
• G – dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums;
• ∆Rk – spiediena zudumi uz regulēšanas vārsta.

Līdzīgi aprēķini tiek veikti katram atsevišķam viencaurules sistēmas regulēšanas vārstam.

Tomēr spiediena zudumu diapazonu uz katra RV aprēķina pēc formulas:

∆Rko=∆Ro + ∆Rk – ∆Rn,

kur:

• ∆Ro – iespējamie spiediena zudumi;
• ∆Rk – spiediena zudumi uz RV;
• ∆Rn – spiediena zudumi uz n‑cirkulācijas gredzena posma (neņemot vērā zudumus RV).

Ja aprēķinu rezultātā nav iegūtas nepieciešamās vērtības visai viencaurules apkures sistēmai, ieteicams izmantot viencaurules sistēmas variantu, kurā ietilpst automātiskie plūsmas regulatori.

Automātiskais plūsmas regulators, kas uzstādīts uz dzesēšanas šķidruma atgaitas līnijas. Ierīce regulē kopējo dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrumu visai viencaurules shēmai.

Tādas ierīces kā automātiskie regulatori tiek uzstādītas shēmas gala posmos (savienojuma mezgli uz stāvvadiem, atzarojuma zari) pieslēguma punktos pie atgaitas līnijas.

Ja tehniski maina automātiskā regulatora konfigurāciju (apmaina vietām iztukšošanas krānu un aizbāzni), ierīču uzstādīšana ir iespējama arī uz dzesēšanas šķidruma padeves līnijām.

Ar automātisko plūsmas regulatoru palīdzību tiek veikta cirkulācijas gredzenu saskaņošana. Tiek noteikti spiediena zudumi ∆Rc uz gala posmiem (stāvvadi, ierīču zari).

Atlikušie spiediena zudumi cirkulācijas gredzena robežās tiek sadalīti starp kopējiem cauruļvadu posmiem (∆Rmr) un kopējo plūsmas regulatoru (∆Rr).

Kopējā regulatora pagaidu iestatījuma vērtība tiek izvēlēta saskaņā ar tehniskajā dokumentācijā sniegtajiem grafikiem, ņemot vērā gala posmu ∆Rmr.

Spiediena zudumus uz gala posmiem aprēķina pēc formulas:

∆Rc=∆Rpp – ∆Rmr – ∆Rr

kur:

• ∆Rr – aprēķinātā vērtība;
• ∆Rpp – uzdotais spiediena starpība;
• ∆Rmr – Rrab zudumi cauruļvadu posmos;
• ∆Rr – Rrab zudumi uz kopējā RV.

Automātiskā regulatora iestatīšana galvenajā cirkulācijas gredzenā (ja sākotnēji nav uzdots spiediena starpība) tiek veikta, ņemot vērā minimāli iespējamās vērtības iestatīšanu no iestatīšanas diapazona ierīces tehniskajā dokumentācijā.

Kopējā regulatora automātikas plūsmas vadības kvalitāti kontrolē pēc spiediena zudumu starpības uz katra atsevišķā stāvvada regulatora vai ierīces atzara.

Pielietojums un ekonomiskais pamatojums

Prasību neesamība attiecībā uz atdzesētā siltumnesēja temperatūru ir sākumpunkts viencauruļu apkures sistēmu projektēšanai uz termoregulatoriem ar TR uzstādīšanu radiatoru padeves līnijās. Tajā pašā laikā obligāta ir siltuma punkta aprīkošana ar automātisko regulēšanu.

Termoregulators, kas uzstādīts uz līnijas, kas piegādā siltumnesēju apkures radiatoram. Montāžai tika izmantoti metāla savienotāji, kas ir ērti darbam ar polipropilēna caurulēm.

Shēmu risinājumi, kur nav termoregulējošu ierīču uz radiatoru padeves līnijām, tiek izmantoti arī praksē. Taču šādu shēmu pielietojums ir saistīts ar nedaudz atšķirīgām mikroklimata nodrošināšanas prioritātēm.

Parasti viencauruļu shēmas, kur nav automātiskās regulēšanas, izmanto telpu grupām, kas projektētas, ņemot vērā siltuma zudumu kompensāciju (50% un vairāk) ar papildu ierīču palīdzību: pieplūdes ventilācija, kondicionēšana, elektriskā apsilde.

Tāpat viencauruļu sistēmu ierīkošana sastopama projektos, kur normatīvi pieļauj siltumnesēja temperatūru, kas pārsniedz termoregulatora darba diapazona robežvērtību.

Daudzdzīvokļu māju projekti, kur apkures sistēmas ekspluatācija ir saistīta ar patērētā siltuma uzskaiti, izmantojot skaitītājus, parasti tiek veidoti pēc perimetrālās viencauruļu shēmas.

Perimetrālā viencauruļu shēma – sava veida «žanra klasika», ko bieži piemēro pašvaldību un privāto māju būvniecības praksē. Tā tiek uzskatīta par vienkāršu un ekonomisku dažādiem apstākļiem (+).

Šādas shēmas realizācijas ekonomiskajam pamatojumam ir pakļauts maģistrālo stāvvadu izvietojums dažādos konstrukcijas punktos.

Galvenie aprēķina kritēriji ir divu galveno materiālu izmaksas: apkures caurules un savienotāji.

Saskaņā ar praktiskiem perimetrālās viencauruļu sistēmas realizācijas piemēriem, cauruļvadu caurplūdes šķērsgriezuma Du palielināšana divas reizes ir saistīta ar izdevumu palielināšanos cauruļu iegādei 2-3 reizes. Bet izdevumi savienotājiem palielinās līdz 10-kārtīgam apmēram atkarībā no tā, no kāda materiāla savienotāji ir izgatavoti.

Aprēķinu bāze montāžai

Viencaurules shēmas montāža, no darba elementu izvietojuma viedokļa, praktiski neatšķiras no to pašu divcauruļu sistēmu ierīkošanas. Maģistrālie stāvvadi parasti tiek izvietoti ārpus dzīvojamām telpām.

SNiP noteikumi iesaka stāvvadus izvietot speciālās šahtās vai kanālos. Dzīvokļa atzars tradicionāli tiek izvietots pa perimetru.

Piemērs apkures sistēmas cauruļvadu izvietojumam speciāli izurbtās sienas rievās. Šo ierīkošanas variantu bieži izmanto mūsdienu būvniecībā.

Cauruļvadu izvietošana tiek veikta 70–100 mm augstumā no grīdas cokola augšējās robežas. Vai arī montāžu veic zem dekoratīvā cokola, kura augstums ir 100 mm un vairāk, platums līdz 40 mm. Mūsdienu ražošana piedāvā specializētus pārklājumus santehnikas vai elektrisko komunikāciju montāžai.

Radiatoru pieslēgšana tiek veikta pēc shēmas «no augšas uz leju», ar cauruļu pievadīšanu vienā pusē vai abās pusēs. Termoregulatoru izvietojums «konkrētajā pusē» nav kritisks, bet, ja apkures ierīces montāža tiek veikta blakus balkona durvīm, TR uzstādīšana obligāti jāveic tālākajā pusē no durvīm.

Cauruļu izvietošana aiz cokola no dekoratīvā viedokļa šķiet priekšrocība, bet liek atcerēties trūkumus, kad runa ir par posmiem, kuros ir iekštelpu durvju ailes.

Cauruļvadi, kas ievietoti zem dekoratīvā cokola. Var teikt, klasisks risinājums viencaurules sistēmām, kas tiek ieviestas dažādas klases jaunbūvēs.

Apkures ierīču (radiatoru) savienošana ar viencaurules stāvvadiem tiek veikta saskaņā ar shēmām, kas pieļauj nelielu cauruļu lineāro pagarinājumu, vai saskaņā ar shēmām, kas kompensē cauruļu pagarinājumu temperatūras izmaiņu rezultātā.

Trešais shēmu risinājumu variants, kur tiek paredzēta trīsceļu regulatora izmantošana, nav ieteicams ekonomijas apsvērumu dēļ.

Ja sistēmas ierīkošana paredz stāvvadu izvietošanu, kas slēpti sienu rievās, ieteicams izmantot kā pieslēguma armatūru stūra termoregulatorus tipa RTD-G un aizslēgšanas vārstus, līdzīgus ierīcēm no RLV sērijas.

Pieslēgšanas varianti: 1,2 – sistēmām, kas pieļauj cauruļu lineāro izplešanos; 3,4 – sistēmām, kas paredzētas papildu siltuma avotu izmantošanai; 5,6 – risinājumi ar trīsceļu vārstiem tiek uzskatīti par neizdevīgiem (+)

Caurules atzarojuma diametrs līdz apkures ierīcēm tiek aprēķināts pēc formulas:

D >= 0.7√V,

kur:

• 0,7 – koeficients;
• V – radiatora iekšējais tilpums.

Atzarojums tiek veikts ar noteiktu slīpumu (vismaz 5%) siltumnesēja brīvās izplūdes virzienā.

Galvenā cirkulācijas gredzena izvēle

Ja projektēšanas risinājums paredz apkures sistēmas ierīkošanu, pamatojoties uz vairākiem cirkulācijas gredzeniem, ir nepieciešama galvenā cirkulācijas gredzena izvēle. Izvēle teorētiski (un praktiski) jāveic pēc maksimālās siltumpārvades vērtības vistālākajam radiatoram.

Šis parametrs zināmā mērā ietekmē hidrauliskās slodzes novērtējumu kopumā, kas attiecas uz cirkulācijas gredzenu.

Cirkulācijas gredzens strukturālās shēmas veidā. Dažādiem projektēšanas variantiem var būt vairāki šādi gredzeni. Tomēr tikai viens gredzens ir galvenais (+)

Tālākās ierīces siltumpārvade tiek aprēķināta pēc formulas:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

kur:

• Atp – tālākās ierīces aprēķinātā siltumpārvade;
• Qv – tālākās ierīces nepieciešamā siltumpārvade;
• Qop – radiatoru siltumpārvade telpā;
•  ΣQop – visu sistēmas ierīču nepieciešamās siltumpārvades summa.

Turklāt nepieciešamās siltumpārvades summas parametrs var sastāvēt no to ierīču vērtību summas, kas ir paredzētas apkalpot visu ēku vai tikai daļu ēkas. Piemēram, aprēķinot siltumu atsevišķi telpām, ko aptver viens atsevišķs stāvvads, vai atsevišķi ņemtām platībām, ko apkalpo ierīču atzars.

Bet vispār jebkura cita sistēmā uzstādīta apkures radiatora aprēķinātā siltumpārvade tiek aprēķināta ar nedaudz atšķirīgu formulu:

Atp = Qop / Qpom,

kur:

• Qop – atsevišķam radiatoram nepieciešamā siltuma pārnese;
• Qpom – konkrētas telpas siltuma nepieciešamība, kur tiek izmantota viencaurules shēma.

Vienkāršāk ir izprast aprēķinus un iegūto vērtību pielietojumu, izmantojot konkrētu piemēru.

Praktisks aprēķina piemērs

Dzīvojamai mājai ir nepieciešama viencaurules sistēma ar vadību no termoregulatora.

Ierīces nominālās caurplūdes spējas vērtība pie maksimālās iestatījuma robežas ir 0,6 m³/h/bar (k1). Maksimālā iespējamā caurplūdes spējas raksturlielums šai iestatījuma vērtībai ir 0,9 m³/h/bar (k2).

Maksimāli iespējamais spiediena kritums TR (pie trokšņa līmeņa 30 dB) – ne vairāk kā 27 kPa (ΔP1). Sūkņa spiediens 25 kPa (ΔP2). Darba spiediens apkures sistēmai – 20 kPa (ΔP).

Jānosaka spiediena zudumu diapazons TR (ΔP1).

Iekšējās siltumpārvades vērtību aprēķina šādi: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. No tā aprēķina nepieciešamo spiediena zudumu diapazonu uz TR: ΔP1 = ΔP * Atr (20 * 0,56…1) = 11,2…20 kPa.

Ja pašu veiktie aprēķini noved pie negaidītiem rezultātiem, labāk vērsties pie speciālistiem vai pārbaudei izmantot datora kalkulatoru.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Detalizēts aprēķinu apskats, izmantojot datorprogrammu, ar paskaidrojumiem par montāžu un sistēmas funkcionalitātes uzlabošanu:

Jāatzīmē, ka pilna mēroga aprēķins pat visvienkāršākajiem risinājumiem ir saistīts ar daudziem aprēķināmiem parametriem. Protams, aprēķināt visu bez izņēmuma ir pamatoti tikai tad, ja apkures konstrukcijas organizācija ir tuvu ideālai struktūrai. Tomēr realitātē nekas ideāls nav.

Tāpēc bieži vien paļaujas uz pašiem aprēķiniem, kā arī uz praktiskiem piemēriem un šo piemēru darba rezultātiem. Īpaši populāra šī pieeja ir privātmāju būvniecībā.

Vai ir ko piebilst, vai radušies jautājumi par viencaurules apkures sistēmas aprēķinu? Jūs varat atstāt komentārus pie publikācijas, piedalīties diskusijās un dalīties ar savu pieredzi apkures kontūra ierīkošanā. Saziņas forma atrodas apakšējā blokā.