En qué consiste el sistema y cómo funciona
Para que el calor fluya desde la sala de calderas a los dispositivos de calefacción, se utiliza un intermediario en el sistema de agua: un líquido. Un portador de calor de este tipo se mueve por la tubería y calienta las habitaciones de la casa, y todas ellas pueden tener un área diferente. Este factor hace que un sistema de calefacción de este tipo sea popular.
El movimiento del refrigerante se puede realizar de forma natural, la circulación se basa en los principios de la termodinámica. Debido a las diferentes densidades de agua fría y caliente y la pendiente de la tubería, el agua se mueve a través del sistema.
Uno de los elementos importantes del sistema de calefacción es un tanque de expansión abierto, que recibe el exceso de líquido calentado. Es este elemento el que estabiliza la presión del refrigerante. La condición principal es que el tanque debe estar ubicado en el punto más alto del sistema de calefacción.
El suministro de calor abierto funciona de acuerdo con el siguiente esquema:
- La caldera calienta el agua y se suministra a los dispositivos de calefacción en todas las habitaciones de la casa.
- En el camino de regreso, el exceso de líquido entra en el tanque de expansión de tipo abierto, su temperatura baja y el agua regresa a la caldera.
Los sistemas de calefacción de una tubería implican el uso de una línea para el suministro y el retorno. Los sistemas de dos tubos tienen tubos de retorno y flujo independientes. Al decidir montar de forma independiente un sistema de calefacción dependiente, es mejor elegir un esquema de una tubería, es más simple, más accesible y tiene un diseño elemental.
El suministro de calor de una tubería consta de los siguientes elementos:
- Caldera de calefacción.
- Baterías o radiadores.
- Tanque de expansión.
- Tubería.
Un esquema simplificado implica el uso de tuberías con una sección transversal de 80-100 mm en lugar de radiadores, pero debe tenerse en cuenta que dicho sistema es menos eficiente en funcionamiento.
Un sistema de calefacción abierto de dos tubos con bomba es más costoso en términos de materiales y se caracteriza por una instalación compleja. Sin embargo, en este caso, prácticamente se eliminan todas las desventajas de un sistema monotubo, lo que permite compensar los costes y la complejidad del dispositivo. Todos los dispositivos de calefacción reciben un refrigerante con la misma temperatura, mientras que el líquido enfriado se envía a la línea de retorno.
Tipos de sistema de dos tubos
Dependiendo del tipo de circuito, la dirección del flujo de agua y los métodos de su movimiento, el tipo de cableado y el esquema de instalación, los sistemas de dos circuitos pueden ser diversos. Entendamos esto con más detalle.
Cableado de calefacción abierto y cerrado
El cableado cerrado asume la presencia de un tanque de expansión tipo membrana, esto permite:
- operar el sistema a presión elevada;
- use no solo agua como portador de calor, sino también un anticongelante especial, que se caracteriza por un punto de congelación bajo (generalmente hasta -40⁰C), así como aditivos y aditivos especializados.
Además, el tanque de membrana se puede instalar en cualquier punto de la tubería. Por lo general, se monta en la línea de retorno, si hay una bomba, inmediatamente después.
En cableado abierto, se utiliza un tanque de expansión de tipo abierto, que se instala en la parte superior del sistema. Este concepto implica la disposición de complejos adicionales de aire y drenaje. La apertura del circuito provoca:
- procesos corrosivos por la alta presencia de oxígeno;
- evaporación gradual del líquido, lo que aumenta su consumo;
- esto último limita las posibilidades de utilizar anticongelantes, cuyos vapores no son seguros.
El cableado cerrado se considera más seguro.
Movimiento del refrigerante: callejón sin salida y asociado
Los complejos de dos tubos utilizan uno de dos esquemas para el movimiento del refrigerante:
- callejón sin salida (próximo);
- pasando, llamado "bucle de Tichelman".
En un sistema sin salida, el suministro de refrigerante y el retorno fluyen en diferentes direcciones. Para facilitar el equilibrio, se requerirá una válvula de aguja o una válvula termostática en cada batería.
El esquema del movimiento de paso del refrigerante se recomienda para sistemas de calefacción particularmente extendidos. Es más fácil de equilibrar y ajustar, y la instalación de radiadores con el mismo número de secciones equilibra automáticamente el circuito de calefacción.
Circulación forzada y natural
Para la circulación natural del refrigerante, la tubería se coloca con una pendiente y se instala un tanque de expansión en el punto superior. Este concepto se usa con mayor frecuencia para casas de un piso. Además, la autonomía del sistema de la electricidad permite que no te preocupes por apagarlo.
Para organizar un sistema de calefacción con circulación forzada, se instala adicionalmente una bomba en la línea de retorno, que proporciona un movimiento de fluido más activo.
En este caso, es necesario instalar válvulas de ventilación de aire o grifos Mayevsky en los radiadores.
- Permite el uso de tuberías con una sección transversal más pequeña. Bajo la acción de la presión creada por la bomba, el refrigerante se "presiona" sin dificultad.
- Proporciona un mantenimiento más preciso de las temperaturas establecidas.
- Paralelamente, puede equipar un "suelo caliente" de agua.
- El tanque de expansión se puede instalar en cualquier lugar.
Sin embargo, el concepto de circulación forzada depende de la electricidad. Para minimizar esta dependencia, deberá instalar una fuente de alimentación ininterrumpida adicional.
Los edificios de dos pisos con calefacción de dos tubos deben estar equipados con una bomba.
Tipo de cableado: superior e inferior
Según el método de suministro de agua, se distinguen los métodos de cableado superior e inferior.
Con la alimentación superior, la tubería principal se coloca debajo del techo, desde donde descienden las tuberías de suministro hasta los radiadores. La línea de retorno corre por el suelo. Debido a la diferencia de altura, se crea la presión de la fuerza óptima para no recurrir a una instalación adicional de la bomba.
Desventajas del enrutamiento superior:
- Este esquema de instalación no se recomienda para habitaciones pequeñas.
- Bajo atractivo estético.
- Requiere más tuberías.
Con un suministro de fondo, ambas líneas se ubican en el fondo (en el piso, en un subcampo, en una habitación semisótano o sótano), mientras que la tubería de suministro se ubica por encima del retorno.
Este concepto requiere un enfoque responsable de la ubicación de la caldera y el tanque de expansión:
- la circulación natural obliga a colocar la caldera por debajo del nivel de los radiadores;
- con circulación forzada, la ubicación de la caldera no importa;
- el vaso de expansión está montado en el punto más alto del sistema.
Además, el diagrama de instalación con cableado inferior:
- minimiza el consumo de tubería;
- requiere la conexión de una línea de aire adicional, que permitirá eliminar el aire del circuito;
- disponible para implementarlo usted mismo sin la participación de profesionales;
- parece más agradable estéticamente.
Esquema de montaje: tipo de diseño horizontal y vertical.
Según el esquema de instalación, los sistemas de dos tubos se dividen en vertical y horizontal.
El diseño vertical está diseñado para funcionar en edificios de varios pisos (dos o más).
- Para conectar radiadores de calefacción en cada piso, se requieren más tuberías.
- El aire que asciende sale automáticamente del circuito por medio de un tanque de expansión o una válvula de drenaje.
El diagrama de cableado horizontal está diseñado para funcionar en edificios de un piso, máximo de dos pisos.El aire de purga del circuito se produce a través de la válvula "Mayevsky".
Un sistema de calefacción horizontal con cableado inferior es la solución más popular entre los propietarios de casas privadas de pequeñas plantas.
Características de disposición y operación.
Si se elige la calefacción con una bomba y un tanque de expansión, al organizar el suministro de calor en la casa, se deben tener en cuenta algunas de sus características:
- Para que el refrigerante circule normalmente, la caldera debe ubicarse en el punto más bajo del sistema y el tanque de expansión en el punto más alto.
- Lo mejor es colocar el tanque de expansión en el ático de su hogar. Si esta habitación no se calienta, entonces el tanque y el tubo ascendente requieren un buen aislamiento térmico durante la estación fría.
- El sistema debe tener un número mínimo de vueltas, conexiones y accesorios.
- Debido a la circulación lenta del refrigerante en el sistema, no se debe permitir un calentamiento fuerte. Hervir el agua reduce significativamente la vida útil de los dispositivos de calefacción y las tuberías.
- Si en invierno no se planea el funcionamiento del sistema de calefacción, entonces el líquido debe drenarse sin falta. Esto ayudará a evitar la destrucción de tuberías, baterías y caldera.
- Es muy importante controlar constantemente el nivel de agua en el tanque de expansión y agregar líquido si es necesario. El incumplimiento de esta regla conducirá a la formación de atascos de aire, por lo tanto, los dispositivos de calefacción funcionarán de manera menos eficiente.
- La mejor opción para el refrigerante es el agua, ya que el anticongelante es altamente tóxico, lo que imposibilita su uso en sistemas de calefacción abiertos. Esta opción se puede utilizar si no es posible drenar el refrigerante en invierno.
Al ensamblar un sistema de calefacción, incluido un esquema de calefacción para un garaje con una bomba de circulación, es importante calcular correctamente la sección transversal de las tuberías y el grado de su pendiente. Estos valores están regulados por SNiP 2.04.01-85. En los sistemas en los que el refrigerante circula de forma natural, las tuberías tienen una sección transversal mayor que en el calentamiento por circulación forzada. Además, en el primer caso, la longitud de las tuberías es mucho más corta. En cuanto a la pendiente, se recomienda hacerlo en sistemas con circulación natural de líquido, mientras que los documentos reglamentarios establecen una pendiente de 2-3 mm por metro de contorno.
Diagramas de sistemas de calefacción abiertos
En los sistemas de calefacción de tipo abierto, el refrigerante puede circular de dos formas. En el primer caso, el movimiento se realiza de forma natural, su segundo nombre es circulación gravitacional. En la calefacción de tipo abierto con bomba, un equipo adicional obliga al líquido a moverse, esta opción se llama movimiento forzado o artificial. Debe elegir uno u otro método según el área de la habitación, el número de pisos y el régimen térmico utilizado.
Circulación gravitacional
En sistemas donde el refrigerante circula de forma natural, no existen mecanismos que faciliten el movimiento del fluido. El proceso se lleva a cabo debido a la expansión del refrigerante calentado. Para que un esquema de este tipo funcione de manera efectiva, se instala un elevador de refuerzo con una altura de 3,5 metros o más.
La tubería en un sistema de calefacción con circulación natural de líquido tiene algunas restricciones de longitud, en particular, no debe exceder los 30 metros. En consecuencia, dicho suministro de calor se puede utilizar en edificios pequeños; en este caso, las casas con un área que no exceda los 60 m2 se consideran la mejor opción. La altura de la casa y el número de pisos también son de gran importancia a la hora de instalar el elevador elevador. Se debe tener en cuenta un factor más, en un sistema de calefacción de tipo de circulación natural, el refrigerante debe calentarse a una cierta temperatura; en un modo de baja temperatura, no se crea la presión requerida.
Un esquema con movimiento de fluido gravitacional tiene ciertas capacidades:
- Combinación con sistemas de suelo radiante. En este caso, se instala una bomba de circulación en el circuito de agua que conduce a los elementos calefactores. De lo contrario, la operación se lleva a cabo como de costumbre, sin interrupción incluso en ausencia de suministro eléctrico.
- Trabajando con una caldera. El dispositivo está instalado en la parte superior del sistema, pero en un nivel inferior al del tanque de expansión. En algunos casos, se instala una bomba en la caldera para que funcione sin problemas. Sin embargo, debe entenderse que en tal situación el sistema se vuelve forzado, lo que hace necesario instalar una válvula de retención para evitar la recirculación del líquido.
Sistemas con inducción artificial del movimiento del refrigerante
Los diagramas de un sistema de calefacción abierto con una bomba en cualquier caso implican el uso de un dispositivo apropiado. Esto le permite aumentar la velocidad de movimiento del líquido y reducir el tiempo de calentamiento de la casa. En este caso, el flujo de refrigerante se mueve a una velocidad de aproximadamente 0,7 m / s, por lo que la transferencia de calor se vuelve más eficiente y todas las secciones del sistema de suministro de calor se calientan por igual.
En el proceso de instalación de un sistema de calefacción de tipo abierto con una bomba, se deben tener en cuenta varias características:
- La presencia de una bomba de circulación incorporada requiere conexión al sistema de suministro de energía. Para un funcionamiento ininterrumpido en caso de un corte de energía de emergencia, se recomienda instalar la bomba en la derivación.
- El equipo de bombeo debe colocarse en la tubería de retorno frente a la entrada de la caldera, a una distancia de hasta 1,5 metros de la misma.
- La bomba corta en la tubería, teniendo en cuenta la dirección del movimiento del refrigerante.
La instalación de la bomba también tiene sus propias características, está ubicada en la tubería de derivación entre dos válvulas de cierre. Si hay electricidad en la red, que es necesaria para el funcionamiento del equipo de bombeo, se cierran los grifos. En este caso, el refrigerante pasa por un codo de derivación con bomba de circulación. En ausencia de voltaje, las válvulas se abren, lo que permite que el sistema funcione en modo de gravedad.
La dirección del movimiento del refrigerante.
Junto con la clasificación anterior, todos los sistemas de calefacción de circulación forzada de dos líneas se dividen en los siguientes tipos:
- Flujo directo;
- Callejón sin salida.
Los de flujo directo se caracterizan por el hecho de que tanto en línea directa como en reversa, el líquido se mueve en la misma dirección.
Patrones de flujo de refrigerante
Los callejones sin salida tienen diferentes direcciones de movimiento del refrigerante en diferentes líneas.
Debo decir que todos estos esquemas, como se señaló anteriormente, en la gran mayoría de los casos en la actualidad están equipados con una bomba de circulación. Pero es posible la existencia fundamental de circuitos con un cableado más bajo con movimiento natural del refrigerante. Al construir tales estructuras, es importante recordar que la pendiente mínima de la tubería debe ser del 1 por ciento de la longitud total.
Sistemas de calefacción de una o dos tuberías
En cualquier sistema de suministro de calor, el agua se calienta en la caldera, luego ingresa a los dispositivos de calefacción, luego de lo cual regresa a la caldera a través de la tubería de retorno. Sin embargo, tal movimiento del refrigerante se puede realizar de diferentes formas.
Un sistema de tubería única asume el movimiento de líquido a través de una tubería de gran diámetro y todos los dispositivos de calefacción están ubicados en la misma línea.
Un sistema de calefacción de un solo tubo con movimiento natural del refrigerante tiene varias ventajas:
- Uso de una cantidad mínima de consumibles.
- Montaje sencillo de todos los elementos y su conexión.
- El número mínimo de tuberías en la habitación.
De las desventajas de un diseño de tubería de este tipo, se debe prestar atención al calentamiento desigual de las baterías. Con una distancia de la caldera de gas para un sistema de calefacción abierto, las baterías se calientan menos, respectivamente, su transferencia de calor disminuye.
El sistema de dos tubos está ganando popularidad. Debido al hecho de que los dispositivos de calefacción están conectados tanto a las tuberías de suministro como a las de retorno, el sistema forma una especie de anillo cerrado.
Entre las ventajas de este esquema se encuentran las siguientes:
- Calentamiento uniforme de todos los dispositivos de calefacción.
- Se puede establecer una temperatura individual para cada radiador.
- Alta fiabilidad del sistema de calefacción.
De las desventajas de un sistema de calefacción de dos tubos, se destacan una instalación más compleja de ramales de comunicación dentro de la habitación y importantes inversiones y costos laborales.
Sistema de calefacción horizontal de dos tubos
| Autor | Cuota | Calificar |
| Victor Samolin |
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Comentarios sobre este artículo
bigcitiesHop Gracias por el diagrama detallado del sistema de calefacción de dos tubos con cableado superior. Perfecto para mi casa de dos pisos. El colector de aire estaba configurado para ser automático.
17/02/2016 a las 13:14
Métodos de suministro de refrigerante
La línea de fluido caliente se puede colocar de varias formas. Dependiendo de esto, el delineador de ojos se divide en superior e inferior.
La distribución superior implica el suministro de refrigerante caliente a través del tubo ascendente principal y la distribución a los radiadores a través de las tuberías de distribución. Este sistema se utiliza mejor en edificios residenciales privados y cabañas de uno o dos pisos de altura.
Un sistema de calefacción con un cableado más bajo se considera más eficiente y práctico. En este caso, las tuberías de suministro y retorno están ubicadas una al lado de la otra y el refrigerante se mueve de abajo hacia arriba. El agua caliente fluye a través de los calentadores y regresa a la caldera para el sistema de calefacción abierto a través de una tubería de retorno. Para evitar la acumulación de aire en el sistema de calefacción, se instala una grúa Mayevsky en cada radiador.
Cableado inferior y superior
Entre otras cosas, la división se lleva a cabo mediante el método de colocación de la tubería, es decir, mediante el método de instalación del cableado. Distinguir esquemas:
- Con cableado inferior;
- Con cableado superior.
Ruta superior
La diferencia más importante del resto es que este tipo tiene un tanque de expansión, que se instala en el punto más alto. Además, este tanque de expansión debe ubicarse por encima de todos los demás elementos.
Enrutamiento superior del sistema de dos tubos
Estructuralmente, dicho sistema debería contener los siguientes elementos:
- Caldera de calefacción;
- Bomba de circulación;
- Tanque de expansión;
- Colector de aire, que puede ser manual, automático o semiautomático.
¡Consejo! Dichas estructuras deben ensamblarse con sus propias manos solo en un ático preaislado, o el tanque de expansión debe aislarse adicionalmente.
También debe tenerse en cuenta que dicho esquema no funcionará para un edificio de un piso con techo inclinado.
Cableado inferior
Todos los sistemas con cableado inferior tienen la peculiaridad de que la línea de suministro suele estar ubicada en el sótano. A menudo, las líneas de suministro y retorno están ubicadas en el piso.
Enrutamiento inferior del sistema de dos tubos
Estructuralmente, este esquema incluirá los siguientes elementos:
- Caldera de calefacción;
- Bomba de circulación;
- Tanque de expansión;
- Colector de aire;
- Grúa Mayevsky.
Debo decir que independientemente de dónde estén ubicadas las tuberías de suministro, la caldera debe ubicarse por debajo del nivel de la línea de retorno.
La desventaja es que se requiere una instalación adicional de la línea de purga de aire.
Bandas principales
Dependiendo de la ubicación de los elevadores principales, el cableado puede ser vertical u horizontal.
En el primer caso, los radiadores de cada piso están conectados a un elevador vertical. Tal sistema tiene sus propias características:
- No se forman bolsas de aire.
- Calefacción eficaz de edificios de varias plantas.
- La posibilidad de conectar radiadores de calefacción en cada piso.
- Instalación más compleja de contadores de calor en apartamentos de edificios de varios pisos.
Con cableado horizontal, todos los radiadores de piso están conectados a un solo elevador. La principal ventaja de dicho esquema es el uso de menos materiales para la instalación y, en consecuencia, un menor costo del sistema.
Cálculos necesarios
Es muy importante realizar correctamente los cálculos hidráulicos; en base a ellos, el diámetro de la tubería se selecciona para un circuito de calefacción de tipo abierto con una bomba.
Para calcular la presión circulante, se deben considerar los siguientes parámetros:
- Distancia del eje central de la caldera al centro del calentador. Cuanto mayor sea este valor, más estable circula el refrigerante.
- Presión del agua en la salida de la caldera y en la entrada de la misma. La altura de circulación está determinada por la diferencia de temperatura del fluido.
El diámetro de la tubería depende en gran medida del material del que están hechos. Las tuberías de acero para el sistema de calefacción deben tener una sección transversal de al menos 5 cm. Después del cableado, se pueden usar tuberías de menor diámetro, pero el cableado, por el contrario, debe expandirse.
Los parámetros del tanque de expansión también son de gran importancia. Para un funcionamiento eficiente del sistema, se debe utilizar un depósito que tenga un volumen de aproximadamente el 5% del volumen de todo el fluido del sistema. Si no lo hace, las tuberías pueden estallar o el exceso de agua puede salpicar.
Principio de funcionamiento
Un esquema de calefacción sin salida es el esquema más común. Su diferencia fundamental con el sistema de paso es que el movimiento del refrigerante a lo largo de las líneas de suministro y retorno se realiza en diferentes direcciones.
El flujo de refrigerante caliente se mueve a lo largo de la línea de suministro desde la caldera hacia el sistema de radiador. El refrigerante ingresa al radiador, emite su calor y se descarga en la línea de retorno, a lo largo de la cual se mueve inmediatamente en la dirección opuesta, a la caldera.
Muy a menudo, un sistema de calefacción sin salida de dos tubos funciona cuando se calienta una casa privada mediante la circulación forzada de un refrigerante con un cableado más bajo. Este esquema permite utilizar tuberías con un diámetro más pequeño, reduce significativamente la inercia del sistema. Además, es aplicable incluso con tuberías largas.
Al mismo tiempo, el esquema de callejón sin salida también permite la implementación de un sistema de gravedad con cableado superior. Estos sistemas se eligen principalmente por su no volatilidad. No es necesario conectarse a la red, ya que no se utiliza la bomba de circulación.
Conjunto completo del sistema
La calefacción de tipo abierto en una casa privada requiere la instalación de una caldera que funcione con combustible sólido o fueloil. El caso es que este tipo de calefacción se caracteriza por la formación periódica de atascos de aire, que pueden provocar un accidente al utilizar calderas eléctricas y de gas.
La potencia de una caldera de calefacción se puede calcular de acuerdo con el esquema estándar, según el cual se requiere 1 kW de energía más 10-30% para calentar 10 m2 del área de la habitación, más 10-30%, dependiendo de la calidad del aislamiento térmico.
No debe utilizar polímeros como material para el tanque de expansión, el acero es la mejor opción en este caso. El volumen del tanque depende del área de la habitación climatizada, por ejemplo, en el sistema de calefacción de un edificio pequeño con una altura de un piso, se puede usar un tanque de expansión de 8-15 litros.
En cuanto a las tuberías para el esquema del sistema de calefacción con bomba de circulación, en este caso se pueden utilizar los siguientes materiales:
- Acero... Tal tubería se caracteriza por una alta conductividad térmica y resistencia a la alta presión. Sin embargo, la instalación presenta algunas dificultades y requiere el uso de equipos de soldadura.
- Polipropileno... Dicho sistema se distingue por su fácil instalación, resistencia y estanqueidad, es capaz de soportar fluctuaciones de temperatura.Las tuberías de polipropileno se han caracterizado por un funcionamiento impecable durante un cuarto de siglo.
- Metal-plastico... Las tuberías fabricadas con este material son resistentes a la corrosión, no se forman depósitos en sus paredes internas que impidan el movimiento natural del refrigerante. Sin embargo, el costo de dicho sistema es bastante alto y su vida útil es de solo 15 años.
- Cobre... Una tubería de cobre se considera la más cara, pero tolera perfectamente altas temperaturas, hasta +500 grados, y se caracteriza por una máxima transferencia de calor.
Los dispositivos de calefacción en un sistema de calefacción abierto deben ser lo suficientemente duraderos, por lo tanto, se deben elegir metales con propiedades similares. Los más populares son los radiadores de acero, lo que se explica por la combinación óptima de la apariencia de los modelos, su precio y potencia térmica.
Patrones de flujo del portador de calor
Según los patrones de flujo de los portadores de calor, los intercambiadores de calor recuperativos se pueden dividir en tres grupos: con una temperatura constante (y) de ambos portadores de calor, igual a la temperatura y; con una temperatura constante de un portador de calor; con temperatura variable de ambos portadores de calor.
Dependiendo de la dirección mutua del flujo de refrigerantes en el último y más común grupo de TA, existen circuitos de flujo directo, contraflujo, corriente cruzada, corriente mixta y circuitos de corriente complejos.
Los circuitos de flujo cruzado único y múltiple se pueden dividir en tres grupos, dependiendo de la presencia de un gradiente de temperatura del refrigerante en las secciones TA, normal a la dirección del movimiento del refrigerante. Si, por ejemplo, un líquido fluye dentro de las tuberías y el refrigerante gaseoso se mueve perpendicularmente al haz de tubos y puede mezclarse libremente en el espacio anular, entonces su temperatura en la sección normal a la dirección del movimiento del gas se nivela. Dado que el líquido pasa dentro de las tuberías en flujos separados que no se mezclan entre sí, siempre hay un gradiente de temperatura en la sección de la viga. En el ejemplo considerado, se considera que el portador de calor gaseoso está idealmente mezclado y el líquido de las tuberías no se mezcla en absoluto. Desde este punto de vista, son posibles los siguientes tres casos: ambos refrigerantes están idealmente mezclados y sus gradientes de temperatura en la sección transversal son iguales a cero; uno de los portadores de calor está perfectamente mezclado, el otro no está mezclado; ambos refrigerantes no se mezclan en absoluto.
1.5 Cabeza de temperatura promedio
Los métodos generalizados de cálculo térmico de TA se basan en sus modelos con parámetros agrupados. Se supone que las propiedades termofísicas de los portadores de calor, los coeficientes de transferencia de calor y de transferencia de calor, así como la diferencia de temperatura en modelos con parámetros agrupados, que cambian en el caso general como resultado de cambios en las temperaturas de los portadores de calor, son distribuirse uniformemente por todo el volumen del aparato. Esta suposición permite el uso de una ecuación según la cual la altura de temperatura promedio es:
A continuación se muestran las ecuaciones para calcular en un TA con diferentes esquemas actuales.
Contraflujo:
Flujo hacia adelante:
Corriente cruzada única:
1.6 Procedimiento para el cálculo térmico de TA
Los dados son el área de superficie de la transferencia de calor y cualquier par de temperaturas del conjunto
1. Configure el valor de una temperatura final más; por ejemplo: si se proporciona, establezca el valor de acuerdo con las condiciones de operación o tecnologías.
2. Determine el valor de la temperatura final desconocida a partir de la ecuación del balance de calor:
3. Calcule la altura de temperatura promedio del circuito de corriente en contracorriente para los valores de temperatura dados.
4. Encuentre los coeficientes de transferencia de calor: desde el refrigerante de calefacción hasta la pared que separa los refrigerantes, y desde la pared hasta el refrigerante calentado, así como el coeficiente de transferencia de calor.
5. La ecuación de transferencia de calor determina el área de superficie de transferencia de calor necesaria para garantizar las temperaturas.
y luego el factor de seguridad
Si> 1, entonces el cálculo se completa, si <1, entonces se asignan nuevas temperaturas finales ajustadas de acuerdo con los resultados del cálculo realizado y el cálculo se repite nuevamente hasta que se obtiene> 1.
La corrección es reducir las diferencias de temperatura.
y
1.7 Cálculo de TA por el método de eficiencia térmica
La eficiencia térmica es la relación entre el flujo de calor del aparato en consideración y el flujo de calor que puede ser transmitido por el refrigerante de calefacción en condiciones ideales, es decir, en el caso de un coeficiente de transferencia de calor infinitamente grande en el aparato considerado o en el caso de transferencia de calor en un intercambiador de calor con una superficie de transferencia de calor infinitamente grande. En eficiencia térmica:
Se supone que en un intercambiador de calor ideal, el refrigerante de calefacción se caracteriza por el valor más bajo de la capacidad calorífica del caudal másico y tiene la máxima diferencia de temperatura posible. Incluso en el caso de transferencia de calor en equilibrio sin pérdida de energía, el refrigerante de calefacción no puede enfriarse por debajo de la temperatura en la entrada del refrigerante calentado, por lo tanto:
La relación entre las capacidades caloríficas totales de los caudales másicos de los portadores de calor se establece en función del propósito funcional del aparato. En calentadores, se requiere obtener la mayor diferencia de temperatura posible del refrigerante calentado
por lo tanto para calentadores y. En los refrigeradores, por el contrario, se requiere asegurar el mayor enfriamiento del medio de calentamiento y obtener la mayor diferencia de temperatura posible, por lo tanto
Teniendo en cuenta lo anterior, la eficiencia térmica:
donde - para calentadores;
- para neveras.
1.8 Cálculo hidromecánico de TA
Existe una estrecha relación física y económica entre la transferencia de calor y la pérdida de presión. Cuanto mayor sea la velocidad de los portadores de calor, mayor será el coeficiente de transferencia de calor y más compacto será el intercambiador de calor para un rendimiento térmico dado y, en consecuencia, menores costos de capital. Sin embargo, esto aumenta la resistencia al flujo y aumenta los costos operativos. Al diseñar intercambiadores de calor, es necesario resolver conjuntamente el problema de la transferencia de calor y la resistencia hidráulica y encontrar las características más ventajosas.
La tarea principal del cálculo hidromecánico de los intercambiadores de calor es determinar la pérdida de presión del refrigerante cuando pasa a través del aparato. Dado que la transferencia de calor y la resistencia hidráulica están inevitablemente relacionadas con la velocidad de movimiento de los portadores de calor, esta última debe seleccionarse dentro de unos límites óptimos, determinados, por un lado, por el costo de la superficie de intercambio de calor del aparato de este diseño. y, por otro lado, por el coste de la energía gastada durante el funcionamiento del aparato.
La resistencia hidráulica en los intercambiadores de calor está determinada por las condiciones de movimiento de los portadores de calor y las características de diseño del aparato.
De lo anterior se desprende que los datos del cálculo hidromecánico son un factor importante para evaluar la racionalidad del diseño de intercambiadores de calor.
Los experimentos indican que incluso en los intercambiadores de calor más simples, la estructura del flujo de refrigerante es muy compleja. Debido a esto, en la inmensa mayoría de los casos, la resistencia hidráulica en el TA solo se puede calcular aproximadamente.
Dependiendo de la naturaleza de la ocurrencia del movimiento, las resistencias hidráulicas al movimiento de los portadores de calor se distinguen como resistencias de fricción, que se deben a la viscosidad del líquido y se manifiestan solo en lugares de flujo continuo y resistencias locales. Estos últimos son causados por diversos obstáculos locales al movimiento del flujo (estrechamiento y ensanchamiento del canal, flujo alrededor de obstáculos, giros, etc.). Lo anterior es cierto para un flujo isotérmico, sin embargo, si el movimiento del refrigerante ocurre en condiciones de intercambio de calor y el aparato se comunica con el ambiente, entonces surgirán resistencias adicionales,asociado a la aceleración del flujo por no isotermalidad y resistencia a la gravedad. La resistencia a la gravedad surge debido al hecho de que el movimiento forzado del líquido calentado en las secciones descendentes del canal es contrarrestado por la fuerza de elevación dirigida hacia arriba.
Por lo tanto, la caída de presión total requerida cuando un líquido o gas se mueve a través de un intercambiador de calor está determinada por la fórmula:
donde es la suma de la resistencia a la fricción en todas las secciones de la superficie de intercambio de calor (canales, haces de tuberías, paredes, etc.);
- la suma de las pérdidas de presión en las resistencias locales;
- la suma de las pérdidas de presión debidas a la aceleración del flujo;
- el costo total de la presión para superar
Calentadores de red
Esquemas de propósito y conexión
Los calentadores de red se utilizan para calentar el vapor de purga de la turbina de agua de red que se utiliza para calefacción, ventilación y suministro de agua caliente a los consumidores.
Esquema de suministro de calor de la unidad de turbina T-250-240: 1 - bomba de red de la primera subida; 2 - calentador de prensaestopas; 3, 4 - calentadores de red superiores e inferiores; 5 - bomba de red de la segunda subida; 6 - bombas de condensado para calentadores de red; С - drenaje de condensado de compartimentos salados de calentadores y colector de condensado
El agua de la red de retorno a los calentadores es suministrada por una de las dos bombas de red del primer ascensor. Las bombas de segundo levantamiento se instalan detrás del calentador de la red superior, suministrando agua de la red a la red o de manera preliminar a la caldera de pico. Las válvulas de compuerta instaladas en las tuberías de suministro de agua brindan la capacidad de apagar ambos calentadores de la red o solo el superior con agua. También hay derivaciones (500 mm de diámetro) que permiten una regulación suave del flujo de agua de calefacción a través de los calentadores.
El aire de la carcasa del calentador de red superior se descarga en la línea de vapor del vapor de calentamiento del inferior. Desde el cuerpo del cual entra aire al condensador de la turbina.
La secuencia de acciones para la autoinstalación del sistema.
La disposición de un sistema de calefacción de tipo abierto implica la realización secuencial del siguiente trabajo:
- Instalación de caldera de calefacción. Dependiendo del tamaño, el equipo se fija de forma segura y firme al suelo o se fija a la pared.
- Enrutamiento de tuberías. La tubería se instala de acuerdo con el proyecto previamente elaborado y el esquema seleccionado. En esta etapa, no debemos olvidarnos de la pendiente recomendada a lo largo de todo el contorno.
- Instalación de dispositivos de calefacción y su conexión a una tubería común.
- Instalación del vaso de expansión y su aislamiento térmico (si es necesario).
- Conexión de elementos del sistema.
- Prueba de funcionamiento, durante la cual se identifican los lugares de conexión suelta.
- Puesta en marcha del sistema de calefacción.
Se recomienda instalar un sensor de temperatura en la salida de la caldera, con la ayuda del cual se monitorea la eficiencia del sistema de suministro de calor de tipo abierto.
Características de los sistemas con circulación forzada del refrigerante.
Para un funcionamiento eficiente y de alta calidad del circuito forzado de un sistema de calefacción de tipo abierto con una bomba, se requiere la instalación del equipo adecuado. En este caso, es necesario seleccionar correctamente la bomba y el lugar para su instalación.
¿Cómo funciona un sistema de calefacción sin salida?
Un circuito sin salida es un dispositivo de calefacción de habitación de dos tubos, en el que, como se puede ver en la figura anterior, el refrigerante caliente se suministra a cada radiador a través de un tubo (suministro), sale de los radiadores y entra a la caldera a través de otra pipa (retorno). Además, en este esquema, el movimiento del refrigerante a lo largo de las tuberías de suministro y retorno ocurre en la dirección opuesta, mientras que en otros esquemas (no de una tubería), el líquido se mueve en una dirección. Esta es una opción muy común para conectar dispositivos de calefacción, y no solo radiadores, pueden ser baterías de hierro fundido o bimetálicas, o registros caseros.
Aunque la calefacción de una tubería se puede implementar de acuerdo con un esquema de callejón sin salida, esta solución es impopular debido a su baja eficiencia de transferencia de calor y la complejidad de ejecución. La implementación de un esquema de una tubería sin salida se muestra a continuación: si la casa está diseñada para 2 o tres pisos, entonces, además del grupo de seguridad estándar, tendrá que hacer la distribución de elevadores e instalar un aire ventilación o válvula Mayevsky en cada radiador. Este es un esquema costoso y, por lo tanto, rara vez se acepta para su ejecución.
Una ventaja indirecta del esquema de callejón sin salida es también que se puede usar tanto para calentar con circulación forzada del refrigerante como para resolver con el movimiento gravitacional del fluido en las tuberías. Para la calefacción no volátil de una casa privada, el sistema con circulación natural está ganando cada vez más popularidad, así que no se olvide del esquema de callejón sin salida con la tubería superior en este caso.
En cualquier caso, con un esquema de circuito simple o doble, para una versión sin salida, lo siguiente es obvio: cuantos más radiadores estén conectados a la tubería, más lentamente se calentarán todos los dispositivos de calefacción posteriores. Por lo tanto, es aconsejable dividir todo el sistema en varias ramas para que cada rama no contenga más de 5-6 radiadores. Esta solución es relevante para el movimiento natural y forzado del refrigerante.
En la práctica, la ventaja de un esquema sin salida es obvia: estos son cálculos simples, un nivel de instalación sin complicaciones, el número mínimo de válvulas y accesorios y el bajo costo de todo el proyecto. Si comparamos con soluciones tan populares como un sistema de dos tuberías con un movimiento de fluido que pasa y con un esquema de viga (con un colector), entonces, en términos de cumplimiento de las leyes de la hidráulica, son claramente mejores que un callejón sin salida: el refrigerante se mueve más rápido, no hay tráfico en sentido contrario, los radiadores se calientan de manera uniforme y a la misma velocidad. Pero a menudo es la economía de la opción del callejón sin salida la que gana, especialmente para calentar una casa con una pequeña área total calentada.
Un esquema de cableado de callejón sin salida horizontal tiene una versión donde se usa una carretera central. Tal esquema se puede implementar como una tubería oculta en el piso o en la pared, que es del agrado de todos los propietarios sin excepción, ya que la tubería oculta no requiere rediseño de diseño, remodelación o cambios en el interior de las instalaciones.
Al instalar una tubería oculta, por ejemplo, al empotrar tuberías en una solera de piso de concreto o en ranuras en paredes, las tuberías deben usarse no de acero, sino de metal-plástico sin juntas o polímero con una conexión de manguito fijo o soldadura para evitar el posibilidad de fuga. El único problema al colocar una tubería oculta es su salida correcta y hermosa desde la pared o debajo del piso. También debe evitar los cruces de tuberías en una instalación empotrada. Para evitar intersecciones, use un travesaño. Al conectar la tubería al radiador con una cruz, es posible rodear las tuberías de la línea central sin sobresalir más allá del plano de montaje.
Además, la implementación de un sistema de callejón sin salida con una carretera central abre posibilidades para la conexión a la calefacción y otros esquemas: un sistema de "piso cálido" o toalleros térmicos. Dichas unidades se conectan con la ayuda de un módulo de mezcla especial, que incluye una bomba de circulación, grifos de mezcla y sensores de temperatura. El módulo de mezcla hace que el funcionamiento de los módulos enchufables sea independiente del circuito de calefacción principal, y cualquier número de circuitos enchufables nuevos no afectará al funcionamiento del circuito principal.
Reglas de selección de bombas
El dispositivo se elige de acuerdo con dos características principales: potencia y cabeza. Estos parámetros dependen directamente del área del edificio con calefacción. En la mayoría de los casos, se toman los siguientes valores como punto de referencia:
- Para un sistema que calienta un área de 250 m2, se requiere una bomba con una capacidad de 3,5 m3 / hy una presión de 0,4 atmósferas.
- Para un área de hasta 350 m2, es mejor elegir equipos con una capacidad de 4.5 m3 / hy una presión de 0.6 atm.
- Si el edificio tiene un área grande, hasta 800 m2, se recomienda utilizar una bomba con una capacidad de 11 m3 / h con una presión de más de 0,8 atmósferas.
Si se acerca con más cuidado a la elección del equipo de bombeo, se tienen en cuenta parámetros adicionales:
- Longitud de la tubería.
- El tipo de dispositivos de calefacción y su número.
- El diámetro de las tuberías y el material del que están hechas.
- Tipo de caldera de calefacción.
Conexión de la bomba al circuito de calefacción
Se recomienda instalar la bomba de circulación en la tubería de retorno, en este caso, el líquido ya enfriado pasará por el dispositivo. Sin embargo, cuando se utilizan modelos más modernos, que están hechos de materiales resistentes al calor, no se excluye una conexión a la línea de suministro. En cualquier caso, el equipo instalado no debe perturbar la circulación del refrigerante.
Hay varias opciones para cambiar el esquema gravitacional a una opción forzada:
- Instalación del tanque de expansión en un nivel superior. Esta opción se puede llamar la más simple, pero requerirá un espacio alto en el ático.
- El tanque de expansión se transfiere al elevador distante. Si utiliza este método para reconstruir un sistema antiguo, le llevará mucho tiempo y esfuerzo. Si equipa un nuevo sistema de acuerdo con este esquema, entonces no se justificará.
- Colocar el tubo ascendente del tanque de expansión cerca del codo en el que se encuentra la bomba. En este caso, la tubería con el depósito se corta de la línea de suministro y se corta en la tubería de retorno detrás de la bomba.
- Conexión de la bomba a la línea de suministro. Este método se considera la mejor opción para la reconstrucción del circuito de calefacción. Sin embargo, tenga en cuenta que no todos los electrodomésticos pueden soportar altas temperaturas.
Para que el sistema de calefacción con tanque de expansión abierto y bomba funcione de manera eficiente, es importante elegir el circuito correcto, calcular los parámetros de todos los elementos constituyentes, seleccionar el equipo apropiado y realizar el trabajo de instalación en secuencia.
