- Problemas de movimento do refrigerante no sistema de aquecimento
- Qual é o anel primário em um sistema de aquecimento?
- Qual é o anel secundário no sistema de aquecimento?
- Como fazer o refrigerante entrar no anel secundário?
- Seleção de bombas de circulação para um sistema de aquecimento combinado com anéis primário-secundário
- Anéis primário-secundário com seta hidráulica e manifold
Para entender como funciona o sistema de aquecimento combinado, você precisa lidar com um conceito como "anéis primários - secundários". É disso que trata o artigo.
Problemas de movimento do refrigerante no sistema de aquecimento
Uma vez em prédios de apartamentos, os sistemas de aquecimento eram de dois tubos, então passaram a ser feitos de um tubo, mas ao mesmo tempo surgiu um problema: o refrigerante, como tudo no mundo, busca seguir um caminho mais simples - ao longo um tubo de derivação (mostrado na figura com setas vermelhas), e não através de um radiador que cria mais resistência:
Para forçar o refrigerante a passar pelo radiador, eles propuseram a instalação de T de estreitamento:
Ao mesmo tempo, o tubo principal foi instalado com um diâmetro maior do que o tubo de derivação. Ou seja, o refrigerante se aproximou do tee estreito, encontrou muita resistência e, querendo ou não, virou-se para o radiador, e apenas uma parte menor do refrigerante passou ao longo da seção de bypass.
De acordo com este princípio, é feito um sistema de um tubo - "Leningrado".
Essa seção de desvio é feita por outro motivo. Se o radiador falhar, enquanto ele é removido e substituído por um que pode ser reparado, o refrigerante irá para o resto dos radiadores ao longo da seção de desvio.
Mas isso é como história, estamos voltando "aos nossos dias".
Vantagens e desvantagens
As principais vantagens do esquema, por causa do qual "Leningrado" é tão popular, são:
- baixos custos de material;
- facilidade de instalação.
Outra coisa é quando tubos de metal-plástico ou polietileno são usados para a instalação. Lembre-se de que o esquema de distribuição de Leningrado prevê um grande diâmetro da linha de abastecimento, enquanto em um sistema de dois tubos o tamanho do tubo será menor. Nesse sentido, são utilizadas conexões de maior diâmetro, o que significa que custarão mais caro e, em geral, o custo da obra e dos materiais serão maiores.
Quanto à facilidade de instalação, a afirmação é absolutamente correta. Uma pessoa que seja pelo menos um pouco versada no assunto irá calmamente montar o esquema de "Leningrado". A dificuldade está em outro lugar: antes da instalação, é necessário um cálculo cuidadoso das tubulações e da potência dos radiadores, levando em consideração o resfriamento significativo do refrigerante. Se isso não for feito e o sistema for montado ao acaso, o resultado será triste - apenas as 3 primeiras baterias aquecerão, o resto permanecerá frio.
Na verdade, os méritos pelos quais a "mulher de Leningrado" é tão valorizada são muito ilusórios. É fácil de instalar, mas difícil de projetar. Ele pode se orgulhar de ser barato apenas se for montado com certos materiais, e nem todos estão satisfeitos com eles.
Uma desvantagem importante do circuito de Leningrado decorre de seu princípio de operação e reside no fato de que é muito problemático regular a transferência de calor de baterias usando válvulas termostáticas. A figura abaixo mostra o sistema de aquecimento de Leningrado em uma casa de dois andares, onde tais válvulas são instaladas nas baterias:
Este circuito funcionará aleatoriamente o tempo todo.Assim que o primeiro radiador aquece a sala até a temperatura definida e a válvula desliga o suprimento de refrigerante, seu grosso segue para a segunda bateria, cujo termostato também começará a funcionar. E assim por diante até o último dispositivo. No resfriamento, o processo será repetido, mas ao contrário. Quando tudo é calculado corretamente, o sistema irá aquecer mais ou menos uniformemente, caso contrário, as últimas baterias nunca irão aquecer.
No esquema de Leningrado, o funcionamento de todas as baterias é interligado, portanto, é inútil instalar cabeças térmicas, é mais fácil equilibrar o sistema manualmente.
E a última coisa. O "Leningradka" opera de forma bastante confiável com a circulação forçada do refrigerante e foi concebido como parte de uma rede de fornecimento de calor centralizado. Quando você precisa de um sistema de aquecimento não volátil sem bomba, "Leningrado" não é a melhor opção. Para obter uma boa transferência de calor com circulação natural, você precisa de um sistema de dois tubos ou um sistema vertical de um tubo, mostrado na figura:
Como fazer o refrigerante entrar no anel secundário?
Mas nem tudo é tão simples, mas você precisa lidar com o nó, circundado por um retângulo vermelho (veja o diagrama anterior) - o local de fixação do anel secundário. Como o tubo do anel primário provavelmente tem um diâmetro maior do que o tubo do anel secundário, o refrigerante tenderá para a seção com menos resistência. Como proceder? Considere o circuito:
O meio de aquecimento da caldeira flui na direção da seta vermelha "alimentação da caldeira". No ponto B, existe um ramal da alimentação ao pavimento radiante. O ponto A é o ponto de entrada para o retorno do aquecimento radiante ao anel primário.
Importante! A distância entre os pontos A e B deve ser 150 ... 300 mm - não mais!
Como "conduzir" o refrigerante na direção da seta vermelha "para o secundário"? A primeira opção é um bypass: os tees redutores são colocados nos pontos A e B e entre eles um tubo de diâmetro menor que o de alimentação.
A dificuldade aqui está no cálculo dos diâmetros: você precisa calcular a resistência hidráulica dos anéis secundário e primário, bypass ... se calcularmos mal, pode não haver movimento ao longo do anel secundário.
A segunda solução para o problema é colocar uma válvula de três vias no ponto B:
Essa válvula fechará completamente o anel primário e o refrigerante irá diretamente para o secundário. Ou bloqueará o caminho para o anel secundário. Ou funcionará como um bypass, deixando entrar parte do refrigerante pelo anel primário e parte pelo anel secundário. Parece bom, mas é imperativo controlar a temperatura do refrigerante. Esta válvula de três vias é frequentemente equipada com um atuador elétrico ...
A terceira opção é fornecer uma bomba de circulação:
A bomba de circulação (1) conduz o refrigerante ao longo do anel primário da caldeira para ... a caldeira, e a bomba (2) conduz o refrigerante ao longo do anel secundário, ou seja, no piso aquecido.
O princípio de operação dos anéis primário-secundário
O anel primário é uma estrutura no sistema de aquecimento que basicamente conecta quaisquer anéis secundários e também captura o anel da caldeira adjacente. A regra básica para anéis secundários, de forma que não dependam do primário, é observar o comprimento entre os tês do anel secundário, que não deve ultrapassar quatro diâmetros do primário
Por exemplo, para calcular o comprimento mais longo entre os tês, de modo que o anel funcione livremente, vale a pena designar com precisão o diâmetro da estrutura do anel primário. Este tubo é adicionalmente amarrado com material de cobre, uma vez que o elemento é condutor a altas temperaturas. Por exemplo: tome um comprimento de tubo de 26 mm, a largura de tal tubo não exceda alguns milímetros. Pegamos 1 mm de cada lado da parede, o que significa que o diâmetro interno do tubo será de 24 mm.
Para calcular a distância entre os tees, o valor resultante (temos 24) é multiplicado por 4, pois a distância deve ser igual a quatro diâmetros.Como resultado, após os cálculos, a folga entre os tês não deve ser superior a 96 mm. Na verdade, todos os tês serão necessariamente soldados juntos.
Cada projeto com um nivelador hidráulico tem uma válvula de retenção com mola em cada anel secundário. Se você não seguir essas recomendações, a circulação parasitária ocorrerá em locais não laborais.
Além disso, não é aconselhável usar uma bomba de circulação na tubulação oposta. Isso geralmente causa mudanças de pressão devido à grande distância do vaso de expansão de um sistema fechado.
Outro fato aparentemente óbvio, mas que muitas pessoas esquecem. Nenhuma válvula de esfera deve ser instalada entre os Tês. Negligenciar esta regra levará ao fato de que ambas as bombas ficarão dependentes do trabalho de um vizinho.
Considere uma dica útil para trabalhar com bombas de circulação. Para que as molas das válvulas não façam barulho durante o funcionamento, vale lembrar uma regra - a válvula de retenção é instalada a uma distância de 12 diâmetros da tubulação. Por exemplo: com tubo de 23 mm de diâmetro, a distância entre as válvulas será de 276 mm (23x12). Somente a esta distância, as válvulas não farão sons.
Além disso, de acordo com este princípio, é aconselhável equipar a bomba com um comprimento de 12 diâmetros de uma tubulação adequada. Meça tudo a partir das ramificações em forma de T. Nesses locais, o tipo turbulento com efeito de recirculação (vórtice de fluxos de fluidos). É a sua formação nos cantos do contorno que cria um ruído desagradável. Além disso, esse recurso cria outra resistência mínima.
Princípios básicos de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento
A operação silenciosa do sistema de aquecimento projetado deve ser garantida em qualquer modo de sua operação. O ruído mecânico ocorre devido ao alongamento da temperatura das tubulações na ausência de juntas de dilatação e suportes fixos na rede e risers do sistema de aquecimento.
Na utilização de tubos de aço ou cobre, o ruído propaga-se por todo o sistema de aquecimento, independentemente da distância até à fonte de ruído, devido à elevada condutividade sonora dos metais.
O ruído hidráulico ocorre devido à turbulência significativa do fluxo que ocorre a uma velocidade aumentada do movimento da água nas tubulações e com um estrangulamento significativo do fluxo do refrigerante por uma válvula de controle. Portanto, em todas as etapas do projeto e cálculo hidráulico do sistema de aquecimento, ao selecionar cada válvula de controle e válvula de equilíbrio, ao selecionar trocadores de calor e bombas, ao analisar alongamentos de temperatura de dutos, é necessário levar em consideração a possível fonte e nível de ruído gerado para selecionar o equipamento e acessórios apropriados para as condições iniciais dadas.
A finalidade do cálculo hidráulico, desde que seja utilizada a queda de pressão disponível na entrada do sistema de aquecimento, é:
• determinação dos diâmetros das seções do sistema de aquecimento;
• seleção de válvulas de controle instaladas em ramais, risers e conexões de dispositivos de aquecimento;
• seleção de válvulas de desvio, divisórias e misturadoras;
• seleção de válvulas de equilíbrio e determinação do valor de seu ajuste hidráulico.
Durante o comissionamento do sistema de aquecimento, as válvulas de equilíbrio são definidas para as configurações do projeto.
Antes de proceder ao cálculo hidráulico, é necessário indicar a carga térmica calculada de cada aquecedor no diagrama do sistema de aquecimento, igual à carga térmica calculada da divisão Q4. Se houver dois ou mais aquecedores na sala, é necessário dividir o valor da carga calculada Q4 entre eles.
Em seguida, o anel de circulação principal calculado deve ser selecionado.Cada anel de circulação do sistema de aquecimento é um circuito fechado de secções sucessivas, partindo do tubo de descarga da bomba de circulação e terminando no tubo de sucção da bomba de circulação.
Em um sistema de aquecimento de um tubo, o número de anéis de circulação é igual ao número de risers ou ramificações horizontais, e em um sistema de aquecimento de dois tubos, o número de dispositivos de aquecimento. Válvulas de equilíbrio devem ser fornecidas para cada anel circulante. Portanto, em um sistema de aquecimento de um tubo, o número de válvulas de equilíbrio é igual ao número de risers ou ramificações horizontais, e em um sistema de aquecimento de dois tubos - o número de dispositivos de aquecimento, onde as válvulas de equilíbrio são instaladas na conexão de retorno do aquecedor.
O anel de circulação do projeto principal é considerado da seguinte forma:
• em sistemas com um movimento de passagem do refrigerante na rede: para sistemas de um tubo - um anel através do riser mais carregado, para sistemas de dois tubos - um anel através do aquecedor inferior do riser mais carregado. Em seguida, os anéis de circulação são calculados através dos risers extremos (próximos e distantes);
• em sistemas com um movimento de beco sem saída do refrigerante na rede: para sistemas de um tubo - um anel através do mais carregado dos risers mais distantes, para sistemas de dois tubos - um anel através do aquecedor inferior do mais carregado dos risers mais distantes. Em seguida, é realizado o cálculo dos anéis de circulação remanescentes;
• em sistemas de aquecimento horizontal - um anel que passa pelo ramal mais carregado do andar inferior do edifício.
Deve ser escolhida uma das duas direções do cálculo hidráulico do anel de circulação principal.
A primeira direção do cálculo hidráulico consiste no fato de que os diâmetros dos tubos e a perda de pressão no anel são determinados pela velocidade ótima de movimento especificada do refrigerante em cada seção do anel de circulação principal, seguida da seleção da bomba de circulação.
A velocidade do refrigerante em tubos dispostos horizontalmente deve ser de pelo menos 0,25 m / s para garantir a retirada de ar deles. Recomenda-se obter o movimento de projeto ideal do refrigerante para tubos de aço - até 0,3 ... 0,5 m / s, para tubos de cobre e polímero - até 0,5 ... 0,7 m / s, enquanto limita o valor do perda de pressão de fricção específica R não mais do que 100 ... 200 Pa / m.
A partir dos resultados do cálculo do anel principal, os demais anéis de circulação são calculados determinando a pressão disponível nos mesmos e selecionando os diâmetros de acordo com o valor aproximado da perda de pressão específica Rav (pelo método da perda de pressão específica).
Primeira direção de cálculo é utilizado, em regra, para sistemas com gerador de calor local, para sistemas de aquecimento com ligação independente a redes de aquecimento, para sistemas de aquecimento com ligação dependente a redes de aquecimento, mas com pressão disponível insuficiente na entrada de redes de aquecimento (exceto para misturar nós com um elevador).
A altura manométrica necessária da bomba de circulação Рн, Pa, necessária para a seleção do tamanho padrão da bomba de circulação, deve ser determinada dependendo do tipo de sistema de aquecimento:
• para sistemas verticais de um tubo e bifilar de acordo com a fórmula:
Rn = ΔPs.о. - Re
• para sistemas horizontais de um tubo e bifilar, dois tubos de acordo com a fórmula:
Rn = ΔPs.о. - 0,4 Re
onde: ΔP.o - perda de pressão. no anel de circulação do desenho principal, Pa;
Pe é a pressão de circulação natural resultante do resfriamento da água em dispositivos de aquecimento e tubos do anel de circulação, Pa.
A segunda direção do cálculo hidráulico consiste no facto de a selecção dos diâmetros dos tubos nas secções de projecto e a determinação das perdas de pressão no anel de circulação se efectuarem de acordo com o valor inicialmente especificado da pressão de circulação disponível para o sistema de aquecimento. Neste caso, os diâmetros das seções são selecionados de acordo com o valor aproximado da perda de pressão específica Rav (pelo método da perda de pressão específica). De acordo com este princípio, o cálculo de sistemas de aquecimento com circulação natural, sistemas de aquecimento com conexão dependente a redes de aquecimento (com mistura no elevador; com bomba de mistura no lintel com pressão disponível suficiente na entrada das redes de aquecimento; sem mistura com pressão disponível suficiente na entrada das redes de aquecimento) ...
Como parâmetro inicial do cálculo hidráulico, é necessário determinar o valor da queda de pressão circulante disponível ΔPР, que em sistemas de circulação natural é igual a
ΔPР = Pe,
e em sistemas de bombeamento é determinado dependendo do tipo de sistema de aquecimento:
• para sistemas verticais de um tubo e bifilar de acordo com a fórmula:
ΔPР = Rn + Re
• para sistemas horizontais de um tubo e bifilar, dois tubos de acordo com a fórmula:
ΔPР = Rn + 0,4. Re
