DIMENSIONAREA CONDUCTELOR. ALGORITM DE CALCUL

Dimensionarea conductelor. Algoritm de calcul.

Generalitati.

La dimensionarea conductelor intr-o instalatie interioara de incalzire se parcurg, de regula, urmatoarele etape:

Alegerea schemei pentru reteaua de distributie orizontala din interiorul apartamentului.

Nota. Calculul se va efectua pentru un acelasi apartament de la parter, etaj curent si ultimul nivel.

Racordarea distribuitoarelor-colectoarelor la MTH-urile ce sunt amplasate pe casa scarii.

Racordarea MTH-urilor la coloane (distanta minima intre coloana si modulul termohidraulic sa fie de minim 0,5 m).

Alcatuirea retelei de distributie orizontala din subsolul tehnic al cladirii.

Trasarea schemei de calcul a coloanei celei mai incarcate din punct de vedere termic ( pe un format A4).

Calculul de dimensionare al coloanei consumatorului cel mai dezavantajat, cat si a racordurilor coloanei respective.

Calculul de dimensionare a retelei de distributie orizontale din subsolul cladirii pe traseul consumatorului cel mai dezavantajat.

Calculul de dimensionare a retelei de distributie orizontale de apartament.

Dimensionarea conductelor la instalatii bitubulare cu circulatie prin pompare (circulatie fortata)

Dimensionarea retelelor de conducte.

Daca nu se dispune de o presiune disponibila H, se va urmari realizarea dimensionarii retelei de conducte pe baza unei pierderi de sarcina Dp rezultata dintr-un calcul tehnic (de echilibrare hidraulica) si economic. Diametrele preliminare in acest caz se vor determina in functie de debitele de caldura Q si de vitezele v de circulatie ale apei. Pentru realizarea unei bune echilibrari hidraulice a tuturor circuitelor din instalatie, se recomanda ca dimensionarea conductelor sa se faca separat pentru coloane si separat pentru reteua de distributie.

I. Dimensionarea coloanelor.

Etapele de calcul sunt urmatoarele:

Se determina presiunea disponibila H_d la baza coloanei in raport cu corpul de

incalzire cel mai sus plasat, care trebuie sa fie:

H_d = (34) H_g ;

H_g - reprezinta presiunea gravimetrica, calculata la temperatura exterioara

conventionala de calcul (parametrii nominali ai agentului termic);

[Pa], in care:

- diferenta de densitati a agentului termic;

;

g - acceleratia gravitationala; g = 9,81 [m/s²];

h - reprezinta inaltimea celui mai dezavantajat consumator (corpul de incalzire

plasat cel mai sus in comparatie cu baza coloanei), [m].

[Pa], T ;

Se stabilesc diametrele preliminare ale tronsoanelor circuitului principal, in functie de

pierderea de sarcina liniara unitara R_m si debitele de caldura de pe fiecare tronson.

Se determina pierderea de sarcina pe tronsoanele circuitului dat, in

functie de diametrele preliminare si de debitele de caldura; se considera diametrele preliminare bine alese daca in urma calculului de verificare este indeplinita conditia:

In caz contrar se trece la redimensionarea unor tronsoane de conducte. Se recomanda

ca marirea de diametre sa se faca la tronsoanele de la extremitatea coloanei, iar micsorarea de diametre sa se faca la tronsoanele de la baza coloanei.

Se dimensioneaza racordurile la modulele termohidraulice (MTH-uri).

Se pune conditia de echilibru hidraulic: pierderea de sarcina din racord S (Rl+Z)_R sa fie

aproximativ egala cu pierderea de sarcina S (Rl+Z)_ca din circuitul de conducte din amonte de racord, din care se scade jumatate din presiunea gravimetrica rezultata intre MTH-ul dat si cel din circuitul din amonte.

Excedentul de presiune disponibila neconsumat pe conductele de racord se va prelua

de robinetul de reglaj a MTH-ului, printr-un reglaj corespunzator.

Se considera schema coloanei, in care se cunosc:

- debitele de caldura cedate de MTH-uri:

Q^UN = 6,7 [kW];

Q^EC = 5,8 [kW];

Q^P = 6 [kW].

- lungimile tronsoanelor de conducte:

l₁ = 7,70 [m];

l_i = 5,7 [m], cu i = (23);

l₄ = 4.40 [m].

- inaltimile de amplasare a MTH-urilor:

h₁ = 10,75 [m] ; h₂ = 7,90 [m] ; h₃ = 5,05 [m] ; h₄ = 2,20[m].

- temperatura apei calde:

t_d / t_i = 90 / 70 [⁰C].

Etapele calculului de dimensionare sunt urmatoarele:

Se determina presiunea disponibila in raport cu MTH-ul 1 (cel mai sus plasat):

[Pa];

Se stabilesc diametrele preliminare pe tronsoanele 14, in functie de pierderea de sarcina liniara:

[Pa/m];

[Pa/m],

si debitele de caldura de pe tronsoanele care alcatuiesc circuitul modulului termohidraulic 1.

a - coeficient ale carui valori s-au stabilit pe baze statistice;

a = 0,33 - pentru instalatiile de incalzire interioare;

l_j - lungimea totala a circuitului consumatorului cel mai dezavantajat (MTH 1);

Calculele sunt centralizate in tabelul E.

Se calculeaza pierderea de sarcina pe circuitul MTH -ului 1, utilizand tabele pentru stabilirea pierderii de sarcina liniara unitara R si pentru calculul rezistentelor locale Z ( tabel F.).

Valorile coeficientilor de rezistenta locala pe fiecare tronson se determina conform traseului real al conductelor, dupa planul si schema instalatiei, utilizand si Anexe - 4.

Tabel

Notatie: TTS - teu de trecere la separare ; TTI - teu de trecere la impreunare

Verificarea relatiei:

;

.

Cum dubla inegalitate se verifica, se trece la etapa urmatoare de calcul hidraulic a conductelor.

Observatie: Calculele de dimensionare a coloanelor sunt centralizate in tabelul E.

II. Dimensionarea racordurilor coloanelor.

Se determina diametrele racordurilor la modulele termohidraulice, punand conditia de echilibru hidraulic.

Se numeroteaza racordurile coloanei (vezi schema de calcul a coloanei).

Se stabileste presiunea disponibila pentru fiecare racord :

, in care:

- H_PC: inaltimea de pompare a pompei de circulatie, [Pa];

- H_gn: presiunea gravimetrica, [Pa].

a)       pentru racordul la MTH 2 (tronson5):

;

[Pa].

[Pa].

b) pentru racordul la MTH 3 (tronson 6):

[Pa].

[Pa].

c) pentru racordul la MTH 4 (tronson 7):

[Pa].

[Pa].

Se calculeaza pierderea de sarcina liniara unitara :

, in care:

a = 0,33 [-];

- presiunea disponibila pentru racordul j al coloanei, [Pa]; valoarea presiunii este determinata la subpunctul 2);

l_j - lungimea totala a racordului j, [m].

a) - pentru tronsonul 5:

;

b) - pentru tronsonul 6:

;

c) - pentru tronsonul 7:

;

Se determina diametrele preliminare ale racordurilor d_j, in functie de pierderea de

sarcina liniara unitara (calculata la subpunctul 3) si de sarcina termica a racordului j, Q^{RAC j}:

, unde:

- R_j: pierderea de sarcina liniara reala, [Pa/m];

- v_j: viteza de circulatie a apei pe tronsonul (racordul) j, [m/s].

a) - pentru tronsonul 5:

b) - pentru tronsonul 6:

c) - pentru tronsonul 7:

Se determina coeficientul de pierdere de sarcina locala z:

Nota: Se vor dimensiona doua racorduri la alegere, astfel:

- 1 (unu) racord de la etajul curent;

- 1 (unu) racord de la parter.

a)    Se alege tronsonul 5 (racordul la MTH 2, etaj curent 2), determinandu-se si v₅, prin interpolare:

Valorile coeficientului de pierdere de sarcina locala z in cazul TDS si TDI se

determina in functie de raportul vitezelor :

b) Pentru tronsonul 7 (racordul la MTH 4, parter), avem calculele:

Valorile coeficientului de pierdere de sarcina locala z in cazul TDS si TDI se

determina in functie de raportul vitezelor :

Calculele anterioare sunt centralizate in tabelul F, avandu-se in vedere si Anexele -4, 5 si 6.

Tabel

Notatie: TDS - teu de derivatie la separare ; TDI - teu de derivatie la impreunare

Calculul pierderii de sarcina locala Z^{RAC j}, a racordului j se face in functie de si v_j - prin interpolare -, dupa cum urmeaza:

[Pa], in care:

- , [-]: reprezinta suma coeficientilor de pierdere de sarcina locala, valoare citita din tabelul;

- v_j, [m/s]: viteza de circulatie a apei din racordul j

a) - tronsonul 5:

b) - tronsonul 7:

Se determina pierderea de sarcina totala - Dp_T -, prin insumarea pierderilor de sarcina liniara - Rl - si locala - Z - , pe tronsonul j:

, in care:

- Rl, Z: valorile pierderilor de sarcina liniara si locala pe tronsonul j au fost determinate la etapele de calcul 5) si 6).

a) - pentru tronsonul 5:

;

.

b) - pentru tronsonul 7:

;

.

Se verifica conditia de echilibru hidraulic pentru fiecare racord dimensionat:

(in limita de 5%), unde termenii au semnificatiile:

- :suma pierderilor de sarcina totale pe tronsoanele in amonte de racordul j, [Pa]; (valorile la subpunctul 7).

- : presiunea disponibila a tronsonului j, (etapa 2) de calcul a dimensionarii racordurilor).

Situatii posibile:

Observatie: Calculele de stabilire a diametrelor preliminare si de determinare a pierderilor de sarcina sunt trecute in tabelele E si F.

Calculul de dimensionare al retelei arborescente din subsolul cladirii

Date cunoscute:

- configuratia geometrica a retelei de distributie arborescente (schema de distributie a

conductelor);

- debitele de caldura (sarcinile termice) pe fiecare tronson Q_j, [kW];

- lungimile tronsoanelor de conducta l_j, [m];

- parametrii nominali ai apei calde.

Date cerute:

- determinarea diametrelor d_j pentru fiecare tronson.

Calculul de dimensionare cuprinde urmatoarele etape:

Se traseaza reteaua arborescenta din subsolul cladirii si se numeroteaza coloanele (ex: Ii I ; Ii II ; );

Se stabileste circuitul cel mai dezavantajat, ca fiind circuitul in raport cu coloana cea mai departata si cea mai incarcata termic;

Se calculeaza sarcina termica pe fiecare coloana;

Se numeroteaza tronsoanele de pe traseul coloanei celei mai dezavantajate, stabilita la subpunctul 2);

Se determina diametrele preliminare (necunoscand presiunea disponibila H).

Se calculeaza pierderea de sarcina S(Rl+Z) pe circuitul considerat, in functie de debitele de caldura si de diametrele preliminare din fiecare tronson.

Date cunoscute:

- sarcinile termice la baza coloanelor:

Q_I = Q_VI = Q_V = Q_VIII 24,3 [kW]; Q_II = Q_III = Q_VI = Q_VII = 11,9 [kW];

- lungimile tronsoanelor:

l_I = l_III = l_VI = l_IIIV =1,7 [m]; l_II = l_VII =5,80 [m]; l_IV = 10,80 [m]; l_V = 6,60 [m]; l_IX = 1 [m];

- temperatura apei calde: 90 / 70 [⁰C].

Etapele calculului de dimensionare:

Se trec debitele de caldura Q_j [kW] pe fiecare tronson:

- tronson I T Q_I = 24,3 ; tronson II T Q_II = 36,2;

- tronson III T Q_III = 48,1; tronson IV: Q_IV = 72,4;

- tronson V T Q_V = 144,8; tronson VI T Q_VI = 24.3;

- tronson VII T Q_VII = 36,2 ; - tronson VIII T Q_VIII = 48,1;

- tronson IX T Q_IX = 72.4 [kW];

Se stabileste circuitul cel mai dezavantajos, ca fiind cel mai departat de punctul de racord R-R' si cel mai incarcat din punct de vedere termic (circuitul coloanei I).

Se aleg diametrele preliminare din Anexe - 5, in functie de sarcinile termice Q si de vitezele v crescatoare de la baza coloanei spre punctul de racord R-R'.

Calculele sunt centralizate in tabelul G.

Se calculeaza pierderile de sarcina pe tronsoanele 15, apeland la Anexele - 4 si 6,

pentru stabilirea pierderii de sarcina liniara unitara R, respectiv a calculului rezistentelor locale Z functie de suma coeficientilor pierderilor locale Sz .

Coeficientii de rezistenta locala pe cele 3 tronsoane se determina in functie de configuratia geometrica a retelei (coturi, curbe, ramificatii, teuri, etc.) si de elementele de rezistenta locala (vane, robinete, clapete de sens, distribuitoare/colectoare, etc.), utilizand si tabelul

Nu exista nicio restrictie de presiune la punctul de racord R-R'.

Se dimensioneaza racordurile circuitului principal, stabilindu-se presiunea disponibila in nodul X-X':

[Pa].

Valoarea se citeste din tabel

Tabel

Calculele de stabilire a diametrelor si a pierderilor de sarcina liniare si locale sunt centralizate in tabelul G, atat pentru circuitul principal (circuitul cel mai dezavantajat),cat si pentru racordurile acestuia.