油圧加熱の個々のシステム
暖房システムの油圧計算を適切に実行するためには、システム自体のいくつかの運転パラメータを考慮する必要がある。 これには、クーラントの速度、その流量、ストップバルブおよびパイプラインの油圧抵抗、慣性などが含まれる。
これらのパラメータはお互いに関係がないように見えるかもしれません。 しかし、これは間違いです。 それらの間の関係は直接的なものなので、分析のためにそれらに依存する必要があります。
この関係の例を挙げてみましょう。 クーラントの速度を上げると、パイプラインの抵抗が直ちに増加します。 流量が増加すると、システム内の温水の速度が増加し、それに応じて抵抗が増加する。 パイプの直径を大きくすると、クーラントの速度が下がります。これは、パイプラインの抵抗が減少することを意味します。
加熱システムは、4つの主要な構成要素を含む：
- 加熱ボイラ。
- パイプ。
- 加熱装置。
- 遮断弁および制御弁。
これらのコンポーネントのそれぞれには、独自の抵抗パラメータがあります。 主要な製造業者は、油圧特性が変化する可能性があるため、必ずそれらを示します。 それらは主に、加熱システムの構成要素が作られる形状、デザイン、さらには材料に依存する。 そして、加熱の水理学的分析を実行する上で最も重要なのはこれらの特性です。
油圧特性は何ですか？ これが比圧力損失です。 すなわち、加熱素子の各タイプにおいて、それがパイプ、弁、ボイラーまたはラジエータであるかどうかは、常に装置設計または壁の側からの抵抗である。 したがって、それらを通過すると、冷却液は圧力を失い、それに応じて速度が失われます。
クーラント流量
クーラント流量
熱水力計算がどのように行われているかを示すために、例えば暖房ボイラーとキロワットの熱消費を伴う暖房用ラジエーターを含む単純な暖房システムを考えてみましょう。 システムにはこのようなラジエータが10個あります。
セクション全体を適切に分割し、同時に1つのルールに厳密に従うことが重要です。各セクションでは、パイプの直径は変更しないでください。
したがって、最初のセクションは、ボイラーから最初のヒーターまでのパイプラインです。 第2セクションは、第1および第2ラジエータ間のパイプラインである。 そんなこと。
熱伝達はどのように起こりますか？そしてクーラントの温度はどのように下がりますか？ 最初のラジエーターに入ると、クーラントは1キロワットの熱を放出します。 油圧計算の最初の部分は10キロワット以下です。 しかし、2番目のセクションではすでに9歳未満です。
フィードループとリターンフローについて、この分析は別々に実行されることに注意してください。
冷却材流量を計算する式があります。
G =（3.6×Qy）/（x（tr-to））
Quchは計算された 熱負荷 サイト。 この例では、最初のセクションでは10kW、2番目のセクションでは10kWです。
cは水の比熱であり、指標は一定であり、4.2kJ / kg×Cに等しい。
tr - 現場への入口における冷却材の温度。
- サイトを出るときの冷却剤の温度。
冷却水速度
回路図の計算
暖房システム内には最低限の温水があり、その下では暖房自体が最適なモードで作動します。 これは0.2~0.25m / sである。 それが減少すると、空気から空気が放出され始め、空気の渋滞が形成される。 結果 - 暖房は作動せず、ボイラーは沸騰します。
これは下限閾値であり、上位レベルについては1.5m / sを超えてはならない。 過剰は、パイプライン内のノイズの出現を脅かす。 最も受け入れられる指標は0.3〜0.7m / sである。
水の移動速度を正確に計算する必要がある場合は、パイプを作る材料のパラメータを考慮する必要があります。 特に、この場合、パイプの内面の粗さが考慮される。 例えば、温水パイプの場合、温水は0.25~0.5m / s、銅は0.25~0.7m / s、プラスチックは0.3~0.7m / sの速度で動く。
プライマリループの選択
油圧矢印は、ボイラーと加熱回路
ここでは、1つのチューブと2つのチューブという2つのスキームを別々に検討する必要があります。 最初のケースでは、多数の加熱器具と遮断弁が設置されている最も負荷の高いライザーから計算を実行する必要があります。
第2のケースでは、最も負荷の高い輪郭が選択される。 それは基本的なものであり、数えることが必要です。 他のすべての輪郭は、油圧抵抗がはるかに低くなります。
パイプの水平隔離が考慮される場合には、最も低い負荷のリングが選択される。 負荷の下では熱負荷が分かります。
結論
家の暖房
だから、要約しましょう。 ご覧のように、自宅の暖房システムの油圧分析を行うには、多くのことを考慮する必要があります。 この例は、3階以上の家の2パイプ式暖房システムを理解することは非常に難しいため、特に簡単です。 このような分析を行うには、プロフェッショナルな専門家に目を向ける必要があります。プロフェッショナル部門では、専門家が「骨によって」すべてを分析します。
上記の指標だけでなく、 これには、圧力損失、温度低下、循環ポンプの出力、システムの動作モードなどが含まれます。 多くの指標がありますが、それらのすべてがGOSTに存在し、専門家は何が何かをすぐに把握します。
計算のために提供する必要があるのは、ボイラーの能力、パイプの直径、可用性とストップバルブの数、およびポンプの動力だけです。
水暖房システムが正しく機能するためには、 所望の速度 システム内の冷却液。 速度が小さければ、部屋の暖房は非常に遅く、遠方のラジエータは隣人よりもずっと寒いでしょう。 逆に、冷却剤の速度が高すぎると、冷却剤自体がボイラ内で加熱する時間がなくなり、加熱システム全体の温度が低下する。 騒音レベルも加算されます。 暖房システムの冷媒のスピードを見ると、非常に重要なパラメータです。 詳細を見てみましょう。最適なスピードは何でしょうか。
自然循環が生じる加熱システムは、原則として、冷媒の速度が比較的遅い。 パイプの圧力降下に達する 正しい配置 ボイラー、膨張タンク、パイプそのもの - ストレートとリターン。 インストール前に正確な計算を行うだけで、クーラントの正確で均一な動きを実現できます。 しかし、依然として液体の自然循環による加熱システムの慣性は非常に大きい。 その結果、敷地内のウォームアップが遅くなり、効率は低くなります。 このようなシステムの主な利点は、電気からの最大の独立性であり、電気ポンプはありません。
ほとんどの場合、家庭では暖房システムが 強制循環 冷却剤。 このようなシステムの主な要素は、 循環ポンプ 。 クーラントの動きを加速させるのは彼であり、その速度は加熱システムの特性に依存します。
暖房システム内の冷却材の速度に影響するもの：
- 加熱システムの図。
- クーラントのタイプ。
- 容量、循環ポンプの容量。
パイプの材質と直径
- パイプやラジエーターにエアープラグや詰まりがないこと。
民家の場合、0.5〜1.5m / sの範囲の冷却材の速度が最適です。
管理ビルの場合 - 2m / s以下。
工業用施設では3m / sを超えない。
冷却剤の速度の上限は、主にパイプ内の騒音レベルのために選択される。
多くの循環ポンプには流体流量調整器がありますので、システムに最適なものを選択することができます。 ポンプそのものを選択するのは正しいです。 大きな電力マージンを取らないようにしてください。消費電力が増えます。 長い暖房システム、多数の回路、階床などでは、より低い容量のいくつかのポンプを設置する方がよい。 たとえば、2階の暖かい床にポンプを別々に設置します。
雑誌«熱供給のニュース»№12005年、 www.ntsn.ru
Ph.D. O.D. サマリン、モスクワ州立大学土木工学部助教授
熱供給システムのパイプライン（最大3m / s）および許容可能な比圧力損失R（最大80パスカル/ m）における最適な水流速度の既存の提案は、主に技術的および経済的計算に基づいています。 それらは、速度が増加すると、パイプラインのセクションが減少し、断熱の体積が減少すること、すなわち、 ネットワークへの投資は減少するが、同時に水圧抵抗の増大により水を揚水するための運転コストが上昇し、逆もまた同様である。 次に、最適な速度は、システムの減価償却見積り期間の所与の原価の最小値に相当します。
しかし、市場経済の状況では、運営コストE（ルーブル/年）と資本コストK（ルーブル）の割引を考慮する必要がある。 この場合、借り入れた資金を使用する際の総計ディスカウント・コスト（SDS）の計算式は次の形式をとります。
この場合、計算された減価償却期間T（年）および割引率に応じて計算される資本および運転費の割引係数p。 後者は、インフレと投資リスクの水準、すなわち最終分析、経済的不安定度、現在の関税の変化の性質を考慮に入れ、通常、専門家評価の方法によって決定される。 最初の近似では、pの値は銀行ローンの年利に相当します。 実際には、それはロシア連邦中央銀行の借り換え率の額で取ることができます。 2004年1月15日より、年率14％に相当します。
さらに、割引を考慮したSDSの最小値は、文献で推奨されているのと同じレベルの水速度および特定の損失に対応することは、事前には分かっていない。 したがって、パイプライン、断熱材、電気の現在の価格帯を使用して新しい計算を行うことをお勧めします。 この場合、パイプラインが二次抵抗方式の条件下で機能し、文献に示された式に従って比圧力損失を計算すると仮定すると、最適水速度について次の式が得られる。
ここで断熱材の存在によるパイプラインの価格上昇係数。 ミネラルウールマットのような家庭用材料を使用する場合、K = 1.3を取ることができる。 パラメータC Dはパイプライン1m当たりの単位コスト（r / m 2）であり、内径D（m）を参照する。 価格リストは通常、金属C mトン当たりのルーブルの価格を示すので、パイプラインの壁厚（mm）= 7.8t / m 3、パイプライン材料の密度との明白な関係に基づいて換算する必要があります。 C elの値は電気の関税に相当する。 2004年前半の地方消費者のためのMOSENERGOのデータによると、C = 1.1723ルーブル/ kWh。
式（2）はd（CDS）/ dv = 0の条件から得られる。 運転コストの決定は、パイプラインの壁の等価粗さが0.5mmであり、ネットワークポンプの効率が約0.8であることを考慮して行われた。 水の密度p wは、熱ネットワーク内の特徴的な温度範囲で920kg / m 3に等しいと考えられた。 さらに、ネットワークの循環は、給湯の必要性に基づいて、1年中実施され、それはかなり正当化されていると仮定された。
式（1）を分析すると、熱ネットワークの特徴である償却期間T（10年以上）の期間が長い場合、割引係数の比率は実質的にその最大最小値p / 100に等しいことがわかります。 この場合、式（2）は、建設のために取られたローンの年間利息が運転費用の減少による年間利益と等しい条件に対応する、経済的に都合のよい水速度を与える。 返済期間は無限です。 有限の期間では、最適な速度がより高くなる。 しかし、いずれにしても、この速度は割引なしで計算された値を上回ります。これは容易に見られるように、現在の状況では1 / T< р/100.
式（2）のC Dの平均レベルおよび限界比で計算された最適水速度および対応する便宜的な特定の圧力損失の値を図7に示す。 式（2）には事前に知られていない量Dがあるので、最初に平均速度（約1.5m / s）を設定し、所定の水流量G（kg / h）の直径を決定することが推奨される。 実際の速度と最適な速度を (2) vがv optより大きいかどうかを確認します。 それ以外の場合は、直径を小さくして計算を繰り返す必要があります。 また、GとDとの間の直接比を得ることも可能である.C Dの平均レベルについては、図5に示されている。 2。
したがって、近代的な市場経済の条件のために計算された熱ネットワークにおける経済的に最適な水流速度は、原則として文献で推奨される限界を超えない。 しかし、この速度は、許容される比損失が条件を満たしている場合よりも直径に依存することが少なく、より大きい直径およびより小さい直径では、R値を300~400Pa / mまで増加させることが好都合である。 したがって、資本投資をさらに削減することが望ましい（
この場合、横断を減らしてスピードを上げる）、割引率を高くするほどです。 したがって、実際にエンジニアリングシステムの設計におけるワンタイムコストを削減するための多くの場合の願望は理論的に正当化されている。
文学
1. AA Ioninら熱供給。 高校の教科書。 - モスクワ：Stroiizdat、1982,336 p。
2.VGガガリン。 異なる国の建築エンベロープの熱保護を高めるためのコスト回収の基準。 土 doc。 Conf。 NIISF、2001、p。 43〜63。
暖房システムの設置を開始する場合は、作業を開始する前に必要な計算をすべて行う必要があります。 直径の計算には特に注意する必要があります 加熱パイプライン。 正しく行われていないと、加熱システムの流体力学が最初に苦しみます。 また、高いエネルギーコストでシステムのパフォーマンスを低下させます。 パイプの直径を誤って選択すると、システムの故障、破損、漏れなどの重大な問題が発生する可能性があります。 これが起こらないようにするには、加熱パイプラインを設置するという問題に有益にアプローチする必要があります。
典型的には、加熱管の主な特徴は、 内外径、同様に 条件付き直径- 丸められた総直径値。インチ単位または小数部で決定されます。
パイプの外径と内径の差は、パイプの厚さによって異なります。 パイプの材質によって、この値は異なります。
パイプの外径は、すべての種類の締結具を取り付ける必要があるため、設置時に考慮する必要があります。 内径はパイプを選択するための主要な基準です 暖房システム用。 そのため、システム容量が決定されます。 そして、これは、パイプラインの長さの可能性と、接続できるラジエータの数に大きな影響を与えます 加熱システム.
さらに、パイプの直径を考慮すると、加熱システムの熱損失を予測することが可能になります。
まず第一に、異なる加熱方式のパイプを選ぶ際のルールが大きく異なることを考慮する必要があります。
加熱システムがセントラルヒーティングメインに接続されている場合、パイプの直径が計算されます アパート暖房システムに似ています.
自律加熱が計画されている場合、ここでの直径は、システムが 循環ポンプ 、または 自然循環.
影響を与える選択肢を含む：
- 材料パイプ製造
- タイプ冷却剤
- 配線の特殊性 加熱システム
- 予想される 水圧
- 流速システム内の水
パイプラインの直径を計算するときは、最初にインストールするパイプのタイプを考慮する必要があります。 これは、パイプ測定およびマーキングシステムが製造された材料に基づいて異なるため、必要です。 原則として、鋼管と鋳鉄製のパイプは、内径の計算と、外側のセクションに沿ったプラスチックパイプおよび銅パイプの表示によってマークされます。 これは、パイプラインを複数の材料の組み合わせで設置する場合に特に重要です。
理想的には、専門家に計算手順を委ねるべきですが、そのような機会を持たない場合や単に希望がある場合は、自分で完全に管理することができます。
加熱システムのパイプの直径の計算
この計算は、いくつかのパラメータに基づいています。 まず、定義する必要があります 火力 加熱システム熱いキャリアー（熱い水または別のタイプの冷却剤）がパイプをどの速度で移動するかを計算します。 これは、計算をできるだけ正確に行い、不正確さを避けるのに役立ちます。
暖房システムの容量の計算
この計算式は次式に従って計算されます。 暖房システムの容量を計算するには、暖房スペースの容積に熱損失係数を掛けて、室内の冬の温度と室内の冬の温度の差を計算し、得られた値を860で割る必要があります。
熱損失の係数を決定するには、施工の材料だけでなく、断熱方法とそのタイプの利用可能性にも基づいています。
建物にある場合 標準パラメータ平均的な順序で計算することができます。
結果として生じる温度を決定するには、その年の冬の平均外気温と少なくとも衛生条件の内部温度が必要です。
システム内の冷却水速度
規格によれば、加熱管を通る冷却剤の速度は、 超過する レート0.2 毎秒メートル。 この要件は、より低い移動速度では、空気が液体から放出され、空気の閉鎖につながり、加熱システム全体の動作を妨害する可能性があるためである。
上限速度は1.5メートル/秒を超えないようにしてください。 システム内のノイズにつながる可能性があります。
一般に、循環を増加させ、それによりシステムの生産性を高めるために、中速速度障壁を観察することが望ましい。 多くの場合、これを達成するために特殊なポンプが使用されます。
加熱管の直径の計算
パイプの直径の正確な決定は、システム全体の定性的な作業に責任を負うため、非常に重要なポイントです。誤った計算が行われ、システムが取り付けられていると、部分的に何かを修正することが不可能になります。 それは必要です パイプラインシステム全体の交換。 そしてこれはかなりのコストです。 これを防ぐためには、すべての責任を持って計算に近づける必要があります。
パイプの直径は、 特別な数式。それは以下を含む：
- 必要直径
- システムの熱出力
- 冷却剤流速
- 流れの温度と加熱システムの戻り値の差。
この温度差は、 エントリーの基準（95度以上）、返品時（原則として65〜70度）です。 これに基づいて、温度差は通常20度と見なされます。
パイプの油圧計算
作業の複雑さは、パイプの直径、壁の厚さおよび他のパラメータの計算に依存する。
パイプの直径は、加熱ネットワークの長さおよびタイプに依存する。 パイプラインの異なる部分を通過する際の熱媒体は、エネルギーの一部を失う。 パイプの直径を小さくすることは、 冷却剤通過速度の増加 それによって熱伝達を増加させる。
さらに、熱媒体の流れに対する抵抗係数は、パイプラインの内面の粗さによって決定される。 この点に関して、 圧力には大きな違いがあります加熱システムの異なるセクションに配置される。
圧力パラメータを正確に決定するには、油圧計算を使用する必要があります。 さもなければ、これは、冷却剤を駆動する圧力が、加熱システムの効率を低下させるという事実に起因して、 総損失を超えていませんでした。
パイプの厚さがその直径よりも小さくないという事実も考慮する必要がある。
パイプの直径を誤って選択した場合、これは暖房システムの運転中、または時期尚早の故障でさえ重大な合併症で脅かされます。
- 加熱システムのパイプ径が大きすぎます。 これは、加熱システムにおける不十分な圧力、ひいては循環の混乱を招く。 このため、室内の温度が乱れる、換言すれば十分に加熱されない。
- 加熱管の直径が小さすぎる。 小径パイプ内の圧力が上昇するため、加熱システムが作動するには騒音が大きくなります。
加熱システムの設計および設置中に、すべてのパラメータおよび規則を注意深く観察しなければならない。 システムの設計段階で発生したエラーは、ほとんどの場合、選択的に修正することが不可能であり、加熱システムのパイプラインと新しいものを完全に解体する必要があります。 これにより、具体的な財務費用が発生し、システムの運用に不満が生じたためです。 これを防ぐには、加熱システムのパイプの直径を計算するなど、プロセスのすべての段階を精査するだけでは不十分です。
パイプラインを考慮した暖房システムの油圧計算。
さらなる計算を実行する際には、冷却液流量、アーマチュアおよびパイプラインの油圧抵抗、冷却液の速度など、すべての主要な油圧パラメータを使用します。 これらのパラメータの間には、完全な関係があります。これは、計算に頼る必要があるものです。
例えば、クーラントの速度が増加すると、パイプラインでの油圧抵抗も増加する。 指定された直径のパイプラインを考慮して冷却剤の流量を増加させると、熱媒体の速度および油圧抵抗も同時に増加する。 また、パイプラインの直径が大きいほど、クーラントの速度と油圧抵抗が低くなります。 これらの関係の分析に基づいて、油圧システム（計算プログラムはネットワーク上にあります）をシステム全体の効率と信頼性のパラメータの分析に変えることができます。これにより、使用する材料のコストを削減できます。
加熱システムは、4つの基本的な構成要素、すなわち、熱発生器、加熱装置、パイプライン、遮断装置および調節装置を含む。 これらの要素には、油圧抵抗の個々のパラメータがあります。これは、計算を実行する際に考慮する必要があります。 油圧特性は一定ではないことを想起されたい。 材料および暖房機器の主要な製造業者は、製造された機器または材料の特定の圧力損失（油圧特性）に関する情報を必然的に示します。
たとえば、FIRATポリプロピレンパイプラインの計算は、与えられたノモグラムによって大幅に容易になります。これは、パイプの1メートルのパイプのパイプラインにおける特定の圧力またはヘッドの損失を指定します。 ノモグラムを分析することにより、上述した個々の特性間の関係を明確に追跡することが可能になる。 これは油圧計算の主な本質です。
水加熱システムの油圧計算：冷却水流量
クーラント流量とクーラント量の間にはすでに類推があります。 したがって、冷却剤の流れは、発熱体から加熱装置へ熱を伝達する過程において熱媒体がどのような熱負荷を必要とするかに直接依存する。
油圧計算には、所定の面積に対する冷却剤流量のレベルを決定することが含まれます。 設計セクションは、一定の直径を有する冷却剤の安定した流れを有するセクションである。
暖房システムの油圧計算：例
分岐が10キロワットの熱エネルギー移動に基づいて計算し10キロワットラジエータと冷却水流量が含まれている場合、演算部は、第1分岐ヒートシンク、熱源からの切断されます。 しかし、このセクションが一定の直径によって特徴付けられるという条件でのみ。 第2セクションは、第1ラジエータと第2ラジエータとの間に位置する。 したがって、最初のケースであれば、転送速度が計算の程度に緩やかな減少と、10キロワットの熱エネルギー、エネルギーの量は9キロワットになり、推定第2の部分を計算しました。 供給抵抗と戻り配管の油圧抵抗を同時に計算する必要があります。
単一管加熱システムの油圧計算では、冷却液の流量
計算されたセクションの次の公式による：
Gy =（3.6 * Qy）/（c *（tz-to））
Quchは、計算されたセクションの熱負荷（ワット）です。 たとえば、この例では、最初のセクションへの熱負荷は10,000ワットまたは10キロワットになります。
s（水に対する比熱） - 一定、 4.2に等しい kJ /（kg℃）
tは加熱システム内の高温冷却材の温度である。
tは、加熱システム内の冷却剤の温度である。
暖房システムの油圧計算：冷却水の流量
冷却剤の最低速度は閾値でなければならない 0.2の値 - 0.25m / s。 速度が遅い場合、過剰な空気がクーラントから放出されます。 これは、システム内の空気輻輳の出現をもたらし、これは、次に、加熱システムの部分的または完全な故障を引き起こす可能性がある。 上限値に関しては、冷却剤の速度は0.6~1.5m / sに達するべきである。 速度がこれを上回らないと、パイプラインに油圧ノイズが発生しません。 実践によれば、加熱システムの最適速度範囲は0.3〜0.7m / sです。
それはより正確熱媒体速度範囲を算出する必要がある場合、考慮加熱システムにおける配管材料のパラメータを取る必要があります。 より正確には、内側のパイプライン面に粗さ係数が必要です。 たとえば、 それは スチール製のパイプラインについては、0.25〜0.5m / sのレベルでの冷却剤の速度が最適と考えられる。 パイプラインがポリマーまたは銅の場合、速度は0.25~0.7 m / sに増加することができます。 あなたが安全であることを望むならば、暖房システムのための機器製造業者の推奨速度を注意深く読んでください。 冷媒配管暖房システムに用いられる材料及び内部パイプラインの表面粗さのより具体的係数に依存して、より正確な範囲推奨速度。 例えば、より良い0.25 0.7メートル/秒から銅の0.25 M 0.5 /秒のスチールパイプライン冷却速度、およびポリマー（ポリプロピレン、ポリエチレン、プラスチックパイプライン）に付着する場合、または利用可能な製造業者の推奨を使用します。
加熱システムの油圧抵抗の計算：圧力損失
システムの特定部分における圧力損失（「油圧抵抗」とも呼ばれる）は、油圧摩擦および局所抵抗によるすべての損失の合計です。 Paで測定されたこの指標は、次の式で計算されます。
ΔPuch= R * l +（（ρ*ν2）/ 2）*Σζ
どこで
νは、使用された冷却剤の速度であり、m / sで測定される。
ρは、kg / m3で測定した熱キャリア密度である。
R-パイプライン内の圧力損失（Pa / m単位で測定）。
l - 区間内のパイプラインの推定長さ（メートル単位）。
Σζは、機器部と遮断弁および制御弁の局所抵抗の係数の合計です。
全油圧抵抗は、算出された各部の油圧抵抗の総和となります。
2管式加熱システムの油圧計算：システムの主分岐の選択
システムは、下部加熱装置を介してライザー選択ロードされたリングの配管系への冷媒の偶発的動きを特徴とした場合。 シングルパイプシステムの場合は、最も盛り上がるライザーを通してください。
システムがクーラントの行き止まり動作を特徴とする場合、2パイプシステムの場合、最下部のライザーのうち最も負荷が高いもののために、下部加熱装置のリングが選択される。 したがって、単一管加熱システムの場合、最も多く積載された遠隔ライザーを介してリングが選択される。
水平加熱システムの問題であれば、下層階を参照して最も負荷の高い枝からリングが選択されます。 負荷について言えば、上記の「熱負荷」指標を意味します。
