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El papel del colector en la calefacción.
Al organizar una unidad de suministro de agua, es necesario cumplir con la regla: la suma total de los diámetros de todas las ramas no debe exceder el diámetro de la línea de suministro.
Aplicamos esta ley al sistema de calefacción, pero se verá así: la boquilla de salida de la caldera con un diámetro de 1 "está permitida para su uso en un sistema de dos circuitos con tuberías con un diámetro de ½".
Para una casa con una pequeña capacidad cúbica que se calienta exclusivamente por radiadores, este tipo de sistema se considera productivo.
En la práctica, una cabaña privada está equipada con un circuito de calefacción más modernizado, donde se equipan circuitos adicionales:
- sistema de calefacción por suelo radiante;
- calefacción de varios pisos;
- cuartos de servicio, etc.
Cuando la rama está conectada, el nivel de presión de funcionamiento en los circuitos se vuelve insuficiente para el calentamiento de alta calidad de todos los radiadores, respectivamente, y se violará el modo de atmósfera confortable.
En este caso, una unidad de equilibrado está equipada con un colector de distribución para una tubería de calefacción ramificada. Con este método, es posible compensar el enfriamiento del refrigerante calentado, que es característico de los esquemas tradicionales de uno y dos tubos.
Mediante equipos y válvulas se establecen los parámetros requeridos de temperatura del refrigerante para cada una de las líneas.
Cálculo del diámetro del colector de suministro de agua.
Una excepción es la instalación de un peine para calefacción en el sistema de calefacción por suelo radiante, cuyos elementos están hechos de polipropileno.
Para regular el volumen del refrigerante, es necesario instalar válvulas de control en las boquillas de entrada y salida, que pueden ser un medidor de flujo de equilibrio y válvulas de entrada.
Los colectores del sistema de suministro de agua deben instalarse después de planificar la instalación, mientras que el maestro debe prever la presencia de un grupo de seguridad en la unidad de distribución. Dependiendo de los parámetros específicos del sistema de calefacción, las recomendaciones generales se pueden complementar y cambiar.
Además de estas reglas, los profesionales aconsejan tener en cuenta la diferencia en la longitud de los circuitos al calcular el colector de calefacción.
Principales características del sistema colector
La principal diferencia entre el colector y el método lineal estándar de redistribución del portador de calor es la división de flujos en varios canales independientes. Se pueden utilizar varias modificaciones de unidades colectoras, que difieren en configuración y rango de tamaño.
El diseño del colector soldado es bastante simple. El número requerido de ramales está conectado al peine, que es un tubo redondo o cuadrado, que, a su vez, está conectado a las líneas individuales del circuito de calefacción. La unidad de recolección en sí está interconectada con la tubería principal.
Además, se instalan válvulas de cierre, a través de las cuales se regula el volumen y la temperatura del líquido calentado en cada uno de los circuitos.
Los aspectos positivos de operar un sistema de calefacción basado en un colector de distribución son los siguientes:
- La distribución centralizada del circuito hidráulico y los indicadores de temperatura es uniforme. El modelo más simple de un peine de anillo de dos o cuatro bucles puede equilibrar el rendimiento de manera bastante efectiva.
- Regulación de modos de funcionamiento de la red de calefacción.El proceso se reproduce debido a la presencia de mecanismos especiales: medidores de flujo, unidad de mezcla, válvulas de cierre y control y termostatos. Sin embargo, su instalación requiere cálculos correctos.
- Comodidad del servicio. La necesidad de medidas preventivas o de reparación no requiere el cierre de toda la red de calefacción. Debido a los accesorios de tubería deslizantes montados en cada circuito separado, es posible cerrar fácilmente el flujo de refrigerante en el área requerida.
Sin embargo, este sistema también presenta desventajas. En primer lugar, aumenta el consumo de tubería. La compensación de las pérdidas hidráulicas se realiza mediante la instalación de una bomba de circulación. Es necesario instalarlo en todos los grupos de recopiladores. Además, esta solución es relevante solo en sistemas de calefacción de tipo cerrado.
Diámetro del colector para suministro de agua
En el primer caso, estamos hablando de un colector de control con dos ramales. El rango de temperatura de funcionamiento puede variar de +5 a +100 ° С. La presión de trabajo es de 10 bar, la distancia entre grifos equivale a 45 mm.
Si necesita un colector con tres toques, entonces puede preferir un modelo, por el cual tendrá que pagar 1,500 rublos. El rango de temperatura de funcionamiento y la presión de funcionamiento siguen siendo los mismos que los de los grifos.
El colector Far puede tener 4 toques, mientras que el modelo tendrá que pagar 2050 rublos. El resto de características siguen siendo las mismas.
El modelo de colector más caro de este fabricante - (VR-HP) 1 ″ -1/2 ″ tiene 4 grifos y cuesta 2309 rublos.
A la venta también se pueden encontrar coleccionistas Rehau. Cuestan un poco más. Por ejemplo, un modelo con dos salidas para sistemas de calefacción por radiadores cuesta 5500 rublos.
Atención
Se basa en el caudal, que, a su vez, depende del caudal de agua y del diámetro de la tubería y se mide en m3 / h.
Modificaciones de la unidad de distribución
Antes de proceder con la recolección del conjunto del colector, es necesario determinar su carga funcional. El equipo se puede instalar en varias secciones de la tubería de calefacción. En base a esto, se seleccionan el equipo necesario, las dimensiones y el nivel de automatización del ciclo de trabajo.
De hecho, se requieren dos dispositivos para el funcionamiento completo de dicho nodo. Con la ayuda de un peine, el portador de calor se distribuye a lo largo de los contornos de la tubería de suministro central. El canal colector de retorno está representado por un mecanismo de recogida y un punto donde el líquido enfriado se envía a la caldera.
Es posible que se requiera la instalación de un grupo de distribución casero cuando se disponga de pisos calentados por agua o para preparar calefacción estándar con radiadores.
Las características distintivas de ambas opciones son sus tamaños y accesorios:
- Sala de calderas... El grupo colector soldado se fabrica a partir de tubos con un diámetro de hasta 100 mm. Una bomba de circulación y válvulas de cierre están instaladas en el suministro. El anillo de retorno está equipado con válvulas de bola de cierre.
- Sistema de calefacción por suelo radiante... Un equipo similar está presente en esta unidad de mezcla. Con su ayuda, es posible ahorrar significativamente en el consumo del portador de calor, especialmente si se instalan medidores de flujo adicionales.
Cada una de estas soluciones proporciona un esquema de instalación individual. La instalación correcta de todos los elementos se puede llevar a cabo solo después de cálculos detallados de todos los parámetros del punto de operación.
También existen diferencias en el número requerido de bombas de circulación. En la sala de calderas, cada línea está equipada con este dispositivo. Para calefacción por suelo radiante solo se proporciona uno.
Diseño de la unidad de distribución
Simplemente no existe un esquema universal para un proyecto de calefacción de tipo haz. Cada caso es individual, por lo tanto, la unidad se completa con los dispositivos necesarios de forma privada.Sin embargo, vale la pena leer las pautas y reglas generales.
Reglas de instalación del peine
La instalación del colector no es posible en el apartamento. Sin embargo, hay una excepción a la regla: en algunas casas, al organizar todas las comunicaciones, se instalan válvulas adicionales, a través de las cuales se conectan los circuitos de calefacción. Un dispositivo de este tipo permite el cableado individual del colector.
La disposición esquemática del calentamiento debe elaborarse de tal manera que la ubicación del grifo Mayevsky esté en el peine. Esta opción se considera óptima, ya que con el tiempo, será necesario liberar el aire acumulado de los circuitos.
Características del grupo de vigas.
El grupo de cableado de haz tiene muchas características, pero algunas de ellas también son características para calentar otra modificación:
- El circuito debe incluir un tanque de compensación con un volumen superior al 10% del volumen total del portador de calor.
- La ubicación óptima del tanque de expansión es en la tubería de retorno frente a la bomba de circulación, ya que hay un régimen de temperatura más bajo.
- Si se utiliza una distribución termohidráulica, el circuito está diseñado para que el tanque esté ubicado frente a la bomba principal, que es la responsable del movimiento forzado del agua en la tubería de la caldera.
- La bomba de circulación se instala en una posición estrictamente horizontal. Si no cumple con esta regla, en la primera esclusa de aire, el dispositivo perderá enfriamiento y lubricante.
El grupo de distribución se puede ensamblar a partir de varios materiales: polipropileno o metal. La selección se lleva a cabo en función de las habilidades de trabajo y la disponibilidad de herramientas para conectar piezas.
También se considera importante el proceso de selección de tuberías para la instalación de un grupo de distribución. Los principales factores que se tienen en cuenta al elegir elementos de contorno:
- Compra de tuberías solo como elemento sólido, en bobinas. Debido a esto, no se realizan conexiones en el cableado instalado debajo de la regla de hormigón.
- La resistencia al calor y la resistencia a la tracción deben determinarse individualmente, según los datos técnicos del sistema de calefacción.
Debido a la previsibilidad del rendimiento del calentamiento autónomo, se pueden utilizar tuberías de polipropileno. No tienen conexiones no deseadas y se venden en líneas de 200 m de una pieza.
El material es térmicamente estable y puede soportar hasta 95 ° C con una presión de rotura permitida de 10 kg / 1 cm2.
Para un edificio de varios pisos, es preferible elegir una tubería corrugada de acero inoxidable. Este material muestra excelentes capacidades técnicas para hacer frente a tal carga:
- refrigerante calentado hasta 100 ° C, que es más que suficiente para el circuito de calefacción;
- presión hasta 15 atm.;
- presión de rotura hasta 210 kg / 1 cm2.
Los accesorios diseñados para polipropileno pueden ser de plástico o de latón. La conexión de la espita está equipada con un anillo de retención, que se enrosca en la tubería.
Una característica importante de las tuberías de polipropileno es la memoria para el procesamiento mecánico, como resultado de lo cual se produce la deformación plástica de la sustancia.
Por ejemplo, cuando las tuberías se estiran con un extensor y el accesorio se inserta en el conector, después de cierto tiempo, la tubería volverá a su estado anterior y engarzará la pieza. El contacto se puede fijar con un anillo de retención.
Cálculo del colector de calefacción.
Inicialmente, para la fabricación de un peine termohidráulico, deberá calcular sus parámetros principales: la longitud, el diámetro de la sección transversal de los ramales y el número de ramales de la tubería de calefacción. Puede calcular estas características usted mismo o utilizar un software especial.
El equilibrio hidráulico de la estructura es la principal condición a observar.Aplicando la regla de los tres diámetros para el separador hidráulico, es necesario realizar la siguiente acción: sumar el diámetro de la sección transversal de los circuitos conectados.
Como resultado, obtenemos una cantidad igual al diámetro de la tubería principal que se conecta a la línea de suministro. El uso de este principio reduce la probabilidad de desequilibrio en todo el sistema de calefacción.
Un gabinete o caja especial se utiliza como lugar para una unidad de distribución. Al organizar el sistema, es necesario respetar la distancia mínima permitida entre las dos líneas conductoras de calor de la entrada y la salida: 6 diámetros.
La cuestión de la selección correcta del rendimiento de la bomba de circulación también es relevante. Para hacer esto, es necesario calcular la tasa específica de consumo de agua del sistema y, en función de los resultados, seleccionar la bomba. Si el esquema se complica con varios peines, el cálculo se realiza para cada contorno individual y, en general, para todo el sistema.
El autoensamblaje de los equipos se puede realizar mediante una tubería con cualquier tipo de sección transversal. Este aspecto no afecta el funcionamiento del dispositivo y no aumenta las pérdidas locales. Serán compensados por la bomba de circulación.
Dificultades para elegir el diámetro de las tuberías de calefacción.
Esquema de calefacción que indica el diámetro de las tuberías.
Parecería que la elección del diámetro de las tuberías para calentar una casa privada no es una tarea difícil. Solo deben garantizar la entrega del refrigerante desde la fuente de su calentamiento a los dispositivos de calefacción: radiadores, baterías.
Pero en la práctica, un diámetro incorrectamente seleccionado del colector de calefacción o la tubería de suministro puede conducir a un deterioro significativo en el funcionamiento de todo el sistema. Esto se debe a los procesos que ocurren durante el movimiento del agua por las carreteras. Para hacer esto, necesita conocer los conceptos básicos de física e hidrodinámica. Para no entrar en la jungla de cálculos precisos, puede determinar las principales características del calentamiento, que dependen directamente de la sección transversal de las tuberías:
- Velocidad de movimiento del refrigerante... Afecta no solo al aumento del ruido durante el funcionamiento del suministro de calor, sino que también es necesario para una distribución óptima del calor entre los dispositivos de calefacción. Simplemente, el agua no debería tener tiempo de enfriarse al nivel mínimo cuando alcanza el último radiador del sistema;
- Volumen de refrigerante... Por lo tanto, el diámetro de las tuberías con circulación natural de calefacción debe ser grande para reducir las pérdidas durante la fricción del líquido contra la superficie interna de la línea. Sin embargo, junto con esto, aumenta el volumen del refrigerante, lo que conlleva un aumento en el costo de calentarlo;
- Pérdidas hidráulicas... Si se utilizan diferentes diámetros de tuberías de plástico para calefacción en el sistema, inevitablemente surgirá una diferencia de presión en su unión, lo que conducirá a un aumento de las pérdidas hidráulicas.
¿Cómo elegir el diámetro de la tubería para calentar para que después de la instalación no tenga que rehacer todo el sistema de calefacción debido a una eficiencia extremadamente baja? En primer lugar, debe realizar el cálculo correcto de la sección transversal de las carreteras. Para hacer esto, se recomienda utilizar programas especiales y, si lo desea, verificar manualmente el resultado usted mismo.
En la unión, los diámetros de las tuberías de polipropileno para calefacción se reducen debido a la superposición. La reducción de la sección transversal depende del grado de calentamiento durante la soldadura y el cumplimiento de la tecnología de instalación.
Reglas de selección de componentes
Después de completar todos los cálculos, el siguiente paso será la selección del conjunto de mecanismos requerido. El conjunto más simple consta de válvulas. Sin embargo, con un dispositivo de este tipo, es difícil regular la potencia de las líneas de calefacción individuales.
Para resolver este problema, las cajas de grasa de la grúa se instalan en el peine de alimentación, a través del cual es posible un ajuste suave. Los rotámetros están montados en el colector de retorno.
Para pisos de agua caliente, la configuración será diferente. El montaje requerirá los siguientes elementos:
- Válvula de control y cierre. La instalación se realiza en tuberías de conexión.Con la ayuda de esta válvula se realiza una parada total o parcial del flujo del refrigerante. Se recomienda utilizar la modificación automática.
- Rotámetros. Dichos elementos están montados en un colector de retorno. Realizan una función similar a la del elemento anterior, solo que en la tubería de retorno.
- Unidad de mezcla. Mezclando las corrientes de agua fría y caliente, se optimiza el modo de funcionamiento preestablecido de calefacción.
El kit colector está necesariamente equipado con un grupo de seguridad liderado por un manómetro, una válvula de aire, un termostato y una bomba de circulación. Se puede complementar con servos, cuyo control se reproduce a través de la unidad eléctrica de control. Por tanto, el trabajo del sistema se puede automatizar.
Selección de colector de distribución
La regla principal es que el diámetro del colector en ningún caso debe ser menor que el tamaño de la tubería de suministro. Cuanto mayor sea el diámetro del "colector" de distribución, mejor para la uniformidad de la presión en los puntos de agua y / o portador de calor.
La selección incorrecta del "peine" (ver recomendaciones arriba), por ejemplo, para un sistema de suministro de agua, puede causar fluctuaciones en el caudal en diferentes dispositivos (ver Fig. 2) y causar desequilibrio, por ejemplo, en un mezclador.
Higo. 2. El resultado de una selección incorrecta de colectores para el suministro de agua fría y caliente.
Si no se instalan válvulas de control en el suministro de agua fría y caliente del apartamento, estabilizando a la fuerza la presión en el "peine", entonces para los colectores de apartamentos es especialmente importante cumplir con las reglas de la secuencia de conexión. Es necesario conectar dispositivos, la irregularidad del flujo en el que tiene poco efecto sobre la operatividad o la comodidad del suministro de agua, es necesario como "aguas abajo" del flujo de agua en el "peine" como sea posible. Primero se debe conectar el calentador de agua, luego los mezcladores, seguidos por el lavado y el lavavajillas (asegurándose de que la válvula de cierre “sin agua” esté configurada a una presión menor que la caída causada por un cambio en la entrada de agua), y al final del colector - la conexión del tanque de drenaje (ver Fig. 3).
Las sutilezas del autoensamblaje.
Antes de realizar el colector, es necesario trazar un esquema con la ubicación de todos los elementos del conjunto. Es mejor elegir tubos de acero con una sección cuadrada como material de fabricación. Este tipo es fácil de procesar, lo que reduce significativamente los costos de mano de obra para la instalación de boquillas.
El proceso de producción paso a paso para el conjunto de aparamenta prefabricada es el siguiente:
- Disposición y corte del cuerpo principal. De acuerdo con el esquema de diseño, es necesario marcar la tubería de perfil. Con la ayuda de un cortador de gas, se hacen agujeros en las áreas marcadas.
- Preparación de conexiones. Se corta un hilo en los ramales mediante un troquel.
- Terminación. A continuación, las secciones de tubería preparadas se sueldan al cuerpo. Su fijación debe realizarse mediante soldadura por puntos. Luego, en la soldadura principal, las piezas de trabajo se sueldan a lo largo de los bordes.
- Sujetadores. Los soportes para la fijación están soldados al bloque.
- Limpieza y acabado. Después de pelar, el cuerpo se imprima y se cubre con pintura resistente al calor para productos metálicos. Los circuitos de suministro y retorno están pintados con dos colores diferentes para facilitar su identificación.
Si se utilizan tuberías de polipropileno para la fabricación, debe prestar atención a la presencia de una capa de refuerzo en ellas. En su ausencia, la estructura plástica puede estar sujeta a deformaciones por el régimen de temperatura existente.
Para aquellos que no tienen herramientas especiales disponibles, el peine se puede ensamblar a partir de elementos prefabricados individuales. Es mejor seleccionar componentes de la misma empresa.
Cálculos de resistencia teórica de colectores.
El cálculo de la resistencia de los elementos principales que trabajan bajo presión se reduce a la determinación de los espesores de pared.El cálculo de elementos cilíndricos: tuberías y colectores se realiza de acuerdo con la misma fórmula. Se obtuvo sobre la base del análisis del estado de tensión de un cilindro bajo presión interna.
Si cortamos el colector a lo largo del eje y, descartando la parte frontal, reemplazamos su acción con esfuerzos axiales σz (Fig.2a), entonces este último será igual
(1)
Figura 2 - Esfuerzos que actúan en un colector cilíndrico: a - axial σz; b - σt tangencial
En esta ecuación, la fuerza que actúa sobre los fondos y estira el colector a lo largo de la generatriz es:
(2)
donde Dvn - diámetro interior, m;
p es la presión en el colector.
El área percibida por estas fuerzas (en la Fig. 2, un sombreado).
(3)
Dónde
