Rézcsövek alkalmazástechnikai kézikönyve


[Tervezés 3.2.]

3.3. Központi fűtés tervezése

A központi fűtés tervezésénél is abból kell kiindulni, hogy mekkora a rendelkezésre álló nyomás és mennyi fűtővizet kell szállítani az egyes szakaszokon.


3.3.1. Tömegáram meghatározása

Amíg a vízellátásnál a térfogatáramok szerepelnek a táblázatokban és a nomogramokban, addig központi fűtésnél a tömegáramok. Néhány irodalomban a hőteljesítmény függvényében lehet a méretezést végezni, de az nem általánosan használható, mert azt csak 20°C hőfoklépcsőjű rendszerekre készítették. A tömegáramra készített táblázatok és nomogramok bármilyen hőfoklépcsőhöz használhatók.
A szállítandó hőmennyiségből a következőképpen számolhatjuk ki a tömegáramot:

[kg/s],



ahol:



A tömegáram egyes táblázatokban kg/h mértékegységben szerepel, amihez az átszámítás 3600-zal történő szorzással végezhető el.


3.3.2. Veszteségek meghatározása

A központi fűtési rendszerekben nincs kifolyási veszteség, hiszen a cső végén nem kell kilépnie a fűtőközegnek a csőből. Itt nincs geodetikus veszteség sem, mert amennyit az egyik oldalon felfelé megy a fűtőközeg, ugyanannyit jön lefelé a másik oldalon. Ezekből következően fűtési rendszerekben csak alaki- és súrlódási veszteséggel kell számolni.

a.) Alaki veszteség

Központi fűtéseknél az alaki veszteség számítása a 3.2.2. fejezetrész c.) pontja szerint történik.

b.) Súrlódási veszteség

Fűtési rendszereknél gyakran előfordul, hogy a kazánnal együtt adják a keringtető szivattyút is (pl. cirkógeizerek). Ilyen esetben a gyártó cégtől kell megkérdezni a fűtési rendszeren elhasználható nyomás értékét, vagy ritkán a prospektusban is benne van. Figyelni kell arra, hogy amennyiben csak a szivattyú nyomása van megadva, az mekkora tömegáramhoz tartozik, illetve a megadott érték a kazán ellenállásán túl van, vagy azt nekünk kell beszámítani. Gyakori, hogy a kazán ellenállása - névleges tömegáram esetén - kb. 20000 Pa. A szivattyú nyomása kb. 40000 Pa, így a fűtési rendszerre elhasználható kb. 20000 Pa.
A kétcsöves fűtési rendszereknél is igaz, hogy az összes veszteségnek kb. a fele az alaki- és a másik fele a súrlódási veszteség. Egycsöves fűtési rendszereknél a súrlódási veszteség az összes veszteségnek a 65-70%-a.
A súrlódásra elhasználható nyomást és a fajlagos súrlódási veszteséget a 3.2.2. fejezetrész d.) pontja alapján tudjuk meghatározni.
Amennyiben nincs szivattyú a rendszerhez, s azt nekünk kell kiválasztani, akkor előzetesen meg kell becsülnünk, hogy mekkora nyomásúnak kell lennie a szivattyúnak, majd a kiválasztott szivattyú nyomásából már az eddigiek alapján tudunk fajlagos súrlódási veszteséget számítani. Az előzetes szivattyúnyomás meghatározását a következőképpen tudjuk végezni:

[Pa].



Az összes hossz, a fűtési rendszer mértékadó áramkörének a teljes hosszát jelenti. A 150-es szorzó az előzetesen felvett fajlagos súrlódási veszteség értéke (ez változhat 100-150 között). A kettes szorzó azért szerepel, mert általában a súrlódási és alaki veszteségek fele-fele arányban vannak jelen a rendszerben, s így megkapjuk az előzetesen becsült összes nyomásszükségletet. A korábban meghatározott tömegáramhoz és ehhez a nyomáshoz választunk egy keringtető szivattyút, majd a kiválasztott szivattyú adataiból határozzuk meg a fajlagos súrlódási veszteséget.


3.3.3. Központi fűtések méretezése táblázatok és nomogramok segítségével

A fűtési csőhálózat méretezéséhez szolgálnak a 3.18., 3.19. és 3.20. táblázatok. A táblázatok úgy készültek, hogy azok a fűtővíz közepes hőmérséklete szerint legyenek használhatók. Sorrendben 40°C, 60°C és 80°C középhőmérsékletű víz hőhordozóra állnak rendelkezésre.

[kép]

3.18. táblázat
Fűtésméretezés 40°C

[kép]

3.18. táblázat 1. folytatása
Fűtésméretezés 40°C

[kép]

3.18. táblázat 2. folytatása
Fűtésméretezés 40°C

[kép]

3.19. táblázat
Fűtésméretezés 60°C

[kép]

3.19. táblázat 1. folytatása
Fűtésméretezés 60°C

[kép]

3.19. táblázat 2. folytatása
Fűtésméretezés 60°C

[kép]

3.20. táblázat
Fűtésméretezés 80°C

[kép]

3.20. táblázat 1. folytatása
Fűtésméretezés 80°C

[kép]

3.20. táblázat 2. folytatása
Fűtésméretezés 80°C

Radiátoroknál korrigálni kell a fűtőfelület nagyságát, ha a fűtővíz középhőmérséklete és a helyiség hőmérsékletének különbsége nem 60 K. A korrekciós tényező kiszámítása a következőképpen történik:

ahol:



A számítás kissé nehézkes, ezért a 3.21. táblázatból kiolvashatók az értékek.

3.21. táblázat
Radiátor korrekciós tényező

Lehetőség van az alaki ellenállások egyszerűbb számítására is, amennyiben az alaki ellenállás-tényezővel beszorozzuk a táblázatban (3.22. táblázat) található értéket, s ekkor egyenértékű csőhosszként kapjuk meg azt. Ilyenkor a valódi hosszhoz hozzáadjuk az egyenértékű csőhosszat, s ezáltal csak hosszakkal számoljuk az ellenállást.

3.22. táblázat
Egyenértékű csőhossz ζ=1 esetén

Egycsöves fűtésnél korrekciót kell alkalmazni, melyhez a 3.10. ábra ad segítséget.

[kép]

3.10. ábra
Radiátor korrekció egycsöves fűtésnél

A méretezéseket végezhetjük nomogramok segítségével is (3.11., 3.12. ábrák).

[kép]

3.11. ábra
Méretezési nomogram fűtéshez 40°C

[kép]

3.12. ábra
Méretezési nomogram fűtéshez 60°C

[kép]

3.13. ábra
Méretezési nomogram fűtéshez 80°C

Az alaki veszteség fűtésnél is meghatározható nomogram segítségével (3.14. ábra).

[kép]

3.14. ábra
Méretezési nomogram alaki veszteség meghatározásához fűtésre

Padlófűtés méretezésénél a burkolatok hővezetési ellenállását (R) figyelembe kell venni. A padló hővezetési ellenállását megkapjuk a 3.15. ábrából.

[kép]

3.15. ábra
Padlószerkezetek hővezetési ellenállásai

Padlófűtés méretezéséhez is állnak rendelkezésre méretezési nomogramok. Itt arra kell figyelni, hogy az egyes fűtési áramkörök hossza lehetőleg azonos legyen, mert ilyenkor hasonló lesz az ellenállásuk is. A méretezési nomogramokat a 3.16., 3.17., 3.18. és 3.19 ábrák mutatják.

[kép]

3.16. ábra
Méretezési nomogram padlófűtéshez, padló hővezetési ellenállása R=0,01 (csempe, kőburkolat, PVC, ragasztott linóleum 3 mm vastagságig)

[kép]

3.17. ábra
Méretezési nomogram padlófűtéshez, padló hővezetési ellenállása R=0,05 (mozaikparketta, 8 mm vastag csempe és kőburkolat, 20%-a szőnyeggel fedve)

[kép]

3.18. ábra
Méretezési nomogram padlófűtéshez, padló hővezetési ellenállása R=0,1 (szőnyeg, 15 mm vastag parketta)

[kép]

3.19. ábra
Méretezési nomogram padlófűtéshez, padló hővezetési ellenállása R=0,15 (szőnyeg, 22 mm vastag parketta)

Hasznos segítséget ad a 3.20. ábra a padlófűtési körök ellenállásának meghatározásához, valamint a szükséges csőhosszak meghatározásához.

[kép]

3.20. ábra
Padlófűtési áramkörök ellenállásának meghatározása

Falfűtésnél az 1 m2 fűtőfelület által leadott hőt kapjuk meg a 3.21. ábrából, a közepes túl-hőmérséklet (fűtővíz középhőmérséklet - helyiséghőmérséklet) és a fektetési sűrűség (a - sortávolság) függvényében külső fal esetében és a 3.22. ábrából belső fal estében.

3.21. ábra
Falfűtés hőleadása külső falon

Belső falnál nem kell hőszigetelést alkalmazni, mert az egyik helyiség veszteséghője fűti a másik helyiséget. Az a helyiség, ahol beépítjük a falfűtést a primer helyiség és a másik pedig a szekunder. Ha a másik helyiség felé nem áramolhat hő, akkor szigetelni kell a falat és úgy méretezzük, mintha külső fal lenne.

3.22. ábra
Falfűtés hőleadása belső falon

A falfűtést méretezhetjük táblázat segítségével is (3.23. táblázat). Ha pl. egy szobában 50°C a közepes fűtővíz hőmérséklet és a sortávolság 15 cm, akkor a leadott hőmennyiség 132 W/m2. A táblázatban a hőleadás alatt szereplő három szám azt mutatja, hogy 5, 10, 15 K hőfoklépcsőnél mekkora felületetnél nagyobbat ne építsünk be egy áramkörhöz ahhoz, hogy az áramlási sebesség ne legyen nagyobb 0,5 m/s-nál.

3.23. táblázat
Falfűtés méretező táblázat

Minden fűtési fajtánál, akár radiátoros fűtés, akár felületfűtés (padló, vagy fal) az áramlási ellenállásokat azonos nagyságúra kell alakítani, hogy a méretezett állapot legyen. Ha a csőméretekkel tudjuk ezt elérni az a legjobb, de sokszor adódik olyan eset, hogy a közelebbi hőleadók ellenállása kisebb. Ezt ki kell egyenlíteni, s emiatt fojtásokat kell beépíteni. A legjobb megoldás, ha az előremenő vezetékbe kerül a szabályozószelep és a visszatérő vezetékbe a fojtás (visszatérő csavarzat).
A Heimeier radiátorszelepek készülnek egycsöves és kézcsöves fűtési rendszerhez. Kinézetre az eltérés nagyon kicsi, így oda kell figyelni, hogy mihez vesszük. Ezeknél lehetőség van a szabályozó szelepen történő fojtásra, hiszen itt nem építünk be visszatérő csavarzatot (3.23. ábra).

3.23. ábra
Heimeier alsó csatlakozású radiátorszelep

3.24. ábra
Szabályozási görbék radiátor-szabályozószelephez kétcsöves fűtésnél

3.25. ábra
Szabályozási görbe radiátor-szabályozószelephez egycsöves fűtésnél

A 3.23. ábrán látható radiátorszelep szabályozási görbéi láthatók a 3.24. ábrán kétcsöves fűtéshez és a 3.25. ábrán egycsöves fűtéshez. Csak egycsöves fűtéshez szolgál a teljesen alsó csatlakozású Heimeier szelep (3.26. ábra).

3.26. ábra
Teljesen alsó csatlakozású radiátorszelep

A radiátorszelep beömlési tényezője gyárilag kb. 35%-ra van beállítva, amit a helyszínen át lehet állítani a szükségesnek megfelelően. Hagyományos szelepeknél jobb a visszatérő csavarzattal történő fojtás (3.27. és 3.28. ábrák).

3.27. ábra
Visszatérő csavarzat

3.28. ábra
Heimeier visszatérő csavarzat szabályozási görbéi

Kapható hozzájuk különféle termosztát-fej, s ezáltal nagyon széles választék áll rendelkezésre. Hagyományos szeleppel összeépített termosztát-fej látható a 3.29. ábrán.

3.29. ábra
Hagyományos szeleppel összeépített termosztát-fej A 3.30. és 3.31. ábrákon a különböző termosztát-fejek láthatók.

3.30. ábra
Termosztát-fej kialakítások I.

3.31. ábra
Termosztát-fej kialakítások II.

A távérzékelővel ellátott termosztát-fejek alkalmasak a felületfűtések szabályozására is.


[Tervezés 3.4.]