Berechnung einer Einrohrheizung: Was bei der Berechnung zu beachten ist + Praxisbeispiel

Ein Einrohrheizungssystem ist eine der Lösungen für die Verlegung von Rohren innerhalb von Gebäuden mit Anschluss von Heizgeräten.Dieses Schema scheint das einfachste und effektivste zu sein. Der Bau eines Heizungszweiges in der „Einrohr“-Variante ist für Hausbesitzer günstiger als andere Methoden.

Um den Betrieb des Systems sicherzustellen, ist es notwendig, eine vorläufige Berechnung eines Einrohr-Heizsystems durchzuführen. Dadurch können Sie die gewünschte Temperatur im Haus aufrechterhalten und einen Druckverlust im Netzwerk verhindern. Es ist durchaus möglich, diese Aufgabe alleine zu bewältigen. Zweifeln Sie an Ihren Fähigkeiten?

Wir erklären Ihnen die konstruktiven Besonderheiten eines Einrohrsystems, geben Beispiele für Arbeitspläne und erklären, welche Berechnungen bei der Planung des Heizkreises durchgeführt werden müssen.

Ausführung als Einrohr-Heizkreis

Die hydraulische Stabilität des Systems wird traditionell durch die optimale Wahl der Nennweite von Rohrleitungen (Dusl) sichergestellt. Es ist ganz einfach, durch die Auswahl der Durchmesser ein stabiles Schema zu implementieren, ohne zuvor Heizsysteme mit Thermostaten zu konfigurieren.

Es steht in direktem Zusammenhang mit solchen Heizsystemen Einrohrschema bei vertikaler/horizontaler Installation von Heizkörpern und bei völligem Fehlen von Absperr- und Regelventilen an den Steigleitungen (Abzweigungen zu den Geräten).

Ein anschauliches Beispiel für den Einbau eines Heizkörperelements in einen Kreislauf, der nach dem Zirkulationsprinzip mit einem Rohr organisiert ist. In diesem Fall werden Metall-Kunststoff-Rohrleitungen mit Metallarmaturen verwendet

Durch die Änderung der Rohrdurchmesser in einem Einrohr-Ringheizkreis ist es möglich, die vorhandenen Druckverluste einigermaßen genau auszugleichen. Die Steuerung der Kühlmittelströme in jedem einzelnen Heizgerät wird gewährleistet durch Einbau eines Thermostats.

Normalerweise werden im Rahmen des Prozesses der Planung eines Heizsystems nach einem Einrohrsystem in der ersten Phase Heizkörperrohreinheiten gebaut. Im zweiten Schritt werden die Zirkulationsringe miteinander verbunden.

Eine klassische Kreislauflösung, bei der ein Rohr für den Kühlmittelfluss und die Wasserverteilung durch die Heizkörper verwendet wird. Dieses Schema ist eine der einfachsten Optionen (+)

Beim Entwurf einer Rohrleitungseinheit für ein einzelnes Gerät muss der Druckverlust an der Einheit ermittelt werden. Die Berechnung erfolgt unter Berücksichtigung der gleichmäßigen Verteilung des Kühlmittelstroms durch den Thermostat relativ zu den Anschlusspunkten in diesem Kreislaufabschnitt.

Im Rahmen desselben Vorgangs erfolgt die Berechnung des Dochtwirkungskoeffizienten sowie die Bestimmung des Bereichs der Strömungsverteilungsparameter im Schließabschnitt. Basierend auf dem berechneten Zweigbereich bauen sie einen Umlaufring auf.

Verbindung von Zirkulationsringen

Um die Zirkulationsringe eines Einrohrkreislaufs effizient zu verbinden, wird zunächst eine Berechnung möglicher Druckverluste (∆Po) durchgeführt. In diesem Fall wird der Druckverlust am Regelventil (∆Рк) nicht berücksichtigt.

Anschließend wird anhand des Kühlmitteldurchflusses am letzten Abschnitt des Zirkulationsrings und des Wertes von ∆Рк (Diagramm in der technischen Dokumentation des Geräts) der Einstellwert des Regelventils ermittelt.

Der gleiche Indikator kann durch die Formel bestimmt werden:

Kv=0,316G / √∆Рк,

Wo:

• Kv - Einstellungswert;
• G – Kühlmittelfluss;
• ∆Рк – Druckverlust am Steuerventil.

Ähnliche Berechnungen werden für jedes einzelne Regelventil in einem Einrohrsystem durchgeführt.

Der Bereich der Druckverluste an jedem Ventil wird zwar nach folgender Formel berechnet:

∆Ркo=∆Ро + ∆Рк – ∆Рn,

Wo:

• ∆Ro – möglicher Druckverlust;
• ∆Рк – Druckverlust am PV;
• ∆Рn – Druckverlust im Abschnitt des n-Umlaufrings (ohne Berücksichtigung von Umluftverlusten).

Wenn aufgrund von Berechnungen die erforderlichen Werte für ein Einrohr-Heizsystem als Ganzes nicht erreicht wurden, wird empfohlen, die Version eines Einrohrsystems zu verwenden, die automatische Durchflussregler umfasst.

Automatischer Durchflussregler an der Kühlmittelrücklaufleitung installiert. Das Gerät regelt den gesamten Kühlmitteldurchfluss für den gesamten Einrohrkreislauf

Geräte wie automatische Regler werden an den Endabschnitten des Stromkreises (Verbindungsknoten an Steigleitungen, Abgangszweigen) an den Verbindungspunkten zur Rücklaufleitung montiert.

Wenn Sie die Konfiguration des automatischen Reglers technisch ändern (Austausch von Ablassventil und Stopfen), ist der Einbau von Geräten auch an den Kühlmittelzuleitungen möglich.

Mit Hilfe automatischer Durchflussregler werden die Zirkulationsringe miteinander verbunden. Dabei wird der Druckverlust ∆Рс an den Endabschnitten (Steigleitungen, Instrumentenabzweige) ermittelt.

Restdruckverluste innerhalb der Grenzen des Zirkulationsrings werden auf gemeinsame Rohrleitungsabschnitte (∆Рмр) und einen gemeinsamen Durchflussregler (∆Рр) verteilt.

Der Wert der temporären Einstellung des allgemeinen Reglers wird gemäß den in der technischen Dokumentation dargestellten Diagrammen unter Berücksichtigung von ∆Рмр der Endabschnitte ausgewählt.

Berechnen Sie den Druckverlust an den Endabschnitten mit der Formel:

∆Рс=∆Рпп – ∆Рмр – ∆Рр,

Wo:

• ∆Рр – berechneter Wert;
• ∆Рpp – spezifizierter Druckabfall;
• ∆Рмр – Prab-Verluste auf Pipelineabschnitten;
• ∆Рр – Verluste Prab auf dem gemeinsamen RV.

Der automatische Regler des Hauptzirkulationsrings (sofern der Druckabfall zunächst nicht angegeben wird) wird unter Berücksichtigung der Einstellung des minimal möglichen Wertes aus dem Einstellbereich in der technischen Dokumentation des Geräts konfiguriert.

Die Qualität der Durchflussregelung durch die Automatisierung des allgemeinen Reglers wird durch den Unterschied im Druckverlust an jedem einzelnen Regler der Steigleitung oder des Instrumentenzweigs gesteuert.

Anwendung und Business Case

Das Fehlen von Anforderungen an die Temperatur des gekühlten Kühlmittels ist Ausgangspunkt für die Auslegung von Einrohrheizungssystemen mit Thermostaten mit Einbau von Thermostaten an den Heizkörperzuleitungen. In diesem Fall ist es zwingend erforderlich, das Heizgerät mit einer automatischen Steuerung auszustatten.

Ein Thermostat, der in der Leitung installiert ist, die den Heizkörper mit Kühlmittel versorgt. Für die Installation wurden Metallbeschläge verwendet, die sich für die Arbeit mit Polypropylenrohren eignen

In der Praxis werden auch Schaltungslösungen eingesetzt, bei denen an den Heizkörperzuleitungen keine Thermostatgeräte vorhanden sind. Der Einsatz solcher Systeme wird jedoch durch leicht unterschiedliche Prioritäten bei der Gewährleistung des Mikroklimas bestimmt.

Typischerweise werden Einrohrsysteme ohne automatische Steuerung für Raumgruppen verwendet, die den Ausgleich von Wärmeverlusten (50 % oder mehr) durch zusätzliche Geräte berücksichtigen: Zuluft, Klimaanlage, Elektroheizung.

Auch die Ausführung von Einrohrsystemen findet sich in Projekten, bei denen Vorschriften eine Kühlmitteltemperatur zulassen, die über dem Grenzwert des Betriebsbereichs des Thermostats liegt.

Projekte von Mehrfamilienhäusern, bei denen der Betrieb des Heizsystems auf dem Wärmeverbrauch durch Zähler basiert, werden in der Regel nach einem Perimeter-Einrohrschema gebaut.

Das Perimeter-Einrohrsystem ist eine Art „Klassiker des Genres“, der häufig in der Praxis des kommunalen und privaten Wohnungsbaus eingesetzt wird. Gilt als einfach und wirtschaftlich für verschiedene Bedingungen (+)

Die wirtschaftliche Rechtfertigung für die Umsetzung eines solchen Systems hängt von der Lage der Hauptsteigleitungen an verschiedenen Stellen des Bauwerks ab.

Die wichtigsten Berechnungskriterien sind die Kosten für zwei Hauptmaterialien: Heizungsrohre und Armaturen.

Nach praktischen Beispielen für die Implementierung eines Perimeter-Einrohrsystems geht eine Vergrößerung des Dу der Durchflussfläche von Rohrleitungen um den Faktor zwei mit einer Erhöhung der Anschaffungskosten für Rohre um das 2- bis 3-fache einher. Und die Kosten für Beschläge steigen bis auf das Zehnfache, je nachdem, aus welchem ​​Material die Beschläge bestehen.

Berechnungsgrundlage für den Einbau

Die Installation eines Einrohrkreislaufs unterscheidet sich hinsichtlich der Anordnung der Arbeitselemente praktisch nicht von der Installation desselben Zweirohrsysteme. Hauptsteigleitungen befinden sich normalerweise außerhalb von Wohngebäuden.

Die SNiP-Regeln empfehlen die Verlegung von Steigleitungen in speziellen Schächten oder Dachrinnen. Der Wohnungszweig ist traditionell um den Umfang herum gebaut.

Ein Beispiel für die Platzierung von Heizungsrohrleitungen in speziell gestanzten Löchern. Diese Version des Geräts wird häufig im modernen Bauwesen eingesetzt

Die Rohrleitungen werden in einer Höhe von 70–100 mm ab der Oberkante des Bodensockels verlegt. Oder die Montage erfolgt unter einem Ziersockel mit einer Höhe ab 100 mm und einer Breite bis 40 mm. Die moderne Produktion produziert solche Spezialauskleidungen für die Installation von Sanitär- oder Elektrokommunikationsanlagen.

Die Verrohrung des Heizkörpers erfolgt nach dem Top-Down-Prinzip mit einseitiger oder beidseitiger Rohrzuführung. Die Position der Thermostate „auf einer bestimmten Seite“ ist nicht kritisch, aber wenn Installation von Heizgeräten Wird neben der Balkontür gearbeitet, muss der Einbau von TP auf der türfernsten Seite erfolgen.

Die Verlegung von Rohren hinter der Fußleiste scheint aus dekorativer Sicht vorteilhaft zu sein, erinnert jedoch an die Nachteile, wenn es darum geht, durch Bereiche mit Innentüren zu führen.

Rohrleitungen unter einem dekorativen Sockel verlegt. Man könnte sagen, eine klassische Lösung für Einrohrsysteme, die in Neubauten verschiedener Klassen implementiert werden

Der Anschluss von Heizgeräten (Heizkörpern) mit Einrohr-Steigleitungen erfolgt nach Schemata, die eine leichte Längenausdehnung der Rohre zulassen, oder nach Schemata mit Ausgleich der Rohrdehnung infolge von Temperaturänderungen.

Die dritte Möglichkeit für Schaltungslösungen, die den Einsatz eines Drei-Wege-Reglers beinhaltet, ist aus wirtschaftlichen Gründen nicht zu empfehlen.

Wenn es bei der Anlagenplanung darum geht, Steigleitungen verdeckt in Mauernuten zu verlegen, empfiehlt es sich, als Anschlussarmaturen Eckthermostate vom Typ RTD-G und Absperrventile ähnlich den Geräten der RLV-Serie zu verwenden.

Anschlussmöglichkeiten: 1,2 – für Systeme, die eine lineare Ausdehnung von Rohren ermöglichen; 3.4 – für Systeme, die für die Nutzung zusätzlicher Wärmequellen ausgelegt sind; 5.6 – Lösungen auf Basis von Dreiwegeventilen gelten als unrentabel (+)

Der Durchmesser des Rohrabzweigs zu den Heizgeräten wird nach folgender Formel berechnet:

D>= 0,7√V,

Wo:

• 0,7 - Koeffizient;
• V – Innenvolumen des Kühlers.

Die Abzweigung erfolgt mit einem gewissen Gefälle (mindestens 5 %) in Richtung des freien Austritts des Kühlmittels.

Auswahl des Hauptzirkulationsrings

Wenn die Projektlösung die Installation eines Heizsystems auf Basis mehrerer Zirkulationsringe vorsieht, muss der Hauptzirkulationsring ausgewählt werden. Die Wahl sollte theoretisch (und praktisch) nach dem maximalen Wärmeübertragungswert des am weitesten entfernten Heizkörpers erfolgen.

Dieser Parameter beeinflusst in gewissem Maße die Beurteilung der gesamten hydraulischen Belastung, die auf den Zirkulationsring einwirkt.

Zirkulationsring im Bild eines Strukturdiagramms. Für unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten kann es mehrere solcher Ringe geben. In diesem Fall ist nur ein Ring der Hauptring (+)

Die Wärmeübertragung eines entfernten Geräts wird nach folgender Formel berechnet:

Atp = Qv / Qop + ΣQop,

Wo:

• Atp – berechnete Wärmeübertragung des entfernten Geräts;
• Qв – erforderliche Wärmeübertragung des entfernten Geräts;
• Qop – Wärmeübertragung von Heizkörpern in den Raum;
•  ΣQop – die Summe der erforderlichen Wärmeübertragung aller Geräte im System.

In diesem Fall kann der Parameter für die Menge der erforderlichen Wärmeübertragung aus der Summe der Werte von Geräten bestehen, die dazu bestimmt sind, das Gebäude als Ganzes oder nur einen Teil des Gebäudes zu versorgen.Zum Beispiel bei der separaten Berechnung der Wärme für Räume, die von einer separaten Steigleitung abgedeckt werden, oder für einzelne Bereiche, die von einem Gerätezweig versorgt werden.

Im Allgemeinen wird die berechnete Wärmeübertragung aller anderen im System installierten Heizkörper nach einer etwas anderen Formel berechnet:

Atp = Qop / Qpom,

Wo:

• Qop – erforderliche Wärmeübertragung für einen separaten Heizkörper;
• Qpom – Wärmebedarf für einen bestimmten Raum, in dem ein Einrohrkreislauf verwendet wird.

Der einfachste Weg, die Berechnungen zu verstehen und die erhaltenen Werte anzuwenden, ist die Verwendung eines konkreten Beispiels.

Praktisches Rechenbeispiel

Ein Wohngebäude erfordert ein thermostatgesteuertes Einrohrsystem.

Der Nenndurchsatz des Gerätes beträgt bei maximaler Einstellgrenze 0,6 m³/h/bar (k1). Die maximal mögliche Durchsatzkennlinie für diesen Einstellwert beträgt 0,9 m³/h/bar (k2).

Der maximal mögliche Differenzdruck des TR (bei einem Geräuschpegel von 30 dB) beträgt nicht mehr als 27 kPa (ΔР1). Pumpendruck 25 kPa (ΔР2). Betriebsdruck für das Heizsystem – 20 kPa (ΔР).

Es ist notwendig, den Druckverlustbereich für den TR (ΔР1) zu bestimmen.

Der interne Wärmeübergangswert wird wie folgt berechnet: Atr = 1 – k1/k2 (1 – 06/09) = 0,56. Daraus wird der erforderliche Druckverlustbereich am TR berechnet: ΔР1 = ΔР * Atr (20 * 0,56...1) = 11,2...20 kPa.

Wenn unabhängige Berechnungen Sollte es zu unerwarteten Ergebnissen kommen, ist es besser, sich an Spezialisten zu wenden oder zur Überprüfung einen Computerrechner zu verwenden.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Detaillierte Analyse der Berechnungen mit einem Computerprogramm mit Erläuterungen zur Installation und Verbesserung der Funktionalität des Systems:

Es ist zu beachten, dass eine vollständige Berechnung selbst der einfachsten Lösungen mit einer Vielzahl berechneter Parameter einhergeht. Natürlich ist es fair, ausnahmslos alles zu berechnen, vorausgesetzt, die Heizungsstruktur ist nah an der Idealstruktur organisiert. In Wirklichkeit ist jedoch nichts ideal.

Daher verlassen sie sich häufig auf Berechnungen als solche sowie auf praktische Beispiele und auf die Ergebnisse dieser Beispiele. Besonders beliebt ist dieser Ansatz im privaten Wohnungsbau.

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