Dobór średnic przewodów jako niezbędny element regulacji hydraulicznej instalacji c.o.
Rys. 1. Porównanie kosztów łącznych instalacji w funkcji oporów jednostkowych pompowania R
Za poprawny dobór średnic przewodów instalacji grzewczych odpowiada projektant, ale w przypadku instalacji w małych i średnich obiektach etap projektowy jest często pomijany. Brak projektu skutkuje przeważnie „oszczędnym” wykonaniem, czyli małymi średnicami albo ich przewymiarowaniem. Pierwsze podejście powoduje szybkie pojawianie się problemów, dlatego dominuje przewymiarowywanie, które pozwala zapobiec skargom klientów na niewydolną instalację. W obu przypadkach inwestor ponosi jednak niepotrzebne koszty. Żeby uniknąć takich problemów, w przypadku niedużych obiektów można skorzystać z uproszczonych, zgodnych ze sztuką inżynierską metod doboru średnic instalacji. Warto je stosować także w budynkach modernizowanych, np. w przypadku gdy przewody stalowe wymieniane są na wielowarstwowe lub miedziane.
Zobacz także
Panasonic Marketing Europe GmbH Sp. z o.o. Agregaty z naturalnym czynnikiem chłodniczym w sklepach spożywczych
Dla każdego klienta sklepu spożywczego najważniejsze są świeżość produktów, ich wygląd i smak. Takie kwestie jak wyposażenie sklepu, wystrój czy profesjonalizm obsługi są dla niego ważne, ale nie priorytetowe....
Dla każdego klienta sklepu spożywczego najważniejsze są świeżość produktów, ich wygląd i smak. Takie kwestie jak wyposażenie sklepu, wystrój czy profesjonalizm obsługi są dla niego ważne, ale nie priorytetowe. Dlatego kwestia odpowiedniego chłodzenia jest w sklepach kluczowa, ponieważ niektóre produkty tracą przydatność do spożycia, jeśli nie są przechowywane w odpowiednio niskiej temperaturze. Do jej zapewnienia przeznaczone są między innymi agregaty wykorzystujące naturalny czynnik chłodniczy.
Panasonic Marketing Europe GmbH Sp. z o.o. Projektowanie instalacji HVAC i wod-kan w gastronomii
Ważnym aspektem, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania instalacji sanitarnych w obiektach gastronomicznych, jest konieczność zapewnienia nie tylko komfortu cieplnego, ale też bezpieczeństwa...
Ważnym aspektem, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania instalacji sanitarnych w obiektach gastronomicznych, jest konieczność zapewnienia nie tylko komfortu cieplnego, ale też bezpieczeństwa pracowników i gości restauracji. Zastosowane rozwiązania wentylacyjne i grzewczo-klimatyzacyjne muszą być energooszczędne, ponieważ gastronomia potrzebuje dużych ilości energii przygotowania posiłków i wentylacji.
TTU Projekt Schodołazy towarowe - urządzenia transportowe dla profesjonalistów
Elektryczne schodołazy towarowe produkowane są z myślą o szczególnych warunkach pracy w branży budowlanej, transportowej i instalatorskiej - konieczności szybkiego wejścia po schodach, transportu nieporęcznych...
Elektryczne schodołazy towarowe produkowane są z myślą o szczególnych warunkach pracy w branży budowlanej, transportowej i instalatorskiej - konieczności szybkiego wejścia po schodach, transportu nieporęcznych ładunków, ich załadunku do samochodu czy automatycznego poziomowania. Pozwalają zmniejszyć obciążenie pracowników oraz zwiększyć bezpieczeństwo ich pracy.
W artykule: • Jak dobrać średnice instalacji centralnego ogrzewania? • Kryterium pierwsze: średnica zewnętrzna/wewnętrzna • Kryterium drugie: moc dostarczana daną działką • Kryterium trzecie: prędkość • Kryterium czwarte: różnica temperatur zasilania i powrotu |
O regulacji hydraulicznej instalacji ogrzewania napisano już dużo, również na łamach „Rynku Instalacyjnego”. I słusznie – jest to etap ważny i nie do pominięcia. Jednak żeby wyregulowana hydraulicznie instalacja pracowała poprawnie, należy wcześniej prawidłowo dobrać średnice jej przewodów.
Obliczenia oporów przepływu i równoważenia hydraulicznego są stosunkowo złożone. Przykładowo formuła Colebroocka–White’a służąca do wyliczania wartości współczynnika oporów liniowych ë jest bardzo skomplikowana, opiera się bowiem nie na równaniach, ale na wzorach doświadczalnych. Obliczanie doboru średnic jest dużo łatwiejsze, ponieważ formuły te wynikają z równań i są prostsze.
Dobierając średnice przewodów instalacji grzewczej, poza samą wielkością mocy grzewczej dostarczaną przez daną działkę (odcinki instalacji o stałym strumieniu masy i średnicy), należy pamiętać jeszcze o kilku innych aspektach. Dlatego w niniejszym artykule zawarto pomoce w postaci tabel doboru średnic (tabela 2, 3 i 4).
W odniesieniu do dużych i bardzo dużych obiektów projekt branży sanitarnej, w tym instalacji grzewczej, jest wykonywany zawsze. Powodem jest nie tylko oczywisty wymóg przepisów, ale i zdroworozsądkowa kalkulacja. W budownictwie dominują trzy branże – konstrukcyjna, elektryczna i sanitarna. W branży konstrukcyjnej występuje ryzyko katastrofy, w branży elektrycznej ryzyko pożaru czy porażenia prądem, a w branży sanitarnej aż takich znacznych zagrożeń nie ma. Jednak pomimo tego świadomy inwestor nie zaryzykuje braku projektu, gdyż grozi to nieprawidłowym działaniem części lub całej instalacji. W przypadku dużej instalacji problematyczne – praco- i kosztochłonne – będzie nie tylko zdiagnozowanie przyczyn jej niepoprawnej pracy, ale również ich usunięcie. Może być wówczas potrzebna wymiana elementów instalacji – powiększenie źródła ciepła, armatury, średnic przewodów czy innych dobranych urządzeń. Biorąc pod uwagę fakt, że są to często roboty ulegające zakryciu, po których wykonywane są inne prace budowlane czy wykończeniowe (jak np. wylewki na przewodach rozprowadzających instalacji c.o., okładziny ścian, posadzki), awaria instalacji w takich obiektach może być bardzo kosztowna.
Zatem w odniesieniu do obiektów wielokubaturowych, takich jak np. hotele, biurowce, apartamentowce czy centra handlowe, sprawa jest praktycznie przesądzona. A jak wygląda ta kwestia w małych obiektach, takich jak domy jednorodzinne, bliźniaki, czy średnich – w szkołach, przychodniach, pawilonach handlowych, kamienicach albo kilkupiętrowych budynkach wielorodzinnych?
Niestety, w przypadku instalacji w małych i średnich obiektach etap projektowy jest często pomijany. Instalator, któremu zlecane jest wykonanie instalacji, ten etap przygotowań „bierze na siebie”, jednak samego projektu sensu stricto nie opracowuje, nie zleca też jego wykonania projektantowi. Cena wykonania instalacji, którą podaje inwestorowi, jest zryczałtowana. Koszt doboru jej elementów jest już w niej domyślnie zawarty, ale taka pozycja jak projekt w ogóle w kosztorysie nie występuje. Kwestia ta dotyczy nie tylko instalacji nowych, ale również wymian, np. z technologii tradycyjnej – rur stalowych – na nowe wielowarstwowe lub z tworzyw, jako części większego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego.
Przyczyną takiej postawy jest oczywiście specyficznie rozumiane poszukiwanie oszczędności. Jeśli można wybierać między wykonaniem instalacji zgodnie z projektem oraz jej wykonaniem bez projektu, ta druga opcja wydaje się kusząco tańsza. Decyzja taka może jednak mieć odwrotne od zamierzonych skutki – w postaci konieczności poniesienia jeszcze większych wydatków.
Kolejnym zjawiskiem są dwa podejścia przy wykonywaniu instalacji – tzw. oszczędne oraz przewymiarowywanie. Podejście oszczędne to przyjmowanie zbyt małych średnic przewodów, grzejników i pomp. Jego konsekwencją jest późniejsza konieczność wymiany tych elementów na większe. Ponieważ skargi klientów w środku sezonu nie są dla instalatorów żadną przyjemnością, aby ich uniknąć, skłaniają się oni częściej ku drugiej skrajności i znacząco przewymiarowywują elementy instalacji. W obu przypadkach dochodzi do ponoszenia zbędnych kosztów. W pierwszym wykonawca musi poprawiać swoją pracę, a w drugim koszty obciążają inwestora i są ukryte w wyższej cenie instalacji.
Można temu zapobiec, wykonując instalację ściśle według sporządzonego wcześniej projektu. Na podstawie doświadczenia ze szkoleń dla instalatorów mogę stwierdzić, że jeśli zapytamy grupę 20–30 uczestników, nierzadko ze sporym stażem: „kto z Państwa wykonuje małe i średnie instalacje według projektu?”, to zazwyczaj nikt się nie zgłosi. Instalatorzy uciekają wzrokiem albo spoglądają na siebie, uśmiechając się, co może oznaczać albo skromne „wiemy, że projekt powinien być, ale oszczędzamy na nim”, albo dumne „my się na fachu znamy i projektu nie potrzebujemy”. Zatem znaczna, jeśli nie przeważająca część małych i średnich instalacji jest wykonywana bez projektu.
Doceniając wiedzę i doświadczenie zarówno projektantów, jak i instalatorów, jestem zwolennikiem sparafrazowanej ewangelicznej zasady – instalatorom należy oddać to, co instalacyjne, a projektantom, co projektowe. Jak to rozumieć? Poprawne zwymiarowanie instalacji, czyli dobór wielkości źródła, wymienników, pomp, układów mieszania, przewodów, armatury, grzejników, nastaw zaworów, nie jest kwestią wiedzy czy doświadczenia (praktyki), ale:
- zebrania odpowiednich danych (np. wymiarów, parametrów materiałów),
- przyjęcia poprawnych założeń (np. temperatury, zysków, intensywności wentylacji),
- ich metodycznego wyliczenia.
Są to więc czynności stricte projektowe. Nie ma osoby, nawet najbardziej wykształconej i najbardziej doświadczonej w praktyce projektowej czy wykonawczej, która byłaby w stanie w instalacji składającej się ze stu grzejników (bo i takie są wykonywane bez projektu) dobrać prawidłowo każdy z nich, określić, jakie mają być średnice wszystkich działek (których może być kilkadziesiąt), o doborach nastaw zaworów nie wspominając. Dlaczego więc pomimo powszechnego braku projektów nie mamy do czynienia z częstymi reklamacjami? Powodem jest wykorzystywanie wspomnianej drugiej opcji, czyli znaczne przewymiarowywanie elementów instalacji. Klienci są w tym wypadku finalnie zadowoleni – mają ciepło. Ale czy nadal byliby tacy, mając świadomość, że ich instalacja jest o 30–40% albo i więcej przewymiarowana (czytaj: niepotrzebnie droższa)?
Projektant przy doborze urządzeń zobowiązany jest do uwzględnienia pewnego zapasu, zwykle ok. 10%. Odnosi go jednak do wartości wynikających z dokładnych obliczeń, np. dobierając pompę, uwzględnia 10% zapasu zarówno dla wartości wyliczonego ciśnienia ∆p (wysokości podnoszenia w [Pa] lub w [m H20]), jak i wyliczonego wydatku V (przepływ w [m3/s] lub [kg/h]). Zapas ten ma stanowić margines bezpieczeństwa w sytuacji spadku pierwotnych właściwości instalacji, np. skorodowania rur, zakamienienia wymiennika, lub warunków odbiegających od obliczeniowych, jak np. wyższa od normatywnej intensywność wentylacji, mniejsze od założonych zyski ciepła itp. Jeśli nie bazuje się na poprawnie wyliczonej wartości, margines zapasu znacząco się poszerza, na tyle, że nadmierne koszty zaczynają przewyższać oszczędności wynikające z pominięcia projektu. Przy dobieraniu elementów „na wyczucie” z pewnością zdarzają się też sytuacje, w których jedne elementy są przewymiarowane (za duże), a inne mimo wszystko niedoszacowane (za małe).
„W pamięci” czy „na kartce” można wymyślić schemat instalacji, przyjąć koncepcję jej rozprowadzenia, regulacji, naszkicować rozdział, połączenia. Nie da się jednak prawidłowo wyliczyć i dobrać wielkości średnic, grzejników, zaworów czy ich nastaw. Bez obliczeń nie uda się „wstrzelić” w prawidłową wartość dla kilkudziesięciu czy kilkuset elementów.
Posłużę się przykładem, który często wykorzystuję podczas szkoleń. Pytam: „Co potrzebuje więcej ciepła przy podgrzaniu o 1°C: 1 dm3 stali czy 1 dm3 wody? A może potrzebują go tyle samo?”. Padają różne odpowiedzi, jednak aby odpowiedzieć „jakościowo”, czyli co potrzebuje więcej ciepła, należy podejść „ilościowo”, tzn. obliczyć, ile potrzeba ciepła w pierwszym przypadku, a ile w drugim. Nie da się prawidłowo odpowiedzieć bez przeprowadzenia obliczeń (intuicja może być zawodna).
Podobnie w projektowaniu – np. przy doborze średnic istotne są ścisłe kryteria ilościowe, a w tym wypadku dane z tablic własności materiałów i obliczenia. Każda inna metodyka (np. podejście typu „w innym obiekcie było podobnie, więc i tu zrobię tak samo”, „tak mi się wydaje”, „20 lat tak robię i klienci nie narzekają”) będzie skazana na porażkę, czyli błędy.
Niniejszy artykuł i przedstawione pomoce (tabele) nie mają na celu zastąpienia projektu. Mają ułatwić szybkie oszacowanie średnic, zorientowanie się w zakresie wielkości, wyłapanie omyłek, szybkie sprawdzenie. Ufam Czytelnikom instalatorom, że materiały te będą pomocą w ich pracy zawodowej, wykonawstwie, a nie okazją, żeby np. z powodu pośpiechu nie wykonać projektu. A nawet jeśli ktoś miałby w taki sposób z nich korzystać, i tak musi przynajmniej przeanalizować, z jakimi wielkościami i ich wartościami należy podejść do doboru. Przynajmniej taki będzie zatem walor tej publikacji.
Jak dobrać średnice instalacji centralnego ogrzewania?
W sytuacji kiedy instalacji nie dotyczą wymagania akustyczne (np. w budynkach przemysłowych, dla przewodów prowadzonych na estakadach zewnętrznych albo w gruncie) kryterium stanowić będzie oczywiście minimalizacja kosztów. Większe średnice umożliwią utrzymanie niskich prędkości, wyższe za to będą koszty samych przewodów i ich wyposażenia, czyli koszty inwestycyjne. Z drugiej strony przewody o mniejszych średnicach będą zajmować mniej miejsca i przede wszystkim będą tańsze, ale wyższe będą koszty pompowania, czyli koszty eksploatacyjne. Wyznaczanie średnicy polega w tym przypadku na balansowaniu pomiędzy kosztami materiałów a kosztami pompowania, tak aby ich suma była jak najniższa.
W niektórych instalacjach należy brać pod uwagę także inne kryteria, np. utrzymanie prędkości porywania albo samooczyszczania, możliwość odwodnienia itp. Natomiast w biurach, szkołach, szpitalach, a przede wszystkim w budynkach mieszkalnych istotny jest warunek nieprzekraczania dopuszczalnej prędkości, wynikający głównie z kryterium hałasu. W celu prawidłowego doboru średnicy przewodów należy postawić najpierw następujące pytania kwalifikujące:
- czy dobierać wewnętrzną czy zewnętrzną średnicę przewodu?
- jaka moc ma być dostarczana daną działką przewodu do dalszych elementów instalacji?
- jaką nieprzekraczalną prędkość należy utrzymać w przewodzie?
Są to oczywiste pytania, które należy uwzględnić. Na dobór wpływają jednak także inne kryteria, jak np. parametry pracy odbiorników ciepła w instalacji, tj. temperatura zasilania i powrotu, a dokładnie wynikająca z tych dwóch wartości różnica temperatury – inaczej: spadek temperatury lub wychłodzenie. Często spotykam się z pytaniem instalatorów: „jaką średnicą należy zasilić dany grzejnik, jeśli temperatura zasilania wynosi 70°C?”, przy czym nie jest podawana żadna informacja o temperaturze powrotu, co świadczy o braku świadomości, że ta druga wartość jest również niezbędna.
Istnieją zatem cztery kryteria doboru średnicy przewodów:
- rodzaj średnicy – wewnętrzna/zewnętrzna (dw/dz),
- moc przypisana danej działce (magistrala, poziom, pion, przewód rozprowadzający),
- dopuszczalna prędkość w przewodzie w danej części instalacji,
- obliczeniowa różnica temperatury czynnika grzewczego (∆t = tz – tp).
Kryterium pierwsze: średnica zewnętrzna/wewnętrzna
W terminologii instalacyjnej posługujemy się zawsze średnicą zewnętrzną lub, dla niektórych technologii, średnicą nominalną. Jednak w obliczeniach hydraulicznych znaczenie dla prędkości przepływu, oporów ma średnica wewnętrzna. To od niej zależy powierzchnia przekroju przepływu (tzw. światło rury). Grubość ścianek ma znaczenie w kwestiach uderzeń hydraulicznych, wytrzymałości, sztywności, kompensacji itp.
Pojawia się tu również ważny aspekt – technologia, w jakiej dobierany jest przewód (wykonywana instalacja). Należy pamiętać, że wyliczając konkretną średnicę wewnętrzną w zależności od technologii – np. miedziana, z tworzywa czy tradycyjna, czyli stalowa, w efekcie końcowym otrzymamy różne średnice zewnętrzne (nominalne). Różne technologie przewodów charakteryzują się różną grubością ścianki przewodu wynikającą z ich budowy czy właściwości, np. warstw, wytrzymałości, technologii wykonania, połączeń w danym systemie itd. Różny jest też typoszereg średnic – zazwyczaj tworzą one tzw. ciąg Renarda i kolejna średnica jest większa od poprzedniej w przybliżeniu o stały procent, ok. 25%.
Ze względu na różną grubość ścianek w zależności od technologii przy tych samych pozostałych kryteriach otrzymujemy dobraną tę samą minimalną średnicę wewnętrzną przewodu, lecz różne średnice zewnętrzne (nominalne), co ma znaczenie chociażby ze względu na wymagane miejsce (np. w szachcie, w ścianie) czy grubości przykrycia wylewki, mocowania itp.
Kryterium drugie: moc dostarczana daną działką
Moc przypisana działce wynika z obliczeń bilansu cieplnego. Projektując rozprowadzenie instalacji, danej działce przypisywana jest łączna moc wszystkich odbiorników, które są przez nią zaopatrywane.
Każdy branżysta wie, że im większa ilość ciepła przypisana jest danej działce, tym większa średnica przewodu. Ale na ile większa? Proporcjonalnie, w kwadracie, a może jeszcze według innej zależności? A jeśli proporcjonalnie, to jaka jest ta proporcja? Na końcu artykułu znajduje się wyprowadzenie formuły obliczeniowej. Wyznaczanie prędkości dla danych mocy Q, różnicy temperatury ∆t i średnicy dz oraz grubości g zawiera równanie (6). Wyznaczanie średnicy wewnętrznej dw dla mocy Q, różnicy temperatury ∆t i prędkości określa równanie (8).
Kryterium trzecie: prędkość
Odwrotnie wygląda sytuacja z prędkością: im wyższa dopuszczalna prędkość w przewodzie, tym mniejsza średnica. Ale na ile mniejsza – proporcjonalnie, w kwadracie czy może w innej potędze? I jaką przyjąć wartość prędkości? O ile w niektórych instalacjach prędkość jest zadana w wytycznych projektowania (dla przewodów instalacji wodociągowej np. 1,5 m/s), o tyle w przypadku instalacji grzewczej projektant ma do dyspozycji dosyć szerokie spektrum wartości. Przyjmując dopuszczalną prędkość czynnika w danej działce, należy kierować się głównie kryterium hałasu.
Na przykładzie budynków mieszkalnych zaproponowano w tabeli 1 określone grupy pomieszczeń, przy czym jest to podział przykładowy, nie formalny. Również podane w tabeli zakresy i przypisane im wartości są jedynie przykładowe.
W niektórych wytycznych podawane są różne wartości prędkości w zależności od średnicy, co ma związek z faktem, że większe średnice znajdują się dalej od pojedynczych odbiorników, a więc i od stref przebywania ludzi, natomiast mniejsze są bliżej odbiorników, czyli i użytkowników pomieszczeń. Dodatkowo mniejsze średnice są na zakończeniach (rozgałęzieniach instalacji) i mają przeciętnie mniejszą długość, większe zaś znajdują się na początku instalacji (magistrale) i przeciętnie są dłuższe, co ma wpływ na cenę instalacji.
Ustalając wartość prędkości dopuszczalnej na danym poziomie, należy uwzględnić również inne czynniki:
- technologię przewodów – stal, miedź, tworzywo – dla przewodów cieńszych i sztywniejszych, np. w wypadku miedzi należy wybierać wartości niższe, a dla instalacji o grubszych ściankach z tworzywa (wskaźnik SDR) można wyższe;
- system mocowania (obejmy, zastosowane separacje, podkładki, izolowanie przeciwwibracyjne, realizacja punktów stałych, kompensacje, dylatacje),
- zastosowaną otulinę (pianka, kauczuk, wełna, peszel, ewentualnie płaszcz lub brak otulin),
- sposób prowadzenia przewodów (wierzchem, w ścianie, w podłodze, w przestrzeni stropu podwieszonego).
Należy pamiętać, że nie można zmniejszać prędkości bez ograniczeń, szczególnie w przypadku działek dłuższych. Bardzo niska prędkość na skutek strat ciepła, które występują w każdym przewodzie, powoduje znaczne obniżenie temperatury czynnika, co przekłada się na wzrost wielkości urządzeń grzewczych.
Kryterium czwarte: różnica temperatur zasilania i powrotu
Parametry temperatury zasilania i powrotu określane są przez projektanta po analizie pracy źródła ciepła, wielkości zapotrzebowania na ciepło, rodzaju odbiorników (grzejników), miejsca na przewody, rozległości instalacji itp. Przyjęcie wartości tz/tp wpływa na wielkość odbiorników (w zależności od rodzaju ogrzewania w pewnym stopniu również na komfort użytkowników) oraz na sprawność źródła (np. kotłów kondensacyjnych) lub współczynnik wykorzystania energii (COP pomp ciepła).
Rys. 2. Nomogram do projektowania instalacji w układzie: natężenie przepływu – prędkość przepływu. Równoległym ukośnym liniom odpowiadają kolejne średnice typoszeregu. Linia łamana na zielono – linia stałego spadku jednostkowego 100 Pa/m, wraz ze wzrastającą średnica zwiększa się prędkość
Źródło: Herz
Dla przyjętego większego wychłodzenia – między temperaturą zasilającą a powrotną wypływającą z odbiornika – czynnik grzewczy może „przetransportować” większą ilość energii i wówczas jego strumień masowy może być mniejszy. Zależność pomiędzy wychłodzeniem czynnika a strumieniem czynnika jest zależnością odwrotną. A jak to się przekłada na dobór średnicy? Wyprowadzenie znajduje się w formule (8) na końcu artykułu.
Tytułem wstępu do materiałów doboru średnic (tabele 2–4) warto przypomnieć sekwencję etapów projektowania. Kolejne kroki to:
- założenie temperatury zewnętrznej (wynika z danych klimatycznych) i temperatury wewnętrznej (dane wynikają z nauk dotyczących fizjologii organizmu ludzkiego), założenie temperatur pomieszczeń przyległych (według normy lub z bilansu dla pomieszczeń o nieregulowanej temperaturze);
- odczytanie danych z projektu architektoniczno-konstrukcyjnego (wymiary przegród budowlanych, materiał i grubość warstw przegród oraz analiza warunków pracy – warunki wilgotnościowe);
- przyjęcie pozostałych elementów wpływających na bilans (sekwencja przepływu i intensywność wentylacji, zyski ciepła w pomieszczeniach, orientacja przegród zewnętrznych, temperatura promieniowania przegród) i obliczenie zapotrzebowania na ciepło Q,
- analiza pracy źródła ciepła oraz przyjęcie parametrów jego pracy tz/tp, (z tych wielkości wynika projektowane wychłodzenie ∆t = tz – tp),
- lokalizacja odbiorników ciepła, przyjęcie tras przewodów i ich połączeń oraz przypisanie im konkretnego obciążenia cieplnego, będącego sumą zapotrzebowania na ciepło obsługiwanych przez daną działkę pomieszczeń;
- założenie prędkości dopuszczalnej (maksymalnej) dla działek prowadzonych w pomieszczeniu danej kategorii, np. jak w tabeli 1:
- w piwnicach, szachtach poza lokalami, np. na klatkach,
- w szachtach w mieszkaniach,
- w samych pomieszczeniach w przegrodzie, jak ściana czy strop,
- i w końcu prowadzonych w pomieszczeniach „po wierzchu”;
- dobór średnic przewodów;
- dobór wielkości grzejników i nastaw regulacyjnych (w obliczeniach komputerowych kolejnymi przybliżeniami obliczane są zyski od przewodów i wychłodzenia w przewodach, dobór wielkości grzejników, przepływy, nastawy na wkładkach zaworowych, zaworach i innych elementach regulacyjnych).
Ponadto w obliczeniach komputerowych zakłada się również inne dane, np. procent udziału zysków ze strat ciepła z przewodów w pomieszczeniach o regulowanej temperaturze itp.
W programach obliczeniowych można również regulować parametr doboru przewodów, jakim jest orientacyjny spadek jednostkowy, który domyślnie ustawiany jest na ok. 100¬–150 Pa/m. Trzeba natomiast mieć świadomość, że linie stałej prędkości i stałego oporu jednostkowego nie pokrywają się i nie są równoległe. Nie da się dla szeregu dymensji spełnić jednocześnie warunku zadanej stałej prędkości i stałego oporu. Zasada orientacyjnego spadku R ma większe zastosowanie przy większych średnicach, czyli w instalacjach rozległych oraz przewodach magistralnych. Ma być swego rodzaju „strażnikiem”, aby pompa nie musiała mieć zbyt wysokiej wysokości podnoszenia.
Dzięki programom do obliczeń i projektowania można zasymulować i szybko przeanalizować różne konfiguracje parametrów w oraz ∆t. Widać więc, że średnica wewnętrzna przewodu jest proporcjonalna do pierwiastka mocy Q [W] i odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka iloczynu różnicy temperatury ∆t [K] i prędkości w [m/s]. Dla wody jako medium zakres proporcjonalności wynosi 0,5515.
W tabelach 2, 3 i 4 podane zostały maksymalne moce, jakie można w danej technologii, daną średnicą, przy danym wychłodzeniu przesłać przez przewód, nie przekraczając założonej danej prędkości.
Do obliczeń przyjęto jako medium wodę oraz następujące wartości: cw = 4186 J/(kgK), ρ = 1000 kg/m3.
Aby dobrać średnicę, korzystając z podanych tabel, należy ustalić:
- technologię instalacji (należy wybrać jeden z trzech poziomych rzędów tabel, opisanych: Cu, PP lub St),
- maksymalną prędkość w przewodzie (należy wybrać jedną z kolumn: 0,1, 0,2, 0,3 … do 1,0),
- wychłodzenie (należy wybrać z rzędu dla danej technologii jedną z trzech tabel: 5, 10 lub 15).
Następnie, mając określoną moc, która ma zostać przesłana przez daną działkę, należy znaleźć w lewej kolumnie najmniejszą średnicę, dla której moc nie jest mniejsza od mocy przypisanej dla działki. Jeśli moc jest mniejsza, należy zwiększyć średnicę.
Istnieją nomogramy do wyznaczania średnic przewodów. Jednak w praktyce łatwiej korzystać z tabel z wartościami niż z nomogramów i nie trzeba się posługiwać wartością strumienia masowego, tylko bezpośrednio mocą.
W tabelach 2, 3 i 4 przedstawiono maksymalne moce, jakie może przenieść dany przewód przy:
- założonej technologii – kolejne tabele Cu, PP, St,
- założonym wychłodzeniu – kolejne tabele w pionie dla wartości 5, 10 i 15 K,
- założonej prędkości – kolejne kolumny dla wartości: 0,1, 0,2…1,0.
Zamieszczone w artykule tabele są przykładowe. Jeśli Czytelnikom potrzebna byłaby pomoc w doborze dla innych mediów, średnic, prędkości, technologii czy różnicy temperatury, proszę o skontaktowanie się z redakcją.
Tabela 2. Maksymalne moce, jakie może przenieść dany przewód Cu przy różnych stopniach wychłodzenia i prędkości przepływu
Tabela 3. Maksymalne moce, jakie może przenieść dany przewód PP przy różnych stopniach wychłodzenia i prędkości przepływu
Tabela 4. Maksymalne moce, jakie może przenieść dany przewód stalowy przy różnych stopniach wychłodzenia i prędkości przepływu
Podsumowanie
Za poprawny dobór średnic przewodów instalacji jak i pozostałych elementów odpowiada projektant. Jeśli w procesie budowlanym projektant nie bierze udziału, odpowiedzialność tę bierze na siebie wykonawca instalacji – instalator. Powrócę do początkowej myśli – projektant powinien się skupić na projekcie wg przepisów, standardów, uzgodnień z inwestorem i praw fizyki, a instalator już tylko na wykonaniu instalacji zgodnie z tym projektem.
Przedstawione materiały są jedynie pomocnicze. Najlepszą wersją wykonania instalacji jest jej zrobienie przez wykonawcę – instalatora według projektu branżowego. Wówczas konkretny jest rozdział kompetencji, ścisły zakres odpowiedzialności, nakładu pracy i idącego za tym wynagrodzenia. Ewentualne kolizje, zmiany projektowe, modyfikacje na etapie wykonawczym można (a nawet należy) skonsultować z projektantem.
Uzyskuje się wówczas taki skutek, że instalacja jest najmniejsza (czytaj: najtańsza) z możliwych dla danej koncepcji, ale cały czas gwarantuje dotrzymanie założonych warunków. Warto zatem przekonać inwestora, że projekt branżowy to wydatek, który mu się opłaci, łączny koszt projektu, materiałów i wykonawstwa będzie bowiem niższy. Dodatkowo zyskujemy udokumentowaną formę poprawności i rozdzieloną odpowiedzialność na wypadek reklamacji czy innych sytuacji spornych.