Dimenzovanie cirkulačného potrubia: Výpočet a dôležité aspekty

Kvalitné a správne navrhnuté cirkulačné potrubie je kľúčové pre efektívny a komfortný systém teplej úžitkovej vody (TUV) v domácnostiach a komerčných budovách. Tento článok sa zameriava na dimenzovanie cirkulačného potrubia, výpočet potrebných parametrov a dôležité aspekty, ktoré je potrebné zvážiť pri návrhu a inštalácii.

Úvod do cirkulačných systémov TUV

Cirkulačné systémy TUV sú navrhnuté tak, aby zabezpečili okamžitý prístup k teplej vode na odberných miestach bez zbytočného čakania a plytvania vodou. V tradičných systémoch bez cirkulácie, pri každom otvorení kohútika teplej vody, je potrebné odčerpať studenú vodu, ktorá sa nachádza v potrubí, čo vedie k časovému oneskoreniu a zbytočnej strate vody. Cirkulačné systémy tento problém riešia tým, že neustále udržiavajú teplú vodu v potrubí, čím zabezpečujú jej okamžitú dostupnosť.

Prečo je cirkulačné potrubie dôležité?

1. Komfort: Poskytuje okamžitý prístup k teplej vode, čo zvyšuje komfort pre používateľov.
2. Úspora vody: Znižuje plytvanie vodou, pretože nie je potrebné odčerpávať studenú vodu z potrubia.
3. Energetická efektívnosť: Znižuje energetické straty tým, že udržiava konštantnú teplotu vody v systéme.
4. Hygiena: Znižuje riziko rastu baktérií, ako je Legionella, udržiavaním stálej teploty vody v celom systéme.

Komponenty cirkulačného systému TUV

Cirkulačný systém TUV sa skladá z niekoľkých kľúčových komponentov, ktoré spolupracujú na zabezpečení efektívnej prevádzky:

1. Zdroj tepla: Kondenzačný kotol, nízkoteplotný kotol, elektrický kotol, stacionárny kotol, tepelné čerpadlo alebo solárny systém.
2. Zásobník TUV: Zabezpečuje akumuláciu teplej vody a stabilný prísun do systému.
3. Cirkulačné čerpadlo: Poháňa cirkuláciu vody v systéme, udržiava konštantnú teplotu a zabezpečuje okamžitú dostupnosť teplej vody.
4. Potrubie: Rozvádza teplú vodu od zdroja tepla k odberným miestam a späť do zdroja tepla. Používajú sa rôzne materiály, ako Pex-Al-Pex, PPR, meď, liatina a oceľ.
5. Izolácia potrubia: Minimalizuje tepelné straty a udržiava teplotu vody v potrubí.
6. Regulačné ventily a termostaty: Umožňujú reguláciu teploty a prietoku vody v systéme, zabezpečujú optimálnu prevádzku a energetickú efektívnosť.

Dimenzovanie cirkulačného potrubia: Kľúčové parametre

Dimenzovanie cirkulačného potrubia je proces určenia optimálnych rozmerov potrubia, prietoku a dopravnej výšky čerpadla na zabezpečenie efektívnej prevádzky systému TUV. Nesprávne dimenzovanie môže viesť k nedostatočnému vykurovaniu, zvýšeným energetickým stratám, nadmernému hluku alebo skrátenej životnosti komponentov.

1. Výpočet prietoku

Prietok je objem vody, ktorý cirkuluje v systéme za jednotku času, zvyčajne sa udáva v m³/h. Správny prietok je kľúčový pre zabezpečenie dostatočného množstva teplej vody na všetkých odberných miestach.

Prečítajte si tiež: Nastavenie tlaku vody

Výpočet prietoku závisí od niekoľkých faktorov:

• Počet odberných miest: Čím viac odberných miest, tým vyšší bude požadovaný prietok.
• Spotreba vody: Určuje sa na základe predpokladanej spotreby vody v budove.
• Teplotný rozdiel: Rozdiel medzi teplotou vody na vstupe a výstupe z ohrievača.

Vzorec pre výpočet prietoku:

Q = P / (c * ρ * ΔT)

Kde:

• Q = Prietok (m³/h)
• P = Požadovaný tepelný výkon (kW)
• c = Merná tepelná kapacita vody (4.187 kJ/kg°C)
• ρ = Hustota vody (cca 1000 kg/m³)
• ΔT = Teplotný rozdiel (vstupná teplota - výstupná teplota) (°C)

2. Výpočet dopravnej výšky

Dopravná výška je výška, do ktorej je čerpadlo schopné efektívne dopraviť vodu. Udáva sa v metroch (m) alebo decimetroch (dm). Pre cirkulačné systémy TUV je dôležité, aby čerpadlo malo dostatočnú dopravnú výšku na prekonanie odporu potrubia a zabezpečenie cirkulácie vody v celom systéme.

Výpočet dopravnej výšky závisí od:

Prečítajte si tiež: O lokalizácii porúch na vodovodnom potrubí

• Dĺžka potrubia: Čím dlhšie potrubie, tým vyššia bude tlaková strata.
• Priemer potrubia: Menší priemer potrubia zvyšuje tlakovú stratu.
• Materiál potrubia: Rôzne materiály majú rôzne koeficienty trenia, čo ovplyvňuje tlakovú stratu.
• Počet tvaroviek a ventilov: Každá tvarovka a ventil pridáva do systému ďalší odpor.

Výpočet tlakovej straty v potrubí sa vykonáva pomocou Darcy-Weisbachovej rovnice:

Δp = f * (L/D) * (ρ * v²)/2

Kde:

• Δp = Tlaková strata (Pa)
• f = Súčiniteľ trenia (závisí od materiálu potrubia a Reynoldsovho čísla)
• L = Dĺžka potrubia (m)
• D = Vnútorný priemer potrubia (m)
• ρ = Hustota vody (kg/m³)
• v = Rýchlosť prúdenia vody (m/s)

Celková dopravná výška čerpadla sa potom vypočíta ako súčet všetkých tlakových strát v systéme.

3. Výber materiálu potrubia

Výber správneho materiálu potrubia je kľúčový pre zabezpečenie dlhej životnosti, hygienickej nezávadnosti a efektívnej prevádzky cirkulačného systému TUV. Medzi najčastejšie používané materiály patria:

• Pex-Al-Pex (plasthliník): Hygienický, ľahká montáž, odolný voči korózii a chemikáliám.
• PPR (polypropylén): Priaznivá cena, jednoduchá montáž, odolný voči korózii a inkrustácii.
• Meď: Vysoká životnosť, odolná voči korózii, UV žiareniu a zmenám teploty, zdravotne nezávadná.
• Liatina a oceľ: Používajú sa pre rozvod studenej vody a vonkajšie vedenia, vysoká pevnosť a mechanická odolnosť.

4. Izolácia potrubia

Izolácia potrubia je nevyhnutná pre minimalizáciu tepelných strát a udržanie konštantnej teploty vody v cirkulačnom systéme. Kvalitná izolácia znižuje energetické náklady a zvyšuje efektivitu systému. Pre izoláciu sa používajú rôzne materiály, ako napríklad:

Prečítajte si tiež: Príznaky a riešenia vysokého tlaku v sacom potrubí

• Minerálna vlna: Dobré izolačné vlastnosti, nehorľavá.
• Polyetylénová pena: Flexibilná, ľahká, odolná voči vlhkosti.
• Kaučuková izolácia: Vysoká flexibilita, odolná voči UV žiareniu a chemikáliám.

5. Výber cirkulačného čerpadla

Výber správneho cirkulačného čerpadla je kľúčový pre zabezpečenie spoľahlivej a efektívnej prevádzky systému TUV. Čerpadlo by malo byť dimenzované na požadovaný prietok a dopravnú výšku, malo by byť certifikované pre pitnú vodu a malo by mať nízku spotrebu energie.

Pri výbere čerpadla je potrebné zvážiť:

• Prietok a dopravná výška: Musia zodpovedať vypočítaným hodnotám.
• Typ čerpadla: Elektronické čerpadlá s automatickou reguláciou sú energeticky efektívnejšie a zabezpečujú optimálnu prevádzku.
• Materiál čerpadla: Čerpadlá pre TUV by mali byť vyrobené z materiálov odolných voči korózii a certifikované pre pitnú vodu.
• Regulácia výkonu: Umožňuje prispôsobenie výkonu čerpadla aktuálnym požiadavkám systému.
• Hlučnosť: Čerpadlo by malo byť tiché, aby nerušilo obyvateľov domu.

Praktický príklad dimenzovania cirkulačného potrubia

Pre ilustráciu si predstavme rodinný dom s dvoma kúpeľňami a kuchyňou. Požadovaný tepelný výkon pre TUV je 15 kW a teplotný rozdiel medzi vstupnou a výstupnou vodou je 10 °C. Dĺžka potrubia je 50 m a vnútorný priemer potrubia je 20 mm.

1. Výpočet prietoku:

Q = 15 kW / (4.187 kJ/kg°C * 1000 kg/m³ * 10 °C) = 0.000358 m³/s = 1.29 m³/h

2. Výpočet tlakovej straty:

Pre potrubie s priemerom 20 mm a prietoku 1.29 m³/h je rýchlosť prúdenia vody približne 0.57 m/s. Súčiniteľ trenia pre PPR potrubie je približne 0.02.

Δp = 0.02 * (50 m / 0.02 m) * (1000 kg/m³ * (0.57 m/s)²)/2 = 8122.5 Pa = 0.081 bar

3. Výber čerpadla:

Na základe vypočítaného prietoku 1.29 m³/h a tlakovej straty 0.081 bar je potrebné vybrať cirkulačné čerpadlo s podobnými parametrami. Napríklad, čerpadlo Grundfos UPS 15-14 B s prietokom do 1.5 m³/h a dopravnou výškou do 1.4 m by bolo vhodné pre tento systém.

Inštalácia a údržba cirkulačného systému TUV

Správna inštalácia a pravidelná údržba sú kľúčové pre zabezpečenie dlhej životnosti a efektívnej prevádzky cirkulačného systému TUV.

• Inštalácia: Potrubie by malo byť inštalované s miernym sklonom pre odvod vzduchu a malo by byť správne izolované. Čerpadlo by malo byť inštalované v ľahko prístupnom mieste pre údržbu.
• Údržba: Pravidelná kontrola a čistenie čerpadla, kontrola tesnosti spojov a izolácie potrubia, odstraňovanie usadenín a vodného kameňa.

tags: #cirkulacni #potrubi #dimenzovani