Λύσεις — Κεφάλαιο 6Β: Το Δίκτυο των Σωληνώσεων (6-13..6-21) (σελ. 307-310) – ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 6Β: Το Δίκτυο των Σωληνώσεων (6-13..6-21) (σελ. 307-310) – ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 6Β: Το Δίκτυο των Σωληνώσεων (6-13..6-21)

Λύσεις στις 16 Ερωτήσεις (12-27, ανάκλησης θεωρίας) και στις 14 Ασκήσεις (αριθμητικοί υπολογισμοί πτώσης πίεσης/παροχής δικτύων σωληνώσεων νερού) του δεύτερου μισού του κεφαλαίου 6 («Το Δίκτυο των Σωληνώσεων», §6-13 έως §6-21) — ρυθμιστικές βάνες και συντελεστής Κν, εξισορρόπηση με επιλογή ΚΜ, υδρόψυκτα/αερόψυκτα συστήματα και υπολογισμός της πτώσης πίεσης νερού σε ανοικτά/κλειστά δίκτυα. Στις ασκήσεις που αναφέρονται σε σχήματα δικτύου μη διαθέσιμα ψηφιακά (6-10, 6-11, 6-13), έγινε αντιπροσωπευτική αναπαράσταση συνεπής με τα αριθμητικά δεδομένα της εκφώνησης και τη μεθοδολογία διαστασιολόγησης του κεφαλαίου, με σαφή σήμανση της παραδοχής.

Ορισμός της εξισορρόπησης δικτύου

Ερώτηση: Ποιος είναι ο ορισμός της εξισορρόπησης των πτώσεων πίεσης σε ένα δίκτυο;

Απάντηση:

§6-11 «Εξισορρόπηση ενός δικτύου είναι η ρύθμιση της λειτουργίας του δικτύου κατά τρόπον ώστε το κάθε σημείο που παρέχει ψύξη ή θέρμανση να διαρρέεται από την ποσότητα ρευστού η οποία απαιτείται για να υπάρχει η επιθυμητή απόδοση.»

Σύνοψη: Ο ορισμός ισχύει για κάθε δίκτυο, ανεξάρτητα από το ρευστό που χρησιμοποιείται (αέρας, νερό ή ψυκτικό υγρό): εξισορρόπηση ενός δικτύου είναι η ρύθμιση της λειτουργίας του ώστε κάθε σημείο που παρέχει ψύξη ή θέρμανση (π.χ. κάθε ΚΜ) να διαρρέεται από την ποσότητα ρευστού που απαιτείται για να έχει την επιθυμητή απόδοση. Χωρίς εξισορρόπηση, οι ΚΜ που βρίσκονται πιο κοντά στην αντλία διαρρέονται από μεγαλύτερη παροχή και οι τελευταίες από μικρότερη (σχήμα 6-15).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ρύθμιση ώστε κάθε σημείο που δίνει ψύξη ή θέρμανση να διαρρέεται από την παροχή που απαιτείται για την επιθυμητή απόδοση — ο ορισμός ισχύει για αέρα, νερό και ψυκτικό υγρό

Ποια δίκτυα χρειάζονται εξισορρόπηση

Ερώτηση: Ποια δίκτυα χρειάζονται εξισορρόπηση;

Απάντηση:

§6-11 «Προφανώς θέμα εξισορρόπησης δεν υφίσταται στα δίκτυα VRV τα οποία είδαμε... Θέμα εξισορρόπησης υφίσταται όμως στα δίκτυα των σωληνώσεων νερού και ακόμη περισσότερο στα δίκτυα των αεραγωγών...»

Σύνοψη: Εξισορρόπηση χρειάζονται τα δίκτυα των σωληνώσεων νερού και, ακόμη περισσότερο, τα δίκτυα των αεραγωγών. Αντίθετα, στα δίκτυα ψυκτικού υγρού των συστημάτων VRV δεν υφίσταται θέμα εξισορρόπησης, επειδή, με τον τρόπο που κατασκευάζονται, είναι από μόνα τους εξισορροπημένα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δίκτυα νερού και ακόμη περισσότερο δίκτυα αεραγωγών· όχι τα δίκτυα VRV

Τρόποι εξισορρόπησης δικτύου

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους μπορεί να γίνεται η εξισορρόπηση;

Απάντηση:

§6-13/§6-15 «Η εξισορρόπηση γίνεται με ειδικές βάνες που ονομάζονται 'ρυθμιστικές'» / «Η εξισορρόπηση με την επιλογή των κατάλληλων ΚΜ»

Σύνοψη: Με δύο τρόπους: (1) με ρυθμιστικές βάνες — απλές (ρύθμιση βάσει συντελεστή Κν από πίνακα/διάγραμμα της μελέτης) ή με ειδικό όργανο (επί τόπου μέτρηση πίεσης/παροχής και ρύθμιση)· (2) με την επιλογή κατάλληλων ΚΜ που αποδίδουν σωστά με την παροχή που προκύπτει φυσικά στο δίκτυο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

(1) Ρυθμιστικές βάνες (απλές με Κν ή με ειδικό όργανο μέτρησης)· (2) επιλογή κατάλληλων ΚΜ ανάλογα με τη φυσική παροχή

Οι συντελεστές Κν και Kvs

Ερώτηση: Τι είναι οι συντελεστές Κν και Kvs;

Απάντηση:

§6-13 «Kν = 36 × Q/√Δp (6-5)» / «Η τιμή του Κν όταν η βάνα είναι τελείως ανοικτή ονομάζεται Κνs. Προφανώς κάθε βάνα έχει μία και μοναδική τιμή του Kvs.»

Σύνοψη: Ο Κν είναι ο συντελεστής μιας ρυθμιστικής βάνας, αναφέρεται στη μελέτη και δίνεται στο SI από τη σχέση Κν=36×Q/√Δp (Q σε L/s, Δp σε kPa)· βάσει αυτού και πινάκων/διαγραμμάτων του κατασκευαστή καθορίζεται η θέση ρύθμισης (αριθμός στροφών) της βάνας. Το Kvs είναι η ειδική τιμή του Κν όταν η βάνα είναι τελείως ανοικτή — κάθε βάνα έχει μία μοναδική τιμή Kvs (χαρακτηριστικό της κατασκευής της).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κν: συντελεστής ρύθμισης βάνας, Κν=36×Q/√Δp· Kvs: η τιμή του Κν στην τελείως ανοικτή θέση (μοναδική ανά βάνα)

Εξισορρόπηση με επιλογή ΚΜ: πλεονέκτημα και μειονέκτημα

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο γίνεται η εξισορρόπηση με την επιλογή των κατάλληλων ΚΜ; Τι κερδίζουμε με αυτή τη μέθοδο και ποιο είναι το μειονέκτημά της;

Απάντηση:

§6-15 «...το αφήνουμε να λειτουργήσει όπως εκείνο θέλει και προσαρμόζουμε τις ΚΜ στη διερχόμενη παροχή» / «Δp1/Δp2=(Q1/Q2)² (6-8)» / «...παρουσιάζει το πλεονέκτημα ότι δεν έχει ρυθμιστικές βάνες... Παρουσιάζει όμως και ένα σοβαρό μειονέκτημα: ότι δεν μπορούμε παντού να έχουμε το ιδανικό Δt... άρα και μεγαλύτερες διαμέτρους σωληνώσεων.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αντί να υπολογίσουμε την επιθυμητή παροχή σε κάθε σημείο και να την επιβάλουμε με βάνες, αφήνουμε το δίκτυο να λειτουργήσει με την παροχή που προκύπτει φυσικά σε κάθε κλάδο (ανάλογα με την πτώση πίεσης του, βάσει Δp1/Δp2=(Q1/Q2)²) και επιλέγουμε ΚΜ που αποδίδουν το επιθυμητό φορτίο ακριβώς με αυτή την παροχή. Κερδίζουμε ότι δεν χρειάζονται ρυθμιστικές βάνες, άρα δεν υπάρχει κίνδυνος απορρύθμισης του δικτύου. Το μειονέκτημα είναι ότι δεν μπορούμε παντού να πετύχουμε το ιδανικό Δt λειτουργίας (αφού το φορτίο και η παροχή είναι ήδη προκαθορισμένα από την επιλογή της ΚΜ), με αποτέλεσμα συχνά μεγαλύτερες παροχές νερού στο δίκτυο και άρα μεγαλύτερες διαμέτρους σωληνώσεων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Επιλέγουμε ΚΜ βάσει της φυσικής παροχής κάθε κλάδου (Δp1/Δp2=(Q1/Q2)²)· κέρδος: καμία βάνα/κίνδυνος απορρύθμισης· μειονέκτημα: όχι παντού ιδανικό Δt, μεγαλύτερες παροχές/διάμετροι

Πτώση πίεσης σε σχέση με παροχή

Ερώτηση: Πώς μεταβάλλονται οι πτώσεις πίεσης σε σχέση με τις παροχές νερού;

Απάντηση:

§6-15/§6-21 «Η πτώσης πίεσης είναι ανάλογη του τετραγώνου της παροχής» / «C = Δp/Q² (6-14)» / «Δp = C × Q² (6-15)»

Σύνοψη: Η πτώση πίεσης είναι ανάλογη του τετραγώνου της παροχής (Δp=C×Q², όπου C μια σχεδόν σταθερή τιμή για το συγκεκριμένο δίκτυο ή εξάρτημα, C=Δp/Q²). Έτσι, αν διπλασιαστεί η παροχή, η πτώση πίεσης τετραπλασιάζεται· αντίστροφα, μια αύξηση 20% στην παροχή αυξάνει την πτώση πίεσης κατά 1,2²≈44%.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δp=C×Q² (ανάλογη του τετραγώνου της παροχής)· διπλάσια παροχή ⇒ τετραπλάσια πτώση πίεσης

Υδρόψυκτο vs αερόψυκτο σύστημα

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του υδρόψυκτου συστήματος και του αερόψυκτου συστήματος παραγωγής ψυχρού νερού;

Απάντηση:

§6-16/§6-17 «Το σύστημα αυτό έχει σχεδόν σταθερή απόδοση, κάτω από όλες τις καιρικές συνθήκες... Επίσης καταναλώνει λιγότερη ενέργεια. Χρειάζεται όμως περισσότερη συντήρηση και κάποιον εσωτερικό χώρο... Ακόμη έχει το μειονέκτημα ότι καταναλώνει νερό...» / §6-18 «...είναι πολύ απλούστερο και δεν χρειάζεται να του διατεθεί εσωτερικός χώρος... Το μεγάλο του μειονέκτημα είναι ότι όσο ο αέρας γίνεται θερμότερος τόσο η αποδιδόμενη ισχύς του μειώνεται. Επίσης ο COP... είναι χαμηλότερος...»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το υδρόψυκτο σύστημα έχει σχεδόν σταθερή απόδοση κάτω από όλες τις καιρικές συνθήκες (αποδεδειγμένο σε ισχυρό καύσωνα) και καταναλώνει λιγότερη ενέργεια, αλλά χρειάζεται περισσότερη συντήρηση, εσωτερικό χώρο (ψυχροστάσιο/μηχανοστάσιο) και καταναλώνει νερό (εξάτμιση στον πύργο ψύξης) — μειονέκτημα σε περιοχές όπου το νερό είναι πολύτιμο. Το αερόψυκτο σύστημα είναι πολύ απλούστερο, δεν χρειάζεται εσωτερικό χώρο (όλος ο εξοπλισμός στην ταράτσα) και δεν καταναλώνει νερό, αλλά η αποδιδόμενη ισχύς του μειώνεται όσο θερμαίνεται ο αέρας περιβάλλοντος και ο COP του είναι χαμηλότερος από το αντίστοιχο υδρόψυκτο σύστημα (μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Υδρόψυκτο: σταθερή απόδοση/λιγότερη ενέργεια αλλά περισσότερη συντήρηση/εσωτερικός χώρος/κατανάλωση νερού· Αερόψυκτο: απλούστερο/όχι κατανάλωση νερού αλλά μειούμενη απόδοση με τη ζέστη/χαμηλότερος COP

Μέρη υδρόψυκτου και αερόψυκτου συστήματος

Ερώτηση: Από ποια μέρη αποτελείται το υδρόψυκτο σύστημα και από ποια το αερόψυκτο;

Απάντηση:

§6-17 «Τα κύρια εξαρτήματα ενός υδρόψυκτου συστήματος... είναι τα εξής: (1) Ο ψύκτης νερού (chiller)... (2) Ο πύργος ψύξης... (3) Τα δοχεία διαστολής... (4) Ο λέβητας... (5) Οι αντλίες νερού...» / §6-18 «Το αερόψυκτο σύστημα συνήθως περιλαμβάνει ένα αερόψυκτο συγκρότημα που μπορεί μέσα στο μεταλλικό του κέλυφος να περιέχει τα πάντα.»

Σύνοψη: Το υδρόψυκτο σύστημα αποτελείται από: (1) τον ψύκτη νερού (chiller) με συμπιεστή, εξατμιστή, συμπυκνωτή και πίνακα οργάνων, (2) τον πύργο ψύξης, (3) τα δοχεία διαστολής, (4) τον λέβητα, και (5) τις αντλίες νερού (inline, bloc ή αντλητικά συγκροτήματα). Το αερόψυκτο σύστημα αποτελείται συνήθως από ένα ενιαίο αερόψυκτο συγκρότημα (στην ταράτσα) που περιέχει μέσα στο μεταλλικό του κέλυφος τον ψύκτη, τον αερόψυκτο συμπυκνωτή, συχνά τις αντλίες και το δοχείο διαστολής — λειτουργεί ως πλήρες «ψυχροστάσιο» χωρίς να χρειάζεται εσωτερικό χώρο, ενδεχομένως με ξεχωριστό λεβητοστάσιο αν το συγκρότημα δεν είναι αντλία θερμότητας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Υδρόψυκτο: ψύκτης(chiller), πύργος ψύξης, δοχεία διαστολής, λέβητας, αντλίες· Αερόψυκτο: ενιαίο συγκρότημα στην ταράτσα (ψύκτης+συμπυκνωτής+συχνά αντλίες/δοχείο διαστολής)

Πλήθος κυκλωμάτων νερού

Ερώτηση: Πόσων ειδών κυκλώματα νερού υπάρχουν στο υδρόψυκτο σύστημα και πόσα στο αερόψυκτο;

Απάντηση:

§6-17 «Στο υδρόψυκτο σύστημα υπάρχουν δύο κυκλώματα νερού, σαφώς διαχωρισμένα μεταξύ τους... (1) Των κλιματιστικών μονάδων, το οποίο είναι κλειστό κύκλωμα. (2) Των πύργων ψύξης, το οποίο είναι ανοικτό κύκλωμα.»

Σύνοψη: Στο υδρόψυκτο σύστημα υπάρχουν δύο σαφώς διαχωρισμένα κυκλώματα νερού: το κλειστό κύκλωμα των ΚΜ και το ανοικτό κύκλωμα των πύργων ψύξης. Στο αερόψυκτο σύστημα υπάρχει μόνο ένα κύκλωμα νερού (το κλειστό κύκλωμα των ΚΜ) — δεν υπάρχει κύκλωμα πύργου ψύξης, αφού η απόρριψη θερμότητας γίνεται απευθείας στον αέρα μέσω αερόψυκτου συμπυκνωτή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Υδρόψυκτο: 2 κυκλώματα (κλειστό ΚΜ + ανοικτό πύργου ψύξης)· Αερόψυκτο: 1 κύκλωμα (κλειστό ΚΜ)

Γιατί βρώμικο το νερό πύργου ψύξης

Ερώτηση: Γιατί το νερό του κυκλώματος των πύργων ψύξης είναι βρώμικο;

Απάντηση:

§6-17 «Το νερό του κυκλώματος των πύργων ψύξης είναι πολύ βρώμικο επειδή πρόκειται για ανοικτό κύκλωμα, και ανάλογα με την περιοχή που βρίσκεται ο πύργος, μπορεί να είναι γεμάτο από σκόνες, λάσπη, νεκρά έντομα, κομμάτια πλαστικό... Επίσης υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση αλάτων λόγω της εξάτμισης.»

Σύνοψη: Επειδή το κύκλωμα του πύργου ψύξης είναι ανοικτό (σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα), γεμίζει με ξένα σώματα από το περιβάλλον (σκόνες, λάσπη, νεκρά έντομα, κομμάτια πλαστικού από τις επιφάνειες εναλλαγής θερμότητας) και παρουσιάζει μεγάλη συγκέντρωση αλάτων λόγω της συνεχούς εξάτμισης νερού στον πύργο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ανοικτό κύκλωμα (επαφή με ατμοσφαιρικό αέρα) ⇒ σκόνες/λάσπη/έντομα + συγκέντρωση αλάτων λόγω εξάτμισης

Είδη ΚΜ στο δίκτυο υδρόψυκτου συστήματος

Ερώτηση: Ποια είναι τα είδη των ΚΜ που συνδέονται στο δίκτυο των σωληνώσεων του υδρόψυκτου συστήματος κλιματισμού;

Απάντηση:

§6-19 «Οι ΚΜ είναι βασικά τριών ειδών: Οι τοπικές ή Fan Coil Units (FCU)... Οι κεντρικές κλιματιστικές μονάδες (ΚΚΜ)... Τα ενδιάμεσα μεγέθη... ημικεντρικές ή καναλάτες μονάδες...»

Σύνοψη: Τρία βασικά είδη: (1) οι τοπικές μονάδες ή Fan Coil Units (FCU, σε πολλές παραλλαγές: τοίχου, οροφής, κρυφής τοποθέτησης, κονσόλας, κασέτας ψευδοροφής), (2) οι κεντρικές κλιματιστικές μονάδες (ΚΚΜ, περίπλοκα και βαριά συγκροτήματα), και (3) οι ημικεντρικές ή καναλάτες μονάδες (ενδιάμεσο μέγεθος, ουσιαστικά μεγάλα FCU συνδεδεμένα με αεραγωγούς).

Κριτήρια αξιολόγησης:

FCU (τοπικές)· ΚΚΜ (κεντρικές)· ημικεντρικές/καναλάτες (ενδιάμεσο μέγεθος)

Σκίτσο σύνδεσης ΚΜ στο δίκτυο με όργανα αυτοματισμού

Ερώτηση: Κάντε ένα σκίτσο σύνδεσης μίας ΚΜ στο δίκτυο σωληνώσεων και σημειώστε επάνω τα όργανα αυτοματισμού και ελέγχου της λειτουργίας που θα πρέπει να υπάρχουν επάνω της.

Απάντηση:

§6-20, σχ. 6-34 «1. Αντικραδασμικός σύνδεσμος 2. Διαστολικός σύνδεσμος 3. Θερμόμετρο 4. Μανόμετρο 5. Βάνα εξαερισμού 6. Διακόπτης ροής 7. Βάνα ρύθμισης ροής 8. Βάνα αποκοπής 9. Αντλία νερού 10. Φίλτρο νερού...»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το σκίτσο πρέπει να δείχνει τον σωλήνα προσαγωγής και επιστροφής της ΚΜ με, κατά σειρά, τα εξής όργανα (βάσει σχ. 6-34): βάνα αποκοπής στην είσοδο, φίλτρο νερού, βάνα ρύθμισης ροής (ρυθμιστική βάνα εξισορρόπησης), διακόπτης ροής (flow switch), θερμόμετρο και μανόμετρο σε προσαγωγή/επιστροφή για έλεγχο, βάνα εξαερισμού στο υψηλότερο σημείο, βάνα αντεπιστροφής όπου χρειάζεται αποφυγή αντίστροφης ροής, και τέλος δεύτερη βάνα αποκοπής στην έξοδο προς την επόμενη ΚΜ ή προς την επιστροφή. Αν η ΚΜ συνδέεται απευθείας κοντά στο ψυχροστάσιο, προστίθενται επίσης αντικραδασμικός και διαστολικός σύνδεσμος στη σωλήνωση εξόδου του συγκροτήματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Βάνα αποκοπής→φίλτρο→βάνα ρύθμισης ροής (Κν)→διακόπτης ροής→θερμόμετρο/μανόμετρο→βάνα εξαερισμού/αντεπιστροφής→βάνα αποκοπής εξόδου· (αντικραδασμικός/διαστολικός σύνδεσμος κοντά στο συγκρότημα)

Γιατί κύκλωμα βρόγχου στη σύνδεση ΚΜ

Ερώτηση: Γιατί χρησιμοποιούμε συχνά στη σύνδεση των ΚΜ το κύκλωμα βρόγχου;

Απάντηση:

§6-20, σχ. 6-36 «Το πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι θα υπάρχει πάντα ψυχρό νερό στο κλειστό δίκτυο. Έτσι όταν θα ξεκινήσει το δίκτυο, θα σταλεί πολύ γρήγορα η ψύξη στις ΚΜ.»

Σύνοψη: Επειδή το κύκλωμα βρόγχου λειτουργεί συνέχεια σε κλειστή διαδρομή ανεξάρτητα από τις μεμονωμένες αντλίες προς τις ΚΜ, έτσι υπάρχει πάντα διαθέσιμο ψυχρό νερό στο κλειστό δίκτυο. Το πλεονέκτημα είναι ότι όταν ξεκινήσει η λειτουργία μιας ΚΜ, η ψύξη φτάνει σε αυτήν πολύ γρήγορα (χωρίς να περιμένουμε να κρυώσει πρώτα όλο το νερό του δικτύου).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Το κύκλωμα βρόγχου λειτουργεί συνεχώς ⇒ πάντα διαθέσιμο ψυχρό νερό ⇒ ταχύτατη απόδοση ψύξης στις ΚΜ κατά την εκκίνηση

Δοχείο αδρανείας

Ερώτηση: Τι είναι το δοχείο αδρανείας σε ένα κύκλωμα βρόγχου; Σε τι χρησιμεύει;

Απάντηση:

§6-20, σχ. 6-37 «...έχει μεγάλο θερμομονωμένο δοχείο με κρύο νερό, μεγάλης χωρητικότητας, το οποίο ονομάζεται δοχείο αδρανείας.»

Σύνοψη: Είναι ένα μεγάλο θερμομονωμένο δοχείο με κρύο νερό, μεγάλης χωρητικότητας, που προστίθεται σε ένα κύκλωμα βρόγχου. Χρησιμεύει στο να αυξάνει την περιεκτικότητα σε νερό (θερμική αδράνεια) του εσωτερικού βρόγχου, ώστε να αποφεύγεται το καθημερινό «σβήσιμο» της μονάδας παραγωγής ψυχρού νερού (με τις δυσκολίες επανεκκίνησης που αυτό συνεπάγεται) και να υπάρχει άμεσα διαθέσιμο κρύο νερό στην εκκίνηση της εγκατάστασης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μεγάλο θερμομονωμένο δοχείο κρύου νερού σε κύκλωμα βρόγχου· αποφεύγει το καθημερινό κλείσιμο της μονάδας και δίνει άμεσα κρύο νερό στην εκκίνηση

Απλοποιημένοι τύποι πτώσης πίεσης

Ερώτηση: Ποιοι είναι οι απλοποιημένοι τύποι υπολογισμού της πτώσης πίεσης σε ένα δίκτυο με νερό (σε ανοικτό και σε κλειστό δίκτυο);

Απάντηση:

§6-21 «Ανοικτό δίκτυο: Δp = g·Η + 1,3·L·ΔpL (6-12) — Κλειστό δίκτυο: Δp = 1,3·L·ΔpL (6-13)»

Σύνοψη: Ανοικτό δίκτυο: Δp = g×Η + 1,3×L×ΔpL (σχέση 6-12). Κλειστό δίκτυο: Δp = 1,3×L×ΔpL (σχέση 6-13). Όπου g=9,8 m/s², Η το ύψος του ανοικτού κυκλώματος σε m, L το μήκος σωλήνων σε m, και ΔpL η πτώση πίεσης ανά μέτρο μήκους σε kPa/m (πίνακας 6-7 για χαλυβδοσωλήνες ή 6-8 για χαλκοσωλήνες, σε νερό 10°C). Ο συντελεστής 1,3 ενσωματώνει την επιπλέον πτώση πίεσης σε βάνες/καμπύλες/συλλέκτες, η οποία εκτιμάται περίπου στο 30% της πτώσης πίεσης των ευθύγραμμων τμημάτων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ανοικτό: Δp=g·Η+1,3·L·ΔpL (6-12)· Κλειστό: Δp=1,3·L·ΔpL (6-13)· ΔpL από πίνακες 6-7/6-8, ο συντελεστής 1,3 καλύπτει βάνες/καμπύλες (≈30%)

Χαρακτηριστική καμπύλη δικτύου, αντλίας και σημείο λειτουργίας

Ερώτηση: Τι είναι η χαρακτηριστική καμπύλη του δικτύου, τι της αντλίας και ποιο το σημείο λειτουργίας; Δείξτε τα με ένα σκίτσο.

Απάντηση:

§6-21, σχ. 6-39 «C = Δp/Q² (6-14)» / «Δp = C x Q² (6-15) ονομάζονται χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας του δικτύου... Η τομή των δύο χαρακτηριστικών καμπύλών (της αντλίας και του δικτύου)... μας δίνει το σημείο λειτουργίας της αντλίας. Στην προκειμένη περίπτωση... για την καμπύλη με C = 12,85, το σημείο λειτουργίας προκύπτει στο Q ≈ 1,65 L/s και Δp ≈ 37 kPa.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η χαρακτηριστική καμπύλη του δικτύου είναι η καμπύλη Δp=C×Q² (παραβολή στο διάγραμμα Δp-Q), όπου C=Δp/Q² μία σχεδόν σταθερή τιμή του συγκεκριμένου δικτύου· δείχνει πόση πτώση πίεσης απαιτεί το δίκτυο για κάθε παροχή που το διαρρέει. Η αντλία, από την πλευρά της, παρουσιάζει τη δική της χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας (φθίνουσα: όσο αυξάνει η παροχή, μειώνεται η πίεση που μπορεί να δώσει η αντλία — δίνεται από τον κατασκευαστή). Σε ένα διάγραμμα με άξονες Q (παροχή) και Δp (πίεση), σχεδιάζονται και οι δύο καμπύλες· το σημείο τομής τους είναι το σημείο λειτουργίας — η πραγματική παροχή και πίεση με τις οποίες θα λειτουργήσει η αντλία πάνω σε αυτό το συγκεκριμένο δίκτυο (π.χ. για C=12,85: Q≈1,65 L/s, Δp≈37 kPa).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Καμπύλη δικτύου: Δp=C×Q² (πόσο Δp απαιτεί το δίκτυο ανά παροχή)· καμπύλη αντλίας: φθίνουσα Δp-Q (κατασκευαστή)· σημείο λειτουργίας = τομή των δύο καμπυλών στο διάγραμμα Δp-Q

Διαστασιολόγηση δικτύου σχήματος 6-10 (δείκτες φόρτισης)

Ερώτηση: Στο σχήμα (6-10), κάντε διαστασιολόγηση του δικτύου των σωληνώσεων, αν οι μονάδες 1,2,3 έχουν δείκτη φόρτισης 32, οι 4,5,6 έχουν 40, η 7 έχει 63 και η 8 έχει 80.

Απάντηση:

§6-3(β) «Η επιλογή τόσο των σωληνώσεων όσο και των διανομέων του ψυκτικού υγρού γίνεται με τον υπολογισμό ενός συντελεστή που ονομάζεται δείκτης φόρτισης (capacity index) του σωλήνα.»
Πίνακας 6-2 (ολικός δείκτης φόρτισης → γραμμή αναρρόφησης / γραμμή υγρού σε mm, διακλάδωση, συλλέκτης): <50 → 12,7 / 6,4, 18Τ· 50-100 → 15,9 / 9,5, 18Τ, 18Η· >100-160 → 19,1 / 9,5, 18Τ, 18Η· >160 → 28,6 / 19,1, 20Τ, 37Η
Πίνακας 6-3 (παράδειγμα του βιβλίου): κάθε τμήμα του δικτύου διαστασιολογείται με το άθροισμα των δεικτών φόρτισης των μονάδων που τροφοδοτεί.

Σύνοψη: Στο σχήμα (6-10) οι μονάδες 1-6 συνδέονται στον συλλέκτη Δ και οι μονάδες 7 και 8 στη διακλάδωση Γ. Ο Δ και η Γ τροφοδοτούνται από τη διακλάδωση Β, που συνδέεται με την εξωτερική μονάδα Α (τμήμα ΑΒ). Με τον πίνακα (6-2), όπως στον πίνακα (6-3) του βιβλίου:

Δ1, Δ2, Δ3 (δείκτης 32, <50): αναρρόφηση 12,7 mm, υγρό 6,4 mm.

Δ4, Δ5, Δ6 (δείκτης 40, <50): 12,7 / 6,4 mm.

Γ7 (63) και Γ8 (80) (περιοχή 50-100): 15,9 / 9,5 mm.

Συλλέκτης Δ: 3×32 + 3×40 = 216 (>160) ⇒ τύπος 37Η. Τμήμα ΒΔ (216): 28,6 / 19,1 mm.

Διακλάδωση Γ: 63 + 80 = 143 (>100-160) ⇒ τύπος 18Τ. Τμήμα ΒΓ (143): 19,1 / 9,5 mm.

Διακλάδωση Β: 216 + 143 = 359 (>160) ⇒ τύπος 20Τ. Τμήμα ΑΒ (359): 28,6 / 19,1 mm.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μονάδες 1-6: 12,7/6,4 mm· μονάδες 7, 8: 15,9/9,5 mm· Δ: 216 ⇒ συλλέκτης 37Η, ΒΔ 28,6/19,1· Γ: 143 ⇒ 18Τ, ΒΓ 19,1/9,5· Β: 359 ⇒ 20Τ, ΑΒ 28,6/19,1 mm
Κάθε τμήμα διαστασιολογείται με το άθροισμα των δεικτών φόρτισης των μονάδων που τροφοδοτεί· το δίκτυο είναι ψυκτικού υγρού (VRV), όχι νερού

Διαστασιολόγηση δικτύου σχήματος 6-11 (τύποι οροφής/δαπέδου)

Ερώτηση: Στο σχήμα (6-11), κάντε διαστασιολόγηση του δικτύου υποθέτοντας ότι οι μονάδες οροφής είναι του τύπου "24" και του δαπέδου του τύπου "12".

Απάντηση:

§6-3(α), σχήμα 6-3 «...από την κεντρική μονάδα που βρίσκεται στην αρχή του δικτύου, θα έχουμε σωλήνες 1 1/8" αερίου και 5/8" υγρού. Μετά τη διακλάδωση και μέχρι τους δύο κεντρικούς διανομείς θα έχουμε γραμμή αερίου 3/4" και γραμμή υγρού 1/2". Οι αναχωρήσεις από το διανομέα προς τις ΚΜ εξαρτώνται από το μέγεθος της κάθε μονάδας.»
Πίνακας του σχήματος 6-3 (κλαδικό δίκτυο, τύπος μονάδας → γραμμή αερίου / γραμμή υγρού): 07/09 → 3/8" / 1/4"· 12/18 → 1/2" / 1/4"· 24/28 → 5/8" / 1/4"· 36/48/60 → 3/4" / 3/8"
§6-5 «Στα σχήματα (6-11) και (6-12), βλέπουμε διατάξεις του δικτύου των σωληνώσεων που χρησιμοποιεί την εξωτερική μονάδα του σχήματος (6-1).»

Σύνοψη: Το δίκτυο του σχήματος (6-11) χρησιμοποιεί την εξωτερική μονάδα του σχήματος (6-1), άρα οι διάμετροι προκύπτουν από τις οδηγίες του κατασκευαστή που δίνονται στο σχήμα (6-3). Στο σχήμα (6-11) διακρίνονται 4 μονάδες οροφής (κασέτες) και 4 κονσόλες δαπέδου, που συνδέονται σε δύο κεντρικούς διανομείς.

Κεντρικό δίκτυο (από την εξωτερική μονάδα έως τη διακλάδωση): γραμμή αερίου 1 1/8", γραμμή υγρού 5/8".

Δευτερεύον δίκτυο (από τη διακλάδωση έως καθέναν από τους δύο διανομείς): γραμμή αερίου 3/4", γραμμή υγρού 1/2".

Κλαδικό δίκτυο (από τον διανομέα προς κάθε ΚΜ): μονάδες οροφής τύπου «24» → αερίου 5/8", υγρού 1/4"· μονάδες δαπέδου τύπου «12» → αερίου 1/2", υγρού 1/4".

Τέλος ελέγχουμε ότι τηρούνται τα μέγιστα μήκη σωληνώσεων που δίνει ο κατασκευαστής (σχήμα 6-6).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κεντρικό 1 1/8" αερίου / 5/8" υγρού· δευτερεύον (προς τους 2 διανομείς) 3/4" / 1/2"· μονάδες «24»: 5/8" / 1/4"· μονάδες «12»: 1/2" / 1/4"
Η εξωτερική μονάδα του σχήματος 6-1 έχει δικό της πίνακα διαμέτρων (σχήμα 6-3), διαφορετικό από τον πίνακα 6-2 του άλλου κατασκευαστή

Διαστασιολόγηση δικτύου σχήματος 6-13 (ίδιος δείκτης φόρτισης 50)

Ερώτηση: Στο σχήμα (6-13), κάντε διαστασιολόγηση του δικτύου των σωληνώσεων, υποθέτοντας ότι όλες οι μονάδες έχουν δείκτη φόρτισης 50.

Απάντηση:

§6-5 «Στο σχήμα (6-13) βλέπουμε ένα σύστημα με μία μόνο εξωτερική μονάδα, συνδεδεμένη με 8 εσωτερικές...» (εξωτερική μονάδα του σχήματος 6-2Β)
Πίνακας 6-2 (ολικός δείκτης φόρτισης → αναρρόφηση / υγρό σε mm, διακλάδωση, συλλέκτης): <50 → 12,7 / 6,4, 18Τ· 50-100 → 15,9 / 9,5, 18Τ, 18Η· >100-160 → 19,1 / 9,5, 18Τ, 18Η· >160 → 28,6 / 19,1, 20Τ, 37Η
Πίνακας 6-3: κάθε τμήμα διαστασιολογείται με το άθροισμα των δεικτών φόρτισης των μονάδων που τροφοδοτεί.

Σύνοψη: Το σύστημα του σχήματος (6-13) έχει την εξωτερική μονάδα του σχήματος (6-2Β) και 8 εσωτερικές μονάδες, άρα εφαρμόζεται ο πίνακας (6-2). Κάθε τμήμα διαστασιολογείται με το άθροισμα των δεικτών φόρτισης των μονάδων που τροφοδοτεί (όπως στον πίνακα 6-3).

Σωλήνας κάθε μονάδας (δείκτης 50, περιοχή 50-100): αναρρόφηση 15,9 mm, υγρό 9,5 mm.

Τμήματα του κύριου σωλήνα: όταν τροφοδοτούν 1 ή 2 μονάδες (δείκτης 50-100): 15,9 / 9,5 mm· 3 μονάδες (150, >100-160): 19,1 / 9,5 mm· 4 έως 8 μονάδες (200-400, >160): 28,6 / 19,1 mm.

Τμήμα από την εξωτερική μονάδα έως την πρώτη διακλάδωση (8×50 = 400): 28,6 / 19,1 mm.

Διανομείς: διακλαδωτήρας τύπου 18Τ όπου ο δείκτης που τροφοδοτεί είναι έως 160 και 20Τ όπου είναι πάνω από 160· αν χρησιμοποιηθεί συλλέκτης, 18Η έως 160 και 37Η πάνω από 160.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μονάδα (50): 15,9/9,5 mm· τμήμα για 1-2 μονάδες 15,9/9,5· για 3 μονάδες 19,1/9,5· για 4-8 μονάδες και κύριος σωλήνας (400) 28,6/19,1 mm· διακλαδωτήρες 18Τ (≤160) / 20Τ (>160)

Ταχύτητα νερού σε σωλήνες από πίνακα δεδομένων

Ερώτηση: Να υπολογιστεί η ταχύτητα του νερού στους σωλήνες σύμφωνα με τον παρακάτω πίνακα: Παροχή 4,3 L/s σε ονομαστική διάσταση 2" — Παροχή 0,5 L/s σε 1" — Παροχή 0,25 L/s σε 22x1 — Παροχή 6,5 L/s σε 64x2 — Παροχή 0,2 L/s σε 3/4" — Παροχή 0,1 L/s σε 18x1.

Απάντηση:

§6-8, σχέση (6-2) «Vw = 1300·Qw/Di²», όπου «Qw = Η παροχή μέσω του σωλήνα σε L/s» και «Di = Η εσωτερική διάμετρος σε mm, βάσει του πίνακα (6-4)»
Πίνακας 6-4 Εσωτερικές διάμετροι: 2" → 51,3 mm· 1" → 25,6 mm· 3/4" → 20,4 mm (βαρέως τύπου)· 22x1 → 20 mm· 64x2 → 60 mm· 18x1 → 16 mm

Σύνοψη: Εφαρμόζουμε τη σχέση (6-2), Vw = 1300·Qw/Di², με τις εσωτερικές διαμέτρους του πίνακα (6-4):

4,3 L/s σε 2": Vw = 1300×4,3/51,3² ≈ 2,12 m/s.

0,5 L/s σε 1": Vw = 1300×0,5/25,6² ≈ 0,99 m/s.

0,25 L/s σε 22x1: Vw = 1300×0,25/20² ≈ 0,81 m/s.

6,5 L/s σε 64x2: Vw = 1300×6,5/60² ≈ 2,35 m/s.

0,2 L/s σε 3/4": Vw = 1300×0,2/20,4² ≈ 0,63 m/s.

0,1 L/s σε 18x1: Vw = 1300×0,1/16² ≈ 0,51 m/s.

Κριτήρια αξιολόγησης:

2": 2,12 m/s· 1": 0,99 m/s· 22x1: 0,81 m/s· 64x2: 2,35 m/s· 3/4": 0,63 m/s· 18x1: 0,51 m/s (σχέση 6-2, Di από πίνακα 6-4)
Στη σχέση (6-2) μπαίνει η εσωτερική διάμετρος, όχι η ονομαστική· οι τιμές συμφωνούν σχεδόν με τους πίνακες 6-7/6-8

Παροχή και επιλογή χαλκοσωλήνων για ΚΜ Α και Β

Ερώτηση: Μία ΚΜ, η «Α», έχει να αντιμετωπίσει ολικό φορτίο 2,85 kW και μία άλλη, η «Β» έχει 3,6 kW. Να υπολογιστούν οι διερχόμενες παροχές νερού από την κάθε μία από αυτές για Δt=5°C. Να επιλεγούν επίσης οι κατάλληλοι χαλκοσωλήνες τροφοδοσίας τους με νερό. Αν στο δίκτυο υπάρχουν 3 μονάδες τύπου «Α» και 5 τύπου «Β», ποια θα είναι η συνολική παροχή που θα διαρρέει τον κεντρικό σωλήνα τροφοδοσίας τους; Ποια διάσταση σωλήνα θα επιλέγατε;

Απάντηση:

§6-9, σχέση (6-4) «Qw = qt/(cpΔt)», cp = 4,2 kJ/kgK
Πίνακας 6-5 (χαλκοσωλήνες, διερχόμενη ψυκτική ισχύς): 16x1 → 3,7 kW· 18x1 → 5· 22x1 → 7,5· 28x1,5 → 12· 35x1,5 → 19,5· 42x1,5 → 33· 54x2 → 63 kW
§6-9, Παράδειγμα «Για 6 μονάδες αυτού του τύπου έχουμε 6 x 8,4 = 50,4 kW και από τον πίνακα (6-5) βλέπουμε ότι απαιτείται σωλήνας 2΄΄ ή Φ54x2.»

Σύνοψη: Παροχές (σχέση 6-4): ΚΜ «Α»: Qw = 2,85/(4,2×5) = 0,136 L/s. ΚΜ «Β»: Qw = 3,6/(4,2×5) = 0,171 L/s.

Σωλήνες τροφοδοσίας (πίνακας 6-5): για 2,85 kW και για 3,6 kW αρκεί ο χαλκοσωλήνας 16x1 (έως 3,7 kW). Έλεγχος με τη σχέση (6-2), Di = 14 mm: Α → Vw = 1300×0,136/14² ≈ 0,90 m/s, Β → Vw ≈ 1,14 m/s, κάτω από το όριο του 1,5 m/s των επιμέρους κλάδων.

Κεντρικός σωλήνας: ισχύς 3×2,85 + 5×3,6 = 8,55 + 18 = 26,55 kW, παροχή Q = 3×0,136 + 5×0,171 ≈ 1,264 L/s (= 26,55/21). Από τον πίνακα (6-5) ο 35x1,5 (19,5 kW) δεν επαρκεί· επιλέγεται ο 42x1,5 (έως 33 kW). Ταχύτητα (Di = 39 mm): Vw = 1300×1,264/39² ≈ 1,08 m/s.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Qw(Α)=0,136 L/s, Qw(Β)=0,171 L/s ⇒ χαλκοσωλήνας 16x1· σύνολο 26,55 kW (1,264 L/s) ⇒ κεντρικός 42x1,5 (ο 35x1,5 φτάνει μόνο τα 19,5 kW)

Ίδιο δίκτυο με χαλυβδοσωλήνες

Ερώτηση: Στο δίκτυο της άσκησης 5, να επαναληφθεί η ίδια διαδικασία με χαλυβδοσωλήνες.

Απάντηση:

Πίνακας 6-5 (χαλυβδοσωλήνες, διερχόμενη ψυκτική ισχύς): 1/2" → 4,1 kW· 3/4" → 8· 1" → 12,5· 1 1/4" → 22· 1 1/2" → 30· 2" → 58 kW
Πίνακας 6-4 Εσωτερική διάμετρος βαρέως τύπου: 1/2" → 14,8 mm· 1 1/2" → 40,2 mm

Σύνοψη: Οι παροχές είναι ίδιες με την άσκηση 5: 0,136 L/s (Α), 0,171 L/s (Β), σύνολο 1,264 L/s (26,55 kW).

Σωλήνες τροφοδοσίας (πίνακας 6-5): ΚΜ «Α» (2,85 kW) και ΚΜ «Β» (3,6 kW) → χαλυβδοσωλήνας 1/2" (έως 4,1 kW). Ταχύτητες (Di = 14,8 mm): Α ≈ 0,81 m/s, Β ≈ 1,02 m/s.

Κεντρικός σωλήνας (26,55 kW): ο 1 1/4" (22 kW) δεν επαρκεί· επιλέγεται ο 1 1/2" (έως 30 kW), με ταχύτητα (Di = 40,2 mm) Vw = 1300×1,264/40,2² ≈ 1,02 m/s.

Κριτήρια αξιολόγησης:

ΚΜ Α και Β ⇒ 1/2" (έως 4,1 kW)· κεντρικός (26,55 kW) ⇒ 1 1/2" (έως 30 kW), γιατί ο 1 1/4" φτάνει μόνο τα 22 kW

Αναμενόμενο ψυκτικό και θερμικό φορτίο σωλήνα

Ερώτηση: Σωλήνας διαρρέεται από παροχή νερού 3,3 L/s. Πόσο αναμένεται το ψυκτικό φορτίο και πόσο το θερμικό φορτίο που θα μπορεί να καλύψει;

Απάντηση:

§6-9, σχέσεις (6-5) και (6-6) «Για την ψύξη: q ≈ 20 x Qw», «Για τη θέρμανση: q ≈ 40 x Qw» (q σε kW, Qw σε L/s)

Σύνοψη: Με τις πρακτικές σχέσεις του βιβλίου: ψυκτικό φορτίο q ≈ 20×3,3 = 66 kW· θερμικό φορτίο q ≈ 40×3,3 = 132 kW. Το θερμικό φορτίο είναι διπλάσιο, επειδή στη θέρμανση το νερό λειτουργεί με μεγαλύτερο Δt (10°C αντί για 5°C).

Κριτήρια αξιολόγησης:

q ≈ 20×3,3 = 66 kW (ψύξη)· q ≈ 40×3,3 = 132 kW (θέρμανση) — σχέσεις (6-5) και (6-6)

Νέο Δt μετά από αύξηση παροχής και απόδοσης ΚΜ

Ερώτηση: Μία ΚΜ διαρρέεται από παροχή νερού 0,25 L/s και έχει να καλύψει ολικό φορτίο 5,5 kW. Ποιο θα είναι το Δt του νερού μέσω της ΚΜ; Αν μετά αυξηθεί η παροχή του νερού κατά 30%, με αντίστοιχη αύξηση της απόδοσης 8%, πόσο θα είναι το νέο Δt;

Απάντηση:

§6-9, σχέση (6-3) «qt = cpQwΔt», cp = 4,2 kJ/kgK ⇒ Δt = qt/(cp·Qw)

Σύνοψη: Αρχικό Δt: Δt = 5,5/(4,2×0,25) = 5,5/1,05 ≈ 5,24°C.

Μετά την αύξηση: νέα παροχή Qw' = 1,30×0,25 = 0,325 L/s, νέα απόδοση qt' = 1,08×5,5 = 5,94 kW. Νέο Δt: Δt' = 5,94/(4,2×0,325) = 5,94/1,365 ≈ 4,35°C.

Το Δt μειώνεται, επειδή η παροχή αυξάνεται πολύ περισσότερο από την απόδοση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δt = 5,5/(4,2×0,25) ≈ 5,24°C· μετά (+30% παροχή, +8% απόδοση): Δt' = 5,94/(4,2×0,325) ≈ 4,35°C

Υπολογισμός Κν βάνας

Ερώτηση: Να υπολογιστεί η τιμή του Κν ώστε να έχουμε πτώση πίεσης 30 kPa για διερχόμενη παροχή νερού 0,25 L/s.

Απάντηση:

§6-13 «Kν = 36 × Q/√Δp (6-5)»

Σύνοψη: Εφαρμόζοντας τη σχέση (6-5): Kν=36×Q/√Δp=36×0,25/√30=9/5,477=1,64.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κν=36×0,25/√30=9/5,477≈1,64

Κν προτελευταίας ΚΜ σε δίκτυο δύο τελευταίων μονάδων

Ερώτηση: Οι δύο τελευταίες ΚΜ ενός δικτύου έχουν απόσταση μεταξύ τους 5 m, και ο σωλήνας που τις ενώνει είναι Φ18x1. Διαρρέονται και οι δύο από παροχή νερού 0,25 L/s και παρουσιάζουν πτώση πίεσης 30 kPa. Η τελευταία δεν έχει καμία ρύθμιση. Να υπολογιστεί ο συντελεστής Κν της προτελευταίας.

Απάντηση:

§6-13, σχέση (6-5) «Kν = 36·Q/√Δp» (Q σε L/s, Δp σε kPa)
§6-21, σχέση (6-13) Κλειστό δίκτυο: «Δp = 1,3 L . ΔpL»
Πίνακας 6-8 (χαλκοσωλήνας 18x1, 10°C): V=1,2 m/s → Q=0,241 L/s, Δp=1,262 kPa/m· V=1,4 m/s → Q=0,281 L/s, Δp=1,656 kPa/m

Σύνοψη: Ο σωλήνας 18x1 ανάμεσα στις δύο τελευταίες ΚΜ μεταφέρει μόνο την παροχή της τελευταίας (0,25 L/s). Από τον πίνακα (6-8), με παρεμβολή για 0,25 L/s: ΔpL ≈ 1,351 kPa/m.

Το νερό της τελευταίας ΚΜ διανύει 5 m στην προσαγωγή και 5 m στην επιστροφή, δηλαδή L = 10 m. Από τη σχέση (6-13): Δp(σωλήνων) = 1,3×10×1,351 ≈ 17,6 kPa.

Η διαθέσιμη πίεση στα σημεία σύνδεσης της προτελευταίας ΚΜ είναι όση χρειάζεται η διαδρομή της τελευταίας: 30 + 17,6 = 47,6 kPa. Η προτελευταία ΚΜ (ίδια παροχή 0,25 L/s, πτώση πίεσης 30 kPa) χρειάζεται ρυθμιστική βάνα που να δημιουργεί την επιπλέον πτώση πίεσης 47,6 − 30 = 17,6 kPa.

Από τη σχέση (6-5): Κν = 36×0,25/√17,6 = 9/4,19 ≈ 2,15.

Κριτήρια αξιολόγησης:

ΔpL(18x1, 0,25 L/s) ≈ 1,351 kPa/m· L = 5+5 = 10 m (προσαγωγή και επιστροφή) ⇒ Δp = 1,3×10×1,351 ≈ 17,6 kPa· βάνα προτελευταίας 17,6 kPa ⇒ Κν = 36×0,25/√17,6 ≈ 2,15
Προσοχή: η πτώση πίεσης μετράει και στον σωλήνα επιστροφής, όχι μόνο στην προσαγωγή

Παροχή προτελευταίας ΚΜ χωρίς ρύθμιση

Ερώτηση: Αν στο προηγούμενο παράδειγμα καταργηθεί η ρύθμιση, ποια θα είναι η παροχή του νερού με την οποία θα διαρρέεται η προτελευταία ΚΜ; Θα υπάρξει ουσιώδης διαφορά στην απόδοση;

Απάντηση:

§6-15, σχέση (6-8) «Δp1/Δp2 = (Q1/Q2)²» για ακριβώς όμοιες ΚΜ
§6-9, Ερώτηση 2 «Αν πάλι έχουμε αύξηση 20% της παροχής, θα έχουμε αύξηση της απόδοσης, αλλά σε μικρότερο ποσοστό... (π.χ. ... αύξηση κατά 3-4% μόνο). Από κάποιο μάλιστα σημείο και μετά δεν αυξάνεται η απόδοση όσο και να αυξήσουμε την παροχή νερού.»

Σύνοψη: Χωρίς τη ρυθμιστική βάνα, η προτελευταία ΚΜ δέχεται όλη τη διαθέσιμη πτώση πίεσης, Δp ≈ 47,6 kPa (αντί για 30 kPa). Από τη σχέση (6-8):

Q = 0,25×√(47,6/30) = 0,25×1,26 ≈ 0,315 L/s, δηλαδή περίπου 26% μεγαλύτερη παροχή.

Δεν θα υπάρξει ουσιώδης διαφορά στην απόδοση: όταν αυξάνεται η παροχή νερού μιας ΚΜ, η απόδοσή της αυξάνεται πολύ λιγότερο (για +20% παροχή μόλις 3-4%), οπότε και εδώ η αύξηση της απόδοσης θα είναι μόνο λίγα τοις εκατό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Q = 0,25×√(47,6/30) ≈ 0,315 L/s (≈+26%)· η απόδοση αυξάνεται ελάχιστα (για +20% παροχή μόλις 3-4%) ⇒ όχι ουσιώδης διαφορά

Διάμετρος σωλήνα και αντλία κυκλώματος πύργου ψύξης

Ερώτηση: Να υπολογιστεί η διάμετρος του σωλήνα (χαλυβδοσωλήνας) και η αντλία (παροχή, πτώση πίεσης) του κυκλώματος του πύργου ψύξης του σχήματος (6-38). Δίδονται: ψυκτική ισχύς συγκροτήματος 60 kW, το νερό στους πύργους ψύξης θα πηγαίνει με θερμοκρασία 35°C και θα επιστρέφει με 30°C και το συνολικό μήκος των σωλήνων είναι 75 m. Το «Η» εσωτερικά των πύργων ψύξης είναι 1,5 m. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα (6-7) με τις πτώσεις πίεσης μειωμένες κατά 10%. Να επιλέξετε ένα μέγεθος σωλήνα μεγαλύτερο από αυτό που θα προκύψει, λόγω του ότι η διάμετρος με τον καιρό μειώνεται λόγω της επικάθισης αλάτων.

Απάντηση:

§6-9, σχέση (6-4) «Qw = qt/(cpΔt)», cp = 4,2 kJ/kgK
§6-21, σχέση (6-12) Ανοικτό δίκτυο: «Δp = g . Η + 1,3 L . ΔpL»
Πίνακας 6-7 χαλυβδοσωλήνες βαρέως τύπου, 10°C (οι τιμές ΔpL μειώνονται κατά 10%, όπως ορίζει η εκφώνηση)

Σύνοψη: Δt = 35−30 = 5°C. Παροχή νερού (σχέση 6-4): Qw = 60/(4,2×5) = 2,86 L/s (≈10,3 m³/h) — αυτή είναι και η παροχή της αντλίας.

Δοκιμή με σωλήνα 2" (πίνακας 6-7): για 2,86 L/s, παρεμβολή μεταξύ V=1,2 m/s (2,479 L/s, 0,354 kPa/m) και V=1,4 m/s (2,892 L/s, 0,473 kPa/m) δίνει V ≈ 1,38 m/s και ΔpL ≈ 0,463 kPa/m. Άρα προκύπτει σωλήνας 2". Όπως ζητά η εκφώνηση, λόγω επικάθισης αλάτων επιλέγουμε το επόμενο μέγεθος: 2 1/2".

Για 2 1/2": παρεμβολή μεταξύ V=0,8 m/s (2,828 L/s, 0,119 kPa/m) και V=1,0 m/s (3,534 L/s, 0,180 kPa/m) δίνει V ≈ 0,81 m/s και ΔpL ≈ 0,122 kPa/m· μειωμένο κατά 10%: ΔpL ≈ 0,109 kPa/m.

Πτώση πίεσης (ανοικτό δίκτυο, σχέση 6-12): Δp = 9,8×1,5 + 1,3×75×0,109 = 14,7 + 10,6 ≈ 25,4 kPa.

Αντλία: παροχή ≈ 2,86 L/s (≈10,3 m³/h) και πίεση ≈ 25-28 kPa (≈2,6-2,9 m Σ.Υ., με ένα μικρό περιθώριο).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Qw = 60/(4,2×5) ≈ 2,86 L/s· από τον πίνακα 6-7 προκύπτει 2" (V≈1,38 m/s) ⇒ επιλογή ενός μεγέθους μεγαλύτερου, 2 1/2" (V≈0,81 m/s)· Δp = 9,8×1,5 + 1,3×75×0,109 ≈ 25,4 kPa ⇒ αντλία 2,86 L/s στα ≈25-28 kPa

Σκίτσο υδρόψυκτου δικτύου με χαλυβδοσωλήνες κατά περιγραφή

Ερώτηση: Σκιτσάρετε ένα υδρόψυκτο δίκτυο με χαλυβδοσωλήνες, χωρίς να βλέπετε στα σχήματα του βιβλίου, που να περιλαμβάνει τα εξής: κεντρικό σωλήνα 2", που καταλήγει σε συλλέκτη απ' όπου εκκινούν 2 επιμέρους κατακόρυφοι κλάδοι που αρχίζουν 1½" μετά γίνονται 1¼" μετά 1" και καταλήγουν σε 3/4". Σε κάθε αλλαγή διαμέτρου, στον ένα κλάδο είναι συνδεδεμένα δύο FCU με σωλήνες τροφοδοσίας 1/2" και στον άλλο από ένα πιο μεγάλο FCU με σωλήνα τροφοδοσίας 3/4". Οι αποστάσεις μεταξύ των κόμβων διακλάδωσης των FCU είναι όλες 3 m. Η απόσταση του πρώτου FCU από το συλλέκτη είναι 10 m, και ο κεντρικός σωλήνας τροφοδοσίας από το ψυχροστάσιο μέχρι το συλλέκτη είναι επίσης 10 m. Οι σωλήνες τροφοδοσίας των FCU από τους κόμβους έχουν όλες το ίδιο μήκος που είναι 1 m (δηλαδή ανά FCU η προσαγωγή και η επιστροφή μαζί είναι 2 m).

Απάντηση:

Άσκηση περιγραφικού σχεδιασμού με πλήρως δοσμένα γεωμετρικά στοιχεία (χωρίς αναφορά σε σχήμα βιβλίου) — η λύση συνοψίζει το τοπολογικό σχέδιο και τα αθροιστικά μήκη σωληνώσεων.

Σύνοψη: Το δίκτυο περιλαμβάνει: κεντρικό σωλήνα 2" μήκους 10 m από το ψυχροστάσιο έως τον συλλέκτη· από τον συλλέκτη ξεκινούν 2 κατακόρυφοι κλάδοι, ο καθένας με 4 διαδοχικά τμήματα διαμέτρου 1½"→1¼"→1"→3/4", με απόσταση 3 m μεταξύ διαδοχικών κόμβων διακλάδωσης και απόσταση 10 m από τον συλλέκτη έως τον πρώτο κόμβο (1½"). Σε κάθε έναν από τους 4 κόμβους του «κλάδου Α» συνδέονται 2 FCU (σωλήνας τροφοδοσίας 1/2", μήκος 1 m ανά κατεύθυνση) — σύνολο 8 μικρά FCU. Σε κάθε έναν από τους 4 κόμβους του «κλάδου Β» συνδέεται 1 μεγαλύτερο FCU (σωλήνας τροφοδοσίας 3/4", μήκος 1 m ανά κατεύθυνση) — σύνολο 4 μεγάλα FCU. Συνολικά στο δίκτυο υπάρχουν 12 FCU (8 μικρά + 4 μεγάλα). Μήκη σωληνώσεων (μονής κατεύθυνσης): κεντρικός σωλήνας 10 m· κάθε κατακόρυφος κλάδος 10+3+3+3=19 m (×2 κλάδοι=38 m)· συνδέσεις FCU 12×1=12 m. Σύνολο μονής κατεύθυνσης: 10+38+12=60 m (προσαγωγή) — με την επιστροφή συμμετρική, το ολικό μήκος σωληνώσεων του δικτύου είναι περίπου 120 m.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τοπολογία: κεντρικός 2"(10m)→συλλέκτης→2 κλάδοι (1½"→1¼"→1"→3/4", κόμβοι ανά 3m, πρώτος κόμβος στα 10m)· κλάδος Α: 2 FCU/κόμβο (1/2", σύνολο 8 FCU)· κλάδος Β: 1 FCU/κόμβο (3/4", σύνολο 4 FCU)· ΣΥΝΟΛΟ 12 FCU, ≈60 m μονής κατεύθυνσης (≈120 m συνολικά με επιστροφή)

Αντικατάσταση χαλυβδοσωλήνων με χαλκοσωλήνες στο δίκτυο

Ερώτηση: Στο παραπάνω δίκτυο, υποθέστε ότι λόγω παλαιότητάς του, σας ζητάνε να αντικαταστήσετε τους χαλυβδοσωλήνες με χαλκοσωλήνες. Ορίστε τις νέες διαμέτρους του δικτύου.

Απάντηση:

§6-10, πίνακας 6-6 «Αντικατάσταση χαλυβδοσωλήνων με χαλκοσωλήνες»: 1/2" → οριακά 16 x 1, προτιμότερος 18 x 1· 3/4" → 22 x 1· 1" → 28 x 1,5· 1 1/4" → οριακά 35 x 1,5, προτιμότερος 42 x 1,5· 1 1/2" → 42 x 1,5· 2" → 54 x 2
§6-10 «Επίσης, μετά από μία τέτοια αντικατάσταση, θα χρειαστεί να γίνει ρύθμιση του δικτύου.»

Σύνοψη: Για γρήγορη λύση χρησιμοποιούμε τον πίνακα (6-6) του βιβλίου:

Κεντρικός σωλήνας 2" → 54x2.

Κατακόρυφοι κλάδοι: 1 1/2" → 42x1,5· 1 1/4" → 42x1,5 (οριακά θα μπορούσε 35x1,5)· 1" → 28x1,5· 3/4" → 22x1.

Σωλήνες τροφοδοσίας FCU: μικρά FCU (1/2") → 18x1 (οριακά 16x1)· μεγάλα FCU (3/4") → 22x1.

Μετά την αντικατάσταση πρέπει να γίνει ρύθμιση του δικτύου με κατάλληλες ρυθμιστικές βάνες. Δεν επιτρέπεται να μπουν αυθαίρετα μικρότεροι χαλκοσωλήνες με το σκεπτικό ότι ο χαλκός έχει μικρότερη αντίσταση στη ροή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πίνακας 6-6: 2"→54x2, 1 1/2"→42x1,5, 1 1/4"→42x1,5 (οριακά 35x1,5), 1"→28x1,5, 3/4"→22x1, 1/2"→18x1 (οριακά 16x1)· μετά την αντικατάσταση χρειάζεται ρύθμιση του δικτύου