Λύσεις — Κεφάλαιο 6Β: Το Δίκτυο των Σωληνώσεων (6-13..6-21) (σελ. 306-311) – 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:
- §6-13/6-15 «Η εξισορρόπηση γίνεται με ειδικές βάνες που ονομάζονται 'ρυθμιστικές'...» / «...αντί να υπολογίσουμε την επιθυμητή παροχή σε κάθε σημείο του δικτύου και να την επιτύχουμε με τις ρυθμιστικές βάνες, το αφήνουμε να λειτουργήσει όπως εκείνο θέλει και προσαρμόζουμε τις ΚΜ στη διερχόμενη παροχή.»
Σύνοψη: Εξισορρόπηση είναι η διαδικασία με την οποία εξασφαλίζουμε ότι κάθε ΚΜ ενός δικτύου σωληνώσεων νερού διαρρέεται από την επιθυμητή (σχεδιαστική) παροχή νερού, παρά το γεγονός ότι οι διάφοροι κλάδοι του δικτύου παρουσιάζουν διαφορετικές πτώσεις πίεσης ανάλογα με τη θέση τους (μήκος διαδρομής, αριθμό διακλαδώσεων κ.λπ.). Επιτυγχάνεται είτε με ρυθμιστικές βάνες που επιβάλλουν την επιθυμητή παροχή, είτε με κατάλληλη επιλογή ΚΜ που προσαρμόζονται στην παροχή που προκύπτει φυσικά.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Διασφάλιση ότι κάθε ΚΜ παίρνει την επιθυμητή παροχή νερού, παρά τις διαφορετικές πτώσεις πίεσης των κλάδων· γίνεται με ρυθμιστικές βάνες ή με επιλογή ΚΜ
Ποια δίκτυα χρειάζονται εξισορρόπηση
Ερώτηση: Ποια δίκτυα χρειάζονται εξισορρόπηση;
Απάντηση:
- §6-13/6-21, Περίληψη «Το δίκτυο σωληνώσεων του νερού... είναι πιο δύσκολο στη μελέτη του. Επίσης συχνά έχει ανάγκη εξισορρόπησης.»
Σύνοψη: Χρειάζονται εξισορρόπηση κυρίως τα δίκτυα σωληνώσεων νερού (όχι τα δίκτυα ψυκτικού υγρού των συστημάτων VRV), ιδίως όσο μεγαλώνει ο αριθμός των ΚΜ και η πολυπλοκότητα του δικτύου (πολλαπλοί κλάδοι με διαφορετικά μήκη/διακλαδώσεις), αφού διαφορετικές ΚΜ παρουσιάζουν διαφορετικές πτώσεις πίεσης λόγω της θέσης τους στο δίκτυο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τα δίκτυα σωληνώσεων νερού (όχι τα απλά δίκτυα ψυκτικού υγρού VRV), ιδίως τα μεγαλύτερα/πολυκλαδικά
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:
- Το σχήμα (6-10) δεν είναι διαθέσιμο ψηφιακά· ακολουθεί αναπαράσταση αντιπροσωπευτικού δικτύου με βάση τα δεδομένα φόρτισης της εκφώνησης και τη μεθοδολογία διαστασιολόγησης της §6-21 (πίνακες 6-7/6-8, Δt=5°C τυπικό στον κλιματισμό).
Σύνοψη: ⚠️ Το σχήμα (6-10) δεν είναι διαθέσιμο· γίνεται αντιπροσωπευτική αναπαράσταση συνεπής με τα δεδομένα της εκφώνησης. Παραδοχή: ο 'δείκτης φόρτισης' αντιστοιχεί σε ψυκτικό φορτίο (kW)=δείκτης/10 (σύνηθες σε καταλόγους ΚΜ), και Δt=5°C (τυπικό στον κλιματισμό). Υπολογισμός παροχής ανά μονάδα (Qw=q/(4,186×Δt)): μονάδες 1,2,3 (32→3,2 kW): Qw=3,2/20,93=0,153 L/s έκαστη· μονάδες 4,5,6 (40→4,0 kW): Qw=4,0/20,93=0,191 L/s έκαστη· μονάδα 7 (63→6,3 kW): Qw=6,3/20,93=0,301 L/s· μονάδα 8 (80→8,0 kW): Qw=8,0/20,93=0,382 L/s. Επιλογή κλάδων (χαλκοσωλήνες, πίνακας 6-8, ταχύτητα ≈0,8-1,0 m/s): μονάδες 1,2,3 → σωλήνας 16x1 (V≈1,0 m/s)· μονάδες 4,5,6 → σωλήνας 18x1 (V≈0,95 m/s)· μονάδα 7 → σωλήνας 22x1 (V≈0,96 m/s)· μονάδα 8 → σωλήνας 28x1,5 (V≈0,78 m/s). Συνολική παροχή δικτύου = 3×0,153+3×0,191+0,301+0,382 = 1,715 L/s. Κεντρικός τροφοδοτικός σωλήνας (κορμός) διαστασιολογείται για το άθροισμα των παροχών που εξυπηρετεί· για το σύνολο 1,715 L/s επιλέγεται σωλήνας 54x2 (πίνακας 6-8): V≈0,87 m/s (μεταξύ V=0,8→1,570 L/s και V=1,0→1,963 L/s, παρεμβολή), τιμή αποδεκτή για κύριο κλάδο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Παραδοχή q[kW]=δείκτης/10, Δt=5°C: Qw(32)=0,153, Qw(40)=0,191, Qw(63)=0,301, Qw(80)=0,382 L/s· κλάδοι 16x1/18x1/22x1/28x1,5· σύνολο δικτύου 1,715 L/s ⇒ κεντρικός σωλήνας 54x2 (V≈0,87 m/s) — ⚠️ αντιπροσωπευτική λύση, το σχήμα δεν ήταν διαθέσιμο
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:
- Το σχήμα (6-11) δεν είναι διαθέσιμο ψηφιακά· ακολουθεί αντιπροσωπευτική διαστασιολόγηση με βάση τους τύπους μονάδων της εκφώνησης, κατ' αναλογία με το σχήμα (6-10) (2 σειρές × 4 θέσεις, όπως στο παράδειγμα εξισορρόπησης του σχ. 6-19).
Σύνοψη: ⚠️ Το σχήμα (6-11) δεν είναι διαθέσιμο· γίνεται αντιπροσωπευτική αναπαράσταση με 4 μονάδες οροφής τύπου '24' και 4 μονάδες δαπέδου τύπου '12' (κατ' αναλογία με τη διάταξη 2×4 του σχ. 6-10/6-19), με ίδια παραδοχή q[kW]=τύπος/10, Δt=5°C. Μονάδες οροφής (24→2,4 kW): Qw=2,4/20,93=0,115 L/s έκαστη· επιλογή σωλήνα 16x1 (V≈0,75 m/s, πίνακας 6-8). Μονάδες δαπέδου (12→1,2 kW): Qw=1,2/20,93=0,057 L/s έκαστη· επιλογή σωλήνα 16x1 (V≈0,37 m/s, χαμηλή αλλά αποδεκτή ταχύτητα). Συνολική παροχή δικτύου = 4×0,115+4×0,057=0,688 L/s. Κεντρικός σωλήνας τροφοδοσίας: επιλογή 35x1,5 (πίνακας 6-8, V≈0,86 m/s, μεταξύ V=0,8→0,643 L/s και V=1,0→0,804 L/s).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Παραδοχή: 4 μονάδες οροφής '24'(2,4kW)+4 δαπέδου '12'(1,2kW), Δt=5°C: Qw(24)=0,115, Qw(12)=0,057 L/s· κλάδοι 16x1· σύνολο 0,688 L/s ⇒ κεντρικός 35x1,5 (V≈0,86 m/s) — ⚠️ σχήμα μη διαθέσιμο, αντιπροσωπευτική λύση
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:
- Το σχήμα (6-13) δεν είναι διαθέσιμο ψηφιακά· ακολουθεί αντιπροσωπευτική διαστασιολόγηση με 8 όμοιες μονάδες (όπως στη διάταξη του σχ. 6-10/6-19), όλες δείκτη φόρτισης 50.
Σύνοψη: ⚠️ Το σχήμα (6-13) δεν είναι διαθέσιμο· γίνεται αντιπροσωπευτική αναπαράσταση με 8 όμοιες μονάδες (δείκτης φόρτισης 50 όλες, κατ' αναλογία με τη διάταξη 2×4 μονάδων του σχ. 6-10/6-19), παραδοχή q=50/10=5,0 kW ανά μονάδα, Δt=5°C. Παροχή ανά μονάδα: Qw=5,0/20,93=0,239 L/s. Κλάδος ανά μονάδα: σωλήνας 22x1 (πίνακας 6-8, V≈0,76 m/s). Συνολική παροχή δικτύου (8 μονάδες): Qtotal=8×0,239=1,911 L/s. Κεντρικός σωλήνας: επιλογή 42x1,5 (πίνακας 6-8): στο V=1,6 m/s αντιστοιχεί Q=1,910 L/s — σχεδόν ακριβής ταύτιση (V≈1,60 m/s), τιμή ιδανική για κύριο τροφοδοτικό κλάδο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Παραδοχή: 8 όμοιες μονάδες δείκτη 50 (5,0 kW), Δt=5°C: Qw=0,239 L/s/μονάδα· κλάδος 22x1· σύνολο 1,911 L/s ⇒ κεντρικός 42x1,5 (V≈1,60 m/s, σχεδόν ακριβής ταύτιση με τον πίνακα) — ⚠️ σχήμα μη διαθέσιμο, αντιπροσωπευτική λύση
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:
- Πίνακες (6-7)/(6-8) — σε κάθε στήλη μεγέθους σωλήνα, το πηλίκο Q/V είναι σταθερό (=εμβαδόν διατομής), οπότε V=Q/(Q/V).
Σύνοψη: Χρησιμοποιώντας τους πίνακες (6-7) (χαλυβδοσωλήνες) και (6-8) (χαλκοσωλήνες), σε κάθε στήλη μεγέθους το πηλίκο Q/V είναι πρακτικά σταθερό (ίσο με το εμβαδόν διατομής του σωλήνα σε L/s ανά m/s). Υπολογίζοντας αυτή τη σταθερά από τον πίνακα και διαιρώντας: 2" (σταθερά≈2,066): V=4,3/2,066=2,08 m/s. 1" (σταθερά≈0,514): V=0,5/0,514=0,97 m/s. 22x1 (σταθερά≈0,314): V=0,25/0,314=0,80 m/s. 64x2 (σταθερά≈2,826): V=6,5/2,826=2,30 m/s. 3/4" (σταθερά≈0,327): V=0,2/0,327=0,61 m/s. 18x1 (σταθερά≈0,201): V=0,1/0,201=0,50 m/s.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 2": V≈2,08 m/s· 1": V≈0,97 m/s· 22x1: V≈0,80 m/s· 64x2: V≈2,30 m/s· 3/4": V≈0,61 m/s· 18x1: V≈0,50 m/s (όλα από τους πίνακες 6-7/6-8, Q/V=σταθερό)
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:
- §6-21, πίνακας (6-8) — πτώσεις πίεσης χαλκοσωλήνων· σχέση q=4,186×Qw×Δt (θερμότητα-παροχή-Δt, θεμελιώδης σχέση θερμικού ισοζυγίου νερού, ίδια λογική με τη σχέση (6-3) που αναφέρεται στο §6-15).
Σύνοψη: Παροχή νερού: Qw=q/(4,186×Δt). ΚΜ Α (2,85 kW): Qw=2,85/(4,186×5)=2,85/20,93=0,136 L/s. ΚΜ Β (3,6 kW): Qw=3,6/20,93=0,172 L/s. Επιλογή χαλκοσωλήνα (πίνακας 6-8, ταχύτητα ≤1,5 m/s): για Α, σωλήνας 16x1 (V≈0,89 m/s, μεταξύ V=0,8 L/s=0,123 και V=1,0 L/s=0,153)· για Β, σωλήνας 16x1 επίσης (V≈1,12 m/s, ακόμη αποδεκτή) ή εναλλακτικά 18x1 για χαμηλότερη ταχύτητα. Συνολική παροχή κεντρικού σωλήνα (3 Α + 5 Β): Qtotal=3×0,136+5×0,172=0,409+0,860=1,269 L/s. Επιλογή κεντρικού σωλήνα: 35x1,5 (πίνακας 6-8: στο V=1,6 m/s, Q=1,286 L/s· V≈1,58 m/s — ικανοποιητική ταχύτητα για κύριο κλάδο).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Qw(Α)=2,85/20,93=0,136 L/s ⇒ 16x1· Qw(Β)=3,6/20,93=0,172 L/s ⇒ 16x1· Qtotal(3Α+5Β)=1,269 L/s ⇒ κεντρικός σωλήνας 35x1,5 (V≈1,58 m/s)
Ίδιο δίκτυο με χαλυβδοσωλήνες
Ερώτηση: Στο δίκτυο της άσκησης 5, να επαναληφθεί η ίδια διαδικασία με χαλυβδοσωλήνες.
Απάντηση:
- §6-21, πίνακας (6-7) — πτώσεις πίεσης χαλυβδοσωλήνων βαρέως τύπου.
Σύνοψη: Με τις ίδιες παροχές (Qw(Α)=0,136 L/s, Qw(Β)=0,172 L/s, Qtotal=1,269 L/s), αλλά χρησιμοποιώντας τον πίνακα (6-7) για χαλυβδοσωλήνες: ΚΜ Α (0,136 L/s): σωλήνας 1/2" (V≈0,80 m/s, μεταξύ V=0,6 L/s=0,103 και V=0,8 L/s=0,137). ΚΜ Β (0,172 L/s): σωλήνας 1/2" επίσης (V≈1,01 m/s, οριακά αλλά αποδεκτή — στο πίνακα V=1,0→Q=0,171 L/s, σχεδόν ταύτιση). Κεντρικός σωλήνας (Qtotal=1,269 L/s): σωλήνας 1¼" (πίνακας 6-7: μεταξύ V=1,2 m/s→1,108 L/s και V=1,4 m/s→1,293 L/s, δίνει V≈1,37 m/s — αποδεκτή ταχύτητα κύριου κλάδου).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ίδιες παροχές· με χαλυβδοσωλήνες: ΚΜ Α και Β ⇒ 1/2" (V≈0,80 και 1,01 m/s)· κεντρικός σωλήνας ⇒ 1¼" (V≈1,37 m/s)
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:
- §6-21 σχέση θερμότητας-παροχής q=4,186×Qw×Δt· τυπικές τιμές Δt του κεφαλαίου: ψύξη Δt≈5°C, θέρμανση Δt≈10°C (μεγαλύτερο Δt λόγω των υψηλότερων θερμοκρασιών λειτουργίας 40-50°C στη θέρμανση, §6-21).
Σύνοψη: Χρησιμοποιείται η σχέση q=4,186×Qw×Δt. Για ψύξη λαμβάνεται το τυπικό Δt=5°C του κλιματισμού: q(ψυκτικό)=4,186×3,3×5=69,1 kW. Για θέρμανση, όπου το νερό κυκλοφορεί σε υψηλότερη θερμοκρασία (40-50°C στις ΚΜ) και συνήθως εφαρμόζεται μεγαλύτερο Δt (τυπικά ≈10°C): q(θερμικό)=4,186×3,3×10=138,1 kW. (Το θερμικό φορτίο είναι διπλάσιο του ψυκτικού για την ίδια παροχή, επειδή στη θέρμανση χρησιμοποιείται συνήθως διπλάσιο Δt.)
Κριτήρια αξιολόγησης:
- q=4,186×Qw×Δt: ψυκτικό (Δt=5°C) ≈ 69,1 kW· θερμικό (Δt=10°C, τυπικό στη θέρμανση) ≈ 138,1 kW
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:
- §6-21 σχέση q=4,186×Qw×Δt ⇒ Δt=q/(4,186×Qw).
Σύνοψη: Αρχικό Δt: Δt=q/(4,186×Qw)=5,5/(4,186×0,25)=5,5/1,0465=5,26°C. Μετά την αύξηση: νέα παροχή Qw'=0,25×1,30=0,325 L/s· νέο φορτίο q'=5,5×1,08=5,94 kW. Νέο Δt: Δt'=q'/(4,186×Qw')=5,94/(4,186×0,325)=5,94/1,3605=4,37°C. Το Δt μειώνεται (η παροχή αυξάνεται περισσότερο από ό,τι το φορτίο), όπως αναμένεται όταν αυξάνουμε την παροχή μιας ΚΜ πέρα από τη σχεδιαστική τιμή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αρχικό Δt=5,5/(4,186×0,25)≈5,26°C· μετά (+30% παροχή, +8% φορτίο): Δt'=5,94/(4,186×0,325)≈4,37°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· §6-21, σχέση (6-13) Δp=1,3×L×ΔpL (κλειστό δίκτυο)· πίνακας 6-8 στήλη 18x1.
Σύνοψη: Ο σωλήνας 18x1 μεταξύ των δύο τελευταίων ΚΜ μεταφέρει μόνο την παροχή που καταλήγει στην τελευταία μονάδα (0,25 L/s), αφού η προτελευταία παίρνει τη δική της παροχή νωρίτερα. Από τον πίνακα (6-8), για Q=0,25 L/s στη στήλη 18x1: παρεμβολή μεταξύ V=1,2 (Q=0,241, ΔpL=1,262) και V=1,4 (Q=0,281, ΔpL=1,656) δίνει ΔpL≈1,351 kPa/m. Πτώση πίεσης στο τμήμα των 5 m (σχέση 6-13, κλειστό δίκτυο): Δp(σωλήνα)=1,3×5×1,351=8,78 kPa. Η τελευταία ΚΜ (χωρίς ρύθμιση) παρουσιάζει από μόνη της Δp=30 kPa στην ίδια παροχή· άρα η συνολική πτώση πίεσης της διαδρομής μέχρι την τελευταία μονάδα, από το σημείο διακλάδωσης της προτελευταίας, είναι 30+8,78=38,78 kPa. Για να ισορροπήσει το δίκτυο, η προτελευταία ΚΜ (ίδιου τύπου, άρα με ίδια φυσική πτώση πίεσης 30 kPa στα 0,25 L/s) χρειάζεται μια ρυθμιστική βάνα που να απορροφά την επιπλέον διαφορά: Δp(βάνας)=38,78−30=8,78 kPa. Ο συντελεστής Κν της βάνας αυτής (σχέση 6-5): Κν=36×0,25/√8,78=9/2,963=3,04.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωλήνας 18x1, Q=0,25 L/s ⇒ ΔpL≈1,351 kPa/m ⇒ Δp(5m)=1,3×5×1,351≈8,78 kPa (6-13)· Δp(διαδρομής)=30+8,78=38,78 kPa· Δp(βάνας προτελευταίας)=38,78−30=8,78 kPa ⇒ Κν=36×0,25/√8,78≈3,04
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· Περίληψη «Διακυμάνσεις της παροχής νερού της τάξεως του 20% ελάχιστα επηρεάζουν την απόδοση μίας ΚΜ.»
Σύνοψη: Χωρίς τη ρυθμιστική βάνα, η προτελευταία ΚΜ θα δεχτεί ολόκληρη τη διαθέσιμη πτώση πίεσης του κλάδου, δηλαδή Δp_νέο=38,78 kPa (αντί των σχεδιαστικών 30 kPa). Με τη σχέση (6-8) Δp1/Δp2=(Q1/Q2)²: Qνέο=Qσχεδίασης×√(Δpνέο/Δpσχεδίασης)=0,25×√(38,78/30)=0,25×√1,293=0,25×1,137=0,284 L/s (αύξηση περίπου 14% στην παροχή). Δεν θα υπάρξει ουσιώδης διαφορά στην απόδοση, αφού διακυμάνσεις παροχής της τάξεως του 20% επηρεάζουν ελάχιστα την απόδοση μιας ΚΜ — η αύξηση εδώ (≈14%) είναι μικρότερη από αυτό το όριο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Qνέο=0,25×√(38,78/30)≈0,284 L/s (αύξηση ≈14%)· εντός του ορίου 20% ⇒ αμελητέα επίδραση στην απόδοση
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:
- §6-21, σχέση (6-12) Δp=g×Η+1,3×L×ΔpL (ανοικτό δίκτυο)· πίνακας 6-7 — χαλυβδοσωλήνες.
Σύνοψη: Δt=35−30=5°C. Παροχή νερού: Qw=q/(4,186×Δt)=60/(4,186×5)=60/20,93=2,87 L/s (≈10,3 m³/h) — αυτή είναι και η απαιτούμενη παροχή της αντλίας. Δοκιμή με σωλήνα 2" (πίνακας 6-7): για Q=2,87 L/s, παρεμβολή μεταξύ V=1,2 (Q=2,479, ΔpL=0,354) και V=1,4 (Q=2,892, ΔpL=0,473) δίνει V≈1,39 m/s, ΔpL≈0,466 kPa/m· μειωμένο κατά 10% (δεδομένο της εκφώνησης): ΔpL'=0,466×0,9=0,419 kPa/m. Η ταχύτητα 1,39 m/s είναι σχετικά υψηλή για μόνιμη λειτουργία, οπότε — και όπως ζητά η εκφώνηση λόγω επικάθισης αλάτων — επιλέγεται σωλήνας ένα μέγεθος μεγαλύτερος: 2½". Για 2½" στο Q=2,87 L/s: παρεμβολή μεταξύ V=0,8 (Q=2,828, ΔpL=0,119) και V=1,0 (Q=3,534, ΔpL=0,180) δίνει V≈0,81 m/s, ΔpL≈0,122 kPa/m· μειωμένο 10%: ΔpL'=0,110 kPa/m. Πτώση πίεσης δικτύου (ανοικτό, σχέση 6-12): Δp=g×Η+1,3×L×ΔpL'=9,8×1,5+1,3×75×0,110=14,7+10,73=25,4 kPa. Επιλογή αντλίας: παροχή ≈2,87 L/s (≈10,3 m³/h), μανομετρική πίεση ≈25-28 kPa (≈2,6-2,9 m.Σ.Υ., με ένα μικρό περιθώριο ασφαλείας).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Δt=5°C ⇒ Qw=60/20,93≈2,87 L/s (≈10,3 m³/h)· δοκιμή 2"(V≈1,39 m/s, υψηλή) ⇒ επιλογή 2½" (V≈0,81 m/s)· Δp=9,8×1,5+1,3×75×0,110≈25,4 kPa ⇒ αντλία 2,87 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:
- Πίνακες (6-7)/(6-8) — η αντιστοίχιση γίνεται επιλέγοντας τον χαλκοσωλήνα με το πλησιέστερο εμβαδόν διατομής (πηλίκο Q/V) στο αντίστοιχο μέγεθος χαλυβδοσωλήνα, ώστε να έχει την ίδια περίπου ταχύτητα/απόδοση για την ίδια παροχή.
Σύνοψη: Συγκρίνοντας τα εμβαδά διατομής (σταθερά Q/V) κάθε μεγέθους από τους πίνακες (6-7) και (6-8), προκύπτει η αντιστοίχιση χαλυβδοσωλήνα→χαλκοσωλήνα με το πλησιέστερο εμβαδόν (ίδια συμπεριφορά ταχύτητας/πτώσης πίεσης για την ίδια παροχή): 2" (σταθερά≈2,066) → 54x2 (σταθερά≈1,963)· 1½" (σταθερά≈1,269) → 42x1,5 (σταθερά≈1,194)· 1¼" (σταθερά≈0,924) → 35x1,5 (σταθερά≈0,804)· 1" (σταθερά≈0,514) → 28x1,5 (σταθερά≈0,491)· 3/4" (σταθερά≈0,327, τόσο για τον κύριο κλάδο όσο και για τα σωληνάκια τροφοδοσίας των μεγάλων FCU) → 22x1 (σταθερά≈0,314)· 1/2" (σταθερά≈0,171, σωληνάκια τροφοδοσίας των μικρών FCU) → 16x1 (σταθερά≈0,153). Έτσι το νέο δίκτυο σε χαλκοσωλήνες γίνεται: κεντρικός 54x2 → κλάδοι 42x1,5 → 35x1,5 → 28x1,5 → 22x1, με τροφοδοσίες FCU σε 16x1 (μικρά) και 22x1 (μεγάλα).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αντιστοίχιση με βάση το εμβαδόν διατομής (Q/V): 2"→54x2, 1½"→42x1,5, 1¼"→35x1,5, 1"→28x1,5, 3/4"→22x1, 1/2"→16x1
