Puisqu'il n'est pas possible d'afficher tous les détails nécessaires à une installation correcte de certaines pièces d'équipement CVC sur les plans d'étage ou les plans à grande échelle, il est nécessaire que le concepteur du système CVC montre ces informations dans les détails de connexion de l'équipement. Ces détails montreront tous les raccordements de conduits et de tuyauterie requis, ainsi que les exigences de support et divers accessoires tels que des thermomètres, des manomètres et des connecteurs de tuyaux flexibles.
En outre, il est courant que des détails soient développés pour décrire divers éléments associés aux systèmes CVC, tels que les supports de tuyaux, les bordures de toit et les pénétrations à travers l'enveloppe du bâtiment. Par conséquent, nous avons fourni certains des détails les plus importants que tout ingénieur et technicien CVC doit connaître.
Échangeurs de chaleur à coque et à tubes en U
Les échangeurs de chaleur à tubes en U et à tubes sont constitués d'un faisceau de tubes en U en cuivre monté dans une coque cylindrique en acier. Le flux de fluide froid circule normalement à travers les tubes du faisceau de tubes, et le flux de fluide chaud circule normalement à travers la coque (autour du faisceau de tubes). La chaleur est transférée du fluide chaud au fluide froid à travers les parois des tubes. Les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes sont couramment utilisés pour transférer la chaleur de la vapeur vers l'eau ou la saumure. Cependant, ils peuvent également être utilisés pour transférer la chaleur de l’eau à l’eau, de l’eau à la saumure ou de la saumure à l’eau. Des déflecteurs sont installés dans la coque pour diriger le flux d'eau à travers les tubes si l'échangeur de chaleur est utilisé pour transférer la chaleur de l'eau à l'eau, de l'eau à la saumure ou de la saumure à l'eau.
Un minimum de deux passages du fluide à travers le faisceau de tubes sont requis pour les échangeurs de chaleur à tubes et calandre en U. Pour la plupart des applications CVC, les échangeurs de chaleur à calandre et tubes mesurent entre 3 et 6 pieds de long et 6 et 12 pouces de diamètre, bien que des échangeurs de chaleur plus grands soient disponibles. La figure ci-dessous illustre les connexions de tuyauterie vers un échangeur de chaleur à calandre et à tubes vapeur-eau chaude.
Échangeurs de chaleur à plaques et à châssis
Les connexions pour les échangeurs de chaleur à plaques et à châssis sont limitées aux connexions d'entrée et de sortie des fluides chauds et froids, qui font normalement partie intégrante de la tête fixe (avant) de l'échangeur de chaleur {bien que des connexions puissent également être prévues dans la tête mobile (arrière) tête de l'échangeur de chaleur]. Selon la configuration des canaux des plaques de l'échangeur de chaleur, les raccords d'entrée et de sortie des fluides chauds et froids peuvent être situés soit du même côté de la tête fixe de l'échangeur de chaleur, soit en diagonale.
It is common for the hot and cold fluids to circulate through plate and frame heat exchangers in a counter-flow configuration; that is, the hot and cold fluids flow in opposite directions through the heat exchanger. This arrangement, in which the temperature gradient between the hot and cold fluids remains essentially constant, maximizes the heat transfer efficiency of the heat exchanger and also allows for a crossover temperature between the hot and cold fluids. Fig. below is a connection detail for a plate and frame heat exchanger.
Pompes
Il existe de nombreux types de pompes, notamment les pompes à aspiration en bout, à couplage direct, en ligne, à carter divisé horizontal, à carter divisé vertical et les pompes volumétriques. Les types de pompes les plus couramment utilisés pour les systèmes hydroniques sont les pompes à aspiration finale et en ligne, qui sont toutes deux des pompes centrifuges.
Les pompes à aspiration finale sont fixées à un châssis de base en acier intégré monté sur site sur une base en béton. La base en béton peut être une dalle de 4 pouces de hauteur sur laquelle le châssis de la pompe est monté avec des isolateurs à ressort. Cependant, le montage préféré est une base d'inertie en béton sur laquelle le châssis de base de la pompe est boulonné. Une base d'inertie en béton est un bloc de béton à ossature d'acier d'environ 6 pouces de haut et 6 pouces plus grand que la base de la pompe sur tous les côtés, qui est soutenu par des isolateurs à ressorts.
La base d'inertie en béton fournit une base rigide pour maintenir l'alignement de l'arbre de la pompe et réduire le mouvement vibratoire provoqué par la rotation du moteur de la pompe. Le raccordement du tuyau d'aspiration de la pompe est parallèle à l'arbre de la roue et le raccordement du tuyau de refoulement est perpendiculaire à l'arbre de la roue. Des connecteurs de tuyaux flexibles sont utilisés sur les raccords de tuyaux d'aspiration et de refoulement des pompes à aspiration finale pour isoler les vibrations générées par la pompe du système de tuyauterie. Les raccords d'aspiration et de refoulement des pompes en ligne sont alignés les uns avec les autres et perpendiculaires à l'arbre de la pompe/de la roue. Les petites pompes en ligne sont soutenues par le système de tuyauterie. Les grandes pompes en ligne nécessitent l'installation de supports de tuyauterie à proximité des raccords d'aspiration et de refoulement. Les très grosses pompes en ligne seront supportées depuis le sol du bâtiment, généralement sur une dalle de béton de 4 pouces de hauteur.
Les raccords de tuyauterie requis pour les pompes comprennent des vannes d'arrêt sur l'aspiration et le refoulement de la pompe, une vanne d'équilibrage sur le refoulement de la pompe, un clapet anti-retour et un débitmètre sur le refoulement de la pompe, ainsi que des manomètres. En option, une vanne polyvalente, qui remplit les fonctions de vanne d'arrêt, de vanne d'équilibrage et de clapet anti-retour, peut être installée au refoulement de la pompe. Il est courant d'utiliser un diffuseur d'aspiration, dont la taille est similaire à celle d'un coude de tuyau à long rayon de 90°, sur le raccord du tuyau d'aspiration des pompes à aspiration finale. Cela permet au tuyau d'aspiration de descendre verticalement dans le diffuseur d'aspiration. Dans le cas contraire, il est nécessaire de prévoir cinq diamètres de conduite droite en amont du raccord d'aspiration de la pompe. Si un diffuseur d'aspiration ou la longueur nécessaire de tuyau droit en amont du raccord d'aspiration de la pompe n'est pas fourni, des turbulences indésirables dans l'écoulement du fluide se produiront au niveau du raccord d'aspiration de la pompe, ce qui compromettra les performances de la pompe et pourrait également endommager la pompe.
Les pompes à aspiration finale varient en taille de 3 à 6 pieds de long et de 1 à 3 pieds de large. L'arbre du moteur est relié à l'arbre de la roue par un accouplement.
Les pompes en ligne sont soit verticales, soit horizontales, ce qui décrit l'orientation de l'arbre moteur/turbine. L'arbre du moteur est relié directement à l'arbre de la turbine. La taille des pompes en ligne varie de 1 à plus de 3 pieds de hauteur (dimension de la roue à l'extrémité du moteur) et de 1 à 3 pieds entre les raccords d'aspiration et de refoulement.
bobine de chauffage
Les serpentins à eau chaude nécessitent des raccordements de tuyauterie d'alimentation et de retour d'eau de chauffage, et les serpentins à vapeur nécessitent des raccordements de tuyauterie d'alimentation en vapeur et de retour de condensat.
unité à système split sans conduit
Les connexions aux unités à système divisé sans conduit comprennent la tuyauterie d'aspiration de réfrigérant, de liquide et éventuellement de gaz chaud entre les unités intérieures et extérieures, le raccordement du tuyau d'évacuation des condensats au bac de récupération et les connexions électriques aux unités intérieures et extérieures. Étant donné que les unités intérieures sont fixées au mur sous le plafond ou encastrées dans le plafond, il est courant qu'il n'y ait pas suffisamment d'espace pour l'inclinaison de la tuyauterie d'évacuation des condensats. Par conséquent, une petite pompe à condensats est généralement installée à côté de l’unité intérieure pour recevoir le condensat du bac de récupération du serpentin de refroidissement et le pomper jusqu’au point de rejet vers le système d’eaux pluviales du bâtiment. Le raccordement de la tuyauterie d'évacuation des condensats au système d'eaux pluviales du bâtiment doit être effectué avec un clapet anti-retour afin d'éviter que le surplus d'eaux pluviales qui peut survenir lors de fortes pluies ne déborde de la pompe à condensats.
Les unités à système divisé sans conduit utilisent généralement une alimentation électrique de 208/240 V/1Φ. Si une pompe à condensats est requise, elle doit être spécifiée pour utiliser une alimentation de 120 V/1Φ et être fournie avec un cordon et une prise pour servir de moyen de déconnexion. Dans ce cas, l'ingénieur électricien concevrait une prise de disjoncteur de fuite à la terre (GFCI) à proximité de la pompe à condensats comme source d'alimentation électrique. La figure ci-dessous illustre respectivement les détails de connexion pour une unité de système divisé sans conduit.
Unité terminale VAV alimentée par ventilateur
La figure ci-dessous illustre les connexions associées à une unité terminale VAV alimentée par un ventilateur parallèle et une batterie de chauffage à eau chaude. Les connexions pour une unité terminale VAV alimentée par un ventilateur en série avec un serpentin de chauffage à eau chaude seraient similaires, mais le serpentin de chauffage à eau chaude serait monté sur la sortie de l'unité terminale.
Les raccordements des conduites d'eau de chauffage (selon le type de vanne de régulation) sont similaires à ceux illustrés dans les serpentins de chauffage avec vanne 2 (ou 3) voies. De plus, un connecteur de conduit flexible est requis. sur le raccordement de sortie des unités terminales alimentées par ventilateur pour isoler les vibrations générées par le ventilateur de l'unité terminale du réseau de gaines aval.
Livre source sur la conception CVC W. Larsen Angel, PE, LEED AP
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
HVAC connection details typically include information on ductwork and piping connections, support requirements, and miscellaneous appurtenances such as thermometers, pressure gauges, and flexible pipe connectors. Additionally, details may also describe miscellaneous items associated with the HVAC system, including pipe hangers, roof curbs, and penetrations through the building envelope. This information is essential for ensuring a safe, efficient, and functional HVAC system.
A U-tube heat exchanger consists of a copper U-tube bundle mounted within a steel cylindrical shell, where the cold fluid stream circulates through the tubes and the hot fluid stream circulates through the shell. In contrast, a shell-and-tube heat exchanger has a tube bundle with straight tubes, rather than U-shaped tubes. While both types of heat exchangers are used in HVAC systems, U-tube heat exchangers are more commonly used due to their ease of maintenance and cleaning.
In a U-tube shell and tube heat exchanger, heat is transferred from the hot fluid to the cold fluid through the tube walls. The hot fluid stream circulates through the shell, surrounding the tube bundle, while the cold fluid stream circulates through the tubes. As the fluids flow through the heat exchanger, heat is transferred from the hot fluid to the cold fluid, allowing for efficient heat transfer and temperature control.
U-tube shell and tube heat exchangers are commonly used in HVAC systems for various applications, including chilled water systems, hot water systems, and heat recovery systems. They are particularly useful in situations where a high degree of heat transfer is required, such as in large commercial or industrial buildings. Additionally, they can be used in conjunction with other HVAC components, such as pumps, valves, and fans, to create a comprehensive HVAC system.
Including miscellaneous details, such as pipe hangers, roof curbs, and penetrations through the building envelope, in HVAC connection details can help ensure a safe and efficient installation. These details can also help prevent errors and omissions during construction, reducing the risk of costly rework or system downtime. By considering these often-overlooked components, HVAC system designers can create a more comprehensive and effective system design.
HVAC connection details can be used to improve system maintenance and troubleshooting by providing a clear understanding of the system’s components and their relationships. By referencing these details, maintenance personnel can quickly identify and isolate issues, reducing downtime and improving overall system reliability. Additionally, connection details can help inform preventative maintenance schedules, ensuring that critical components are inspected and maintained regularly.
