Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Projekt instalacji pompowej centralnego ogrzewania w budynku wielorodzinnym

Wykonał:

Marcin Wieluński

gr. COWiG 3

Warszawa 2011

Spis treści:

1. OPIS TECHNICZNY:

1. Cel i zakres:

Celem projektu jest wykonanie pompowej instalacji centralnego ogrzewania w budynku wielorodzinnym, o czterech kondygnacjach, trzech klatkach schodowych, przy ulicy Gwiezdnej Floty 12 w Białymstoku.

2. Opis źródła ciepła:

Źródłem ciepła dla instalacji centralnego danym budynku jest węzeł cieplny zlokalizowany centralnie w piwnicy budynku.

Z węzła cieplnego jest rozprowadzana woda grzewcza centralnego parametrach : 85/65 ⁰C.

3. Rozwiązania techniczne:

Pompowa instalacja centralnego ogrzewania zaprojektowana jest na czynnik grzejny - wodę o parametrach t_z/t_p = 85/65ºC.

Źródłem ciepła będzie węzeł wymiennikowy z wymiennikiem ciepła typu JAD XK 6.50.10 o powierzchni wymiany ciepła równej 4,8 m².

Zaprojektowana instalacja zostanie wykonana z rur stalowych, zaizolowanych w pomieszczeniach piwnicznych. Przewody w części nadziemnej poprowadzone zostaną po ścianach wewnętrznych, w piwnicach pod stropem ze spadkiem 3‰ w kierunku źródła ciepła. Pod każdym z pionów zainstalowane zostaną zawory regulacyjno - pomiarowe typu MSV firmy Danfoss, przy grzejnikach zawory termostatyczne typu Danfoss typ RTD-N Dn 15. Na końcach pionów zamontowane zostaną automatyczne odpowietrzniki.

Do ogrzewanych pomieszczeń zaprojektowano grzejniki typu C-11 firmy PURMO.

W celu zabezpieczenia instalacji dobrano naczynie wzbiorcze zamknięte, typu 80N, firmy „Reflex”.

Piwnicę i poddasze zaprojektowano jako nie ogrzewane.

4. Próby hydrauliczne:

Przed zabezpieczeniem antykorozyjnym i zaizolowaniem instalacji c.o. należy wykonać:

• płukanie instalacji woda wodociągową

• napełnienie instalacji wodą-na okres 24 godzin (przed próbami szczelności)

• próby szczelności instalacji : „na zimno” i „na gorąco”

Próby szczelności wykonanej instalacji c.o. :

• „na zimno” - wodą zimną, na ciśnienie próbne

• „na gorąco” - czynnikiem grzejnym o maksymalnych parametrach

Próby należy wykonać w obecności Inspektora Nadzoru.

2. OBLICZENIA:

1. Obliczenia zapotrzebowania na moc cieplną dla ogrzewanych pomieszczeń:

	Typ budynku: 3	Parter	Kondygnacja powtarzalna	Ostatnia kondygnacja
A101	650	780	650	585
A102	600	720	600	540
A103	400	480	400	360
A104	800	960	800	720
A105	450	540	450	405
Kl	5000	5000	-	-
B101	500	600	500	450
B102	600	720	600	540
B103	350	420	350	315
B104	900	1080	900	810
B105	500	600	500	450
B106	600	720	600	540
		∑ = 12620	∑= 6350*2=12700	∑= 5715

Zapotrzebowanie na moc cieplną dla jednej klatki wynosi:

W

Zapotrzebowanie na moc cieplną dla całego budynku wynosi:

W

2. Dobór wymiennika c.o. w węźle ciepłowniczym:

Dane wyjściowe do doboru wymiennika:

- obliczeniowe parametry wody sieciowej: T_z/T_p = 135/70ºC

- obliczeniowe parametry wody instalacyjnej: t_z/t_p = 85/65ºC

- obliczeniowa moc cieplna wymiennika: Q₀ = 93105 W

- obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku: t_i = 20ºC

- obliczeniowa temperatura na zewnątrz budynku: t_eo = -22ºC

• Temperaturę wody sieciowej w funkcji obciążenia cieplnego obliczono ze wzoru:

[ºC]

gdzie:

t_i - obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku: t_i = 20ºC;

Δt_ar - średnia arytmetyczna różnica temperatur wody instalacyjnej i powietrza w pomieszczeniu [K];

φ - współczynnik obciążenia cieplnego [-];

m - współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników: m = 0,29;

T_p - temperatura powrotu wody sieciowej: T_p = 70ºC;

t_p - temperatura powrotu wody instalacyjnej: t_p = 65ºC;

T_z - temperatura zasilenia wody sieciowej: T_z = 135ºC;

t_z - temperatura zasilenia wody instalacyjnej: t_p = 85ºC.

• Średnią arytmetyczną różnicę temperatur wody instalacyjnej i powietrza w pomieszczeniu obliczono za pomocą wzoru:

[K]

K

Współczynnik obciążenia cieplnego budynku określono metodą iteracyjną z wyżej podanego wzoru przy założeniu, że T_zx ≈ 70ºC

stąd współczynnik obciążenia cieplnego budynku wynosi: φ = 0,3908 [-]

• Strumień wody instalacyjnej obliczono z zależności:

gdzie:

Q₀ - obliczeniowa moc cieplne wymiennika 93105 [W]

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4186 J/(kgK)

t_z - obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację c.o.: t_z = 80ºC

t_p - obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji c.o.: t_p = 60ºC

• Strumień wody sieciowej wyznaczono przy pomocy wzoru:

gdzie:

Q₀ - obliczeniowa moc cieplne wymiennika [W]

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4186 J/(kgK)

T_z - obliczeniowa temperatura wody zasilającej wymiennik c.o.: t_z = 135ºC

T_p - obliczeniowa temperatura wody powracającej z wymiennika c.o.: t_p = 70ºC

• Temperaturę wody sieciowej wypływającej z wymiennika obliczono ze wzoru:

[ºC]

gdzie:

T_zx - temperatura wody sieciowej: T_zx = 70ºC

Q_x - wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacji

m_s - strumień wody sieciowej: m_s = 0,342 kg/s

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4186 J/(kgK)

ºC

• Temperaturę wody zasilającej instalację obliczono przy pomocy wzoru:

[ºC]

gdzie:

t_i - obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku: t_i = 20ºC

Δt_ar - średnia arytmetyczna różnica temperatur wody instalacyjnej i powietrza w pomieszczeniu

Δt_ar = 55 K

φ - współczynnik obciążenia cieplnego: φ = 0,3908

m - współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników: m = 0,29

t_p - temperatura powrotu wody instalacyjnej: t_p = 65ºC

t_z - temperatura zasilenia wody instalacyjnej: t_p = 85ºC

ºC

• Temperatura wody powrotnej w instalacji c.o. jest równa:

[ºC]

gdzie:

t_i - obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku: t_i = 20ºC

Δt_ar - średnia arytmetyczna różnica temperatur wody instalacyjnej i powietrza w pomieszczeniu:

Δt_ar = 55 K

φ - współczynnik obciążenia cieplnego: φ = 0,3908

m - współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników: m = 0,29

t_p - temperatura powrotu wody instalacyjnej: t_p = 65ºC

t_z - temperatura zasilenia wody instalacyjnej: t_p = 85ºC

ºC

Dobór wymiennika:

• Wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku wyrażona jest wzorem:

[m²]

gdzie:

Q_x - wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacji: Q_x = 43161 W

Δt_log - logarytmiczna różnica temperatur

gdzie:

U - współczynnik przenikania ciepła [kW/(m²K)]

R_λ - obliczeniowy opór przewodzenia przez ściankę rury wraz z zanieczyszczeniami: R_λ = 0,1 (m²K)/kW

• Współczynnik przenikania ciepła obliczono z zależności:

gdzie:

m_s - strumień wody sieciowej: m_s = 0,342 kg/s

m_i - strumień wody instalacyjnej: m_i = 1,112 kg/s

T_zx - temperatura wody sieciowej: T_zx = 70ºC

T_px - temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika: T_px= 44,58ºC

F - sprawność wymiennika [-]

C, m, n, d, e, f - stałe dla danego wymiennika

Dla wymiennika JAD XK 6.50.10

C = 0,56215

m = 0,44708

n = 0,30142

d = -0,13494

e = 0,49475

f = 0,37480

• Sprawność wymiennika jest równa:

[-]

gdzie:

T_zx - temperatura wody sieciowej: T_zx = 70ºC

T_px - temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika: T_px= 44,58ºC

t_px - temperatura wody zasilającej instalację: t_px = 42,64ºC

• Logarytmiczna różnica temperatur wynosi:

[K]

gdzie:

Δt_1x, Δt_2x - różnice temperatur w wymienniku obliczone ze wzorów

K

K

K

m²

• Sprawdzenie warunku:

Korekta strumienia masy wody sieciowej

Założono zdławienie strumienia wody sieciowej do wartości m_s=0,335. Strumień wody instalacyjnej pozostaje bez zmian

• Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika wynosi:

[ºC]

gdzie:

T_zx - temperatura wody sieciowej: T_zx = 70ºC

Q_x - wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacji

W

m_s - strumień wody sieciowej: m_s = 0,335 kg/s

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4186 J/(kgK)

ºC

• Temperatura wody zasilającej instalację jest równa:

ºC

• Temperatura wody powrotnej w instalacji c.o. wynosi:

ºC

Dobór wymiennika:

• Wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku wyraża się wzorem:

[m²]

gdzie:

Q_x - wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacji: Q_x = 36385 W

Δt_log - logarytmiczna różnica temperatur

gdzie:

U - współczynnik przenikania ciepła [kW/(m²K)]

R_λ - obliczeniowy opór przewodzenia przez ściankę rury wraz z zanieczyszczeniami: R_λ = 0,1 (m²K)/kW

• Współczynnik przenikania ciepła obliczono przy pomocy wzoru:

gdzie:

m_s - strumień wody sieciowej: m_s = 0,335 kg/s

m_i - strumień wody instalacyjnej: m_i = 1,112 kg/s

T_zx - temperatura wody sieciowej: T_zx = 70ºC;

T_px - temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika: T_px = 44,05ºC

F - sprawność wymiennika [-]

C, m, n, d, e, f - stałe dla danego wymiennika

Dla wymiennika JAD XK 6.50.10:

C = 0,56215

m = 0,44708

n = 0,30142

d = -0,13494

e = 0,49475

f = 0,37480

• Sprawność wymiennika obliczono ze wzoru:

[-]

gdzie:

T_zx - temperatura wody sieciowej: T_zx = 70ºC

T_px - temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika: T_px= 44,05ºC

t_px - temperatura wody zasilającej instalację: t_px = 42,64ºC

• Logarytmiczna różnica temperatur wyraża się wzorem:

[K]

gdzie:

Δt_1x, Δt_2x - różnice temperatur w wymienniku obliczone ze wzorów:

K

K

K

m²

• Sprawdzenie warunku:

Warunek został spełniony, dobrano wymiennik typu JAD XK 6.50.10 o powierzchni A = 4,8 m²

Opór przepływu po stronie wody przez wymiennik

Opory przepływu wody po stronie sieciowej:

Opory przepływu wody po stronie instalacyjnej:

3. Projektowanie sieci przewodów instalacji pompowej:

1. Obliczenia hydrauliczne działki nr 1 (węzeł wymiennikowy):

• Strumień wody płynący w działce nr 1 obliczono ze wzoru:

gdzie:

Q₀ - obliczeniowa moc cieplna wymiennika: Q₀ = 93105 W

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4186 J/(kgK)

t_z - obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację c.o.: t_z = 85ºC

t_p - obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji c.o.: t_p = 65ºC

Dobrano średnicę DN 50, dla której z nomogramu odczytano opór jednostkowy równy R = 63,8 Pa/m oraz prędkość υ = 0,551 m/s.

Dla średnicy DN 40, na której zamontowane są pompy odczytano następujące wartości: R = 211 Pa/m, υ = 0,885 m/s.

• Opory miejscowe na działce nr 1 obliczono znając:

gdzie:

G - strumień wody płynącej przez działkę: G = 1,11 kg/s

ρ - gęstość wody płynącej przez pompę: ρ = 980,5 kg/m³

• Stratę ciśnienia na zaworze obliczono ze wzoru:

[bar]

	ζ	Ilość	∑ ζ	kv	Z1	Δp
		[-]	[szt]	[-]	[m^3/h]	[Pa]	[Pa]
Wymiennik	--	1	--	--	--	1227
Łuki	0,5	10	5	--	150	750
Zawory zwrotne Ø 40	--	1	--	29	--	2000
Gwałtowne rozszerzenie	0,5	4	2	--	150	300
Odmulacz	--	1	--	--	--	5000
Filtr	--	1	--	54	--	570
Zawory kulowe Ø 50	--	5	--	110	--	700
zawory kulowe Ø 40	--	2	--	69	--	700
Przewody DN 50	--	10 m	--	--	63,8	638
Przewody DN 40	--	1 m	--	--	211	211
Suma =					12096

1. Dobór pompy obiegowej:

• Wymaganą wydajność pompy obiegowej obliczono ze wzoru:

gdzie:

Q_inst - obliczeniowa moc cieplna instalacji: Q_inst = 93105 W

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4186 J/(kgK)

t_z - obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację: t­_z = 85ºC

t_w - obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji: t_w = 65ºC

ρ - gęstość wody płynącej przez pompę: ρ = 980,5 kg/m³

• Minimalna wysokość podnoszenia pompy:

gdzie:

Δp_zc - opór źródła ciepła: Δp_zc = 12096 Pa

ΣL - suma długości działek w najbardziej niekorzystnym obiegu: ΣL = 85

ρ - gęstość wody płynącej przez pompę: ρ = 980,5 kg/m³

Dobrano pompę Wilo - TOP - S 40/4 (1~230V - DN 40)

Rzeczywista wysokość podnoszenia pompy przy wymaganej wydajności wynosi 3,8 m _H2O

1. Obliczenia hydrauliczne:

• Obliczenie ciśnienia czynnego w instalacji wykonano przy pomocy wzoru:

[Pa]

gdzie:

Δp_po - ciśnienie wytwarzane przez pompę [Pa]

Δp_gr - ciśnienie grawitacyjne [Pa]

• Ciśnienie wytwarzane przez pompę obliczono ze wzoru:

[Pa]

gdzie:

H_rz - rzeczywista wysokość podnoszenia pompy [m]

ρ - gęstość pompowanej wody: ρ = 980,5 kg/m³

g - przyspieszenie ziemskie: g = 9,81 m/s²

• Ciśnienie grawitacyjne wyznaczono z zależności:

[Pa]

gdzie:

h - różnica wysokości między środkiem grzejnika i środkiem źródła ciepła [m]

Δρ - różnica gęstości między zasilaniem a powrotem: ρ = 11,9 kg/m³

g - przyspieszenie ziemskie: g = 9,81 m/s²

• Ciśnienie dyspozycyjne obliczono przy pomocy wzoru:

[Pa]

gdzie:

Δp_cz - ciśnienie czynne [Pa]

Δp_zc - strata ciśnienia w źródle ciepła [Pa]

Minimalny opór działki z grzejnikiem obliczono z zależności:

[Pa]

gdzie:

ρ_p - gęstość wody w temperaturze t_p: ρ = 980,5 kg/m³

ρ_z - gęstość wody w temperaturze t_z: ρ = 968,6 kg/m³

h_g - różnica wysokości między środkami skrajnych grzejników w instalacji [m]

• Minimalny opór hydrauliczny zaworu termostatycznego wyznaczono przy pomocy wzoru:

[Pa]

gdzie:

Δp_dysp - ciśnienie dyspozycyjne na rozdzielaczach [Pa]

Przykładowe obliczenia wykonano dla najniekorzystniejszego obiegu w instalacji centralnego ogrzewania - pion nr 1, grzejnik nr 15 w pomieszczeniu B304

• Ciśnienie wytwarzane przez pompę wynosi:

Pa

• Ciśnienie grawitacyjne ma wartość:

Pa

• Zatem ciśnienie czynne dla danego obiegu jest równe:

Pa

• Ciśnienie dyspozycyjne wynosi:

Pa

• Minimalny opór działki z grzejnikiem przyjmuje wartość:

Pa

• Minimalny opór hydrauliczny zaworu termostatycznego wynosi:

Pa

1. Dobór średnic przewodów i nastaw na zaworach:

• Orientacyjną jednostkową stratę ciśnienia dla najniekorzystniejszego obiegu obliczono ze wzoru:

gdzie:

Δp_cz - ciśnienie czynne w obiegu: Δp_cz = 33872 Pa

Δp_zc - opór źródła ciepła: Δp_zc = 12096 Pa

Δp_{g min} - minimalny opór działki z grzejnikiem: Δp_{g min} = 1156 Pa

Δp_{v min} - minimalny opór hydrauliczny zaworu termostatycznego: Δp_{v min} = 6533 Pa

ΣL - suma długości działek w najbardziej niekorzystnym obiegu: ΣL = 85 m

• Obliczeniowy strumień wody dopływającej do poszczególnych grzejników obliczono według wzoru:

[kg/s]

gdzie:

Q_ogrz - obliczeniowa moc cieplna grzejnika nie uwzględniająca zysków ciepła [W]

c_w - ciepło właściwe wody: c_w = 4,186 kJ/kgK

t_z - obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację: t_z = 85ºC

t_p - obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji: t_p = 65ºC

• Opór hydrauliczny działki obliczono według wzoru:

[Pa]

gdzie:

R - jednostkowa liniowa strata ciśnienia w przewodzie [Pa]

L - długość działki [m]

Z - straty ciśnienia wywołane przez opory miejscowe [Pa]

Przykładowe obliczenia wykonano dla najniekorzystniejszego obiegu w instalacji centralnego ogrzewania-grzejnik nr 15 w pomieszczeniu B304 w pionie nr 1

Dla mocy Q = 810 W, strumień masy wody przepływającej przez działkę nr 16 jest równy:

kg/s.

Dla obliczonego oporu orientacyjnego i strumienia masy wody z nomogramu do wyznaczania jednostkowych strat ciśnienia, odczytano średnicę rury, prędkość przepływu i rzeczywisty jednostkowy opór R, które kolejno wynoszą:

d = 15 mm,

v = 0,051 mm,

R = 4,3 Pa/m

Straty miejscowe odczytano z nomogramu na podstawie sumy oporów miejscowych dla grzejnika nr 16 i prędkości przepływu wody w rurze.

Opory miejscowe na działce:

- grzejnik: ζ = 2,5;

- przeciwprąd na zasileniu: ζ = 3,0;

- przeciwprąd na powrocie: ζ = 3,0;

- obejście: ζ = 1,0.

Z nomogramu odczytano Z1 = 12 Pa.

Zatem:

Opór przez działkę nr 16 jest równy:

Pa.

• Analogicznie policzono opory dla pozostałych działek w obiegu.

• W tabeli z doborem średnic dodatkowo uwzględniono straty ciśnienia na zaworach podpionowych oraz na zaworach przygrzejnikowych przy ich maksymalnej nastawie.

• Całkowity opór w obiegu wraz z wstępnie dobranymi zaworami wynosi:

Pa

1. Dobór nastaw zaworów:

Doboru nastaw zaworów podpionowych i przygrzejnikowych dokonano na podstawie wzorów:

• Wymagana dodatkowa strata ciśnienia na działce z grzejnikiem wynosi:

[Pa],

gdzie:

Δp_{g min} - minimalny opór działki z grzejnikiem [Pa]

Δp_g­ - opór hydrauliczny działki z grzejnikiem [Pa]

• Wymagana dodatkowa strata ciśnienia na zaworze termostatycznym wynosi:

[Pa],

gdzie:

Δp_{v min} - minimalny opór hydrauliczny zaworu termostatycznego [Pa]

Δp_v - opór hydrauliczny zaworu termostatycznego z otwartą nastawą wstępną [Pa]

• Nadmiar ciśnienia dla wszystkich obiegów w pionie obliczono na podstawie wzoru:

[Pa]

gdzie:

Δp_cz - ciśnienie czynne w obiegu [Pa]

Δp_zc - opór źródła ciepła [Pa]

Σ(RL+Z) - suma oporów hydraulicznych w obiegu [Pa]

• Nadmiar ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu dla kolejnych obiegów obliczono ze wzoru:

[Pa],

gdzie:

Δp_nob - nadmiar ciśnienia dla wszystkich obiegów w pionie [Pa]

Δp_gdod - wymagana dodatkowa strata ciśnienia na działce z grzejnikiem [Pa]

Δp_dod. - wymagana dodatkowa strata ciśnienia na zaworze termostatycznym [Pa]

• Zastępczy nadmiar ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu obliczono przy pomocy wzoru:

[Pa]

• Całkowity opór do zdławienia na zaworze podpionowym obliczono ze wzoru:

[Pa]

gdzie:

Δp_npz­ - zastępczy nadmiar ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu [Pa]

Δp_np,i - wstępnie wyliczony opór na zaworze [Pa]

• Nadmiar ciśnienia do zdławienia na zaworze termostatycznym obliczono za pomocą wzoru:

[Pa]

gdzie:

Δp_nob1 - nadmiar ciśnienia dla wszystkich obiegów w pionie [Pa]

Δp_npz­ - zastępczy nadmiar ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu [Pa]

Przykład obliczeń wykonano dla pionu nr 1 i grzejnika nr 15:

Wymagana dodatkowa strata ciśnienia na działce:

Pa

Wymagana dodatkowa strata ciśnienia na zaworze termostatycznym:

Pa

Nadmiar ciśnienia dla wszystkich obiegów w pionie:

Pa

Nadmiar ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu dla kolejnych obiegów:

Pa.

Zastępczy nadmiar ciśnienia do zdławienia u podstawy pionu:

Pa.

Całkowity opór do zdławienia na zaworze podpionowym:

Pa.

Nadmiar ciśnienia do zdławienia na zaworze termostatycznym:

Pa.

Błąd nie zdławienia obiegu obliczono ze wzoru:

,

.

Autorytet zaworu obliczono na podstawie wzoru:

,

.

Obliczenia nastaw zaworów dla pozostałych pionów zamieszczono w załączniku nr 1.

4. Dobór grzejników:

W projekcie dobrano grzejniki PURMO C-11.

Dane wejściowe:

- temperatura zasilania: t_z = 85ºC;

- temperatura powrotu: t_p = 65ºC.;

- ciepło właściwe czynnika grzejnego: c_w = 4,186 kJ/kgK.

• Wielkość grzejników dobrano na podstawie wzoru:

[szt.],

gdzie:

Q_str - obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną dla pomieszczenia [W]

Q_zys - zyski ciepła w pomieszczeniu [W]

β₂ - współczynnik uwzględniający sposób usytuowania grzejnika

β₃ - współczynnik uwzględniający sposób podłączenia grzejnika

β₄ - współczynnik uwzględniający sposób osłonięcia grzejnika

τ_zrz - rzeczywista temperatura zasilania [ºC]

Δt - obliczeniowa różnica temperatury [K]

t_i - obliczeniowa temperatura w pomieszczeniu [ºC]

ε_Δt - współczynnik uwzględniający nieliniową zmianę temperatury czynnika grzejnego w grzejniku

m - stałe charakterystyki cieplnej dla grzejnika

Współczynnik uwzględniający sposób usytuowania grzejnika β₂:

β₂ = 1,0

Współczynnik uwzględniający sposób podłączenia grzejnika β₃:

β₃ = 1,0 (zasilanie górą, odpływ dołem)

Współczynnik uwzględniający sposób osłonięcia grzejnika β₄:

β₄ = 1,0

Współczynnik uwzględniający nieliniową zmianę temperatury czynnika grzejnego w grzejniku:

gdzie:

m - współczynnik charakterystyki cieplnej: m = 0,29

[K]

[K]

• Zyski ciepła w pomieszczeniu:

[W],

gdzie:

H - wysokość pomieszczenia w świetle: h = 3,0 m

q_zz, q_zp - moc cieplna rur stalowych [W/m]

• Rzeczywiste zyski ciepła w pomieszczeniu:

[W]

gdzie:

Q_grz - zapotrzebowanie na moc cieplną dla pomieszczenia [W]

Q_z - zyski ciepła w pomieszczeniu [W]

• Schłodzenie czynnika grzejnego płynącego przez pion δ_τ:

[ºC]

gdzie:

q_z - moc cieplna rur stalowych [W/m]

l - różnica wysokości między środkiem geometrycznym grzejnika a podłogą [m]

G_dz - strumień masowy dopływający do grzejnika [kg/s]

c_w - ciepło właściwe czynnika grzejnego: dla wody c_w = 4,186 kJ/kgK

• Rzeczywista temperatura zasilania τ_zrz:

[ºC]

gdzie:

t_z - temperatura zasilania [ºC]

δ_τ - schłodzenie czynnika grzejnego płynącego przez pion [ºC]

Przykładowe obliczenia wykonano dla grzejnika 22 w pomieszczeniu nr A 5

Dane:

- obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną dla pomieszczenia: Q₀ = 810 W;

- temperatura zasilania: t_z = 85ºC;

- temperatura powrotu: t_p = 65ºC;

- obliczeniowa temperatura w pomieszczeniu: t_i = 20ºC.

K

K

Z tablic odczytano następujące wartości mocy cieplnych dla rur stalowych:

- dla temperatury 65ºC i średnicy DN 15 mm: q_zz = 51 W/m

- dla temperatury 45ºC i średnicy DN 15 mm: q_zp = 32 W/m

• Zyski ciepła w pomieszczeniu wynoszą:

W

• Rzeczywiste zyski ciepła w pomieszczeniu są równe:

W

• Schłodzenie czynnika grzejnego płynącego przez pion ma wartość:

ºC

• Rzeczywista temperatura zasilania wynosi:

ºC.

• Długość grzejnika jest równa:

Obliczenia pozostałych grzejników zamieszczono w załączniku nr 2.

5. Dobór zabezpieczenia instalacji:

1. Naczynie wzbiorcze:

• Ciśnienie wstępne wyliczono na podstawie wzoru:

[bar]

gdzie:

p_st - ciśnienie hydrostatyczne: p_st = 1,32 bar

bar

• Pojemność użytkową naczynia obliczono według wzoru:

[dm³]

gdzie:

V - pojemność wodna instalacji: V = 0.9 m³

ρ - gęstość wody dla temperatury 10ºC: ρ = 999,7 kg/m³

Δν - przyrost objętości wody przy jej ogrzaniu od temperatury 10°C do temperatury zasilania

Δν = 0,0255 [dm³/kg]

dm³

• Pojemność całkowitą naczynia wzbiorczego obliczono z zależności:

[dm³]

gdzie:

V_u - pojemność użytkowa naczynia wzbiorczego: V_u = 22,44 dm³

p_max - maksymalne ciśnienie w naczyniu wzbiorczym: p_max = 4 bar

p - ciśnienie wstępne w naczyniu wzbiorczym: p = 1,52 bar

dm³

• Pojemność użytkową z rezerwą wyznaczono ze wzoru:

[dm³],

gdzie:

V_u - pojemność użytkowa naczynia wzbiorczego: V_u = 22,94 dm³

E - rezerwa: E = 1

V - pojemność wodna instalacji: V = 0,9 m³

dm³

• Wstępne ciśnienie pracy wyliczono na podstawie wzoru:

[bar]

gdzie:

p_max - maksymalne ciśnienie w naczyniu wzbiorczym: p_max = 4 bar

p - ciśnienie wstępne w naczyniu wzbiorczym: p = 1,52 bar

V_u - pojemność użytkowa naczynia wzbiorczego: V_u = 22,94 dm³

V_UR - pojemność użytkowa z rezerwą: V_UR = 31,94 dm³

bar.

• Pojemność całkowitą z rezerwą obliczono na podstawie wzoru:

[dm³]

gdzie:

V_UR - pojemność użytkowa z rezerwą: V_UR = 31,94 dm³

p_max - maksymalne ciśnienie w naczyniu wzbiorczym: p_max = 4 bar

p_R - wstępne ciśnienie pracy: p_R = 1,93 bar

dm³

Dobrano naczynie wzbiorcze „Reflex” typu 80N o pojemności V_n = 80dm³, ciśnieniu otwarcia zaworu bezpieczeństwa p₀ = 4,0 bar i ciśnieniu wstępnym p = 1,5 bar.

1. Dobór zaworu bezpieczeństwa:

• Przepustowość obliczono ze wzoru:

gdzie:

V - pojemność wodna instalacji: V = 0,9 m³

• Średnicę króćca dopływowego zaworu bezpieczeństwa obliczono według wzoru:

[mm]

gdzie:

M - przepustowość zaworu: M = 0,396

α_c - dopuszczalny współczynnik wypływu zaworu bezpieczeństwa: α_c = 0,9α_rz

α_rz - rzeczywisty współczynnik przepływu: α_rz = 0,25

p₁ - dopuszczalne ciśnienie w instalacji centralnego ogrzewania: p₁ = 2,5 bar

ρ - gęstość wody dla temperatury 10ºC: ρ = 999,7 kg/m³

mm

Dobrano zawór bezpieczeństwa firmy „Armak” typu Si 6301C; DN 20 x 32

• Wewnętrzna średnica rury wzbiorczej

Zgodnie z normą minimalna średnica rury wzbiorczej nie powinna byś mniejsza niż 20 mm. Zatem dobrano RW o średnicy 20 mm.

30

2

---