Opis techniczny

Podstawa opracowania dokumentacji projektowej:

Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej reprezentowany przez mgr inż. Mieczysława Dzierzgowskiego zleca zaprojektowanie źródła ciepła w budynku wielorodzinnym.

Lokalizacja i sposób konstrukcji.

Projektowany budynek zlokalizowany jest w Kołobrzegu przy ul. Papierowej 1 - strefa klimatyczna I. Temperatura zewnętrzna obliczeniowa to - 16^oC.

Jest to budynek wielorodzinny z jedną klatką schodową 6-kondygnacyjny, podpiwniczony.

Przyjęto temperatury wewnętrzne: przedpokoje, pokoje, kuchnie +20^oC, łazienki +24^oC, klatka schodowa +16^oC.

Wysokość kondygnacji w osiach stropów wynosi 2,8 m, wysokość piwnic wynosi 2,5 m. Obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną budynku wynosi: 145,91 kW

Nośnik ciepła - woda o parametrach obliczeniowych 80/60°C temperatura wody sieciowej 135/70°C.

Dane wyjściowe:

•obliczeniowe parametry wody sieciowej: T_z/T_p = 135/70°C

•obliczeniowe parametry wody instalacyjnej: t_z/t_p = 80/60°C

•obliczeniowa moc cieplna wymiennika: Q_obl = 145 910 W = 145,91 kW

•obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku: t_i = 20°C

•obliczeniowa temperatura na zewnątrz budynku: t_i = -16°C (I strefa)

•liczba osób w jednym mieszkaniu = 5 os.

•liczba mieszkań na kondygnacji = 6

•liczba kondygnacji = 6

1. Dobór wymiennika ciepła C.O. w węźle ciepłowniczym

Wybór najniekorzystniejszego punktu pracy wymiennika (punkt załamania wykresu regulacyjnego) -
70°C

gdzie:

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

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

→ zakładając T_ZX równe 70 °C znaleziono φ_x = 0,395

Obliczeniowy strumień wody instalacyjnej

gdzie:

Q_o - obliczeniowa moc cieplna wymiennika [W],

c_w - ciepło właściwe wody [J/kg]

Obliczeniowy strumień wody sieciowej

Zdławienie strumienia o 11%

Wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacyjnego

Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika

Temperatura wody zasilającej i powrotnej w instalacji c.o.

Współczynnik przenikania ciepła U wymiennika

Założono wymiennik typu JAD 6.50 o powierzchni A = 5,88 [m²]

Sprawność wymiennika:

Współczynnik U z uwzględnieniem warstwy kamienia kotłowego o R_λ=0,1

Wymaganej powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku

gdzie:

Opory przepływu:

→ opory przepływu wody w rurach (po stronie sieciowej)

→ opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej)

Obliczenia dla warunków w punkcie załamania wykresu regulacji i dla warunków obliczeniowych przedstawiono w tabeli poniżej.

DOBÓR WYMIENNIKA W PUNCIE ZAŁAMANIA WYKRESU REGULACYJNEGO

Wyznaczenie Tzx

70,01

ºC

=

0,395

-

Wymagana moc cieplna wym. W punkcie załamania wykresu regulacyjnego Qx=

57634

W

57,6

kW

ms zmiana =

0,89

ms

zmiana o

11

%

t aryt=

50

ºC

Redukcja strumienia wody sieciowej

Oblicz. Strumień wody instalacyjnej

Oblicz. Strumień wody instalacyjnej

mi=

1,743

kg/s

mi=

1,743

kg/s

Oblicz. Strumień wody sieciowej

Oblicz. Strumień wody sieciowej

ms=

0,536

kg/s

ms=

0,477

kg/s

Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika

Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika

Tpx=

44,33

ºC

Tpx=

41,15

ºC

Temperatura wody zasilającej instalację c.o

Temperatura wody zasilającej instalację c.o

tzx=

48,29

ºC

tzx=

48,29

ºC

Temperatura wody powracającej z instalacji c.o

Temperatura wody powracającej z instalacji c.o

tpx=

40,39

ºC

tpx=

40,39

ºC

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

x

21,71

ºK

x

21,71

ºK

2x=

3,94

ºK

2x=

0,77

ºK

 t log

10,41

ºC

 t log

6,26

ºC

Przyjęto wymiennik JAD 6.50

Przyjęto wymiennik JAD 6.50

stopień schłodzenia F=

0,867

-

stopień schłodzenia F=

0,974

-

współczynnik przenikania k=

1,991

kW/m2K

współczynnik przenikania k=

1,932

kW/m2K

współczynnik przenikania w war.eksploatacyjnych. ko=

1,661

kW/m2K

współczynnik przenikania w war.eksploatacyjnych. ko=

1,619

kW/m2K

wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wym. F=

3,33

m2

wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wym. F=

5,68

m2

W celu bardziej efektywnego wykorzystania powierzchni wymiany ciepła wymiennika zmniejszono str. wody sieciowej.

Spadki ciśnienia po stronie sieciowej i instalacyjnej

Spadek ciśnienia po stronie sieciowej delta ps=

4,69

kPa

Przyjęty str. wody sieciowej ms=

0,477

kg/s

Spadek ciśnienia po stronie instalacyjnej delta pi=

5,83

kPa

DOBÓR WYMIENNIKA W WARUNKACH OBLICZENIOWYCH

Wyznaczenie Tzx

135,00

ºC

=

1,00

-

Wymagana moc cieplna wym. W punkcie załamania wykresu regulacyjnego Qx=

145910

W

145,91

kW

ms zmiana =

0,875

ms

zmiana o

12,5

%

Redukcja strumienia wody sieciowej

Oblicz. Strumień wody instalacyjnej

Oblicz. Strumień wody instalacyjnej

mi=

1,743

kg/s

mi=

1,743

kg/s

Oblicz. Strumień wody sieciowej

Oblicz. Strumień wody sieciowej

ms=

0,536

kg/s

ms=

0,469

kg/s

Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika

Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika

Tpx=

70,00

ºC

Tpx=

60,71

ºC

Temperatura wody zasilającej instalację c.o

Temperatura wody zasilającej instalację c.o

tzx=

80,00

ºC

tzx=

80,00

ºC

Temperatura wody powracającej z instalacji c.o

Temperatura wody powracającej z instalacji c.o

tpx=

60,00

ºC

tpx=

60,00

ºC

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

x

55,00

ºK

x

55,00

ºK

2x=

10,00

ºK

2x=

0,71

ºK

 t log

26,40

ºC

 t log

12,50

ºC

Przyjęto wymiennik JAD 6.50

Przyjęto wymiennik JAD 6.50

stopień schłodzenia F=

0,867

-

stopień schłodzenia F=

0,990

-

współczynnik przenikania k=

2,094

kW/m2K

współczynnik przenikania k=

1,988

kW/m2K

współczynnik przenikania w war.eksploatacyjnych. ko=

1,732

kW/m2K

współczynnik przenikania w war.eksploatacyjnych. ko=

1,658

kW/m2K

wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wym. F=

2,64

m2

wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wym. F=

5,87

m2

W celu bardziej efektywnego wykorzystania powierzchni wymiany ciepła wymiennika zmniejszono str. wody sieciowej.

Spadki ciśnienia po stronie sieciowej i instalacyjnej

Spadek ciśnienia po stronie sieciowej delta ps=

4,56

kPa

Przyjęty str. wody sieciowej ms=

0,469

kg/s

Spadek ciśnienia po stronie instalacyjnej delta pi=

5,83

kPa

2. Dobór wymiennika ciepła C.W.U. w węźle ciepłowniczym

Normy zużycia cwu przy licznikowaniu zużycia

Współczynnik nierównomierności godzinowej

n - liczba mieszkańców

Obliczeniowy godzinowy pobór cwu:

Obliczeniowa moc wymienników cwu wynosi:

- temperatura wody wodociągowej

Wymagany obliczeniowy strumień masy wody sieciowej zasilający wymiennik cwu:

- minimalna temp wody sieciowej

- różnica temperatury wody sieciowej opuszczającej wymiennik CW i wody wodociągowej
, przyjęto
=8,0K

Współczynnik przenikania ciepła U wymiennika

Założono 2 wymienniki typu JAD S1K o powierzchni A = 3,07 [m²]

Sprawność wymiennika:

Współczynnik U z uwzględnieniem warstwy kamienia kotłowego o R_λ=0,25

Wymaganej powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku

gdzie:

Opory przepływu:

→ opory przepływu wody w rurach (po stronie sieciowej)

→ opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej)

Obliczenia dla warunków w punkcie załamania wykresu regulacji i dla warunków obliczeniowych przedstawiono w tabeli poniżej.

Dane:
obliczeniowe parametry wody sieciowej	135	70	°C
obliczeniowe parametry wody instalacyjnej	80	60	°C
obliczeniowa moc ciepla wymiennika		145910	W
obliczeniowa temp. w pomieszczenich bud		20	°C
obliczeniowa temp na zewnatrz budynku		-16	°C
Δtar=		50	°C
temperatura wody cwu		55	°C
temperatura wody wodociągowej		10	°C
liczba mieszkań na kondygnacji		6	-
liczba kondygnacji		6	-
liczba osób w 1 mieszkaniu		5	-
liczba mieszkańców		180	-
strumień wody na jednego mieszkańca		0,001	kg/s
ciśnienie dyspozycyjne w węźle		200	kPa

Dobór wymienika CWU w punkcie załamania wykresu regulacyjego				Dobór wymienika CWU dla warunków obliczeniowych
Tzx	70	°C
współczynnik nierównomierności				współczynnik nierównomierności
kh	3,007	-		kh	3,007
maksymalny godzinowy pobór cwu				maksymalny godzinowy pobór cwu
m max	0,541	kg/s		m max	0,541	kg/s
moc wymiennika cwu				moc wymiennika cwu
Qo	101,97	kW		Qo	101,97	kW
wymagany obliczeniowy strumień masy wody sieciowej				wymagany obliczeniowy strumień masy wody sieciowej
przyjęto ΔT	8,0	K		przyjęto ΔT	1,0	K
ΔMo	0,468	kg/s		ΔMo	0,196	kg/s
wyznaczenie Δtlog				wyznaczenie Δtlog
Δtlog	11,14	°C		Δtlog	18,03	°C
stopień schłodzenia wody sieciowej				stopień schłodzenia wody sieciowej
F	0,867	-		F	0,992
współczynnik przenikania ciepła k				współczynnik przenikania ciepła k
k	1,933	kW/m^2K		k	1,171	kw/m^2K
wyznaczenie ko				wyznaczenie ko
ko	1,303	kW/m^2K		ko	0,906	kW/m^2K
wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku				wymagana powierzchnia wymiany ciepła w wymienniku
A	6,09	m^2		A	6,19	[m^2]
określenie błędu				określenie błędu
δA	0,83%	błąd dopuszczalny - 5%		δA	-0,86%	błąd dopuszczalny - 5%
dobrany wymiennik		S 1 K		dobrany wymiennik		S 1 K
ilość wymienników		2		ilość wymienników		2
powierzchnia		6,14		powierzchnia		6,14
opór wymiennika ciepła				opór wymiennika ciepła
a) po stronie sieciowej (w rurkach)				a) po stronie sieciowej (w rurkach)
pr	22,51	kPa		pr	6,09	kPa
b) po stronie instalacji				b) po stronie instalacji
pp	0,83	kPa		pp	0,83	kPa

3. Obliczenia hydrauliczne węzła.

Obliczenia hydrauliczne węźła przedstawiono w formie tabelarycznej:

PUNKT ZAŁAMANIA WYKRESU
						Dobór odmulaczy
Punkt załamania wykresu			opory	ξ	kv	Odmulacz na zasilaniu sieci ciepłowniczej
Tz	70	°C	kolano	1	-	Tz		70,00	°C
ρ	977,80	kg/m^3	trójnik	0,7	-	ρ		977,80	kg/m^3
			zawór kulowy	6	-	G		3,482	m^3/h
			konfuzor	0,5	-	Dobrano magnetoodmulacz IOW 50
			filtr siatkowy	-	32
			wodomierz	-	30	p		37,00	kPa
GAŁĄŹ CWU
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,468	10	25	0,80	380,0	3800	-	-	3,80
2	kolano 8 szt.						8	-	2,50
3	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 3 szt.						18	-	5,63
4	filtr siatkowy - 1 szt.						-	32	0,87
								 	12,81
GAŁĄŹ CO
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,477	10	25	0,80	380,0	3800	-	-	3,80
2	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 2 szt.						12	-	0,27
3	kolano 2 szt.						2	-	0,63
4	filtr siatkowy - 1 szt.						-	32	0,90
								 	5,60
PRZYŁĄCZE WODY SIECIOWEJ
Ciśnienie dyspozycyjne				200	kPa
Długość przyłącza:				65	m
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,946	130	40	0,70	200,0	26000	-	-	26,00
2	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 4 szt.						24	-	5,75
3	wodomierz						-	30	1,35
4	odmulacz OIW 50						-	-	37,00
5	kolano - 4 szt						4	-	0,96
6	filtr siatkowy - 1szt.						-	32	3,55
7	trójnik szt. 2						1,4	-	0,34
								 	74,94

WARUNKI OBLICZENIOWE - ZIMA
						Dobór odmulaczy
Warunki obliczeniowe			opory	ξ	kv	Odmulacz na zasilaniu sieci ciepłowniczej
Tz	135	°C	kolano	1	-	Tz		135	°C
ρ	930,45	kg/m^3	trójnik	0,7	-	ρ		930,45	kg/m^3
			zawór kulowy	6	-	G		2,576	m^3/h
			konfuzor	0,5	-	Dobrano magnetoodmulacz IOW40
			filtr siatkowy	-	32
			wodomierz	-	30	p		37,00	kPa
GAŁĄŹ CWU
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,196	10	25	0,35	80,0	800	-	-	0,80
2	kolano 8 szt.						8	-	0,46
3	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 3 szt.						18	-	1,03
4	filtr siatkowy - 1 szt.						-	32	0,17
								 	2,45
GAŁĄŹ CO
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,469	10	25	0,80	380,0	3800	-	-	3,80
2	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 2 szt.						12	-	0,52
3	kolano 2 szt.						2	-	0,60
4	filtr siatkowy - 1 szt.						-	32	0,97
								 	5,88
PRZYŁĄCZE WODY SIECIOWEJ
Ciśnienie dyspozycyjne				200	kPa
Długość przyłącza:				65	m
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,666	130	40	0,53	100,0	13000	-	-	13,00
2	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 4 szt.						24	-	3,14
3	wodomierz						-	30	0,74
4	odmulacz OIW 40						-	-	37,00
5	kolano - 4 szt						4	-	0,52
6	filtr siatkowy - 1szt.						-	32	1,94
7	trójnik szt. 2						1,4	-	0,18
								 	56,52

LATO
						Dobór odmulaczy
Warunki obliczeniowe			opory	ξ	kv	Odmulacz na zasilaniu sieci ciepłowniczej
Tz	70	°C	kolano	1	-	Tz		70,00	°C
ρ	977,80	kg/m^3	trójnik	0,7	-	ρ		977,80	kg/m^3
			zawór kulowy	6	-	G		1,725	m^3/h
			konfuzor	0,5	-	Dobrano magnetoodmulacz IOW40
			filtr siatkowy	-	32
			wodomierz	-	30	p		37,00	kPa
GAŁĄŹ CWU
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,468	10	25	0,80	380,0	3800	-	-	3,80
2	kolano 8 szt.						8	-	2,50
3	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 3 szt.						18	-	5,63
4	filtr siatkowy - 1 szt.						-	32	0,87
								 	12,81
PRZYŁĄCZE WODY SIECIOWEJ
Ciśnienie dyspozycyjne				200	kPa
Długość przyłącza:				65	m
Nr	G	l	d	w	R	Rl		kv	p
		kg/s	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	m^3/h	kPa
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	0,468	130	40	0,34	50,0	6500	-	-	6,50
2	zawór kulowy odcinający kołnierzowy - 4 szt.						24	-	1,36
3	wodomierz						-	30	0,33
4	odmulacz OIW						-	-	37,00
5	kolano - 4 szt						4	-	0,23
6	filtr siatkowy - 1szt.						-	32	0,87
7	trójnik szt. 2						1,4	-	0,08
								 	46,36

4. Dobór zaworów.

Dobór zaworu regulacyjnych przy węzłach c.o. i c.w.u., zaworu regulacji różnicy ciśnień oraz licznika ciepła

Do doboru zawór korzystano ze wzoru na współczynnik przepływu zaworu:

gdzie:

- współczynnik przepływu zaworu
,

- strumień objętośći

- ciśnienie

Obliczenia oraz dobór armatury przedstawiono w formie tabelarycznej:

DOBÓR ZAWORÓW REGULACYJNYCH I LICZNIKA CIEPŁA

WARUNKI OBLICZENIOWE:

przyłącze

Σ(Rl+Z)=

55,375

kPa

kv przył =

3,46

m3/h

gałąź cwu

Σ(Rl+Z)=

2,351

kPa

kv cwu =

4,96

m3/h

gałąź co

Σ(Rl+Z)=

5,309

kPa

kv co =

7,88

m3/h

spadek ciśnienia w wymienniku c.o

Δps co =

4,56

kPa

kv dla wymiennika co

kv co=

8,50

m3/h

spadek ciśnienia w wymiennikach c.w.u.

Δps cwu =

6,09

kPa

kv dla wymiennika cwu

kv cwu=

3,08

m3/h

kv zast. c.o =

5,78

m3/h

( przewody, armatura, wymiennik ) - bez zaworu regul.

kv zast. c.w.u.=

2,62

m3/h

GAŁĄŹ C.O.

kv zast c.o. =

5,78

m3/h

kd

Kv 100 co

kd min

0,1

17,33

współczynnik a=

0,81

-

kd opt

0,3

8,83

kd max

0,58

4,92

Dobrano zawór VF2 20, 065B0020

Rzeczywiste kryterium dławienia:

K rzecz co =

0,46

kv100

6,3

m3/h

kv zast. c.o z ZR =

4,26

m3/h

( gałąź c.o z zaworem regulacyjnym)

GAŁĄŹ C.W.U.

kv zast c.w.u. =

2,62

m3/h

kd

Kv 100 cwu

kd min

0,1

7,85

współczynnik a=

0,95

kd opt

0,25

4,53

kd max

0,51

2,56

kv zast. c.o z ZR =

4,26

m3/h

Δp co =

18,18

kPa

stąd spadek na zaworze c.w.u =

Δp cwu zast =

9,74

kPa

kv zast cwu=

7,70

m3/h

Dobrano zawór VF2 25, 065B0025

Spadek ciśnienia na gałęzi c.w.u.

kv100

10,0

m3/h

kv zast. c.w.u z ZR =

2,53

m3/h

( gałąź c.w.u. z zaworem regulacyjnym)

(kiedy zawór c.w.u jest w pełni otwarty przy kv100= 10 m3/h)

kv przy niepełnym otwar.=

2,48

m3/h

( gałąź c.w.u. z zaworem regulacyjnym)

(kiedy zawór c.w.u nie jest w pełni otwarty, kv= 9,56 m3/h)

Kv zast. węzła =

6,79

m3/h

przy pełnym otwarciu zaworu

6,74

m3/h

przy niepełnym otwarciu zaworu

DOBÓR ZAWORU RÓŻNICY CIŚNIENIA

Kv zast węzła+przył. =

3,08

m3/h

Całkowity spadek ciśnienia w węźle i przyłączu:

70,00

kPa

Δpdysp =

200

kPa

Wymagany spadek ciśnienia na zaworze regulacji różnicy ciśnień :

130,00

kPa

kv ZRC=

2,26

m3/h

kv ZRC=

2,71

m3/h

Dobrano zawór AVP DN15, kv= 4,0 m3/h.

PUNKT ZAŁAMANIA WYKRESU REGULACYJNEGO:
Spadek ciśnienia w gałęzi c.o.			17,03	kPa
Spadek ciśnienia w gałęzi c.w.u.			46,42	kPa
Wymagany współcznynnik kv gałęzi c.o.			2,58	m3/h
Rzecz. kv zaworu regulacyjnego Kvx			2,88	m3/h
Stopień otwarcia zaworu	Kvx/Kv100 =		0,46
kv zast węzła:	5,11	m3/h
kv zast węz+przyłącze	2,87	m3/h
kv zast węz+przył+ZR	2,61	m3/h	Dobrano zawór AVP DN20,			kv	6,3	m3/h
Wymagane ciśnienie dyspozycyjne dla węzła:			178,17	kPa	<	200	kPa
LATO:
kv zast =	kv cwu	=	2,53	m3/h
kv przył =		=	3,46	m3/h
kv węz+prz+ZR	1,94	m3/h
	Wymagane ΔPd =		78,75	kPa	<	200	kPa
Przepływ wody	Vmax =	3,482	m3/h	Vmin =	0,517	m3/h
Na podstawie przepływu Vmax i Vmin dobrano licznik ciepła PolluCom E qp2.5 o przepływie 0,025-5,000 m3/h

5. Rysunki

1

---