Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
1. W
ę
zeł ciepłowniczy
Węzeł ciepłowniczy łączy zewnętrzną siec ciepłowniczą z instalacją
c.o. i c.w.u. W skład węzła wchodzi zespół przewodów, urządzeń i
armatury znajdujący się między zaworami odcinającymi zewnętrzną siec
ciepłowniczą i zaworami odcinającymi instalację w budynku.
1.1. Zadania w.c.:
•
przekazywanie energii cieplnej z sieci ciepłowniczej do instalacji c.o.
i c.w.u.;
•
obniŜenie temperatury i ciśnienia czynnika grzejnego;
•
wywołanie krąŜenia czynnika grzejnego w instalacji c.o.;
•
zabezpieczenie instalacji c.o. przed wzrostem ciśnienia.
1.2. Rodzaje w
ę
złów cieplnych
W zaleŜności od sposobu przekazywania energii cieplnej węzły
ciepłownicze moŜna podzielić na:
•
Węzły z bezpośrednim połączeniem instalacji z siecią:
◊
węzeł bez moŜliwości obniŜenia temperatury i ciśnienia czynnika
(woda z sieci trafia bezpośrednio do nagrzewnic powietrza);
◊
węzeł
hydroelewatorowy,
dający
moŜliwość
obniŜenia
temperatury i ciśnienia czynnika;
◊
węzeł ze zmieszaniem pompowym, dający moŜliwość obniŜenia
temperatury i ciśnienia czynnika w większym zakresie niŜ
poprzedni;
•
Węzły z pośrednim połączeniem instalacji z siecią:
◊
są to węzły wymiennikowe;
1.3. Dobór wymienników c.o. w w
ęź
le
ciepłowniczym
1
°°°°
Dane wyjściowe:
•
obliczeniowe parametry wody sieciowej: ...........................T
z
/T
p
[
°°°°
C];
•
obliczeniowe parametry wody instalacyjnej:......................t
z
/t
p
[
°°°°
C];
•
obliczeniowa moc cieplna wymiennika:.............................Qo [W];
•
obliczeniowa temperatura w pomieszczeniach budynku:...t
i
[
°°°°
C];
•
obliczeniowa temperatura na zewnątrz budynku................t
eo
[
°°°°
C].
2
°°°°
Wybór najniekorzystniejszego punktu pracy wymiennika
T
z
X
= 70
o
C
t
ex
t
eo
Punkt załamania wykresu
regulacyjnego ze wzglêdu na
c.w.u.
T
z
Rys. 1. Wykres regulacyjny dla sieci ciepłowniczej
Najbardziej niekorzystnym punktem pracy dla wymiennika c.o. jest punkt
załamania wykresu regulacyjnego (rys. 1). Spadek temperatury T
z
powoduje wzrost lepkości wody w wyniku czego spada współczynnik
przenikania ciepła U wymiennika.
Z tego względu wymienniki ciepła dla instalacji c.o. naleŜy dobierać
na warunki pracy w punkcie załamania wykresu (Tz = 70
°°°°
C).
3
°°°°
Wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania
wykresu regulacyjnego:
[W]
;
Q
=
Q
o
x
x
⋅
ϕ
[ 1 ]
gdzie:
ϕ
x
- współczynnik obciąŜenia cieplnego budynku dla punktu
załamania wykresu regulacyjnego
Wartość
ϕ
x
moŜna określić przekształcając wzór na temperaturę wody
sieciowej w funkcji obciąŜenia cieplnego postaci:
(
)
ϕ
ϕ
⋅
−
−
−
−
⋅
2
p
T
1
1
p
t
z
t
p
T
z
T
+
p
t
+
m
+
ar
∆t
+
i
t
=
zx
T
[ 2 ]
gdzie:
m - współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników;
∆
t
ar
- średnia arytmetyczna róŜnica temperatury wody instalacyjnej i
powietrza w pomieszczeniu:
[ ]
K
;
t
t
+
t
=
∆t
i
p
z
ar
−
2
[ 3 ]
4
°°°°
Obliczeniowy strumień wody instalacyjnej:
(
)
]
[
;
t
t
c
Q
=
m
p
z
w
o
i
kg/s
−
⋅
[ 4 ]
gdzie:
Q
o
- obliczeniowa moc cieplna wymiennika, W;
c
w
- ciepło właściwe wody, 4186 J/kg
⋅
K;
t
z
- obliczeniowa temperatura wody zasilającej instalację c.o.,
°
C;
t
p
- obliczeniowa temperatura wody powracającej z instalacji c.o.,
°
C.
5
°°°°
Obliczeniowy strumień wody sieciowej:
(
)
]
[
;
T
T
c
Q
=
m
p
z
w
o
s
kg/s
−
⋅
[ 5 ]
gdzie:
T
z
- obliczeniowa temperatura wody zasilającej wymiennik c.o.,
°
C;
T
p
- obliczeniowa temperatura wody powracającej z wymiennika c.o.,
°
C.
Strumienie wody są stałe i nie zmieniają się w funkcji T
z
m
ix
= m
i
= const;
m
śx
= m
ś
= const;
6
°°°°
Parametry wody sieciowej i instalacyjnej w punkcie załamania
wykresu regulacyjnego:
∆∆∆∆
t
1x
∆∆∆∆
t
2x
t
zx
t
px
T
zx
T
px
Q
x
Z punktu za³amania wykresu reg. sieci
Z wykresu reg. instalacji c.o.
t [
o
C]
l [m]
Rys.. 2. Przebieg zmian temperatury czynników w wymienniku
przeciwprądowym
Temperatura wody sieciowej wypływającej z wymiennika:
[°C]
;
c
m
Q
T
=
T
w
s
x
zx
px
⋅
−
[ 6 ]
Temperatura wody zasilającej instalację c.o.:
(
)
[°C]
;
p
t
z
t
+
m
+
ar
∆t
+
i
t
=
zx
t
2
1
1
−
⋅
⋅
ϕ
ϕ
[ 7 ]
Temperatura wody powrotnej w instalacji c.o.:
(
)
[°C]
;
p
t
z
t
m
+
ar
∆t
+
i
t
=
px
t
2
1
1
−
⋅
−
⋅
ϕ
ϕ
[ 8 ]
