6. Dobór kotła

Na podstawie obliczonego zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń dobrano kocioł.

Zapotrzebowanie na ciepło dla budynku, dla którego projektowana jest instalacja centralnego ogrzewania wynosi 14018 W czyli 14 kW. Dobrano gazowy kocioł wiszący firmy Vaillantt typu

TURBO MAX PLUS typ VU-152-5 o mocy od 6,5-15 kW z wbudowaną pompą 2-biegowa z automatycznym odpowietrznikiem . Pojemność naczynia wzbiorczego 6 litrów.

Parametry kota

długość 800

szerokość 338 mm

wysokość 440 mm

ciężar 40 kg

zapłon elektroniczny

regulacja mocy od 6,5 kW do 15 kW

rodzaj gazu GZ - 50; 35; 51,5; propań

7. Obliczenia hydrauliczne instalacji oraz dobór nastaw zaworów termostatycznych

7.1. Podstawowe wzory obliczeniowe

Strumień masy czynnika płynącego w przewodzie obliczono ze wzoru:

gdzie:

c_p - ciepło właściwe wody (przyjęto c_p = 4190 [J/kgK])

t_z - temperatura zasilania równa 75^oC

t_p - temperatura powrotu równa 50^oC

Strumień objętości czynnika płynącego w przewodzie obliczono ze wzoru:

gdzie:

-gęstość czynnika grzewczego ,przyjęto
=983 kg/m³

Straty ciśnienia wywołane oporami miejscowymi na działce określono ze wzoru:

[Pa]

gdzie:

Σξ - suma współczynników oporów miejscowych występujących na działce [-]

Opory miejscowe na granicy działek zaliczamy do działki o mniejszym przepływie.

7.2. Obliczenia poszczególnych obiegów instalacji centralnego ogrzewania

Wartości strat miejscowych na poszczególnych elementach instalacji:

grzejnik ξ =2,5

kocioł ξ =3,0

zawór kulowy ξ =8,5

Zestawienie obliczeń poszczególnych działek przedstawiono w formie tabelarycznej na następnej stronie.

DZIAŁKA	Q	m	V	2*l	dz / g	wrz	R	R * l		Z	Rl + Z
-	W	kg/h	dm^3/h	m	mm	m/s	Pa/m	Pa	-	Pa	Pa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30	5777,19	0,0688	204	1,8	18x1	0,25	70	126	4,9	8,6	79,3

Wartość ciśnienia grawitacyjnego wyznaczono ze wzoru:

[Pa]

gdzie:

g - przyspieszenie ziemskie (przyjęto g = 9,81 [m/s²]

ρ_z - gęstość czynnika zasilającego [kg/m³]

ρ_p - gęstość czynnika powrotnego [kg/m³]

h - różnica wysokości pomiędzy środkiem grzejnika w rozpatrywanym obiegu a źródłem ciepła [m]

Stratę ciśnienia w obiegu pomniejszoną o panującą stratę ciśnienia grawitacyjnego

obliczono ze wzoru:

Δp_r = Σ(R∙l + Z) - 07∙ Δp_czar [Pa]

gdzie wszystkie symbole zostały wyjaśnione wcześniej

Zestawienie obliczeń dla poszczególnych obiegów przedstawiono w formie tabelarycznej:

OBIEG	DZIAŁKI	Σ(RL+Z)	h	0,7*Δpczgr	Δpr
				[Pa]	[m]	[Pa]	[Pa]
G1	G1+1+3	1059,7	-0,9	-76,64	1136,34
G2	G2+1+3	1061,5	-0,9	-76,64	1138,14
G3	G3+1+3	1063,5	-0,9	-76,64	1140,14
G4	G4+1+3	1138,1	-0,9	-76,64	1214,74
G5	G5+1+3	1276,9	-0,9	-76,64	1353,54
G6	G6+1+3	1133,7	-0,9	-76,64	1210,34
G7	G7+1+3	1076,1	-0,9	-76,64	1152,74
G8	G8+1+3	1064,9	-0,9	-76,64	1141,54
G9	G9+1+3	1511,4	-0,9	-76,64	1588,04
G10	G10+2+3	1255,8	2,22	189,03	1066,77
G11	G11+2+3	1305,8	2,22	189,03	1116,77
G12	G12+2+3	2219,7	2,22	189,03	2030,67
G13	G13+2+3	1669,3	2,22	189,03	1480,27
G14	G14+2+3	1328,9	2,22	189,03	1139,87

7.3. Dobór nastawy zaworu termostatycznego termostatycznego obiegu miarodajnym

Nastawy dobrano na podstawie wykresu załączonego w katalogu firmy Purmo.

Autorytet zaworu oblicza się ze wzoru:

a =
= 0,3 ÷ 0,8

gdzie :

a - autorytet zaworu termostatycznego

Δp_z - strata ciśnienia na zaworze termostatycznym całkowicie otwartym [Pa]

Δp_r - strata ciśnienia w obiegu pomniejszona o wartość panującego w obiegu ciśnienia czynnego grawitacyjnego [Pa]

Dla założonego autorytetu 0,5 wyznaczono stratę ciśnienia na zaworze termostatycznym całkowicie otwartym na odcinku miarodajnym:

Δp_r = 1975,57 Pa

Δp_z=1975,57 Pa

Ciśnienie (wymaganą wysokość podnoszenia pompy obiegowej) dyspozycyjne w instalacji wyznaczono ze wzoru:

Δp_dysp = (Δp_r)_max + Δp_z [Pa]

Δp_dysp = 1975,57 + 1975,57

Δp_dysp = = 3951,14 Pa

Δp_zi = Δp_dysp - Δp_Ri [Pa]

Zestawienie autorytetów oraz dobranych nastaw na zaworach przedstawiono tabeli:

OBIEG	m	Δpr	dpdysp	Δpz	a	N
		[kg/h]	[Pa]	[Pa]	[Pa]	[-]	[-]
G1	6,48	1136,34	4061	2925	0,72	1
G2	4,68	1138,14	4061	2923	0,72	1
G3	10,44	1140,14	4061	2921	0,72	2
G4	27	1214,74	4061	2846	0,7	3
G5	58,68	1353,54	4061	2707	0,67	4
G6	25,2	1210,34	4061	2851	0,7	3
G7	18,72	1152,74	4061	2908	0,72	3
G8	10,8	1141,54	4061	2919	0,72	2
G9	85,68	1588,04	4061	2473	0,61	5
G10	9	1066,77	4061	2994	0,74	2
G11	21,96	1116,77	4061	2944	0,72	3
G12	95,4	2030,67	4061	2030	0,5	5
G13	59,4	1480,27	4061	2581	0,64	4
G14	31,68	1139,87	4061	2921	0,72	3
					0,3 ≤ a ≤ 0,8

7.4. Dobór naczynia wzbiorczego ( wg PN-B-02414 ):

W zamkniętej instalacjo C.O. niezbędne jest naczynie wzbiorcze w celu zabezpieczenia instalacji przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. W dobranym kotle znajduje się już naczynie wzbiorcze o pojemności 8litrów, należy jednak sprawdzić czy ta objętość jest wystarczająca.

Pojemność użytkową naczynia wyznaczono ze wzoru:

V_u = ρ_i∙Δυ [m³]

gdzie :

V - pojemność instalacji centralnego ogrzewania, obliczona ze wzoru:

V = V_k + V_g + V_r [m³]

V_k- pojemość kotła ,dla mojego kotła wartość odczytana z katalogu V_k=10,5 dm³

Pojemność przewodów V_r przedstawiono w tabeli:

PRZEWÓD	Ilość wody w 1mb	l	Vr
[ - ]	[dm^3/b]	[ m ]	[dm³ ]
15 x 1	0,133	174,9	23,2
18x1	0,201	10,1	2,0
28x1,5	0,491	3,5	1,7
		Suma	26,9

Pojemność grzejników przedstawiono w tabeli:

ILOŚĆ	TYP	DŁ / WYS [mm]	Pojemność grzejnika na 1 m długości [dm^3/m]	Vc [ dm^3]
3	PV10	600x400	3,0	3,6
1	PV10	600x600	3,0	1,8
3	PV10	600x1200	3,0	10,8
2	PV20	600x600	6,2	7,44
2	PV20	600x1600	6,2	19,84
1	PV20	600x2000	6,2	12,4
1	PV30	600x600	9,0	5,4
1	PV30	600x1600	9,0	14,4
			suma	75,68

V = 10,5 + 26,9 + 75,68

V = 113,08 dm³

V = 0,113 m³

ρ_i - gęstość wody w temperaturze początkowej
(ρ_i = 999,8 kg/m³)

Δυ- przyrost objętości właściwej wody instalacyjnej przy jej ogrzaniu od temperatury początkowej t_i do temperatury zasilania (odczytano z tabeli

Δυ =0,0256 dm³/kg )

V_u = 0,113∙0,0256∙999,8

V_u =2,8 dm³

Pojemność całkowitą naczynia wyznaczono ze wzoru:

[dm³]

gdzie :

p_max - maksymalne obl. ciśnienie w naczyniu w czasie eksploatacji instalacji [bar]

p - ciśnienie wstępne w przestrzeni gazowej naczynia wzbiorczego, odpowiadające

ciśnieniu statycznemu [bar]

Przyjęto ciśnienie robocze w instalacji 3 bar.

p = p_st + 0,2 [bar]

p_st = ρ_i∙h∙g

p_st = 999,8∙3,9∙9,81

p_st = 38220,74 Pa

p_st = 0,3822 bar

p = 0,3822 + 0,2

p =0,5822 bar

Przyjęto do obliczeń p = 0,58 bar.

V_n = 4,2 dm³

Ponieważ dobrany kocioł posiada naczynie wzbiorcze o pojemności 8 dm³, jest ono wystarczające aby zapewnić bezpieczną pracę instalacji centralnego ogrzewania.

7.5. Dobór rury wzbiorczej

Obliczamy ze wzoru

d=0,7
[mm]

d=0,7
d=0,7
=0,7*1,28mm=0,896mm

Obliczona średnica jest mniejsza od minimalnej wymaganej średnicy dla rury wzbiorczej, która wynosi 20 mm.

Dobrano rurę wzbiorczą o średnicy 20mm.

7.6. Obliczenie pompy obiegowej

Pompę dobrano przy założeniu, że wysokość podnoszenia pompy obiegowej równa jest ciśnieniu dyspozycyjnemu.

p_dysp = 4061 Pa = 0,406 mH₂O

Wydajność pompy obliczono ze wzoru:

gdzie:

Q - obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplna instalacji centralnego ogrzewania [W]

ρ - gęstość wody dla średniej temperatury czynnika [kg/m³]

a - współczynnik korekcyjny (obecnie nie stosuje się,

przyjęto więc a = 1)

Z charakterystyki pompy, w którą wyposażony jest dobrany kocioł (pompa LFP typ 15Wr14C ) odczytano, iż obliczone parametry idealnie trafiają w parametry nominalne pracy pompy.

8. Wymagania dotyczące pomieszczenia w którym znajduje się kocioł

Wymagania ogólne:

- pomieszczenie nie przeznaczone do stałego przebywania ludzi;

- wysokość pomieszczenia taka, aby zapewnić swobodę obsługi: min. 1,9 m

- dolna krawędź kotła powinna się znajdować 30 cm nad poziomem posadzki;

- podłoga oraz ściany znajdujące się w bezpośredniej bliskości kotła nie powinny być wykonane z materiałów palnych;

- w pomieszczeniu brak jest instalacji wentylacyjnej, ponieważ nie wymaga tego kocioł, jednak dopuszcza się doprowadzenie powietrza.

Wentylacja kotłowni.

Kanał wywiewny stanowi jeden z kanałów wentylacyjnych o wymiarach 14x14 cm.

Kratkę wywiewną umieszczono pod sufitem kotłowni.

Komin, czopuch

W kominie spalinowym osadzono wkładkę ze stali kwasoodpornej o średnicy 130 mm.

Komin połączony jest z kotłem za pomocą trójnika 87^o, kolana nastawnego oraz dwóch prostych odcinków ze stali kwasoodpornej o średnicy 130 mm. Średnica rury wylotu spalin z kotła jest równa średnicy czopuchu i komina. Poniżej kotła zainstalowano wyczystkę oraz odpływ kondensatu.

Zestawienie materiałów

LP	NAZWA TYP / d	ILOŚĆ
1	Kocioł grzewczy jednofunkcyjny „Termet” EcoTerm plus typ GCO-DZ-25-02 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 10- 600/400 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 10- 600/600 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 10- 600/1200 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 20- 600/600 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 20- 600/1600 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 20- 600/2000 Grzejnik „Purmo” z zaworem PV 30- 600/600 Grzejnik łazienkowy „Purmo” PV 30- 600/1600 Termostatyczny zawór grzejnikowy „Danfoss” RTS-K Everis Głowica termostatyczna DANFOSS RTD300 Przewód miedziany „SENCO” 15x1 Przewód miedziany „SENCO” 18x1 Przewód miedziany „SENCO” 28x1,5 Kolanko 90^o 15x1 Trójnik przelot przy rozdziale strumienia Trójnik przelot przy połączeniu strumienia Trójnik rozdział strumienia Trójnik połączenie strumienia Trójnik przeciw prądowy przy połączeniu strumienia Trójnik przeciw prądowy przy rozdziale strumienia Rozdzielacz zawór odcinający Wkład kominowy ze stali kwasoodpornej Otulina termoizolacyjna THERMAFLEX S (9mm)	1 2 2 3 2 2 1 1 1 14 14 175 m 10,5 m 3,5 m 84 1 1 1 1 1 1 2 2 8 m 115 m

1. Zakres projektu

Obliczenie współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych.

Bilans cieplny domu.

Obliczenie wskaźników jednostkowego zapotrzebowania na ciepło

Dobór powierzchni ogrzewalnych grzejników.

Obliczenia hydrauliczne instalacji CO wraz z doborem nastaw wstępnych na zaworach termostatycznych.

Dobór elementów wyposażenia instalacji CO

Źródło ciepła

Pompa obiegowa

Zabezpieczenia instalacji

Odpowietrzenie i odwodnienie instalacji

Wentylacja kotłowni, komin, czopuch

Zestawienie materiałów

Rzuty instalacji CO w skali 1:50

Rozwinięcie instalacji CO w skali 1:50

Podstawa opracowania

Podstawą opracowania jest projekt instalacji centralnego ogrzewania dla domku jednorodzinnego.

Temperatury w pomieszczeniach oraz temperatury zewnętrzne obliczeniowe zostały przyjęte zgodnie z normami PN 82/B-02402 i PN 82/B-02403.

Obliczenia strat ciepła dokonano zgodnie z normą PN/B-03406, uwzględniając zapotrzebowanie ciepła na ogrzewanie powietrza wentylacyjnego.

Charakterystyka cieplna obiektu

Budynek położony jest w 2 strefie klimatycznej o temperaturze t_e = -18^oC.

W pomieszczeniach ogrzewanych założono temperaturę t­_i = 20^oC, w łazience przyjęta temperatura wynosi t_i = 24^oC.

Wymagania ochrony cieplnej budynków.

Dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych wymagania uznaje się za spełnione przez sprawdzenie wskaźnika E (sezonowego zapotrzebowania na ciepło) lub przyjęcie przegród zewnętrznych o odpowiedniej izolacji cieplnej. Dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych wymaganie te nie powinny przekraczać wartości U_max ,w naszym konkretnym przypadku U_max=0,3
. W opracowany projekcie został spełniony warunek na „U” .

Opis projektowanej instalacji CO.

Źródło ciepła

Źródło ciepła dla budynku stanowi kocioł gazowy firmy Termet o mocy 3.4 ÷ 24 kW.

Wymiary kotła (szerokość/głębokość/wysokość): 460/362/720 mm

Sprawność cieplna nie mniejsza niż 98%

Zakres regulacji temp.: 40 ÷ 75⁰C

Kocioł wyposażony jest w zawór bezpieczeństwa, przeponowe naczynie wzbiorcze, czujnik wypływu spalin, termometr i manometr do określenia temperatury i ciśnienia w kotle oraz pompę obiegową. Spaliny wyprowadzano poprzez komin o średnicy 130 mm ze stali kwasoodpornej. Wentylacja nawiewna w projektowanym przypadku nie jest wymagana gdyż powietrze niezbędne do spalania będzie doprowadzone przez nieszczelności w stolarce budowlanej, wentylację wywiewną grawitacyjną zapewnia kanał pionowy o wymiarach 14x14 cm, wyprowadzony ponad dach budynku.

Pojemność naczynia wzbiorczego: 8 dm³

Najwyższe dopuszczalne ciśnienie robocze: 3 bary.

Masa kotła: 34 kg Przewód spalinowy φ 130.

Przewody

Zastosowano rury miedziane o średnicach 15x1, 18x1 , 28x1,5.

Zastosowano instalację dwururową pompową z rozdzielaczem z rozdziałem dolnym o parametrach czynnika grzejnego 80/60°C. Rury doprowadzające wodę bezpośrednio do grzejników prowadzone są w posadzce z wyjściami do wysokości podłączeń grzejnikowych. Na gałązkach grzejnikowych zasilających funkcję zaworów odcinających pełnią zawory termostatyczne.

Grzejniki i zawory przygrzejnikowe

We wszystkich pomieszczeniach dobrano grzejniki płytowe produkowane przez firmę Purmo typu PV z wbudowanymi zaworami termostatycznymi z nastawą wstępną zasilane od dołu.

Parametry techniczne:

Ciśnienie próbne: 13 bar.

Maksymalne ciśnienie robocze: 10 bar

Maksymalna temperatura robocza: 110^oC

Wszystkie grzejniki są w kolorze białym.

Odpowietrzenie i odwodnienie

Każdy grzejnik wyposażony jest standardowo w ręczny odpowietrznik.

Dodatkowo, grzejniki na piętrze są wyposażone w odpowietrzniki automatyczne.

Regulacja instalacji

Grzejniki wyposażone są w zawory termostatyczne z nastawą wstępną. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń określono wartość, która powinna być ustawiona. Dzięki tej nastawie uzyskujemy jednakowe ciśnienie dla każdego grzejnika.

Każdy grzejnik ma wbudowany zawór termostatyczny z głowicą firmy Danfoss. Umożliwia to zmianę temperatury wewnętrznej w każdym pomieszczeniu.

Armatura

Zawory odcinające w kotłowni to zawory kulowe gwintowane.

Izolacja przewodów

Wszystkie przewody zaizolowane są termiczną izolacją z polietylenu THERMAFLEX o grubości 9mm. Współczynnik przewodzenia ciepła otuliny wynosi 0,038 W/mK.

Normy branżowe i związane:

PN-EN ISO 6946- „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i

współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania.”

PN-B-02025/1999- „Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania

budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej.”

PN-82/B-02402- „Ogrzewnictwo. Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach.”

PN-82/B-02403- „Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnetrzne.”

PN-B-03406/1994- „Ogrzewnictwo. Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o

kubaturze do 600 m³.”

Dz.U. Nr 15 z dn. 25 II 1999r. Poz.140- Ministra Spraw Wewn. i Admin. z dnia 4 II 1999 r. w

sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Gospodarki

Przestrzennej i Budownictwa w sprawie warunków technicznych, jakim powinny

odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

PN-B-02414:1999- „Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego z

naczyniami wzbiorczymi przeponowymi.”

PN-84/B-01400- „Centralne ogrzewanie. Oznaczenia na rysunkach.”

Instrukcja MGPiB Instytut Techniki Budowlanej 342/96: „Uproszczony sposób obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych.”

---