6. Obliczenia.

Temat 8

Zaprojektować technologię kotłowni o parametrach:

-Q_co= 450kW

-Ilość mieszańców – U= 220 osób

-parametry instalacji c.o. 90/70⁰C

-Wysokość budynku H= 16,0m

- opór instalacji H_i= 3,5mH₂O

-Opór cyrkulacji H= 1,2mH₂O

-Parametry c.w.u. 8/60⁰C

I. Zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej

q_dobowe=110-130dm³/os

q_{całkowite dobowe średnie} = 220 os x 110dm³/os i d = 24200 dm³/doba

T=18h

q _{h śr} = 22400/18 = 1244,44 dm³/h

N_h=9.32xU^-0,244= 9.32x220^-0,244=2.49

q _{h max} =1244,44 x 2,49= 3098,65 dm³/h= 3,098m³/h

Q _cwu = q x C_w x ρ x ( t_{w –} t_z)

Q _cwu = 3,098 x 4,2 x 1000 x (60-8) = 676603,2 kJ/h = 187,94kW

Dobór kotła

- Q _cwu = 187,94kW

- Q_co=450kW

Q_całkowite = 637,94 kW

Kocioł

Viessmann – Vitoplex 100 PV1

moc kotła powinna być większa o 15% mocy obliczeniowej.

Q_k= 637,94 kW x 1,15 = 733,631 kW

Zaprojektowano 2 kotły o mocach 311-400 kW każdy.

Specyfikacja kotła:

Zakres znamionowej mocy cieplnej od 311 do 400 kW

Zakres znamionowego obciążenia cieplnego od 342 do 440 kW

Dop. temperatura zasilania 110 ^oC

Dop. nadciśnienie robocze 5 bar

Opory przepływu spalin 280 Pa

Wymiary całkowite

Długość całkowita 1840mm

Szerokość całkowita 950mm

Wysokość całkowita 1450mm

Wysokość podkładek 37mm

Fundament

Długość 1400mm

Szerokość 950mm

Ciężar łączny kotła 790kg

Pojemność wodna kotła 490 litrów

Króciec spalin 248φ

Sprawność 92%

Otwory wywiewno nawiewne :

F_n= 5cm² x Q_k= 5cm² x 800kW=4000cm²=0,4m²

F_k= 0,5 x F_n = 0,2m²

Powierzchnia i kubatura kotłowni:

Kotłownia musi posiadać 2 wyjscia ewakuacyjne.

Powierzchnia kotłowni:

V=Qc/4,3kW/m³=800/4,3=186,04m³

H=2,5m

F=186,04/2,5=74,41m²

Zapotrzebowanie ilościowe paliwa

Godzinowe zużycie paliwa na cele c.o.

B= Q/(W*η)

B_h=210000/(1,163*5500*0,892)=36,8 kg/h

Zużycie paliwa w ciągu roku na cele c.o.

Dni grzewcze 227 dla średniej temperatury zewnętrznej 1,8^oC

Liczba stopnio-dni 4000

Maksymalna różnica temperatur = 40^oC

Liczba dni z mocą maksymalną wydajnością : 4000/40=100 dni

Zapotrzebowanie na opał w ciągu roku dla celów grzewczych:

100*24*B_h=100*24*36,8=88320kg/rok

Zużycie paliwa w ciągu roku na cele cwu

Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania ciepła użytkowego

Q_w=V*L*C_w*ρ*Δt*k*t_uz/(1000*3600)=340195,41kWh/r

B= Q_w/(W*η)

B=340195,41*1000/(1,163*0,892*5500)=59624 kg/r

V= Jednostkowe zapotrzebowanie na wode

L- liczba osób

t_uz - czas użytkowania

C_w - ciepło właściwe 4,19kJ/(kgK)

ρ - Gęstość wody przyjmowana jako 1000kg/m³

k – mnożnik korekcyjny (przyjęto 1,00 dla temp 55^oC)

Δt – różnica temperatur podgrzewania wody

Roczne zapotrzebowanie paliwa dla kotłowni :

59624kg+88320kg=147944kg~150 ton węgla.

Zawory bezpieczeństwa na instalacji c.o.

Ciśnienie robocze kotła: p_r = 0,15MPa

Moc kotła: 2 x 220 kW = 440 kW

p₁ = p_r x 0,4 = 0,15 x 0,4 = 0,06 Mpa

Dla 0,06Mpa ciepło parowania n=2432,7 kJ/kg

m ≥ 3600 x 220/2432,7

m ≥ 326,77 kg/h m ≥ 0,091 kg/s

Dla p₁=0,06MPa K1=0,52

α = 0,9 x 0,78 = 0,702

Pole powierzchni:

A= 326,77/(10 x 0,52 x 0,702 x (0,52 + 0,1)) = 144,38mm²

Średnica:

d_o= (4 x 144,38 / 3,14)^0,5 = 13,58mm

Dobrane zawory to 2 x ARMAK S₁ 6301M sprężynowy o współczynniku i średnicy

Naczynie wzbiorcze na instalacji c.w.u

Przewidywana objętość instalacji:

1 wymiennik Hoval combiVal ER 800 o pojemności 750l

V_c=2x750l= 1500l=1,5m³

Pojemność użytkowa

V_u=V_c*ρ*ΔV=1,5*983,2*0,0163=24,04dm³

d==0,7*( V_u) ^0,5= 0,7* (24,04)^0,5=3,42mm

minimalna średnica 20mm

Naczynie wzbiorcze na instalacji c.o.

Przewidywana objętość instalacji:

Dla c.o.

Założenie 1 kW – 20l wody

210kW- 4200l =V

Założono, że objętość wody w wymienniku jest niewielka i w stosunku do objętości wody c.o. wynosi 0.

Pojemność użytkowa naczynia

V_u=1,1*V*ρ*ΔV

V_u= 1,1*4,2*977,8=101,19 dm³

Rura bezpieczeństwa

D_RB=8,08*(Q)^1/3=8,08*(440)^1/3=61mm

Rura wzbiorcza

D_RW=5,23*(Q_źr)^1/3=5,23*(440)^1/3=40mm

Dobór pompy obiegowej c.o. :

Q=440kW

V_p = (Q / c_p * ρ * ∆ t) *a c_p- dla temp. 70^oC -4,19kJ/kgk

V_p = [440kW / 4,19kJ/kg*K * 977,7 kg/m³ * ρ- temp. 70^oC – 977,7 kg/m³

* (80-60 ^oC)] *1,1 ≈ 21,27 m³/h ∆ t-różnica temp. (20 ^oC)

a- współ. korekcyjny (1,1÷1,2)

Wysokość podnoszenia

H_p =1,1* (H_i+H_k)= 5,5 mH₂O

H_i- Opór instalacji c.o.- przyjęto 4 mH₂O

H_k- Opór instalacji w kotłowni ( Składa się z oporów kotłów, zaworów, filtra odmulnika, wymienników, strat liniowych i miejscowych) - przyjęto 1 mH₂O

Pompa elektroniczna 65POe120A/B

Dobór pompy cyrkulacyjnej c.w.u. :

Za przepływ przyjmujemy 30% maksymalnego rozbioru godzinowego.

Q=2,4m³/h *0,3=0,72 m³/h

Wysokość podnoszenia

H_p =1,1* (H_c+H_k)=1,1* (1,2+0,5 ) = 1,9mH₂O

H_c- opór cyrkulacji – przyjęto 1.2 mH₂O

H_k- opór urządzeń kotłowni (składa się z oporów wymienników, zaworów, strat liniowych i miejscowych ) przyjęto 0,5 mH₂O

Pompa elektroniczna 25PWe60C

Wymiennik ciepłej wody

Zastosowano 2 wymienniki Hoval Combiwal ER 800 każdy o pojemności 800 dm³.

Trwała wydajność podgrzewu cwu. (8/60^oC) każdego z wymienników 1380dm³.

Filtr odmulnik

Zaprojektowano filtr odmulnik Dn 80