Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji

Pompowa instalacja

centralnego ogrzewania dla

budynku wielorodzinnego

Marcin Śliwowski COWIG 4

07.02.2012 Warszawa

Spis treści

Opis techniczny 4

1.1 Podstawa opracowania 4

2. Podstawa opracowania 4

3. Charakterystyka obiektu 4

3.1 Dane ogólne 4

3.2 Bilans cieplny budynku 5

4. Rozwiązania techniczne 5

4.1 Piony instalacji C.O. 5

4.2 Przewody rozprowadzające w piwnicy 5

4.3 Dobór grzejników 5

4.4 Źródło ciepła 5

4.5 Naczynie wzbiorcze 5

5. Obliczenia 6

5.1 Dobór wymiennika ciepła 6

5.1.1 Dane ogólne do obliczeń 6

5.1.2 Wybór najniekorzystniejszego punktu pracy wymiennika 6

5.1.3 Wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wyk. regulacyjnego 6

5.1.4. Obliczeniowy strumień wody instalacyjnej 7

5.1.5 Obliczeniowy strumień wody sieciowej 7

5.1.6 Parametry wody sieciowej i instalacyjnej w punkcie złamania wykresu

regulacyjnego 7

5.2 Opory hydrauliczne przepływu wody po stronie instalacji 9

5.3 Projektowanie sieci przewodów instalacji pompowej 10

5.3.1 Dobór pompy obiegowej 10

5.3.2 Obliczenie ciśnienia czynnego w obiegu 11

5.3.3 Minimalny opór działki z grzejnikiem 11

5.3.4 Minimalny opór zaworu termostatycznego 11

5.3.5 Dobór średnic przewodów 12

5.4 Dobór grzejników 12

5.5 Zabezpieczenie instalacji 13

5.5.1 Zawory bezpieczeństwa 13

5.5.2 Przeponowe naczynie wzbiorcze 14

Spis załączników

1. Stablicowane wyniki obliczeń

   1. Dobór średnic przewodów i nastaw zaworów przygrzejnikowych

   2. Wyniki obliczeń do doboru grzejników

2. Karty katalogowe i dane techniczne armatury

   1. Karta katalogowa wymiennika JAD XK 3.18

   2. Karta katalogowa zaworu odcinającego kulowego

   3. Karta katalogowa zaworu zwrotnego

   4. Karta katalogowa filtra siatkowego

   5. Karta katalogowa pompy Stratos 50/1-8 CAN PN 6/10

   6. Karta katalogowa zaworów podpionowych

   7. Karta katalogowa zaworów odcinających przygrzejnikowych

   8. Karta katalogowa zaworów termostatycznych przygrzejnikowych

   9. Karta katalogowa naczynia wzbiorczego

Spis rysunków

Rys. nr 1 – Schemat węzła ciepłowniczego

Rys. nr 2 – Rzut kondygnacji powtarzalnej skala: 1:100

Rys. nr 3 – Rzut piwnicy z układem przewodów skala: 1:100

Rys. nr 4 – Rozwinięcie instalacji c.o. skala: 1:50

1. Opis techniczny

1.1 Podstawa opracowania

Celem projektu było zaprojektowanie pompowej instalacji centralnego ogrzewania dla budynku wielorodzinnego.

Projekt obejmuje:

1. dobór wymiennika ciepła,

2. dobór pompy oraz armatury po stronie instalacyjnej w węźle ciepłowniczym,

3. obliczenia dla najdalszego i najbliższego pionu oraz pionu zasilającego grzejniki na klatce schodowej, obejmujące dobór:

   • średnic przewodów,

   • wielkości grzejników,

   • nastaw zaworów;

4. dobór urządzeń zabezpieczających instalację,

5. rysunki wyszczególnione w spisie rysunków.

2. Podstawa opracowania

Projekt został opracowany na podstawie zlecenia.

Projekt opracowano na podstawie niżej wymienionych obowiązujących norm i ustaw:

• PN-82/B-02403 – „Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnętrzne”

• PN-84/H-74200:1998 „Rury stalowe ze szwem gwintowane”

• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. z dnia 15 czerwca 2002 r. z późniejszymi zmianami).

3. Charakterystyka obiektu

3.1 Dane ogólne

Projekt pompowej instalacji centralnego ogrzewania wykonano dla budynku wielorodzinnego położonego w Białymstoku, w IV strefie klimatycznej, przy ulicy Witosa 4. Dla danej strefy klimatycznej jako projektową temperaturę zewnętrzną przyjmuje się -22°C.

Budynek, dla którego zaprojektowano instalację posiada jedną klatkę schodową i osiem kondygnacji. Jest całkowicie podpiwniczony.

Zgodnie z normą PN-EN 12831 przyjęto następujące temperatury wewnątrz budynku:

1. w pokojach oraz na korytarzu: ,

2. w łazienkach: ,

3. w nieogrzewanej piwnicy: .

3.2 Bilans cieplny budynku

Obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną budynku wynosi: 130160 W.

4. Rozwiązania techniczne

Instalacja centralnego ogrzewania zasilana będzie z nowoprojektowanego węzła ciepłowniczego kompaktowego. Projektowana instalacja jest instalacją pompową, dwururową z rozdziałem dolnym, systemu zamkniętego.

Nośnik ciepła - woda o parametrach obliczeniowych przyjętych 60/40°C - rozprowadzany jest z węzła ciepłowniczego gałęziami poziomymi. Przewody rozprowadzono pod stropem piwnicy.

4.1 Piony instalacji C.O.

Instalację zaprojektowano w układzie dwururowym z rozdziałem dolnym. Piony instalacji wykonano z rur stalowych czarnych ze szwem, łączonych przez spawanie. W najwyższych punktach poszczególnych pionów umieszczono samoczynne zawory odpowietrzające. Sposób doboru średnic pionów przedstawiono w części obliczeniowej.

4.2 Przewody rozprowadzające w piwnicy

Przewody poprowadzono pod stropem piwnicy ze spadkiem 0, 3% w kierunku węzła.

4.3 Dobór grzejników

Dla wszystkich ogrzewanych pomieszczeń dobrano grzejniki PURMO typu Compact. Sposób doboru przedstawiono w części obliczeniowej.

4.4 Źródło ciepła

Jako źródło ciepła zastosowano wymiennik JAD XK 3.18, którego kartę katalogową umieszczono jako załącznik 2.1. Sposób doboru wymiennika przedstawiono w części obliczeniowej.

4.5 Naczynie wzbiorcze

Dobrano naczynie wzbiorcze firmy REFLEX typ NG25 o pojemności 25 dm^3.

Główne wymiary naczynia:

średnica: 280mm

wysokość: 465mm

masa: 4,6 kg.

Naczynie podłączono do instalacji rurą wzbiorczą DN20.

5. Obliczenia

5.1 Dobór wymiennika ciepła

5.1.1 Dane ogólne do obliczeń

• Parametry wody instalacyjnej: t_z/t_p = 60/40

• Parametry wody sieciowej: T_z/T_p = 150/70

• Obliczeniowa moc cieplna budynku: 130160 [W]

• Obliczeniowa temperatura wewnątrz budynku wynosi t_i = 20

• Obliczeniowa temperatura zewnętrzna wynosi t_e = -22

5.1.2 Wybór najniekorzystniejszego punktu pracy wymiennika

Najbardziej niekorzystnym punktem pracy dla wymiennika c.o. jest punkt załamania wykresu regulacyjnego. Spadek temperatury T_z powoduje wzrost lepkości wody w wyniku czego spada wartość współczynnika przenikania ciepła U wymiennika. Z tego właśnie względu wymienniki ciepła dla instalacji c.o. należy dobierać na warunki pracy w punkcie załamania wykresu T_z = 70 .

5.1.3 Wymagana moc cieplna wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacyjnego

Wymaganą moc cieplną wymiennika w punkcie załamania wykresu regulacyjnego obliczono z następującego wzoru:

gdzie:

- – współczynnik obciążenia cieplnego budynku dla punktu załamania wykresu regulacyjnego

Wartość współczynnika można obliczyć przekształcając wzór na temperaturę wody sieciowej w funkcji obciążenia cieplnego:

gdzie:

- m – współczynnik charakterystyki cieplnej grzejników,

- - średnia arytmetyczna różnica temperatury wody instalacyjnej i powietrza w pomieszczeniu, obliczana ze wzoru:

W rozpatrywanym przypadku:

$${t}_{\text{ar}} = \frac{60 + 40}{2} - 20 = 30K$$

$$T_{\text{ZX}} = 20 + 30 \bullet \varphi^{\frac{1}{1 + 0,29}} + \left\lbrack \left( 70 - 40 \right) + \left( 150 - 70 \right) - \frac{60 - 40}{2} \right\rbrack \bullet \varphi$$

Przyjęto i iteracyjnie obliczono wartość współczynnika =0,364.

Stąd:

Q_x = 0, 364 • 130160 = 47378 W.

5.1.4. Obliczeniowy strumień wody instalacyjnej

Obliczeniowy strumień wody instalacyjnej policzono ze wzoru:

$m_{i} = \frac{Q_{o}}{c_{w}\left( t_{z} - t_{p} \right)}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{s} \right\rbrack,$ gdzie:

− Q_o – obliczeniowa moc cieplna wymiennika [W],

- c_w - ciepło właściwe wody [J/kgs],

− t_z – temperatura wody zasilającej instalację c.o. [],

- t_p – temperatura wody powracającej z instalacji c.o. [].

A więc:

$$m_{i} = \frac{130160}{4186 \bullet \left( 60 - 40 \right)} = 1,555\frac{\text{kg}}{s}.$$

5.1.5 Obliczeniowy strumień wody sieciowej

Obliczeniowy strumień wody sieciowej policzono ze wzoru:

$m_{s} = \frac{Q_{o}}{c_{w} \bullet (T_{z} - T_{p})}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{s} \right\rbrack,$ gdzie:

− T_z – temperatura wody zasilającej wymiennik c.o. [],

- T_p – temperatura wody powracającej z wymiennika c.o. [].

A więc:

$$m_{s} = \frac{130160}{4186 \bullet (150 - 70)} = 0,389\frac{\text{kg}}{s}\text{.\ }$$

Przy doborze wymiennika okazało się, że strumień wody sieciowej należy zmniejszyć, ponieważ nie był spełniony warunek, że $\frac{A_{\text{rz}} - A}{A_{\text{rz}}} \bullet 100\% \leq 5\%$. Ostatecznie przyjęto $m_{s} = 0,299\frac{\text{kg}}{s}$ i dla tej wartości przeprowadzono pozostałe obliczenia pokazane w kolejnych punktach.

5.1.6 Parametry wody sieciowej i instalacyjnej w punkcie złamania wykresu regulacyjnego

Temperaturę wody sieciowej wypływającej z wymiennika policzono ze wzoru:

$$T_{\text{px}} = T_{\text{ZX}} - \frac{Q_{x}}{m_{s} \bullet c_{w}} = 70 - \frac{47378}{0,299 \bullet 4186} = 32,15.$$

Temperaturę wody zasilającej instalację c.o. policzono z zależności:

$$t_{\text{ZX}} = t_{i} + {t}_{\text{ar}} \bullet \varphi^{\frac{1}{1 + m}} + \varphi \bullet \frac{t_{z} - t_{p}}{2} = 20 + 30 \bullet {0,364}^{\frac{1}{1 + 0,29}} + 0,364 \bullet \frac{60 - 40}{2} = 37,35$$

Temperaturę wody powrotnej w instalacji c.o. obliczono ze wzoru:

$$t_{\text{px}} = t_{i} + {t}_{\text{ar}} \bullet \varphi^{\frac{1}{1 + m}} - \varphi \bullet \frac{t_{z} - t_{p}}{2} = 20 + 30 \bullet {0,364}^{\frac{1}{1 + 0,29}} - 0,364 \bullet \frac{60 - 40}{2} = 30,07$$

Współczynnik przenikania ciepła U policzono z zależności:

$U = C \bullet {m_{s}}^{m} \bullet {m_{i}}^{n} \bullet {T_{\text{ZX}}}^{d} \bullet {T_{\text{px}}}^{e} \bullet F^{f}\ \left\lbrack \frac{\text{kW}}{m^{2}K} \right\rbrack,$ gdzie:

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

- F – sprawność wymiennika wyrażona zależnością:

$$F = \frac{T_{\text{ZX}} - T_{\text{px}}}{T_{\text{zx}}{- t}_{\text{px}}}.$$

Dla rozważanego przypadku:

$$F = \frac{70 - 32,15}{70 - 30,07} = 0,948.$$

Tabela 5.1.6 Stałe wymiennika JAD XK 3.18

A [m^2]	2,12	Współczynniki do wzoru na opory przepływu
C	3,422141
m	0,375628	ra
n	0,270342	rb
d	-0,171287	pa
e	0,242605	pb
f	0,476285

Kartę katalogową wymiennika dołączono jako załącznik nr 2.1.

Stąd:

$$U = C \bullet {m_{s}}^{m} \bullet {m_{i}}^{n} \bullet {T_{\text{ZX}}}^{d} \bullet {T_{\text{px}}}^{e} \bullet F^{f} = 2,677\frac{\text{kW}}{m^{2}K}.$$

Następnie policzono:

$$U_{\text{eksp}} = \frac{1}{\frac{1}{U} + R_{\lambda}} = \frac{1}{\frac{1}{2,677} + 0,1} = 2,112\frac{\text{kW}}{m^{2}K},$$

Gdzie:

- R_λ – obliczeniowy opór przewodzenia przez ściankę rury wraz z zanieczyszczeniami.

Wymaganą powierzchnię wymiany ciepła w wymienniku obliczono ze wzoru:

$$A = \frac{Q_{x}}{U_{\text{eksp}} \bullet {t}_{\log}}\left\lbrack m^{2} \right\rbrack,$$

Gdzie:

$${t}_{\log} = \frac{{t}_{2X} - {t}_{1X}}{\ln(\frac{{t}_{2X}}{{t}_{1X}})}\ \lbrack K\rbrack$$

- t_2X , t_1X, - różnice temperatury w wymienniku obliczane ze wzoru:

t_2X = T_ZX − t_ZX [K],

t_1X = T_px − t_px [K].

Stąd:

t_2X = 70 − 37, 35 = 32, 65K

t_1X = 32, 14 − 30, 07 = 2, 07K

$${t}_{\log} = \frac{32,65 - 2,07}{\ln(\frac{32,14}{2,07})} = 11,11K$$

A więc:

$$A = \frac{47,378}{2,112 \bullet 11,11} = 2,02\ m^{2}$$

Następnie sprawdzono warunek:

$$\left| \frac{A_{\text{rz}} - A}{A_{\text{rz}}} \bullet 100\% \right| \leq 5\%$$

$$\left| \frac{2,12 - 2,02}{2,12} \bullet 100\% \right| = 4,705\%$$

Warunek został spełniony, co oznacza, że wymiennik c.o. został dobrany poprawnie.

5.2 Opory hydrauliczne przepływu wody po stronie instalacji

• Opory przepływu wody w rurkach (po stronie sieciowej):

p_r = e^{r_a • ln(m_s) + r_b} = e^{1, 615862 • ln(0,299) + 4, 574711} = 13, 789 kPa

• Opory przepływu wody w płaszczu (po stronie instalacyjnej):

p_p = e^{p_a • ln(m_i) + p_b} = e^{1, 9901902 • ln(1,555) + 1, 5977422} = 11, 893 kPa

ρ_t = 50 = 988, 04 kg/m³

$$\dot{m} = \frac{m}{\rho} = \frac{1,555}{988,04} = 0,00157\text{kg}/s\text{\ \ }$$

$$w = \frac{\dot{m}}{V} = \frac{0,00157}{3,14 \bullet {(\frac{0,0635}{2})}^{2}} = 0,497\frac{m}{s}$$

Lp.	Opór	Szt.	kv	ζ	Δp [Pa]
1	Wymiennik	1	-	-	11893,430
2	Zawór odcinający kulowy	6	560	-	4,142
3	Zawór zwrotny	1	72,5	-	41,186
4	Filtr siatkowy	1	160	-	8,456
5	Odmulacz	1	-	-	5000
6	Rozdzielacz zasilający	1	-	1	117,507
7	Rozdzielacz na powrocie	1	-	0	0
8	Kolana	10	-	0,3	35,252
				$$\sum_{}^{}{\mathbf{}\mathbf{p}}$$	17099,973

Opór orientacyjny odczytano dla DN63,5 i wynosi on 60Pa/m.

R • l = 60 • 10 = 600 Pa

$$\sum_{}^{}{:17099,973 + 600 = 17699,973\ \text{Pa}}$$

5.3 Projektowanie sieci przewodów instalacji pompowej

5.3.1 Dobór pompy obiegowej

Strumień wody dopływającej do wszystkich grzejników policzono ze wzoru

$$G = \frac{Q_{o}}{c_{w} \bullet t} = \frac{130160}{4186 \bullet (60 - 40)} = 1,555\frac{\text{kg}}{s}$$

Wymaganą wydajność pompy obiegowej policzono ze wzoru:

$$V_{p} = \frac{Q_{\text{inst}}}{c_{w} \bullet t \bullet \rho} = \frac{130160}{4186 \bullet 20 \bullet 983,2} = 0,00158{\ m}^{3}/s$$

Minimalną wysokość podnoszenia pompy obliczono ze wzoru:

$$H_{\text{pmin}} = \frac{{p}_{\text{zc}} + 300 \bullet \sum_{}^{}L}{g \bullet \rho}\ \left\lbrack m\ sl\text{upa}\ \text{wody} \right\rbrack,$$

Gdzie:

-p_zc – opór źródła ciepła,

- $\sum_{}^{}L$ - suma długości działek w najbardziej niekorzystnym obiegu.

- ρ_t = 60 = 983, 2 kg/m³ .

Stąd:

$$H_{\text{pmin}} = \frac{17699,973 + 300 \bullet 125,9}{9,81 \bullet 983,2} = 5,75\ m\ sl\text{upa}\ \text{wody}.$$

Na podstawie otrzymanej minimalnej wysokości podnoszenia dobrano pompę obiegową firmy WILO Stratos 50/1-8 CAN PN 6/10. Kartę katalogową pompy zamieszczono w załączniku 2.5

5.3.2 Obliczenie ciśnienia czynnego w obiegu

Ciśnienie wytwarzane przez pompę obliczono ze wzoru:

p_o = 0, 9 • H_p • ρ • g [Pa]

ρ_t = 60 = 983, 2 kg/m³

p_po = 0, 9 • 5, 75 • 983, 2 • 9, 81 = 49919 Pa

Ciśnienie czynne wytwarzane w obiegu policzono ze wzoru:

p_cz = p_po + 0, 75 • (ρ_p−ρ_z) • g • h[Pa],

Gdzie:

- ρ_p - gęstość wody w temperaturze t_p: ρ_p = 992, 2 kg/m³,

- ρ_z - gęstość wody w temperaturze _tz: ρ_z = 983, 2 kg/m³,

- h – różnica wysokości pomiędzy środkiem grzejnika i środkiem źródła ciepła; h=25,2 m.

Stąd:

p_cz = 49919 + 0, 75 • (992,2−983,2) • 9, 81 • 25, 2 = 51589 Pa.

p_dys = 51589 − 17699 = 33890 Pa

5.3.3 Minimalny opór działki z grzejnikiem

Minimalny opór działki z grzejnikiem określa wzór:

p_gmin = (ρ_p−ρ_z) • g • h_g [Pa],

Gdzie:

- h_g - różnica wysokości pomiędzy środkami skrajnych grzejników w instalacji, h_g=23,1 m.

A więc:

p_gmin = (992,2−983,2) • 9, 81 • 23, 1 = 2039 Pa.

5.3.4 Minimalny opór zaworu termostatycznego

p_vmin = 0, 3 • p_stab [Pa]

Gdzie:

p_stab  = p_dysp .

Stąd:

p_vmin = 0, 3 • 33890 = 10167 Pa.

5.3.5 Dobór średnic przewodów

Do wstępnego doboru średnic określamy orientacyjną jednostkową stratę ciśnienia dla najbardziej niekorzystnego obiegu:

$$R_{\text{OR}} = \frac{0,67 \bullet ({p}_{\text{cz}} - {p}_{\text{ZC}} - \max({p}_{\text{gmin}};{p}_{\text{vmin}}))}{\sum_{}^{}L}\ \left\lbrack \frac{\text{Pa}}{m} \right\rbrack,$$

Gdzie:

- p_cz - ciśnienie czynne w obiegu,

- p_ZC – opór źródła ciepła,

- p_gmin- minimalny opór działki z grzejnikiem,

- p_vmin - minimalny opór hydrauliczny zaworu termostatycznego,

- $\sum_{}^{}L$ – suma długości działek w najbardziej niekorzystnym obiegu.

$$R_{\text{OR}} = \frac{0,67 \bullet (51589\ - 17699 - 10167)}{125,9} = 126\ \frac{\text{Pa}}{m}$$

Stabelaryzowane wyniki obliczeń doboru średnic i nastaw przygrzejnikowych dla pionu 14, 6 i 1 zamieszczono w załączniku 1.1

5.4 Dobór grzejników

Zyski ciepła od pionów policzono ze wzoru:

Q_zysk = Q_zysk z + Q_zysk p = l_z • q_z + l_p • q_p[W],

gdzie:

- Q_{zysk z} – zyski ciepła od pionu zasilającego [W],

- Q_{zysk p}– zyski ciepła od pionu powrotnego [W],

- l_z – długość pionu zasilającego w pomieszczeniu [m],

- l_p – długość pionu powrotnego w pomieszczeniu [m],

- q_z – jednostkowy strumień ciepła oddawany przez 1m pionu zasilającego[W/m],

- q_p – jednostkowy strumień ciepła oddawany przez 1m pionu powrotnego [W/m].

Rzeczywiste zapotrzebowanie na moc cieplną policzono ze wzoru:

Q_rzg = Q − Q_zysk[W],

gdzie:

- Q – zapotrzebowanie na moc cieplną pomieszczenia [W],

- Q_zysk – zyski ciepła od pionu [W].

Schłodzenie wody wyliczono ze wzoru:

$$\delta_{t} = \frac{l_{z} \bullet q_{z}}{\dot{G \bullet}c_{w}}\ \left\lbrack K \right\rbrack,$$

gdzie:

- G – strumień masowy [kg/s]

- c_w – ciepło właściwe wody dla średniej temperatury nośnika (4186J/kgK).

Rzeczywistą temperaturę wody dopływającej do grzejnika policzono ze wzoru:

τ_dzz = t_z − δ_t[]

Dla wyliczonych wartości dobrano długości grzejników płytowych RETTIG-PURMO. Wyniki obliczeń przedstawiono w załączniku 1.2

5.5 Zabezpieczenie instalacji

5.5.1 Zawory bezpieczeństwa

$$d_{o} = 54\sqrt{\frac{M}{\alpha_{c} \bullet \sqrt{p_{1} \bullet \rho}}\ }\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack,$$

gdzie:

- M – masowa przepustowość zaworu bezpieczeństwa,

- α_c - dopuszczony współczynnik przepływu zaworu dla cieczy: α_c = 0, 9 • α_crz , gdzie α_crz = 0, 7,

- p₁ – ciśnienie dopuszczalne w instalacji ogrzewania wodnego,

- ρ - gęstość wody sieciowej przy jej obliczeniowej temperaturze.

$$M = 0,44 \bullet V\text{\ \ }\left\lbrack \frac{\text{kg}}{s} \right\rbrack,$$

Gdzie:

- V –pojemność instalacji ogrzewania wodnego.

Orientacyjną pojemność instalacji ogrzewania wodnego odczytano z wykresu i wynosi ona 1,1 m³.

Wartość ciśnienia dopuszczalnego obliczono ze wzoru:

$$p = \frac{\rho_{1} \bullet g \bullet h}{10^{5}} + 0,2 = \frac{999,7 \bullet 9,81 \bullet 25,2}{10^{5}} + 0,2 = 2,67\ \text{bar}$$

Stąd:

M = 0, 44 • 1, 1 = 0, 484  kg/s

$$d_{o} = 54\sqrt{\frac{0,484}{0,9 \bullet 0,7 \bullet \sqrt{2,67 \bullet 951}}\ } = 6,67\text{mm}$$

Dobrano najmniejszą możliwą średnicę, czyli DN15.

5.5.2 Przeponowe naczynie wzbiorcze

Pojemność użytkową naczynia wzbiorczego obliczono ze wzoru:

V_u = V • ρ₁ • y [dm³],

Gdzie:

- V – pojemność instalacji centralnego ogrzewania [m3],

- ρ₁ - gęstość wody instalacyjnej w temperaturze początkowej t = 10 ,[kg/m3]

- y - przyrost objętości właściwej wody instalacyjnej przy jej ogrzaniu od temperatury początkowej do temperatury wody instalacyjnej na zasileniu [dm³/kg].

A więc:

V_u = 1, 1 • 999, 7 • 0, 0168 = 18, 479 dm³.

Pojemność użytkową naczynia wzbiorczego powiększoną o rezerwę na ubytki eksploatacyjne wody obliczono ze wzoru:

V_uR = V_u + V • E • 10 [dm³],

Gdzie:

- E – ubytki eksploatacyjne wody instalacyjnej między uzupełnieniami, przyjmuje się 1,0%.

Stąd:

V_uR = 18, 47 + 1, 1 • 0, 01 • 10 = 18, 58 dm³.

Pojemność całkowitą naczynia wzbiorczego policzono ze wzoru:

$$V_{n} = V_{u} \bullet \frac{p_{\max} + 1}{p_{\max} - p}\ \left\lbrack \text{dm}^{3} \right\rbrack,$$

Gdzie:

- p_max - maksymalne obliczeniowe ciśnienie w naczyniu wzbiorczym,

- p - ciśnienie wstępne w przestrzeni gazowej naczynia wzbiorczego przeponowego, wyznaczone ze wzoru:

$$p = \frac{\rho_{1} \bullet g \bullet h_{n}}{10^{5}} + 0,2 = \frac{999,7 \bullet 9,81 \bullet 25,2}{10^{5}} + 0,2 = 2,67\ \text{bar},$$

Gdzie:

− ρ₁ - gęstość wody instalacyjnej w temperaturze początkowej,

- g - przyspieszenie ziemskie,

- h_n - różnica wysokości między najwyższym punktem instalacji, a punktem podłączenia naczynia wzbiorczego.

A więc:

$$V_{n} = 18,47 \bullet \frac{5 + 1}{5 - 2,67} = 47,56\ \text{dm}^{3}.$$

Pojemność całkowitą naczynia wzbiorczego z uwzględnieniem rezerwy na nieszczelności policzono ze wzoru:

$$V_{\text{nR}} = V_{\text{uR}} \bullet \frac{p_{\max} + 1}{p_{\max} - p_{R}}\ \left\lbrack \text{dm}^{3} \right\rbrack,$$

Gdzie:

- p_R - ciśnienie wstępne w przestrzeni naczynia wzbiorczego przeponowego przy uwzględnieniu rezerwy na nieszczelności, wyznaczane ze wzoru:

$$p_{R} = \left\lbrack \frac{p_{\max} + 1}{1 + \frac{V_{u}}{V_{\text{uR}} \bullet \left( \frac{p_{\max} + 1}{p_{\max} - p_{o}} - 1 \right)}} \right\rbrack - 1 = \left\lbrack \frac{5 + 1}{1 + \frac{18,47}{18,58 \bullet \left( \frac{5 + 1}{5 - 2,67} - 1 \right)}} \right\rbrack - 1 = 2,68\ \text{bar}$$

Stąd:

$$V_{\text{nR}} = 18,58 \bullet \frac{5 + 1}{5 - 2,68} = 48,05\text{dm}^{3}.$$

Następnie z dwóch różnych wzorów policzono średnicę rury wzbiorczej:

$$d = 0,7 \bullet \sqrt{V_{u}} = 0,7 \bullet \sqrt{18,47} = 3,01\ \text{mm}$$

$$d = 0,7 \bullet \sqrt{V_{\text{uR}}} = 0,7 \bullet \sqrt{18,58} = 3,02\ \text{mm}$$

Na podstawie tych obliczeń dobrano najbliższą możliwą średnicę DN20.

Dobrano naczynie wzbiorcze firmy REFLEX typ NG25 o pojemności 25dm^3. Kartę katalogową naczynia dołączono w załączniku 2.9