Ogrzewnictwo

POLITECHNIA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

ZAKŁAD KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWA

Ćwiczenie projektowe nr 1:

instalacja grawitacyjna centralnego ogrzewania.

Wykonała:	Kinga Rylska
	COWiG1
	Rok III, semestr V
	Rok akademicki 2011/2012
Sprawdzał:	Dr inż. Anna Kowalczyk

Warszawa, Grudzień 2011

Spis Treści :

1. Opis techniczny ……………………………………………………………… 3

2. Obliczenie współczynników przenikania ciepła poszczególnych przegród budowlanych …………………………………………………………………. 5

3. Zapotrzebowanie na moc cieplną ogrzewanych pomieszczeń ……………….. 9

4. Dobór kotła, powierzchni źródła ciepła oraz przekroju kanałów spalinowych i wentylacyjnych ………………………………………………………………. 9

5. Dobór średnic przewodów …………………………………………………… 11

6. Dobór elementów dławiących - kryz ……………………………………….. 13

7. Dobór wielkości grzejników ogniwowych żeliwnych ………………………. 13

8. Dobór naczynia wzbiorczego systemu otwartego …………………………… 15

Załączniki:

Załącznik nr 1. - Zapotrzebowanie na moc cieplną ogrzewanych pomieszczeń.

Załącznik nr 2. - Dobór kotła, powierzchni źródła ciepłą oraz przekroju kanałów spalinowych i wentylacyjnych

Załącznik nr 3. - Dobór średnic przewodów

Załącznik nr 4. - Dobór elementów dławiących - kryz

Załącznik nr 5. Dobór wielkości grzejników

Rysunki:

Rysunek nr 1. - Przekrój pionowy budynku

Rysunek nr 2. - Rzut piwnicy

Rysunek nr 3. - Rzut parteru

Rysunek nr 4. - Rzut piętra

Rysunek nr 5. - Rozwinięcie instalacji c.o.

Rysunek nr 6. - Rzut kotłowni

1.Opis techniczny:

Podstawa opracowania dokumentacji projektowej

Projekt zawiera obliczenia do grawitacyjnej instalacji centralnego ogrzewania w budynku jednorodzinnym łącznie ze źródłem ciepła.

Przy opracowaniu projektu kierowano się zasadami i wytycznymi zawartymi w:

-Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75 z 2002)

-Polskich Normach m.in.:

PN-EN 12831 - Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.

PN-EN ISO 6946:2008 - Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynniki przenikania ciepła. Metoda obliczeń.

PN-B-02403:1982 - Temperatury obliczeniowe zewnętrzne.

PN-87/B-02411 - Kotłownie wbudowane na paliwo stałe.

Charakterystyka obiektu.

Projektowany budynek zlokalizowany jest w Suwałkach - strefa klimatyczna V. Temperatura zewnętrzna obliczeniowa to - 24^oC.

Jest to budynek jednorodzinny, 2-kondygnacyjny, całkowicie podpiwniczony, bez poddasza. Rozwiązania materiałowe jak i projektowe ścian, przegród zewnętrznych oraz stropów zamieszczone są w projekcie.

Obliczenia do projektu wykonane zostały wg. norm wyszczególnionych powyżej. Zestawienie i obliczenia współczynników przenikania ciepła zamieszczono w części obliczeniowej.

Budynek spełnia wymagania ochrony cieplnej. Przyjęto temperatury wewnętrzne zgodnie z wytycznymi zawartymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury: przedpokoje, pokoje, kuchnie +20^oC, łazienki +24^oC. Temperatura obliczeniowa dla piwnic +8^oC, a dla kotłowni +24°C. Dokładne obliczenia na zapotrzebowanie na moc cieplną obiektu zamieszczone zostały w części obliczeniowej projektu.

Opis zaprojektowanej instalacji centralnego ogrzewania.

W budynku zaprojektowano instalację dwururową grawitacyjną, z rozkładem dolnym. Przewody w piwnicy są o spadku 3 %_o. Rury wykorzystane do wykonania instalacji są stalowe ze szwem o średnicach przewodowych wg PN/H74200.

W niektórych pomieszczeniach zapotrzebowanie na ciepło zostało rozmieszone do pobliskich pomieszczeń ze względu na potrzeby projektowe, finansowe i estetyczne. I tak: zapotrzebowanie na ciepło z pomieszczenia 015 przerzucono do pomieszczenia 013, tak żeby nie wieszano tam grzejnika jedno-żebrowego oraz całe zapotrzebowanie na ciepło na klatce schodowej przerzucono na jeden grzejnik, położony na klatce schodowej między parterem a pierwszym piętrem.

Zaprojektowanymi elementami grzejnymi są: ogniwowe żeliwne grzejniki T-1 o różnych powierzchniach cieplnych

Armatura, jaką wykorzystano do projektowania to: czwórniki, trójniki, kolana oraz zawory kulowe.

Instalacja jest regulowana za pomocą kryz, które znajdują się pomiędzy zaworem kulowym a grzejnikiem.

Zaprojektowano naczynie wzbiorcze systemu otwartego typu A o pojemności użytkowej do 2,5 dm³

Przewody w piwnicy należy poprowadzić pod stropem (w odległości ok. 20 cm). Mocowanie na uchwytach podwieszonych do stropu wraz z instalacją wodociągową. Przewody prowadzić ze spadkiem 3‰ w kierunku kotłowni. Rozmieszczenie i średnice przewodów wg dołączonych do projektu rysunków. Przewody instalacji wykonać z rur stalowych czarnych łączonych przez spawanie. Połączenia z armaturą gwintowane, uszczelniane taśmą teflonową. Na odejściu do każdego pionu na przewodzie zasilającym i powrotnym zamontować zawory odcinające z kurkiem spustowym. Zawory powinny być zlokalizowane na korytarzach piwnicy w miejscach łatwo dostępnych.

Kotłownia:

Kotłownia znajduje się w narożnym pomieszczeniu zlokalizowanym w piwnicy. Brak wejścia do kotłowni bezpośrednio z zewnątrz. Jedyne wejście do kotłowni możliwe jest poprzez klatkę schodową wewnątrz budynku i pomieszczenie użytkowe. Wejście należy wyposażyć w drzwi, otwierane pod naporem na zewnątrz o szerokości 0,9 m, metalowe, o odporności ogniowej min. 60 minut. Powierzchnia pomieszczenia kotłowni 6,4 m², kubatura 18,7 m³.

Posadzkę i ściany do wysokości 1,2 m wykończyć należy glazurą. Kotłownia posiada naturalną wentylację nawiewno-wywiewną.

Wymiary kanału wentylacyjnego nawiewnego wynoszą 21x21 cm (minimalny wymiar, jaki można przyjąć), Wymiary kanału wentylacyjnego wywiewnego wynoszą 14x14 cm (minimalny wymiar, jaki można przyjąć), Wymiary komina wynoszą 20x20 cm (minimalny wymiar, jaki można przyjąć).

Kotłownia wyposażona jest w kocioł żeliwny wodny typu KZ-3K-4 o znamionowej mocy cieplnej 22,3 kW.

2.Obliczenie współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych.

Wielkość współczynnika przenikania ciepła U dla ścian ,stropów i stropodachów:

gdzie:

jednostkowe opory cieplne przejmowania ciepła,
;

jednostkowy opór przewodzenia ciepła przez przegrodę,
;

Opór przewodzenia ciepła przez przegrodę:

gdzie:

grubość warstwy ,
;

obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła materiału przegrody
;

2,1 Ściana zewnętrzna Sz41

Nr	Rodzaj warstwy	d	λ	R
				m	W/mK	m^2K/W
1	Powierzchnia zewnętrzna	-	-	0,04
2	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
3	Styropian	0,08	0,04	2,00
4	Beton komórkowy	0,30	0,25	1,20
5	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
6	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
			Razem:	3,41
			U:	0,29

U=1/3,41 = 0,29 W/(m²K) < U_MAX=0,3 W/(m²K)

2,2 Ściana wewnętrzna Sw23

Nr	Rodzaj warstwy	d	λ	R
				m	W/mK	m^2K/W
1	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
2	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
3	Beton komórkowy	0,20	0,35	0,57
4	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
5	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
			Razem:	0,87
			U:	1,15

2.3 Ściana wewnętrzna Sw15 (ODDZIELAJĄCA POMIESZCZENIA:1-2, 13-14, 13-15, 14-15,15-16, 16-17 ORAZ 103-104).

Nr	Rodzaj warstwy	d	λ	R
				m	W/mK	m^2K/W
1	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
2	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
3	Cegła dziurawka	0,12	0,62	0,19
4	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
5	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
			Razem:	0,49
			U:	2,04

2.4 Strop nad nieogrzewaną piwnicą

Nr	Rodzaj warstwy	d	λ	R
				m	W/mK	m^2K/W
1	Powierzchnia zewnętrzna	-	-	0,17
2	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
3	Strop Akermana	0,18	-	0,21
4	Styropian	0,08	0,04	2,00
5	Podkład z betonu (wylewka)	0,05	1,07	0,05
6	Klepka dębowa	0,03	0,22	0,14
7	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,17
			Razem:	2,75
			U:	0,36

U=1/2,75=0,36 W/(m²K) < U_MAX=0,45 W/(m²K)

2.5 Strop nad ostatnią kondygnacją

Nr	Rodzaj warstwy	d	λ	R
				m	W/mK	m^2K/W
1	Powierzchnia zewnętrzna	-	-	0,04
2	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
3	Strop żelbetowy kanałowy	0,26	-	0,18
4	Styropian	0,15	0,04	3,75
5	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
6	Papa	0,003	0,18	0,02
7	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,10
			Razem:	4,12
			U:	0,24

U=1/4,12=0,24 W/(m²K) < U_MAX=0,25 W/(m²K)

2.6 Ściana Wewnętrzna przy piwnicy Swp23

Nr	Rodzaj warstwy	d	λ	R
				m	W/mK	m^2K/W
1	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
2	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
3	Styropian	0,02	0,04	0,50
4	Beton komórkowy	0,20	0,35	0,57
5	Tynk cementowo - wapienny	0,015	0,82	0,02
7	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,13
			Razem:	1,37
			U:	0,73

U=1/1,37=0,73 W/(m²K) < U_MAX=1,00 W/(m²K)

3.Zapotrzebowanie na moc cieplną ogrzewanych pomieszczeń

Obliczenia wg załącznika nr 1.

4. Dobór kotła, powierzchni źródła ciepła oraz przekrojów kanałów spalinowych i wentylacyjnych

Parametry przyjęte:

- kotły żeliwne

- rozdział dolny

Wymagana powierzchnia ogrzewalna kotła:

Dobieram kocioł żeliwny wodny typu KZ-3K-4

Wymagana moc znamionowa kotła:

Powierzchnia przekroju komina:

Minimalne wymiary, jakie możemy przyjąć to 20x20 cm, więc:

Minimalne pole przekroju czopucha:

Minimalne pole przekroju kanału nawiewnego:

Minimalne wymiary kanału nawiewnego wynoszą 21x21cm, więc takie wymiary przyjmuję.

Minimalne pole przekroju kanału wywiewnego:

Minimalne wymiary kanału nawiewnego wynoszą 14x14cm, więc takie wymiary przyjmuję.

Roczne zapotrzebowanie na paliwo dla kotłowni opalanych paliwem stałym:

Czas ogrzewania 7 dni w tygodniu.

8 godzin przerwy ogrzewania w ciągu doby

Wartość opałowa paliwa dla węgla:

- sprawność wytwarzania ciepła

- sprawność dystrybucji ciepła

- sprawność regulacji i wykorzystania ciepła

- sprawność akumulacji ciepła

Powierzchnia składu paliwa:

dodatek uwzględniający drogę komunikacyjną

gęstość nasypowa węgla

wysokość składowania węgla

Powierzchnia składu żużla:

ilość składowanego żużla i popiołu

dodatek uwzględniający drogę komunikacyjną

okres składowania żużla

gęstość żużla i popiołu

wysokość składowania żużla

liczba dni sezonu grzewczego

Liczba pojemników na składowanie żużla:

pojemność pojemnika

Przyjęto jeden pojemnik.

Tabela ze wszystkimi obliczeniami dołączona zastała jako załącznik nr 2.

5. Dobór średnic przewodów

Poniżej znajduje się przykładowy dobór średnicy dla działki nr 1. Reszta przewodów została dobrana analogicznie, a poszczególne obliczenia zawarte są w załączniku nr 3.

Działka numer 1:

Strumień wody dopływającej do grzejnika:

Odczytane wartości oporu, prędkości i średnicy z wykresu:

Straty liniowe na odcinku:

Suma współczynników oporów miejscowych występujących na odcinku:

- odnoga zasilenie ζ=1,5

- kolano powrót ζ=2,0

- 2 * obejście ζ=0,5

- zawór przelotowy przy grzejniku ζ=8,5

- 2 * zawór prosty ζ=10

- 4* kolano ζ=2

Straty miejscowe:

- wartość odczytana z wykresu dla wartości
i v = 0.035 m/s

Całkowite straty na odcinku:

Dla każdego obiegu został sprawdzony również warunek:

Jeżeli nierówność nie została spełniona, średnica przewodu była odpowiednio zwiększana, aby spełnić warunek.

A także, wyliczano Rorj. Przewody blisko źródła ciepła dobieramy dla R nieco większego od Rorj a

przewody blisko grzejników dla R mniejszego od Rorj.

-dla najniekorzystniejszego (pierwszego) obiegu wynosi:

-dla kolejnych obiegów oblicza się ze wzoru:

6. Dobór elementów dławiacych - kryz

Poniżej znajduje się przykładowy dobór kryzy dla obiegu 1. Cała procedura dla pozostałych kryz została wykonana analogicznie do poniższego przykładu i zawarta w tabeli z załącznika nr 4.

Wielkość ciśnienia czynnego:

Suma strat dla obiegu 1:

Obliczam błąd
który nie powinien przekraczać

W tym przypadku:

Warunek nie jest spełniony - błąd przekracza wartość dopuszczalną równa 10%, a więc należy dobrać i zastosować w tym miejscu kryzę:

Obliczam nadmiar ciśnienia do zdławienia:

Obliczenie średnicy kryzy dławiącej:

Dobierana kryzę

7. Dobór wielkości grzejników ogniowych żeliwnych

Poniżej znajduje się przykładowy dobór wielkości grzejnika pierwszego. Cała procedura dla pozostałych grzejników została wykonana analogicznie do poniższego przykładu i zawarta w tabeli z załącznika nr 5.

Dobieram grzejniki żeliwne T1

Pion 7, kondygnacja 0, pomieszczenia 011

Obliczenie współczynnika
:

- współczynnik uwzględniający nieliniową zmianę temperatury wody w grzejniku
- dla grzejników typu T1

Odczytana wartość zysku mocy cieplnej dla gładkich rur stalowych pionowych, dla wody zasilającej:

i
; wynosi:

dla wody powracającej:

i
wartość ta wynosi:

Obliczam rzeczywistą wartość grzejnika:

Strata temperatury na zasilaniu:

Obliczona różnica temperatury zasilenia i powrotu w grzejniku wynosi:

Obliczona średnia arytmetyczna różnicy temperatur czynnika grzejnego i powietrza:

Określenie wielkości grzejnika T1:

- współczynnik uwzględniający sposób usytuowania grzejnika, (przy ścianach zewnętrznych, oknach, drzwiach balkonowych)

- współczynnik uwzględniający sposób podłączenia, (zasilanie górą, odpływ dołem)

- współczynnik uwzględniający sposób osłonięcia grzejnika, (L=150 mm)

Ponieważ:

8. Dobór naczynia wzbiorczego systemu otwartego.

Gęstość wody dla temperatury 10 ºC:

Pojemność komory paleniskowej dla kotła KZ-3K-4

Przyrost objętości właściwej (odczytane z tabelki dla wartości

Obliczenie minimalnej wartości naczynia wzbiorczego w instalacji:

Dobierano naczynie wzbiorcze o pojemności użytkowej 2,5 dm³, pojemność całkowita wynosi 6,0 dm³.

Wymiary D_w=151 mm, A=340 mm i orientacyjnej masie 3,2 kg.

Wartość znamionowej mocy cieplnej kotła:

Wewnętrzna średnica rury bezpieczeństwa wynosi:

Wewnętrzna średnica rury wzbiorczej wynosi:

Ostatecznie:

Średnica rury bezpieczeństwa i rury wzbiorczej: 25 mm.

Średnica rury sygnalizacyjnej, rury cyrkulacyjnej i odpowietrzającej: 20 mm.

- 2/15 -

---