projekt z ib2, Hydraulika i Hydrologia, Instalacje budwlane

Zakres projektu i założenia przy realizacji obliczeń:

Projekt obejmuje wyznaczenie współczynnika rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną na ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej współczynnik wyznaczamy dla domu jednorodzinnego.

Dane dodatkowe:

- t z / t p 75/65 [˚C]

- Pojemność zasobnika w kotle V = 500 dm³

- Wysokość podnoszenia pompy : H = 6,5 [m]

- Izolacja przewodów wg WT

II Cześć obliczeniowa:

1. Opis techniczny

Dane o budynku:

Powierzchnia zabudowy budynku 146,98 m²
Powierzchnia podłoża 73,49 m²
Obwód budynku 34,92 m²
Powierzchnia okien 19,92 m²
Powierzchnia ścian zewnętrznych 142,34 m²
Powierzchnia dachu/stropu 63,72 m²
Kubatura 327,00 m²

Podstawowe założenia projektu centralnego ogrzewania:

- Kocioł gazowy jednofunkcyjny Brötje typ 24E o mocy 9,3-24 kW z zamkniętą komorą spalania i zasobnikiem c.w. 160l

- grzejniki ścienne Purmo

- temperatura czynnika grzewczego 75/65 ˚C

- wentylacja grawitacyjna

Obliczono zapotrzebowanie ciepła dla jednego pomieszczenia, dla pozostałych przyjęto zapotrzebowanie proporcjonalne do kubatury netto.

2. Wyznaczenie współczynnika przenikania ciepła „U” dla ściany zewnętrznej

Temperatura obliczeniowa powietrza t_iw ogrzewanych pomieszczeniach budynku mieszkalnego wynosi +20˚C (wg PN-82/B-02402). Temperatura na zewnątrz (dla strefy II) wynosi -18˚C (wg PN-82/B-02402).

0x01 graphic

Współczynniki przenikania ciepła dla poszczególnych warstw materiałów

Pozycja	Typ przegrody	Grubość przegrody [cm]	Współczynnik przenikania ciepła [W/mK]
1	Tynk cementowo-wapienny	1,5	0,82
2	Styropian o gęstości 15/kg m³	15	0,040
3	Mur z betonu komórkowego na zaprawie cementowo-wapennej, ze spoinami o grubości nie większej niż 1,5 cm	24	0,25

Całkowity opór cieplny komponentu budowlanego składającego się z termicznie jednorodnych warstw prostopadłych do kierunku przepływu ciepła wyznaczamy z poniższej zależności

R_{T =}R_si + R₁ + R₂+ … + R_n + R_se

gdzie:

R_si- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni

R₁,R_2,R_n - współczynniki przewodzenia ciepła poszczególnych materiałów

Opory przejmowania ciepła w m²K/w (wg PN-EN ISO 6946 - tablica 1) dla kierunku strumienia cieplnego poziomego będą wynosić R_si=0,13, R_se=0,04

R_T= 0,13+2·(0,015/0,82)+(0,15/0,040)+(0,24/0,25)+0,04=4,953 m²K/w

Wyznaczenie współczynnika przenikania ciepła:

Współczynnik przenikania ciepła wyrażony jest wzorem:

U=1/R_T

W tym przypadku współczynnik przenikania ciepła będzie wynosił:

U=1/4,953=0,20 w/m²K

Obliczanie skorygowanego współczynnika przenikania ciepła

Do współczynnika przenikania ciepła obliczonego powyżej należy zastosować poprawki z uwagi na:

- nieszczelność w warstwie izolacji

-łączniki mechaniczne przebijające warstwę izolacyjną

- opady na dach o odwróconym układzie warstw

W tym przypadku zastosowana zostanie poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne.

Skorygowany współczynnik przenikania ciepła U_c uzyskuje się dodając człon korekcyjny ΔU

U_c=U+ΔU

Człon korekcyjny określa wzór:

ΔU=ΔU_g+ΔU_f+ΔU_r

gdzie: ΔU_g - poprawka z uwagi na nieszczelność

ΔU_f- poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne

ΔU_r- poprawka z uwagi na wpływ opadów na dach o odwróconym układzie warstw

Zastosowana zostanie tylko poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne, ponieważ od ścian zewnętrznych warstwowych poprawnie rozwiązanych konstrukcyjnie przyjmuje się poziom 0 poprawki (wg PN-EN ISO 6946 - tablica D.1) czyli ΔU_g= 0 oraz ΔU_r = 0 ponieważ dotyczy ona dachów o odwróconym układzie warstw.

Poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne

W przypadku, gdy warstwę izolacyjną przebijają łączniki mechaniczne, poprawkę w odniesieniu do współczynnika przenikania ciepła określa się ze wzoru:

ΔU_f= α·λ_f·n_f·A_f

gdzie:

α - współczynnik, którego na łączników w ścianach warstwowych przyjmuje się α = 6 [1/m]

λ_f - współczynnik przewodności cieplnej materiału łączników - stal budowlana λ = 58 [w/mK]

n_f - liczba łączników na 1 m² - przyjęto n_f = 6

A_f - powierzchnia łącznika - przyjęto pręty ze stali φ 5mm o powierzchni

A_f = Π·d²/4 = 1,963·10^-5m²

Zatem:

ΔU_f= 6·58·1,963·10^-5

Ostatecznie współczynnik przyjmuje wartość:

U_c =0,20+0,041 = 0,241 w/m²K

Wymaganie normy:

U_max<= 0,30 w/m²K

Zatem:

0,241w/m²K <= 0,30 w/m²K

3. Obliczenie strat ciepła na cele wentylacji Q_w

Wymiany powietrza w pomieszczeniach wentylowanych:

- kuchnia - 70,0 m³/h

- łazienka - 50,0 m³/h

V = 70,0+50,0 = 120,0 m³

4. Obliczenie dla wybranego pomieszczenia - gabinet na parterze

Q_w = 0,34·u·(T_w-T_z)

u -strumień objętościowy powietrza wentylacyjnego dla całego budynku

T_w- temperatura obliczeniowa wewnątrz pomieszczenia

T_z- temperatura obliczeniowa zewnętrzna

U = 120,0 · 9,43/63,72 = 17,87 m³/h

Obliczenie strat ciepła na wentylacji w gabinecie

Q_w = 0,34·17,87·(20-(-18))=230,88 W

5. Obliczanie strat ciepła przez przenikanie przez przegrody

Q_p= u·(T_w-T_z)·A

U - współczynnik przenikania ciepła [W/m²·K]

T_w- temperatura wewnętrzna

T_z- temperatura zewnętrzna

A - powierzchnia przegrody [m²]

Rodzaj przegrody	U [W/m²·K]	A [m²]	T_w [˚C]	T_z [˚C]	Q_p [W]
Posadzka	0,36	9,49	20	0	68,33
Strop nad parterem	0,31	9,49	20	8	35,30
Ściany zewnętrzne	0,24	20,62	20	-18	188,05
Ściany działowe	1,16	6,52	20	20	0
Powierzchnia okien	1,30	1,80	20	-18	88,92
RAZEM					380,60

6. Zapotrzebowanie pomieszczenia na ciepło (gabinet na parterze)

Q=Q_p·(1+d₁+d₂)+Q_w

Q_p- straty ciepła przez przenikanie

Q_w - straty ciepła na cele wentylacyjne

d - dodatki do strat ciepła wg PN-83/B-03406 „Obliczanie zapotrzebowania ciepła pomieszczeń o kubaturze do 600 m³”

d₁=0,15

d₂=-0,05

Q=380,0·(1+0,15+(-0,05))+230,88=649,54 W

7. Obliczenie zapotrzebowania ciepła dla pozostałych pomieszczeń

Q_v=Q/V=649,54/25,15=25,83 W/m³

Nr pomieszczenia	Nazwa pomieszczenia	Kubatura [m³]	Zapotrzebowanie ciepła [W]
0/1	Sień	4,00	184,56
0/2	Gabinet	25,15	1160,42
0/3	Holl+klatka schodowa	18,42	849,90
0/4	Pokój dzienny+kuchnia	81,41	3756,26
0/5	Ogród zimowy	28,80	1328,83
0/6	Łaienka	9,43	435,1
0/7	Pom. Gospodarcze	4,77	220,09
11	Holl	15,56	717,94
12	Sypialnia	23,27	1073,68
13	Łazienka	18,14	836,98
14	Garderoba	7,34	338,67
15	Sypialnia	19,91	918,65
17	Sypialnia	19,91	918,65
RAZEM			12739,73

8. Dobór kotła

Dobrano kocioł jednofunkcyjny z zamkniętą komorą spalania Brötje typ 24E o mocy

9,3-24 kW z zamkniętą komorą spalania.\

9. Dobór grzejników

Q_g=Q·β_1·β₂

Q_g - moc grzejnika [W]

Q - zapotrzebowanie na ciepło [W]

β₁- współczynnik uwzględniający liczbę kondygnacji β₁ = 2,0

β₂ - współczynnik uwzględniający wpływ obudowy grzejnika, przyjęto 1,0 (grzejniki nieosłonięte)

Nr pom.	Nazwa pom.	Kubatura [m²]	Zapatrz Ciepła [W]	β₁	β₂	Q_g	Typ	Wymiar	Moc grzejnika
0/1	Sień	4,00	184,56	2,0	1,0	369,12	CV22	200x600	570,00
0/2	Gabinet	25,15	1160,42	2,0	1,0	2320,84	CV22	450x1100	1482,00
0/3	Holl+klatka schodowa	18,42	849,90	2,0	1,0	1699,80	CV22	600x1100	1880,00
0/4	Pokój dzienny+kuchnia	81,41	3756,26	2,0	1,0	7512,52	CV22	900x1800 900x1000	5788,00 3216,00
0/6	Łaienka	9,43	435,1	2,0	1,0	870,20	CV22	600x900	1164,00
11	Holl	15,56	717,94	2,0	1,0	1435,88	CV22	450x900	1682,00
12	Sypialnia 1	23,27	1073,68	2,0	1,0	2146,76	CV22	900x1000	2388,00
13	Łazienka	18,14	836,98	2,0	1,0	1673,96	CV22	600x1100	1880,00
14	Garderoba	7,34	338,67	2,0	1,0	677,34	CV22	450x400	748,00
15	Sypialnia 2	19,91	918,65	2,0	1,0	1837,30	CV22	600x1200	2051,00
17	Sypialnia 3	19,91	918,65	2,0	1,0	1837,30	CV22	600x1200	2051,00

Zastosowano grzejniki firmy PURMO CV 22

10. Obliczenie oporu hydraulicznego

Parametry obliczeniowe:

Temperatura zasilania: T_z=75 ˚C

Temperatura powrotu: T_p=65 ˚C

Temperatura w pomieszczeniu 20 ˚C

Dane:

δ = 965,31 kg/m³

c_w =4,190 J/kg·K

0x01 graphic

Objaśnienia:

D_w -średnica wewnętrzna rury

R - opór liniowy przewodu

m - masa strumienia wody

c_w - ciepło właściwe

w - prędkość przepływu powietrza

L - długość działki

Z - opór miejscowy

ε - współczynnik oporów miejscowych do obliczeń przyjęto =0,33

δ - gęstość wody

Dobór średnic:

Dobrano średnice ze względu na prędkość maksymalną w przewodach:

- dla średnic do 22x1,2 w_max= 0,3 m/s

- dla średnic do 28x1,2 w_max = 0,5 m/s

V=Q_g/(ρ·Δt·c_p) [m³/s]

Δt=t_z-t_p

D_min =

W=(4·V)/(Π·(d_wew·1000)² [m/s]

Zwiekszenie średnic dwmin na podstawie tabeli 17

0x01 graphic

Na opory przepływu składają się

1. opory liniowe:

Δpl = R l , Pa (7.2)

gdzie:

R - jednostkowy opór liniowym przyjmowany w oparciu o odpowiednie tabele lub

nomogramy, Pa/m

określany jest w funkcji d - średnicy przewodu, m - strumienia przepływu czynnika

grzejnego, materiału z którego wykonane są przewody oraz temperatury czynnika

grzejnego

l - długość odcinka obliczeniowego instalacji, m

2. opory miejscowe:

Δpm = Z = ζ w 2 / 2 g , Pa (7.3)

gdzie:

ζ - wspσłczynnik oporów miejscowych

w- prędkość przepływu czynnika grzejnego, m/s

g - przyspieszenie ziemskie, m/s2

W ogrzewaniach pompowych ciśnienie czynne jest sumą ciśnienia czynnego

wytwarzanego przez pompę i 70% ciśnienia czynnego grawitacyjnego:

0x01 graphic

Δpcz=2452,5+0,7*24,53=2469,67 Pa

Δpp - ciśnienie wytworzone przez pompę [Pa].

Δpcz gr- ciśnienie czynne grawitacyjne [Pa]

Ciśnienie czynne w ogrzewaniu z uwzględnieniem grawitacji określa się ze wzoru:

Δpcz,gr = h g ( ρp - ρz), Pa

Δpcz,gr = 2,5*9,81=24,53 Pa

Określenie orientacyjnego oporu liniowego dla przyjętego obiegu

Ror = (Δpcz,o - Σ Z ) / Σ l = (1 -a) Δpcz,o / Σ l (7.4)

gdzie:

Δpcz,o - ciśnienie czynne grawitacyjne określone dla analizowanego obiegu, Pa Σ l

Σ Z - suma oporów miejscowych obiegu

a - orientacyjny udział oporów miejscowych, można przyjmować równy 0,33 lub 0,5

Σ l - sumaryczna długość działek obliczeniowych obiegu, m

Określenie strumieni przepływu w działkach obliczeniowych

m = 3600 Q / cp (tz - tp) = 0,86 Q/(tz-tp), kg/h (7.5)

gdzie:

Q - obciążenie cieplne działki obliczeniowej, kW

cp - ciepło właściwe wody, kJ/kgK

tz - temperatura zasilania, oC

tp - temperatura powrotu, oC

Na opory przepływu składają się

1. opory liniowe:

Δpl = R l , Pa (7.2)

gdzie:

R - jednostkowy opór liniowym przyjmowany w oparciu o odpowiednie tabele lub

nomogramy, Pa/m

określany jest w funkcji d - średnicy przewodu, m - strumienia przepływu czynnika

grzejnego, materiału z którego wykonane są przewody oraz temperatury czynnika

grzejnego

l - długość odcinka obliczeniowego instalacji, m

2. opory miejscowe:

Δpm = Z = ζ w 2 / 2 g , Pa (7.3)

gdzie:

ζ - wspσłczynnik oporów miejscowych

w- prędkość przepływu czynnika grzejnego, m/s

g - przyspieszenie ziemskie, m/s2

Pompa zastosowana w projekcie Willow Stratos Eko 25/1-3

Opis produktu

Pompa obiegowa przeznaczona do wodnych instalacji grzewczych. Maks. wydajność: 2,3 m³/h, maks. wysokość podnoszenia: 2,5 m, pobór mocy: 0,0058 kW, napięcie zasilania: 230 V.

Wariant

jednostopniowa

Typ

obiegowa

Wersja

bezdławnicowa

Wydajność

do 2.3 m³/h

Wysokość podnoszenia

do 2.5 m

Charakterystyka tłoczonego medium

rodzaj

woda grzewcza

temperatura

od 15 do 110 ºC

Maks. ciśnienie robocze

1 MPa

Maks. temperatura otoczenia

do 40 ºC

Parametry elektryczne

rodzaj silnika

synchroniczny

napięcie zasilania

230 V

częstotliwość

50 Hz

stopień ochrony

IP 44

Wymiary całkowite

długość

130 mm

Masa

2.8 kg

Średnica przyłączy

Rp 1"

Dodatkowe właściwości

• klasa sprawności energetycznej A
• oszczędność energii do 80% w porównaniu ze stałoobrotowymi pompami obiegowymi
• pompa o najwyższej sprawności przewidziana do domów jednorodzinnych oraz dwu- do sześciorodzinnych
• wysoki stopień sprawności dzięki technologii ECM
• bardzo duży moment rozruchowy gwarantujący bezpieczny rozruch
• szybkozłącze z zaciskami sprężynowymi
• standardowe wyposażenie w izolację cieplną korpusu

Wyposażenie podstawowe

• pompa

• izolacja cieplna

• instrukcja montażu i obsługi

• uszczelka

Wyposażenie dodatkowe

• śrubunki

• elementy wyrównawcze

Dane dodatkowe

zastosowanie 0x01 graphic

wodne instalacje grzewcze wszystkich systemów, przemysłowe instalacje cyrkulacyjne

producent

WILO POLSKA

Zestawienie obliczen oporu hydraulicznego:

Nr Dzia-łki	Q [W]	m· [kg/s]	V [m³/s]	L [m]	d_w [mm]	W [m/s]	R [Pa/m]	R·L [Pa]	ε	Z [Pa]	Δp [Pa]	w_max [m/s]	d_min [mm]	d [mm]
1	12739,73	109,46	0,00031	2,60	33,5	0,3578	93,36	242,74	0,33	217,98	460,72	0,5	28,32	35x1,5
2	570,00	48,97	0,000015	2,30	9,2	0,1938	94,69	217,79	0,33	60,72	278,51	0,3	7,71	10x0,8
3	12169,73	1045,5	0,00030	3,10	33,5	0,3404	83,28	258,17	0,33	194,43	452,6	0,5	27,6	35x1,5
4	1164,00	99,67	0,000029	1,20	14	0,1884	62,23	74,68	0,33	60,71	135,39	0,3	11,09	15x1,0
5	11005,73	945,62	0,00027	2,10	33,5	0,3063	69,23	145,38	0,33	151,38	296,76	0,5	26,22	35x1,5
6	1880,00	161,52	0,000047	1,85	14	0,2988	155,14	287,00	0,33	151,38	438,38	0,3	13,97	15x1,0
7	9125,73	784,0	0,00023	5,45	26,5	0,4170	158,36	863,06	0,33	292,47	1155,53	0,5	24,20	28x1,5
8	6901,00	592,8	0,00017	4,00	26,5	0,3082	89,20	356,80	0,33	161,34	518,14	0,5	20,81	28x1,5
9	4102,00	352,3	0,00010	7,46	17	0,2513	88,72	661,85	0,33	105,12	766,97	0,3	15,95	18x1,0
10	2051,00	176,13	0,000052	1,95	17	0,2203	68,71	133,98	0,33	81,40	215,38	0,3	14,56	18x1,0
11	2799,00	240,57	0,000069	0,90	20,8	0,2031	45,97	41,37	0,33	67,28	108,65	0,3	17,11	22x1,2
12	748,00	64,44	0,000020	0,30	11	0,1894	79,20	23,76	0,33	60,71	84,47	0,3	8,74	12x1,0
13	1682,00	144,34	0,000041	0,55	17	0,1850	48,58	26,72	0,33	57,56	87,47	0,3	13,35	18x1,0
14	2051,00	176,13	0,000051	5,87	17	0,2247	68,71	403,32	0,33	81,41	484,73	0,3	14,71	18x1,0
15	2388,00	205,17	0,000059	1,95	20,8	0,1736	33,21	64,76	0,33	48,61	113,37	0,3	1583	22x1,2
∑=3801,38		∑=1792,5	∑=5593,88

TEORIA I POMOCE DO PROJEKTU

7.2. Tok postępowania przy obliczaniu instalacji c.o. termosyfonowego

. Założenie parametrów obliczeniowych, temperatury zasilania i powrotu (przyjmuje się, że

w ogrzewaniach grawitacyjnych temperatura zasilania nie powinna przekroczyć 90˚C,

przy założeniu takiej wartości, temperaturę powrotu zazwyczaj przyjmuje się równą nie

mniej niż 70 ˚C).

2. Obliczenie strat ciepła pomieszczeń, dobór grzejników, rozmieszczenie grzejników, dobór

źródła ciepła

3. Rozmieszczenie na rzutach kondygnacji pionów (długość gałązek przyłączeniowych

grzejniki nie powinna przekraczać 2m)

4. Rozmieszczenie pionów na rzucie piwnicy (analogicznie do rozmieszczenia na rzutach

kondygnacji) i zaprojektowanie rozprowadzenia przewodów w piwnicy oraz podłączenia

instalacji do źródła ciepła (kotła).

5. Wykonanie rysunku rozwinięcia instalacji c.o.

6. Sprawdzenie warunku rozruchu instalacji

Do wad ogrzewań grawitacyjnych zaliczyć należy trudności z rozruchem instalacji lub

niektórych obiegów grzejników. Szczególnie problem może dotyczyć okresowo

wyłączonych z eksploatacji pionów, kiedy to po odkręceniu zaworów odcinających,

pomimo tego, że pozostała część instalacji centralnego ogrzewania pracuje nie

uzyskujemy przepływu czynnika grzejnego przez ten pion (lub grzejnik). Aby

zapobiec takim zjawiskom instalację należy w taki sposób zaprojektować aby

spełniony został warunek rozruchu. W przypadku instalacji dwururowych z

rozdziałem dolnym warunek ten sprowadza się do sprawdzenia, czy wysokość na

której będą poprowadzone poziome przewody rozprowadzające będzie co najmniej

równa 2/3 różnicy wysokości pomiędzy środkiem kotła a środkiem najniżej

położonego grzejnika w pionie do którego doprowadzają one czynnik grzejny.

Sprawdzić również można warunek, czy opory przepływu poziomych przewodów

rozprowadzających (od źródła ciepła do przejścia przewodu w pion zasilający

grzejniki) są mniejsze od ciśnienia grawitacyjnego obliczonego dla różnicy wysokości

pomiędzy środkiem kotła, a tymi przewodami.

7. Obliczenia hydrauliczne instalacji i dobór średnic

7.1 Podział instalacji na działki obliczeniowe (odcinki instalacji o stałym strumieniu masy i

stałej średnicy)

w przypadku instalacji c.o. dwururowej z rozdziałem dolnym, jako jedną działkę

obliczeniową można wspólnie rozpatrywać odcinek przewodu zasilającego i

powrotnego

7.2 Określenie ciśnień czynnych w instalacji dla obiegów wszystkich grzejników

obiegiem grzejnika nazywamy zamknięty ciąg działek obliczeniowych pomiędzy

źródłem ciepła i grzejnikiem

7.3 Wybór najniekorzystniej usytuowanego grzejnika

Jako najniekorzystniej usytuowany grzejnik w instalacji ogrzewania wodnego

grawitacyjnego z rozdziałem dolnym przyjmuje grzejnik

najniżej położony - najniższe ciśnienie czynne,

najdalej położony od źródła - największa długość poziomych przewodów

rozprowadzających,

o większym obciążeniu cieplnym - większy strumień przepływu czynnika

grzejnego

7.4 Określenie orientacyjnego oporu liniowego dla przyjętego obiegu

Ror = (Δpcz,o - Σ Z ) / Σ l = (1 -a) Δpcz,o / Σ l (7.4)

gdzie:

Δpcz,o - ciśnienie czynne grawitacyjne określone dla analizowanego obiegu, Pa Σ l

Σ Z - suma oporów miejscowych obiegu

a - orientacyjny udział oporów miejscowych, można przyjmować równy 0,33 lub 0,5

Σ l - sumaryczna długość działek obliczeniowych obiegu, m

7.5 Określenie strumieni przepływu w działkach obliczeniowych

m = 3600 Q / cp (tz - tp) = 0,86 Q/(tz-tp), kg/h (7.5)

gdzie:

Q - obciążenie cieplne działki obliczeniowej, kW

cp - ciepło właściwe wody, kJ/kgK

tz - temperatura zasilania, oC

tp - temperatura powrotu, oC

7.6 Wstępny dobór średnic działek obiegu

7.7 Określenie oporów liniowych i miejscowych poszczególnych działek i zsumowanie ich

dla całego obiegu.

7.8 Porównanie oporów przepływu obiegu z wartością ciśnienia czynnego (grawitacyjnego).

W przypadku różnicy większej niż 5-10% dokonać należy wstępnie dobranych średnic

i przeprowadzić ponownie obliczenia (czynność tę powtarzać do momentu

zrównoważenia ciśnienia czynnego oporami przepływu). Dla obiegów najniżej

położonych grzejników ciśnienie czynne nie powinno być mniejsze od oporów

przepływu

UWAGA:

- dla instalacji wykonanej z rur stalowych nie dobierać średnic przewodów mniejszych niż

15mm

- pomimo tego, że kierujemy się przy doborze średnic instalacji wartością Ror, nie należy

bać się przyjęcia średnicy przewodu, dla której opór liniowy, przy założonym przepływie

odbiega od tej wartości (w górę lub w dół)

- ponieważ konieczne jest zrównoważenie ciśnienia czynnego oporami przepływu również

dla obiegów pozostałych grzejników, starajmy się nierównomiernie (nieliniowo)

rozkładać opory przepływu, “kumulując” je w działkach wspólnych z obiegami bardziej

“uprzywilejowanymi” (tzn. bliżej kotła lub z większymi ciśnieniami czynnymi)

- w razie konieczności, wstępnie założoną jako jedną (stały przepływ) działkę obliczeniową

można podzielić na dwie o różnych średnicach, a długość “nowych” działek tak dobrać,

aby zrównoważyć do żądanych opory przepływu.

- patrząc od grzejnika, w kierunku źródła ciepła, średnice działek obiegu nie powinny

maleć (poza przypadkiem redukcji średnicy w celu podłączenia do króćców kotła)

7.9 Obliczamy kolejny obieg instalacji, przy czym Ror określamy przy uwzględnieniu

dobranych już średnic działek wspólnych

ĆWICZENIA AUDYTORYJNE 3

7. Ogrzewanie wodne grawitacyjne z rozdziałem dolnym.

7.1. Ciśnienie czynne i opory przepływu

Przepływ czynnika grzejnego pomiędzy źródłem ciepła, a grzejnikami wywołane jest tzw.

Ciśnieniem grawitacyjnym wynikającym z różnicy gęstości wody o różnej temperaturze.

Zaletą tego typu ogrzewań jest uniezależnienie się od dostawy energii elektrycznej niezbędnej

do napędu pomp obiegowych jak również tzw. samoregulacja instalacji (wzrost temperatury

w pomieszczeniu powoduje zmniejszenie schłodzenia czynnika grzejnego, a w efekcie

ciśnienia grawitacyjnego, co skutkuje ograniczeniem strumienia krążącego w obiegu czynnika

grzejnego). Problemem jest natomiast dużo trudniejsze wyregulowanie hydrauliczne

instalacji, uzależnienie warunków pracy od geometrii instalacji, możliwość problemów z

rozruchem niektórych obiegów instalacji (warunek Tichelmana), dużo większe średnice

przewodów. Od strony projektowej bardziej złożona jest również procedura obliczeń.

Obliczenia hydrauliczne instalacji c.o. polegają na zrównoważeniu ciśnienia grawitacyjnego

wywołującej przepływ oporami przepływu dla obiegów wszystkich grzejników. W

przypadku obliczeń instalacji pompowych obliczenia przeprowadzone mogą być w ten

sposób, że najpierw określane są opory przepływu, a następnie w oparciu o tę wielkość

dobierane jest urządzenie gwarantujące pokonanie (zrównoważenie) tych oporów, przy

zachowaniu obliczeniowych przepływów. W przypadku obliczeń instalacji grawitacyjnych

najpierw określone jest ciśnienie grawitacyjne, a następnie tak dobierane elementy instalacji

(średnice przewodów), aby jej opory zrównoważyły to ciśnienie. Powoduje to jednak

konieczność przeprowadzenia doboru średnic przewodów metodą kolejnych przybliżeń, gdyż

najpierw dobierana jest średnica przewodów instalacji, następnie dla tak określonych średnic

obliczane są opory przepływu i na koniec porównywane z wielkością ciśnienia czynnego dla

danego obiegu. W przypadku braku zrównoważenia obiegu następuje korekta wcześniej

założonych średnic przewodów.

Ciśnienie czynne w ogrzewaniu grawitacyjnym określa się ze wzoru:

Δpcz = h g ( ρp - ρz), Pa (7.1)

w którym:

h - różnica poziomów środka grzejnika i środka źródła ciepła, m

g - przyspieszenie ziemskie, m/s2

ρp - gęstość wody o temperaturze obliczeniowej powrotu do źródła ciepła, kg/m3

ρz - gęstość wody o temperaturze na wyjściu ze źródła ciepła, kg/m3

Wzór ten dotyczy obliczeń instalacji z rozdziałem dolnym, przy założeniu upraszczającym

braku schłodzeń czynnika grzejnego w przewodach instalacji. Przy innych układach geometrii

prowadzenia przewodów instalacji niezbędne staje się również uwzględnienie dodatkowego

wpływu schłodzenia czynnika grzejnego na poszczególnych odcinkach obliczeniowych

instalacji (działkach)

Tablica 7.1 Gęstość wody w zależności od jej temperatury

t, oC 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100

ρ, kg/m3 999,73 998,23 995,67 992,24 988,07 983,24 977,81 971,83 965,34 961,29 958,40

Na opory przepływu składają się

1. opory liniowe:

Δpl = R l , Pa (7.2)

gdzie:

R - jednostkowy opór liniowym przyjmowany w oparciu o odpowiednie tabele lub

nomogramy, Pa/m

określany jest w funkcji d - średnicy przewodu, m - strumienia przepływu czynnika

grzejnego, materiału z którego wykonane są przewody oraz temperatury czynnika

grzejnego

l - długość odcinka obliczeniowego instalacji, m

2. opory miejscowe:

Δpm = Z = ζ w 2 / 2 g , Pa (7.3)

gdzie:

ζ - wspσłczynnik oporów miejscowych

w- prędkość przepływu czynnika grzejnego, m/s

g - przyspieszenie ziemskie, m/s2

7.2. Tok postępowania przy obliczaniu instalacji c.o. termosyfonowego

1. Założenie parametrów obliczeniowych, temperatury zasilania i powrotu (przyjmuje się, że

w ogrzewaniach grawitacyjnych temperatura zasilania nie powinna przekroczyć 90oC,

przy założeniu takiej wartości, temperaturę powrotu zazwyczaj przyjmuje się równą nie

mniej niż 70 oC).