Politechnika Wrocławska Rok akademicki: 2009/2010

Katedra Klimatyzacji i Ciepłownictwa

Wydział Inżynierii Środowiska

ĆWICZENIA PROJEKTOWE

Z OGRZEWNICTWA 2

OBCIĄŻENIE CIEPLNE BUDYNKU ORAZ DOBÓR GRZEJNIKÓW

Prowadzący: Wykonał:

dr inż. Napiórkowska Pankiewicz Magdalena

nr albumu 152630

Rok III ,

Kierunek: Inżynieria Środowiska

studia niestacjonarne

SPIS TREŚCI

1. Wstęp

1. Podstawa opracowania dokumentacji projektowej (część instalacyjna)

Podstawą wykonania projektu jest zlecenie zawarte pomiędzy inwestorem: Panem XXL, a Biurem Projektów L na wykonanie projektów budowlanego i wykonawczego budynku wielorodzinnego zlokalizowanego w Zakopanym przy ul. Zakopka II nr 8.

Opracowywanie projektu zostało wykonane zgodnie z zasadami i wytycznymi zawartymi w:

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

Polskich Normach w tym min.:

- PN-EN 12831:2006 B-02025.-2001 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego

- PN-EN ISO 6946:1999 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynniki przenikania ciepła. Metoda obliczeń,

- Literaturze przedmiotu

- Katalogach producentów urządzeń

2. Charakterystyka obiektu

Projektowany budynek zlokalizowany jest w Zakopanym, przy ul. Zakopka II nr 8. Strefa klimatyczna V. Temperatura zewnętrzna obliczeniowa -24°C.

Budynek 4-kondygnacyjny, podpiwniczony ze stropodachem i 1 klatką schodową. Składa się z 6 mieszkań. W każdym mieszkaniu znajduje się 2 pokoje, przedpokój, kuchnia, łazienka. Zaprojektowano stolarkę okienną drewnianą z szybą zespoloną (współ. Przenikania ciepła 1,59W/m²K. Stolarka drzwiowa standardowa (współ. przenikania ciepła 2,59W/m²K), drzwi wewnętrzne: drewniane przeszklone. Wejście do budynku z wiatrołapem (rozwiązanie wg projektu cz. budowlana). Ściany i przegrody zewnętrzne oraz stropy wg rozwiązań zamieszczonych w części budowlanej projektu. Budynek spełnia wymagania ochrony cieplnej. Przyjęto temperatury wewnętrzne zgodnie z wytycznymi zawartymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury, przedpokoje, pokoje, kuchnie +20°C, łazienki +24°C, klatka schodowa +8°C.

Instalacja centralnego ogrzewania

3. Grzejniki

Dla ogrzewanych pomieszczeń dobrano grzejniki stalowe płytowe PURMO (produkcji firmy Rettig) CV22 wszystkie o wysokości 600mm. Wielkość grzejników dla poszczególnych pomieszczeń wg Tab. 4 i rys.1. Klatka schodowa nie wymaga dodatkowego grzejnika, straty ciepła kompensowane są w wystarczającym zakresie zyskami ciepła od otaczających pomieszczeń. W przedpokojach zaprojektowano grzejniki o małej mocy a resztę zapotrzebowania rozrzucono na sąsiednie pomieszczenia. Grzejniki montować na ścianie za pomocą zestawu montażowego (na wyposażeniu grzejnika) na wysokości 15cm nad posadzką. Szczegółowe rozmieszczenie grzejników wg rys. 1.

Każdy grzejnik należy wyposażyć w zawór termostatyczny prosty firmy Danfoss, o średnicy nominalnej 15 mm. Nastawy zaworów wg rys. 3. Zawory powinny zostać wyposażone w głowice termostatyczne zabezpieczające przed spadkiem temperatury w pomieszczeniu poniżej 16°C. Grzejniki podłączać do rozdzielacza a następnie do pionu gałązkami o średnicy 32mm.

4. Pion instalacji c.o.

Zaprojektowano jeden pion, z którego rozprowadzono rury stalowe do szafek pomiarowych. Pion wykonać z rur stalowych czarnych przez spawanie Pion prowadzony w ścianie w szachcie.

Średnice przewodów wg Tab. 6. Przejścia przez strop wykonać w rurach osłonowych. Przestrzeń pomiędzy rurą osłonową, a pionem wypełnić masą plastyczną. W połowie wysokości pionu wykonać za pomocą obejm mocujących do ściany punkt stały. Kompensacja wydłużeń przewodów - naturalna.

Na przewodzie zasilającym w najwyższym punkcie zamontować samoczynne zawory odpowietrzające wraz z zaworem kulowym odcinającym (umożliwiającym demontaż odpowietrzacza.

5. Przewody rozprowadzające w piwnicy

Przewody prowadzić pod stropem piwnicy (w odległości ok. 20 cm). Mocowanie na uchwytach podwieszonych do stropu wraz z instalacją wodociągową, Przewody prowadzić ze spadkiem 5% w kierunku kotłowni. Rozmieszczenie i średnice przewodów wg rys. 2. Przewody instalacji wykonać z rur stalowych czarnych połączonych 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. Zawory zabezpieczyć przed niepożądaną ingerencją.

6. Kotłownia

Kotłownia znajduje się w centralnie zlokalizowanym pomieszczeniu w piwnicy. Wejście do kotłowni bezpośrednio z klatki schodowej. Wejście wyposażyć w drzwi, otwierane pod naporem na zewnątrz o szerokości 0,9 m, metalowe, o odporności ogniowej min. 60 minut.. W ścianie zewnętrznej okno o wymiarach 1200x600mm. Posadzka i ściany do wysokości 1,2 m wykończyć glazura. Kotłownia posiada naturalna, wentylację nawiewno-wywiewną. Nawiew do pomieszczenia wyprowadzony 30 cm nad poziom posadzki (licząc do dolnej krawędzi otworu nawiewnego). Kanał nawiewny przechodzi przez ścianę zewnętrzną wysokości ok. 2,30 m od poziomu posadzki. Po stronie zewnętrznej ściany kratka o polu przekroju netto/brutto 0,75.

7. Źródło ciepła

Źródłem ciepła jest żeliwny kocioł gazowy (gaz GZ-50), typ NG-31E110 z dwustopniowym palnikiem atmosferycznym firmy WOLF o mocy ogólnej 40-110kW. Kocioł pracuje na potrzeby c.o. Praca kotła steruje regulator dostarczany przez producenta kotła. Obliczeniowe temperatury czynnika grzejnego 75/60°C. Temperatury te uzyskiwane powinny być przy temperaturach zewnętrznych obliczeniowych. W pozostałym okresie sezonu regulator utrzymuje temperaturę wody na wyjściu z kotła wg krzywej regulacji w funkcji temperatury zewnętrznej. Kocioł wyposażyć w zawór ubezpieczeń typ Si6301M , manometr, termometr, standardowe zabezpieczenie przed przekroczeniem temperatury 100°C oraz czujnik poziomu wody w instalacji produkcji firmy Reflex wyłączający kocioł w przypadku obniżenia poziomu wody w instalacji poniżej 2m od poziomu posadzki kotłowni.

Kocioł powinien być ustawiony na podeście betonowym (o krawędziach zabezpieczonych kątownikiem), na wysokości 5cm powyżej poziomu posadzki.

Zasilanie kotła gazem odbywa się przewodem stalowym o średnicy 40mm, na zakończeniu, którego znajduje się “ścieżka gazowa” dn 40. Gazomierz G40 zamontowany jest w odrębnym pomieszczeniu, za gazomierzem zawór elektromagnetyczny dn 40 podłączony do wykrywacza gazu w pomieszczeniu kotłowni z czujnikiem zamocowanym nad kotłem.

Spaliny z kotła odprowadzane są kominem firmy Schiedel o wymiarach 48x48. Komin wyprowadzony 0,5 m ponad połać dachową zakończony kominkiem ochronnym, u podstawy komina zamontować wyczystkę oraz zbiornik kondensatu z przewodem doprowadzonym do neutralizatora skroplin. Kocioł do komina poduczony jest przewodem stalowym dn 250.

8. Naczynie wybiorcze

Dobrano naczynie wybiorcze typu N wielkość N80. Naczynie wybiorcze podłączyć do instalacji rurą wzbiorczą o średnicy 35 mm. Na rurze wzbiorczej zamontować manometr. Naczynie podłączyć do instalacji c.o. dopiero po przeprowadzeniu próby ciśnieniowej.

2. ObliczeniA

1. Obliczania współczynnika przenikania ciepła przegrody wg danych z tematu ćwiczeń.

Lp.	grubość d [m]	współczynnik przewodzenia ciepła [W/mK]	opór R[m^2K/W]
1	0,015	0,7	0,021
2	0,28	0,5	0,56
3	0,09	0,04	2,25
4	0,015	0,96	0,015
	0,470		2,846

R_si=0,13 R_se=0,04

2. Całkowita projektowa strata ciepła przestrzeni ogrzewanej

- projektowa strata ciepła ogrzewanej przestrzeni (i) przez przenikanie [W]

- wentylacyjna strata ciepła ogrzewanej przestrzeni (i) [W]

3. Projektowa strata ciepła przez przenikanie

- współczynnik straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej (i) do otoczenia (e) przez obudowę budynku [W/K]

- współczynnik straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej (i) do otoczenia (e) przez przestrzeń nieogrzewaną (u) [W/K]

- współczynnik straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej (i) do gruntu (g) warunkach ustalonych [W/K]

- współczynnik straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej (i)

do sąsiedniej przestrzeni (j) ogrzewanej do znacząco różnej temperatury, tzn. przyległej przestrzeni ogrzewanej w tej samej części budynku lub w przyległej części budynku [W/K]

- projektowa temperatura wewnętrzna przestrzeni ogrzewanej (i) [C°]

- projektowa temperatura zewnętrzna [C°]

Straty ciepła bezpośrednio na zewnątrz

- powierzchnia elementu budynku

- współczynnik przenikania ciepła elementu budynku [m²]

- współczynnik korekcyjny[W/m²K]

4. Projektowa wentylacyjna strata ciepła

H_V,i = 0,34 * Vi [W/K]

V_i = max (V_inf,i, V_min,i) [m³/h]

V_min,i = n_min * V_i

V_min,i = 1/0,5 * (31,5*2,5) = 157,5m³/h

V_inf,i = 2 * V_i * n₅₀ * e_i *
_i [m³/h]

V_inf,i = 2 * (31,5*2,5) * 3 * 0,03 * 1 = 14,17[m³/h]

V_i = 157,5[m³/h]

H_V,i = 0,34 * 157,5 = 53,55 [W/K]

Zestawienie obliczeń w Tab. 1, 2 i 3

Obliczanie wskaźnika dla reszty pomieszczeń

3281,72/( 31,5*2,5) = 41,6 przyjmujemy 41 W/m³

5. Dobór mocy grzejnika

- moc grzejnika, ]W]

- projektowe obciążenie cieplne przestrzeni ogrzewanej, ]W]

- wydajność cieplna „pionopiętra” w pomieszczeniu (w przypadku braku pionu instalacji c.o. w pomieszczeniu lub jego izolacji cieplnej wartość równa 0), [W]

- wydajność cieplna innych źródeł ciepła (np. inny współczynnik poprawkowy uwzględniający wyposażenie grzejnika w zawór termostatyczny (1 lub 1,15)

- współczynnik poprawkowy uwzględniający wyposażenie grzejnika w zawór termostatyczny

(1-1,15)

- współczynnik poprawkowy uwzględniający miejsce usytuowania grzejnika (1,0 - grzejnik umieszczony pod oknem lub na ścianie zewnętrznej pomieszczenia nad posadzką, 1,1- grzejnik umieszczony na ścianie wewnętrznej pomieszczenia lub umieszczony pod stropem, 1,2 - grzejnik umieszczony na ścianie wewnętrznej pod stropem)

- współczynnik poprawkowy uwzględniający sposób podłączenia grzejnika. (1,0-2,2)

- współczynnik poprawkowy uwzględniający wpływ osłonięcia grzejnika lub umieszczenia we wnęce (0,9-1,7)

- współczynnik poprawkowy uwzględniający wpływ schłodzenia wody w nieizolowanych przewodach instalacji

Zestawienie obliczeń w Tab. 4

6. Dobór kotła

Q_k > Q_B

Q_k = 1,05 : 1,1Q_B

Q_K = 1,1 * 84666 = 93132,6W = 93kW

Q_k = moc kotła

Q_B = zapotrzebowanie na ciepło dla budynku

Dobrano kocioł żeliwny gazowy NG-31E110 z dwustopniowym palnikiem atmosferycznym

firmy WOLF o mocy ogólnej 40-110kW

Parametry kotła:

- Paliwo - gaz GZ - 50

- Pojemność wodna - 53 l.

- Masa kotła - 444kg

- Króciec spalin - ф 250

7. Dobór komina

Wysokość komina

h = 4 * ((2,5+0,3)-1,1)+0,5 = 11,7m

Qk = 93kW

Fk =

Przyjęto średnicę komina -  25 o wymiarach zewnętrznych 48x48cm (firmy Schiedel)

8. Wentylacja kotłowni gazowej

Kanał nawiewny

F_N > Q_k x 5

F_N = 93 * 5 = 465cm²

Przyjęto kanał 20 * 25 cm² powierzchni 500cm² - blaszany

Kanał wywieny

Fw > 0,5 * F_N

Fw = 0,5 * 500 = 250cm²

Przyjęto przewód wywiewny 20 * 20 cm (400cm²) murowany.,

9. Zabezpieczenie instalacji

Pojemność wodna zładu:

Vinst = Vk + Vg + Vp.

Vk - pojemność wodna kotła 53dm³

Vg - pojemność wodna grzejników 207dm³

Vp.- pojemność wodna przewodów 157dm³

Vinst = 53 + 210 + 430 = 693 dm³

Obliczenie naczynia wzbiorczego przeponowego NPW:

Vu= V * ρ * ∆V = 693 * 0,9997 * 0,0287 = 19,88 = 20dm³

ρ = 999,7 [kg/m³] = 0,9997 kg/dm³]

ΔV = 0,0287 dla 90/70°C

Ciśnienie wstępne w naczyniu wzbiorczym podłączonym po stronie ssawnej pompy określa się jako nie mniejsze niż:

p = p_s + 0,2bar

Naczynie wzbiorcze będzie usytuowane na podłodze w piwnicy

h_stat = 12m (3 kondygnacje x 2,80m + piwnica 2,80m + odl. grzejnika na 4 kondygnacji od podłogi 0,15m + h grzejnika 0,6m)

Ciśnienie dopuszczalne instalacji c.o. 4bary (kocioł)

pmax = 3,5bar - ciś. dop. zmniejszono o 0,5bar aby uniknąć otwierania zaworu bezpieczeństwa

p = 1,2 + 0,2 = 1,4 bar

Przyjęto naczynie typu N ( wg kat. REFLEX ) o pojemności 80l .

Rura wzbiorcza

d_RW =
mm

Przyjęto rurę stalową ze szwem DN35

10. Dobór zaworu bezpieczeństwa

W obliczeniach zastosowano metodę uproszczoną (założenie przepływu przez zawór pary wodnej).

Ciśnienie w instalacji - 0,4 MPa

Ciśnienie dopływu pary:

p₁ = 1,1 * p = 1,1 * 0,4 = 0,44 MPa

Ciśnienie absolutne dopływu pary:

p₂ = 0,1 + p₁ = 0,1 + 0,44 = 0,54 MPa

Przepustowość zaworu bezpieczeństwa (wg UDT)

kg/h = 0,044 kg/s

gdzie;

N - moc kotła w kW = 93

r - ciepło parowania = 2127 kJ/kg

Teoretyczna jednostkowa przepustowość

q_m = 1458 * p₂ = 1458 * 0,54 = 787,32 kg/m²s

Przyjęto zawór bezpieczeństwa pełnoskokowy, sprężynowy z dzwonem wspomagającym, kątowy kołnierzowy z membraną i uszczelnieniem miękkim

Wymagana powierzchnia przelotu:

α = 0,9*α _rzecz = 0,9 x 0,54= 0,49

α - współczynnik wypływu

α_rzecz - katalogowa wartość współczynnika wypływu zaworu bezp. = 0,54

Średnica gniazda zaworu

Dobrano zawór bezpieczeństwa pełnoskokowy, sprężynowy z dzwonem wspomagającym, kątowy kołnierzowy z membraną i uszczelnieniem miękkim typ SYR 1915 1n.

Ciśnienie otwarcia 0,44MPa, temp. czynnika - 100 °C.

Zawór posiada średnicę kanału dolotowego 20mm

11. Obliczanie ciśnień czynnych

Parter
p_cz = 0,75*2,8*122,33 = 257Pa

I Piętro
p_cz = 0,75*5,6*122,33 = 514Pa

II Piętro
p_cz = 0,75*8,4*122,33 = 771Pa

Wartość minimalnego oporu przyłącza grzejnikowego

= 8,4 * 122,33 = 1027Pa = 103dPa

12. Wstępny dobór zaworu termostatycznego:

Dobór nastawy zaworu termostatycznego dla najniekorzystniejszego obiegu - pomieszczenie 203

opory obiegu Δp_obiegu = 797dPa zalecany autorytet zaworu a = 0,3 / 0,7

przyjęto a = 0,3

Przyjęto wstępnie zawór termostatyczny Danfos RTDN15 z nastawą 4,0 (dla przepływu 38dm³/h,

Δp_zaw = 3,3 kPa)

13. Dobór pompy

Pompa obiegowa do c.o.:

Wydajność

Gp = 3643 kg/h = 3,6 m³/h

Wysokość podnoszenia

Hp = Δp_zaw + Δp_obiegu = 3,347 + 7,97 = 11,3 kPa = 1,1mH₂0

Dobrano pompę 40POe120A/B mega firmy LFP

14. Korekta nastawy zaworu termostatycznego (dopasowanie do pompy)

Punkt pracy pompy

Pompa posiada automatyczna regulację pracy.

.

Sprawdzenie autorytetu najbliższego zaworu termostatycznego:

Warunek został zachowany.

15. Dobór zaworu upustowego

Warunki obliczeniowe

Gp = 3643 kg/h = 3,6 m³/h

Δp=11,3 kPa

Dobrano pompę 40POe120A/B mega firmy LFP

Przyjęto regulator ciśnienia OYENTROP Dn 32 ze skalą 50 - 500 mbar

Nastawa przy zaworze bez skali 2,5.

16. Filtroodmulnik:

V = 3,6 m3/h

Dobrano filtroodmulnik typu Ter FO-40 firmy TERMEN. Pojemność 5,6 dm3 TerFO oznacza filtrodmulnik ze stali węglowej, ocynkowany ogniowo, bez stosu magnetycznego. Opory przepływu dla strumienia V=4,5 m3/h opory przepływu odczytane z wykresu podanego przez producenta wynoszą 9,0 kPa.

17. Osprzęt:

Naczynie wzbiorcze powinno być wyposażone w manometr wskazujący ciśnienie w rurze wzbiorczej, zawór odpowietrzający przestrzeń wodną naczynia wzbiorczego i rurę wzbiorczą, zawór spustowy umożliwiający całkowite opróżnienie rury wzbiorczej i naczynia wzbiorczego.

Kocioł powinien być wyposażony w układ automatycznej regulacji zabezpieczający przed przekroczeniem temperatury obliczeniowej.

2

---