PROJEKT BUDOWLANY. źródła ciepła dla potrzeb centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej

Transkrypt

1 HIBERNATUS Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Wadowice, ul. Iwańskiego 9 tel fax PROJEKT BUDOWLANY źródła ciepła dla potrzeb centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej Obiekt Budynki nr 12, 13 oraz 16 kompleksu klasztornego Niepokalanów Zakonu Braci Mniejszych Konwentualnych (OO.Franciszkanie) Lokalizacja dz. nr 404, Paprotnia, ul. M. Kolbego 5, Teresin Inwestor Klasztor Niepokalanów Zakonu Braci Mniejszych Konwentualnych (OO.Franciszkanie) Paprotnia, ul. M. Kolbego 5, Teresin Projektował mgr inż. Marek Skupiński upr. nr MAP/0352/PWBS/15 spec. instalacyjna Sprawdził mgr inż. Łukasz Gołdyń upr. nr MAP/0143/POOS/08 spec. instalacyjna Wadowice

2 Zawartość opracowania 1 Oświadczenie projektantów Podstawa opracowania Przedmiot i cel opracowania Bilans energetyczny Opis rozwiązań technicznych Dobór pompy ciepła Dolne źródło ciepła Górne źródło ciepła Dobór urządzeń węzła cieplnego Pompy obiegowe Naczynia wyrównawcze przeponowe Urządzenia techniczne węzła cieplnego Pomieszczenie maszynowni pomp ciepła Instalacja elektryczna węzła cieplnego Uwagi końcowe Wykaz najważniejszych elementów...14 Rysunki: 1. Schemat technologiczny pompy ciepła dla budynku nr Schemat technologiczny pompy ciepła dla budynku nr 12 oraz Plan zagospodarowania, dolne źródło ciepła. 4. Przekrój wykopów przyłączy poziomych dolnego źródła ciepła. Załączniki: 1. Obliczenia strat ciepła budynek nr Obliczenia strat ciepła budynek nr Obliczenia strat ciepłą budynek nr 13. 2

3 1 Oświadczenie projektantów Wadowice r. Oświadczenie projektantów Oświadczamy, że projekt wykonany dla zamierzenia budowlanego polegającego na termomodernizacji Budynku nr 16 - Dom Matki Bożej na terenie Klasztoru Niepokalanów oraz Budynku nr 12/13 Ołtarz polowy, Pawilon z księgarnią ma terenie Klasztoru Niepokalanów został sporządzony zgodnie z obowiązującymi przepisami, normami i zasadami wiedzy technicznej. 3

4 2 Podstawa opracowania Podstawą opracowania są: projekt architektoniczno-budowlany przekazany przez inwestora, wytyczne inwestora, plan zagospodarowania terenu, obowiązujące przepisy i normy polskie, karty katalogowe oraz informacje techniczne firm produkujących urządzenia. 3 Przedmiot i cel opracowania Przedmiotem opracowania jest Projekt Budowlany źródła ciepła w postaci pomp ciepła dla budynków nr 16, 12 oraz 13 kompleksu klasztornego Zakonu Braci Mniejszych Konwentualnych (OO.Franciszkanie) w Paprotni. 4 Bilans energetyczny Obliczenia całkowitych strat ciepła budynku obliczono zgodnie z pakietem norm: EN ISO dotyczącej obliczeń cieplnych przegród, PN EN dotyczącej obliczeń strat ciepła, Obliczenia zapotrzebowania na ciepło dla budynku przeprowadzone zostały dla Sochaczew, 3 strefa, temperatura zewnętrzna -20 o C. Temperatura w pomieszczeniach Temperatura w łazienkach Temperatura w klatce schodowej Temperatura w magazynach 20 o C 24 o C 16 o C 12 o C EN ISO obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło. Obliczenia budynku nr 16 Bilans powierzchni pomieszczeń ogrzewanych: powierzchnia użytkowa piwnic 486,03 m 2 powierzchnia użytkowa parteru 486,01 m 2 powierzchnia użytkowa pierwszego piętra 487,89 m 2 powierzchnia użytkowa drugiego piętra 494,34 m 2 powierzchnia użytkowa poddasza 287,93 m 2 Razem = 2242,2 m 2 Zapotrzebowanie na moc grzewczą dla instalacji c.o.: 95 kw 4

5 Obliczenia zapotrzebowania na ciepło na potrzeby c.w.u.: Założenia: ilość mieszkańców: 90 (L) zużycie ciepłej wody użytkowej: 120 l/dobę/ osobę (V L ) czas użytkowania budynku 16h w ciągu doby temperatury ciepłej wody T 1 = +55 C temperatura zimnej wody T 2 = +10 C G śr = V L L = =675l/h=0,675 m 3 /h - śr. godzinowe zużycie ciepłej wody użytkowej t 16 Q śr = G śr c p (T 1 T 2 ) = 675 4,2 (55 10) =35,44 kw - śr. zapot. na ciepłą wodę użytkową N h =9,32 L 0,244 =3,11 - współczynnik nierównomierności rozbioru G max =G śr N h =2099l/h=2,1 m 3 /h - maksymalne godzinowe zużycie ciepłej wody użytkowej Zapotrzebowanie na moc cieplną c.w.u.: 35,44 kw Sumaryczne zapotrzebowanie na moc grzewczą budynku 130,44 kw Obliczenia budynku nr 12 oraz 13 Bilans powierzchni pomieszczeń ogrzewanych: powierzchnia użytkowa (Budynek 12/13) 1766 m 2 Razem = 1766 m 2 Zapotrzebowanie na moc grzewczą: 142 kw 5

6 5 Opis rozwiązań technicznych Zakres projektowanych prac obejmuje wykonanie dwóch instalacji źródeł ciepła z pompami ciepła. Jedna maszynownia zasili obiekt nr 16, natomiast druga obiekty 12 oraz 13. W związku z tym ustala się następujący podział prac: Wykonanie instalacji dolnego źródła ciepła w postaci odwiertów pionowych dla budynku 16 oraz budynków 12 i 13, Wykonanie przyłączy poziomych dolnego źródła ciepła do wyznaczonego miejsca w budynku 16 oraz budynków 12 i 13, Montaż węzła cieplnego z pompami ciepła dla grzania centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej dla budynku 16 oraz dla grzania centralnego ogrzewania dla budynków 12 i 13 Dla obu maszynowni jako źródło ciepła zastosowane zostaną dwumodułowe pompy ciepła (1) składająca się z modułu master oraz drugiego modułu slave typu załącz/wyłącz. Dolnym źródłem ciepła dla pomp ciepła będzie kolektor gruntowy, pionowy. Układ rur polietylenowych wypełnionych płynem o obniżonej temperaturze krzepnięcia umieszczonych w odwiercie na głębokości 100m. Nośnikiem ciepła będzie roztwór wodny glikolu propylenowego o stężeniu ~30% z odpowiednimi dodatkami w celu zabezpieczenia instalacji. Obieg zamknięty wymuszony pompą obiegową dolnego źródła ciepła (2) będzie pompować roztwór do parownika modułu pompy ciepła. W parowniku pompy ciepła ochłodzony o 3-4 C będzie pompowany z powrotem do kolektora gruntowego. Po schłodzeniu roztworu (odebraniu z niego ciepła) pompa ciepła przekaże ciepło do górnego źródła ciepła na wyższy poziom temperaturowy. Dla budynku nr 16 po stronie górnego źródła ciepła pomp ciepła znajdować się będą dwa zbiorniki kombinowane (8/1) o pojemności 800/200 litrów pełniące rolę bufora ciepła oraz zbiornika ciepłej wody użytkowej. Z zbiornika kombinowanego będzie przekazywane ciepło do instalacji centralnego ogrzewania za pomocą elektronicznej pompy obiegowej (6/1). Układ górnego źródła jest układem zamkniętym. Ciepła woda użytkowa będzie magazynowana i podgrzewana poprzez wymiennik ciepła spiralny umieszczony w wewnętrznym zbiorniku ciepłej wody użytkowej o pojemności 400 litrów oraz przez miedzianą wężownicę znajdującą się wewnątrz zbiornika zewnętrznego. Instalacja ogrzewania c.w.u. jest wykonana jako wodna pompowa. Pompa ciepła musi umożliwić wygrzanie wody w zbiorniku ciepłej wody użytkowej do +80 C. Sterownik pompy ciepła będzie odpowiadał za utrzymanie w zbiorniku zewnętrznym temperatury odczytanej z krzywej grzewczej ustalonej przez użytkownika. Pompa ciepła będzie w zależności od zapotrzebowania płynnie zmieniać swoją wydajność grzewczą. Dla budynku nr 12 oraz 13 po stronie górnego źródła ciepła pomp ciepła znajdować się będzie zbiornik buforowy (8/2) o pojemności 1000l litrów pełniący rolę bufora ciepła. Z zbiornika będzie przekazywane ciepło do instalacji centralnego ogrzewania za pomocą elektronicznej pompy obiegowej (6/2).Układ górnego źródła jest układem zamkniętym. 6

7 6 Dobór pompy ciepła DLA BUDYNKU NR 16 Dobrano dwie trójmedialne pompy ciepła W29G3E2. Parametry pompy ciepła zgodnie z normą PN Δt=5K, są następujące: Typ Moc grzewcza [kw] Moc chłodnicza [kw] Moc elektryczna [kw] COP Czynnik roboczy Max. temperatura na wyjściu [ C] W29G3E2 72,20 57,00 15,6 4,63 R410A +90 DLA BUDYNKU NR 12 oraz 13 Dobrano dwie pompy ciepła W29G0E2. Parametry pompy ciepła zgodnie z normą PN Δt=5K, są następujące: Typ Moc grzewcza [kw] Moc chłodnicza [kw] Moc elektryczn a [kw] COP Czynnik roboczy W29G0E2 72,20 57,00 15,6 4,63 R410A 7 Dolne źródło ciepła Dolnym źródłem ciepła dla pompy ciepła będzie gruntowy kolektor pionowy. Jest to system sond pionowych umieszczonych w odwiertach 100mb. Do odpowiednio przygotowanego otworu jest zapuszczana U-kształtka zgrzana u podstawy. Gruntowy wymiennik ciepła, wykonany jest z węża ciśnieniowego PE100 o średnicy 40mm i grubości ścianki 3,0 mm o zaburzonym przepływie turbulentnym, wewnętrzna część rury wyposażona w spirale-użebrowanie, które gwarantuje nierówność ścianek od strony wewnętrznej. Kolektor wypełniony 30% roztworem wodnym glikolu propylenowego, biodegradalnego, obojętnego dla środowiska. Roboty montażowe kolektora dolnego źródła ciepła powinny być tak zaplanowane aby zakończyć wszystkie prace związane z ułożeniem i próbami technicznymi przed wystąpieniem ujemnych temperatur powietrza zewnętrznego. Zakres prac: wykonanie projektu prac geologicznych, obsługa geodezyjna, wykonanie odwiertów do głębokości 100mb, 7

8 wykonanie wykopów poziomych przyłączeniowych na głębokości ~1,5 m, montaż studzienki rozdzielaczowej, wykonanie połączeń złączkami elektroporowymi, wykonanie próby szczelności i napełnienie roztworem wodno-glikolowym. Założenia: Temperatura roztworu glikolu na wlocie do pompy ciepła 0 C Temperatura roztworu glikolu na wylocie z pompy ciepła -3 C Temperatura wyjściowa po stronie ciepłej 35/50 C Uśredniona moc chłodnicza pompy ciepła 90,0 kw Długość odwiertów kolektora dla jednej pompy ciepła powinna wynosić 1200 mb. Zakładana ilość odwiertów dla budynku nr 16 wynosi 2400mb, dla budynków 12 oraz 13 również 2400mb. Wymagany przepływ roztworu dla jednej pompy ciepła ~10,0 m 3 /h. Po wykonaniu 1 odwiertu należy przedstawić producentowi urządzenia informacje o przekroju geologicznym, w celu korekty długości kolektora gruntowego pionowego dla dobranych urządzeń. 8 Górne źródło ciepła Po stornie górnego źródła ciepła znajdować się będą zbiorniki buforowe z których ciepło będzie przekazywane do instalacji centralnego ogrzewania. 8

9 9 Dobór urządzeń węzła cieplnego 9.1 Pompy obiegowe DLA BUDYNKU NR 16 Pompa obiegowa TYP Wymagany wydatek [m 3 /h] Wysokość podnoszenia [mh 2 O] Dolnego źródła (2) (szt. 2) CR Górnego źródła 1 st. (3) (szt. 2) MAGNA F 8 6 Górnego źródła 2 st. (3) Alpha2 L ,8 5 DLA BUDYNKU NR 12 oraz 13 Pompa obiegowa TYP Wymagany wydatek [m 3 /h] Wysokość podnoszenia [mh 2 O] Dolnego źródła (2) (szt. 2) CR Górnego źródła 1 st. (3) (szt. 2) MAGNA F Naczynia wyrównawcze przeponowe Instalacja została zaprojektowana jako zamknięta z wymuszonym obiegiem, dlatego konieczne jest zastosowanie naczyń wzbiorczych w instalacji c.o., d.ź. oraz c.w.u.: DLA BUDYNKU NR 16 naczynie wzbiorcze d.ź. (12/1): V U =1,1 V p 1 Δ V Δ V =0,0068[dm 3 /kg] V U =1,1 1, ,0068=55,43[dm 3 ] V n =V U ( ( p max +0,1) ( p max p) ) p max =0,20[MPa], p=0,08[mpa] V n =55,43 ( (0,3) (0,12) )=138,57[dm3 ] Dobrano ciśnieniowe naczynie przeponowe (12/1) dolnego źródła typu Reflex NG 140, 6 bar o pojemności 140 dm 3. naczynie wzbiorcze zbiornika buforowego c.o. (12/2): V U =1,1 V p 1 Δ V Δ V =0,0118[dm 3 /kg] 9

10 V U =1,1 0, ,0118=15,57[dm 3 ] V n =V U ( ( p max +0,1) ( p max p) ) p max =0,20[MPa], p=0,08[mpa] V n =15,57 ( (0,3) (0,12) )=38,93[dm3 ] Dobrano ciśnieniowe naczynie przeponowe (12) górnego źródła typu Reflex NG50, 6 bar o pojemności 50 dm 3. naczynie wzbiorcze c.w.u. (13): V N = (V 1,67)/100 sp ( p e p o )/( p e +1) =(400 1,67)/100 =39,29[dm 3 ] 0,17 gdzie: V sp = 1000 [dm 3 ], p e = p SV d pa = 4,8 [bar], p o = p a 0,2 = 3,8 [bar] d pa = 0,2 x p SV p SV = 6 [bar] p a = 4 [bar] Dobrano ciśnieniowe naczynie przeponowe (13) ciepłej wody użytkowej typu Refix DE50, 10 bar o pojemności 50 dm 3. DLA BUDYNKU NR 12 oraz 13 naczynie wzbiorcze d.ź. (12/1): V U =1,1 V p 1 V V =0,0068[dm 3 /kg] V U =1,1 1, ,0068=55,43[dm 3 ] V n =V U p max 0,1 p max p p max =0,20[MPa ], p=0,08[mpa] V n =55,43 ( (0,3) (0,12) )=138,57[dm3 ] Dobrano ciśnieniowe naczynie przeponowe (12/1) dolnego źródła typu Reflex NG 140, 6 bar o pojemności 140 dm 3. naczynie wzbiorcze zbiornika buforowego c.o. (12/2): V U =1,1 V p 1 V V =0,0118[dm 3 /kg ] V U =1,1 0, ,0118=12,98[dm 3 ] V n =V U p max 0,1 p max p 10

11 p max =0,20[MPa ], p=0,08[mpa] V n =12,98 ( (0,3) (0,12) )=32,45[dm3 ] Dobrano ciśnieniowe naczynie przeponowe (12) górnego źródła typu Reflex NG50, 6 bar o pojemności 50 dm Urządzenia techniczne węzła cieplnego Pompa ciepła (1), zbiornik kombinowany (8/1) ( dla budynku nr 16), zbiornik buforowy 1000 L (8/2) (dla budynków 12 oraz 13) oraz pompy obiegowe zlokalizowane są w wyznaczonym pomieszczeniu na poziomie posadzki. Instalacja grzania ciepłej wody użytkowej w budynku nr 16 będzie wykonana jako wodno-pompowa. Źródłem ciepła dla obiektu będą pompy ciepła dobrane wg punktu Dobór pompy ciepła. Pompa ciepła wyposażona jest w sterownik mikroprocesorowy, który w budynku nr 16 będzie sterował załączaniem pomp obiegowych D.Ź. (2), G.Ź.(3), (4), C.O. (6/1) oraz będzie utrzymywał temperaturę zasilania instalacji w zbiorniku kombinowanym (8), wg nastawy zadanej temperatury w sterowniku p.c. W budynku nr 16 załączanie pomp obiegowych wymuszających obieg podgrzewania wody użytkowej odbywa się poprzez wymiennik spiralny jest sterowane ze sterownika pompy ciepła. Układ podgrzewania wody pracuje aż do osiągnięcia zadanej temperatury wody użytkowej w zbiorniku wewnętrznym (8/2) W budynkach nr 12 oraz 13 sterownik mikroprocesorowy będzie sterował załączaniem pomp obiegowych D.Ź. (2), G.Ź.(3), C.O. (6/2) oraz będzie utrzymywał temperaturę zasilania instalacji w zbiorniku buforowym 1000L (8), wg nastawy zadanej temperatury w sterowniku p.c. Pompa ciepła jest wyposażona w 3x2 króćców przyłączeniowych instalacji hydraulicznej. Opis przeznaczenia (funkcji) poszczególnych króćców znajduje się na tylnej części obudowy pompy ciepła. Pompa ciepła musi być ustawiona na poziomym podłożu. Pomiędzy pompą ciepła a instalacją górnego źródła ciepła powinny być zamontowane zawory odcinające oraz węże elastyczne ze stali nierdzewnej. Instalację górnego źródła ciepła należy wykonać z rur i kształtek miedzianych o odpowiednich średnicach łączonych przez lutowanie kapilarne lub rur PP stabilizowanych włóknem szklanym do zastosowań z niskotemperaturowymi czynnikami. Instalacja będzie wyposażona w zawory odcinające oraz filtry siatkowe montowane po stronie ssawnej pomp obiegowych. Instalacja powinna mieć możliwość odpowietrzenia automatycznego. Rurociągi górnego źródła ciepła należy izolować pianką polietylenową. 11 Pomieszczenie maszynowni pomp ciepła Pomieszczenie węzła cieplnego powinno mieć ściany i posadzkę łatwe do utrzymania czystości wykonaną z materiałów niepylących (terakota, tynk). Pomieszczenie nie wymaga odrębnej wentylacji. Do pomieszczenia maszynowni p.c. jest doprowadzona zimna woda do napełnienia instalacji. Dla budynku nr 16 wysokość pomieszczenia ~2,7m, powierzchnia ~16m 2. Drzwi wejściowe do maszynowni pomp ciepła powinny być o minimalnych wymiarach 110x200 mm. Dla budynków nr 12 oraz 13 wysokość pomieszczenia ~2,7m, powierzchnia ~12m 2. Drzwi wejściowe do maszynowni pomp ciepła powinny być o minimalnych wymiarach 110x200 mm. UWAGI: 11

12 Instalację górnego źródła ciepła wykonać zgodnie z Warunkami Wykonania i Odbioru Instalacji Sanitarnych. Wykonaną instalację górnego źródła ciepła przed założeniem izolacji termicznych poddać próbie szczelności na ciśnienie. 12 Instalacja elektryczna węzła cieplnego Pompa ciepła jest zasilana prądem elektrycznym 3-fazowym o napięciu 400V i częstotliwości 50Hz. Do pomieszczenia maszynowni pomp ciepła należy doprowadzić zasilanie elektryczne o łącznej mocy elektrycznej: 46 kw (instalacja 5-przewodowa) o parametrach odpowiednich dla zastosowania urządzeń. Przyłącze mocy elektrycznej powinno być zakończone skrzynką elektryczną zamontowaną. W skrzynce tej powinny się znajdować następujące zabezpieczenia: dwa zabezpieczenia 3x63A, typu C, dwa zabezpieczenia różnicowo-prądowe 3x63A, wyłącznik główny. Instalacja elektryczna w pompie ciepła zabezpieczona jest w następujący sposób: zabezpieczenie wewnętrzne sprężarki przed przeciążeniem typu klixon, zabezpieczenie elektryczne nadmiarowo instalacyjne i silnikowe, zabezpieczenie przeciw zanikowe fazy i kierunku fazy, przekaźnik czasowy opóźniający w celu opóźnienia załączeń sprężarki. Zasilanie pomp obiegowych (2), (3), (4), (5), (6) jest realizowane bezpośrednio z pompy ciepła. Zabezpieczenia tych pomp znajdują się także w pompie ciepła. Wszystkie zabezpieczenia termiczne pomp obiegowych oraz sprężarki pompy ciepła znajdują się w pompie ciepła. Przed uruchomieniem maszynowni pomp ciepła należy wykonać pomiary skuteczności zerowania wszystkich odbiorników elektrycznych oraz protokół tych pomiarów. 12

13 13 Uwagi końcowe Montaż urządzeń prowadzić zgodnie z wymogami producentów lub dostawców urządzeń. Należy wykonać odprowadzenie skroplin z nagrzewnico-chłodnicy, klimakonwektorów oraz wewnętrznej jednostki klimatyzatora w pomieszczeniu serwerowni. Przed przystąpieniem do wykonywania instalacji wszystkie wymiary sprawdzić na budowie. 13

14 14 Wykaz najważniejszych elementów Budynek nr 16. Nr ozn. Nazwa Typ Producent 1 Pompa ciepła W29G3E2 Hibernatus 2 2 Pompa obiegowa D.Ź. CR 10-2 Grundfoss 2 3 Pompa obiegowa g.ź. 1st MAGNA F Grundfoss 2 4 Pompa obiegowa g.ź. 2st Alpha2 L Grundfoss 1 5 Pompa obiegowa cyrkulacji c.w.u wg. odrębnego opracowania 1 6/1 Pompa obiegowa c.o. wg. odrębnego opracowania 1 8/1 Zbiornik kombinowany 800/200 w specjalnym wykonaniu, króćce oraz zwiększona powierzchnia wężownicy w wewnętrznym zbiorniku Ilość szt. SG(K) 800/200 Galmet 2 11 Zawór zwrotny DN /1 Przeponowe naczynie wzb. D.Ź. NG140, 6 bar Reflex 2 12/2 Przeponowe naczynie wzb. C.O. NG50, 6 bar Reflex 1 13 Przeponowe naczynie wzb. C.W.U. DE50, 10 bar Reflex 1 14 Zawór bezpieczeństwa SYR bary d=20, Zawór bezpieczeństwa SYR bar d=12 1/ Manometr zegarowy 3bar 1 17 Manometr zegarowy 6bar 1 18 Odpowietrznik ½ 2 19 Zawór czerpalny z końcówką 3/ Filtr siatkowy 8 22 Zawór odcinający kulowy 29 30/1 Czujnik temp. zasobnika 1 30/2 Czujnik temp. c.w.u Czujnik temp. zewn Termometr tarczowy 1 14

15 Budynki nr 12 oraz 13. Nr ozn. Nazwa Typ Producent 1 Pompa ciepła W29G0E2 Hibernatus 2 2 Pompa obiegowa D.Ź. CR 10-2 Grundfoss 2 3 Pompa obiegowa g.ź. 1st MAGNA F Grundfoss 2 6/2 Pompa obiegowa c.o. wg. odrębnego opracowania 1 8/2 Zbiornik buforowy 1000 L Galmet 1 11 Zawór zwrotny DN /1 Przeponowe naczynie wzb. D.Ź. NG140, 6 bar Reflex 2 12/2 Przeponowe naczynie wzb. C.O. NG50, 6 bar Reflex 1 14 Zawór bezpieczeństwa SYR bary d=20, Manometr zegarowy 3bar 1 18 Odpowietrznik ½ 1 19 Zawór czerpalny z końcówką 3/ Filtr siatkowy 5 22 Zawór odcinający kulowy Czujnik temp. zewn Termometr tarczowy 1 Ilość szt. 15

16 16