PRZYCHODNIA W GRĘBOCICACH GRĘBOCICE ul. Zielona 3działki nr 175/7, 175/4, 705 PROJEKT BUDOWLANY BUDOWY BUDYNKU PRZYCHODNI CZĘŚĆ SANITARNA

Transkrypt

1 5. OBLICZENIA 5.1. BILANS CIEPŁA Sumaryczne zapotrzebowanie ciepła kotłowni Moc zainstalowanych urządzeń odbiorczych kotłowni określono na podstawie danych wynikających z projektów branżowych wchodzących w skład niniejszego opracowania. - centralne ogrzewanie 32,00 kw - wentylacja mechaniczna 37,01 kw - ciepła woda użytkowa podgrzewacz V = 200dm³ (moc wężownicy podgrzewaczy minimum 19,0 kw) OGÓŁEM (moc odbiorników ciepła) Kotłownia będzie pracowała przy następujących temperaturach obliczeniowych: T Z = 60,0 C Temperatura zasilania T P = 40,0 C Temperatura powrotu 19,00 kw 88,01 kw Obieg glikolowy wentylacji będzie pracował przy następujących temperaturach obliczeniowych: T Z-OG = 55,0 C Temperatura zasilania T P-OG = 40,0 C Temperatura powrotu 5.2. DOBÓR PODSTAWOWYCH URZĄDZEŃ KOTŁOWNI Kotły grzewcze Obliczeniowa moc kotłowni uwzględniająca współpracę zainstalowanych urządzeń odbiorczych oraz priorytet wytwarzania ciepłej wody użytkowej Ф = 0, Współczynnik obciążenia dla do instalacji centralnego ogrzewania Z K = 19,0 kw Dodatek kotłowy na potrzeby ciepłej wody użytkowej N KOTŁ = φ CO + Z K = 84,56 kw Przyjmuje się kocioł gazowy gazowych o następujących parametrach: Typ kotła Moc maksymalna kotła Moc minimalna kotła Wyposażenie kotła Ciśnienie robocze kaskada złożona z dwóch jednostek kondensacyjnych N(max) = 2x45,0kW N(min) = 17,0kW automatyka kotła i obiegów grzewczych Pr = 4,0 bar 21

2 Podgrzewacz ciepłej wody użytkowej Zgodnie z obliczeniami szczegółowymi V PODGRZ CWU = 200 dm³ Przyjmuje się podgrzewacz ciepłej wody użytkowej o następujących parametrach: Pojemność: Moc wężownicy przy t=80/60 C : V = 200dm³ Z =19,0kW Pompa obiegowa c.o. DANE WYJŚCIOWE G P = 1,40 m³/h Wydajność obiegu pompowego ΔP OB-1 = 0,23 m.sł.w. Opory części obiegu przed mieszaczem ΔP OB-2 = 0,37 m.sł.w. Opory części obiegu za mieszaczem ΔP MIE = 0,13 m.sł.w. Opór mieszacza ΔP INST = 4,50 m.sł.w. Opór instalacji wewnętrznej co H P = 5,23 m.sł.w. Opory obiegu łącznie DOBÓR POMPY Typ Wydajność Wysokość podnoszenia Napięcie zasilania sterowana elekrtronicznie G(p) = 1,40 m³/h H(p) =5,23 m.sł.w. U = 1x230V Pompa obiegowa wentylacji obieg wodny pierwotny DANE WYJŚCIOWE G P = 1,61 m³/h Wydajność obiegu pompowego ΔP OB-1 = 1,67 m.sł.w. Opory obiegu w kotłowni DOBÓR POMPY Typ Wydajność Wysokość podnoszenia Napięcie zasilania sterowana elektronicznie G(p) = 0,71 m³/h H(p) = 0,92 m.sł.w. U = 1x230V Pompa obiegowa wentylacji obieg glikolowy wtórny 22

3 DANE WYJŚCIOWE G P = 2,42 m³/h Wydajność obiegu pompowego ΔP OB-1 = 1,58 m.sł.w. Opory obiegu w kotłowni ΔP INST = 2,95 m.sł.w. Opór instalacji wewnętrznej H P = 4,53 m.sł.w. Opory obiegu łącznie DOBÓR POMPY Typ Wydajność Wysokość podnoszenia Napięcie zasilania sterowana elektronicznie G(p) = 0,79 m³/h H(p) = 3,50 m.sł.w. U = 1x230V Pompa obiegowa podgrzewacza c.w.u. DANE WYJŚCIOWE G P = 0,83 m³/h Wydajność obiegu pompowego H P = 1,13 m.sł.w. Opory obiegu DOBÓR POMPY Typ Wydajność Wysokość podnoszenia Napięcie zasilania sterowana elektronicznie G(p) = 2,63 m³/h H(p) = 1,74 m.sł.w. U = 1x230V Pompa cyrkulacyjna c.w.u. DANE WYJŚCIOWE G P = 0,25 m³/h Wydajność obiegu pompowego H P = 0,60 m.sł.w. Opory obiegu DOBÓR POMPY Typ Wydajność Wysokość podnoszenia Napięcie zasilania sterowana elektroniczne z funkcją adaptacyjną oraz zegarem tygodniowym i dobowym G(p) = 0,25 m³/h H(p) = 0,60 m.sł.w. U = 1x230V 23

4 Zawór mieszający dla obiegu c.o. : a V 0, Minimalny udział straty ciśnienia na zaworze regulacyjnym w stracie ciśnienia części obiegu o zmiennym przepływie (przed mieszaczem) autorytet zaworu regulacyjnego dp = 0,0229 bar Opór części obiegu o zmiennym przepływie wg obliczeń hydraulicznych V = 1,4 m³/h Przepływ w obiegu grzewczym wg obliczeń WYMAGANY MINIMALNY OPÓR MIESZACZA I MAKSYMALNY WSPÓŁCZYNNIK PRZEPŁYWU Δ P M = a v dp 1 a v = 0,053 bar K V = V P M = 6,03 DOBÓR MIESZACZA: Współczynnik przepływu Kv = 10,50 Kv = 10,5 Średnica Dn = 0,025 m Dn = 25 mm Pole przepływu F = 0, m² STRATA CIŚNIENIA NA DOBRANYM MIESZACZU: P M rz =[ V 2 = 0,0127 bar K VS ] SPRAWDZENIE WARUNKU MINIMALNEJ PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU NA MIESZACZU: W = V = 0,78981 m/s < 1,20 m/s 3600 F SPRAWDZENIE WARUNKU MINIMALNEGO AUTORYTETU ZAWORU MIESZAJACEGO: a RZ = P M rz = 0,36 < 0,70 P M rz dp ANALIZA POPRAWNOŚCI DOBORU MIESZACZA: Współczynnik autorytetu dobranego mieszacza jest niższy od wartości zalecanej. Nadrzędnym parametrem, ze względu na trwałość mieszacza, jest jednak prędkość przepływu, która jest niższa od zalecanej ZABEZPIECZENIA INSTALACJI KOTŁOWNI PRZED NADMIERNYM WZROSTEM CIŚNIENIA Podstawa obliczeń 24

5 PN-B-02414:1999 UWAGA WTĘPNA: Ogrzewnictwo i ciepłownictwo -- Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego z naczyniami wzbiorczymi przeponowymi -- Wymagania Urządzenia zabezpieczające instalację kotłowni przed nadmiernym wzrostem ciśnienia charakteryzują się parametrami wynikającymi z ich konkretnego typu i producenta. Z tego powodu, dla przeprowadzenia poprawnego procesu obliczeniowego akceptowanego przez Urząd Dozoru Technicznego, niezbędne jest wskazanie konkretnego typu i nazwy producenta urządzenia. Zastosowanie urządzeń innych typów jest możliwe, wymaga przeprowadzenia ponownego procesu obliczeniowego i doborowego Zawór bezpieczeństwa dla c.o. : N = 88,01 kw Maksymalna moc cieplna kotłowni p DOP = 4,0 bar Ciśnienie dopuszczalne dla zabezpieczonego kotła i instalacji r = 2 132,49 kj/kg Ciepło parowania wody przy ciśnieniu panującym przed zaworem bezpieczeństwa & RZ = 0, Rzeczywista katalogowa wartość współczynnika wypływu dla par i gazów dla zaworu o średnicy 3/4 dla ciśnienia otwarcia 6,0 bar - dopuszczenie UDT nr 42-C-04/imp N = 1 szt Liczba zaworów bezpieczeństwa MAKSYMALNE DOPUSZCZALNE CIŚNIENIE PRZED ZAWOREM BEZPIECZEŃSTWA: p 1 = 1,1 P DOP = 4,40 bar = 0,44 MPa OBLICZENIOWA WARTOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA WYPŁYWY ZAWOR BEZPIECZEŃSTWA α = 0,90 α RZ = 0, WYMAGANA PRZEPUSTOWOŚĆ ZAWORÓW BEZPIECZEŃSTWA m N r = 0,04127 kg/s OBLICZENIOWA POWIERZCHNIA PRZEKROJU KANAŁU DOPŁYWOWEGO ZAWORÓW m A = 1458 α ( p 1 + 0,1) = 0, m² = 105,9 mm 2 OBLICZENIOWA POWIERZCHNIA PRZEKROJU KANAŁU DOPŁYWOWEGO DLA POJEDYŃCZEGO ZAWORU A POJ = A N = 105,898 mm2 ŚREDNICA WEWNĘTRZNA KANAŁU PRZEPŁYWOWEGO KRÓĆCA DOPŁYWOWEGO ZAWORU 25

6 d 0 = 2 4 A POJ π = 11,61 mm OSTATECZNY DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA Średnica nominalna: Średnica kanału przepływowego Ciśnienie otwarcia 3/4' D(o) = 14,0 mm p = 4,0 bar Współczynnik przepływu dla par i gazów: & = 0,55 Świadectwo badania typu Dopuszczalna temperatura pracy: Liczba zamontowanych zaworów bezpieczeństwa nr 42-C-04/imp 140 o C N =1 szt Naczynie wzbiorcze typu zamkniętego dla obiegów grzewczych : 1 = 999,7 kg/m 3 gęstość wody instalacyjnej w temp. początkowe (dla t p = 10 C) ΔV = 0,0265 dm 3 /kg przyrost objętości wody wg tabeli A zamieszczonej w PN-B (dla t Z = 75ºC) P MAX = 4,00 bar maksymalne obliczeniowe ciśnienie w naczyniu wzbiorczym P ST = 0,40 bar ciśnienie hydrostatyczne w obiegu kotła i instalacji V = 0,545 m 3 Pojemność wodna obiegu grzewczego CIŚNIENIE WSTĘPNE NACZYNIA PRZEPONOWEGO P = P ST + 0,20 = 0,60 bar POJEMNOŚĆ UŻYTKOWA NACZYNIA WZBIORCZEGO V U = V ρ 1 Δ V = 14,44 dm 3 POJEMNOŚĆ CAŁKOWITA NACZYNIA WZBIORCZEGO: V N = V U P MAX + 1 P MAX P = 21,23 dm3 OSTATECZNY DOBÓR NACZYNIA WZBIORCZEGO: 26

7 Pojemność całkowita: Ciśnienie dopuszczalne: Temperatura dopuszczalna: V(c) = 35 dm3 P(dop) = 6,0 bar 120 o C ŚREDNICA WEWNĘTRZNA WZBIORCZEJ RURY BEZPIECZEŃSTWA: d = 0,7 2 V U = 2,66 mm Przyjmuje się rurę wzbiorczą o średnicy Dn 20mm Zawór bezpieczeństwa przy podgrzewaczu ciepłej wody użytkowej : P DOP = 0,60 MPa Ciśnienie dopuszczalne instalacji wewnętrznej ciepłej wody V = 1000 dm 3 Pojemność podgrzewacza ciepłej wody & C = 0,20 Współczynnik wypływu dla cieczy dla membranowego zaworu bezpieczeństwo typu 2115 o średnicy 3/4'' firmy SYR (dopuszczenie Urzędu Dozoru Technicznego nr UDT 83-C/99-imp) P 1 = 6,0 kg/cm 2 Ciśnienie dopuszczalne podgrzewacza ciepłej wody P 2 = 0,0 kg/cm 2 Ciśnienie na wylocie z zaworu bezpieczeństwa = 985,7 kg/m 3 Ciężar właściwy wody użytkowej przy temperaturze dopuszczalnej (55 C) PRZEPUSTOWOŚĆ ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA: - dla urządzeń ciepłej wody zasilanych czynnikiem grzejnym o temperaturze do 165 o C i ciśnieniu czynnika grzejnego niższym niż ciśnienie dopuszczalne podgrzewacza. G=0,16 V = 160,00 kg/h ŚREDNICA KANAŁU DOLOTOWEGO W ZAWORZE BEZPIECZEŃSTWA: d 0= 4 G 3,14 1,59 α C 1,1 P 1 P 2 γ = OSTATECZNY DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA: 2,82 mm Ponieważ producent zaworu bezpieczeństwa zaleca stosowanie do podgrzewacza o w/w pojemności zaworu o większej średnicy kanału dolotowego (14mm), przyjmuje się zawór o średnicy zgodnej z zaleceniami producenta (wariant ten zwiększa bezpieczeństwo użytkowania układu): 27

8 Średnica nominalna: Średnica kanału przepływowego Ciśnienie otwarcia 3/4' D(o) = 14,0 mm p = 6,0 bar Współczynnik przepływu dla cieczy: & = 0,20 Świadectwo badania typu Dopuszczalna temperatura pracy: nr 83-C/99-imp 110 o C Naczynie wzbiorcze przed podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej Dobrano naczynie wzbiorcze na przewodzie zimnej wody typu o pojemności całkowitej V(c) = 50,0 dm3 ciśnienie wstępne poduszki powietrznej -3 bary PRZEPŁYWY OBLICZENIOWE Przepływ obiegu kotłowego = 88,0 kw Moc cieplna obiegu grzewczego (moc zainstalowanych odbiorników) C P = 4,179 kj/kg* C Ciepło właściwe wody ρ = 988,040 kg/m³ Masa właściwa wody T Z = 60,0 C Temperatura zasilania T P = 40,0 C Temperatura powrotu PRZEPŁYW OBJĘTOŚCIOWY G OBJ = ρ (T Z ) = 0,00107 m³/s = 3,84 m³/h PRZEPŁYW MASOWY G OBJ = (T Z ) = 1,05300 kg/s = 3,79 t/h Przepływ obiegu centralnego ogrzewania = 32,0 kw Moc cieplna obiegu grzewczego C P = 4,179 kj/kg* C Ciepło właściwe wody 28

9 ρ = 988,040 kg/m³ Masa właściwa wody T Z = 60,0 C Temperatura zasilania T P = 40,0 C Temperatura powrotu PRZEPŁYW OBJĘTOŚCIOWY G OBJ = ρ (T Z ) = 0,00039 m³/s = 1,40 m³/h PRZEPŁYW MASOWY G OBJ = (T Z ) = 0,38287 kg/s = 1,38 t/h Przepływ wodnego obiegu wentylacji - pierwotny = 37,01 kw Moc cieplna obiegu grzewczego C P = 4,179 kj/kg* C Ciepło właściwe wody ρ = 988,040 kg/m³ Masa właściwa wody T Z = 60,0 C Temperatura zasilania T P = 40,0 C Temperatura powrotu PRZEPŁYW OBJĘTOŚCIOWY G OBJ = ρ (T Z ) = 0,00045 m³/s = 1,61 m³/h PRZEPŁYW MASOWY G OBJ = (T Z ) = 0,44281 kg/s = 1,59 t/h Przepływ glikolowego obiegu wentylacji - wtórny = 37,01 kw Moc cieplna obiegu grzewczego C P = 3,713 kj/kg* C Ciepło właściwe glikolu ρ = 989,800 kg/m³ Masa właściwa glikolu T Z = 55,0 C Temperatura zasilania T P = 40,0 C Temperatura powrotu PRZEPŁYW OBJĘTOŚCIOWY 29

10 G OBJ = ρ (T Z ) = 0,00067 m³/s = 2,42 m³/h PRZEPŁYW MASOWY G OBJ = (T Z ) = 0,66451 kg/s = 2,39 t/h Woda obiegu podgrzewacza c.w.u. = 19,0 kw Moc cieplna obiegu grzewczego C P = 4,179 kj/kg* C Ciepło właściwe wody ρ = 988,040 kg/m³ Masa właściwa wody T Z = 60,0 C Temperatura zasilania T P = 40,0 C Temperatura powrotu PRZEPŁYW OBJĘTOŚCIOWY G OBJ = ρ (T Z ) = 0,00023 m³/s = 0,83 m³/h PRZEPŁYW MASOWY G OBJ = (T Z ) = 0,22733 kg/s = 0,82 t/h 5.5. OBLICZENIA HYDRAULICZNE Obieg główny (sprzęgło-rozdzielacze) G OBJ = 3,84 m³/h Przepływ objętościowy w obiegu DN = 50,0 mm Średnica przewodu R J = 120,0 Pa/m Jednostkowy opór przepływu DŁUGOŚCI LINIOWE I ZASTĘPCZE Długość geometryczna przewodów 5,2 m Długości zastępcze oporów miejscowych a) kolana 6 szt * 0,9 = 5,4 m b) zawory kulowe 2 szt * 0,5 = 1,0 m Razem długości liniowe i zastępcze 11,6 m 30

11 OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU R = R J * (L G + L Z ) = 1392 Pa + opór sprzęgła hydraulicznego 500 Pa RAZEM OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU 1892 Pa Obieg c.o. - część ze zmiennym przepływem (przed mieszaczem) G OBJ = 1,40 m³/h Przepływ objętościowy w obiegu DN = 32,0 mm Średnica przewodu R J = 150,0 Pa/m Jednostkowy opór przepływu DŁUGOŚCI LINIOWE I ZASTĘPCZE Długość geometryczna przewodów 2,0 m Długości zastępcze oporów miejscowych a) kolana 2 szt * 0,5 = 1,0 m b) zawory kulowe 2 szt * 0,3 = 0,6 m Razem długości liniowe i zastępcze 2,0 m OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU R = R J * (L G + L Z ) = 300 Pa + opór rozdzielaczy 100 Pa + opór obiegu głównego 1892 Pa RAZEM OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU 2292 Pa Obieg c.o. - sekcja 1 część ze stałym przepływem (za mieszaczem) G OBJ = 1,4 m³/h Przepływ objętościowy w obiegu DN = 32,0 mm Średnica przewodu R J = 150,0 Pa/m Jednostkowy opór przepływu DŁUGOŚCI LINIOWE I ZASTĘPCZE Długość geometryczna przewodów 8,0 m Długości zastępcze oporów miejscowych a) kolana 2 szt * 0,5 = 1,0 m b) zawory kulowe 2 szt * 0,3 = 0,6 m 31

12 Razem długości liniowe i zastępcze 9,6 m OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU R = R J * (L G + L Z ) = 1440 Pa + opór zaworu zwrotnego 2160 Pa RAZEM OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU 3600 Pa Obieg wodny wentylacji - pierwotny G OBJ = 1,61 m³/h Przepływ objętościowy w obiegu DN = 32,0 mm Średnica przewodu R J = 240,0 Pa/m Jednostkowy opór przepływu DŁUGOŚCI LINIOWE I ZASTĘPCZE Długość geometryczna przewodów 8,0 m Długości zastępcze oporów miejscowych a) kolana 10 szt * 0,5 = 5,0 m b) zawory kulowe 2 szt * 0,3 = 0,6 m Razem długości liniowe i zastępcze 13,6 m OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU R = R J * (L G + L Z ) = 3264,0 Pa + opór zaworu zwrotnego 2158,0 Pa + opór rozdzielaczy 100,0 Pa +opór wymiennika ciepła 8942,0 Pa + opór obiegu głównego 1892,0 Pa RAZEM OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU 16356,0 Pa Obieg glikolowy wentylacji - wtórny G OBJ = 1,61 m³/h Przepływ objętościowy w obiegu DN = 25,0 mm Średnica przewodu R J = 140,0 Pa/m Jednostkowy opór przepływu DŁUGOŚCI LINIOWE I ZASTĘPCZE Długość geometryczna przewodów 18,0 m Długości zastępcze oporów miejscowych a) kolana 8 szt * 0,5 = 4,0 m 32

13 b) zawory kulowe 2 szt * 0,3 = 0,6 m Razem długości liniowe i zastępcze 22,6 m OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU +opór wymiennika ciepła RAZEM OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU R = R J * (L G + L Z ) = 3164,0 Pa 12382,0 Pa 15546,0 Pa Obieg podgrzewacza ciepłej wody użytkowej G OBJ = 0,83 m³/h Przepływ objętościowy w obiegu DN = 25,0 mm Średnica przewodu R J = 230,0 Pa/m Jednostkowy opór przepływu DŁUGOŚCI LINIOWE I ZASTĘPCZE Długość geometryczna przewodów 6,0 m Długości zastępcze oporów miejscowych a) kolana 10 szt * 1,4 = 14,0 m b) zawory kulowe 4 szt * 0,8 = 3,2 m Razem długości liniowe i zastępcze 23,2 m OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU R = R J * (L G + L Z ) = 5336 Pa + opór obiegu głównego 1892,0 Pa + opór rozdzielaczy 100,0 Pa + opór wężownicy podgrzewacza cwu 1100,0 Pa + opór zaworu zwrotnego 2650,0 Pa RAZEM OPORY HYDRAULICZNE OBIEGU 11078,0 Pa 33

14 6. ZESTAWIENIE URZĄDZEŃ I ARMATURY KOTŁOWNIA GAZOWA L.P NAZWA ELEMENTU, PRODUCENT ILOŚĆ [szt.] 6.1. URZĄDZENIA PODSTAWOWE 1 Kocioł gazowy o następujących parametrach technicznych: 1 typ: maksymalna moc cieplna wyposażenie Ciśnienie robocze kaskada złożona z dwóch jednostek kondensacyjnych N(max) = 2x45,0kW automatyka kotła i obiegów grzewczych Pr = 4,0 bar 2.1 Naczynie wzbiorcze przeponowe dla obiegów grzewczych typu zamkniętego o pojemności całkowitej V(c) = 35 dm3 na ciśnienie maksymalne P(dop) = 6,0 bar; typ NG 35 frmy Reflex POLSKA Sp. z o.o Wąbrzeźno 2.2 Naczynie wzbiorcze przeponowe układu wody ciepłej typu zamkniętego o pojemności całkowitej V(c) = 50,0 dm3 na ciśnienie maksymalne P(dop) = 6,0 bar typ DC 50 firmy Reflex POLSKA Sp. z o.o Wąbrzeźno 2.3 Naczynie wzbiorcze przeponowe dla glikolowego obiegu grzewczego typu zamkniętego o pojemności całkowitej V(c) = 18,0 dm³ na ciśnienie maksymalne P(dop) = 6,0 bar; typ NG 18 frmy Reflex POLSKA Sp. z o.o Wąbrzeźno 3. Podgrzewacz pojemnościowy c.w.u. o pojemności V = 200dm³ z wężownicą o mocy Z =19,0kW 4.1. Pompa obiegu c.o. - sekcja 1 Typ Wydajność Wysokość podnoszenia 4.2. Pompa obiegu co sekcja 2 Typ Wydajność Wysokość podnoszenia sterowana elekrtronicznie G(p) = 1,40 m³/h H(p) =5,23 m.sł.w. sterowana elektronicznie G(p) = 0,60 m³/h H(p) =4,98 m.sł.w Pompa obiegu wentylacji mechanicznej obieg wodny pierwotny 1 34