1. Wodne grawitacyjne instalacje centralnego ogrzewania

Transkrypt

1 1. Wone grawitacyjne instalacje centralnego ogrzewania Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Wprowazenie Krążenie woy w instalacji spowoowane jest przez ciśnienie grawitacyjne powstałe w wyniku różnicy gęstości woy w przewoach zasilających i powrotnych. Wielkość ciśnienia grawitacyjnego ( gr) zależy o różnicy gęstości woy oraz o różnicy wysokości mięzy śrokiem grzejnika i śrokiem źróła ciepła. gr ( ρ ) 9.1 h; [Pa] ρ p z [ 1.1] gzie: ρ p - gęstość woy o temperaturze t p, kg/m 3 ; ρ z - gęstość woy o temperaturze t z, kg/m 3 ; h - różnica wysokości mięzy śrokiem grzejnika i śrokiem źróła ciepła (rys. 1.), m. Zastosowanie: ogrzewanie niewielkich buynków z własnym źrółem ciepła; oległość źróła ciepła o najalszego pionu 5 m; różnica wysokości mięzy śrokiem najniższego grzejnika i śrokiem źróła ciepła m. Zalety: pewne ziałanie (brak pompy obiegowej); niskie koszty eksploatacyjne. Way: ograniczony zasięg; znaczna bezwłaność; uże śrenice przewoów (wysokie koszty inwestycyjne); 1. Projektowanie sieci przewoów Zaaniem sieci przewoów jest oprowazenie opowieniej ilości czynnika grzejnego o każego grzejnika. Obliczeniowe strumienie woy opływającej o poszczególnych grzejników oeśla wzór: G Ogrz [ 1.] c w Q ( t t ) ;[kg/s] z gzie: Q ogrz - obliczeniowa moc cieplna grzejnika nie uwzglęniająca zysków ciepła, W; c w - ciepło właściwe woy 416 J/(kg K); t z - obliczeniowa temperatura woy zasilającej instalację, C; t p - obliczeniowa temperatura woy powracającej z instalacji, C. Projektowanie sieci przewoów polega na obraniu śrenic przewoów i elementów regulacyjnych w sposób zapewniający: opowieni rozział czynnika grzejnego o poszczególnych grzejników; stateczność cieplną i hyrauliczną instalacji; optymalne koszty materiałowe i eksploatacyjne. p Rys Przykłay ziałek 1..1 Pojęcia postawowe Działka - ocinek przewou o stałej śrenicy wraz z zamontowanymi na nim urzązeniami, przez który płynie jenakowa ilość woy Obieg - w skła obiegu wchozą: źróło ciepła (kocioł, wymiennik ciepła); grzejnik; przewoy łączące źróło ciepła z grzejnikiem. Obieg najbarziej niekorzystny - obieg przez najniżej zainstalowany grzejnik znajujący się w najalszym pionie w stosunku o źróła ciepła. Ciśnienie czynne cz - różnica ciśnienia powoująca ążenie czynnika grzejnego w poszczególnych obiegach (la instalacji grawitacyjnych cz gr); Samoczynny opowietrznik o Kocioł Gałązki o Pion Zawory ocinające Naczynie wzbiorcze o Zawór grzejnikowy Grzejnik h Rys. 1.. Instalacja grawitacyjna z rozziałem olnym Strona 1

2 1.. Założenia Przy projektowaniu sieci przewoów przyjmowane są następujące założenia: pomijamy wpływ schłozenia woy w przewoach na wartość ciśnienia grawitacyjnego (o obliczeń hyraulicznych zakłaamy wartość ρ z const i ρ p const opowiaające obliczeniowym t z i t p.); przyjmujemy liniowe schłozenie woy w źróle ciepła i w grzejnikach; ciśnienia czynne są różne w poszczególnych obiegach Obliczanie ciśnienia czynnego w obiegu W instalacjach grawitacyjnych ciśnienie czynne w obiegu równe jest ciśnieniu grawitacyjnemu i wynosi: cz ( ρ ).1 h + ;[Pa] ρ p z 9 o [ 1.3] gzie: ρ p - gęstość woy o temperaturze t p, kg/m 3 ; ρ z - gęstość woy o temperaturze t z, kg/m 3 ; h - różnica wysokości mięzy śrokiem grzejnika i śrokiem źróła ciepła (rys. 1.), m; o - oatkowe ciśnienie czynne spowoowane schłozeniem woy w przewoach rozprowazających, [Pa]: o 0 - la rozziału olnego; o > 0 - la rozziału górnego (metoa obliczania w alszej części materiałów); 1..4 Oeślanie oporów hyraulicznych ziałek Opór hyrauliczny ziałki oeśla wzór: z R L + Z; [Pa] [ 1.4] gzie: R - jenostkowa liniowa strata ciśnienia w przewozie obliczona wg. wzoru, Pa/m; L - ługość ziałki, m; Z - straty ciśnienia wywołane przez opory miejscowe (wzór ), Pa; Jenostkowe straty liniowe można oeślić ze wzoru: λ w R ρ; [Pa / m] [ 1.5] w gzie: λ - współczynnik oporów liniowych zależny o śrenicy i chropowatości przewou oraz o prękości przepływającego czynnika; w - śrenica wewnętrzna przewou, m; ρ z - gęstość woy w przewozie, kg/m 3 ; w - prękość woy w przewozie, m/s oeślona ze wzoru: 4 G w ; [m / s] [ 1.6] Π ρ w gzie: G - strumień masowy woy płynącej w ziałce, kg/s; Wartość R można również oczytać z Nom Do obliczania strat miejscowych służy wzór: w Z ζ ρ; [Pa] [ 1.7] Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Strona gzie: Σζ - suma współczynników oporów miejscowych występujących na ziałce; Opory miejscowe na granicy ziałek zaliczamy o ziałki o mniejszym przepływie. Wartość Z można również oczytać z Nom Oeślanie oporów hyraulicznych obiegów Opór hyrauliczny obiegu jest równy sumie oporów ziałek wchozących w jego skła: n i 1 ( R L + Z ) ;[Pa] [ 1.] obj i i i n i Dobór śrenic przewoów Dobierając śrenice należy mieć na uwaze spełnienia następującego warunku: Wartości oporu hyraulicznego i ciśnienia czynnego powinny być o siebie zbliżone. Błą nie powinien przeaczać 10 %: cz obj ; δ 10% Dobór śrenic należy rozpoczynać o najbarziej niekorzystnego obiegu. Do wstępnego oboru śrenic oeślamy orientacyjną jenostkową stratę ciśnienia która: la najniekorzystniejszego (pierwszego) obiegu wynosi: R or1 ( ) Li cz ;[Pa/m] la kolejnych obiegów wynosi: R or ( ) cz ( R L + Z ) Ln [ 1.9] ( ) z. wsp. ;[Pa/m] zi [ 1.10] gzie: cz - ciśnienie czynne w obiegu, Pa; ΣL - suma ługości ziałek w najbarziej niekorzystnym obiegu, m; ΣL n - suma ługości nowych ziałek w obiegu, m; Σ(RL+Z) z.wsp. - suma oporów hyraulicznych ziałek wspólnych, Pa. Przewoy blisko źróła ciepła obieramy la R nieco większego o R or a przewoy blisko grzejników la R mniejszego o R or. Po wstępnym obraniu śrenic należy sprawzić, czy spełniony został wcześniej poany warunek. δ cz ( ( R L + Z ) obiegu ) cz [ 1.11] 100% 10% gzie: cz - ciśnienie czynne w obiegu, Pa; Σ(RL+Z) obiegu - suma oporów hyraulicznych ziałek w obiegu, Pa. Jeśli powyższa zależność nie jest spełniona, to należy zmienić śrenice przewoów, a w przypaku wyczerpania wszystkich możliwości zastosować elementy ławiące namiar ciśnienia w obiegu Oeślanie namiarów ciśnienia w obiegach Namiary ciśnienia o zławienia w poszczególnych obiegach wyznacza się z zależności: na, i cz, i ( R L + Z ) obiegu, i; [Pa] [ 1.1] gzie: cz,i - ciśnienie czynne w i-tym obiegu, Pa;

3 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Σ(RL+Z) obiegu,i - suma oporów hyraulicznych ziałek w i- tym obiegu, Pa. 1.. Dobór elementów ławiących. Namiary ciśnienia w obiegach należy ławić w ziałkach z grzejnikami. Do ich zławienia należy stosować armaturę służącą o regulacji wstępnej (zawory grzejnikowe i zawory ocinające z regulacją wstępną), lub yzy ławiące. W przypaku yz ławiących ich śrenicę można oeślić ze wzoru: 19 4 G p na ; [mm] [ 1.13] gzie: G na - strumień masowy woy płynącej przez yzę, kg/s; - namiar ciśnienia o zławienia, Pa Zasay rozmieszczania grzejników i prowazenia przewoów Grzejniki: Ze wzglęu na warunki wymiany ciepła grzejniki należy umieszczać po oknami lub przy rzwiach balkonowych, przy ścianach zewnętrznych, w miejscach zapewniających swobony przepływ powietrza. Należy unikać umieszczania grzejników po stropem pomieszczenia oraz nie opuszczać o zbytniego osłonięcia grzejników przez obuowy. Przewoy: Przy projektowaniu sieci przewoów należy zapewnić możliwość prawiłowego opowietrzenia i owonienia instalacji. Sieć przewoów powinna możliwie najótszą rogą łączyć źróło ciepła z grzejnikami. Zarówno w przypaku grzejników jak i przewoów należy brać po uwagę wzglęy architektoniczne (estetyka, kolizje z konstrukcją buynku i z innymi instalacjami). Strona 3

4 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Nom Oeślanie jenostkowych liniowych strat ciśnienia w przewoach Strona 4

5 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Nom. 1.. Oeślanie strat ciśnienia w oporach miejscowych Strona 5

6 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Przykła projektowania sieci przewoów z rozziałem olnym W oparciu o rzuty i rozwinięcie instalacji c.o. obrać śrenice przewoów la obiegów przez grzejniki nr 1i nr 7 w pionie nr 7. Dane wyjściowe: parametry woy instalacyjnej: t z/t p 90/70 C; w instalacji zastosowano grzejniki typu: T1; oznaczenia ziałek i obciążenia cieplne oraz wymiary należy przyjąć zgonie z załączonymi rysunkami Rys. 1. Rzut piwnic skala 1: Rys.. Rzut typowej konygnacji skala 1:100 Strona 6

7 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa NW RB "a" "a" H Rys Rozwinięcie instalacji c.o. skala pionowa 1: m 0.5 m 0.0 m 0.30 m 0.10 m Rys Schemat połączenia grzejnika t C ρ kg/m Gęstość woy w funkcji temperatury Strona 7

8 t z Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Rozział olny - ogrzewanie grawitacyjne / t 90 / 70 C ρ kg / m 3 p Działka Q G l v R Rl Σζ Z Rl+Z Uwagi Nr W kg/s m mm m/s Pa/m Pa Pa Pa Pion nr 6 Obieg przez grzejnik nr 1 w pomieszczeniu nr 1 cz g ρ h Pa Pa / m , ,04,3 5 17, , , 0 0, , ,1 9, ,109 1,6 3 0,13,5 14 3, ,41 1,5 40 0, , ,3 575 >361 Σl Σ , ,04,3 5 17, , , 5 0,07 4, Skorygowana śrenica , ,1 9, ,109 1,6 3 0,13,5 14 3, ,41 1,5 40 0, ,5 63 Σ Ok Obieg przez grzejnik nr 6 w pomieszczeniu nr , ,03 1,4 3 17,5 9 1 Działki wspólne o δ % 4. 6% < 10% 344 δ % 7. 1% < 10% 337 Strona

9 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Działka Q G l v R Rl Σζ Z Rl+Z Uwagi Nr W kg/s m mm m/s Pa/m Pa Pa Pa Obieg przez grzejnik nr w pomieszczeniu nr 11 p cz ( ) 7 Pa g ρ h ( 7 341) 4. Pa/m , , , ,045 4,6 9 17,5 1 7 Σl Σ 31 Działki wspólne o P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 17 Dobrano yzę 4 mm K4 Obieg przez grzejnik nr 9 w pomieszczeniu nr , ,035,5 5 17, Działki wspólne o 5, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 1 Dobrano yzę 3.5 mm K3.5 Obieg przez grzejnik nr 11 w pomieszczeniu nr 1 p cz ( ) 1095 Pa g ρ h ( ) 35.5 Pa/m , , , ,045 4,6 9 17,5 1 1 Σl Σ 117 Działki wspólne o 5, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 449 Dobrano yzę 3 mm K3 Strona 9

10 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Działka Q G l v R Rl Σζ Z Rl+Z Uwagi Nr W kg/s m mm m/s Pa/m Pa Pa Pa Obieg przez grzejnik nr 1 w pomieszczeniu nr , ,035, 4 17, Działki wspólne o 5, 7, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 457 Dobrano yzę.5 mm K.5 Obieg przez grzejnik nr 14 w pomieszczeniu nr 31 p cz ( ) 146 Pa g ρ h ( ) 53Pa/m , ,055 4, , ,055 6, , Σl Σ 75 Działki wspólne o 5, 7, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 76 Dobrano yzę 3 mm K3 Obieg przez grzejnik nr 15 w pomieszczeniu nr , , , Działki wspólne o 5, 7, 10, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 19 Dobrano yzę.5 mm K.5 Strona 10

11 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Działka Q G l v R Rl Σζ Z Rl+Z Uwagi Nr W kg/s m mm m/s Pa/m Pa Pa Pa Obieg przez grzejnik nr 17 w pomieszczeniu nr 10 cz g ρ h Pa 0.5 ( ) 7.4 Pa/m ,00, 0 0,055 3, 6, , ,05 5, Σl 10, Działki wspólne 3 o 5, 11 P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 79 Dobrano yzę 5 mm K5 Obieg przez grzejnik nr 19 w pomieszczeniu nr 110 p cz ( ) 7 Pa g ρ h ( 7 5) 9. Pa/m , , , , ,035, Σl Działki wspólne 3 o 5, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 41 Dobrano yzę 3.0 mm K3.0 Obieg przez grzejnik nr 1 w pomieszczeniu nr 10 g ρ h p cz 0.5 ( ) ( ) Pa 50 Pa/m 0 0 0, ,05 3, 3 0, , ,035, Σl Działki wspólne 3 o 5,16, P Pcz ( Rl + Z) Pa mm 761 Dobrano yzę.5 mm K.5 Strona 11

12 Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Działka Q G l v R Rl Σζ Z Rl+Z Uwagi Nr W kg/s m mm m/s Pa/m Pa Pa Pa Obieg przez grzejnik nr w pomieszczeniu nr 310 p cz 0.5 ( ) 71Pa/m 460 0, ,05 4, Działki wspólne 3 o 5,16, 1, P Pcz ( Rl + Z) Pa ( ) 146 Pa g ρ h mm 10 Dobrano yzę.5 mm K.5 Strona 1