Wymiarowanie instalacji c.o Instalacje bezpompowe (grawitacyjne).

Transkrypt

1 Wymarowane nstalacj c.o Instalacje bezpompowe (grawtacyjne). Po oblczenu potrzeb ceplnych oraz przyjęcu parametrów rozwązana nstalacj, należy oblczyć całkowte straty cśnena w obegach zładu ogrzewczego porównać je z cśnenem czynnym. Oblczena przeprowadzane są dla założonych parametrów czynnka grzejnego (t z /t p ) zewnętrznej temperatury oblczenowej.

2 Po wykonanu rozwnęca nstalacj ogrzewana następuje podzał całego zładu na dzałk oraz oblczene strumena masy czynnka (m): m Qo,d c p t z t p Pozwala na dobór średnc dzałek na określene łącznych strat cśnena dla obegu złożonego z n-dzałek: Δp s n 1 Δp n 1 kg/s R l Z Ze gdze l jest długoścą -tej dzałk (m), R to jednostkowy spadek cśnena lnowego na tej długośc (Pa/m), Z to mejscowe straty cśnena na -tej dzałce (Pa), zaś Z e to straty cśnena nnych elementów nstalacj (Pa). Następne sprawdza sę relację pomędzy cśnenem czynnym, a łącznym stratam cśnena. Pownna być zachowana równość p cz = p s. Cśnena czynne wyznacza sę z następujących zależnośc: Δp d cz p z g g h ρ ρ Δpcz g hρ p ρz Δpoch rozdzał dolny rozdzał górny

3 Oblczena rozpoczyna sę od obegu najbardzej nekorzystnejszego - grzejnk najdalej położony w ln pozomej od źródła cepła, a jednocześne położony najnżej nad kotłem (grzejnk o różncy wysokośc h 1 w pone II). Kolejnym krokem jest określene lośc przepływającego czynnka przez wszystke j-dzałk wybranego obegu. Przyjmując wstępne, że opory lnowe mejscowe wynoszą po 50% łącznych strat cśnena, ustala sę tzw. orentacyjny spadek na długośc dzałek (R or ): h1 h1 R 0,5 Δp Mając wartość R or korzystając z wykresu, poszukuje sę punktu przecęca obu ln (R or,, m), wskazującego średncę przewodu dzałek; często ne trafa sę bezpośredno na welkość handlową średncy potrzebna jest jej zmana, a węc zmana jednostkowej straty na długośc na wartość rzeczywstą (R rz, ) or cz j 1 l

4 R RZ R OR Nomogram do określana lnowych strat cśnena (R) w nstalacjach ogrzewań wodnych (stalowych).

5 Jeżel oblczena dotyczą ponów lub pozomych przewodów rozprowadzających, wówczas należy wyberać średnce wększe, co powoduje zmnejszene rzeczywstej straty cśnena. Natomast gdy dotyczą one dzałek będących gałązkam grzejnkowym, wtedy należy wyberać średnce mnejsze. Jednocześne z wyborem średncy odczytuje sę prędkość przepływu czynnka, a zestawając opory mejscowe ( ) oblcza sę wartośc mejscowych strat cśnena (Z). Dokonując oblczeń dla wszystkch dzałek wybranego obegu uzyskuje sę całkowte straty cśnena, które porównuje sę z określonym wcześnej cśnenem czynnym. Gdy wartośc te różną sę węcej nż 5%, koneczne jest zmnejszene lub zwększene jednej z dobranych średnc Po zwymarowanu obegu najbardzej nekorzystnego przechodz sę do obegów pozostałych, uwzględnając już wcześnej dobrane średnce. Przykładowo, dla grzejnka o różncy wysokośc h 2 położonego w pone I R h or h h h h Δp Δp l 2 0,5 l cz Porównane wększego cśnena czynnego dla grzejnka o różncy wysokośc h 2 (ponad środkem kotła) ze stratam cśnena w jego obegu prowadz do stwerdzena, że w obegu tym stneje nadmar cśnena, który może być zdławony odpowednm zaworem grzejnkowym lub poprzez zastosowane elementu dławącego jakm jest np. kryza. rz k 1

6 Z Nomogram do określana mejscowych strat cśnena (Z) w nstalacjach ogrzewań wodnych (stalowych).

7 Podobne dokonuje sę oblczeń ogrzewań bezpompowych z górnym rozdzałem czynnka grzewczego, a jedyną różncą jest koneczność uwzględnena spadku temperatury czynnka w przewodach, zwększającego cśnene czynne. Instalacje pompowe (otwarte). W układach z wymuszonym obegem czynnka grzejnego opory przepływu wody są równoważone cśnenem pompy oraz (częścowo) cśnenem grawtacyjnym. Do podstawowych warunków poprawnego wymarowana nstalacj pompowych z otwartym systemem zabezpeczeń należy poprawne określene wartośc jednostkowych strat lnowych dla przewodów, co pozwala na właścwy dobór średnc oraz na odpowedne uwzględnene cśneń grawtacyjnych. Punktem wyjśca dla określena oporów przepływu czynnka w nstalacjach pompowych jest przeprowadzene szacunków ekonomcznych, polegających na zestawenu nakładów nwestycyjnych kosztów eksploatacyjnych oraz wskazane ekonomcznej wartośc tych oporów. Średne wartośc tak wyznaczonych jednostkowych oporów lnowych dla typowych nstalacj wewnętrznych wynoszą 5080Pa/m.

8 W praktyce stosuje sę następujące zasady: prędkość przepływu czynnka w pozomych przewodach rozprowadzających (m/s) ne pownna być lczbowo wększa nż średnca nomnalna przewodu (w dm), prędkość przepływu czynnka przez gałązk grzejnkowe ne pownna być wększa od 0,2 m/s (szczególne gdy są prowadzone ze spadkem przecwnym do kerunku przepływu czynnka), dla przewodów pozomych bez wyraźnych spadków, prędkość przepływu czynnka ne pownna być wększa od 0,4 m/s, co pozwala na ch samoodpowetrzene. Prędkość przepływu czynnka w ponach grzewczych pownna wynkać z zasady ch samonośnośc ; zasada ta oznacza, że dobór średnc ponów wnen być tak, aby opory przepływu równoważyły wartość cśnena grawtacyjnego. Udzał cśnena grawtacyjnego w pokonywanu oporów przepływu może być zmenny uzależnony jest główne od wysokośc ponów. Projektując nstalację pompową pamętać należy równeż o zapewnenu jej dużej statecznośc hydraulcznej, poneważ w nnym przypadku ne będze spełnone zadane utrzymywana temperatury w ogrzewanych pomeszczenach w zadanym wąskm paśme tolerancj (1 K). Decydujące znaczene mają straty cśnena w tzw. małych obegach, czyl w grzejnkach z gałązkam zaslającym powrotnym z armaturą. Pownny one być duże w porównanu do oporów przepływu dla całego obegu.

9 Porównane cśneń czynnych strat cśnena w pone ogrzewana pompowego: A schemat ponu z jednakowym grzejnkam, B cśnena grawtacyjne, C straty cśnena w pone, D wynkowe cśnena dyspozycyjne dla obegów grzejnków.

10 Ilustracja zman cśneń w małych obegach ponu: 7 lna cśneń po zdławenu przepływu, p KR,0 cśnene tracone na kryze w obegu grzejnka 0, p KR,n - cśnene tracone na kryze w obegu grzejnka n

11 Współczesne wymog spełnają pompowe układy systemu zamknętego, które wyróżnają sę: zastosowanem przeponowych naczyń wzborczych, hermetycznym rozwązanem odpowetrzena (ogranczane procesów korozyjnych zwększene żywotnośc nstalacj), stosowanem pomp hermetycznych, możlwoścą montażu cepłomerzy, lekkch grzejnków oraz zaworów termostatycznych. Przy wymarowanu zamknętych nstalacj dwururowych z zaworam termostatycznym z uwag na dzałane zaworów termostatycznych dogodnejsze jest wykorzystywane warunku optymalnego zakresu lnowych strat cśnena (R opt = 5080Pa/m). Dawne kryterum statecznośc hydraulcznej zostało zastąpone kryterum dławena. Istneje obowązek dobrana zaworu o pożądanym autorytece. Autorytet zaworu termostatycznego (a ZT ) jest określony za pomocą stosunku różnc cśneń: Δp ΔpZT 0,3 a ZT Δp Δp S n ZT Rl Z 1 S 0,8 0,7 Δp G,max

12 W praktyce wymarowane omawanej nstalacj centralnego ogrzewana sprowadza sę do spełnena kryterum maksymalnej prędkośc przepływu czynnka przez przewody w zależnośc od materału. Sposób postępowana jest następujący: oblczene straty cśnena wywołane oporam tarca mejscowym dla wszystkch dzałek projektowanej nstalacj przy zachowanu warunku ne przekraczana dopuszczalnej prędkośc przepływu czynnka przez przewód o określonej średncy, czyl w w max (lub przy założenu optymalnego zakresu lnowych strat cśnena (R opt = 5080 Pa/m). oblczene dla wszystkch nobegów nstalacj straty cśnena zgodne z zależnoścą: RlZ p oblczene wartośc grawtacyjnego cśnena czynnego p cz = 0,7gh( p z ), ustalene, który z wymarowanych obegów jest najbardzej nekorzystny, czyl n dla którego wartość W jest maksymalna: W RlZ 0,7 pczmax dla ustalonego obegu najbardzej nekorzystnego należy dobrać zawór z głowcą termostatyczną przy wykorzystanu kryterum dławena oraz określć stratę cśnena na tym zaworze (p ZT ) przy oblczenowym przepływe czynnka przez grzejnk,

13 cśnene dyspozycyjne pompy określa zależność: ZT max n cz p d p p 0,7 Z Rl p p stratę cśnena na zaworze dla pozostałych obegów określa sę z zależnośc n cz d ZT p 0,7 Z Rl p p Ostatną czynnoścą jest ustalene nastawy wstępnej wszystkch zaworów w oparcu o uzyskane wartośc p ZT. W tym celu należy posłużyć sę charakterystykam zaworów.

14 Dla zapewnena tej statecznośc hydraulcznej ne jest wystarczające zastosowane poprawne dobranych zaworów termostatycznych. Zmana przepływu czynnka grzejnego, powoduje równoczesne zmany cśneń w nstalacj Dotyczy to poszczególnych ponów, w których panować mogą zróżncowane cśnena, powodujące pojawene sę nad- lub podprzepływów w poszczególnych częścach nstalacj. Przecwdzałane takm nekorzystnym zmanom, a węc uzyskane wysokej statecznośc hydraulcznej nstalacj ogrzewana z zaworam termostatycznym jest zatem możlwe przy jednoczesnym wyposażenu ponów w regulatory różnc cśneń. Regulatory spełnają rolę kryz (stosowanych we dawnej w układach z ręcznym zaworam regulacyjnym) oraz utrzymują różncę cśneń pod ponam na stałym pozome (około 1020kPa).

15 Przykład stablzacj cśnena za pomocą regulatorów różncy cśneń 1 wrzecono ogranczające, 2 pokrętło nastawy, 3 zespół przepony sterującej 4, 5 sprężyna, 6 wrzecona, 7 korpus, 8 przesłona dławąca, 9 grzybek, 10 kurek spustowy, zaślepka dolna boczna, 13 nastawa.

16 W klasycznym zestawe grzejnkowym występują także zawory termostatyczne (proste lub kątowe) z głowcą, rurka dystansowa oraz rozdzelacz przygrzejnkowy. Rozdzelacz ten pozwala na regulację wykonana nastawy specjalnym kluczykem. Grzejnkowy zestaw przyłączenowy: 1 grzejnk, 2 zawór termostatyczny z głowcą, 3 rurka dystansowa, 4 - rozdzelacz grzejnkowy z kluczem nastawnym, 5 krzyżak rurowy. Uwaga: W pozomych układach jednorurowych zamast krzyżaka rurowego następuje rozdzelene przewodu zaslającego poszczególne grzejnk. W układach dwururowych mus być spełnone kryterum dławena podające zakres dopuszczalnych zman autorytetów zaworów termostatycznych. Jeżel jednak zastosowane zostaną podponowe stablzatory różnc cśneń, wówczas kryterum to będze dotyczyło cśnena stablzowanego.

17 Oczywstym wymaganem będze równeż wyrównane oporów przepływu w rozdzelaczach umeszczonych na ponach zaslających poszczególne pętle. Dokonuje sę tego za pomocą zaworów regulacyjnych ZR1 ZR2, przeznaczonych do wyrównywana przepływów w poszczególnych obegach. Rozdzelacze wraz z umejscowenem zaworów regulacyjnych Dla układu jednorurowego należy uwzględnć fakt, że czynnk grzejny przepływa kolejno przez wszystke zestawy przyłączy grzejnkowych. Dla tego przypadku określć należy wartość współczynnka rozpływu ( r ), którą zadaje sę za pomocą elementu nastawnego znajdującego sę w przyłączach grzejnkowych. Wykonując oblczena hydraulczne układów jednorurowych z przewodów medzanych, często korzysta sę ze wstępnego doboru ch średnc oraz odpowadających m jednostkowych oporów przepływu, a także z uproszczonego sposobu oblczeń strat cśnena wywołanych oporam mejscowym (zamast uwzględnać w sposób tradycyjny opory mejscowe stosuje sę zastępczą długość przewodu l z = d(/).

18 Ogrzewana płaszczyznowe W ogrzewanach płaszczyznowych wpływ powerzchn grzejnych na ludz ma charakter kerunkowy, co oznacza, że cało ludzke jest ne tylko opromenowane z jednej strony, ale także, że natężene promenowana ceplnego maleje wraz z kwadratem odległośc cała od płaszczyzny promenującej. Nezbędnym dla zachowana równowag ceplnej organzmu jest spełnene równośc: A t B t R K r K K r o K r α α B oraz α q q α α 1 A Rodzaj pomeszczena Współczynnk A Pomeszczena meszkalne (pokoje) 38 Łazenk (także pływalne, łaźne, tp.) Hale przemysłowe przy pracy lekkej Przy pracy cężkej Sale operacyjne R K R w r t t α t t α w R t t 0,5 t 0 t t V 0,34 t t ka t t A α e p j s e s g g g Powstają układy j+1 - równań lnowych (po pomnęcu nelnowośc zwązanej z przenkanem powetrza wentylacyjnego przez przegrody pomeszczena przyjęca pewnej lośc powetrza)

19 α V t Kc A c t c α rg A g g c U c A c c t e cρt t α A t α A t e Kc c c Kg g g 1 A g g Kg c Oblczane są: temperatura wewnętrzna (t ), temperatura powerzchnowa zastępczej przegrody wewnętrznej ( c ) oraz temperatura płaszczyzny grzejnej ( g ). Określene tej temperatury umożlwa zwązane jej z temperaturam powetrza przegród otaczających pomeszczene oraz wyznaczene przewdywanej średnej oceny (PMV) dla człoweka przebywającego w wybranym mejscu tego pomeszczena. W oparcu o tego typu analzy możlwe jest równeż wskazane optymalnych temperatur płaszczyzn grzejnych zwązanych z konstrukcją budynku. Zaletą ogrzewań płaszczyznowych jest możlwość kerowana emsją fal ceplnych, a także ch samoregulowalność. Ujawna sę ona zmnejszanem emsj cepła w marę wzrostu temperatury powerzchnowej płyt grzejnych, której towarzyszy wzrost ntensywnośc strumen konwekcyjnych przy jednoczesnym ogranczenu cyrkulacj powetrza w pomeszczenu.

20 1 posadzka, 2 podłoże (np. betonowe), 3 zolacja ceplna, 4 strop właścwy, 5 przewody grzejne, 6 tynk, l rozstaw przewodów grzejnych. Ogrzewane suftowe W ogrzewanach suftowych rolę płyty grzejnej spełna strop z zabetonowanym przewodam, którym przepływa czynnk grzejny. Ze względu na spełnene wyżej przedstawonego układu równań temperatura powerzchn wewnętrznej stropu ne pownna być zbyt wysoka. Zależy to główne od wysokośc pomeszczeń oraz zwązanego z ną promena płyty grzejnej.

21 A wg = (a + 0,5l)(nl + b) A wg = (a + 1,75l)(nl + b) Zapotrzebowane mejsca na wężowncę grzejną (n to lczba przewodów w wężowncy, zaś b jest dodatkem ze względu na szerokość pasa obrzeża na rysunkach b = l/2)

22 Ogrzewane ścenne Obecne w budynkach o dużej zolacyjnośc ceplnej przegród zewnętrznych możlwe jest sytuowane urządzeń grzejnych równeż w ścanach zewnętrznych lub w ch częśc. Perwsze z nch (frma Wath) wykonane są najczęścej z przewodów medzanych (nazywanych cepłowodam) połączonych kolektorem tworzących, tzw. panel grzewczy, którego schemat przedstawono obok. Panel umeszczony jest w ścane pokryty warstwą tynku o grubośc około 3 cm. Po okrese 1 mnuty ścana osąga wymaganą temperaturę około C. Czynnk grzewczy znajduje sę jedyne w kolektorze transportującym.

23

24 Wdok płyty z wkładem grzewczym, stosowany w ogrzewanach typu Lago Mont Schemat ścany grzejnej z 3 modułam Lago o różnej wysokośc: 1 moduł grzewczy, 2 - moduł montażowy, 3 automatyczny zawór odpowetrzający, H m S m wymary modułu grzewczego, H mo S mo wymary montażowe.

25 Lstwa przyścenna Lago z przewodam grzewczym obudową alumnową

26 1 ścana, 2 tynk, 3 wykończenowa warstwa podłog, 4 wylewka betonowa, 5 zolacja brzegowa, 6 welowarstwowy przewód grzewczy, 7 uchwyt do przewodu (spnka), 8 zolacja przecw-wlgotnoścowa, 9 - zolacja ceplna, 10 strop. Ogrzewane podłogowe Z uwag na warunk komfortu ceplnego zalecane jest, aby temperatura powerzchnowa płaszczyzny podłog w pomeszczenach ogólnego użytku ne przekraczała wartośc p = C (w łazenkach C). Podobne jak w przypadku ogrzewań suftowych ważne jest odpowedne umeszczene w podłodze wężownc z przewodów, którym przepływa czynnk grzejny.

27 Przykłady rozwązań podłóg grzejnych: A typowy grzejnk podłogowy (brzegowy), B posadzka kamenna ze szczelną dylatacyjną, C mocowane przewodów wężowncy grzejnej za pomocą specjalnych spnek). Oznaczena: 1 taśma brzegowa, 2 wykładzna podłogowa, 3 wylewka betonowa z umeszczoną w nej wężowncą grzejną, 4 zolacja wlgotnoścowa, 5 zolacja termczna, 6 strop, 7 posadzka kamenna, 8 zaprawa klejąca, 9 - fuga dylatacyjna, 10 warstwa jastrychu, 11 spnk U- kształtowe do mocowana przewodów grzejnych.

28 Schematy wężownc grzejnych umeszczone w polu podłog pomeszczena o wymarach A B: l rozstaw przewodów wężowncy: L 1, L 2, L 3, L 4 odległośc od ponowych ścan zewnętrznych (mnmum 0,5m) wewnętrznych (około 0,150,3m). Uwaga: ze względów budowlanych wymary A oraz B są często powększane o 1530cm wężownca pętlowa, 2 wężownca ślmakowa (spralna), 3 wężownca w strefe brzegowej (jako nezależny obekt), 4 wężownca meandrowa.

29 Dla przyjętego rozstawu przewodów wymagane jest sprawdzane temperatury podłog, która we wszystkch przypadkach ne pownna przekraczać C. Temperatura zaslana ne pownna być wyższa od C, zaś temperatura powrotu C. Przy prędkośc przepływu w grancach 0,10,5(0,6) m/s długość pojedynczego obwodu grzewczego ( 16) ne pownna przekraczać 120 m. Przewody grzewcze łączone są za pomocą złączek mosężnych zacskowych (z uszczelkam typu O- rng), zaś jako połączene z nstalacją stosuje sę rozdzelacze z wbudowanym na stale zaworam odcnającym lub termostatycznym, wyposażone w odpowetrznk. Zawory regulacyjne montuje sę na kolektorach powrotnych. Służą do wyrównywana przepływów w poszczególnych obegach. Dodatkowym wyposażenem rozdzelaczy (umeszczanych zwykle we wnęce ścennej lub specjalnej szafce naścennej) są zawory spustowe. Rozdzelacze z wbudowanym zaworam odcnającym (typ RP - po lewej) oraz z zaworam termostatycznym (typ RPT )

30 W meszkanu można klka wężownc zaslać z jednego rozdzelacza. Oblczena należy rozpocząć od pomeszczena o najwyższej wymaganej temperaturze wewnętrznej lub też charakteryzującego sę najwększym potrzebam ceplnym (W/m 2 ). Gdy w pomeszczenu ne wystarcza pojedyncza wężownca grzejna lub gdy opory przepływu przez pojedynczą wężowncę są wększe od 20 kpa, wówczas należy stosować układy równolegle połączonych wężownc grzejnych, w których temperatura czynnka zaslającego jest dentyczna.

31 Schemat rozmeszczena w pomeszczenu wężowncy grzejnej w jego strefe brzegowej (1) oraz pobytowej (2) Schemat regulacj ogrzewana podłogowe: 1 zawór termostatyczny, 2 - głowca termostatyczna z czujnkem zewnętrznym (zdalnym), 3 kolektor zaslający rozdzelacza RP z zaworam odcnającym, 4 kolektor powrotny rozdzelacza RP z zaworam regulacyjnym, 5 zawór kulowy, 6 termostat pokojowy, 7 odpowetrznk automatyczny.

32 Schemat zabezpeczeń częśc układu z ogrzewanem podłogowym przy obsługwanu pomeszczeń o różnych potrzebach ceplnych: 1 zawór kulowy, 2 - kolektor zaslający rozdzelacza z zaworam termostatycznym, 3 kolektor powrotny rozdzelacza RP z zaworam regulacyjnym, 4 głowce termostatyczne z czujnkam zewnętrznym, 5 termostaty pokojowe, 6 - odpowetrznk automatyczny. Układy meszające z zaworem trójdrogowym: 1 zawór termostatyczny trójdrogowy, 2 głowca termostatyczna z czujnkem przylgowym, 3 pompa obegowa, 4 rurowy zawór kontaktowy (elektryczny), 5 zawór kulowy, 6 termometr. Układy meszające z zaworem termostatycznym obejścowym: 14 jak na rys obok, 5 zawór regulacyjny na obejścu, 6 - zawór kulowy, 7 termometr.

33 Można także łączyć ogrzewana podłogowe grzejnkowe o różnących sę temperaturach zaslana; wówczas stosuje sę układ z obnżenem temperatury zaslana wężownc, z czujnkem temperatury na przewodze zaslającym wężowncę pompy obegowej.

34 1,8 m 0,1 m C 2 Ponowe rozkłady temperatur zmerzone w środku pomeszczena (o wysokośc 3 m) dla trzech rodzajów ogrzewań: 1 rozkład dealny, 2 ogrzewane grzejnkam konwekcyjnym, 3 ogrzewane podłogowe.

35 Dla ogrzewań płaszczyznowych wyróżnć można następujące korzystne cechy: - duża samoregulowalnoć, polegająca na zmnejszenu strumena cepła przekazywanego do ogrzewanych pomeszczeń, wówczas gdy następuje spadek różncy temperatur pomędzy temperaturą płaszczyzny grzejnej a temperaturą powetrza, - możlwość kerowana strumenem cepła oraz kształtowana ponowego rozkładu temperatur w sposób zblżony do pożądanego, - nska jest temperatura zaslana w zwązku z tym nższe są koszty eksploatacyjne, - możlwość korzystana z gotowych procedur oblczenowych (programów komputerowych) pozwalających na szybke opracowane projektu ogrzewana.