1. Wone grawitacyjne instalacje centralnego ogrzewania Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa 1 1.1 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. 1.1. 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
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. 1..3 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. 1.1. 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. 1.. 1..5 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 1 1..6 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 ( 0.5 0.67) Li cz ;[Pa/m] la kolejnych obiegów wynosi: R or ( 0.5 0.67) 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. 1..7 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;
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. 1..9 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
Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Nom. 1.1. Oeślanie jenostkowych liniowych strat ciśnienia w przewoach Strona 4
Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Nom. 1.. Oeślanie strat ciśnienia w oporach miejscowych Strona 5
Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa 1..10 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. 3 4 5 1 6 Rys. 1. Rzut piwnic skala 1:100 3 4 101 10 107 10 103 104 109 110 5 105 106 111 11 1 6 Rys.. Rzut typowej konygnacji skala 1:100 Strona 6
Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa NW 307 30 310 311 31 9.00 34 560 60 33 460 15 360 560 14 3.0 6.00 31 07 460 140 3 0 570 30 1 10 360 460 1 30 11 90 470 13 11 1 3.0 RB 3.00 107 460 70 9 10 50 7 19 110 360 0 9 0 340 111 1710 470 10 11 3.0 35 1010 0.00 5 7 60 3310 6 70 4 17 10 510 110 1 11 490 6 50 650 7 1 1 3.0 "a" "a" 5 040 -.4 H 1010 4 4770 3 5350 3 1690 16 3660 3.0-3.00 4 5 6 Rys. 1.3. Rozwinięcie instalacji c.o. skala pionowa 1:100 0.5 m 0.5 m 0.0 m 0.30 m 0.10 m Rys. 1.4. Schemat połączenia grzejnika t C ρ kg/m 3 60 93. 70 977. 0 971. 90 965.3 100 95.4 Gęstość woy w funkcji temperatury Strona 7
t z Materiały o ćwiczeń z ogrzewnictwa Rozział olny - ogrzewanie grawitacyjne / t 90 / 70 C ρ 1. 47 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 1 3 4 5 6 7 9 10 11 1 Pion nr 6 Obieg przez grzejnik nr 1 w pomieszczeniu nr 1 cz g ρ h 9. 1 1. 47. 95 361 Pa 0. 5 361 7. 1 Pa / m 5. 3 1 650 0,007 15 0,04,3 5 17,5 14 19 3660 0,0437 17, 0 0,1 15 5 1 9 347 3 5350 0,0639 3 5 0,1 9,5 9 7 5 1 4 1010 0,109 1,6 3 0,13,5 14 3,5 30 44 5 040 0,41 1,5 40 0,1 15 3 3,5 63 6 5,3 575 >361 Σl Σ 1 650 0,007 15 0,04,3 5 17,5 14 19 3660 0,0437 17, 5 0,07 4,4 76 1 40 116 Skorygowana śrenica 3 5350 0,0639 3 5 0,1 9,5 9 7 5 1 4 1010 0,109 1,6 3 0,13,5 14 3,5 30 44 5 040 0,41 1,5 40 0,19 15 3 3,5 63 Σ 6 344 Ok Obieg przez grzejnik nr 6 w pomieszczeniu nr 11 6 490 0,0059 15 0,03 1,4 3 17,5 9 1 Działki wspólne o 5 35 337 δ 361 344 100% 4. 6% < 10% 344 δ 361 337 100% 7. 1% < 10% 337 Strona
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 1 3 4 5 6 7 9 10 11 1 Obieg przez grzejnik nr w pomieszczeniu nr 11 p cz (.95 + 3) 7 Pa g ρ h 9.1 1.47 0.5 ( 7 341) 4. Pa/m 7 50 0,0301 6 15 0,15 30 10 4 04 470 0,0056 10 0,045 4,6 9 17,5 1 7 Σl Σ 31 Działki wspólne o 5 35 556 P Pcz ( Rl + Z) 7 556 17 Pa 0056 19 4 19 4 4. 0 mm 17 Dobrano yzę 4 mm K4 Obieg przez grzejnik nr 9 w pomieszczeniu nr 111 9 340 0,0041 10 0,035,5 5 17,5 1 17 Działki wspólne o 5, 7 59 546 P Pcz ( Rl + Z) 7 546 1 Pa 0041 19 4 19 4 3. 3 mm 1 Dobrano yzę 3.5 mm K3.5 Obieg przez grzejnik nr 11 w pomieszczeniu nr 1 p cz (.95 + 3 + 3) 1095 Pa g ρ h 9.1 1.47 0.5 ( 1095 57) 35.5 Pa/m 10 1710 0,004 6 15 0,1 14 4 1 96 11 470 0,0056 10 0,045 4,6 9 17,5 1 1 Σl Σ 117 Działki wspólne o 5, 7 59 646 P Pcz ( Rl + Z) 1095 646 449 Pa 0056 19 4 19 4 3. 1 mm 449 Dobrano yzę 3 mm K3 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 1 3 4 5 6 7 9 10 11 1 Obieg przez grzejnik nr 1 w pomieszczeniu nr 11 1 30 0,003 10 0,035, 4 17,5 9 13 Działki wspólne o 5, 7, 10 65 63 P Pcz ( Rl + Z) 1095 63 457 Pa 003 19 4 19 4. 6 mm 457 Dobrano yzę.5 mm K.5 Obieg przez grzejnik nr 14 w pomieszczeniu nr 31 p cz (.95 + 3 + 3 + 3) 146 Pa g ρ h 9.1 1.47 0.5 ( 146 614) 53Pa/m 13 90 0,0110 6 15 0,055 4,6 4 3 14 560 0,0067 10 0,055 6,6 13 17,5 30 43 Σl Σ 75 Działki wspólne o 5, 7, 10 65 700 P Pcz ( Rl + Z) 146 700 76 Pa 0067 19 4 19 4 3. 0 mm 76 Dobrano yzę 3 mm K3 Obieg przez grzejnik nr 15 w pomieszczeniu nr 311 15 360 0,0043 15 0,03 1 17,5 9 11 Działki wspólne o 5, 7, 10, 13 643 654 P Pcz ( Rl + Z) 146 643 19 Pa 0043 19 4 19 4. 3 mm 19 Dobrano yzę.5 mm K.5 Strona 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 1 3 4 5 6 7 9 10 11 1 Obieg przez grzejnik nr 17 w pomieszczeniu nr 10 cz g ρ h 9.1 1.47.95 361 Pa 0.5 ( 361 11 ) 7.4 Pa/m 10. 16 1690 0,00, 0 0,055 3, 6,5 15 41 17 510 0,0061 10 0,05 5, 10 15 19 9 Σl 10, Działki wspólne 3 o 5, 11 P Pcz ( Rl + Z) 361 79 Pa 0061 19 4 19 4 5. 0 mm 79 Dobrano yzę 5 mm K5 Obieg przez grzejnik nr 19 w pomieszczeniu nr 110 p cz (.95 + 3) 7 Pa g ρ h 9.1 1.47 0.5 ( 7 5) 9. Pa/m 1 110 0,0141 6 15 0,07 7 4 0,5 1 43 19 360 0,0043 10 0,035,7 5 15 10 15 Σl Działki wspólne 3 o 5,16 5 310 P Pcz ( Rl + Z) 7 310 41 Pa 0043 19 4 19 4. mm 41 Dobrano yzę 3.0 mm K3.0 Obieg przez grzejnik nr 1 w pomieszczeniu nr 10 g ρ h 9.1 1.47.95 + 3 + 3 1095 p cz 0.5 ( 1095 95) ( ) Pa 50 Pa/m 0 0 0,009 6 15 0,05 3, 3 0,5 1 4 1 360 0,0043 10 0,035,7 5 15 10 15 Σl Działki wspólne 3 o 5,16, 1 95 334 P Pcz ( Rl + Z) 1095 334 761 Pa 0043 19 4 19 4. 4 mm 761 Dobrano yzę.5 mm K.5 Strona 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 1 3 4 5 6 7 9 10 11 1 Obieg przez grzejnik nr w pomieszczeniu nr 310 p cz 0.5 ( 146 319) 71Pa/m 460 0,0055 10 0,05 4,6 37 15 1 55 Działki wspólne 3 o 5,16, 1, 0 319 374 P Pcz ( Rl + Z) 146 374 10 Pa (.95 + 3 + 3 + 3) 146 Pa g ρ h 9.1 1.47 0055 19 4 19 4. 5 mm 10 Dobrano yzę.5 mm K.5 Strona 1