PRZYKŁAD OBLICZENIOWY (Przykład 9.1): Zaprojektować instalację parową, rozdział dolny, przewody kondensatowe zalane, obciążenia cieplne wg schematu obliczeniowego. 1. Dobór kotła Q k = Q obl x (1+a) / 0,9 = 29.950 x (1+0,10) / 0,9 = 36.600 W (9.1.1) Przyjęto kocioł żeliwny parowy, członowy KZ 5 K 4 o mocy nominalnej Qk = 42,6kW, paliwo: koks (lub mieszanka koksu i węgla kamiennego 1:1) Ustawienie i podłączenia kotła zgodnie z PN-87/B-02411 wg rysunku rzutu piwnic 2.1 Określenie przekroju komina (np. wg wzoru uproszczonego Sandera) Fk = 6*a*Qk / h = 6*0,03*42600 / 18,9 = 252 cm 2 (9.1.2) Q k moc dobranego źródła ciepła, W a współczynnik uwzględniający rodzaj paliwa i sposób prowadzenia komina, dla kotłów na paliwo stałe 0,03 h wysokość czynna komina (od podłączenia czopucha do wylotu) Przyjęto najmniejszy dopuszczalny przekrój 0,2x0,2m (400 cm2) murowany z cegły 2.2 Wymagana wysokość komina ze względu na zapewnienie niezbędnego ciągu kominowego: Dla kotła K 5 K 4 wymagany ciąg kominowy wynosi 26 Pa (wg karty katalogowej), temperatura spalin 180 o C Niezbędną wysokość komina zapewniającą uzyskanie odpowiedniego podciśnienia w komorze paleniskowej w uproszczeniu obliczyć można ze wzoru: h min = 39 S / ((1/(273+t z ) - (1/(273+t s )) P b ), m (9.1.3) S - wymagany ciąg kominowy dla kotła, Pa t z temperatura powietrza zewnętrznego (najniekorzystniejsze warunki tj. 12 lub 20), o C t z średnia temperatura spalin, o C P b - ciśnienie barometryczne, Pa (przy braku danych można przyjąć 101325 Pa) h min = 39 x 26 / ((1/(273+12) - (1/(273+180)) 101325) = 7,16 m (warunek spełniony) 2.3 Czopuch Fcz = 1,4*Fk = 1,4 x 400 = 560 cm 2 (9.1.4) Przyjęto przekrój 0,2x0,28m (560 cm2) murowany z cegły 2.4 Wentylacja kotłowni Przyjęto przekrój kanału nawiewnego 0,22x0,22 (powierzchnia brutto 484 cm 2 ) blaszany, zaopatrzony w kratkę na wlocie i wylocie kanału (powierzchnia netto/brutto 0,9) i przepustnicę powietrza zmniejszającą przy pełnym zamknięciu przekrój kanału do 8
powierzchni 80 cm 2. Wylot kanału nawiewnego wyprowadzony 1m nad powierzchnię posadzki z tyłu kotła Przyjęto przekrój kanału wywiewnego 0,14x0,14 (powierzchnia brutto 196 cm 2 ) murowany z cegły (w bloku kominowym), zaopatrzony w kratkę wentylacyjną umieszczoną pod stropem kotłowni o wymiarach 14 x 21 cm (powierzchnia netto/brutto 0,9) i zamykaną wyczystkę na wysokości 30 cm od poziomu posadzki. 3 Zestawienie oporów miejscowych działki średnica zmiana średnicy/ nagłe zwęż./rozsze. zawór odsadzka obejście kolano/łuk Trójnik 1g, 15 grzejnik grzejnikowy 1 x o 1 x k 8g 1,0 10,0 1 x 1 x 2,0 2g-4g, 15 grzejnik grzejnikowy 1 x o odgałęz. zas 9g-11g 1,0 10,0 1 x 1, 3 15-20 2 15 zwężenie 20/15 4 20 prosty x 1 1 x k 8,5 1 x 2,0 4a 20 zwężenie 32/20 5 25 zwężenie 40/25 6 25 zwężenie prosty x 1 3 x ł (rozdzielacz) 7,0 3 x 7 50 kocioł + rozszerz (rozdzielacz) + prosty x 1 5,0 2 x ł 2 x 8, 9, 10 15 11 15 prosty x 1 1 x k 10 1 x 2,0 11a 15 odgał. Suma ζ 13,5 13,0 11,0 7,5 8,0 12,0 4 Dobór średnic i obliczenia hydrauliczne magistrali obliczeniowej dz. Q, kw m, kg/s l, m zgodny/ przeciw. d, mm max(w) w R, /m R l, ζ Z, Rl +Z Obieg grzejnika w pomieszczeniu 407 (pion 1) 1g 0,7 1,08 1,0 p 15 6 4 1,0 1,0 13,5 6,6 7,6 1 0,7 1,08 3,0 p 15 6 4 1,0 3,0 0,2 3,2 2 1,38 2,38 3,0 p 15 6 5 2,5 7,5 0,6 8,1 3 2,06 3,53 3,0 p 20 7 4 1,0 3,0 0,2 3,2 4 2,78 4,75 1,2 p 20 7 6 2,0 2,4 11,0 13,2 15,6 4a 2,78 4,75 13,8 z 20 18 6 2,0 27,6 1,0 28,6 5 10,78 5,13 12,0 z 25 22 13 7,0 84,0 4,0 88,0 6 12,63 18,47 10,0 z 25 22 15 9,0 90,0 7,5 52,5 142,5 7 29,95 51,33 4,0 p 50 12 10 2,0 8,0 8,0 25,6 33,6 Razem: 226,5 103,9 330,4 Długość przewodów poziomych pomiędzy rozdzielaczem kotłowni, a pionem 1 wynosi 35,8m, wymagana odległość pomiędzy odwadniaczami dla przewodów izolowanych 20-50m, przewody rozdzielcze o średnicy 20-25mm (odległość pomiędzy odwodnieniami 40-50m). Ze względu na rozległość sieci przewodów rozdzielczych odwodnienia tylko pod pionami. Prowadzenie przewodów ze spadkiem % w kierunku przepływu, 35,8 x 0,005 = 0,18m. Różnica pomiędzy początkiem, a końcem magistrali (przewody poziome) 18 cm 5. Ciśnienie robocze w źródle ciepła: p r = p grz + (Rl +Z) = 200 + 330,4 = 530,4 (9.1.5) 9
gdzie: p grz wymagane ciśnienie pary w odbiorniku, przyjęto dla grzejników 200 (Rl +Z) opory przepływu pomiędzy źródłem ciepła a najniekorzystniej położonym grzejnikiem Przyjęto ciśnienie robocze (dyspozycyjne) w kotle 550 (dopuszczalny nadmiar ciśnienia w pozostałych grzejnikach 25% z 550 = 137,5 Pa) 6. Dobór średnic i obliczenia hydrauliczne obiegów pozostałych grzejników dz. Q, kw m, kg/s l, m zgodny/ przeciw. d, mm max(w) w R, /m R l, ζ Z, Rl +Z Obieg grzejnika w pomieszczeniu 307 (pion 1) 2g 0,68 1,08 1,0 p 15 6 4 1,0 1,0 13,0 6,5 7,5 Działki wspólne 2-7 222,5 97,1 319,6 Razem: 223,5 103,6 327,1 Nadmiar ciśnienia: 550 200 327,1 = 23 ( 4% ciśnienia dyspozycyjnego) Obieg grzejnika w pomieszczeniu 207 (pion 1) 3g 0,68 1,08 1,0 p 15 6 4 1,0 1,0 13,0 6,5 7,5 Działki wspólne 3-7 215,0 103,0 318,0 Razem: 216,0 109,5 325,5 Nadmiar ciśnienia: 550 200 325,5 = 24,5 ( 4% ciśnienia dyspozycyjnego) Obieg grzejnika w pomieszczeniu 107 (pion 1) 4g 0,72 1,08 1,0 p 15 6 4 1,0 1,0 13,0 6,5 7,5 Działki wspólne 4-7 212,0 102,8 314,8 Razem: 213,0 109,3 322,3 Nadmiar ciśnienia: 550 200 322,3 = 27,7 ( 5% ciśnienia dyspozycyjnego) Obieg grzejnika w pomieszczeniu 421 (pion 3) 8g 2 6 2,5 p 15 6 3 2,0 13,5 4,0 6,0 8 2 6 3,0 p 15 6 3 2,4 0,0 2,4 9 0,92 1,38 3,0 p 15 6 4 4,5 0,2 4,7 10 1,30 2,23 3,0 p 15 6 5 2,3 6,9 0,4 7,3 11 1,85 3,17 1,0 p 15 6 6 3,5 3,5 12 14,4 17,9 11a 1,85 3,17 6,0 z 15 15 6 3,5 21,0 1,8 22,8 Działki wspólne 6-7 98,0 78,1 176,1 Razem: 138,3 98,8 237,2 Nadmiar ciśnienia: 550 200 237,2 = 112,8 ( 20% ciśnienia dyspozycyjnego) Analogicznie liczymy obiegi grzejników 321, 221 Obieg grzejnika w pomieszczeniu 121 (pion 3) 11g 5 6 2,5 p 15 6 3 2,0 13,0 4,0 6,0 Działki wspólne 11, 11a oraz 6-7 122,5 94,3 216,8 Razem: 124,5 98,3 222,8 Nadmiar ciśnienia: 550 200 222,8 = 127,2 ( 23% ciśnienia dyspozycyjnego) 7. Dobór średnic przewodów kondensatowych i odpowietrzających Przewody kondensatowe zalane, odległość źródła ciepła od najdalej i najniżej położonego grzejnika < 50 m Numery działek Obciążenie cieplne w kw mniejsze niż: Średnica przewodu skropliny odpowietrz. Wszystkie działki 32,56 15 15 10
8. Dobór odwadniaczy Pomiędzy grzejnikiem i przewodem kondensatowym montowane są odwadniacze. Ich wielkość można dobierać na przepływ strumienia kondensatu przy różnicy ciśnień przed i za odwadniaczem na podstawie charakterystyki odwadniacza podanej przez producenta. Ze względu na warunki rozruchu instalacji, kiedy ilość powstającego kondensatu jest dużo większa od warunków obliczeniowych można przyjmować przepływ kondensatu 2-3 razy większy niż w warunkach roboczych. Najmniej obciążony grzejnik: Qg = 380 W Najbardziej obciążony grzejnik: Qg = 720 W Ilość kondensatu odprowadzana z grzejników (w zależności od ich wielkości) od 0,65 kg/h do 1,10 kg/h Różnica ciśnienia dyspozycyjnego dla odwadniaczy nie mniej niż 0,22 kpa Dla G = 2,20 kg/h (2 x 1,1) i p = 0,22 kpa dobrano dla wszystkich grzejników odwadniacze płynowe fig M.3300 o średnicy nominalnej 15 mm. 8. Zabezpieczenie kotła (jednosyfonowy przyrząd bezpieczeństwa) Zabezpieczenie kotła wykonać zgodnie z PN-75/B-02412 Kocioł powinien zostać wyposażony w: a) manometr z tarczą 150 mm o zakresie ciśnień 0-1 bara z zaznaczonym czerwoną kreską ciśnieniem 0,055 bara b) wodowskaz z zabezpieczoną przed uszkodzeniem rurką szklaną, dwoma kurkami wodowskazowymi i jednym kurkiem probierczym c) sygnalizator akustyczny (gwizdawkę) informujący o przekroczeniu ciśnienia roboczego, z zamknięciem hydraulicznym, dołączony do przyrządu bezpieczeństwa (jako alternatywa gwizdawka z zamknięciem ciężarkowym podłączona do przestrzeni parowej kotła) d) sygnalizator akustyczny (gwizdawkę) informujący o spadku poziomu wody poniżej dopuszczalnego, umieszczony na zbiorniczku o poj. 4 dm3, którego dno jest umieszczone min. 400mm powyżej linii ciśnień e) kurek spustowy f) miarkownik dopływu powietrza do paleniska g) pompę ręczną do napełniania h) jednosyfonowy przyrząd bezpieczeństwa wg wymiarów: przepustowość przyrządu bezpieczeństwa m= 3600 Q/r = 73,02 kg/h ciśnienie robocze 5,5 kpa średnica przewodu wyrzutowego: Dn1 40 mm (Dz = 48,3 mm Dw1 = 41,8 mm) średnica przewodu ostrzegawczego: Dn2 25 mm (Dz = 33,5 mm Dw2 = 27,0 mm) h1 = pr + 300 mm = 550 + 300 = 850 mm h2 = [7 (Dw2) 2 h1 + 0,785 (Dw1) 2 (h1+h2)] / [7 ((Dw1) 2 +(Dw2) 2 )], mm h2 = 785 mm 11
h3 = 200 mm h4 = 1180 mm zbiornik wyrzutowy h5 = 280 mm, Dw3 = 210 mm opracował dr. inż Bogdan Nowak, Wrocław, 1-4 maja 2003 Literatura: 1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002r w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 75 poz. 690) 2. K. Pieńkowski, D. Krawczyk, W. Tumel, Ogrzewnictwo t. 2, Rozprawy naukowe 65, Politechnika Białostocka, Białystok 1999 3. Rietschel/Rais, Ogrzewanie i klimatyzacja t. 2, Arkady, Warszawa 1973. 4. Recknagel-Sprenger-Honman-Schramek, Ogrzewanie i klimatyzacja, EWFE, Gdańsk 1994 5. PN-75/B-02412 Zabezpieczenie urządzeń wytwarzających parę niskoprężną. Wymagania 12