PROJEKT WYKONAWCZY Termomodernizacja budynku Pływalni Krytej Instalacja kolektorów słonecznych 42-216 Częstochowa, Al. Niepodległości 20/22 ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA Część opisowa: 1. Cel i podstawa opracowania. 2. Kolektory słoneczne. 3. Zabezpieczenia ppoż. 4. Wytyczne materiałowe. 5. Uwagi końcowe. Cześć rysunkowa: 1. Rzut dachu - instalacja kolektorów słonecznych skala 1:100 2. Podłączenie rur do kolektorów słonecznych skala 1:100 3. Schemat instalacji słonecznej dla basenu - eko-technologie.eu Krzysztof Żelazkiewicz ul.borelowskiego 29, 42-200 Częstochowa tel./fax. 34 322-12-52 1
PROJEKT WYKONAWCZY Termomodernizacja budynku Pływalni Krytej Instalacja kolektorów słonecznych 42-216 Częstochowa, Al. Niepodległości 20/22 1. CEL I PODSTAWA OPRACOWANIA Celem opracowania jest sporządzenie projektu wykonawczego instalacji kolektorów słonecznych na potrzeby budynku Pływalni Krytej w Częstochowie. Planowana lokalizacja obiektu to: 42-216 Częstochowa Al. Niepodległości 20/22 Szczegółowe dane dotyczące przeznaczenia funkcjonalnego poszczególnych pomieszczeń oraz rozwiązań konstrukcyjnych wg projektu architektury i konstrukcji. Podstawą do wykonania niniejszego opracowania są: zlecenie Inwestora; podkłady architektoniczno-budowlane; aktualnie obowiązujące normy i przepisy prawne. 2. KOLEKTORY SŁONECZNE Zaprojektowano system solarny, którego zadaniem jest wykorzystanie energii słonecznej do podgrzewania wody basenowej oraz ciepłej wody użytkowej. Spis zaprojektowanych urządzeń przedstawiono w załączniku obliczeniach i doborach. Kolektory usytuowane będą nad częścią łącznika, na specjalnie zaprojektowanej konstrukcji. Rurarz od kolektorów do zbiornika będzie wykonany np. z rury miedzianej, którą zaizolować należy otulinami odpornymi na temperaturę 200 C - nie ujęte w cenie wyżej wymienionego zestawu. Rurarz może być wykonany z innych materiałów z zastosowaniem określonych wymagań. Powyższe rozwiązania zaprojektowano na podstawie wytycznych projektowych dla systemów solarnych, wypełnionej ankiety oraz po konsultacji z inwestorem. eko-technologie.eu Krzysztof Żelazkiewicz ul.borelowskiego 29, 42-200 Częstochowa tel./fax. 34 322-12-52 2
PROJEKT WYKONAWCZY Termomodernizacja budynku Pływalni Krytej Instalacja kolektorów słonecznych 42-216 Częstochowa, Al. Niepodległości 20/22 2.1. Dobór urządzeń instalacji solarnej dla krytej pływalni Dane do obliczeń: powierzchnia basenu: 300 m2 zużycie cwu: 50 os/h x 20 l/os x 4h = 4000 l/d temp. cwu.: 38st.C Typ. kolektora : KS2600 Powierzchnia czynna: 2,36 m2 Obliczenia: Dobór liczby kolektorów do basenu (tylko straty z parowania): Lk1=Fb*k1*Lh*0,694/(k2*Fk) Powierzchni a lustra wody Fb [m2]: wskaźnik parowania k1 [kg/m2h]: Liczba godzin kiedy basen jest odkryty Lh: Zysk z 1m^2 kolektora k2 [kwh/m2d] Powierzchni a czynna kolektora Fk [m2]: Obliczona liczba kolektorów Lk1: 300 0,1 24 3,5 2,36 60,5 Dobór liczby kolektorów do zapotrzebowania cwu.: Lk=Qd/(k*Fk) Dzienne zapotrzebowanie na ciepło do c.w.u Zysk solarny z 1 m^2 Powierzchnia jednego kolektora Powierzchnia wszystkich kolektorów Liczba kolektorów obliczona Qd [kwh/d] k [kwh/m2] Fk [m^2] F [m^2] [szt.] 130,36 3,5 2,36 11,8 15,8 Obliczeniowa liczba kolektorów: 60,5 + 15,8 = 77 szt. Ze względu na ograniczone miejsce na dachu dobrano: 50 szt. KS2600 Szczegółowe obliczenia przedstawiono w załączniku. eko-technologie.eu Krzysztof Żelazkiewicz ul.borelowskiego 29, 42-200 Częstochowa tel./fax. 34 322-12-52 3
PROJEKT WYKONAWCZY Termomodernizacja budynku Pływalni Krytej Instalacja kolektorów słonecznych 42-216 Częstochowa, Al. Niepodległości 20/22 3. ZABEZPIECZENIA PPOŻ. Prace należy prowadzić ze szczególnym uwzględnieniem bezpieczeństwa przeciwpożarowego. Nie można prowadzić prac spawalniczych w pomieszczeniach, w których znajdują się materiały łatwopalne. Pomieszczenia te należy opróżnić i zapewnić środki ppoż. przed rozpoczęciem prac. Przejście przewodami, kanałami przez wszystkie przegrody oddzielenia i wydzielenia pożarowego należy wykonać w klasie odporności ogniowej tych przegród, np. w systemie HILTI, zgodnie z technologią producenta, zawartą w aprobatach technicznych. Przejście przewodów niepalnych w izolacji kauczukowej zabezpieczyć jak rury palne (np. osłonami lub opaskami ogniochronnymi CP 644 lub CP 648-S). Można też wykonać przejścia jako grupowe (wiele przewodów w jednym przepuście) z zastosowaniem dodatkowo piany ogniochronnej CP 620. Na kanałach wentylacyjnych montować klapy ppoż. z wyzwalaczem termicznym. 4. WYTYCZNE MATERIAŁOWE Instalację do transportu medium grzewczego zaprojektowano z rur stalowych, mocowanie przewodów do konstrukcji systemowe, punkty stałe i przesuwne (wg wytycznych producenta rur). Rurociągi izolowane termicznie, według specyfikacji: elementy prowadzone w budynku - otulina Thermaflex pokryta specjalną folią odporną na rozrywanie, grubości 6mm, elementy prowadzone w pomieszczeniu technicznym - wentylatorni, izolowane Thermaflex 20mm w płaszczu z PVC. 5. UWAGI KOŃCOWE Całość prac wykonać zgodnie z: obowiązującymi przepisami BHP i ppoż.; eko-technologie.eu Krzysztof Żelazkiewicz ul.borelowskiego 29, 42-200 Częstochowa tel./fax. 34 322-12-52 4
PROJEKT WYKONAWCZY Termomodernizacja budynku Pływalni Krytej Instalacja kolektorów słonecznych 42-216 Częstochowa, Al. Niepodległości 20/22 Warunki techniczne wykonania i odbioru instalacji wodociągowych, COBRTI INSTAL, Warszawa 2003; Warunki techniczne wykonania i odbioru instalacji kanalizacyjnych, COBRTI INSTAL, Warszawa 2006; Warunki techniczne wykonania i odbioru instalacji wentylacyjnych, COBRTI INSTAL, Warszawa 2002; Warunki techniczne wykonania i odbioru instalacji ogrzewczych, COBRTI INSTAL, Warszawa 2003; Warunki techniczne wykonania i odbioru węzłów ciepłowniczych, COBRTI INSTAL, Warszawa 2003; wytycznymi producentów urządzeń. Urządzenia i materiały użyte przy wykonawstwie powinny posiadać dopuszczenia do stosowania w budownictwie i odpowiednie atesty. Wszelkie przywołane nazwy własne produktów i materiałów służą określeniu pożądanego standardu wykonania. Dopuszcza się zastosowanie innych materiałów i urządzeń o parametrach nie gorszych, niż wymienione w opracowaniu, po uzyskaniu akceptacji Projektanta i Inspektora Nadzoru. eko-technologie.eu Krzysztof Żelazkiewicz ul.borelowskiego 29, 42-200 Częstochowa tel./fax. 34 322-12-52 5
ZAŁĄCZNIK OBLICZENIA Dobór urządzeń do instalacji słonecznej dla pływalni w Częstochowie: 1. Zapotrzebowanie na c.w.u Dobowe zapotrzebowanie cwu : V2 = 4000 [l] Sumaryczne zużycie: V = 4,0 [m3/d] Ciepło właściwe wody: cp = 4,19 [kj/kg*k] Gęstość wody : ρ = 1000 [kg/m3] Temperatura wody zimnej : t_zw = 10 [ C] Wymagana temperatura c.w.u: t_cw = 38 [ C] Sumaryczne dobowe zużycie ciepła na potrzeby c.w.u : Qd=(V*ρ*cp*(t_cw-t_zw)/3600)/(na*no) Qdcwu = 130,4 [kwh/d] Sumaryczna dobowe zapotrzebowanie na ciepło do grzania basenu: Qdb= 500 [kwh/d] 2. Dobór liczby kolektorów Zysk solarny z 1 m2 kolektora : k = 4 [kwh/m2] Powierzchnia kolektora Hewalex KS2600 [m2]: Fk1 = 2,36 [m2] Obliczona ilość kolektorów : Lk = Qd/ (k*fk) Lk = 67 [szt.] Dobrana ilość kolektorów KS2600: Lk' = 50 [szt.] Sumaryczna powierzchnia czynna kolektorów [m2] : Fk = 118 3. Dobór podgrzewaczy cwu Sumaryczne dobowe zużycie ciepła na potrzeby c.w.u : Qz = 130 [kwh] Pojemność cieplna 1m3 wody podgrzewanej z 10ºC do 70ºC: q = 1*ρ*cp*(70-10)/3600 q = 69,83 [kwh] Współczynnik wykorzystania ciepła w godzinach pracy kolektorów: kp = 0,3 Obliczeniowa pojemność zasobnika: Vz = {(1-kp)*Qz}/q Vz = 1,31 [m3] Dobrano 2 zasobniki SAC po 800 litrów każdy i Zasobnik SAC 1000 ogrzewany z węzła ciepł.
4. Dobór rur głównych na obiegu glikolowym Wymagany przepływ przez jeden kolektor : V'k = 1,5 [l/min] Średnice rur - Obieg solarny Ilość kolektorów n Przepływ przez n kolektorów Min. przekrój rury średnica oblicze - niowa dobrana rura Cu DzxG średnica dobranej rurydw prędkość w rurach [szt.] [m^3/h] [m^2] [mm] [mm] [mm] [m/s] 5 0,45 0,00025 18 22x1 20 0,4 10 0,9 0,0005 25 28x1 25 0,5 20 1,8 0,001 36 35x1,5 32 0,6 30 2,7 0,0015 44 42x1,5 39 0,6 40 3,6 0,002 50 54x1,5 51 0,5 50 4,5 0,0025 56 54x1,5 51 0,6 Długości rur [m] Wymiar nominalny rury Obieg glikolowy 22x1 20 28x1 16 35x1,5 16 42x1,5 16 54x1,5 100 Średnica wewnętrzna rury [mm] Przekrój rury [m2] Pojemności rur [m3] Obieg glikolowy 20 0,0003 0,006 25 0,0005 0,008 32 0,0008 0,013 39 0,0012 0,019 51 0,0020 0,204 Sumaryczna pojemność rur : 0,250 5. Dobór naczynia przeponowego na obiegu glikolowym Pojemność jednego kolektora: Vkol1 = 0,0011 [m3] Pojemność baterii kolektorów: Vkol = Lk*Vk1 Vkol= 0,055 [m3] Pojemność orurowania (przybliżona) Vr= 0,250 [m3] Pojemność instalacji: Vinst = Vkol + Vr Vinst = 0,305 [m3] Wskaźnik początkowej pojemności naczynia przeponowego: a = 0,015 Wskaźnik rozszerzalności objętościowej nośnika ciepła - glikol 44%: b = 0,067 Ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa : pdop = 6 [bar] Maksymalne ciśnienie pracy: pmax = pdop 5,5 [bar]
Wysokość instalacji: Hg = 12 [m] Cisnienie statyczne w kotłowni: pstat [bar]= 1,2 [bar] 1,5 + Nadwyżka ciśnienia statycznego w naczyniu: p1 = pstat [bar] 0,5= p1 = 2,7 [bar] Wymagana pojemność naczynia przeponowego: Dobrano naczynie przeponowe do glikolu DSV 200 Vc1 = 0,186 [m3] 6. Dobór naczyń przeponowych dla zasobników cwu Sumaryczna pojemność zasobników: Vz = 2,800 [m3] Współczynnik rozszerzalności cieplnej przy delta 10/70[K]: 0,0224 Ciśnienie robocze (woda zimna): p_wz = 3 [bar] Ciśnienie obliczeniowe: p_obl = p_wz + 0,2 = 3,2 [bar] Ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa: p_max = 6 [bar] Ciśnienie eksploatacyjne buforów : p_e= p_max -10% 5,4 [bar] Współczynnik ciśnienia: Df= ((p_e+1)-(p_obl+1))/(p_e+1) = 0,34375 [-] Wymagana min. pojemność użytkowa : Vz = 1,1 xvb x vc = 0,068992 [m3] Wymagana min. pojemność całkowita Vn [l]: Vn = Vu x Df = 0,201 [m3] Dobrano 3 naczynia przeponowe do cwu DV 80 7. Dobór wymiennika ciepła Wymiennik ciepła WP1 dobrano przy pomocy programu "Cairo" - Karta doboru w załączniku nr1 7. Dobór pomp Liniowe straty ciśnienia na rurach: Δp_r = 6,05 [mh20] Punkt pracy pompy P1 Przepływ nominalny: Vp1 = 4,5 [m3/h] Wymagana obliczeniowa zdolność podnoszenia: Dobrano pompę WiloStratos 32/1-10 Punkt pracy pompy P2 Hp1= 6,0 [mh20] Przepływ nominalny: Vp2 = 4,5 [m3/h] Wymagana zdolność podnoszenia: Hp2= 3,0 [mh20] Dobrano pompę WiloStratos 30/1-6 Punkt pracy pompy P3 Przepływ nominalny: Vp3 = 4 [m3/h]
Wymagana zdolność podnoszenia: Hp3= 1,5 [mh20] Dobrano pompę WiloStratos 30/1-8 Punkt pracy pomp P4 i P5 Przepływ nominalny: Vp45 = 1,5 [m3/h] Wymagana zdolność podnoszenia: Hp45= 2,0 [mh20] Dobrano 2 pompy Wilo TOP-Z 20/4 Punkt pracy pompy P6 Przepływ nominalny: Vp45 = 6 [m3/h] Wymagana zdolność podnoszenia: Hp45= 3,5 [mh20] Dobrano pompę WiloStratos 30/1-10 Punkt pracy pompy P7 Przepływ nominalny: Vp45 = 1,5 [m3/h] Wymagana zdolność podnoszenia: Hp45= 3,0 [mh20] Dobrano pompę WiloStratos 25/1-6 8. Sterownik Dobrano sterownik swobodnie programowalny RX-910 9. Zawory bezpieczeństwa 9.1. Obieg solarny Ilość kolektorów: Lk1 = 50 [szt.] Moc maksymalna jednego kolektora: Q1= 1,9 [kw] Sumaryczna moc kolektorów na obiegu: Q'= Lk1*Q1 = 95 [kw] Ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa: pdop = 0,6 [MPa] Ciśnienie zrzutowe: p1= pdop*1,1= 0,66 [MPa] Ciepło parowania wody (przy ciśnieniu zrzutowym p1 =0,66 [MPa]) r = 2056 [kj/kg] Wymagana przepustowość zaworu bezpieczeństwa: m 3600 * (Q' / r) m 166 [kg/h] Entalpia płynu przed zaworem przy ciśnieniu zrzutowym: i1 = 711 [kj/kg] Entalpia płynu na wylocie z zaworu przy ciśnieniu atmosferycznym: i2 = 419 [kj/kg] Udział pary w mieszance: x2 = (i1-i2)/r = 0,142 [-] Wsp. poprawkowy uwzgledniający właściwości przed zaworem: K= 0,53 Wsp. wypływu cieczy dla zaworu SYR 1915 ( G 1, 6 bar): αc = 0,3 [-] Gęstość wody przed zaworem bezpieczeństwa: ρ = 899 [kg/m3] Wymagana powierzchnia wypływu dla wody: Aw= (1- x2)*m / (10*K*αc*(p1+0,1)) Aw= 118,1 [mm2] Współczynnik wypływu pary dla SYR 1915 ( G 1, 6 bar): α = 0,48 [-] Wymagana powierzchnia wypływu dla pary wodnej: Apw= x2*m / (10*K* α *(p1+0,1))
Wymagana powierzchnia wypływu dla pary wodnej i wody: Wymagana minimalna średnica : Apw= 12,2 [mm2] A= Aw + Apw A= 130,3 [mm2] d (4*A/π )^0,5 d 12,88 [mm] Dobrano zawór bezpieczeństwa SYR 1915 ( G 1, 6 bar), dla którego najmniejsza średnica kanału przepływowego wynosi 20 mm. 9.2. Zawór bezpieczeństwa dla podgrzewaczy Pojemność sumaryczna podgrzewaczy: Vz1= 2,8 [m3] Dobrano trzy zawory bezpieczeństwa SYR 2115 ( G 3/4, 6 bar), odpowiednie dla zasobników o pojemności do 1000 dm3