Dimenzování vodní otopné soustavy - etážová soustava s nuceným oběhem -

Transkript

1 ČVUT v PRAZE, Fakulta stavební - katedra technických zařízení budov Dimenzování vodní otopné soustavy - etážová soustava s nuceným oběhem - Ing. Roman Musil, Ph.D. katedra technických zařízení budov

2 Princip výpočtu cílem je vyvážená funkční soustava, která je charakterizována rovnováhou mezi dynamickým přetlakem a tlakovými ztrátami postup výpočtu : návrh profilu potrubí dle hmotnostního průtoku hydraulické posouzení tlakových ztrát s dynamickým tlakem nastavení regulačních prvků soustavy

3 Schéma soustavy - nucený x přirozený oběh tlak čepradla rozdíl hustoty T T

4 Schéma etážové soustavy s nuceným oběhem etážová soustava je charakteristická pro lokální bytové vytápění bytových domů se samostatnými zdroji tepla a jednopodlažní RD (bungalov) není převýšení mezi zdrojem a OT - nutný nucený oběh (použití přirozeného oběhu je v případě použití závěsného plynového kotle nemožné)

5 Hydraulický výpočet otopné soustavy Návrh potrubí 1. zakreslení schématu pro výpočet (izometrie, rozvinutý řez ) 2. stanovení okruhu s největší tlakovou ztrátou 3. stanovení úseků pro okruh s největší tlakovou ztrátou 4. přenášený výkon jednotlivých úseků 5. výpočet hmotnostního průtoku 6. předběžný návrh světlostí Hydraulické posouzení tlakových ztrát 1. výpočet tlakové ztráty třením (přesný nebo z tabulek) 2. stanovení vřazených odporů úseků součinitel ξ (dzéta) 3. výpočet tlakové ztráty vřazenými odpory 4. stanovení celkové ztráty soustavy Návrh čerpadla 1. dle tlakové ztráty a průtoku Zaregulování soustavy 1. výpočet tlakové ztráty dalšího okruhu 2. stanovení tlaku a průtoku pro zaregulování 3. nastavení regulační armatury

6 Výpočet otopné soustavy Návrh potrubí 1. zakreslení schématu pro výpočet (izometrie, rozvinutý řez ) 2. stanovení okruhu s největší tlakovou ztrátou 3. stanovení úseků pro okruh s největší tlakovou ztrátou

7 Výpočet otopné soustavy Návrh potrubí 1. zakreslení schématu pro výpočet (izometrie, rozvinutý řez ) 2. stanovení okruhu s největší tlakovou ztrátou 3. stanovení úseků pro okruh s největší tlakovou ztrátou 4. přenášený výkon jednotlivých úseků 5. výpočet hmotnostního průtoku Přenášený výkon úseku a hmotnostní průtok Q = m. c. t [W] m hmotnostní průtok [kg/s] c měrná tepelná kapacita otopné vody [J/kg.K] t teplotní spád otopné soustavy [K] 4,2 kj/kg.k stačí jen dosadit dobře jednotky kapacity m = c Q = Q = 1 1,163 = 0,86 ( t t ) 1,163 ( t t ) ( t t ) ( t ) t 2 kj kws 4,186 kwh 4186 c = 4,186 = 4,186 = = kg K kg.k 3600 kg.k 3600 Q Q 1 Q m = = = = 0,00024 c t t 4186 t t 4186 t t Q Q Wh kg.k = 1,163 Q ( ) ( ) ( ) ( t ) t 2 Wh kg.k

8 Výpočet otopné soustavy Hydraulické posouzení tlakových ztrát 1. výpočet tlakové ztráty třením (přesný nebo z tabulek) METODA OPTIMÁLNÍ RYCHLOSTI V POTRUBÍ Teplonosná látka Rozsah w (m.s -1 ) (max) Průměrná w (m.s -1 ) Teplovodní soustava s přirozeným oběhem vody 0,05 až 0,3 (1,0) 0,2 Teplovodní soustava s nuceným oběhem vody 0,2 až 1,0 (3,0) 0,6 Dálkové horkovodní rozvody 1,0 až 4,0 1,5 METODA EKONOMICKÉ MĚRNÉ TLAKOVÉ ZTRÁTY Potrubní síť Rychlost w (m s-1) měrná tlaková ztráta R (Pa m-1) uvnitř obytných budov pro přípojky k otopným tělesům a stoupací potrubí 0,3 až 0,7 60 až 100 uvnitř obytných budov pro horizontální rozvodné potrubí ve sklepě 0,8 až 1,5 110 až 200 vně obytných budov u CZT 2,0 až 3,0 200 až 400 uvnitř průmyslových objektů pro přípojky k otopným tělesům a stoupací potrubí 0,8 až 2,0 110 až 250 vně průmyslových objektů u CZT 2,0 až 3,0 200 až 400

9 Výpočet otopné soustavy Hydraulické posouzení tlakových ztrát 1. výpočet tlakové ztráty třením (přesný nebo z tabulek) R [Pa/m]

10 Výpočet otopné soustavy Hydraulické posouzení tlakových ztrát 1. výpočet tlakové ztráty třením (přesný nebo z tabulek) 2. stanovení vřazených odporů úseků součinitel ξ (dzéta) 3. výpočet tlakové ztráty vřazenými odpory 4. stanovení celkové ztráty soustavy

11 Výpočet otopné soustavy Hydraulické posouzení tlakových ztrát 1. výpočet tlakové ztráty třením (přesný nebo z tabulek) 2. stanovení vřazených odporů úseků součinitel ξ (dzéta) 3. výpočet tlakové ztráty vřazenými odpory 4. stanovení celkové ztráty soustavy p = R. l + Z [Pa] ztráty třením : Σ (R. l) [Pa] ztráty místními odpory : Z = Σξ. v 2. ρ / 2 [Pa]

12 Návrh čerpadla nebo posouzení tlaku čerpadla a OS Návrh čerpadla podle vypočtené tlakové ztráty a průtoku 1. celková tlaková ztráta soustavy 2. hmotnostní průtok soustavy 3. návrh čerpadla z diagramu 4. nastavení výkonového stupně čerpadla (v případě vícestupňového ) Charakteristické křivky čerpadla a potrubní sítě

13 Návrh čerpadla nebo posouzení tlaku čerpadla a OS Návrh čerpadla podle vypočtené tlakové ztráty a průtoku 1. celková tlaková ztráta soustavy 2. hmotnostní průtok soustavy 3. návrh čerpadla z diagramu 4. nastavení výkonového stupně čerpadla (v případě vícestupňového ) návrh vyhoví (nastavení stupně výkonu) návrh nevyhoví (volba jiného čerpadla)

14 Návrh čerpadla nebo posouzení tlaku čerpadla a OS Návrh inteligentního čerpadla 1. elektronickou regulací umožňuje udržovat konstantní tlak či tlakový rozdíl 2. šetří elektrickou energii při snižování průtoku (výkonu) soustavy

15 Výpočet otopné soustavy Zaregulování soustavy 1. výpočet tlakové ztráty dalšího okruhu 2. stanovení tlaku a průtoku pro zaregulování tlaková ztráta okruhu 1 = tlaková ztráta okruhu 2 (škrcení na okruhu 2) 3. nastavení regulační armatury okruh 1 okruh 2

16 Výpočet otopné soustavy Zaregulování soustavy regulační armatury a připojení otopného tělesa DETAIL NAPOJENÍ OTOPNÉHO TÌ LESA

17 Zaregulování soustavy regulační armatury a připojení žebříkového otopného tělesa Jednovtoková regulační armatura Připojovací regulační armatura přívodní potrubí Připojovací šroubení zpětné potrubí

18 Výpočet otopné soustavy Zaregulování soustavy nastavení regulační armatury

19 Půdorys bytové jednotky:

20

21 Z PROJEKTU NÁVRH Z TABULKY VÝPOČET Přenášený Hmotnostní Délka w R ξ R. l Z Yt Úsek výkon průtok úseku l DN [m/s] [Pa/m] [-] [Pa] [Pa] R. l + Z Dispoziční tlak na konci úseku [-] [W] [kg/h] [m] [Pa] [Pa] 58 D17x2, ,0 0, ,0 22,1 26,1 3346,5 0,79 58 D17x2, ,0 0, ,7 4,0 23,0 27,0 53,1 (R. l + Z) 3372,6 Dispoziční tlak vstupující do úseku (2) Zbytný tlak pro snížení na RRV 3319,5 >p min =3kPa => VYHOVÍ Nastavení RRV otopného tělesa v ,5 Výpočet Δp na konci úseku č.4-4 : DTk 4-4 =CZTo-(R.l+Z) 5 -(R.l+Z) 5 -(R.l+Z) 4 -(R.l+Z) 4 Zbytný tlak na RRV = dispoziční Δp vstupující do úseku - (R.l+Z) přívodního+zpětného vedlejšího úseku

22 Přednastavení regulačního ventilu těleso VK Přednastavení regulačního ventilu žebříkové těleso ventil V-exakt