OTOPNÉ SOUSTAVY 56 Základní části teplovodních otopných soustav 58 1
Navrhování OS Vstupní informace Umístění stavby Účel objektu (obytná budova, občanská vybavenost, průmysl, sportovní stavby) Provoz objektu (přerušovaný, nepřetržitý, počet provozních jednotek) Konstrukce budovy z hlediska tepelně technických vlastností Konstrukce budovy z hlediska uložení potrubí Rozmístění a typ otopných těles a ploch 59 Navrhování OS Funkční požadavky Propojení otopných těles se zdrojem Odvzdušnění Možnost vypouštění Integrace do stavby 60 2
1. Oběh otopné vody Přirozený p 1 =h.ρ 1.g p 2 =h.ρ 2.g Δp c =Δp ρ =p 2 -p 1 =H.(ρ 2 - ρ 1 ).g Nucený Δp c =Δp č + Δp ρ P1 P2 T 1, 1 Přívodní potrubí Kotel Expanzní nádoba T 2, 2 Vratné potrubí Otopné těleso H 63 2. Prostorové uspořádání OS 2.1 Vzájemné propojení těles 2.1.1 Dvoutrubkové soustavy 2.1.2 Jednotrubkové soustavy 66 3
2.1.1 Dvoutrubkové soustavy Protiproudé zapojení Souproudé zapojení Tichelmann 67 Horizontální 2.1.2 Jednotrubkové soustavy Základní schémata zapojení Průtočné S obtokem Jezdecké zapojení Regulovaný obtok ventilem, clonou, zúžením kmenové trubky, zasunutím přípojek do kmenové trubky, fitinkem v místě napojení zpětné přípojky Se směšovací armaturou dvoubodovou jednobodovou 68 4
2.2 Umístění ležatého rozvodu Spodní rozvod Horní rozvod Kombinovaný rozvod 73 2.3 Vedení přípojek k tělesům Vertikální Horizontální Hvězdicová 74 5
3. Teplotní parametry Pracovní teploty v OS Výpočtová teplota otopné vody na vstupu do otopné soustavy t 1 na výstupu z otopné soustavy t 2 Expanzní nádoba t w1 t Tp,max Otopné těleso na vstupu do otopného tělesa t w1 na výstupu z otopného tělesa t w2 Střední teplota otopného tělesa tw Přívodní potrubí t 1 Kotel t w2 Vratné potrubí t 2 t w Nejvyšší teplota povrchu otopných těles t Tp max Teplotní spád otopného tělesa = t w1 - t w2 Teplotní spád soustavy = t 1 - t 2 75 3. Teplotní parametry OS Výkon přenášený soustavou Q M c t 1 t 2 Výkon přenášený tělesem Q t f ( A tw ti ) Přívodní potrubí t 1 Kotel Expanzní nádoba t w1 t w2 Vratné potrubí t 2 t p1,max Otopné těleso t w t i 76 6
3. Teplotní parametry OS kritéria pro volbu parametrů Ekonomické faktory (minimalizace nákladů na realizaci i provoz soustavy); Fyzikální vlastnosti pracovní látky ( pro teplovodní soustavy maximální teplota 115 C); Hygienické požadavky na otopnou soustavu resp. na tělesa; Technické možnosti zdroje tepla ( např. nízkoteplotní zdroje určují maximální teplotu otopné vody v soustavě) Legislativní požadavky vyhláška 193/2007 Sb. omezuje teplotu otopné vody na 75 C 77 3. Teplotní parametry OS volba parametrů Teplota otopné vody u soustavy Teplovodní nízkoteplotní t 1 <=65 C Teplovodní otevřené 65 C <t 1 <= 95 C Teplovodní uzavřené 65 C <t 1 <= 115 C Horkovodní t 1 > 115 C Teplotní spád OS 10 K až 25 K, u horkovodních soustav 40 K až 50 K. 80/60 C, 75/65 C,70/50 C, 70/60 C, 50/40 C. 78 7
4. Materiál rozvodu O materiálu nutno rozhodnout na počátku projektu - různé mechanické vlastnosti mají vliv na koncepci řešení Používané materiály ocel měď plasty 80 4.Materiál rozvodu 4.1 Ocel Tradiční materiál, dobré mechanické vlastnosti ocel třídy 11.353.0. do DN 50 se používá trubek ocelových závitových běžných,pro větší průměry se používá hladkých bezešvých trubek Svařování 81 8
4. Materiál rozvodu 4.2 Měď Menší spotřeba materiálu Citlivá na chem.složení vody ph min7 Nebezpečí vzniku elektrochemické koroze (Al) pájení měkké a tvrdé 82 Materiály 4. Materiál rozvodu 4.3 Plasty síťovaný polyetylén (PEX, VPE), polybuten (polybutylen, polybuten-1,pb), statistický polypropylen (PP-R, PP-RC,PP-3), chlorované PVC (C-PVC, PVC-C) vrstvená potrubí s kovovou vložkou. Uložení potrubí Životnost!!! Kyslíková bariéra? 83 9
Návrhové parametry OS Shrnutí Návrhové parametry vodních otopných soustav Prostorové uspořádání soustavy Nejvyšší pracovní teplota Konstrukce expanzní nádoby Oběh otopné vody Materiál rozvodu Vzájemné propojení těles Umístění ležatého rozvodu Vedení přípojek k tělesům Nízkoteplotní do 65 C Otevřená Přirozený Ocel Jednotrubkové Dvoutrubkové Spodní Vertikální Teplovodní od 65 c do 115 C Uzavřená Nucený Měď Průtočná S obtokem Protiproud Souproud Horní Kombinovaná Horizontální Hvězdicová Horkovodní nad 115 C Plasty 85 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov Výpočty teplovodních otopných soustav 10
Výpočet A) Návrh dimenzí potrubí a čerpadla (projekt stavby, nabídkové řízení) B) Nastavení regulačních prvků (projekt pro realizaci stavby) 87 Základní fyzikální vztahy Hmotnostní průtok M (kg/s) Měrná tepelná kapacita (J/kg.K) Q M c t V M Množství tepla přenášené úsekem soustavy Q (W=J/s) Teplotní spád (K) Objemový průtok V (m 3 /s) Hmotnostní průtok (kg/s) Hustota vody (kg/m 3 ) Rovnice kontinuity V S v Průřez potrubí (m 2 ) Rychlost proudění vody (m/s) 88 11
Základní fyzikální vztahy Tlaková ztráta třením vřazenými odpory 2 v pzt l R. l d 2 p ZM 2 v Z 2 p 1 p 2 p1 p2 pzt pzm R l Z 89 Stanovení součinitele tření λ 90 12
Stanovení součinitele tlakové ztráty vřazenými (místními) odpory Experimentálně Tabulka vřazených odporů 91 Dimenzování otopné soustavy Volba teplotního spádu Stanovení přenášeného výkonu Výpočet hmotnostního průtoku v jednotlivých úsecích Volba rychlosti/měrné tlakové ztráty Výpočet průměru potrubí Potrubní síť uvnitř obytných budov pro přípojky k otopným tělesům a stoupací potrubí uvnitř obytných budov pro horizontální rozvodné potrubí ve sklepě vně obytných budov u CZT uvnitř průmyslových objektů pro přípojky k otopným tělesům a stoupací potrubí vně průmyslových objektů u CZT rychlost w m/s 0,3 až 0,7 0,8 až 1,5 2,0 až 3,0 0,8 až 2,0 2,0 až 3,0 měrná tlak. ztráta R Pa/m 60 až 100 110 až 200 200 až 400 110 až 250 200 až 400 92 13
Návrh oběhového čerpadla Výpočet tlakové ztráty nejnepříznivějšího okruhu tělesa Charakteristika čerpadla Dopravní množství m (kg/h) Dopravní výška (měrná energie, dopravní tlak) 93 14