PLYNOÁ KOTELNA ZADÁNÍ Proveďte návrh plynové kotelny pro celý objekt. Kotel bude přetlakový a bude sloužit pro vytápění i přípravu T. yhledejte si konkrétní kotel, který bude vyhovovat vašemu výkonu a přiložte katalogový list. TEXTOÁ ČÁST 1. stanovení výkonu a počtu kotlových jednotek 2. roční a hodinová potřeba paliva 3. větrání kotelny 4. návrh komínu a kouřovodu 5. návrh pojistného a zabezpečovacího zařízení 6. specifikace požadavků na stavební část (základy pod kotle, ohříváky, prostupy, komíny, průduchy...) 7. napojení kotlů na plynové potrubí, řešení úpravy otopné vody (bude součástí výkresů kotelny) ÝKRESOÁ ČÁST 1. Schéma zapojení kotelny bez armatur 2. Půdorys M1:25 3. Řez kotelnou M 1:25 1. ÝKON A POČET KOTLŮ Návrh výkonu plynových kotlů provádíme na vyšší z hodnot Q PŘÍP. = 0,7 Q + 0, Q + Q [W] Q PRIP YT, h 7 ET, h T, h nebo Q = Q + Q [W] PRIP YT,h ET,h 2. POTŘEBA PALIA ROČNÍ POTŘEBA PALIA B R Q = R 3600 η H [m 3 ] B R roční spotřeba paliva na vytápění a ohřev T [m 3 ]; Q R roční potřeba tepla celkem na vytápění a ohřev T [Wh/časový úsek] tj. [Wh/rok]; η účinnost zařízení η = 0,7 až 0,85 [-]; (zvolte 0,75) H výhřevnost paliva H ZP = 34 [MJ/m 3 ]. HODINOÁ POTŘEBA PALIA ycházíte z hodinových potřeb vámi navrženého kotle, to znamená, že použijete údaje od výrobce Jinak se dá hodnota vypočítat: B H Q = H 3600 η H [m 3 /h] B H hodinová spotřeba paliva na vytápění a ohřev T [m 3 ]; - 1 -
Q H hodinová potřeba tepla celkem na vytápění a ohřev T [Wh/časový úsek] tj. [Wh/h W]; η účinnost zařízení η = 0,7 až 0,85 [-]; H výhřevnost paliva H ZP = 34 [MJ/m 3 ]. 3. ĚTRÁNÍ KOTELNY elikost přívodního otvoru pro větrání: max S = [m 2 ] 3600 v S plocha větracího otvoru [m 2 ]; max maximální množství větracího vzduchu [m 3 /h] navrhujeme jako max ( ; ; ) v rychlost větracího vzduchu v = 0,5-0,1 [m/s]; 3600 převod hodin na sekundy. S přívod vzduchu pro spalování S = BH S1 [m 3 /h] B H hodinová spotřeba paliva [m 3 /h]; S1 skutečné množství vzduchu pro spalování S1 = 10,3 [m 3 /m 3 ]; = ; max S i Z 273 + t 101,3 S 1 = min λ 273 p [m 3 /m 3 ] = 0,26 H 0,25 [m 3 /m 3 ] min min minimální teoretické množství vzduchu pro spalování pro zemní plyn [m 3 /m 3 ]; λ přebytek vzduchu na spalování [-]; pro kotle na plynná paliva n = 1,1 až 1,2; u malých kotlů n = 1,5; kotle s přetlakovým hořákem n = 1,05 až 1,3; kotle s atmosférickým hořákem n = 1,2 až 1,6 t teplota vzduchu pro skutečné podmínky [ C] p výpočtový tlak vzduchu, který je roven statickému pro území ČR je p = 98,1 [kpa]; H výhřevnost paliva [MJ/m 3 ]. Pro zemní plyn S1 = 10,3 [m 3 /m 3 ]; i přívod vzduchu na odvod škodlivin i = i O [m 3 /h] i množství vzduchu pro odvod škodlivin [m 3 /h]; i doporučená intenzita větrání kotelny i = 0,5 [1/h]; O vnitřní objem větraného prostoru kotelny [m 3 ]; z výměna vzduchu pro odvod tepelné zátěže - 2 -
Z = z TZ z TZ Z Q K Z 100 Q K ρ c t [m 3 /h] zvýšení tepelných zisků vlivem přestupu tepla z povrchu potrubí a armatur z TZ = 1,3 až 2,0; U moderních kotlů a kotelen na plyn (vzhledem k velmi dobrým tepelným izolacím) lze předpokládat všechny součinitele na spodní hranici; součinitel, který vyjadřuje podíl tepelného toku uvolňovaného z celkového výkonu kotlů do kotelny, u kotlů na plynná paliva Z = 0,5 až 0,6 [%]; celkový výkon kotlů [W]; ρ hustota vzduchu ρ = 1,2 [kg/m 3 ]; c měrná teplená kapacita vzduchu c = 1010 [J/kg.K] = 0,28 [Wh/kg.K]; t rozdíl teplot vzduchu v létě ( t t ) = ( 35 C 30 C) t 5 K ; i e = t i t e = 5 C 15 C t = v zimě ( ) ( ( )) 20 K ; při výborně izolovaných rozvodech a velmi kvalitních kotlích: Z Q K = 0,025 ρ c t [m 3 /h] Zásady navrhování přirozeného větrání kotelny 1. Otvory pro přirozené větrání (přívod i odvod) musí být neuzavíratelné. 2. Otvory pro přirozený přívod vzduchu se umísťují u podlahy, resp. vyústění přívodních šachet v kotelně musí být u podlahy. 3. Otvory pro odvod vzduchu se umísťují pod stropem, nejlépe ve stěně protilehlé otvorům přiváděcím. Pokud je příčný rozměr kotelny relativně malý (prostor mezi kotli a stěnou ve které nejsou větrací otvory je malý - cca do 2 m) lze připustit umístění otvorů pro odvod vzduchu na stěně stejné, jako jsou otvory pro přívod vzduchu. 4. Filtrace venkovního vzduchu se neprovádí. 5. kotelnách s kotli provedení B se celková plocha obou otvorů pro přívod a odvod vzduchu stanoví pro maxim.průtok spalovacího vzduchu s (m 3 /s). Plocha otvorů u podlahy musí zajistit průtok i. Totéž platí pro plochu otvorů pod stropem (i pro průtočný průřez šachet). 6. Při přirozeném větrání kotelny s kotli provedení B se uplatňují dva provozní režimy: - větrání během provozu kotlů - větrání při provozních přestávkách 7. Při provozu větrání za chodu kotlů se průtok s nasává jako spalovací vzduch do kotlů. Za tohoto stavu se vzduch přivádí ve většině případů do kotelny i otvory pod stropem, sloužícími pro odvod vzduchu v době, kdy spotřebiče nejsou v provozu. Při provozních přestávkách musí zajistit přirozené větrání minimální předepsanou intenzitu větrání I (1/h) průtokem i. 8. Přirozené větrání kotelen s kotli v provedení C není ovlivněno nasáváním spalovacího vzduchu do kotlů. ětrání musí zajistit trvale minimální předepsanou intenzitu větrání I (1/h) průtokem vzduchu i. ětrací šachty pro přirozený přívod i odvod vzduchu musejí být vedeny přímo s minimálními změnami směru (maximální úhel odbočení 45 ). Krycí mřížky větracích otvorů a ústí šachet nesmí podstatně zúžit průtočný průřez;plocha volných otvorů musí být alespoň 90 % obrysové plochy průřezu nebo ústí šachty. - 3 -
4. ODOD SPALIN KOMÍN Průměr komínové vložky nebudeme počítat, ale pouze předběžně navrhneme průduch podle nomogramů od výrobců (Schiedel, Eko-komíny,...). Uvažujeme plynový kotel s atmosférickým hořákem s teplotou spalin nad 100 C. Účinná výška komína vyplývá ze zadání podle počtu pater. (Minimální účinná výška komína je 5 m pro většinu spotřebičů na tuhá paliva a 4 m pro většinu spotřebičů na kapalná a plynná paliva.) - 4 -
DIAGRAM 2 zemní plyn Pro plynové spotřebiče s ATMOSFÉRICKÝM hořákem a přerušovačem tahu - tyto navrhujeme!!! Teplota spalin na kouřovém hrdle spotřebiče 110 C Příklad výpočtu: Účinná výška komína je 12 m. Jmenovitý výkon kotle je 40 kw. Spojnice obou úseček spadá do oblasti mezi dvěmi křivkami pro minimální vnitřní průměr komínového průduchu 160 mm, tzn. že komínová vložka má průměr minimálně 160 mm. ZÁSADY NAPOJENÍ NA SPOLEČNÝ KOUŘOOD Možnost společného kouřovodu od spotřebičů s přerušovačem tahu a atmosférickým hořákem: Kotle této konstrukce se běžně připojují společným kouřovodem do samostatného komína s přirozeným tahem. Nucený podtlakový systém s ventilátorem v ústí komína dovoluje odvod spalin i při vytvoření malého přirozeného tahu. Zároveň vytváří konstantní podmínky tahu (společný přerušovač tahu) pro různá průtočná množství spalin při proměnlivém výkonu všech spotřebičů, stejně jako při sníženém výkonu jednoho spotřebiče. Usnadňuje připojení spotřebičů s výrazně rozdílným výkonem, což není možné u komínů s tahem přirozeným. - 5 -
PŘÍKLADY PŘIPOJENÍ SPOTŘEBIČE NA KOMÍN Odvod spalin vložkou v komínovém tělese, přívod vzduchu z prostoru s kotlem (otevřený spotřebič B) Sdružený odvod spalin se zpětnými klapkami vložkou v komínovém tělese, přívod vzduchu z prostoru kotelny (otevřené spotřebiče B) Odvod spalin vložkou v komínovém tělese, přívod vzduchu potrubím z venkovního prostoru (uzavřený spotřebič C) Odvod spalin vložkou ve fasádním komínovém tělese, přívod vzduchu koaxiálním trubkou z venkovního prostoru (uzavřený spotřebič C) Sdružený odvod spalin vložkou v komínovém tělese, přívod vzduchu komínovým tělesem (uzavřené spotřebiče C) Odvod spalin vložkou v komínovém tělese, přívod vzduchu komínovým tělesem (uzavřený spotřebič C) Svislý odvod spalin a přívod vzduchu koaxiální trubkou (uzavřený spotřebič C) odorovný odvod spalin a přívod vzduchu koaxiální trubkou (uzavřený spotřebič C) HAARIJNÍ OPATŘENÍ KOTELNĚ Čidlo na vnitřní teplotu t i v kotelně, neboť t i < 40 C - větrání; Čidlo nedostatku vody v soustavě expanzní nádoba; Ochrana proti zatopení kotelny podlahová vpusť; Nouzové dochlazování kotlů na tuhá paliva při výpadku elektrické energie 5. EXPANZNÍ NÁDOBA výpočet expanzní nádoby - http://vytapeni.tzb-info.cz/t.py?t=16&i=60&h=5&pl=39 výrobce: REFLEX vyhledejte podle objemu konkrétní expanzní nádobu a přiložte katalogový list k výpočtu Celkový objem expanzní nádoby : = ( + ) p + 1 e exp, min e WR pe po [l, dm 3 ] exp,min objem expanzní nádoby [l, dm 3 ] - 6 -
e WR p e p o expanzní objem; objem vodní rezervy, uměrný tepelné roztažnosti - exp. nádoby o objemu nižším než 15 litrů mají mít rezervu alespoň 20% expanzního objemu - exp. nádoby o objemu vyšším než 15 litrů musí mít vodní rezevu nejméně 0,5% celkového vodního obejmu tepelné soustavy system, avšak nejméně 3 litry - konečný návrhový tlak soustavy měl by být vyšší než nastavený otevírací tlak pojistných ventilů zmenšený o rozdíl mezi otevíracím a uzavíracím přetlakem (běžně 10% nastaveného tlaku pojišťovacího ventilu) - p e = 2,3 baru (stanoven pro otevírací tlak pojišťovacího ventilu 2,5 baru) - výchozí návrhový tlak soustavy má být alespoň součet hydrostatického tlaku p ST a tlaku páry p D nejnižší hodnota p o má být normálně 0,7 bar prakticky pro výpočet lze místo tlaku páry vzít hodnotu 0,3 bar p o h. ρ. g + 0,3 (převést hydrostatický tlak na bary!!!) h výška od kotle po nejvyšší otopné těleso v soustavě [m]; ρ měrná hmotnost vody ρ = 1000 [kg/m 3 ]; g gravitační zrychlení g = 9,81 [kg/m 2 ]; e = e 100 system system celkový objem vody v soustavě (v kotli, potrubí, tělesech, ostatní zařízení [l], což je zároveň i celková hmotnost vody v soustavě neboť 1 l = 1 kg); Objem vody popis l/kw v potrubí G P 3 nucený oběh, plynový rychloohřívací kotel, elastická soustava 6 nucený oběh, plynový kotel, otopná tělesa trubková 8 v otopných nucený oběh, otopná tělesa desková 10 tělesech G OT nucený oběh, otopná tělesa článková 12 přirozený oběh 16 e zvětšení měrného objemu v % při plnící teplotě 10 C na expanzní pracovní teplotu [dm 3 /kg] nebo [l/kg]. Nejvyšší návrhová expanzní teplota [ C] změna objemu vody e [%] 30 0,66 40 0,93 50 1,29 60 1,71 70 2,22 80 2,81 90 3,47 100 4,21 110 5,03 120 5,93 130 6,90-7 -
ZÁSADY DISPOZICE KOTELNY ELIKOST KOTELNY - minimální světlá výška 3 m - minimální odchodná výška 2,1 m - minimální vzdálenost kotlů od stěn 600 mm DEŘE - dveře kotelny se musí otevírat ven z kotelny - minimální šířka dveří je 900 mm - dveře, které nevedou do volného prostoru, musí být protipožární a musí se samočinně uzavírat - pokud to dispozice dovolí, měla by mít kotelna 2 východy KOTLE - umístění kotlů a zařízení v řadě s čelními plochami do prostoru kotelny, tzn. ne ke zdi ZDÁLENOSTI, ROZESTUPY - průchozí resp. montážní vzdálenosti mezi zařízením je minimálně 600 mm - u větších kotelen je hlavní průchozí prostor šířky 1,2 m jako úniková cesta ĚTRACÍ OTORY - přívod spalovacího, resp. větracího vzduchu (průduchem, otvorem) je u podlahy kotelny - odvod větracího vzduchu (0,5 x násobek vzduchového objemu kotelny) je pod stropem kotelny - výhodné je situovat odváděcí šachtu paralelně s komínem, neboť ohřev vzduchu v kotelně zlepšuje tah - větrání je buď přirozené (šachtové nebo provětrávání) nebo je nucené přetlakové (s ventilátorem na přívodu vzduchu) KOMÍN - u kotlů s atmosférickým hořákem (obr. a) je možný odvod spalin společným kouřovodem do samostatného komína (na obr. a je navržen keramický komín KO s větracím průduchem ) - kotle s přetlakovým hořákem H mají odvod samostatným kouřovodem do samostatného komína KO (na obr. b je navržen lehký kovový komín). PŘIPOJENÍ NA ODOOD A KANALIZACI - vypouštěcí a plnící armatury otopné soustavy je účelné umístit do prostoru kotelny. Pro plnění otopné soustavy se většinou používá voda z vodovodu, která musí být dále upravena podle parametrů kotlů tak, aby vyhověla normě ČSN 07 7401. Napojení menších rozvodů na vodovodní síť se provádí hadicí přes ventil se zpětnou klapkou, který brání průniku vody ze soustavy do vodovodu. - pro vypouštění vody z otopné soustavy je nutné kotelnu napojit na kanalizaci. U kotelen na pevná a plynná paliva postačuje běžná podlahová vpusť. OMEZENÍ HLUČNOSTI KOTELNY - při provozování domovních kotelen ústředního vytápění, zejména u větších výkonů, se musí počítat se zvýšenou hlučností. Hluk a vibrace se šíří konstrukcí stavby a mohou přesáhnout únosnou mez. Nejúčinnější je dodržet elementární zásady omezení hlučnosti už ve fázi návrhu a realizace kotelny. Dodatečná aplikace opatření na omezení hlučnosti kotelny bývá zpravidla nákladná a výsledek často nevyhovující. - každý kotel má mít vlastní základ ze železobetonu o síle cca 10 cm. Půdorys základu by měl přesahovat základnu kotle o 3 až 5 cm. Základ se ukládá na 5 cm silné korkové desky, které brání průniku hluku a vibrací. - pro čerpadla osazená na základ platí stejné zásady. Mezi kotel a potrubí (před oběhové čerpadlo) se doporučuje montáž kompenzátorů, které jednak vyrovnají pružení kotel do cca 5 mm, jednak brání vedení hluku potrubím. ROZDĚLOAČ/SBĚRAČ - umístění na stěně ve výšce 500 až 1000 mm pracovní výška - vzdálenost hrdel jednotlivých větví je 200 až 250 mm - 8 -
PŘÍKLADY DISPOZICE plynové kotelny III. Kategorie ětrací otvor Společný komín KOMÍNOÝ OBSLUŽNÝ PROSTOR 1000 (800) KOTLOÝ 600 (500) 300 Plynový Kotel 1 Plynový Kotel 2 1200 (1000) Zásobník T 600 (500) OBSLUŽNÝ PROSTOR 300 Expanze 1000 (800) 1200 ÚNIKOÝ 900 (1970) Rozdělovač/sběrač 300 PROSTOR pro rozdělovač/sběrač 25cm délky na jednu větev ětrací otvor PŘÍKLADY PROPOJENÍ JEDNOTLIÝCH ZAŘÍZENÍ KOTELNĚ ětrací otvor Společný komín T cirkulace Plynový Kotel 1 Plynový Kotel 2 Zásobník T S Expanze 900 (1970) Rozdělovač/sběrač Topný okruh 1 a 2 ětrací otvor - 9 -
SCHÉMA ZAPOJENÍ KOTELNY pojistn ý kote trojcest ný čerpadlo (inteligent ní) čerpadl o uzavíra cí EX Tlakový R/S expanz ní nádoba T Cirkula ce S SCHÉZABEZPEČOACÍ PRKY ADG Uzavřená expanzní nádoba A1 Uzavírací ventil A2 Uzavírací ventil se zajištěním proti nechtěnému uzavření E ypouštění EST Nádoba pojistného ventilu (pro kotle > 350 kw) HK Topný okruh HKP Čerpadlo topného okruhu HR ratná topná voda H ýstup topné vody MA Indikátor tlaku SDB1 Bezpečnostní omezovač tlaku max. SDB2 Bezpečnostní omezovač tlaku min. SI Pojistný přetlakový ventil SL Bezpečnostní expanzní potrubí STB Bezpečnostní termostat TH Teploměr TR Regulátor teploty WB Omezovač stavu vody - 10 -