wykład 10n - cwu bilansowanie dostawy i poboru wody i ciepła na

advertisement
Wykład 10
Bilansowanie dostawy i poboru
wody i ciepła na potrzeby
przygotowania cwu
Tok obliczeń wg PN-92/B-01706
• Wyznaczyć przepływy obliczeniowe w
instalacji cwu – wg omówionych wcześniej
zależności - GD, Gh,śr, Gh,max,
• Obliczeniową moc cieplną wymiennika Φ w
kW wyznaczyć ze wzoru:
Φ = c w ⋅ ρ ⋅ q ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ]
– gdzie za q podstawia się obliczeniowy przepływ cwu,
odpowiednio do sposobu przygotowania wody i
akumulacyjności urządzeń do podgrzewania wody
Zapotrzebowanie na moc
• Oblicza
się
odpowiednio
do
typu
projektowanego układu przygotowania
c.w.u.:
‣ maksymalne godzinowe zapotrzebowanie
na moc cieplną
‣ średnie godzinowe zapotrzebowanie na
moc cieplną
Zapotrzebowanie na moc
• Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie
na moc
cwu
Qh. max = c w ⋅ ρ ⋅ Gh,max ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ]
• Średnie godzinowe zapotrzebowanie na
moc
cwu
Qh, śr = c w ⋅ ρ ⋅ Gh, śr ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ]
Zapotrzebowanie na moc
• Zapotrzebowanie maksymalne godzinowe
charakteryzuje
moc
urządzeń
do
przygotowania c.w.u. w układach bez
akumulacji ciepła. Układy z pełną
akumulacją dobiera się ze względu na
średnie
zapotrzebowanie
mocy.
W
układach z akumulacją częściową oblicza
się zredukowaną moc cieplną potrzebną do
przygotowania c.w.u.
Podział układów przygotowania cwu
• Ze względu na dobór mocy urządzenia:
– Bez zasobników (układy przepływowe)
– Z zasobnikami cwu
– Z podgrzewaczami pojemnościowymi cwu
• Wybór odpowiedniego rozwiązania
uwzględnia:
– Łagodzenie szczytów poboru cwu
– Możliwość stosowania priorytetu cwu
– Obszar wysokiej sprawności urządzeń
Układy z zasobnikami cwu
• Zadanie zbiornika:
– Gromadzenie ciepłej wody w okresach
niższego zapotrzebowania
– Oddawanie ciepłej wody ze zbiornika w
okresach zwiększonego zapotrzebowania, tzn.
wtedy, gdy zapotrzebowanie jest większe od
średniego dobowego
Układy z zasobnikami cwu
• Istotne parametry w obliczaniu układów z
zasobnikami
– Współczynnik akumulacji
– Współczynnik nierównomierności rozbioru
wody
– Współczynnik redukcji
Współczynnik akumulacji φ
φ = 0 oznacza brak akumulacji w układzie
φ = 1 oznacza pełną akumulację w układzie
Współczynnik nierównomierności
rozbioru wody Kh
• Omawiany wcześniej
• Charakteryzuje wielkość zmian w
rozbiorze cwu w danym obiekcie
• Dla budynków mieszkalnych zależy od
liczby mieszkańców – znane są zależności
Współczynnik redukcji
określa wpływ zasobników na pracę układu
przygotowania c.w.u. Pozwala określić
zmniejszenie maksymalnej mocy potrzebnej
do przygotowania c.w.u. ze względu na
akumulację ciepła w układzie.
Współczynnik redukcji
1
ψ=
( K h − 1) ⋅ ϕ + 1
Zależy od:
• Wielkości współczynnika akumulacji φ
• Nierównomierności rozbioru Kh
Zredukowana moc układu
przygotowania cwu
Układy z pełną akumulacją
• Układ przygotowania ciepłej wody użytkowej, w
którym zastosowano pełną akumulację, jest to
układ pozwalający zachować stałą dostawę ciepła
niezależnie od wielkości aktualnego poboru
ciepłej wody użytkowej.
• Współczynnik akumulacji φ = 1
• Zaleta: wyrównanie poboru ciepła przez układ
• Wada: duża objętość zasobników
Obliczanie układu z pełną akumulacją
• Ze względu na stałą dostawę ciepła,
konieczne jest dokładne obliczenie
systemu, aby bez względu na
wielkość poboru zachowana została
temperatura wody.
• W tym celu należy przygotować całkowy
wykres zużycia c.w.u.
Wykres 1
%Qdt
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
9:00
10:00
11:00
Godzina
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00
Schodkowy wykres rozbioru ciepłej wody użytkowej
8:00
Wykres 2
Całkowy wykres dostawy i rozbioru ciepła
110
100
90
80
%Qdtt
70
60
50
Cmax
40
30
Wykres rozbioru ciepła
Wykres dostawy ciepła
Styczna do wykresu rozbioru ciepła
Cmax
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
czas [h]
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Objętość
użytkową
zasobnika
(podgrzewacza
pojemnościowego) ustala się wg zależności:
VU
C max ⋅ Q dt
=
[m 3 ]
ρ ⋅ cw ⋅ ∆ t
w której:
Cmax – największa różnica rzędnych miedzy wykresem rozbioru, a
styczną do wykresu rozbioru (prostą pomocniczą), [%]
Qdt – dobowe teoretyczne zapotrzebowanie na ciepło do
przygotowania ciepłej wody, [kJ]
ρ= 1000 kg/m3 – gęstość wody
cw =4,19 kJ/kg·K- ciepło właściwe wody
∆t – obliczeniowa różnica temperatury w zasobniku [K],
Qdt oblicza się wg wzoru:
Qdt = Gd ⋅ (tcwu − twz ) ⋅ ρ ⋅ cw [kJ / doba]
gdzie: Gd = n·qj [m3/doba]
n- liczba mieszkańców
qj =110-130 dm3/(osoba·doba)
– wg PN-92/B-01706 dla budynków
mieszkalnych
tcwu = 60°C – obliczeniowa temperatura ciepłej wody
twz = 10°C (5 °C) – obliczeniowa temperatura zimnej
wody
∆t należy przyjmować następująco:
– dla zasobników o stałej temperaturze
magazynowanej wody:
∆t = (tcwu – twz)
– dla zasobników o zmiennej temperaturze
magazynowanej wody (podgrzewacze
pojemnościowe – bojlery):
∆t = (tx – twz)= 30 ÷ 40 K
Układy z niepełną akumulacją
• Dużo częściej stosowane niż układy z pełną
akumulacją, w znacznym stopniu wyrównują
wahania rozbioru cwu
• Współczynnik akumulacji 0<φ <1
• Zaleta: mniejsza objętość zasobników niż w
układach z pełną akumulacją
Układy z niepełną akumulacją
• Pojemność zasobnika o danej akumulacji φ
opracowana na podstawie badań przez
Mańkowskiego:
V z = 90 ⋅ ϕ obl ⋅ n ⋅ lg K h [dm ]
3
Φobl – założony współczynnik akumulacji,
przyjmowany z przedziału 0,15 – 0,35
n- liczba mieszkańców
Podział instalacji c.w.u.
INSTALACJE RÓŻNICUJE TYP ODBIORCY CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ
(mieszkania, hotele, przemysł, ...)
DECENTRALNE
przygotowanie cwu
Przygotowanie cwu w układach
z zasobnikami wody ciepłej
Układy
bezpośrednie
CENTRALNE
przygotowanie cwu
Przygotowanie cwu w układach
bez zasobników
Układy
pośrednie
Różne nośniki energii cieplnej
Podział instalacji c.w.u.
Układy bezpośrednie
Układy pośrednie
Paliwo płynne (olej opałowy)
Paliwo gazowe
Paliwo stałe
Energia elektryczna
Ciepło odpadowe
Energia słoneczna
Energia słoneczna
Pompy ciepła
Układy bezpośrednie
W układach bezpośrednich paliwo stałe,
płynne, gazowe lub prąd elektryczny oddaje
swoją energię cieplną z przestrzeni spalania
przez
ścianę
zbiornika
bezpośrednio
ogrzewanej wodzie.
– DAWNIEJ TYPOWE ROZWIĄZANIE to piece kąpielowe
(na paliwo stałe lub olejowe),
– OBECNIE SZEROKO STOSOWANE są podgrzewacze
elektryczne lub gazowe (zazwyczaj w układach z
indywidualnym przygotowaniem cwu).
Układy pośrednie
Ciepło paliwa, jak np. gaz lub olej opałowy,
prąd elektryczny lub promieniowanie
słoneczne itp. podgrzewa najpierw nośnik
ciepła (czynnik grzejny), jak np. gorąca
woda, lub czynnik zawarty w kolektorze
słonecznym (glikol). Zgromadzone w tym
nośniku ciepło jest oddawane w wymienniku
ciepła wodzie ogrzewanej.
Bezpośrednie i pośrednie ogrzewanie
wody
woda ciepła
woda ciepła
woda ciepła
woda
zimna
woda ciepła
woda
zimna
woda
grzejna
co
zasilanie
co
powrót
Decentralne instalacje c.w.u.
Ogólny schemat instalacji
ŹRÓDŁO CIEPŁA
PRZEWODY WODY CIEPŁEJ
PUNKT CZERPALNY
PRZEWODY WODY ZIMNEJ
MIEJSCOWE I LOKALNE UKŁADY
PRZYGOTOWANIA CWU
PODGRZEWACZE ELEKTRYCZNE
Elektryczne podgrzewacze wody
• podgrzewacze przepływowe
Elektryczne przepływowe
podgrzewacze wody
• jednopunktowe– moc 3 – 12 kW, od 6
KW sieć trójfazowa
• wielopunktowe – moc 12-27 kW, sieć
trójfazowa
Elektryczne pojemnościowe
podgrzewacze wody
Są to izolowane cieplnie zbiorniki
wyposażone w elektryczne elementy
grzejne:
• podgrzewacze otwarte (bezciśnieniowe)
• podgrzewacze zamknięte (ciśnieniowe)
Podgrzewacze
pojemnościowe otwarte
• mogą obsługiwać jedno miejsce
poboru wody
• montowane mogą być nad lub
pod punktem czerpalnym
• produkowane są w różnych
wielkościach – ze zbiornikami o
objętości 5 i 10 l dla umywalek,
lub o większych pojemnościach
– 80 – 100 l dla wanien/
natrysków
• współpracują ze specjalną
armaturą
Mały podgrzewacz
zasobnikowy
umieszczony pod
umywalką
Podgrzewacze pojemnościowe
zamknięte (ciśnieniowe)
Podgrzewacze pojemnościowe
zamknięte (ciśnieniowe)
• Urządzenia, które pracują pod ciśnieniem
wody w wodociągu;
• Zazwyczaj
zasilają
więcej
punktów
czerpalnych w lokalach mieszkalnych,
kuchniach zakładów gastronomicznych,
pralniach,
natryskach
zakładów
przemysłowych,
zakładach
usługowych
(fryzjer, piekarnia itp.);
• Podgrzewacze o pojemności do 300 i więcej
litrów;
Podgrzewacze pojemnościowe
zamknięte (ciśnieniowe)
• Zapewniają stałą temperaturę wody –
zwykle 60°C;
• Muszą być zabezpieczone zgodnie z
obowiązującą normą PN-76/B-02440;
• Zbiorniki wykonane są ze stali stopowej lub
emaliowanej, mogą być też miedziane;
• Jako elementy grzejne stosowane są
grzejniki prętowe;
• Sprawność podgrzewaczy wynosi około 98%
PODGRZEWACZE GAZOWE
• Ze względu na wygodę użytkownika oraz wysoką
sprawność gazowe podgrzewacze wody stosuje się w
gospodarstwach domowych, lokalach usługowych czy
przemyśle.
• Jako paliwo służy gaz ziemny lub gaz płynny
• Produkowane jako: przepływowe lub zasobnikowe
• Wyróżnia się podgrzewacze:
– Z otwartą komorą spalania (pobierają powietrze do spalania z
pomieszczenia) – muszą być podłączone do komina, a
pomieszczenie w którym są montowane musi posiadać
odpowiedną wentylację
– Z zamkniętą komorą spalania (pobierają powietrze do spalania z
zewnątrz budynku) – spaliny z nich mogą być odprowadzane
przez ścianę zewnętrzną
Przepływowe podgrzewacze gazowe
• Podgrzewają ciepłą wodę w sposób ciągły, służą do
podgrzewania dużych ilości wody
• Najczęściej spotykane w handlu moce podgrzewaczy to
17,4 kW, 19,2 kW, 22,7kW i 24,4 kW.
• Możliwa do osiągnięcia temp cwu zależy od ilości
pobieranej wody.
• Przepływowy podgrzewacz gazowy przeznaczony dla
jednego punktu czerpalnego nosi nazwę termy gazowej.
Przepływowe podgrzewacze
pojemnościowe
Urządzenia
z
bezpośrednim
podgrzewaniem
wody
wyposażone we własny palnik gazowy.
Wyposażone są w zasobnik, z którego można zasilać kilka
punktów
czerpalnych.
Mają
one
pojemność
od
kilkudziesięciu do kilkuset litrów.
Wyposażone są w regulator, który utrzymuje temp
zgromadzonej wody
na zadanym poziomie, może ona
wynosić od 40 do 75 stopni.
Podgrzewacze mogą być wyposażone w zbiorniki otwarte lub
ciśnieniowe.
Mogą pracować w układzie z cyrkulacją.
Ich sprawność jest wyższa niż przepływowych.
MOC PODGRZEWACZA
PRZEPŁYWOWEGO W UKŁADZIE
INDYWIDUALNYM
Moc podgrzewacza
• W przypadku podgrzewaczy przepływowych ich
moc
powinna
zapewnić
możliwość
natychmiastowego
podgrzewu
wody
do
wymaganej temperatury przy odpowiednim dla
danego punktu czerpalnego przepływie wody
– Dla podgrzewaczy jednopunktowych moc
określić należy z zależności:
dobrana
Φ = c w ⋅ ρ ⋅ q n ⋅ (t cwu
− t wz ) [ kW ]
Moc podgrzewacza
– Dla podgrzewaczy wielopunktowych – należy
do powyższego wzoru podstawić qn dla punktu
czerpalnego o największym wypływie jeśli są
w jednym pomieszczeniu lub przeliczyć q
przy możliwym jednoczesnym korzystaniu z
kilku punktów czerpalnych, jeżeli urządzenie
obsługuje punkty czerpalne w różnych
pomieszczeniach (np kuchnia i łazienka)
Temperatura cwu
• Przy indywidualnych podgrzewaczach
temperaturę cwu ustala się w zależności
od przeznaczenia wody:
– Mycie naczyń: 35°C - 54°C – średnio 48°C
– Kąpiel:
• Dorośli: 31°C - 46°C – średnio 41°C
• Dzieci: 32°C - 41°C – średnio 37°C
Temperatura wody zimnej twz
• twz – temperatura wody zimnej – zleży od
typu ujęcia wody
– Ujęcia wody:
• Podziemne 7 - 12°C
• Powierzchniowe 3 - 23°C
– Zmiana temperatury wody w czasie
transportu:
• Podziemne – ogrzanie o 1-2°C w ciągu całego roku
• Powierzchniowe – ogrzanie zimą, ochłodzenie
latem o 1-2°C
Temperatura wody zimnej twz
• twz – obliczeniowa temperatura wody
zimnej wg PN-92/B-01706
– twz = 5°C jeżeli źródłem zasilania wodociągu w
wodę są ujęcia wód powierzchniowych
– twz = 10°C jeżeli źródłem zasilania wodociągu
w wodę są ujęcia wód podziemnych
LOKALNE UKŁADY
PRZYGOTOWANIA CWU
• W systemie lokalnym źródło ciepłej wody użytkowej
(kocioł jedno- lub dwufunkcyjny względnie podgrzewacz
elektryczny) przygotowuje ją dla kilku punktów
czerpalnych, tworzących tzw. węzeł sanitarny, który np.
w budownictwie wielorodzinnym obejmuje jedno
mieszkanie.
• W takim rozwiązaniu, ze względu na małą rozciągłość
instalacji, nie wykonuje się zazwyczaj obiegu (cyrkulacji)
ciepłej wody użytkowej.
• Pomimo niższego komfortu użytkowania lokalnych
instalacji ciepłej wody użytkowej, mają one nadal wielu
zwolenników.
Zwiększające się zainteresowanie systemami
lokalnymi ciepłej wody użytkowej można
tłumaczyć:
• stale
rosnącym
poziomem
sanitarnotechnicznego wyposażenia mieszkań (zwłaszcza
w budynkach nie mających możliwości zasilania
w energię cieplną ze źródła zdalczynnego),
• dość prostym i niekonfliktowym sposobem
rozliczania należności za zużywaną energię
cieplną.
Lokalne przygotowanie cwu
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

Create flashcards