OPIS TECHNICZNY

OPIS TECHNICZNY
1. Podstawa opracowania :
- Zlecenie Inwestora
- Projekt budowlany termomodernizacji budynku
- Audyt energetyczny budynku
- Uzgodnienia z Inwestorem,
- Ustawa Prawo budowlane z dnia 7 lipca 1994 r z późniejszymi zmianami (Dz.U. Nr
106/00 poz. 1126, Dz.U.06.156.1118 j.t. 2008.01.19 zm. Dz.U.07.191.1373).
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków
technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75/02 poz.
690, Nr 33/03 poz. 270, Nr 109/04 poz. nr1156).
- Wytyczne projektowe i zeszyty fachowe opisujące zasady budowy instalacji pomp ciepła
oraz instalacji solarnych opracowane przez producentów.
2.Zakres opracowania
Niniejszy projekt określa sposób wykonania instalacji pozyskiwania energii
cieplnej geotermalnej za pomocą pompy ciepłej wody użytkowej dla potrzeb Budynków
Zespołu Szkół Mechanicznych w Głubczycach. Pompa ciepła wspomagana będzie w okresie
letnim poprzez kolektory słoneczne.
3.Charakterystyka obiektu
Zespół budynków posiada własną kotłownię opalaną gazem. Woda grzewcza do celów c.o.
oraz c.w.u. wytwarzana jest w pięciu kotłach. Razem całkowita moc zainstalowana w
kotłowni wynosi 500 kW. Projektuje się dostarczania energii do produkcji ciepłej wody
użytkowej wykorzystanie pompy ciepła oraz kolektorów słonecznych. Projektowana pompa
ciepła będzie pozyskiwała energię cieplną z ziemi. Moc zainstalowanej pompy ciepła wynosić
będzie 44kW. Projektuje się odzyskiwanie ciepła ziemi poprzez pionowe sondy rurowe
Instalacja pompy ciepła oraz dolnego źródła do podgrzewu c.w.u.
W okresie przestoju kolektorów słonecznych do przygotowani ciepłej wody użytkowej
wykorzystywana będzie pompa ciepła. Instalacja dolnego źródła wykonana będzie jak na
rysunkach z rur PEHD PN16 o średnicach DN40 i DN50. Poziome odcinki rur prowadzić w
wykopie 1,7-1,8m łącząc poszczególne sądy wykonane z rur PEØ40.
Dolne źródło składa się układu 8 sztuk odwiertów o głębokości 100 m. Sondy typu U GEO
DWD zostaną zanurzone w otworach pionowych o średnicy 110 mm. Sondy wykonane są z
rur PE100 PN16 Ø40. Sondy z odwiertu łączone są z kolektorem rozdzielaczowym z
rotametrami zlokalizowanym w studni rozdzielaczowej typu GEO GIGA 845 RB. Rurociąg
dobiegowy wykonany będzie z rur PE100 PN10 Ø50mm zasilający pompę prowadzony na
głębokości 1,7m poniżej powierzchni gruntu. Przy przejściu rur przez ścianę zewnętrzną
należy zastosować rurę osłonową wypełnioną pianką izolacyjną.
Dobór przeponowego naczynia wzbiorczego:
Pojemność instalacji solarnej wynosi ok.1620l.
VZ= 1620x 0,01=16,20
VV= 1620 x 0,005=8,10
Pst= ciśnienie statyczne w naczyniu 1,5bar
Vn=
(16,20+8,10)∗(3,0+1)
=64,80
3,0−1,5
Przyjęto przeponowe naczynie wzbiorcze o pojemności 80l.
Kolektory słoneczne
Jako źródło ciepła do wspomagania produkcji ciepłej wody użytkowej zastosowano kolektory
słoneczne. Projektowana instalacja kolektorów słonecznych składała się będzie łącznie z 30
sztuk paneli słonecznych (np. Galmet KSG20 Premium) połączonych w 3 pakiety po 10 szt.
Kolektory słoneczne zamontowane będą na dachu budynku pod kątem 45º do poziomu.
Kolektory ukierunkowane będą na południe i rozmieszczone zgodnie z rysunkiem rzutu
dachu. Odchylenie od kierunku południowego wynosić będzie około ± 6° w kierunku
wschodnim.
Ciepło generowane za pomocą kolektorów magazynowane będzie w dwóch zasobnikach
ciepłej wody użytkowej o pojemności 1500l każdy, usytuowanych w pomieszczeniu kotłowni.
Zasobniki c.w.u zabezpieczone będą zaworem bezpieczeństwa o nastawie 6bar oraz trzema
przeponowym naczyniami wzbiorczym o pojemności 100L każdy. Wymiana ciepła w obiegu
solarnym będzie przebiegać przy zastosowaniu mieszanki glikolu propylenowego i wody o
maksymalnych proporcjach 50/50. Przy kolektorach słonecznych należy zastosować
odpowietrzniki manualne.
Grupa pompowa solarna
Przepływ płynu solarnego w instalacji zapewnia grupa pompowa wyposażona w pompę
Grundfoss Magna 40-60. Dobór solarnej grupy pompowej jest podyktowany wielkością
oporów przepływu i wielkością przepływu czynnika, który zależy od obsługiwanej liczby
kolektorów słonecznych. Zadaniem grupy pompowej jest wymuszenie obiegu płynu solarnego
od kolektorów słonecznych do zbiornika c.w.u.. Dodatkowe wyposażenie przy pompie
stanowią m.in.: zawór bezpieczeństwa 6bar, manometr, separator powietrza z
odpowietrznikiem ręcznym, termometry.
Zabezpieczenie instalacji solarnej
Zabezpieczenie instalacji solarnej przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w instalacji
stanowią 3 przeponowe naczynie wzbiorcze oraz zawór bezpieczeństwa 6bar zamontowany
przy grupie pompowej. Urządzenia zabezpieczające należy instalować po stronie zimnej
czynnika obiegowego.
Rurociągi i armatura
Projekt instalacji solarnej przewiduje zastosowanie rur miedzianych bez szwu, twardych,
łączonych przez lutowanie lutem twardym, odpornych na korozyjne działanie glikoli.
Połączenia rurociągu z armaturą i zasobnikiem należy wykonać za pomocą połączeń
gwintowych. Jako uszczelniacz powinien zostać użyty materiał odporny na działanie
wysokich temperatur, odporny na działanie glikolu (stężenie do 50%) nie pogarszający
właściwości roztworu glikolu oraz nie wpływający negatywnie na miedź. Średnice
przewodów dobrano na podstawie przyjętej prędkości przepływu w przedziale 0,3 – 0,5 m/s.
Rury izolować pianką w wykonaniu jak do instalacji klimatyzacyjnych o zwiększonej
grubości 3 cm i szczelnie na przenikanie wilgoci . Należy zapewnić prawidłowe odwodnienie
instalacji w najniższych punktach poprzez zamontować kurki kulowe spustowe.
-Założenia i dane instalacji systemu solarnego:
Nasłonecznienie roczne
Ukierunkowanie kolektora - azymut
Stopień obniżenia sprawności (K)
Temperatura zimnej wody użytkowej w sieci
Temperatura CWU w podgrzewaczu solarnym
Powierzchnia brutto kolektora
Powierzchnia czynna kolektora
Zakładane pokrycie zapotrzebowania na c.w.u
przez instalację solarną w skali roku (Wp)
970 [kWh/m² / okres użytkowania]
S (Y = 6°)
0
10 °C
55 °C
2,02 m²
1,86 m²
45 %
-Dobór pojemności podgrzewacza solarnego i zapotrzebowania na energię potrzebną do
przygotowania c.w.u.
Dobowe zużycie cwu o temp. 50°C wynosi ok. 2300l.
Vps=1,5∗Vcwu∗
Tw−Tk
Tps−Tk
gdzie:
Vps
Vcwu
Tk
Tw
Tps
- pojemność podgrzewacza solarnego [litr]
- zapotrzebowanie na cwu.
- temperatura zimnej wody użytkowej [°C]
- temperatura c.w.u. w punkcie poboru [°C]
- temperatura c.w.u. w podgrzewaczu solarnym [°C]
45−10
Vps=1,5⋅2330⋅
=2718L
55−10
Przyjęto dwa wymienniki ciepła biwalentne z dwoma wężownicami o pojemności 1500L
każdy typu SGWS(B)1500l.
Dobowe zapotrzebowanie na energię solarną potrzebną do przygotowania c.w.u
Qsol = m*c*ΔT
gdzie:
m- masa wody [kg]
c
- ciepło właściwe wody [Wh/kg*K] [1,16 Wh/kg*K]
ΔT
- różnica temperatur c.w.u. w zbiorniku oraz z.w. [K]
Q`sol = 3000* 1,16 * 45 = 156600Wh = 156,60 kWh/dobę
-Minimalna wymagana powierzchnia czynna kolektorów
1. Roczne nasłonecznienie Qc [kWh/m2] wynosi Qc = 970 [kWh/m2]
2. Współczynnik pokrycia rocznego Wp = 45%
3. Stopień sprawności instalacji szacuje się na Ww = 0,55
4. Stopień obniżenia sprawności spowodowane złym ukierunkowaniem kolektora
przyjmuje się 0,02 ze względu na fakt, że kierunek ustawienia kolektora odchylony
będzie od kierunku południowego o 6°.
Minimalna wymagana powierzchnia kolektora F wynosi:
0,45⋅156,60⋅365
Wp∗Qsol∗365
2
F=
=
=50,03
m
(Ww−K )∗Qc
(0,55−0,02 )⋅970
Gdzie:
F - minimalna wymagana powierzchnia kolektora [m2]
Wp - współczynnik pokrycia rocznego zapotrzebowania na energię
Q - dobowe zapotrzebowanie na energię potrzebną do przygotowania cwu [kWh]
Ww - stopień sprawności instalacji solarnej
K - stopień obniżenia sprawności spowodowany złym ukierunkowaniem kolektora
Qc - nasłonecznienie roczne w przewidywanym miejscu montażu instalacji [kWh/m2]
-Wymagana minimalna ilość kolektorów
Nk = F/Fk
gdzie:Nk
F
Fk
- minimalna wymagana ilość kolektorów [szt.]
- minimalna wymagana powierzchnia kolektorów [m2]
- powierzchnia czynna kolektora KSG20 PREMIUM =1,86m2
Stąd: Nk = 50,03/1,86 = 26,90 szt.
Przyjmuje się 30 sztuk kolektorów słonecznych.
-Naczynia wzbiorcze zabezpieczające instalację solarów
Ciśnienie wstępne w naczyniu przeponowym
P =1,5 + 0,1 x h [bar]
P = 1,5 + 0,1 x 11 = 2,6 [bar]
gdzie:
h – wysokość geometryczna instalacji solarnej [m]
Pojemność całkowita naczynia wzbiorczego przeponowego:
V =(VU +VA + VK )*(Pmax+1)/(Pmax - P )
V =(3,21+19,18+ 60)*(5,5+1)/(5,5 – 2,6)=184,55 L
gdzie:
Pmax – maksymalne obliczeniowe ciśnienie w naczyniu [bar]
VK- pojemność kolektorów = 30*2,0l=60l
Vu – pojemność użytkowa naczynia przeponowego
Vu = Vinst. x 0,015 [l]
Vu = 274x 0,015 = 4,11 [l]
VA – przyrost czynnika spowodowany wzrostem temperatury w instalacji
VA = Vinst. x 0,07 [l]
VA = 274 x 0,07 = 19,186[l]
Ze względu na to iż w okresie eksploatacji będą występowały okresy stagnacji przyjęto
konieczność przyjęcia przez naczynie przeponowe całej pojemności instalacji w związku z
czym przyjęto 3 naczynia wzbiorcze przeponowe o pojemności 100l każde.
-Dobór zestawu pompowego
Strumień objętości przepływu:
Vo = Fc x Qp [l/h]
Vo = 55,80 x 25 = 1395 [l/h]
gdzie:
Fc – całkowita powierzchnia czynna kolektorów [m2]
Qp – natężenie przepływu 25 [l/h m2]
Wysokość podnoszenia pompy
Hp = Σ(Rl+Z) = 4,0 mH2O
Dobrano pompę typu Grundfoss MAGNA 40-60.
4. Ogólne warunki montażu i eksploatacji urządzeń
Montaż instalacji
•
Kolektor słoneczny należy połączyć z uprzednio zamontowanym w dachu zestawem
montażowym zgodnie z dołączoną do zestawu instrukcją.
•
Po uprzednim zamontowaniu kolektora słonecznego na dachu, należy zabezpieczyć
szkło materiałem uniemożliwiającym przedostanie się promieni słonecznych do płyty
absorbera. Niezastosowanie się do tego punktu naraża osobę montującą kolektor na
poparzenie.
•
Na króćcach kolektora należy umieścić zestaw połączeniowy zgodnie z
odrębną instrukcją dołączoną do zestawu połączeniowego.
•
Zestaw połączeniowy należy połączyć z zaizolowanymi termicznie przewodami zasilania
i powrotu zasobnika. Przewody należy dodatkowo zabezpieczyć izolacją termiczną na bazie
kauczuku odporną na temperatury powyżej 120°C i na działanie promieni UV. W
przypadku gdy izolacja nie jest odporna na działanie promieni słonecznych, w części
narażonej na działanie słońca, należy ją dodatkowo zabezpieczyć samoprzylepną taśmą
aluminiową.
• Napełnienie instalacji może się odbyć jedynie w momencie, gdy kolektory nie są nagrzane i
nie są poddane działaniu promieni słonecznych.
5. Uwagi końcowe
a) Zastosowane do wykonania i montażu instalacji materiały oraz urządzenia muszą posiadać
niezbędne atesty, certyfikaty i aprobaty techniczne zgodne z obowiązującymi w Polsce
przepisami.
b) Przed wykonaniem poszczególnych elementów instalacji należy każdorazowo sprawdzić
możliwość montażu elementów na budowie w odniesieniu do istniejących warunków,
c) Wszystkie roboty należy wykonać zgodnie z przepisami, normami branżowymi
oraz„Warunkami technicznymi wykonania i odbioru robót budowlano-montażowych. Część
II . Instalacje sanitarne i przemysłowe.”
d) Całość prac powinna wykonywać firma specjalistyczna mająca doświadczenie w tego typu
remontach i przy budowie tego typu instalacji. Po każdorazowym montażu części instalacji
należy przeprowadzać próby ciśnieniowe celem sprawdzenia szczelności. Każdorazowe
zamknięcie etapu prac zanikowych należy odebrać protokółem z wykonanych prób
ciśnieniowych wpisem inspektora nadzoru. Całkowity odbiór może nastąpić po rozruchu
instalacji.
. . . . . . . . . . . . . . . . . .