OBLICZENIA do projektu instalacji solarnej dla Publicznego

OBLICZENIA
do projektu instalacji solarnej dla Publicznego Gimnazjum
w Osjakowie, ul. Wieluńska 14
Spis treści :
1. Zapotrzebowanie CWU
2. Zapotrzebowanie ciepła
3. Dobór kolektorów
4. Dobór pompy obiegowej kolektorów
5. Dobór naczynia przeponowego dla kolektorów
6. Dobór podgrzewacza CW
7. Dobór pompy ładującej CW
8. Dobór naczynia przeponowego CW
9. Dobór zaworów bezpieczeństwa
10. Dobór układu uzupełniającego
11. Dobór naczynia wstępnego
2
I. ZAPOTRZEBOWANIE CWU
1. Dane wyjściowe:
-
liczba zawodników: n1 = 30
liczba uczniów
: n1 = 200
jedn. zapotrzeb. ciepłej wody dla ćwiczącego : q1 = 22 l/osobę
jedn. zapotrzeb. ciepłej wody dla ucznia : q2 = 8 l/d
obliczeniowe temperatury wody użytkowej: tcw/tzw = 55/100C
2. Godzinowe zapotrzebowanie CWU.
Gh = n x q1
Gh = 30 x 22 = 660 l/h
3. Dobowe zapotrzebowanie CWU.
Gd = n2 x q2
Gd = 200 x 8 = 1600 l/d
II. ZAPOTRZEBOWANIE CIEPŁA
1. Dane wyjściowe.
- oblicz. zapotrzebowanie CWU: Gh = 660 l/h
Gd = 1600 l/d
- oblicz. temp. wody użytkowej: tcw/tzw = 55/10 oC
2. Zapotrzebowanie ciepła.
Qh = Gh x C x ∆t
Qh = 660 x 1 x ( 55 – 10 ) x 1,163 = 31086 W
Qh = 31,0 kW
Qd = Gd x C x ∆t
Qd = 1600 x 1 x ( 55 – 10 ) x 1,163 = 83736 W
Qd = 83,7kW
Qr = Qd x 250
Qr = 83,7 x 250 = 20925 kW
3
III. DOBÓR KOLEKTORÓW
1. Dane wyjściowe.
- roczne zapotrzebowanie ciepła na cele CWU : Qcw = 20925 kW
- typ kolektora : VITOSOL 100
- wydajność kolektora : q = 400 kWh/rxm2
- powierzchnia absorpcji: Fa = 2,32 m2
- stopień pokrycia zapotrzebowania ciepła na cele CWU : 50%
2. Obliczeniowa powierzchnia absorbera.
0,50 x Qr
Fa = --------------q
0,50 x 20925 x 860 x 4,19
Fa = ---------------------------------- = 26,2m2
400 x 3,6 x 103
3. Liczba kolektorów
i=
Fa
fa
i=
26,2
= 11,3 szt
2,32
- przyjęto dwie baterie po 6 kolektorów
IV. DOBÓR POMPY OBIEGOWEJ KOLEKTORÓW
1. Dane wyjściowe.
- pow. absorbera : Fa = 12 x 2,32 = 27,84 m2
- jedn. przepływ czynnika grzewczego przez kolektor : q = 40 l/h x m2
- prędkość przepływu czynnika grzewczego : w = 0,3 – 0,5 m/s
- opór obiegu kolektorów: przyjęto hok = 3,0 msw
2. Całkowite natężenie przepływu.
G = Fa x q
G = 27,84 x 40,0 = 1113,6 l/h
G = 1,11 m3/h
4
3. Całkowity opór przepływu.
Hc = hok
Hc = 3,0 msw
4. Obliczeniowa wydajność pompy obiegowej.
Vp = 1,2 x G
Vp = 1,2 x 1,11 = 1,33 m3/h
5. Obliczeniowa wysokość podnoszenia pompy.
Hp ≥ Hc
Hp = 3,0 msw
6. Dobór pompy.
Przyjęto zestaw pompowy typu Solar Divicon typu PS 20 z pompą typu SOLAR 25-80
o parametrach :
Vp = 1,3 m3/h
Hp = 6,0 msw
Ns = 210 W ( II bieg ) / 1 x 230 V
V. DOBÓR NACZYNIA WZBIORCZEGO PRZEPONOWEGO DLA KOLEKTORÓW
1. Dane wyjściowe.
- ilość kolektorów typu VITOSOL 100 : i = 12
- rury miedziane ∅ 22 - 35 mm : l = 95,0 m
- wysokość statyczna : h = 12,0 m
- dop. ciśnienie końcowe : pe = 5,5 bar
2. Określenie całkowitej pojemności instalacji solarnej.
- pojemność kolektorów :
- pojemność przewodów rozdzielczych :
Vk =
Vpr =
1,83 x 12 = 21,9 l
75,6 l
-----------------------------Vc = 97,5 l
3. Obliczeniowa pojemność naczynia przeponowego.
( Vv + Vz + Z x Vk ) x ( pe + 1 )
Vn = ----------------------------------------( pe – pst )
gdzie
Vv = 0,01 x Vc = 0,01 x 97,5 = 0,97 l
Vz = β x Vc = 0,13 x 97,5 = 12,68 l
5
Pst = 1,5 bar + 0,1 x h = 1,5 + 0,1 x 12 = 2,7 bar
( 0,97 + 12,68 + 21,9 ) x ( 5,5 + 1 )
Vn = -------------------------------------------- = 82,5 l
( 5,5 – 2,7 )
4. Dobór naczynia.
Z katalogu przyjęto naczynie wzbiorcze przeponowe typu REFLEX – S80
o wielkości :
Vn = 80 l
D = 480 mm
H = 570 mm
pdop = 1,0 MPa
dn = 25 mm
VI. DOBÓR PODGRZEWACZA CW
1. Dane wyjściowe
- typ kolektora: VITOSOL 100
- powierzchnia absorpcyjna kolektorów: Fa = 27,84
- jedn. pojemność podgrzewacza: Vj = 30l/m2
2. Minimalna pojemność podgrzewacza
Vmin = Fa x Vj
Vmin = 27,84 x 30,0 = 835,2 l
2. Dobór podgrzewacza
- przyjęto podgrzewacz CW pionowy firmy POMEX typu WCW – 1000 o wielkości:
Vn = 1000 l
Q = 94 kW
Gcw = 2298 l/h
Dn = 1010 mm
H = 2025 mm
VII.
DOBÓR POMPY ŁADUJĄCEJ CW
1. Dane wyjściowe
- oblicz. zapotrzebowanie cwu: Gcw = 660 l/h
- opór obiegu ładowania: przyjęto hłd = 2,0 msw
2. Obliczeniowa wydajność pompy
Vp = 1,2 x Gcw
Vp = 1,2 x 660 = 792 l/h
6
3. Obliczeniowa wysokość podnoszenia pompy
Hp ≥ hłd
Hp ≥ 2,0
4. Dobór pompy.
- przyjęto pompę ładującą CW firmy GRUNDFOSS typu UPS 25-60 B
o parametrach :
Vp = 1,0 m3/h
Hp = 3,0 msw
Ns = 55 W ( II bieg ) / 1 x 230 V
VIII. DOBÓR NACZYNIA PRZEPONOWEGO
CW
1. Dane wyjściowe.
-
pojemność podgrzewacza: V = 1000 l
oblicz. temp. wody użytkowej : tcw/tzw = 55/10 °C
jedn. przyrost objętości : ∆V = 0,014
maks. ciśnienie robocze CW : pmax = 0,6 MPa
ciśnienie wstępne w naczyniu : po = 0,3 MPa
2. Pojemność użytkowa naczynia.
Vu = 1,1 x V x ς x ∆V
Vu = 1,1 x 1000 x 1 x 0, 014 = 15,4 l
3. Pojemność całkowita naczynia.
pmax + 0,1
Vc = Vu x --------------pmax - po
0,6 + 0,1
Vc = 15,4 x ------------ = 35,9 l
0,6 – 0,3
4. Dobór naczynia.
- przyjęto naczynie wzbiorcze przeponowe typu REFIX DE junior 50 o wielkości:
Vc = 50 l
dn = 25 mm
D = 409 mm
H = 580 mm
pdop = 10 bar
tdop = 70 0C
7
IX. DOBÓR ZAWORÓW BEZPIECZEŃSTWA
1. Zawór bezpieczeństwa instalacji solarnej
1.1 Dane wyjściowe.
-
oblicz. natężenie przepływu przez kolektory : G = 1,3 m3/h
dopuszczalne ciśnienie robocze czynnika grzejnego : pd = 0,6 MPa
dopuszczalna temperatura czynnika grzejnego : td = 120 °C
gęstość czynnika grzejnego TYFOCOR : γ = 1030,0 kg/m3
skorygowany współczynnik wypływu dla zaworu typu SYR-1915 : αc = 0,20
1.2. Obliczeniowa przepustowość zaworu.
G = 1,1 x 1300 = 1430 l/h
1.3. Teoretyczna jednostkowa przepustowość zaworu.
_______________
qm = 1414,5 x V ( 0,6 – 0 ) x 1030 = 35164 kg/m2 x s
1.4. Obliczeniowy przekrój gniazda zaworu.
1430
F = -------------------------- = 0,000056 m2
35164 x 0,20 x 3600
1.5. Obliczeniowa średnica gniazda zaworu.
___________
4 x 0,000056
dg = V
3,14
= 0,0084 m
dg = 8,4 mm
1.6. Dobór zaworu.
Z karty katalogowej firmy SYR przyjęto zawór bezpieczeństwa typu SYR-1915
o wielkości :
d1 x d2 = 15 x 20 mm
dg = 12 mm
po = 0,6 MPa.
2. Zawór bezpieczeństwa na podgrzewaczu CW.
2.1. Dane wyjściowe.
- oblicz. zapotrzebowanie CWU : Gcw = 660 kg/h
- pojemność podgrzewacza : V = 1000 l
- skorygowany współczynnik wypływu : αc = 0,20
- dopuszczalne ciśnienie robocze CWU : pr = 0,6 MPa
- ciśnienie wypływu ( otoczenia ) : p2 = 0
8
2.2. Teoretyczna jednostkowa przepustowość zaworu.
________________
qm = 1414,5 x V ( 0,6 - 0 ) x 1000 = 34648 kg / m2 x s
2.3. Obliczeniowy przekrój gniazda zaworu.
1000
Fg = -------------------------- = 0,000040 m2
34648 x 0,20 x 3600
2.4. Obliczeniowa średnica gniazda zaworu.
_____________
4 x 0,000040
dg = V
3,14
dg = 0,0071 m = 7,1 mm
2.5. Dobór zaworu.
- przyjęto zawór bezpieczeństwa membranowy typu SYR2115 o
wielkości :
d1 x d2 = 20 x 25 mm
dg = 14 mm
αc = 0,20
po = 0,6 MPa
X. DOBÓR UKŁADU UZUPEŁNIAJĄCEGO
1. Dane wyjściowe .
- oblicz. pojemność zładu kolektorów : Vc = 97,5 l
2. Dobór układu.
Do uzupełniania instalacji solarnej przyjęto zestaw firmy VIESSMANN o wyd. 30 l/min.
XI. DOBÓR NACZYNIA WSTĘPNEGO
1. Dane wyjściowe.
- przyrost objętości czynnika grzejnego : Vz = 12,68 l
2. Obliczeniowa pojemność naczynia.
Vn ≥ Vz
Vn = 12,68 l
3. Dobór naczynia.
Przyjęto naczynie wstępne firmy VIESMANN o pojemności 12 l i ciśnieniu pn = 1,0 MPa