Obliczenia dla kotła na biomasę

Obliczenia dla kotła na biomasę
Zapotrzebowanie na moc grzewcza dla budynku mieszkalnego
Dom jednorodzinny o powierzchni 240 m2 posiada jednostkowe zapotrzebowanie na
moc grzewczą qv = 110 [W/m2].
Qco= qv*A
qv – zapotrzebowanie na moc grzewczą [W/m2]
A – powierzchnia uŜytkowa budynku [m2]
Zapotrzebowanie na moc grzewcza wynosi: Qco= 110 * 240 = 26,4 [kW]
Zapotrzebowanie mocy grzewczej na ciepłą wodę uŜytkową Qcwu
Qcwu = m * cw * T [W]
cw- ciepło właściwe wody= 4190 J/kg*K
m – strumień masy wody [kg/s]
T – róŜnica między temperaturą zasilającą z kotła i na powrocie do kotła
tk=55 oC
t0=5 oC
m=
m j * j  kg 
, gdzie
τ * 3600  s 
Τ – ilość godzin pracy instalacji ciepłej wody na dobe, np. dla domu jednorodzinnego
16 godzin, dla szkoły 12 (przy pracy na dwie zmiany), itd.
j – ilość osób = 4
mj – ilość wody zuŜywana przez 1 osobę/dzień
mj = 50 kg/osobę
m=
50 * 4
= 0,003472 [kg/s]
16 * 3600
Qcwu = 0,003472 * 4190 * 50 = 0,73 [kW]
Całkowite zapotrzebowanie na moc grzewczą
Qtot = Qco + Qcwu [W], [kW]
Qtot = 26,4 + 0,73 = 27,13 [kW]
Całkowite zapotrzebowanie na moc grzewczą wynosi 27,13 [kW].
Dobór kotła
1. Kocioł na drewno z załadunkiem ręcznym o mocy 28 kW
2. moc cieplna = 9-28 kW
3. Sprawność η = 82%
4. paliwo podstawowe: drewno
5. paliwo zastępcze: paliwa stałe typu węgiel, koks
6. objętość komory spalania = 63 l
Obliczenie energii zawartej w jednym załadunku kotła
Qjz= 70% * ήk * X * W 0 [kWh]
Qjz- energia jednego załadunku [kWh],
70%- wypełnienie komory załadowczej,
ήk- sprawność kotła,
X- cięŜar jednego załadunku [kg],
W0- wartość opałowa paliwa [kWh/kg],
X= Vk * ρn [kg]
Vk- objętość komory spalania [m3],
ρn – gęstość nasypowa [kg/mp],
Kocioł na drewno o Wu = 17 MJ/kg, η = 82 %
X= 0,063 * 500 = 31,5 [kg] Wo = 17/3,6 = 4,72 [kWh/kg]
Qjz= 0,7 * 0,82 * 31,5 * 4,72 = 85,3 [kWh]
Na ile godzin ogrzewania wystarczy jednorazowy załadunek kotła?
ts = Qjz / Qk = 85,3 / 28 = 3,04 [h] (przy maksymalnym obciąŜeniu kotła)
Dobór akumulatora energii cieplnej
Dobór akumulatora energii cieplnej przyjęto na podstawie zaleŜności, Ŝe:
– dla kotłów o mocy do 50 kW przyjmujemy pojemność zbiornika akumulacyjnego z
zakresu 50 – 100 L na 1 kW mocy
Kocioł na drewno ręczny – dobieramy akumulator energii cieplnej
28kW * 50l = 1400 l (zasobnik energii cieplnej)
Całkowite zapotrzebowanie na ciepło na cele co i cwu dla budynku
to: 70 661 [kWh/rok]
Zapotrzebowanie na paliwo
B= Qht/Wu , gdzie
B- Roczne zapotrzebowanie na paliwo,
Wu- wartość opałowa paliwa [kWh/kg, kWh/m3 lub kWh/mp]
Qht=Qh/ηt , gdzie
Qht- roczne zapotrzebowanie na ciepło po uwzględnieniu sprawności układu
[kWh/rok],
Qh- roczne zapotrzebowanie na ciepło = 70661 [kWh/rok]
ηt- sprawność całkowita układu (wartość od 0,6 do 0,85)
Kocioł na drewno Wu = 17 MJ/kg , η = 82 %
ηt- sprawność całkowita układu = 0,65 - załadunek ręczny
Qht = Qh/ηt = 70661 / 0,65 = 108709 [kWh/rok]
Wo = 17/3,6 = 4,72 [kWh/kg]
B = Qht/Wu = 100944 / 4,72 = 23031 [kg/rok]
Roczne zapotrzebowanie na paliwo = 23,03 [t/rok]
Paliwem będzie drewno typu buk, dąb, olcha o średniej wartości opałowej Wu = 17
MJ/kg w cenie 170zł /mp oraz gęstości 510 kg/mp i wilgotności 15-20%.
Koszt drewna za tonę: 170/0,510 = 333 [zł/t]
Koszt paliwa na sezon grzewczy: 23,03 * 333 = 7669 [zł]