Obliczenia i opis automatyki

OBLICZENIA WĘZŁA CIEPLNEGO C.O., C.W. I C.T. PO STRONIE WODY SIECIOWEJ
W ZESPOLE BUDYNKÓW BIUROWYCH RADWAR W WARSZAWIE
Parametry
woda sieciowa
c.o.
75 50
zasilenie/powrót - c.o. i c.t.
122 55
55
c.t.
75 50
p1 =
Min. ciśnienie dyspozycjne
zima
300
750
i ciśnienie w sieci
lato
200
Moc cieplna
Q c.o.
458,5 Q c.w. max
84,0
Q c.w. śr
40,0
Q c.t.
950,0 Q c.w. II
46,2
Q c.w. I
42,0
Wymienniki ciepła płytowe
c.o.
B56H/1Px70
c.w. II B35H/2Sx22
lutowane
c.t.
B56H/1Px140 c.w. I B35H/2Sx22
Natężenie przepływu wody
G c.o.
5,89 G c.w. II
1,61
sieciowej przez wymienniki
G c.w. I
4,55
G c.t.
12,19 G c.w. L
1,61
Przepływy obliczeniowe
zima
19,68
dla węzła
lato
1,61
Opory przepływu dla zimy
c.o.
c.t.
c.w.
Opór wymiennika
4,0
5,0
5,0
Opór instalacji sieciowej
2,0
2,0
2,0
Opór regulatora kv=
10,0
34,6 20,0
37,2 4,0
16,1
Opór wymiennika i instalacji c.w. I st
13,0
0,0
13,0
Opór ciepłomierza c.w. Qn=
0,0
0,0 0,0
0,0
0,0
Suma
53,6
44,2
36,1
Opór kryzy dławiącej
0,0
9,5
0,0
Regul. rożnica ciśnień (nastawa)
53,6
Dp= 50
Opór reg. różnicy ciśnień i przepłwu
kv= 32
87,8
Opór przyłącza w węźle
10,0
Opór ciepłomierza
Qn= 25,0
4,9
Minimalne wymagalne ciśnie dysp.
156,4
Opory przepływu dla lata
Opór wymienników
4,0
Opór instalacji
3,0
Opór regulatora
16,1
Suma
23,1
Opór kryzy dławiącej
0,0
Regul. różnica ciśnień (nastawa)
23,1
Opór reg. różnicy ciśnień i przepływu
50,3
Opór przyłącza w węźle
6,0
Opór ciepłomierza
1,0
Minimalne wymagane ciśnienie dysp.
80,4
Autorytety zaworów regulacyjnych
c.o. = 0,72
c.t. = 0,69
c.w. = 0,70
Dp [ kPa ]
DOBÓR KRYZ
G [ t/h ]
f
KD1 ( gałąź c.o. )
5,89
0,0
KD2 ( gałąź c.w. )
1,61
0,0
KD3 ( gałąź c.t. )
12,19
9,5
35
KD0 Kryzę dobierze ZEC
Kryzę należy stosować, gdy ciśnienie przekroczy :
zimą
304
latem
36
ILOŚĆ WODY WG. ZASAD REGULACJI SPEC :
zima 19,12
lato
1,74
0
C
C
kPa
kPa
kW
kW
kW
kW
szt.
szt.
t/h
t/h
t/h
t/h
t/h
0
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
kPa
mm
mm
mm
kPa
kPa
m3/h
3
m /h
WĘZEŁ WYMIENNIKOWY C.O. - CZĘŚĆ INSTALACYJNA
DANE WYJŚCIOWE
Zapotrz. ciepła
Parametry inst. c.o.
458,5 kW
75 50
Parametry s.c.
Opory inst. c.o
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Przepływ wody sieciowej
Przepływ wody instalacyjnej
Gs =
Gi =
DOBÓR WYMIENNIKÓW
Wymienniki ciepła typ
B56H/1Px70
Ilość elementów 1
Opory przepływu wody sieciowej
Opory przepływu wody instalacyjnej
4,0 kPa
10,0 kPa
5,89
15,77
122 55
40 kPa
t/h
t/h
Opory podłączenia instalacji c.o.
G [t/h]
L [m]
Dn [mm] V [m/s] R [mm/m] RL[mm]
Sz
Z [mm] DH [mm]
15,77
18
80
0,85
17,5
314
10
349
670
odmulacz = 300 + 0,2x DH
440
Opory zestawu pompowego
15,77
1
80
0,85
17,5
17
8
279
300
opór instalacji
4000
opór wymiennika x1,3
1300
łączne opory instalacji c.o.
6710
DOBÓR POMP OBIEGOWYCH
Wymagana charakterystyka pomp:
3
Wydajność :
G=
17,3 m /h
Wysokość podnoszenia :
H=
7,7
m sł. w.
Istnieją dwie (w tym 1 rezerwowa) pompy firmy
Grudfos Magna 65-120F
wydajność
podnoszenie
obroty
moc siln.
G=
H=
n-
N=
17,3 m3/h
7,7
m sł. w.
regul. automatycznie
0,9
kW
1x230V
ZAWÓR REGULACYJNO - UPUSTOWY W OBIEGU C.O.
Zgodnie z wymogami SPEC dla pomp regulowanych automatycznie nie stosuje się
DOBÓR NACZYNIA WZBIORCZEGO DLA POTRZEB C.O.
WYSZCZEGÓLNIENIE
SYMBOL
JEDNOSTKA
WARTOŚĆ
Ilość ciepła
Qc.o.
458,5
Pojemność zładu
Vc.o.
[ kW ]
3
[m ]
Maksymalne ciśnienie w instalacji
pmax
[ bar ]
5
Ciśn. stat. w miejscu włączenia naczynia
pst
[ bar ]
2
Ciśn. wstępne w naczyniu = p st+0,2
po
2,2
Temperatura zasilania instalacji
tz
[ bar ]
o
C
Przyrost objętości właściwej wody
Gęstość wody przy temperaturze t 1= 10oC
Dv
r1
[ kg/m3 ]
[ kg/m3 ]
0,0256
Min. pojemność użytkowa N.W.P.
Vu = V x r1 x DV
Vu c.o.
[ dcm3 ]
141
Pojemność całkowita naczynia
Vc= Vu x ( pmax +1/ pmax - po )
Vc c.o.
[ dcm3 ]
302
Dobrano ciśnieniowe naczynie przeponowe prod. Reflex
pmax =
6,0 bar
5,5
75
typ
Vc =
999,7
N
400 dcm3
DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA istniejący
Obliczenia prowadzone są dla zaworu pełnoskokowego, membranowego
WYSZCZEGÓLNIENIE
Rzeczywisty współczynnik wypływu
Dopuszczalny współczynnik wypływu
ac= 0,9 *arz
SYMBOL
arz
JEDNOSTKA
-
WARTOŚĆ
brak danych
ac
-
0,25
p2
[ bar ]
16
p1
[ bar ]
5
Gęstość wody przy temperaturze tz= 130 C
Współczynnik zależny od Dp
r
b
3
[ kg/m ]
934,6
2
Powierzchnia przekroju jednej rurki wężownicy
Przepustowość zaworu bezpieczeństwa
M = 447 ,3*b * A ( p - p )r
Wewnętrzna średnica króćca dopływowego
A
[ m2 ]
0,000036
M
[ kg/s ]
3,27
do
[ mm ]
23,6
Syr1915
Dn
bar
Dn
32
5
25
Maksymalne ciśnienie w sieci
Maksymalne ciśnienie w instalacji
o
2
do = 54
ac
1
M
p1 * r
Dobrano zawór membranowy
Ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa
Średnica wewnętrzna rury wzbiorczej c.o.
WĘZEŁ WYMIENNIKOWY DLA POTRZEB INSTALACJI C.W.
DANE WEJŚCIOWE
Q max = 84,0 kW
Q śr =
40,0
0,6
G cyrk =
tz = 5
kW
xGi=
0,87
t/h
tmax = 55
h cyrk =
Gi =
1,44
Uh [nh] =
2,1
mm sł. w.
2000
t/h
Uwaga : cykulacja w budynku 0,2 Gi oraz cyrkulacja przez spinkę w węźle 0,4 Gi
A =
0,5
(współczynnik wykorzystania wody sieciowej z wymiennika c.o.)
OBLICZENIA
stopień II
II
Q = Qmax =
G
II
stopień II
= Q / 25 =
II
Moc [ kW ]
stopień I
46,2
Q
Ilość wody sieciowej dla zimy [ t/h ]
=
stopień I
G = G +A*Gc.o.=
I
1,59
I
II
42,0
4,53
Ilość wody sieciowej dla lata [ t/h ]
G = Qmax /45 =
1,61
DOBÓR WYMIENNIKÓW C.W.
stopień II
Typ / ilość sztuk wymienników JAD
B35H/2Sx22
Opory wymienników zimą - woda sieciowa [kPa]
II
h s =
2,0
Opory wymienników latem - woda sieciowa [kPa]
II
h s =
2,0
Opory wymienników - woda instalacyjna [kPa]
II
h i =
2,0
DOBÓR POMP OBIEGOWYCH
Wymagana charakterystyka pomp:
3
Wydajność :
G=
1,0
m /h
Wysokość podnoszenia : H = 1,2 * ( hcyrk+ hIIi + hpomp ) =
Dobrano dwie (w tym 1 rezerwowa) pompy firmy
Grundfos
wydajność
podnoszenie
moc siln.
G=
H=
N=
1,0
3,0
0,1
m3/h
m sł. w.
kW
stopień I
B35H/2Sx22
3,0
typu
hIs =
11,0
hIs =
2,0
hIi =
2,0
m sł. w.
UPE 25- 60B
N=
ZAWORY REGULACYJNO - NASTAWNE W OBIEGU CYRKULACJI I C.W.
Na spince - typ
Stromax 4117M Dn 15 nastawa
2
Na cyrkulacji c.w. - typ
Stromax 4117M Dn 20 nastawa
full
ZAWÓR BEZPIECZEŃSTWA : SI 6301M Dn 25/40 (0,48-0,60) lub SYR Dn 32/ 6 bar
WĘZEŁ C.T. - CZĘŚĆ INSTALACYJNA
DANE WYJŚCIOWE
Zapotrz. ciepła
Parametry inst. c.t.
950 kW
75 50
OBLICZENIA HYDRAULICZNE
Przepływ wody sieciowej
Przepływ wody instalacyjnej
Parametry s.c.
Opory inst. c.t.
Gs =
Gi =
12,19
32,68
122 55
50 kPa
t/h
t/h
DOBÓR WYMIENNIKÓW
Wymienniki ciepła typu
B56H/1Px140
Ilość elementów - 1
Opory przepływu wody sieciowej
5,0 kPa
Opory przepływu wody instalacyjnej
13,0 kPa
Opory podłączenia instalacji c.t.
G [t/h]
L [m]
Dn [mm] V [m/s] R [mm/m] RL[mm]
Sz
Z [mm] DH [mm]
32,68
18
125
0,72
8,1
145
10
251
400
odmulacz = 300 + 0,2x DH
380
Opory zestawu pompowego
32,68
1
100
1,12
24,6
25
8
491
520
opór instalacji
5000
opór wymiennika x1,3
1690
łączne opory instalacji c.t.
7990
DOBÓR POMP OBIEGOWYCH
Wymagana charakterystyka pomp:
3
Wydajność :
G=
37,6 m /h
Wysokość podnoszenia :
H=
9,2
m sł. w.
Dobrano dwie (w tym 1 rezerwowa) pompy firmy Grundfos TPE 80-140/2-S
wydajność
podnoszenie
obroty
moc siln.
G=
H=
n-
N=
37,6 m3/h
9,2
m sł. w.
reg. autom
2,2
kW
3x400V
ZAWÓR REGULACYJNO - UPUSTOWY W OBIEGU C.T.
Zawór nie jest wymagany dla pomp regulowanych elektronicznie
DOBÓR NACZYNIA WZBIORCZEGO DLA POTRZEB C.T.
WYSZCZEGÓLNIENIE
SYMBOL
JEDNOSTKA
WARTOŚĆ
Ilość ciepła
Qc.t.
950
Pojemność zładu
Vc.t.
[ kW ]
[ m3 ]
Maksymalne ciśnienie w instalacji
pmax
[ bar ]
5
Ciśn. stat. w miejscu włączenia naczynia
pst
[ bar ]
2,4
Ciśn. wstępne w naczyniu = p st+0,2
po
2,6
Temperatura zasilania instalacji
tz
[ bar ]
o
C
7,5
75
3
Dv
r1
[ kg/m ]
[ kg/m3 ]
Min. pojemność użytkowa N.W.P.
Vu = V x r1 x DV
Vu c.t.
[ dcm ]
192
Pojemność całkowita naczynia
Vc= Vu x ( pmax +1/ pmax - po )
Vc c.t.
[ dcm3 ]
480
Przyrost objętości właściwej wody
Gęstość wody przy temperaturze t1= 10oC
3
Dobrano ciśnieniowe naczynia przeponowe prod. Reflex
pmax =
6,0 bar
typ
Vc =
0,0256
999,7
N
600 dcm3
DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA
Obliczenia prowadzone są dla zaworu pełnoskokowego, membranowego
WYSZCZEGÓLNIENIE
Rzeczywisty współczynnik wypływu
Dopuszczalny współczynnik wypływu
ac= 0,9 *arz
arz
JEDNOSTKA
-
WARTOŚĆ
brak danych
ac
-
0,36
Maksymalne ciśnienie w sieci
p2
[ bar ]
16
Maksymalne ciśnienie w instalacji
p1
[ bar ]
5
Gęstość wody przy temperaturze tz= 130 oC
Współczynnik zależny od Dp
r
b
[ kg/m3 ]
934,6
2
Powierzchnia przekroju jednej rurki wężownicy
Przepustowość zaworu bezpieczeństwa
M = 447 ,3*b * A ( p - p )r
Wewnętrzna średnica króćca dopływowego
A
[ m2 ]
0,0001
M
[ kg/s ]
9,07
do
[ mm ]
32,8
Syr1915
Dn
bar
Dn
32
5
25
2
do = 54
ac
1
M
p1 * r
Dobrano zawór membranowy - 2 szt
Ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa
Średnica wewnętrzna rury wzbiorczej c.o.
SYMBOL
Automatyka
Część II AUTOMATYCZNA REGULACJA WĘZŁA
1. Podstawa opracowania
- zlecenie Inwestora
- protokół założeń eksploatacyjnych SPEC
- instrukcja doboru elementów automatycznej regulacji w węzłach cieplnych opracowanie OBRC-SPEC
- katalogi firm automatycznej regulacji dla ciepłownictwa
- projekt techniczny węzła cieplnego ( cz.I niniejszego opracowania)
2. Zakres opracowania
Projekt niniejszy zawiera:
- regulację nadążną temperatury wody zasilającej instalację c.o. w zależności od
temperatury zewnętrznej korygowaną temperaturą wody sieciowej powrotnej
- regulację nadążną temperatury wody zasilającej instalację c.t. (jak wyżej)
- regulację temperatury ciepłej wody użytkowej
- dobór regulatora stałej różnicy ciśnienia
- dobór licznika ciepła
3. Przyjęte rozwiązania techniczne
Układ automatycznej regulacji w węźle cieplnym zaprojektowano z uwzglednieniem
możliwości podłaczenia gałęzi tj. c.o. i c.w. (istniejące, modernizowane) oraz c.t.
Zastosowano urządzenia firmy Samson. Zaproponowano wykorzystanie urządzeń
istniejacych, o krótkim czasie eksploatacji - po sprawdzeniu ich sprawności
3.1. Instalacja c.o.
Projektowany zestaw pogodowej regulacji temperatury firmy Samson składa się z:
- zaworu regulacyjnego c.o. typu 3222 z siłownikiem 5825-10
- elektronicznego regulatora typu 5179 (wspólnego dla c.o., c.w. I c.t.)
- czujek temperatury PT1000 szt. 3 - wg specyfikacji
- termostatu bezpieczeństwa typu STW
Regulator nadążnie reguluje temperaturę wody zasilającej c.o. w funkcji temperatury
zewnętrznej nie dopuszczając do przekroczenia zadanej temperatury powrotu sieciowego.
Opis podstawowych funkcji i nastaw regulatora wg załączonej karty nastaw.
Dobrano zawór regulacyjny c.o. typu 3222, Dn 20 ; kvs =
10,0 m3/h
z siłownikiem jak wyżej (z funkcją awaryjnego zamykania).
Automatyka
3.2 Instalacja c.w.
Projektowany zestaw stałowartościowej regulacji temperatury firmy Samson składa się z:
- zaworu regulacyjnego c.w. typu 3222 , Dn 15 ;
kvs = 4,0 m3/h
z siłownikiem 5825-10
- elektronicznego regulatora typu 5179 - wspólnego dla c.o. i c.t.
- czujek temperatury c.w. typ PT1000 szt. 2
- termostatu STB typ 5315-1
Regulator utrzymuje temperaturę ciepłej wody na zadanym poziomie 55-60 oC.
Nastawa STB - 70oC. Siłownik zaworu regulacyjnego z funkcją awaryjnego zamykania.
3.3. Instalacja c.t.
Elektroniczny zestaw regulacji temperatury składa się z:
- zaworu regulacyjnego c.t. typu 3222 z siłownikiem 5825-10
- elektronicznego regulatora typu 5179 - wspólnego dla c.o. i c.w
- czujek temperatury PT1000 szt. 3 - wg specyfikacji
- termostatu bezpieczeństwa typu STW (alternatywa)
Regulator nadążnie reguluje temperaturę wody zasilającej c.o. w funkcji temperatury
zewnętrznej nie dopuszczając do przekroczenia zadanej temperatury powrotu sieciowego.
Opis podstawowych funkcji i nastaw regulatora 5179 wg załączonej karty nastaw.
Dobrano zawór regulacyjny c.t. typu 3222, Dn 20 ; kvs =
20,0 m3/h
z siłownikiem jak wyżej (z funkcją awaryjnego zamykania).
3.4. Węzeł podłączeniowy
Wg danych SPEC ciśnienie dyspozycyjne dla rejonu wynosi:
zima lato -
300
200
kPa
kPa
Regulator stałej różnicy ciśnienia
Na węźle podłączeniowym należy zamontować regulator stałej różnicy ciśnienia
i przeływu bezpośredniego działania firmy "SAMSON" typu 42-39
Dn 50; kvs = 32 m3/h
zakres nastaw: Dp: 0,2 - 1,0 bar ;
G: 2 - 24 m3/h
stabilizujący ciśnienie dyspozycyjne na poziomie :
- zima: przepływ wody sieciowej
Gs = 19,68
m3/h
Dp =
53,6 kPa
- lato: przepływ wody sieciowej
Gs =
m3/h
Dp =
23,1 kPa
1,61
Automatyka
Licznik ciepła do rozliczeń ze SPEC
Dla obliczonych przepływów wody sieciowej dobrano licznik ciepła firmy
KAMSTRUP MULTICAL z :
- wodomierzem typu ULTRAFLOW II 65-S, t = 110*C,
- 2 szt. czujników PT 500
Dn 65, Qn =
25
m3/h
Podliczniki ciepła dla potrzeb c.w. (różnicowe, montaż w gałęzi c.o.i c.t.)
Dla budynków niemieszkalnych podliczników ciepła dla potrzeb rozliczenia c.w.
nie stosuje się.
3.5. Instalacje elektryczne i ochrona przeciwporażeniowa
System ochrony przeciwporażeniowej regulatorów zasilanych elektrycznie,
licznika ciepła i miejsc podłączenia zasilania elektrycznego będzie podany w części
elektrycznej węzła.
Regulator elektroniczny należy zamontować w obudowie spełniającej
stopień ochrony IP 54 - obudowa wg projektu elektrycznego.
3.6. Wskazówki wykonawcze
Regulator elektroniczny wchodzący w skład zestawu należy montować
na ścianie w miejscu wskazanym na dyspozycji węzła.
Czujnik temperatury zewnętrznej należy umieścić około 3 m nad terenem na północnej
ścianie budynku.
Czujniki temperatury regulowanej montować w króćce f15
Czujniki należy montować w kierunku przeciwnym do przepływu wody.
Zawory regulacyjne należy montować na przewodach tak, aby siłowniki znalazły
w położeniu :
- zawór regulacyjny c.w.: do góry
- zawór regulacyjny c.o.: do góry
- zawór regulacyjny c.t. : do góry
- regulator różnicy ciśnienia: do dołu
Automatyka
3.6. Zestawienie danych technicznych i wyniki obliczeń
W tabelach podano charakterystyczne wielkości z projektu technologicznego węzła
i zestawiono wyniki obliczeń charakterystyczne dla automatycznej regulacji węzła.
W tabeli na końcu podano szczegółową specyfikację elementów automatycznej regulacji
dla węzła.
4. Dane eksploatacyjne
- przepływ limitowany
zima lato -
19,68 t/h
1,61 t/h
- ilość wody sieciowej wg:
wymagań SPEC
zima lato -
19,12 m3/h
1,74 m3/h
- regulowana różnica ciśnienia
zima lato -
53,6
23,1
- minimalne ciśnienia dyspozyc.
zima lato -
156,4 kPa
80,4 kPa
kPa
kPa
- kryza KDo montowana na przyłączu w zimie zostanie dobrana przez ZEC, gdy
rzeczywiste ciśnienie dyspozycyjne na przyłączu przekroczy wartość :
304 kPa
w zimie
36 kPa
w lecie
Automatyka
5. Zestawienie urządzeń automatycznej regulacji - układ docelowy
Oznaczenie
Ilość
PDC
1kpl
Wyszczególnienie
Uwagi
Regulator różnicy ciśnień kołnierzowy fimy SAMSON
Samson
3
TC-1/2/3
1
TC-1
1
42-39 Dn 50; kvs = 32 m /h
kołnierzowy
Dp: 0,2 - 1,0 bar ;
G: 2 - 24 m3/h
(komplet z rurką impulsową)
Elektroniczny regulator cyfrowy dla ciepłownictwa 5179
wspólny dla c.o., c.w. i c.w.
Zawór regul. c.w. typ 3222 z końcówkami do spawania
~-~
~-~
3
STB
TC-2
STW
TC-3
STW
NQ
1
1
1
1
1
Dn 15 ; kvs =
4,0 m /h
Napęd elektryczny typ 5825-10; 220V;50Hz; IP 44
Czujnik temp. wody PT1000 5207-65; zakres 15-180*C
Czujnik temp. wody PT1000 5207-64
Termostat STB typ 5315-1; zakres 30-110oC
Zawór regul. c.o. typ 3222 z końcówkami do spawania
~-~
~-~
~-~
~-~
~-~
1
1
2
1
1
Dn 32 ; kvs = 10,0 m3/h
Napęd elektryczny typ 5825-10;220V;50Hz; IP 44
Czujnik temp.zewn. PT1000 5227-2;zakres -35:85*C
Czujniki temp. wody PT1000 5277-2 ;zakres -20:120*C
Termostat STW typ 5313-5; zakres 60:100*C
Zawór regul. c.t. typ 3222 kołnierzowy
~-~
~-~
~-~
~-~
~-~
1
2
1
1kpl.
Dn 40 ; kvs = 20,0 m3/h
Napęd elektryczny typ 5825-20;220V;50Hz; IP 44
Czujniki temp. wody PT1000 5277-2 ;zakres -20:120*C
Termostat STW typ 5313-5; zakres 60:100*C
Licznik ciepła typ KAMSTRUP Multical
- wodomierz typ ULTRAFLOW II 65-S, t=110*C
Dn 65, Qn =
25
m3/h;
- integrator, Multical 66CDE - montaż na zasileniu
- 2 szt. czujników PT 500
~-~
~-~
~-~
Kamstrup
SPEC
UWAGI :
1. Zastosowanie termostatu STW dla stalowej instalacji c.t. nie jest obligatoryjne
2. Dodatkowy czujnik TC-1 (montaż na cyrkulacji c.w.) dla potrzeb dezynfekcji termicznej.