VYTÁPĚNÍ - cvičení č.6
Návrh otopné soustavy s nuceným
oběhem vody
Ing. Roman Vavřička
Vavřička,, Ph.D
Ph.D..
ČVUT v Praze, Fakulta strojní
Ústav techniky prostředí
Roman.Vavricka@
Roman.Vavricka
@fs.cvut.cz
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – bilanční rovnice
po  pdisp  p  pč
kde
p
pč
po
pdisp
- účinný tlak okruhu [Pa]
- dopravní tlak oběhového čerpadla [Pa]
- celková tlaková ztráta okruhu [Pa]
- dispoziční rozdíl tlaků [Pa]
Pro tzv. nízké otopné
soustavy
Pro tzv. vysoké otopné
soustavy
po  pdisp  pč
po  pdisp  pč   0, 50  0, 75   p
1
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – celková tlaková ztráta
2
l w2
w2
 l
 w
pzu  pzt  pzm                       
d 2
2
 d
 2
kde
pzt
pzm

d
l
w

ξ
R
Z
- tlaková ztráta třením [Pa]
- tlaková ztráta místními odpory [Pa]
- součinitel tření [-]
- vnitřní průměr potrubí [m]
- délka potrubí [m]
- střední rychlost proudění v průřezu úseku [m/s]
- hustota vody [kg/m3]
- součinitel místního odporu [ - ]
- tlakový spád [Pa/m]
- tlaková ztráta místními odpory [Pa]
pzu  R  l  Z
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – předběžný tlakový spád
RP 
kde
RP
pdisp
l
a
pdisp  (1  a )
l
- předběžný tlakový spád [Pa/m]
- dispoziční rozdíl tlaků (pro přímou volbu čerpadla jeho dopravní tlak) [Pa]
- délka počítané části okruhu [m]
- podíl místních odporů na celkové tlakové ztrátě [-]
Druh soustavy – budovy
Venkovní, dálkové rozvody
Otopné soustavy v průmyslových rozsáhlých budovách
Běžné dvoutrubkové soustavy v obytných budovách
Otopné soustavy při rekonstrukcích starých budov s členitým
rozvodem a nuceným oběhem vody
Pro potrubní sítě u úpraven parametrů
Vzduchotechnické potrubí teplovzdušných soustav
a [-]
0,1 až 0,2
0,2 až 0,3
0,3 až 0,4
0,4 až 0,55
0,7 až 0,9
až 0,9
2
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – zásady návrhu
1) Doporučená rychlost proudění pro otopné soustavy (OS) s
nuceným oběhem vody:
dvoutrubkové OS wopt = 0,5 až 0,6 m/s
jednotrubkové OS wopt = 0,9 až 1,0 m/s (v kmenové trubce)
2) Pro návrh potrubní sítě je možné použít metody RP,wopt,dopt atd.
3) Výpočet začínáme u hydraulicky nejvzdálenějšího otopného
tělesa, u kterého předpokládáme plně otevřené regulační
armatury (tj. TRV a RŠ)
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh OS
Příklad::
Příklad
3
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh OS
Zadání:
Zadání:
Navrhněte dvoutrubkovou otopnou soustavu se spodním rozvodem a nuceným
vody (dle obrázku). Teplotní spád na otopné soustavě je 75/65 °C. Pro návrh
měděné potrubí(viz tabulka Cu).
Použité hodnoty  u prvních úseků:
úsek 1: kotel - 2,0, redukce - 0,1, oblouk 1x - 0,5, rozdělení 1,5
úsek 2: koleno - 1,0, rozdělení - 1,5
úsek 3: koleno - 1,0
úsek 4: koleno - 1,0, obchoz - 0,5, sloučení - 1,5
úsek 5: koleno - 1,0, sloučení - 1,5, obchoz - 0,5
úsek 6: koleno -1,0, rozšíření - 0,1
úsek 7: koleno 2x - 1,0
úsek 8: koleno 2x - 1,0, sloučení -1,0
úsek 9: rozdělení - 1,5
úsek 10: sloučení - 0,5
oběhem
využijte
= 3,1
= 2,5
= 1,0
= 3,0
= 3,0
= 1,1
= 2,0
= 3,0
= 1,5
= 0,5
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh OS
Zadání::
Zadání
Měděné
potrubí
M
8x1
(di = 6 mm)
R
w
10 x 1
(di = 8 mm)
R
w
12 x 1
(di = 10 mm)
R
w
15 x 1
(di = 13 mm)
R
w
18 x 1
(di = 16 mm)
R
w
22 x 1
(di = 20 mm)
R
w
[kg/h]
[Pa/m]
[m/s]
[Pa/m]
[m/s]
[Pa/m]
[m/s]
[Pa/m]
[m/s]
[Pa/m]
[m/s]
[Pa/m]
[m/s]
20
40
50
71
80
90
100
110
140
160
180
200
220
250
280
105
475
700
1305
1615
1990
2405
0,20
0,40
0,50
0,71
0,80
0,90
1,00
21,5
120
175
325
405
495
600
710
1090
1385
1710
2070
2460
0,11
0,22
0,28
0,40
0,45
0,50
0,56
0,63
0,80
0,90
1,00
1,10
1,30
8,25
41,5
61,5
115
140
170
205
240
370
470
580
700
830
1045
1285
0,07
0,15
0,18
0,26
0,30
0,32
0,36
0,40
0,50
0,60
0,67
0,71
0,80
0,90
1,00
2,90
8,20
16,5
32,5
40,0
49,0
58,5
69,0
105
135
165
200
235
295
360
0,04
0,09
0,11
0,15
0,17
0,19
0,22
0,24
0,30
0,34
0,38
0,42
0,48
0,53
0,60
1,25
2,65
4,60
12,0
15,0
18,0
22,0
26,0
39,0
49,5
61,0
73,0
86,5
110
135
0,03
0,06
0,07
0,10
0,11
0,13
0,14
0,16
0,20
0,22
0,26
0,28
0,32
0,36
0,40
1,05
1,35
3,50
5,20
6,35
7,60
8,95
13,5
17,0
21,0
25,0
30,0
37,5
45,5
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,13
0,15
0,16
0,18
0,20
0,22
0,25
4
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh úseků k OT 1
 w  1000   tw  4    0, 097  0, 0036   tw  4  
Řešení::
Řešení
Pro tw1 = 75 °C – ρ1 = 974,97 kg/m3, pro tw2 = 65 °C – ρ2 = 980,69 kg/m3
číslo
úseku
M
l
d
[kg/h]
[m]
[mm]
1
2
3
4
5
6
262
176
103
103
176
262
7,0
6,0
1,0
1,0
6,0
8,0
Otopné těleso OT 1
R
w
[Pa/m]
[m/s]

l·R
Z
[-]
[Pa]
[Pa]
15x1
321
0,56
3,1
2247
474
15x1
159
0,37
2,5
954
167
12x1
210
0,37
1,0
210
67
12x1
210
0,37
3,0
210
201
15x1
159
0,37
3,0
954
201
15x1
321
0,56
1,1
2568
170
Tlaková ztráta třením a místními odpory potrubí okruhu OT 1 ΔpO1
 (l·R+Z)
[Pa]
2721
1121
277
411
1155
2738
8423 Pa
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Tlaková ztráta otopných těles
pOT   OT,DN15  st 
kde
pOT
ξOT, DN15
ρst
wDN15
di,DN15
2
wDN15
2
- tlaková ztráta OT [Pa]
- místní odpor otopného tělesa vztažený na ekvivalentní potrubí DN 15 [-]
- hustota vody pro střední teplotu OT [kg/m3]
- rychlost vody v ekvivalentním potrubí DN 15 při hmotnostním průtoku do OT [m/s]
- vnitřní průměr potrubí DN 15 [m] (di,DN15 = 0,0161 m)
mOT1 = 103 kg/h
ξOT1, DN15 = 8,5
wDN15
103
4
4  mOT1
3600


 0,144  m/s 
2
  d i,DN15
 st   0, 01612  977, 92
pOT   DN15  st 
2
wDN15
0,1442
 8, 5  977, 92 
 86  Pa 
2
2
5
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh TRV1 a RŠ1
OT 1 => mOT1 = 103 kg/h
Termostatický
Řešení:
Řešení:
Regulační šroubení
radiátorový ventil
ΔpTRV1 = 4700 Pa
TRV1 DN15/6
ΔpRŠ1 = 610 Pa
RŠ DN15/4
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh úseků k OT 1
Řešení::
Řešení
číslo
úseku
M
l
d
[kg/h]
[m]
[mm]
1
2
3
4
5
6
262
176
103
103
176
262
7,0
6,0
1,0
1,0
6,0
8,0
Otopné těleso OT 1
R
w
[Pa/m]
[m/s]

l·R
Z
[-]
[Pa]
[Pa]
15x1
321
0,56
3,1
2247
474
15x1
159
0,37
2,5
954
167
12x1
210
0,37
1,0
210
67
12x1
210
0,37
3,0
210
201
15x1
159
0,37
3,0
954
201
15x1
321
0,56
1,1
2568
170
Tlaková ztráta třením a místními odpory potrubí okruhu OT 1 ΔpO1
Tlaková ztráta otopného tělesa ΔpOT1
 (l·R+Z)
[Pa]
2721
1121
277
411
1155
2738
8423 Pa
86 Pa
Tlaková ztráta termostatického ventilu (plně otevřeného) ΔpTRV1
4700 Pa
Tlaková ztráta radiátorového šroubení (plně otevřeného) ΔpRŠ1
610 Pa
Celková tlaková ztráta okruhu OT1 Δpc1 13 819 Pa
6
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh úseků k OT 2 a OT 3
Řešení::
Řešení
Pro tw1 = 90 °C – ρ1 = 965,03 kg/m3, pro tw2 = 70 °C – ρ2 = 977,92 kg/m3
číslo
úseku
M
l
d
[kg/h]
[m]
[mm]
86
86
6,5
7,0
číslo
úseku
M
l
d
[kg/h]
[m]
[mm]
73
73
2,0
2,0
[Pa/m]
[m/s]

l·R
Z
[-]
[Pa]
[Pa]
Celková tlaková ztráta úseků č. 1 a 6
12x1
158
0,31
2,0
1027
93
12x1
158
0,31
3,0
1106
141
Tlaková ztráta třením a místními odpory potrubí okruhu OT 2 ΔpO2
7
8
9
10
Otopné těleso OT 2
R
w
Otopné těleso OT 3
R
w
[Pa/m]
[m/s]

l·R
Z
[-]
[Pa]
[Pa]
Celková tlaková ztráta úseků č. 1, 2, 5 a 6
12x1
121
0,26
1,5
242
49
12x1
121
0,26
0,5
242
17
Tlaková ztráta třením a místními odpory potrubí okruhu OT 3 ΔpO3
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
 (l·R+Z)
[Pa]
5459
1120
1247
7826 Pa
 (l·R+Z)
[Pa]
7735
291
259
8285 Pa
pOT   OT,DN15  st 
Tlaková ztráta otopných těles
OT 2 a OT 3
mOT2 = 86 kg/h
ξOT2, DN15 = 8,5
wDN15 
4  mOT1

2
  d i,DN15
 st
86
3600

 0,12  m/s 
  0, 01612  977, 92
4
2
wDN15

2
0,122
 8, 5  977, 92 
 60  Pa 
2
pOT   DN15  st 
2
wDN15
2
mOT2 = 73 kg/h
ξOT2, DN15 = 19
wDN15 
4  mOT1

2
  d i,DN15
 st
73
3600

 0,1  m/s 
  0, 01612  977, 92
4
pOT   DN15  st 
 19  977, 92 
2
wDN15

2
0,12
 93  Pa 
2
7
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh úseků k OT 2 a OT 3
Δpc1 = 13 819 Pa
Řešení::
Řešení
Pro tw1 = 90 °C – ρ1 = 965,03 kg/m3, pro tw2 = 70 °C – ρ2 = 977,92 kg/m3
číslo
úseku
M
l
d
[kg/h]
[m]
[mm]
86
86
6,5
7,0
číslo
úseku
M
l
d
[kg/h]
[m]
[mm]
73
73
2,0
2,0
[Pa/m]
[m/s]

l·R
Z
[-]
[Pa]
[Pa]
Celková tlaková ztráta úseků č. 1 a 6
12x1
158
0,31
2,0
1027
93
12x1
158
0,31
3,0
1106
141
Tlaková ztráta třením a místními odpory potrubí okruhu OT 2 ΔpO2
Tlaková ztráta otopného tělesa ΔpOT2
Nutno doregulovat na TRV2 a RŠ2
7
8
9
10
Otopné těleso OT 2
R
w
Otopné těleso OT 3
R
w
[Pa/m]
[m/s]

l·R
Z
[-]
[Pa]
[Pa]
Celková tlaková ztráta úseků č. 1, 2, 5 a 6
12x1
121
0,26
1,5
242
49
12x1
121
0,26
0,5
242
17
Tlaková ztráta třením a místními odpory potrubí okruhu OT 3 ΔpO3
Tlaková ztráta otopného tělesa ΔpOT3
Nutno doregulovat na TRV3 a RŠ3
 (l·R+Z)
[Pa]
5459
1120
1247
7826 Pa
60 Pa
5933 Pa
 (l·R+Z)
[Pa]
7735
291
259
8285 Pa
93 Pa
5441 Pa
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh TRV2 a RŠ2
Řešení::
Řešení
Termostatický
radiátorový ventil
ΔpTRV2 = 5543 Pa
TRV2 DN15/5
OT 2 => mOT2 = 86 kg/h
Doregulovat => 5 933 Pa
Regulační šroubení
ΔpRŠ2 = 390 Pa
RŠ2 DN15/4
8
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody – návrh TRV3 a RŠ3
Řešení::
Řešení
Termostatický
radiátorový ventil
OT 3 => mOT2 = 73 kg/h
Doregulovat => 5 441 Pa
Regulační šroubení
ΔpTRV2 = 5141 Pa
TRV3 DN15/5
ΔpRŠ3 = 300 Pa
RŠ3 DN15/4
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Nucený oběh vody - návrh
Řešení::
Řešení
9
www.utp.fs.cvut.cz
www.
utp.fs.cvut.cz
Vyvážení otopné soustavy – výpočtem kv
kv  V 
p
pvs
10
Download

Návrh otopné soustavy s nuceným oběhem vody