grejanje klimatizacija i solarna energija - milic djordje 14-2005

Grejanje, klimatizacija i solarna energija

Student:Milić Đorđe 14/2005

Profesor:Milorad Bojić

- Proračun gravitacionog vodenog grejenja

- Proračun etažnog (spratnog) grejanja

- Pumpno grejanje

Proračun gravitacionog vodenog grejenja

Proračun se obavlja pošto se definiše vrsta grejanja i izradi šema mreže sa obeleženim deonicama vertikalnih i horizontalnih vodova i označenim protocima ili količinama toplote u svakoj deonici.

Deonica je deo mreže izmedu dve račve. Strujno kolo mreže čini skup svih deonica kroz koje

cirkuliše toplotni fluid od kotla do radijatora i natrag. Položaji vertikalnih vodova vezani su za položaje

radijatora.

Obeležavanje deonica i radijatora treba izvršiti po izvesnom redosledu kako bi se i proracun odvijao logičnim redom. Razmera šeme može varirati u zavisnosti od veličine zgrade.

Sve elemente koji izazivaju pojedinačne otpore treba označiti i dati pregled veličina ovih otpora.

U osnovu šeme unosi se horizontalna mreža. Spajanje horizontalne mreže sa vertikalama treba vršiti

tako da su deonice što je moguce kraće i da su strujna kola što uravnoteženija.


Pretpostavljeno je da se temperaturske promene vrše samo u kotlu i radijatoru.

Sila koja prouzrokuje cirkulaciju nastaje usled razlike specifičnih težina vode u dovodnom i odvodnom toku, naziva se napor i dobija se iz jednačine:

Ph = H*g(Pp-Pr) [Pa]


Osnovna jednačina

Napor PH u stvari odgovara padu pritiska (p1 — p2). Napor PH izaziva kretanje vode, koje je uslovljeno ukoliko je napor ravan ili veći od zbira pada pri tiska usled pojedinačnih otpora i otpora u pravim delovima mreže, tj.

PH g ≥ ΣZ + Σ(L R) ili PH g - ΣZ ≥ Σ(L R)

Kada su prečnici u kojima se vrši strujanje približno poznati, pad pritiska se računski iznalazi, ako to nije slučaj onda se proces proračuna deli na prethodni i naknadni (definitivni).

Onda osnovna jednačina dobija sledeći oblik:

Osnovna jednačina

Ph - aPH = (1 - a)PH = 2 LR [Pa]

Gde je: a - deo napora koji savlađuje pojedinačne otpore (1 - a) - ostatak koji ide na savlađivanje otpora u pravim delovima mreže.

Prečnik cevi Prečnik se određuje tako da pri padu pritiska koji je

izračunat prethodnom jednačinom obezbeđuje potrebnu količinu vode.

Kada se, kako je uobičajeno, prečnik izrazi u mm, a maseni protok vode u kgh-1, onda se za pad pritiska u cevi dobija:

Ako se umesto masenog protoka vode Gh uvede količiina toplote Qh koju toplonoša, tj voda, prenosi na čas prema odnosu Qh = = 23,26 Gh za c = 1, onda poslednja jednačiina dobija oblik:

Prečnik cevi

*Kako su precnici cevi u trgovini standardizovani, obično se ne pogodi tačan prečnik koji odgovara standardu već se usvaja najbliži. Tako da će se stvarno R razlikovati od prvobitnog računski dobijenog.

Pad pritiska usled pojedinačnih (mesnih) otpora

Ako se uzimaju u obzir pojedinačni otpori onda se oni moraju računati za svaku deonicu. Pad pritiska usled pojedinačnih otpora za vodu srednje temperature od 80° iznosi:

p1 – p2=Z=ΣζV2ρ/2=Σζ*50,5 V2 [Pa]

Sabiranjem pada pritiska Z svih deonica jednog kola dobija se ukupan pad pritiska u kolu pojedinačnih otpora ΣZ. Upoređujući raspoloživi napor sa zbirom otpora

PH ≥ ΣLR + ΣZ

utvrđujemo treba li neke od prečnika menjati.

Dvocevni sistem sa zanemarenim toplotnim gubicima u mreži

Na izrađenoj šemi mreže najpre se određuje najnepovoljnije kolo. (cevovod između kotla i radijatora sa najmanjom visinskom razlikom i najvećim horizontalnim udaljenjem između njih).

Napor i udeo pojedinačnih otpora se određuje koristeći podateke iz tabela.

Zbir dužina svih ovih deonica daje dužinu kola (ΣL). Iz pada pritiska R jednog kola, koji je dat ili se naknadno odredi

iz datih podataka za svaku deonicu se neposredno nalazi prečnik cevi.

Ova operacija se ponavlja za svaku deonicu.

Svi podaci i rezultati proračuna unose se u poseban formular koji ima sledeće kolone:

1.Broj deonice, obeležen na šemi2.Količina toplote ili protok (Q [W] ili G [kgh-1 ])3.Dužina deonice L [m]4.Prethodni prečnik D [mm]

Podaci na bazi prethodnog prečnika:5.Brzina fluida V [m s'1 ]6.Specifični pad pritiska R [Pa]7.Pad pritiska u deonici LR [Pa]8.Zbir pojedinačnih otpora u deonici Σζ9.Pad pritiska usled pojedinačnih otpora Z [Pa]


Podaci usled eventualno izmenjenog prečnika (naknadni prečnik)

10.Naknadni prečnik D [mm]11.Brzina fluida V[ms-1]12.Specifični pad pritiska R [Pam-1]13.Pad pritiska u deonici LR [Pa]14.Zbir pojedinačnih otpora u deonici Σζ15.Pad pritiska usled pojedinačinih otpora Z [Pa]

Razlike:16.Razlika kolona (13) i (7) : (LR13 – LR7) [Pa]17.Razlika kolona (15) i (9) : (Z15 - Z9) [Pa]


Naknadni proračun U prethodnom proračunu postoje odredjeni problemi

koje je neophodno ispraviti radi dobijanja sto tačnijih vrednosti.

1. Retko se dešava da se proračunati prečnik poklopi sa standardnom dimenzijom cevi u trgovini.

2. Uticaj pojedinačnih otpora usled provizorno pretpostavljene vrednosti ,,a" ne može biti merodavan.

Sve ove nedostatke treba otkloniti naknadnim proračunom.

Proračun etažnog (spratnog) grejanja

Kod etažnog grejanja ne postoji visinska razlika između kotla i radijatora. Napor se stvara usled hlađenja vode u razvodnoj mreži i odvodna temperatura vode od kotla se ne uzima preko 90°.

* Usled hlađenja vode u razvodnoj mreži neizolovanih cevi, pad temperature vode znatno se povećava udaljenjem radijatora. Pri izboru pada temperature za najbliži i za krajnji radijator može poslužiti sledeća tabela:

Dužine instalacije po dužini

Radijator u blizini kotla

Najudaljeniji radijator

do 10 m 23° 20°

10 do 20 m 25° 20°

Preko 20 m 27° 15°

Napor u mreži etažnog grejanja zavisi od visinske razlike H’ između sredine kotla i gornje horizontalne mreže. Napor koji nastaje usled visinske razlike računa se po sledećem obrascu:

p'H =/H’*υ*ε

Pad pritiska u pravoj cevi iznosi: LR = 6,6 * 104 * λ * (Gh2/D5) * L [Pa]


Redosled proračuna za prethodni prečnik- odrediti pad temperature u radijatoru (iz tabele)- izračunati protok vode GH u deonicama iz potrebne količine

toplote po času (QH)- za postrojenje sa H' = 2 m ili H = 2,5 m prečnici su dati- ako se (H’) razlikuje osetnije upotrebiti sledeći grafikon


Naknadnim proračunom se određuje prečnik samo kod velikih i razgranatih postrojenja etažnog grejanja.

najpre odrediti napor za najudaljenije kolo; zanemariti hlađenje povratne mreže kao i onih radijatora koji nemaju veliku visinsku razliku od kotla, jer je to neznatno,

za neizolovane odvodne cevi koeficijenti kR su dati, dalje postupiti kao i kod gravitacionog vodenog grejanja sa gornjim

razvodom gde se uzimaju u obzir gubici u cevovodima

Proračun etažnog (spratnog) grejanja – Naknadni proračun

Pumpno grejanje

U mrežama kod kojih gravitacioni napor nije u stanju da savlada otpore i obezbedi cirkulaciju tečnosti u sistemu, mora se u glavni razvodni ili povratni vod ubaciti pumpa.

U odnosu na gravitacioni sistem, pumpno grejanje ima prednosti ali i nedostataka.

Prednosti pumpnog grejanja u odnosu na gravitaciono su: cevi mreže su manjih prečnika pa je i cela mreža

jeftinija, što se odražava kod razgranatih mreža lakše se izvodi jer se ne mora striktno obezbediti stalan

nagib mreže i potpuno izbegavanje manjih vazdušnih ,,džepova". Zbog ovoga su i manje smetnje u radu, čime je i funkcionisanje sigurnije

lakše je regulisanje. Brže dejstvuje pa su moguće veće pauze između loženja kada se prekida. Ovo doprinosi i ekonomičnosti sistema. Regulisanje se može vršiti i automatski pomoću termostata koji automatski uključuje ili isključuje pumpu u zavisnosti od temperature prostorija

radijatori se mogu postavljati proizvoljno u odnosu na visinu kotla bez uticaja na efikasnost zagrevanja.

Pumpno grejanje - prednosti

Nedostaci pumpnog grejanja su: energija utrošena za pogon pumpe povećava troškove

eksploatacije funkcionisanje sistema, tj. obezbeđenje cirkulacije je

uvek zavisno od dopunske energije (električni motori, turbine i dr)

upotreba izvesnih pumpi i motora može prouzrokovati neprijatne šumove. Da se ovo izbegne moraju se preduzeti naročite mere u pogledu izbora i postavljanja ovih agregata. Danas su uglavnom u upotrebi bešumne pumpe.

Pumpno grejanje - nedostaci

Da bi se obezbedila sigurnost rada, u slučaju otkaza pumpe, često se ugrađuju dve pumpe u paralelnim vodovima, koje se mogu uvek isključiti postavljenim ventilima spreda i pozadi pumpe. Uvodi se i dopunski gravitacioni vod sa ubačenim ventilom, da se omogući bar i mali tok ako pumpa prestane da radi, čime se sprečava pregrevanje kotla, koji bi se inače morao gasiti. Preporučljivo je da druga pumpa ne bude na isti pogon (električni) nego pomoću benzinskog motora ili turbine.

Takođe treba voditi računa o izolaciji zvuka i birati bešumnu pumpu. Velike brzine cirkulacije mogu takođe proizvesti neprijatne zvuke. Zato ne treba preći brzinu tečnosti od 2 m/s.

Pumpno grejanje

Priključak od pumpe do

ekspanzionog suda Kod pumpnog grejanja se dosta potencira na propisima

sigurnosti. Oba sigurnosna voda ne smeju imati nikakvih sužavanja, a to znači da se u njih ne sme staviti nijedna vrsta pumpi, jer i one predstavljaju sužavanje u vodovima. Znači, pumpa se može ubaciti izvan ovih tačaka u razvodnu ili povratnu cev.

U koji vod će se ubaciti pumpa, odvodni ili dovodni, određuje se iz pravila da se ne sme dozvoliti ni u jednom delu mreže stvaranje potpritiska, jer bi to omogućilo ulaženje vazduha u cevi, kroz neka mesta koja potpuno ne zaptivaju (npr. zaptivači ,,štofbiksne") i uveliko ometalo fun kcionisanje grejanja.

Da bi se onemogućilo stvaranje pare, pritisak u mreži ne sme biti manji nego što bi bio pritisak zasićene pare pri najvećoj temperaturi koja se može ostvariti u razvodnoj mreži. Korisno je napraviti dijagram raspodele pritiska u mreži sa postavljanjem pumpe u odvodnu i dovodnu cev i izvršiti analizu da li se i gde može pojaviti podpritisak.

Priključak od pumpe do

ekspanzionog suda

Mreža za pumpno grejanje Napor pH u pumpnom grejanju sastoji se iz zbira

pritiska koji stvara pumpa i gravitacionog pritiska

pH = pHP + pHG [Pa]

Najjednostavnije bi bilo ako bi se gravitacioni napor mogao zanemariti u odnosu na pumpni. Proračun pumpnog grejanja osniva se na principima kao i za gravitaciono. I tu se polazi od jednačine:

pH = Σ LR + Σ Z [Pa]

Za dati raspored vodova i određene količine toplote moguće je mrežu izvesti sa više različitih prečnika cevi all i sa različitim pritiscima pHP. Samo jedan izbor je najekonomičniji. Ukoliko su cevi tanje i mreža je jeftinija. Na taj način se dolazi do većih brzina i pada pritisaka što dovodi i do potrebe za većom snagom pumpe.

Ukratko, veće brzine daju jeftiniju mrežu ali veće eksploatacione troškove i obrnuto, pa treba pronaći ekonomski najpovoljniju mrežu

Mreža za pumpno grejanje

grejanje klimatizacija i solarna energija - milic djordje 14-2005

Documents