Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

3 grudnia 2006 AKADEMIA ROLNICZA IM. A.CIESZKOWSKIEGO IM. A.CIESZKOWSKIEGO W POZNANIU W POZNANIU KATEDRA BUDOWNICTWA WODNEGO INSTALACJE SANITARNE Przygotowanie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "3 grudnia 2006 AKADEMIA ROLNICZA IM. A.CIESZKOWSKIEGO IM. A.CIESZKOWSKIEGO W POZNANIU W POZNANIU KATEDRA BUDOWNICTWA WODNEGO INSTALACJE SANITARNE Przygotowanie."— Zapis prezentacji:

1 3 grudnia 2006 AKADEMIA ROLNICZA IM. A.CIESZKOWSKIEGO IM. A.CIESZKOWSKIEGO W POZNANIU W POZNANIU KATEDRA BUDOWNICTWA WODNEGO INSTALACJE SANITARNE Przygotowanie ciepłej wody użytkowej - Teoria i obliczenia - mgr inż. Jakub Mazurkiewicz

2 3 grudnia 2006 Spis zagadnień Definicja ciepłej wody użytkowej (CWU) Energia do przygotowania ciepłej wody użytkowej Rodzaje urządzeń do podgrzewu wody Definicje ciepła Obliczenie zapotrzebowania energii i mocy do przygotowania CWU Arkusz usprawniający w/w obliczenia Skale doborowe: gwiazdkowa i uśmiechu.

3 3 grudnia 2006 Definicja CWU wg rozp. MI z 12 kwietnia 2002 w sprawie war. tech., jakim powinny odp. budynki, wg rozp. MI z 12 kwietnia 2002 w sprawie war. tech., jakim powinny odp. budynki, CWU to woda o temp. 55 – 60C z możliwością przegrzewu powyżej 70C.

4 3 grudnia 2006 Rodzaje źródeł energii do przygotowania CWU. Typy ogrzewania bezpośredni Paliwa płynnePaliwa stałe Paliwa gazowe Energia elektryczna pośredni Ciepło przesyłane na odległość Energia geotermalna (np. pompy ciepła) Ciepło odpadoweEnergia słoneczna

5 3 grudnia 2006 Rodzaje urządzeń do podgrzewu CWU Gł. indywidualne (miejscowy) Podgrzewacze przepływowe Gł. centralne Podgrzewacze pojemnościowe Kotły grzewcze Dwufunkcyjne Jednofunkcyjne z zasobnikiem wody ew. podgrzewaczem pojemnościowym Dwufunkcyjne ze zintegrowanym zasobnikiem wody (warstwowy zasobnik) Kominki współpracujące z wężownicą

6 3 grudnia 2006 Ciepło Ciepło to jedna z postaci energii zawartej w materiale. Ciepło to jedna z postaci energii zawartej w materiale. jest to ilość energii wewnętrznej, która przechodzi między układem, a otoczeniem, jest to ilość energii wewnętrznej, która przechodzi między układem, a otoczeniem, ilość tej energii wyrażona jest w kaloriach (cal) lub w dżulach (J) ilość tej energii wyrażona jest w kaloriach (cal) lub w dżulach (J) 1 cal = 4,186 J 1 cal = 4,186 J 1 MJ = 1000 kJ = J 1 MJ = 1000 kJ = J 1 kWh = 3,6 MJ 1 kWh = 3,6 MJ 1 KM = 0,74 kW 1 KM = 0,74 kW Ciepłem właściwym nazywamy ilość ciepła pobraną lub oddaną przez 1 gram substancji podczas zmiany temperatury o jeden stopień Ciepłem właściwym nazywamy ilość ciepła pobraną lub oddaną przez 1 gram substancji podczas zmiany temperatury o jeden stopień Jednostką ciepła właściwego jest cal/g* st.C Jednostką ciepła właściwego jest cal/g* st.C

7 3 grudnia 2006 Ciepło spalania a wartość opałowa Ciepło spalania Ciepło spalania to ilość energii (ciepła), która ulega wyzwoleniu podczas spalenia danej substancji. Jeżeli produktem spalania jest para wodna, to ciepło spalania powiększa się również o ciepło kondensacji pary wodnej. Zakładając, że spali się całe paliwo (spalanie całkowite) i że spalanie jest zupełne (tzn. w spalinach nie ma palnych substancji). to ilość energii (ciepła), która ulega wyzwoleniu podczas spalenia danej substancji. Jeżeli produktem spalania jest para wodna, to ciepło spalania powiększa się również o ciepło kondensacji pary wodnej. Zakładając, że spali się całe paliwo (spalanie całkowite) i że spalanie jest zupełne (tzn. w spalinach nie ma palnych substancji). Wartość opałowa Wartość opałowa to ta samą ilością energii (ciepła), jednak w tym przypadku skraplania pary wodnej nie uwzględniamy. Pozostałe warunki są bez zmian. to ta samą ilością energii (ciepła), jednak w tym przypadku skraplania pary wodnej nie uwzględniamy. Pozostałe warunki są bez zmian.

8 3 grudnia 2006 Ciepło spalania a wartość opałowa Ponieważ są to wielkości podobne pod względem definicji, ale dość różne liczbowo, ważne jest zwracanie uwagi przy wszelkich tabelkach czy zestawieniach na to, która wielkość jest podawana. Ponieważ są to wielkości podobne pod względem definicji, ale dość różne liczbowo, ważne jest zwracanie uwagi przy wszelkich tabelkach czy zestawieniach na to, która wielkość jest podawana. Jeżeli przy obliczeniach nie wiadomo, z której należy skorzystać, to można przyjąć, że jeżeli spaliny po opuszczeniu urządzenia będą mieć poniżej 100°C, wtedy można zakładać, że w urządzeniu para wodna ze spalin się skropli (tj. w kotłach kondensacyjnych) i obowiązującą wielkością będzie ciepło spalania. Jeżeli ta temperatura jest wyższa (np. w silnikach spalinowych), należy skorzystać z wartości opałowej. Jeżeli przy obliczeniach nie wiadomo, z której należy skorzystać, to można przyjąć, że jeżeli spaliny po opuszczeniu urządzenia będą mieć poniżej 100°C, wtedy można zakładać, że w urządzeniu para wodna ze spalin się skropli (tj. w kotłach kondensacyjnych) i obowiązującą wielkością będzie ciepło spalania. Jeżeli ta temperatura jest wyższa (np. w silnikach spalinowych), należy skorzystać z wartości opałowej.

9 3 grudnia 2006 Ciepło spalania a wartość opałowa Wartość opałowa < ciepła spalania o ilość ciepła potrzebną do odparowania wody zawartej w produktach spalania w postaci pary wodnej. Wartość opałowa < ciepła spalania o ilość ciepła potrzebną do odparowania wody zawartej w produktach spalania w postaci pary wodnej. Sprawności urządzeń i procesów najczęściej odnoszone są do wartości opałowej paliwa. Stąd w przypadku urządzeń wykorzystujących ciepło kondensacji pary wodnej ze spalin, można spotkać się ze sprawnością przekraczającą 100%, co jest efektem przyjętej niegdyś konwencji. Sprawności urządzeń i procesów najczęściej odnoszone są do wartości opałowej paliwa. Stąd w przypadku urządzeń wykorzystujących ciepło kondensacji pary wodnej ze spalin, można spotkać się ze sprawnością przekraczającą 100%, co jest efektem przyjętej niegdyś konwencji.

10 3 grudnia 2006 Wartość opałowa jest to efekt cieplny spalania bez uwzględnienia ciepła skraplania spalin (zakłada się że para wodna zawarta w spalinach nie ulega skropleniu): jest to efekt cieplny spalania bez uwzględnienia ciepła skraplania spalin (zakłada się że para wodna zawarta w spalinach nie ulega skropleniu): Wop = Qsp - r *(K+w) Qsp - ciepło spalania r - ciepło parowania wody w temp. 0 st.C K - ilość wody powstającej w czasie spalania w - zawartość wilgoci w paliwie w-zawartość wilgoci w paliwie - wyrażone w ułamku dziesiętnym (%/100)

11 3 grudnia 2006 Obliczenie zapotrzebowania na CWU wg normy PN-92/B q dśr = U * q c q dśr = U * q c q hśr = q dśr / ĩ q hśr = q dśr / ĩ q hmax = q hśr * N h q hmax = q hśr * N h Uwaga: obliczone zgodnie z normą PN-92/B wskaźniki zużycia CWU oraz nierównomierności jej poboru dają zawyżone wyniki zapotrzebowania na moc cieplną.

12 3 grudnia 2006 Obliczenie zapotrzebowania na CWU wg normy PN-92/B-01706, przykład il. użytkowników (5 mieszkańców)U=5j.n jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na CWU użytkownikaqc=qc=120l/d liczba godzin użytkowania instalacji w ciągu doby ĩ ĩ =18g/d współczynnik godzinowej nierównomierności rozbioru 9,32*U^-0,244Nh=Nh=6- średnie dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodęq dśr =600l/d średnie godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodęq hśr =33,3l/h maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodęq hmax =209,8l/h

13 3 grudnia 2006 Energia potrzebna do podgrzania wody Temp. na wypływie z wylewki ok. 45°C. Temp. na wypływie z wylewki ok. 45°C. Przyjmujemy, że zimna woda wodociągowa ma temp. 10°C, a więc musimy podgrzać wodę wodociągową o min. 35°C. Przyjmujemy, że zimna woda wodociągowa ma temp. 10°C, a więc musimy podgrzać wodę wodociągową o min. 35°C. Ilość energii potrzebna do podgrzania 1 m3 wody wyniesie wg wzoru: Ilość energii potrzebna do podgrzania 1 m3 wody wyniesie wg wzoru: E cw – energia potrzebna do przygotowania CWU [kJ/d] E cw – energia potrzebna do przygotowania CWU [kJ/d] C cw – ciepło właściwe wody [kJ/kg*C] C cw – ciepło właściwe wody [kJ/kg*C] q – gęstość wody [kg/m3] q – gęstość wody [kg/m3] Q cw – ilość wody do podgrzania [m3/d] Q cw – ilość wody do podgrzania [m3/d] t c – temp. wody na wyjściu z podgrzewacza [C] t c – temp. wody na wyjściu z podgrzewacza [C] t z – temp. wody na wejściu do podgrzewacza [C] t z – temp. wody na wejściu do podgrzewacza [C] Z powyższego wzoru wynika, że na podgrzanie wody do kąpieli np. w 100 litrowej wannie potrzebować będziemy: ? Z powyższego wzoru wynika, że na podgrzanie wody do kąpieli np. w 100 litrowej wannie potrzebować będziemy: ?

14 3 grudnia 2006 Energia potrzebna do podgrzania wody, przykład średnie godzinowe zapotrzebowanie na CWU l/h (q hmax /1000)q hmax =0,2m3/h ciepło właściwe wodyCw=Cw=4,2 kJ/(kg*st.C) gęstość wodyg=1000kg/m3 temperatura wody ciepłejtc=tc=60st.C temperatura wody zimnejtz=tz=10st.C obliczeniowa moc cieplna urządzenia podgrzewającego CWUP=34112kJ 1W = 1J/s dla 1 godz.= 3600s to P/3600 więc-P=9,5kW

15 3 grudnia 2006 Dobranie zasobnika, do w/w przykładu (współpracującego z kotłem do 25 kW) Należy zamontować zasobnik pojemnościowy model SO160-1 firmy Junkers, pojemność zasobnika- 153 l, o wydajności ciepłej wody w czasie 62 min. o temp. ok. 60 st.C, temp zasilania 85 st.C co daje 237 l/godz. Przy mocy grzewczej 11,0 kW. Czy należy uznać ten dobór za właściwy? Jaki kocioł można by zaproponować, by spełnić wymagania komfortu CWU? Porównaj swój wybór ze skalą gwiazdkową i ze skalą uśmiechu

16 3 grudnia 2006 Obliczenie zapotrzebowania na ciepło i moc cieplną dla domu jednorodzinnego na potrzeby przygotowania ciepłej wody użytkowej (w stanie istniejącym) 1Liczba użytkownikówN = osób 2 Współczynnik godzinowy nierównomierności rozbioru CWU Nh= 9,32 N^-0, Jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na CWU dla 1 użytkownika domu jednorodzinnego (na podstawie analizy zużycia w 2000 roku) V N0,035 m 3 /d 4 Średnie dobowe zapotrzebowanie cwu w budynku V dsred =N*V N = m 3 /d 5Średnie godzinowe zapotrzebowanie cwuV hsred =V dsred /18= m 3 /h 6 Zapotrzebowanie na ciepło na ogrzanie 1 m 3 wody Qcwj=cw*p*(t c -t zw ) w p =4,186*1*(60-10) w p /10 3 GJ/m 3 7Max. moc cieplna q cw =V hsred *Q cwj *278= kW 8 Roczne zużycie cwu (temp. w podgrzewaczu: 60'C) V cw =V dsred *365= m3m3 9 Zapotrzebowanie na cieplo dla przygotowania cwu Q cw = GJ 10Koszt przygotowanie cwu(Q cw / Wop) * O z + q cw *O m *12 + Ks= zł 11Koszt wody zimnejV cw *3,2 = zł 12Sumaryczny koszt roczny CWU zł 13Średni koszt 1 m 3 CWU zł/m 3 Arkusz usprawniający obliczenia

17 3 grudnia 2006 Objaśnienia do arkusza w = sprawność źródła ciepła (tab. 1) p = sprawność przesyłu (tab. 2) N n = współczynnik nierównomierności rozbioru Wop = wartość opałowa energii/paliwa GJ/m3 (tab. 3) Oz = opłata zmienna (tu cena za jedn. paliwa) Om = opłata miesięczna (abonament + opłaty przesyłowe) Ks = koszty stałe (obsługi, remontów itp.)

18 3 grudnia 2006 Tab. 1. SPRAWNOŚĆ WYTWARZANIA CIEPŁA ŋw rodzaj źródła (kocioł/piec)rodzaj paliwa sprawność wytwarzania ciepła ŋw kotły z palnikami atmosferycznymigazowe/płynne0,68-0,86 kotły z palnikami wentylatorowymigazowe/płynne0,75-0,88 kotły kondensacyjnegazowe0,95-1,00 kotły elektryczne przepływoweprąd elektryczny0,94 kotły elektryczneprąd elektryczny0,97 piece tzw. metalowestałe0,55-0,65 kotły wrzutowe (do 100 kW; obsługa ręczna) stałe, tj.: drewno, brykiet, pelet, zrębki drewniane 0,65-0,72

19 3 grudnia 2006 Tab. 2. SPRAWNOŚĆ PRZESYŁU CIEPŁEJ WODY ŋp rodzaj instalacji CWU sprawność przesyłu CWU ŋp miejscowe przygotowanie CWU bezpośrednio przy punktach poboru 1,0 miejscowe przygotowanie CWU dla grupy punktów poboru w jednym pomieszczeniu 0,8 centralne przygotowanie CWU (bez cyrkulacji)0,6 centralne przygotowanie CWU (z cyrkulacją; instalacja zaizolowana) 0,7

20 3 grudnia 2006 Tab. 3. WARTOŚCI OPAŁOWE I ORIENTACYJNE CENY ENERGII/PALIW (na sezon grzewczy r.) rodzaj energii/paliwa wartość opałowa Wop jednostka cena jedn. brutto kJ/aazł/a gaz ziemny wysokometanowy "E"35622m31,473 gaz ziemny zaazotowany "Ls"26746m30,939 propan techniczny **25020dm32,250 olej opałowy36636dm32,560 węgiel kostka II gat. **28000kg0,500 pelet17640kg0,400 drewno kominkowe15000kg0,285 prąd elektryczny trójfazowy-kWh0,382 ** bez kosztów transportu, dzierżawy zbiornika, rozładunku itp. Przykładowo dla gazu: Om = opłata miesięczna (abonament + opłaty przesyłowe)ok. 25 zł/m-c Ks = koszty stałe (obsługi, remontów itp.)ok. 100 zł/rok

21 3 grudnia 2006 Skala gwiazdkowa (rys. poniżej)

22 3 grudnia 2006 Skala uśmiechu (rys. 5)

23 3 grudnia 2006 DZIĘKUJĘ ZAPRASZAM DO OWOCNEJ PRACY... W opracowaniu oparto się na materiałach pochodzących z Biblioteki Fundacji Poszanowania Energii z Warszawy Rynek Instalacyjny nr 6/2006; Polski Instalator 9/2006, 7-8/2006, 7-8/2005 oraz materiały firm: Hoval, Junkers, Vaillant, Viessmann


Pobierz ppt "3 grudnia 2006 AKADEMIA ROLNICZA IM. A.CIESZKOWSKIEGO IM. A.CIESZKOWSKIEGO W POZNANIU W POZNANIU KATEDRA BUDOWNICTWA WODNEGO INSTALACJE SANITARNE Przygotowanie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google