Derzsi István (Szlovák Műszaki Egyetem, Pozsony) Toronyépületek fűtőrendszereinek áramlástani vizsgálata

Átírás

1 Derzsi István (Szlovák Műszaki Egyetem, Pozsony) Toronyépületek fűtőrendszereinek áramlástani vizsgálata

2 A fűtőrendszer műszaki leírása 2011 az épület hőszigetelése és az ablakok cseréje, valamint a fűtőrendszer részleges felújátása Fűtőrendszer alacsony hőmérsékletű melegvizes fűtőrendszer Az új méretezési fűtési hőlépcső: 50/40 C Mennyezeti sugárzó fűtőrendszer és hűtőrendszer: CRITTALL rendszer (felújítás nélkül) Fűtőcsövek anyaga: varratnélküli acélcső - DN15 (megerősített fal) Két nyomásszint: 1. nyomásszint (1-től a 11. emeletig) 2. nyomásszint (12-től a 23. emeletig)

3 A fűtőrendszer műszaki leírása Felújított osztó-gyűjtő berendezések hidraulikus váltón keresztül vannak a hőcserélő állomásra kötve 4 főkör négy zónára osztja az épületet (két ÉK-i és két DNY-i zónára) Szabályozás háromjáratú keverőszelepek (ekvitermikus szabályozás) Keringető szivattyú Grundfos UPS F 3. fokozat Az osztó-gyűjtő kapcsolási rajza Az épület zónái

4 Mérési eredmények A valós hőlépcső -11 C-nál az 1. zónában (Északkeleti oldal) 36,5/32,5 C, míg a 2. zónában (Délnyugati oldal) 36,5/34 C. A tömegáram állandó jelleget mutatott a mérések alapján, az 1. zónában 9850, míg a 2. zónában körül mozgott. 2. zóna Δθ = 36,5/34 C M = zóna Δθ = 36,5/32,5 C M = Mérési eredmények az egyes zónákban

5 PMV PMV PMV értékek a referenciahelységekben Az STN EN szabvány szerint a referenciaépület a II. komfortkategóriába tartozik, amelyeknél a megengedett PMV értékek -0,5 és +0,5 között vannak (várható átlagos hőérzet) A helységek belső hőmérsékletét nagy mértékben befolyásolják a külső és belső hőnyereségek 2, es referenciahelység DÉLNYUGAT 2, as referenciahelység ÉSZAKKELET 1,00 1,00 0,00 0,00-1,00-10,0-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 θ e külső levegőhőmérséklet [ C] -1, θ e külső levegőhőmérséklet [ C] PMV értékek a külső hőmérséklet függvényében az egyes referenciahelységekben a 2013/2014-es fűtési időszak nappali üzemmódjában

6 Fűtőrendszer vizsgálata hidraulikai szemszögből A belső komfort és a hidraulikai stabilitás optimalizálása érdekében a referenciaépületben a következő részegységeket szükséges megvizsgálni: Keringető szivattyú Felszállóágak beszabályozása Fűtőkörök beszabályozása Közvetlenül hat a hidraulikai rendszerre Helyi szabályozás Központi szabályozás További optimalizálási lehetőségek: Szellőztetőrendszer kiépítése Résbefúvók beépítése Intelligens épületszabályozás Közvetve hat a hidraulikai rendszerre Közvetett és közvetlen hatás

7 A fűtőrendszer modellje (Északkeleti felszállóágak) Kézi szelepek a fűtőkörök előtt 620-as referenciahelyiség Danfoss MSV-BD típusú kézi statikus beszabályozószelepek A fűtőrendszer fizikai modellje 1. nyomásszint

8 Mérési eredmények a fűtőrendszerben Q = 5 kw Q = 12 kw Q = 5 kw Q = 14 kw Q = 10 kw Q = 20 kw Q = 10 kw Q = 9 kw 2,7 m3/h 4,7 m3/h 2,7 m3/h 2,4 m3/h Q = 36 kw Q = 39 kw DN32 4,5 Δp=3 kpa DN40 5,5 Δp=3 kpa DN25Kv 6,5 Δp=3 kpa DN40 1,8 Δp=3 kpa 12,5 m3/h A fűtőrendszer fizikai modellje 1. nyomásszint

9 Csőérdesség a fűtőrendszerben Épület építési ideje: 1964, a mennyezeti fűtőrendszerben az eredeti acélcsövek vannak a mai napig varratnélküli acélcső DN15 (megerősített fal) Az erősen korrodált acélcsőben nagyobb nyomásveszteségek keletkeznek. k1=0,15 k2=0,4 k3=1,0 k4=4,0 Különböző anyagok csőérdessége

10 Nyomásdiagramok D felszállóág k = 0,15 k = 0, x = 0,71 x = 0,71 Emeletek: Emeletek: k = 1 k = 4 D M=2,4m3/h 140 x = 0,71 x = 0,70

11 Nyomásdiagramok B felszállóág k = 0,15 k = 0, x = 0,76 x = 0,76 Emeletek: Emeletek: k = 1 k = 4 B M=4,7m3/h x = 0,76 x = 0,79

12 Nyomásdiagramok összehasonlítás Lényeges eltérések az egyes felszállóágak között (2,2 kpa és 18 kpa nyomásveszteség a D és B felszállóágakban) Alacsony (k=0,15) csőérdességnél minimális nyomásveszteségek, magasabb csőérdességű (k=4) számítások jobban megfelelnek a valóságnak. Emeletek: Emeletek: k = 4 k = Δp=13 kpa Δp=2,2 kpa

13 Nyomásveszteségek vizsgálata A szivattyú szállítómagassága a mérési értékek alapján 60 kpa 12,5 m3/h térfogatáram esetén Magas nyomásveszteségek a beszabályozószelepekben a felszállóágak veszteségeihez viszonyítva (21 kpa vs. 2,2 kpa) Magas nyomásveszteség a keverőszelepen (27 kpa) Δp=21kPa Δp=60kPa M=12,5m3/h

14 Nyomásdiagramm - elosztóhálózat Q = 39 kw M=17,5m3/h 4,5 5,5 6,0 1,8 Jelenlegi állapot Q = 10 kw M=2,7m3/h Q = 20 kw M=4,7m3/h Q = 10 kw M=2,65m3/h Q = 9 kw M=2,4m3/h Q = 36 kw M=17,5m3/h 5,0 5,0 5,0 6,0 Beszabályozás utáni állapot Q = 5 kw M=1,2m3/h Q = 5 kw M=3,0m3/h Q = 5 kw M=1,2m3/h Q = 14 kw M=3,5m3/h

15 Zárszó és javaslatok Részleges rekonstrukciók negatív hatásai az eredeti csőrendszer túlméretezett a felújítási állapot utáni hőigény szempontjából, alacsony tömegáramoknál is tapasztalható túlfűtés Jelentős kilengések az egyes felszállóágak nyomáskülönbségei és tömegáramai között elengedhetetlen a felszállóágak helyes beállítása, beszabályozószelepek megfelelő méretezése, beállítása Helyi beszabályozószelepek hiánya minimális ellenállás a fűtőkörök előtt, tömegáramok egyenetlen eloszlása az egyes emeleteken Elektronikusan szabályozható szivattyú használata kisebb nyomómagasságok és tömegáramok érhetők el, beszabályozás alapján optimális munkapont keresése, helyi beszabályozószelepek vagy szabályozószelepek okozta tömegáramváltozások eliminálása

16 Köszönöm a figyelmet!