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

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

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)

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 40-120F 3. fokozat Az osztó-gyűjtő kapcsolási rajza Az épület zónái

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 12000 körül mozgott. 2. zóna Δθ = 36,5/34 C M = 9850 1. zóna Δθ = 36,5/32,5 C M = 12000 Mérési eredmények az egyes zónákban

PMV PMV PMV értékek a referenciahelységekben Az STN EN 15251 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 2,00 609-es referenciahelység DÉLNYUGAT 2,00 620-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] -1,00-10 -5 0 5 10 15 20 θ e külső levegőhőmérséklet [ C] PMV értékek a külső hőmérséklet függvényében az egyes referenciahelységekben a 2013/2014-es fűtési időszak nappali üzemmódjában

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

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

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

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

Nyomásdiagramok D felszállóág k = 0,15 k = 0,4 185 142 184 142 x = 0,71 x = 0,71 Emeletek: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Emeletek: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. k = 1 k = 4 D 183 140 180 M=2,4m3/h 140 x = 0,71 x = 0,70

Nyomásdiagramok B felszállóág k = 0,15 k = 0,4 302 257 302 257 x = 0,76 x = 0,76 Emeletek: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Emeletek: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. k = 1 k = 4 B 302 257 M=4,7m3/h 302 257 x = 0,76 x = 0,79

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: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Emeletek: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. k = 4 k = 4 180 140 Δp=13 kpa 302 257 Δp=2,2 kpa

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

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

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

Köszönöm a figyelmet!