Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fûtéstechnika II Családi ház fûtés hálózatának hidraulikai méretezése Készítette: 2006
Beezetés Fûtéshálózat hidraulikai méretezési feladatomban a kazán mellett HMV tároló is rendelkezésre áll, HMV fogyasztás kielégítésére. Így a kazán által biztosított hõmennyiség egy része a tároló felmelegítésére szolgál. A tárolóba a kazán felõl egy csõkígyó megy, mely mint egy hõcserélõ átadja hõjét a tárolóba beérkezõ 10 C-os íznek. Ezt a kört egy külön sziattyú cirkuláltatja, mellyel a feladatomban külön nem kell számolni, illete kiálasztani, de feltételeze azt, hogy a fûtés és a HMV fogyasztás egyszerre megy, a felmelegítéshez szükséges térfogatáramot ki kell számolni, hiszen részben ez határozza meg a kazánból kijöõ csõezeték méretét. A fûtõrendszert egy Viessmann Vitogas 100 gázüzemû fûtõkazán fogja üzemeltetni. Ennek kiálasztása a Q K kazánteljesítmény meghatározásáal történik. Miel a kazánnak nem csak a Q F fûtést kell fedeznie, hanem a Q HMV HMV ellátást is, ezért a köetkezõ képlettel kell számolni: Q a Q + b Q 1 15,6 + 0,5 25 28, kw K F HMV 1 ahol: a 1 és b 0,5 Q F 15,6 kw Q HMV 25 kw (miel egy lakásról an szó, ahol a HMV ellátás a meghatározó), a fûtési hõszükséglet, a HMV ellátás hõszükséglete (gyakorlati érték fõ esetén) Így a álasztott kazán egy 29 kw teljesítményû, Viessmann Vitogas 100-29 típusú gázüzemû fûtõkazán. Jellemzõ adatait a köetkezõ táblázat foglalja össze. Mûszaki adatok (Viessmann Vitogas 100-29) Néleges hõteljesítmény 29 kw Ûrtartalom 11,7 liter Megengedett üzemi túl bar A fûtõkazán csatlakozói elõremenõ / isszatérõ 1 1/2 " biztonsági csatlakozó 1 1/2 " ürítés / " gázcsatlakozó 1/2 " A HMV tároló típusa: Viessmann Vitocell-V 100 (200 l). Ennek jellemzõ adatai a köetkezõk: Mûszaki adatok (Viessmann Vitocell-V 100) Tartós teljesítmény 25 kw 61 liter/h Röid idejû teljesítmény 262 liter Ûrtartalom 200 liter Fûtõíz ûrtartalom 5,5 liter Fûtõíz oldali üzemi túl 25 bar HMV oldali üzemi túl 10 bar Csatlakozók elõremenõ / isszatérõ fûtõíz 1" HMV / " cirkuláció / " 1
A HMV fogyasztást biztosító fûtõíz oldali térfogatáram meghatározását a Viessmann Vitocell Tároló-ízmelegítõk Terezési segédletben (0.old) található összefüggés alapján égeztem el. Az összefüggés, amit felhasználtam a köetkezõ olt: Q & m& c T, ahol szüks ww ww Q & szüks - tartós teljesítmény kw-ban m& - tartós teljesítmény liter/h-ban ww 1kWh c - fajlagos hõkapacitás 860l K T ww - hõmérséklet különbség a kifolyó melegíz hõmérséklete és a hidegíz bemenõ hõmérséklete között K-ben Ezek alapján átrendeze az egyenletet kaptam meg a szükséget térfogatáramot: Q& szüks & ww c Tww 1 57,5 0,57 h h m 25 (50 10) 860 A térfogatáram meghatározása mellett fontos még megállapítani a teljesen kisütött hideg tároló felfûtési idejét állandó kazán teljesítményt feltételeze: l m V& HMV Q & τ m c t, ahol: Q & - a kazán fûtési teljesítménye [kw] m - a tároló tömege [kg] kj c - a íz fajhõje kgk t - a hõfoklépcsõ / tárolóba belépõ és a tárolóból kilépõ használati melegíz hõmérséklet különbsége / dτ - a tároló felfûtési ideje τ m c t Q& 200,186 (50 10) 29 115[ s] 0,2[ óra] Tehát a tároló felfûtési ideje 0,2 óra, ami kisebb, mint a fûtés szempontjából az épület falszerkezeteinek hõtároló képességét jellemzõ megengedhetõ érték, azaz 1 óra. Így HMV csúcsfogyasztás esetén sem jelentkezik probléma, hiszen a fûtés még nagy hidegben is szünetelhet maximum 1 órán át a falak hõtároló képessége miatt. 2
1. Tömegáramok meghatározása: A családi ház helyiségeiben lapradiátorok (BEK, EKE típusok), illete a fürdõszobákban csõfûtõtestek kerültek elhelyezésre. A fûtõtestek kiálasztása a hõszükséglet számításban kapott eredmények alapján történt. Ismert olt az adott fûtött helyiség t i belsõ hõmérséklete, a Q hõszükséglete, illete a kazán elõremenõ és isszatérõ ízhõmérséklete, ezek alapján katalógusból (Dunaferr acéllemez radiátorok terezési segédlet) kiálasztható a szükséges radiátor. A köetkezõ táblázat mutatja az egyes radiátor típusokat, a teljesítményt és a tömegáramot, mely értékek 90/70-es hõfoklépcsõt feltételeze lettek átszámíta: Radiátor Típusa Teljesítmény Tömegáram - [W] m [kg/h] 1 DLu DK 500 x 1800 220 10,7 2 DLu EK 600 x 1800 157 105,6 DLu EK 900 x 1200 161 69,0 DUNAFERR PLUSSZ 657 10,15 5 DLu EK 500 x 1200 65 66,59 6 DLu EK 500 x 1500 20 28,26 7 DLu EK 500 x 1500 255 28,09 8 DLu EK 600 x 1500 2512 108,08 9 DUNAFERR PLUSSZ 16 57,92 2. A csõhálózat áramköreinek hidraulikai méretezése: A függõleges csõteren látható csomópontok felétele után méreteztem az egyes csõezetékeket, majd meghatároztam a hálózat eszteségét. Ezen számítások eredményei a köetkezõ táblázatokban láthatóak: V [m /h] Térfogatáram 1-es radiátor kör esztesége tényezõ [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,7 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,22 17806 0,027 106 2,6 15 21-5,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 5-6 6,21 0,2091 1 0,8 1210 0,002 180 2,6 29 1629 6-7 2,85 0,105 1 0,217 5989 0,060 185 1, 0 215 8-9 2,85 0,105 1 0,217 5989 0,060 185 1, 0 215 9-10 6,21 0,2091 1 0,8 1210 0,002 180 2,6 29 1629 10-11,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 11-12 1,9 0,6152 26 0,22 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,7 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 2697 Kazán esztesége [Pa] 550 9176
Térfo gatáram 2-es radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,7 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,22 17806 0,027 106 2,6 15 21-5,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 5-6 6,21 0,2091 1 0,8 1210 0,002 180 2,6 29 1629 9-10 6,21 0,2091 1 0,8 1210 0,002 180 2,6 29 1629 10-11,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 11-12 1,9 0,6152 26 0,22 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,7 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 2812 Kazán esztesége [Pa] 550 8860 Térfogat -áram Csõát -mérõ -as radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21-15 5,7 0,201 1 0,5025 1900 0,0291 1625 2,6 28 195 15-16 2,5 0,175 1 0,62 1006 0,016 07 1, 86 9 16-17 8,52 0,069 1 0,152 017 0,097 275 2,6 27 02 18-19 8,52 0,069 1 0,152 017 0,097 275 2,6 27 02 19-20 2,5 0,175 1 0,62 1006 0,016 07 1, 86 9 20-11 5,7 0,201 1 0,5025 1900 0,0291 1625 2,6 28 195 11-12 1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 121 Kazán esztesége [Pa] 550 877
Térfogat -áram Csõát -mérõ -es radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21-15 5,7 0,201 1 0,5025 1900 0,0291 1625 2,6 28 195 15-16 2,5 0,175 1 0,62 1006 0,016 07 1, 86 9 19-20 2,5 0,175 1 0,62 1006 0,016 07 1, 86 9 20-11 5,7 0,201 1 0,5025 1900 0,0291 1625 2,6 28 195 11-12 1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 27 Kazán esztesége [Pa] 550 982 Térfogat -áram 5-ös radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21-15 5,7 0,201 1 0,5025 1900 0,0291 1625 2,6 28 195 20-11 5,7 0,201 1 0,5025 1900 0,0291 1625 2,6 28 195 11-12 1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 1117 Kazán esztesége [Pa] 550 721 5
Térfo gatáram 6-os radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167 5,2 295 62 -' 1,7 0,028 1 0,0591 166 0,098 11 1, 2 1 12'-12 0,5 0,028 1 0,0591 166 0,098 1, 2 6 12-1 2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167 5,2 295 62 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 201 Kazán esztesége [Pa] 550 210 Térfo gatáram 7-es radiátor kör esztesége tényezõ V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 2,6 160 218 2-21 8,1 0,0281 1 0,0588 1626 0,09 2 20,8 6 78 22-1 8,1 0,0281 1 0,0588 1626 0,09 2 20,8 6 78 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 2,6 160 218 Szelepen [Pa] 199 Kazán esztesége [Pa] 550 176 6
Térfo gatáram V [m /h] 8-as radiátor kör esztesége tényezõ [Pa] Dp [Pa] 0-1 0, 1,2086 2 0,17 2821 0,02 22 1, 11 15 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21-5,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 5-2 0,81 0,2091 1 0,76 1210 0,002 180 1, 12 0 2-2 7,98 0,105 1 0,2165 5989 0,060 518 2,6 61 579 25-26 7,98 0,105 1 0,2165 5989 0,060 518 2,6 61 579 26-10 0,81 0,2091 1 0,76 1210 0,002 180 1, 12 0 10-11,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 11-12 1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 29 Kazán esztesége [Pa] 550 799 Térfogat -áram 9-es radiátor kör esztesége tényezõ Csõszaka -szon V [m /h] [Pa] Dp [Pa] 1-2 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 2-2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88-1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21-5,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 5-2 0,81 0,2091 1 0,76 1210 0,002 180 1, 12 0 2-2' 1,7 0,0579 1 0,1212 52 0,016 0 1, 10 9 26'-26 0,5 0,0579 1 0,1212 52 0,016 12 1, 10 22 26-10 0,81 0,2091 1 0,76 1210 0,002 180 1, 12 0 10-11,7 0,951 20 0,9 1866 0,0287 2,9 28 561 11-12 1,9 0,6152 26 0,219 17806 0,027 106 2,6 15 21 12-1 2,8 0,65 26 0,67 1862 0,0271 167,9 221 88 1-1 0,9 0,6716 26 0,51 197 0,0268 57 1, 80 18 Szelepen [Pa] 85 Kazán esztesége [Pa] 550 181 7
Az eredményekbõl látható, hogy a mértékadó áramkör a -es radiátor kör, míg a legközelebbi a földszinten léõ fürdõben elhelyezkedõ 6-os radiátorkör. Majd ezt köetõen kiálasztottam a sziattyút, figyelembe ée a mértékadó csõhálózat eszteségét, alamint a kazán, Viessmann katalógusban elõírt eszteségét:. A sziattyú kiálasztása: A álasztandó sziattyú paraméterei: Emelõmagasság: H 1, 007m ( p F 10075Pa ) Tömegáram: V & 0,672m / h A álasztott sziattyú paraméterei: Típusa: Grundfos UPS 25-0 180 Emelõmagasság: H 1, 8m Tömegáram: V & 0,672m / h. A beszabályozó szelepek beállítási értékei: Danfoss RA-K típusú fûtõtest szelepkészletet alkalmaztam, melynek beállításához szükséges diagramot alamint az adott k értékekhez tartozó elõbeállítási értékeket az alábbi ábra illete táblázat mutatja: 8
Majd meghatároztam a sziattyú által biztosított többletokat, így megkapa az egyes radiátorok elõtt fojtandó értékeket, melyen értékeket felhasznála az egyes radiátorokhoz tartozó tömegáramok alapján a táblázat segítségéel meghatároztam a szelepek V& [ m / h] beállítási értékeit a k összefüggés segítségéel. Az így kapott értékeket a p [ bar] köetkezõ táblázatban foglaltam össze: fojt Radi -átor Tömegáram Áramkör Áramköri eszteség Fojtandó Fojtandó k értékek álasztott k értékek Elõ beállít ás m [kg/h] - Dp [Pa] Dp [Pa] Dp [bar] [m /h] [m /h] - 1 10,7 1-2---5-6-7-8-9-10-11-12-1-1 9176 882 0,0882 0,5 0,5 6 2 105,6 1-2---5-6-9-10-11-12-1-1 8860 910 0,091 0,5 0,5 6 69,0 1-2---15-16-17-18-19-20-11-12-1-1 877 962 0,0962 0,22 0,25 5 10,15 1-2---15-16-19-20-11-12-1-1 982 8158 0,0816 0,6 0,6 7 5 66,59 1-2---15-20-11-12-1-1 721 10759 0,1076 0,20 0,25 5 6 28,26 1-2--12-1-1 210 15896 0,1590 0,07 0,11 7 28,09 1-2--21-22-1-1 176 1652 0,1652 0,07 0,11 8 108,08 1-2---5-2-2-25-26-10-11-12-1-1 799 10501 0,1050 0, 0,5 6 9 57,92 1-2---5-2-26-10-11-12-1-1 181 1819 0,182 0,16 0,19 5. Számítások gondolatmenete: Mértékadó áramkör esetén (-es radiátor kör): 1. Tömegáram: 10,15 kg/h ( 10,15 l/h) 2. Az áramkörön : Cuprotherm rézcsöet alkalmaztam. Pl: 1-2 függõleges csõteren jelölt csõszakasz esetén a csõméretezésbõl a ezeték belsõ átmérõje: d b 26 mm / d k 28 1,5/ nagyságúra adódik. Ismere a rajta keresztül átáramló tömegáramot, illete térfogatáramot, a tényleges V& 1,2086 / 600 m sebesség számítható : 0,51 2 2 d (26 /1000) s b π π m 2 7 Felée a kinematikai iszkozitás értékét: ν,7 10, kiszámítható a Reynolds-szám: s 9
d 0,51 (26 /1000) Re b 197 7 ν,7 10 -re adódik, mely érték nagyobb mint 220, így a 0,16 0,16 csõsúrlódási tényezõ értékét a Blasius formuláal számoljuk: λ 0, 0268 Re 197 értékre adódik. A csõszakaszon eszteség egy része súrlódási eszteség, másik l 2 része alaki, mely eszteségek: p λ + ζ ρ d 2 összefüggés alapján határozhatóak meg, ahol ζ - alaki tényezõ: 1,. / Sanco Cuprotherm katalógus alapján T-idomra/ Ismere a csõszakasz hosszát: l 0,9 m, az említett értékek felhasználásáal már ki lehet számítani az adott szakaszon eszteséget, mely ebben az esetben 18 Pa-ra adódik. Végül ezen el alapján toább halada, a függõleges csõteren jelölt 1-2---15-16- 19-20-11-12-1-1 áramkörön eszteség, figyelembe ée a csõhálózat eszteségét, a kazán eszteségét alamint a szelepen t: 982 Pa ra adódik. / Megjegyzés: a radiátor a benne an a szelep ában, mert a radiátor át tartalmazza a szelep eredõ k értéke./. Majd ennek megfelelõen Grundfos UPS 25-0 180 típusú sziattyút álaszta, 18000 Pa-ra adódik annak emelõmagassága.. A fojtandó tehát: 18000-982 8158 Pa 0,0816 bar 5. Danfoss RA-K típusú fûtõtest szelepkészletet álasztottam, szelepbeállításhoz táblázat V& 10,15 /1000[ m / h] m segítségéel, k 0,7 összefüggés alapján P 0,0816[ bar] h foj tan dó kiszámoltam a szelepkapacitás értékét, égül ezen értéktõl esetlegesen nagyobbat álaszta /0,6/ a táblázatból határoztam meg az elõbeállítás értékét /7/. A legközelebbi áramkör esetén (6-os radiátor kör): 1. Tömegáram: 28,26 kg/h ( 28,26 l/h ) 2. A sziattyú által biztosított : 18000 Pa. Az áramkörön : Pl: 2- függõleges csõteren jelölt csõszakasz esetén a csõméretezésbõl a ezeték belsõ átmérõje: 26 mm / d k 28 1,5/ nagyságúra adódik. Ismere a rajta keresztül átáramló tömegáramot, illete térfogatáramot, a tényleges sebesség számítható: V& 0,65/ 600 m 0,67 2 2 d (26 /1000) s b π π 7 s Felée a kinematikai iszkozitás értékét: ν,7 10 2 m, kiszámítható a Reynolds-szám: 10
d 0,67 (26 /1000) Re b 1862 -re adódik, mely érték nagyobb mint 220, így a 7 ν,7 10 0,16 0,16 csõsúrlódási tényezõ értékét a Blasius formuláal számoljuk: λ 0, 0271 Re 1862 értékre adódik. A csõszakaszon eszteség egy része súrlódási eszteség, másik l 2 része alaki, mely eszteségek: p λ + ζ ρ d 2 összefüggés alapján határozhatóak meg, ahol ζ - alaki tényezõ: 5,2. / Sanco Cuprotherm katalógus alapján 2 T- idomra és 2 90 -os könyökre/ Ismere a csõszakasz hosszát: l 2,8 m, az említett értékek felhasználásáal már ki lehet számítani az adott szakaszon eszteséget, mely ebben az esetben 62 Pa-ra adódik. Végül ezen el alapján toább halada, a függõleges csõteren jelölt 1-2--12-1-1 áramkörön eszteség, figyelembe ée a csõhálózat eszteségét, a kazán eszteségét alamint a szelepen t: 2117 Pa ra adódik.. / Megjegyzés: a radiátor a benne an a szelep ában, mert a radiátor át tartalmazza a szelep eredõ k értéke./. A fojtandó : 18000-210 15896 Pa 0,1589 bar 5. Danfoss RA-K típusú fûtõtest szelepkészletet álasztottam, szelepbeállításhoz táblázat V& 28,26 /1000[ m / h] m segítségéel, k 0,07 összefüggés alapján P 0,1589[ bar] h foj tan dó kiszámoltam a szelepkapacitás értékét, égül ezen értéktõl esetlegesen nagyobbat álaszta /0,11/ a táblázatból határoztam meg az elõbeállítás értékét //. 11
12