Wspomaganie komputerowe w projektowaniu instalacji · mieszkalnych wg PN–92/B–01706 Obliczenia instalacji wodociągowych, c.w.u i cyrkulacji 27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych

10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych

Temat nr 17 - 20:

Wspomaganie komputerowe w projektowaniu instalacji

Obliczenia instalacji wodociągowych, c.w.u i cyrkulacji

Systemy energetyki odnawialnej

aquasolar.pomp.pl

10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej

1) Hermann Recknagel, Eberhard Sprenger , Ernst Schramek : „Kompendium

wiedzy. Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda,

2) Ryszard Tytko: „Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej”,

3) Albers Joachim „Systemy centralnego ogrzewania i wentylacji. Poradnik dla

projektantów i instalatorów”,

4) Halina Koczyk: „Ogrzewnictwo praktyczne”,

5) www.instsani.webd.pl,

6) www.viessmann.pl,

7) Katarzyna Majewska-Mrówczyńska „Projektowanie instalacji sanitarnych

311[39].Z3.02”

8) Wojciech Grzegorczyk ”Wykonywanie i eksploatacja instalacji centralnego

ogrzewania i ciepłej wody użytkowej311[39].Z2.03”

9) www.iko.pwr.wroc.pl

Literatura

2 27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych


10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 3 27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych

Wykorzystując specjalistyczne programy, można wykonać kompletną

dokumentację techniczną w nieporównywalnie krótszym czasie niż w

tradycyjny sposób.



Większość programów pozwala, m. in.:

- nanieść zarysy budynku wraz z podziałem na pomieszczenia i

kondygnacje,

- uwzględnić położenie oraz wielkość okien, drzwi, schodów itp.,

- umiejscowić kominy, kanały wentylacyjne itp. elementy instalacji,

- zaprojektować położenie przewodów instalacji sanitarnych,

- umiejscowić i zaznaczyć odpowiednie uzbrojenie, np. wodomierz, zawory,

kurki,czyszczaki itp.,

- zaznaczyć przybory sanitarne,

- wykreślić projekty w różnych rzutach,

- wykonać zestawienia potrzebnych materiałów,

- obliczyć koszty itp.





Dodatkową zaletą nowych technik komputerowych jest możliwość

szybkiego drukowania i powielania, a także przesyłania informacji w

ogólnoświatowej sieci internetowej lub lokalnej.

Skrót CAD powstał od angielskiego określenia Computer Aided Design,

co oznacza komputerowe wspomaganie projektowania.

Programy te są przeznaczone m. in. dla architektów i instalatorów.


Komputerowe Wspomaganie Projektowania (CAD) polega na

wykorzystaniu programów komputerowych do tworzenia dwu- lub

trójwymiarowych (2D lub 3D), graficznych reprezentacji obiektów

fizycznych.

Oprogramowanie CAD może być wyspecjalizowane dla konkretnych

zastosowań. Jest powszechnie używane do tworzenia komputerowych

animacji i efektów specjalnych w filmach, reklamie i innych dziedzinach,

w których sam projekt graficzny jest produktem końcowym.

CAD jest również wykorzystywany do projektowania fizycznych

produktów w wielu gałęziach przemysłu, gdzie oprogramowanie to

przyspiesza obliczenia niezbędne do uzyskania optymalnego kształtu i

rozmiaru dla różnorodnych wyrobów i systemów przemysłowych.




Projektowanie architektoniczne z zastosowaniem wielu złożonych rysunków

wymaga wysokiej klasy komputerów oraz rozbudowanego oprogramowania.

Największą popularność i możliwości ma AutoCAD – uniwersalny program,

który może być stosowany we wszystkich gałęziach techniki.

Mniejsze, ale powszechnie stosowane programy, to m. in. ZWCAD,

ArchiTECH, MicroStation, Autodesk 3D Studio lub DYBY 2002 (aplikacja do

AutoCAD–a).



Wykonywanie projektów instalacyjnych nie wymaga stosowania tak

wydajnych komputerów i skomplikowanych programów.

Programy są z reguły wyspecjalizowane.

MegaCAD umożliwia tworzenie rysunków technicznych, pracuje w

środowisku Windows, BricsCad, IntelliCAD i Pit–cup są kompatybilne z

AutoCAD–em, a zarazem o wiele tańsze.

Ich możliwości są bardzo duże. Umożliwiają projektowanie instalacji

centralnego ogrzewania, wodociągowo-kanalizacyjnej, gazowej,

wentylacyjnej i elektrycznej.

Bez problemu tworzą rzuty, rozwinięcia, dimetrie, modele trójwymiarowe.

Są wyposażone w katalogi odbiorników, np. grzejników. Dzięki temu

można wstawić je na rysunek w sposób automatyczny, uzyskując

jednocześnie kompletny opis i podłączenia do pionów.





Fragment rysunku AutoCad




Fragment rysunku AutoCad


Wizualizacja Możliwe jest generowanie powierzchni trójwymiarowej, co z kolei pozwala na tworzenie zaawansowanych modeli 3D. Modele wyświetlane mogą być jako obrazy szkieletowe, z usuniętymi liniami ukrytymi, z cieniowaniem powierzchni oraz jako w pełni fotorealistyczny materiał ilustracyjny. W gestii projektanta leży wzmocnienie realizmu powierzchni strukturalnych, wybór efektów oświetlenia, materiałów tła (materiały można też przypisać do warstw wyszukanych w spisie). Umożliwiają to profesjonalne narzędzia - zawiera je na przykład oprogramowanie LightWork Design 3D (licencja BricsCAD).




www.e-instalacje.pl

Wizualizacja Fragment rysunku AutoCad



http://www.e-instalacje.pl/a/3517,programy-do-projektowania-instalacji/0/4,przenoszenie-obiektow


Istnieją też małe, ale bardzo przydatne programy, często pracujące

jeszcze w wersjach DOS.

Wymienić tu można np. AMSWENT – program do obliczania dowolnego

typu instalacji wentylacyjnych, zarówno nawiewnych, jak i wywiewnych.

Charakteryzują się one wąską specjalizacją i mniejszymi możliwościami,

ale z uwagi na niższą cenę i prostą obsługę, w dalszym ciągu są

popularne.



Programy firmy Sankom.

Audytor OZC 6.5 Pro

Nowa wersja programu Audytor OZC dostosowana do zmian w metodyce

sporządzania świadectw charakterystyki energetycznej budynku

Audytor C.O służy do graficznego wspomagania projektowania instalacji

wody zimnej, ciepłej i cyrkulacyjnej w układach tradycyjnych oraz w

układach szeregowych, rozdzielaczowych i trójnikowych w budynkach

mieszkalnych i użyteczności publicznej. Umożliwia on także dobór zaworów

termostatycznych w instalacjach cyrkulacyjnych

Audytor H2O jest przeznaczony do graficznego wspomagania

projektowania nowych instalacji c.o. jak również regulacji istniejących

instalacji (np. w budynkach ocieplonych). Program umożliwia również

projektowanie sieci przewodów w instalacjach wody lodowej.


pl.sankom.net




Audytor H2O




Audytor C.O


Programy ArCADia-INSTALACJE WODOCIĄGOWE

ArCADia-INSTALACJE WODOCIĄGOWE to moduł branżowy systemu ArCADia. Program pozwala na stworzenie profesjonalnej dokumentacji technicznej wewnętrznych instalacji wodociągowych w budynku. Program przeznaczony jest dla projektantów wewnętrznych instalacji sanitarnych.

Program pozwala na obiektowe wstawianie elementów rysunkowych na

podkładach architektonicznych przy jednoczesnym tworzeniu schematów

obliczeniowych oraz generowaniu trzech rodzajów rzutów

aksonometrycznych. Projektowanie może być realizowane na rzutach

budynków wykonanych w programie ArCADia-ARCHITEKTURA oraz

zrealizowanych w środowisku CAD w postaci plików rastrowych lub

wektorowych.

Użytkownik korzysta z biblioteki elementów stosowanych w instalacjach

wodociągowych, którą może rozbudowywać i dostosować do własnych

potrzeb w zakresie stosowanych urządzeń oraz rodzajów materiałów

rurociągów.




www.arcadiasoft.pl

ArCADia-INSTALACJE WODOCIĄGOWE




Programy firmy InstalSoft

Instal-OZC 4

Obliczanie projektowych strat ciepła pomieszczeń i budynków,

sporządzanie świadectw charakterystyki energetycznej dla budynków nie

wyposażonych w instalację chłodzenia oraz obliczanie sezonowego

zapotrzebowania ciepła.

Tabelaryczny dobór grzejników. Pełny zestaw dostępnych katalogów

grzejników.

Licencja na jedno stanowisko pracy.

Dokumentacja w formie elektronicznej.



www.instalsoft.com


Instal-therm 4 HCR

Graficzne projektowanie dowolnej instalacji centralnego ogrzewania:

grzejnikowej, ogrzewania podłogowego i ściennego oraz projektowanie

instalacji wody lodowej.

Pełny zestaw dostępnych katalogów grzejników, systemów ogrzewań

płaszczyznowych, rur i kształtek, zaworów i armatury oraz izolacji.

Licencja na jedno stanowisko pracy.

Dokumentacja w formie elektronicznej.





Instal-san 4 TS

Graficzne projektowanie wewnętrznych instalacji ciepłej i zimnej wody

z cyrkulacją c.w.u. oraz kanalizacji wewnętrznej.

Pełny zestaw dostępnych katalogów rur i kształtek, zaworów i

armatury, izolacji oraz baterii i punktów czerpalnych.

Licencja na jedno stanowisko pracy. Dokumentacja w formie elektronicznej.





Instal-mat 4

Przetwarzanie zestawień materiałów z plików projektów opracowanych w

programach do projektowania.

Przygotowanie kosztorysu materiałowego lub zamówienia.

Pełny zestaw dostępnych katalogów materiałowych oraz plików cen.

Program jest bezpłatnym dodatkiem do każdej konfiguracji pakietu.

Licencja na wiele stanowisk pracy. Dokumentacja w formie elektronicznej.







Instal-therm 4 HCR



Programy firmy InstalSoft Instal-san 4 TS



Instal-san 4 TS



Temat nr 18,19:




Instalacja wodociągowa obejmuje przewody rozprowadzające wodę od

zaworu głównego za wodomierzem do punktów czerpalnych.

Ze względu na sposób prowadzenia przewodów instalacje wodociągowe

dzielimy na instalację z dolnym lub górnym rozdziałem wody.

Natomiast ze względu na temperaturę rozróżniamy instalacje wody zimnej

i instalację wody ciepłej.

Ponadto instalacje wewnętrzne można podzielić na instalacje z

miejscowym (indywidualnym) przygotowaniem ciepłej wody oraz

centralnym przygotowaniem ciepłej wody.




W instalacjach rozprowadzających wodę zimną lub ciepłą można wyróżnić

elementy:

- przewody rozdzielcze,

- piony,

- połączenia do punktów czerpalnych.

Zadaniem instalacji wewnętrznej jest doprowadzenie wody do punktów

czerpalnych.

Wielkość i rozległość instalacji zależy od ilości i rozmieszczenia tych

punktów czerpalnych.




Ciśnienie wody w instalacji wodociągowej powinno wynosić przed każdym

punktem czerpalnym nie mniej niż 0,05 MPa (0,5 bara) i nie więcej niż 0,6

MPa (6 barów).

pmin = 0,05 MPa,

pmax = 0,6 MPa




Dla potrzeb całego budynku wodę ciepłą przygotowuje się centralnie w

wymiennikach ciepła zlokalizowanych w węźle cieplnym. Zgodnie z

Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 roku w sprawie

warunków, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr

75 z 2002 r, ze zmianami temperatura wody ciepłej w budynkach (poza

budynkami jednorodzinnymi, zagrodowymi i rekreacyjnymi) powinna wynosić

przed punktami czerpalnymi 55°C i nie więcej niż 60°C.

W instalacjach ciepłej wody należy przewidzieć stały obieg wody.

Cyrkulację należy przewidzieć również w przewodach stanowiących

połączenie od pionu do armatury czerpalnej, jeżeli pojemność przewodu

przekracza 3 dm3.

Instalacja ciepłej wody powinna być tak zaprojektowana, aby możliwe było

przeprowadzenie jej okresowej dezynfekcji termicznej wodą o temperaturze

nie niższej niż 70°C i nie wyższej niż 80°C .



10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 31 31 27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych

Dla określenia chwilowych (sekundowych) przepływów wody w

instalacji, wychodzi się z założenia, że prawdopodobieństwo otwarcia

wszystkich zaworów czerpalnych jest tym mniejsze, im większa jest

instalacja wodociągowa i odwrotnie. Chwilowy przepływ wody

miarodajny dla doboru średnic przewodów wodociągowych nazywa się

przepływem obliczeniowym.

Obliczeniowy przepływ wody w budynkach mieszkalnych należy

wyznaczyć stosując jeden ze wzorów.

Należy zwrócić uwagę na zakres stosowania każdego z podanych

wzorów.



Wzory do określania przepływów obliczeniowych w instalacjach wodociągowych dla budynków

mieszkalnych wg PN–92/B–01706



gdzie:

q – przepływ obliczeniowy wody, [dm3/s]

qn – normatywny wypływ wody z punktów czerpalnych, [dm3/s]


PRZEPŁYW OBLICZENIOWY WODY W BUDYNKACH BIUROWYCH I ADMINISTRACYJNYCH



gdzie:

q – przepływ obliczeniowy wody, [dm3/s]

qn – normatywny wypływ wody z punktów czerpalnych, [dm3/s]


PRZEPŁYW OBLICZENIOWY WODY W HOTELACH I DOMACH TOWAROWYCH

·

dla 1<Σqn≤20 dm3/s oraz dla armatury o qn>0,5 dm3/s

· dla 0,1<Σqn≤20 dm3/s oraz dla armatury o qn<0,5 dm3/s

· dla Σqn>20 dm3/s – Hotele

· dla Σqn>20 dm3/s – Domy towarowe






Objaśnienia:

qn – normatywny wypływ z punktów czerpalnych, dm3/s,

Σqn – suma wszystkich normatywnych wypływów z punktów czerpalnych

obsługiwanych przez wymiarowany odcinek instalacji, dm3/s,

q – przepływ obliczeniowy, dm3/s.

Przepływ obliczeniowy wody w instalacjach wodociągowych oblicza się

znając standard wyposażenia mieszkań w armaturę czerpalną oraz

normatywne wielkości wypływu wody z tej armatury.


Obliczenia hydrauliczne

Wyznaczenie przepływu obliczeniowego dla całego budynku

Przepływ obliczeniowy wyznaczono na podstawie normy PN-92/B-01706

"Instalacje wodociągowe - wymagania w projektowaniu".

Dla budynku mieszkalnego przepływ obliczeniowy wyznacza się ze wzoru:

gdzie qn - przepływ obliczeniowy wyznaczony na podstawie wyposażenia

sanitarnego budynku (normatywny wypływ z punktów czerpalnych)






Podane wzory służą zarówno do wyznaczenia przepływu obliczeniowego

ogólnej ilości wody w połączeniu wodociągowym do budynku, jak i do

wyznaczania przepływu obliczeniowego w instalacjach wewnętrznych

rozprowadzających wodę zimną i ciepłą – ma to miejsce w instalacjach z

centralnym przygotowaniem wody ciepłej.

Na odcinkach przewodów zimnej wody sumuje się wartości qn od najwyżej

i najdalej położonego punktu czerpalnego do miejsca doprowadzenia wody

zimnej do wymienników ciepła, podobnie sumuje się wartości qn dla instalacji

wody ciepłej.

Dla połączenia wodociągowego przyjmuje się łączną wartość qn dla obu

instalacji wewnętrznych. Po zsumowaniu wartości qn (∑qn), przepływ

obliczeniowy wody q w wyznaczonych punktach instalacji oblicza się za

pomocą podanych wzorów.


Normatywny wypływ z armatury czerpalnej qn w dm3/s podano w tabeli

(zgodnie z normą PN–92/B–01706. Instalacje wodociągowe. Wymagania w

projektowaniu).




Normatywny wypływ z armatury czerpalnej qn w dm3/s podano w tabeli

(zgodnie z normą PN–92/B–01706. Instalacje wodociągowe. Wymagania w

projektowaniu).







Do wyznaczenia średnicy przewodu należy obliczyć przepływ wody,a

następnie z tabeli przyjąć prędkość przepływu zależnie od rodzaju

przewodu i z tablic lub nomogramów ustalić średnicę danego odcinka

przewodu wodociągowego.

W obliczeniach uwzględnia się dokładnie wysokość liniowych strat

ciśnienia, natomiast straty miejscowe dla instalacji z rur stalowych można z

dużym przybliżeniem przyjąć w granicach od 20% (dla instalacji wody

zimnej) do 25% (dla instalacji wody ciepłej) strat liniowych.

Dla instalacji z tworzyw sztucznych straty miejscowe wynoszą

od 100 % do 150 % strat liniowych.






Prędkość wody w instalacjach wody zimnej i ciepłej




W celu zilustrowania sposobu wykonywania obliczeń pokazano na rysunku

mieszkanie o podstawowym standardzie wyposażenia w urządzenia i

przybory sanitarne.


Schemat instalacji do obliczeń

Mieszkanie pokazane na rys. wyposażone jest w urządzenia i przybory

sanitarne zainstalowane:

a) w kuchni zlewozmywak, qn = 0,07 dm3/s,

b) w łazience pralka automatyczna, qn = 0,25 dm3/s, umywalka, qn = 0,07

dm3/s, wanna, qn = 0,15 dm3/s.

c) w ustępie; miska ustępowa z płuczką ciśnieniową, qn = 0,7 dm3/s.

umywalka, qn = 0,07 dm3/s.

Stąd całkowite zapotrzebowanie na wodę zimną dla ww. instalacji wyniesie:

q = 1,7∙(Σqn)0,21-0,7

q = 1,7∙(1,31)0,21 - 0,7 = 1,1 dm3/s x3,6 = 3,9 m3h

gdyby w powyższej instalacji spłuczkę ciśnieniową zastąpić zbiornikiem

spłukującym (dolnopłukiem) o qn = 0,13 to:

q = 0,682∙(Σqn)0,45-0,14

q= 0.682∙(0,74)0,45-0,14 = 0,45 dm3/s =1,62 m3h




Zasady projektowania instalacji wodociągowej polegają na:

- ustaleniu sposobu zaopatrzenia budynku w wodę,

- ustaleniu podstawowych danych dotyczących części budowlanej,

- ustaleniu wyposażenia sanitarnego budynku, w tym poszczególnych

pomieszczeń, a w konsekwencji określeniu ilości i rodzaju armatury

czerpalnej,

- wstępnego określenia wymaganej wysokości ciśnienia wody (H)

i porównanie go z wartością ciśnienia dyspozycyjnego (Hdyspozyc.):



W tym celu należy uwzględnić:

- wysokość ciśnienia przed baterią czerpalną równą 10 m, hb = 10 m,

- wysokość strat ciśnienia liniowych i miejscowych, hl [m]

- wysokość strat ciśnienia w obrębie wodomierza mieszkaniowego

(skrzydełkowego), hwod.m [m],

- wysokość strat ciśnienia w obrębie wodomierza domowego (śrubowego)

hwod. d. [m],

- hg - wysokość geometryczną położenia baterii czerpalnej (wartość ta

wynika z różnicy rzędnych położenia przewodu wodociągowego (R

przew.wodoc.) i rzędnej położenia baterii czerpalnej (Rbaterii) na najwyższej

kondygnacji).

hg = R baterii – R przew.wodoc. [m]


H = hb + hl + h wod.d + hg [m].


gdzie: q – przepływ obliczeniowy wody [m3/h],

qmax – maksymalny strumień objętości [m3/h].


Wysokość strat ciśnienia w obrębie wodomierzy skrzydełkowych można

obliczyć ze wzoru:



Wysokość strat ciśnienia na wodomierzu można odczytać z wykresu start

ciśnienia,w zależności od przepływu i średnicy wodomierza


sensus.akwa.pl



Po zsumowaniu wszystkich wartości otrzymujemy wymaganą wysokość

ciśnienia wody w przewodzie wodociągowym, którą porównujemy z

wartością (Hdyspozyc.) ciśnienia dyspozycyjnego w sieci wodociągowej.


Jeżeli wartość ciśnienia dyspozycyjnego jest większa niż wartość wstępnie

określonej wymaganej wysokości ciśnienia wody, to przewiduje się, że

budynek zasilany będzie bezpośrednio z sieci wodociągowej bez użycia

pomp.

W przeciwnym wypadku konieczne jest dobranie i określenie parametrów

urządzeń do podnoszenia wody.



www.arpo.pl


Kolejne czynności projektowania instalacji wodociągowych polegają na:

- ustaleniu sposobu przygotowania ciepłej wody użytkowej,

- określeniu materiału z jakiego ma być wykonana instalacja

wodociągowa,

- wrysowaniu na podkłady architektoniczno-budowlane trasy przewodów

oraz niezbędnego uzbrojenia,

- określeniu miarodajnego pionu to znaczy określenie najbardziej

niekorzystnego punktu czerpalnego – zwykle jest to najdalej i najwyżej

położony punkt czerpalny w stosunku do źródła wody

- podziale instalacji na odcinki obliczeniowe,



- ustaleniu przepływów obliczeniowych wody,

- wykonaniu obliczeń hydraulicznych,

- naniesieniu średnic przewodów na rzuty i przekroje,

zwymiarowaniu, opisaniu uzbrojenia,

- sprawdzeniu kolejności i poprawności wykonanych obliczeń i

ewentualne wprowadzenie korekt,

- wykonaniu rzutu aksonometrycznego instalacji,

- wykonaniu opisu technicznego, strony tytułowej, spisu treści i rysunków,

- zebraniu w całość w sposób trwały wszystkich elementów projektu.



Kolejne czynności projektowania instalacji wodociągowych polegają na:


Dane oraz obliczenia hydrauliczne wygodnie jest realizować w tabeli.



Odcinek – instalację dzieli się na poszczególne odcinki i w kolumnie 1 wpisuje

się kolejno nazwy tych odcinków,

L [m] – długość odcinka [m],

∑qn na odcinku – suma normatywnych wypływów wody z armatury czerpalnej

wyłącznie dla danego odcinka,

∑qn – suma normatywnych wypływów wody z armatury czerpalnej od początku

przewodu, [dm3/s],

q – przepływ obliczony na podstawie wzoru [dm3/s],

Dz – średnica zewnętrzna określona na podstawie nomogramu [mm],

v – prędkość przepływu odczytana z nomogramu [m/s],

R – jednostkowa strata ciśnienia, odczytana z nomogramu [daPa/m],

L×R – wysokość straty ciśnienia (straty liniowe).

Straty liniowe obliczamy jako sumę wszystkich wartości z kolumny 9.

W instalacjach powstają również straty miejscowe, które obliczamy w sposób

uproszczony ( dla rur stalowych) jako 20% sumy start liniowych w przypadku

instalacji wody zimnej oraz 25% sumy strat liniowych dla instalacji ciepłej wody

użytkowej.




Obliczenia hydrauliczne instalacji wodociągowej

Hydrauliczne obliczanie przewodów wodociągowych polega na

wyznaczeniu średnicy przewodów oraz strat ciśnienia przy określonym

przepływie wody.



Przy obliczaniu strat liniowych wykorzystuje się wzór Darcy–Weisbacha:


h – wysokość liniowych strat ciśnienia [m],

i – jednostkowa wysokość strat ciśnienia, liczba niemianowana lub [‰], [%],

L – długość odcinka przewodu [m],

Dw – średnica wewnętrzna przewodu [m],

v – prędkość przepływu przewodem [m/s],

g – przyspieszenie ziemskie, [m/s2],

λ – współczynnik oporów liniowych.




Ze względu na uwikłaną postać współczynnika oporów liniowych

praktycznie korzysta się z tablic lub nomogramów ujmujących zależność

między: średnicą przewodów, przepływem, prędkością i jednostkową

wysokością strat ciśnienia.

Całkowite straty ciśnienia w instalacji pochodzące od oporów liniowych i

miejscowych są sumą obliczonych oporów na wszystkich działkach

(odcinkach ) instalacji:

Σhl + Σhm = Σ(R x L + Z)




Obliczenia na podstawie nomogramów prowadzi się następująco:

a) dla określenia średnicy i wysokości strat ciśnienia:

dane: przepływ obliczeniowy q w dm3/s,

tok postępowania: w zależności od rodzaju przewodu orientacyjnie narzuca

się prędkość, przepływu v, następnie odczytuje się z nomogramu średnicę

d oraz jednostkową wysokość strat ciśnienia R, a następnie oblicza się

sumaryczną wysokość strat ciśnienia Δh = R × L;



b) dla określenia prędkości przepływu i wysokości strat ciśnienia:

dane: przepływ obliczeniowy q w dm3/s, średnica przewodu,

tok postępowania: odczytuje się z nomogramu v oraz i, a następnie oblicza

się: Δh = R×L.

Miejscowe straty ciśnienia „z” lub wysokość miejscowych strat ciśnienia „h”

oblicza się stosując odpowiedni wzór:

z = 5 × v × ζ [mbar],

h = 0,05 × v × ζ [m]

ζ – współczynnik oporów miejscowych,

v – prędkość przepływu wody [m/s].




www.instsani.webd.pl




www.instsani.webd.pl



Ciepła woda użytkowa to woda o podwyższonej temperaturze (max.

temperatura 60°C), przeznaczona do utrzymania czystości i higieny

osobistej oraz na potrzeby gospodarstw domowych.

Ilość ciepłej wody jest trudna do określenia, zależy od wielu czynników

takich jak:

- pory roku,

- pory dnia,

- dnia tygodnia,

- wyposażenia sanitarnego mieszkania (budynku),

- kultury osobistej mieszkańca,

- rodzaju budownictwa (budynki mieszkalne, budynki służby zdrowia).

Obliczenia instalacji c.w.u


Zgodnie z polskimi przepisami można przyjąć, że średnie zużycie

ciepłej wody wynosi około od 110 - 130 dcm3 / dobę, mieszkańca.







W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych,

jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, określono, że:

- „instalacja ciepłej wody rozpoczyna się bezpośrednio za zaworem na

zasileniu zimną wodą urządzenia do przygotowania ciepłej wody,

- w instalacji ciepłej wody powinien być zapewniony stały obieg wody, także

na odcinkach przewodów o objętości wewnątrz przewodu powyżej 3 dm3

prowadzących do punktów czerpalnych,

- instalacja ciepłej wody powinna mieć zabezpieczenie przed

przekroczeniem,dopuszczalnych dla danych instalacji, ciśnienia i temperatury,

zgodnie z wymogami PN dotyczącej zabezpieczeń ciepłej wody,

- w armaturze mieszającej i czerpalnej przewód ciepłej wody powinien być

podłączony z lewej strony.”




Przygotowanie ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) można zrealizować poprzez

urządzenia:

- indywidualne tzn. dla jednego odbiorcy,

- przepływowe podgrzewacze c.w.u. zasilany energią elektryczną,

- pojemnościowe podgrzewacze c.w.u. zasilany energią elektryczną,

- przepływowe gazowe podgrzewacze ciepłej wody użytkowej,

- pojemnościowe gazowe podgrzewacze ciepłej wody użytkowej,

- pojemnościowe zasobniki ciepłej wody z wężownicą,

- przepływowe wymienniki ciepłej wody zamontowane w kotłach

dwufunkcyjnych.

- centralne (węzły ciepłej wody) dla odbiorców grupowych.







1 zawór odcinający

2 reduktor ciśnienia, jeżeli nie występuje on na przyłączu domowym lub

gdy ciśnienie spoczynkowe przekracza 80% ciśnienia zadziałania

zaworu bezpieczeństwa

3 zawór do kontroli i opróżniania (przy zaworze zwrotnym lub

odcinającym)

4 zawór zwrotny

5 przyłącze do manometru, gdy objętość zbiornika > 1000 l manometr

musi być wbudowany

6 zawór odcinający, gdy objętość zbiornika > 150 l

7 membranowy zawór bezpieczeństwa ze sprężyną

8 spust



Grupa bezpieczeństwa

zamkniętych

podgrzewaczy wody




Przepływy obliczeniowe do wymiarowania węzła ciepłej wody

należy zgodnie z normą PN-92/B-01706 należy obliczyć ze wzorów:

q d śr = U * qc

q h śr = q d śr

т

q h max = q h śr *Nh




q d śr – średnie dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę m3/d, dm3/d, kg/d

q h śr - średnie godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę m3/d, dm3/d, kg/d

q h max - maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę m3/d,

dm3/d, kg/d

U – liczba użytkowników zaopatrywanych z węzła ciepłej wody

1 użytkownik = 1 mieszkaniec (j.n)

qc – jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na ciepła wodę dla użytkownika,

qc =110 do 130 dm3/(d.j.n )

Т –liczba godzin użytkowania instalacji w ciągu doby Т=18 h/d

Nh- współczynnik godzinowej nierównomierności rozbioru wody




Obliczeniową moc cieplną wymiennika Q [kW] należy obliczyć ze

wzoru:

Q = q * cw* ρ * ( tc –tz)

q – obliczeniowy przepływ ciepłej wody

cw – ciepło właściwe wody [kJ/kgK]

ρ - gęstość wody [kg/dm3] lub [kg/m3]

tc – obliczeniowa temperatura ciepłej wody tc =55 st C

tz - obliczeniowa temperatura zimnej wody tz =5 do 10 st C




Charakterystyka „mieszkania przeciętnego”:

Do obliczeń wprowadzone jest pojęcie „mieszkania przeciętnego”

- ilość pomieszczeń mieszkalnych (nie wliczając kuchni,

przedpokoju, korytarza, łazienki i komórki) r = 4

- ilość zamieszkałych osób p = 3,5

- pobór ciepła na jedną kąpiel Q = 5820 Wh

- współczynnik zapotrzebowania N = 1

OBLICZENIA wg DIN




Przystępując do obliczeń należy ustalić:

- ilość urządzeń sanitarnych we wszystkich pomieszczeniach

- ilość pomieszczeń mieszkalnych

- ilość osób w każdym mieszkaniu.


OBLICZENIA wg DIN



Współczynnik zapotrzebowania dla grupy mieszkań N jest obliczany ze

wzoru:

N =

Σ(n * p * v * Wh )

3,5 * 5820


OBLICZENIA wg DIN


27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych


N – współczynnik zapotrzebowania

n – liczba mieszkań

p – liczba osób

v – liczba punktów poboru wody

Wh– zapotrzebowanie ciepła punktów poboru

3,5– liczba osób w „mieszkaniu przeciętnym”

5820 – zapotrzebowanie ciepła „mieszkania przeciętnego”


OBLICZENIA wg DIN




OBLICZENIA wg DIN




OBLICZENIA wg DIN



Obliczenia są przeprowadzane z uwzględnieniem współczynnika

równomierności.

Przy obliczeniu maksymalnego zapotrzebowania na ciepło należy

uwzględnić tylko liczby wanien i natrysków.

Pozostałe punkty poboru np. umywalki, zlewozmywaki można pominąć.


Obliczenia wg SANDERA



Obliczenia wg SANDERA

Chwilowe zapotrzebowanie na ciepło wyznacza się z warunków

napełnienia wanny. Przy założeniu, że podczas normalnej kąpieli w wannie

zużywa się 200 dm3 wody o temperaturze 40°C w ciągu 12 min, chwilowa

wartość maksymalna zapotrzebowania ciepła dla jednego mieszkania

wynosi:

Qcuwmax1= m*cw*Δt =

200

12 * 60 *4,2(40-10) = 35 kW




Prędkości przepływu ciepłej wody użytkowej w

przewodach powinny zawarte w granicach:

• w podejściach do punktów czerpalnych 0,75 - 1,75 m/s,

• w pionach 0,5 - 1,5 m/s,

• w poziomach 0.5-1,0 m/s.



81


Obliczanie wielkości zasobników c.w.u.

Zasobniki c.w u. stosuje się w celu zmniejszenia

zapotrzebowanie na moc cieplną niezbędną do podgrzania c.w.u.

Wielkość zasobnika oblicza się korzystając ze wzoru:

V=90 φ n lgK [dm3]

φ - współczynnik akumulacji ciepła, który przyjmuje się w granicach 0,1, -0,35,

n - liczba mieszkańców,

K - godzinowy współczynnik nierównomierności rozbioru c.w.u



82


Wybór systemu przygotowania c.w.u. zależy głównie od rozwiązania tej

instalacji:

- liczby punktów czerpalnych,

- wielkości rozbioru,c.w.u.,

- rozległości instalacji c.w.u. w pionie i poziomie

oraz indywidualnych kryteriów oceny, z których najważniejsze to:

- komfort dostarczania wody o wymaganej temperaturze,

- wymagania higieniczne i ograniczenia ekonomiczne




Zalecane systemy wyboru przygotowania c.w.u. :

Dla instalacji zdecentralizowanych z jednym lub dwoma punktami

czerpalnymi można stosować

- bezpośrednie przepływowe pogrzewacze wody użytkowej zasilane

gazem lub energią elektryczną albo wymienniki ciepła.

Dla małych obiektów w przypadku instalacji c.w.u. z jednym lub dwoma

punktami czerpalnymi (łazienka i kuchnia) w niewielkiej odległości od kotła

i na tej samej kondygnacji można zastosować:

- kocioł dwufunkcyjny lub dwufunkcyjny z mini zasobnikiem ciepłej wody.




Dzięki mini zasobnikowi możemy uzyskać rezerwę ciepłej wody o stałej

temperaturze do 60°C

- oraz stabilizację temperatury c.w.u. z tolerancją do 1,5°C oraz możliwości

poboru wody nawet przy bardzo małym przepływie 0-2 dm3/min

Dla centralnych instalacji c.w.u. o większej liczbie punktów czerpalnych

położonych na różnych kondygnacjach i z możliwością stosowania

cyrkulacji można zastosować:

- kocioł jednofunkcyjny współpracujący z podgrzewaczem

pojemnościowym.






zasobnik podgrzewacz [Źródło 4]




[Źródło 3]







Kompensacja wydłużeń przewodów











Wydłużenia cieplne prostego odcinka przewodu można obliczyć ze wzoru:

l = l ( t1-t2) [mm]


- współczynnik rozszerzalności liniowej , dla stali =0,012

l - długość odcinka prostego [m],

t1 - maksymalna temperatura rury, równa temperaturze czynnika

grzejnego [C]

t2 – minimalna temperatura ścianki rury[C]- dla przewodów ułożonych

wewnątrz budynku wynosi 0C, dla rur ułożonych na zewnątrz

przyjmuje się temperaturę równą temperaturze zewnętrznej dla

danego rejonu

l = l ( t1-t2) [mm]







Materiał

rur

Polipropylen

PP

Polibutylen

PB

Polietylen

PE

Polichlorek

winylu

PCV

Miedź

Cu

Stal

Współczynni

k α

0,18

0,13

0,14

0,18

0,0165

0,012

Współczynnik rozszerzalności liniowej α [mm/(mK)]





www.instalacja.pl








Kompensacja naturalna

osiągana w miejscach zmian kierunku rurociągu lub zainstalowanie na

przewodach specjalnych wydłużek.



Obliczenia instalacji cyrkulacji

Obecnie stosowana metoda termicznego równoważenia instalacji

cyrkulacyjnej polega na wyznaczaniu strumienia wody cyrkulacyjnej na

podstawie strat ciepła w przewodach rozprowadzających (inst. c.w.u.)

oraz w pionowych przewodach cyrkulacyjnych.

Przy określaniu strat ciepła uwzględnia się rodzaj i grubość izolacji

termicznej przewodów, oraz występującą różnice temperatur pomiędzy

czynnikiem płynącym w przewodach a otoczeniem.

W obliczeniach na wstępie przyjmuje się schłodzenie wody w instalacji.

Tak przyjęta metoda zapewnia jednakowe temperatury w każdym pionie

przy jednoczesnym zróżnicowaniu przepływu przez poszczególne piony.


96



Straty ciepła w poszczególnych odcinkach instalacji oblicza się wg zależności:

Dz – średnica zewnętrzna przewodu [m]

K – współczynnik przenikania ciepła [W/m2K]

tp – temperatura na początku odcinka [ºC]

tk – temperatura na końcu odcinka [ºC]

to – temperatura otoczenia odcinka [ºC]

L – długość odcinka [m]

η - sprawność izolacji – przyjmuje się: h = 0,7÷0,9

K – współczynnik przenikania ciepła wyznaczany wg wzorów w tabeli


97


K – współczynnik przenikania ciepła wyznaczany wg wzorów w tabeli


Δt – różnica temperatur miedzy temperatura wody a otoczenia

10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej Obliczenia instalacji rurowych



Strumień wody cyrkulacyjnej dla całej instalacji



99


Natężenie przepływu cyrkulacyjnego w poszczególnych pionach,

wyznaczone metoda punktów węzłowych



100

Strumień wody cyrkulacyjnej w poziomym przewodzie cyrkulacji

(strumień przechodzący):



101


Na podstawie obliczonych przepływów wody w poszczególnych

działkach dokonuje się doboru średnic przewodów cyrkulacyjnych, przy

zachowaniu założenia wg PN – 92/B- 01706: prędkość przepływu wody

w instalacji cyrkulacyjnej v = 0,2 ÷ 0,5 m/s (max 1,0 m/s).



102


Stratę ciśnienia w dla najniekorzystniejszego obiegu z uwzględnieniem

straty na termostatycznym zaworze cyrkulacyjnym oblicza się z

zależności:

straty w obiegu ciepłej wody i cyrkulacji, do doboru pompy cyrk.; Pa

straty liniowe na odcinkach obliczeniowych; Pa

straty miejscowe na odcinkach obliczeniowych; Pa

strata ciśnienia na urządzeniu regulacyjnym (np.termostat. zaworze),Pa

strata ciśnienia na urządzeniu przygotowującym ciepłą wodę użytkowa; Pa



103


Dla termostatycznego zaworu cyrkulacyjnego MTCV firmy Danfoss stratę na

zaworze wyznacza się z zależności:





Termostatyczne zawory regulacyjne do instalacji cyrkulacyjnych c.w.u.

oferuje kilka firm, m.in.: Danfoss (MTCV), Frese (TemCon+, CirCon+),

Oventrop (Aquastrom T), Honeywell (Alwa Kombi 4). Instalowane są na

pionach cyrkulacyjnych, dławią przepływ w zależności od temperatury

przepływającej przez nie wody cyrkulacyjnej.

Niektóre z nich mają funkcje umożliwiająca okresowe przegrzewanie wody

w instalacji w celu jej dezynfekcji.

Nastawę temperatury termostatycznego zaworu cyrkulacyjnego, dla której

będzie zamykany przepływ określa się na podstawie obliczeń strat ciepła

w przewodach, na których zawór będzie instalowany.

Jeżeli w punkcie czerpalnym na najwyższej kondygnacji temperatura ciepłej

wody ma byc równa 55°C, a strata ciepła w pionie cyrkulacyjnym spowoduje

schłodzenie wody o 3°C, to nastawa na zaworze u podstawy pionu powinna

być równa 52°C.




Kolejność obliczeń:

1) dokonać wstępnego doboru średnic pionów cyrkulacyjnych,

2) Wyznaczyć straty ciepła na przewodach c.w.u i pionach

cyrkulacyjnych,

3) Wyznaczyć całkowity strumień wody cyrkulacyjnej, a następnie

strumienie dla poszczególnych odcinków instalacji,

4) Dobrać średnice przewodów cyrkulacyjnych dla wyznaczonych

strumieni

5) Wyznaczyć straty ciśnienia w obiegach poszczególnych pionów

(w przewodach zasilających c.w.u i cyrkulacyjnych przy strumieniu

wody cyrkulacyjnej)





6) Dobrać termostatyczne zawory cyrkulacyjne , np. MTCV i obliczyć ich

nastawę, a następnie odczytać wartość kv z katalogu,

7) Obliczyć starty ciśnienia na zaworach cyrkulacyjnych,

8) Wyznaczyć stratę ciśnienia dla najniekorzystniejszego obiegu

9) Dobrać pompę cyrkulacyjną.





Przykład obliczeniowy

Założenia:

materiał instalacji: miedz

tcwu = 60°C

h= 0,8

tcwu = 5 °C

tcyrk = 3 °C




30.01.2015 Obliczanie instalacji rurowych

Obliczenia instalacji rurowych






Straty ciepła w przewodach rozbiorczych





Straty ciepła w przewodach cyrkulacyjnych





Strumienie wody cyrkulacyjnej




112

Dobór nastaw zaworów i wyznaczenie strat ciśnienia

Dobrano zawory MTCV DN15 firmy Danfoss




113

Wyznaczenie strat ciśnienia w obiegach przy przepływie wody cyrkulacyjnej.

Obieg pionu PI: p4+ p3+ p2+ p1+ p1C+ p2C+ p3C

Obieg pionu PII: p4+ p7+ p6+ p5+ p4C+ p5C+ p3C

p – strata liniowa i miejscowa na odcinku




114

Dobór pompy cyrkulacyjnej

Go Vc = 0,0105 dm3/s 0,04 m3/h

H0 (Spobieg+pR)max+ pw



Dziękuję za uwagę

Powodzenia na egzaminie!

mgr inż. Alina Jeszke-Tymkowska

tel. 502 098 407

e-mail: [email protected]

www.viessmann.edu.pl


http://www.viessmann.edu.pl/

http://www.viessmann.edu.pl/

Documents

Wspomaganie komputerowe w projektowaniu instalacji · mieszkalnych wg PN–92/B–01706 Obliczenia instalacji wodociągowych, c.w.u i cyrkulacji 27.04.2016 Obliczanie instalacji rurowych