Használati melegvíz ellátó rendszerek

Használati melegvíz ellátó rendszerek előadásvázlat

Szikra Csaba Épületenergetikai és Épületgépészeti Tsz. www.egt.bme.hu

Gázkészülékek: Felosztása, fajtái: Típus:

Neve:

A

Nyílt égőjű gázkészülék

Helyiségből

B

Kéménybe kötött gázkészülék

Helyiségből

C

Zárt égésterű gázkészülék

Szabadból, zárt rendszerrel

Fontosabb tervezési feltételek: A belső levegő szennyező Tűzhely, anyag koncentrációja a méretezés alapja: Kisvízmelegítő, Helyiségbe Szükséges levegő egyidejű Gáz terhelésnél 12[m3/h/kW] infrasugárzó. (közelítő számítás) Kémény huzat a Fali vízmelegítő, légutánpótlás biztosítója Szabadba, Fali fűtő kéményen Helyiség min. 8m3 készülék, keresztül Az égési levegő Kazán. számítandó! Kettősfalú kéménykürtő Fali konvektor, Szabadba, Fali vízmelegítő, ha ez nem megoldható, külső falra helyezett zárt Fali fűtő parapet kémény, az rendszerrel készülék, elhelyezésére külön Kazán. előírások a GMBSZ-ben

Égési levegő: Égéstermék:

Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.

Példa:

Gázkészülékek légellátása

„A”- „B” típusú készülékek általános előírásai Mivel a készülék égéstere a helyiséggel közös térben van ezért:

Biztosítani kell a külső környezetből szellőző levegő bejutását, mely részben fedezi az égéshez szükséges oxigénszükségletet. A helyiségbe jutó szellőző levegő mértékét a gázkészülék teljesítménye (hőterhelése) határozza meg. HŐTERHELÉS : Névleges teljesítmény/hatásfok

A szükséges szellőzőlevegő-térfogatáramot és a bejutását biztosító műszaki feltételeket meg kell tervezni. Melynek módja:

Lehetőleg közvetlenül a szabadból a helyiség légterébe vezető nyílás (nyílások) elhelyezésével. Mely nyílások hatásos átömlő keresztmetszete méretezett! Tanúsítvánnyal és jelleggörbékkel ellátott (V=K√∆P), e célra szolgáló szerkezetek!

Ha szellőző nyílások közvetlenül nem helyezhetők el (megengedett):

a szomszédos helyiséget a gázfogyasztó készülék helyiségével össze kell szellőztetni. A gázfogyasztó készülék helyiségében a nyílások eltakarásának tilalmát jelezni kell a fogyasztó részére. Ezt a tilalmat a tervben is elő kell írni.



„A” típusú készülékek légellátása, szellőzése (a méretezés alapjai) Az égéstermék és a használat során keletkezett egyéb szennyezőanyagok koncentrációjának az egészségügyi követelményeknek megfelelő szinten tartása A feltételt teljesítő szellőzőlevegő-térfogatáram meghatározása végezhető közelítő módszerrel, fajlagos értékek alapján: a gázfogyasztó készülék egyidejű hőterhelésére vonatkoztatva legalább 12 m3/h/kW Egyidejűségi tényezők:

3-4 főzőhelyes tűzhely: 0,50; 1-2 főzőhelyes gázfőző: 0,65; egyéb gázfogyasztó készülék: 1,00;

Részletes számítással, a gázfogyasztó készülék, mint szennyező forrás kibocsátásának és a megengedett belső szennyezőanyag-koncentrációnak a figyelembevételével: o

V szell ,elméleti =

G ki ,meg − k o

[ m 3 / h]

ki,meg – a szennyezőanyagra vonatkozó egészségügyi határérték [mg/m3]; ko– a külső levegő szennyezőanyag-koncentrációja [mg/m3]; G – a keletkező szennyezőanyag forráserőssége, [mg/h]; Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.


„B” típusú készülékek légellátása, szellőzése (a méretezés alapjai) Gondoskodni kell az égéshez szükséges levegő és az áramlásbiztosítón keresztül a helyiségből távozó levegő pótlásáról A szellőző levegő bejutását a helyiségbe a kémény huzata biztosítja (a hidraulikai rendszert a táblára rajzolom) A gázfogyasztó készülék helyiségének szellőzőlevegő térfogatárama [m3/h] az égéshez szükséges levegő és a hígító levegő összege:

V&szell = V&é ,lev + V&h,lev A hígító levegő minimum az égési levegő tömegáramának 30%-a, így 1m3 földgáz elégetéséhez minimum 9.5m3x(1,3)=12,35m3 levegőt kell biztosítani A készülék 8m3-nél kisebb térfogatú helyiségbe nem telepíthető. Ha a kémény természetes huzatával nem lehet megoldani:

szabadból befúvó (túlnyomásos) szellőzést kell létesíteni, amelynek üzeme a gázfogyasztó készülék üzemével reteszelt, szívott rendszerű égéstermék-elvezetést kell létesíteni, a szükséges szellőzőlevegő térfogatáramhoz alkalmas légbevezető elemekkel (a szívott rendszer elvi sémája a táblán).

Ha az épületben elszívó szellőzés létesül, az nem csökkentheti a „B” típusú gázfogyasztó készülék égéstermék-elvezető berendezésének huzatát. Szükség esetén a gázfogyasztó készülék(ek), és a mesterséges szellőző-berendezés reteszelt üzemét biztosítani kell. Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.

A légellátás fajlagos energia igénye A szellőző levegő felfűtésének energia igénye A szabályozó elemek, szivattyúk, ventillátorok segédenergia igénye


Készülékek: Átfolyó rendszerű vízmelegítők, kisvízmelegítők Huzatmegszakító

Típus: „A” (kisvízmelegítők), ”B” Biztonsági szerelvényei:

Hőmaximum korlátozás Égésbiztosító

Égő Gyújtóláng Biztonsági szelep

Fajtái:

Égési levegő Gázhiánybiztosító

Hőmaximum korlátozó Gázhiány biztosító Égésbiztosító gyújtólánggal Áramlás biztosító Biztonsági szelep Huzatmegszakító

Áramlás biztosító

Egy fogyasztóhely ellátására → Kisvíz melegítők („A”,”B”)

Hidegvíz

Melegvíz

Névleges hőterhelés:~10kW, Előállított vízmennyiség: 5~6l/perc

Több fogyasztóhely ellátására → Fali vízmelegítők (csak „B”:)

Névleges hőterhelés :18~28kW Előállított vízmennyiség: 7~14l/perc

Hátrányok:


Egyszerre csak egy fogyasztó Egykarú keverő csapteleppel nem tökéletes Változó vízhőmérséklet Cirkulációs vezeték nem építhető

Vízszállítás

Helyi HMV készítés átfolyós rendszerrel

Használati melegvíz ellátás (HMV)

Energia bevitel: - Elektromos fűtőpatron (P[W]) - Gáz

Gázüzemű átfolyó rendszerű készülék: Alkalmazási terület:

Biztonsági szelep Pmax < 8bar

M

H

M

H

Visszacsapószelep

Q[ kW ]

•

V [l / perc]

Nagy teljesítmény igény Korlátozottan szabályozott vízmennyiség Korlátozott hőmérséklet szabályozás (állandó, vagy közel állandó bevezetett teljesítmény Korlátozott távolság a termelés és a felhasználás között

Előnyei:


konyhák, kisebb fogyasztóhelyek egyetlen vízvételi hely ellátása. (~10kW, 5lperc) Fürdőszobák, lakások több vízvételi hely (de nem egyidejű) ellátására (~25kW, 12l/pec)

Hátrányai:

∆t[°C ] ≈ C

A termelés és az elvétel egy időben történik Legfontosabb jellemzői a szükséges teljesítmény (gáz, elektromos), illetve a termelt víz mennyiség (l/pec)

Helyi, kis vízigények könnyű ellátása Kis helyigény

Átfolyó rendszerű melegvíz termelés Kombinált üzemű fűtés és HMV („C” típusú fali kazán)


Vízszállítás

Helyi HMV készítés tárolós rendszerrel

Használati melegvíz ellátás (HMV)

Termosztát

Szabadkifolyású, elektromos üzemű, melegvíz tároló (5..10l-es tárolóval)

Energia bevitel Elektromos fűtőpatron (P[W]) Biztonsági szelep Meleg

„Töltés” illetve „kisütés” üzem Kisebb teljesítmény igény Korlátozott vízmennyiség

Alkalmazási terület:

Hideg

Hátrányai:

Visszacsapószelep

Kis méret, könnyű elhelyezhetőség Egyszerű szerkezet Helyi, kis vízigények könnyű ellátása

Nagy nyomású, zárt rendszerű melegvíztároló

Energia bevitel: - Elektromos fűtőpatron (P[W]) - Vizes hőcserélő

Nyomáscsökkentő Pmax < 6bar

Csak egy vízvételi hely kiszolgálása A tároló nyomás alá nem helyezhető

Előnyei:

Termosztát

konyhák, kisebb fogyasztóhelyek egyetlen vízvételi hely ellátása.

M

H

Visszacsapószelep Biztonsági szelep Pmax < 8bar


M

H

Alkalmazható eszköz elektromos vízmelegítőként, illetve közvetett fűtésű melegvíz tárolóként, háztartások HMV ellátására Mérete 50..300 (falra erősítés esetén statikai vizsgálat) Elektromos fűtés esetén a hátrányai:

nagy lekötött elektromos energiaigény (2..4kW) hosszú felfűtési idő (4..6h)

Lakások központi melegvíz termelése:

Fali kazán, közvetett fűtésű melegvíztárolóval (fűtés és HMV termelés) Radiátor

HMV termelés vezérlése :

Kazán

A tároló termosztát indítja a kazán szivattyúját és a váltószelepet a HMV termelésre állítja

Fűtés vezérlése :

Nyomáskorlátozó szelep

Váltószelep

A helyiség termosztát indítja a kazán szivattyúját és a váltószelep alapállapotban marad

Előnyök:

Termosztát

Melegvíztároló

Kisebb beépített teljesítmény Egyenletes rendelkezésre álló melegvíz Cirkulációs vezeték

Háztartási méretek:


Névleges fűtőteljesítmény10 .. 28kW vagy akár nagyobb Tároló térfogat: 50 .. 200l

Épületek központi melegvíz termelése: Közvetett fűtésű melegvíztárolóval

Egy-egy épület vagy kisebb épületcsoport vízellátására

Részei:

Termosztát


Hőforrás, mely általában a épület fűtőkazánja, vagy távhőellátó rendszer hőcserélője, vagy önálló hőtermelő berendezés Bojler a beépített csőkígyóval (belső hőcserélő), vagy önálló hőtermelés Szabályozó termosztát

Fogyasztásmérés

Csővezetékek szigetelése

Cirkulációs vezeték

Lakások központi melegvíz termelése: Lábon állókazán, közvetett fűtésű melegvíztárolóval

Külső időjárás függő szabályozás :

Külső hőmérséklet érzékelés Helyiség termosztátok HMV termoszát

Fűtési körök:


Direkt (égő vezérelte)kör

Fűtési kör

Padlófűtési kör

HMV termelés

HMV termelés primer energia igénye qHMV – a melegvíz termelés nettó energia igénye [kWh/m2,év] qHMV,v – az elosztás (és cirkuláció) energiaigénye (vesztesége) [kWh/m2,év] qHMV,t – a tárolás energiaigénye (vesztesége) [kWh/m2,év]

E HMV = (q HMV + q HMV ,v + q HMV ,t ) ⋅ ∑ (Ck α k eHMV ) + ( EC + E K )ev Ck – a hő-termelő teljesítmény tényezője (hatásfok reciproka) [-] ak – a hőtermelő által lefedett energia arány (többféle forrásból táplált rendszer) eHMV – a melegvíz készítésre használt energia hordozó primer energia igénye Ec – a villamos üzemű HMV keringető szivattyú fajlagos energia igénye [kWh/m2,év] EK – egyéb villamos üzemű berendezések segéd energia igénye [kWh/m2,év] ev – a villamos energia primer energia átalakítási tényezője Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.

HMV termelés nettó energia igénye 1 A fogyasztás jellege qm

( l/s ) Fogyasztás

Termelés

Feltöltési idő

Feltöltési idő

Szakaszos üzem:

Feltöltési idő

Szociális intézmények, ipari intézmények műszakváltása Egyetlen fogyasztó

( h)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

qm

( l/s )

Fogyasztás Termelés

Folyamatos üzem változó terheléssel

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Lakóépületek, kórházak, irodaépületek

( h)

qm

( l/s )

Fogyasztás

Termelés

Folyamatos üzem állandó terheléssel:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24


Uszodák vízforgató berendezései

HMV termelés nettó energia igénye 2 A fogyasztás mennyiségének számítása

Lakossági fogyasztás jellemzői: 1. A napi fajlagos felhasznált vízmennyiség [l/fő,nap]. Jellemző mennyisége: F=30..220l/fő,nap 2. Átlagos napi vízigény (egy adott fogyasztási egységre vonatkozóan), qd 3. A fogyasztás időbeli eloszlása (l/s)

q (l/s) 600 550 500 450

2 3

400 350

1

300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 T (h) vízkitermelés k

vd = ∑ ni • Fi i =1

vízfogyasztás

vd – egy fogyasztói egység átlagos napi vízigénye [l/nap] ni – az adott fogyasztási egység területen élők száma [fő] Fi – az adott fogyasztási egység jellemző, fajlagos felhasznált vízmennyisége [l/fő,nap]


Kommunális fogyasztás jellemzői: 1. A napi fajlagos felhasznált vízmennyiség. Jellemző mennyisége, leginkább az intézmény jellegétől függ. 2. Átlagos napi vízigény

HMV termelés nettó energia igénye 3 Az energia igény

Az éves becsült vízfogyasztás:

Vév [m 3 / év] =

365 vd [l / nap ] 1000

Az éves becsült HMV fogyasztás:

VHMV ,év [m 3 / év] = 0,3..0,5Vév Az éves HMV fogyasztás energia igénye:

QHMV = mHMV ,év c(t m − t h ) = VHMV ,év ρ víz 4,2 kJ

kgK

(t m − t h )

1 [kWh / év] 3600

tm - melegvíz hőmérséklete (40 .. 65°C) th - hidegvíz hőmérséklete (8 ..12°C)

A HMV termelés nettó fajlagos energia igénye:

qHMV = Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.

QHMV [kWh / m 2 , év] A

HMV termelés nettó energia igénye 4 Becsült fajlagos fogyasztás értékek


Cirkulációs és elosztási veszteségek (qHMV,v) energia igénye Alapterület

Az elosztás hővesztesége a nettó melegvíz készítési hőigény százalékában

AN

Cirkulációval

[m2]

Cirkuláció nélkül

Elosztás a fűtött téren kívül

Elosztás a fűtött téren belül

100

28

24

150

22

19

200

19

17

300

17

15

500

14

13

750

13

12

>1000

13

12


Elosztás a fűtött téren kívül

Elosztás a fűtött téren belül

13

10

Tárolási veszteségek (qHMV,t) energia igénye Alapterület AN [m2] 100 150 200 300 500

A tárolás hővesztesége a nettó melegvízkészítési hőigény százalékában A tároló a fűtött légtéren belül Indirekt fűtésű Csúcson kívüli árammal Nappali árammalműködő Gázüzemű tároló működő elektromos bojler elektromos bojler bojler % % % % 24 20 13 78 17 16 10 66 14 14 8 58 10 12 7 51 7 8 6 43 Alapterület AN [m2] 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 10000

A tárolás hővesztesége a nettó melegvízkészítési hőigény százalékában A tároló a fűtött légtéren kívül Indirekt fűtésű Csúcson kívüli árammal Nappali árammal működő Gázüzemű tároló működő elektromos bojler elektromos bojler bojler % % % % 28 24 16 97 21 20 12 80 16 16 10 69 12 14 8 61 9 10 6 53 6 8 5 49 5 8 4 46 4 7 4 40 4 6 3 32 3 5 2 26 2 4 2 22


Fajlagos segédenergia igény 1 Szivattyúk, szivattyúk jellemzői hk

hsz - szívómagasság

hnyö

hs

szivattyú

nyomóvezeték

hg

h

hny

tartály

hsz

hg=hsz+hny

hs – súrlódási magasság (súrlódásból származó ellenállás)

h = hsz + hny + hs + hk Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.

Nincs elméleti korlát. Nem a csőhálózat legmagasabb pontja!

hg - geodetikus magasság különbség

vízforrás (kút)

∆p ∆p = ρgh → h = ρg

Elméleti maximális szívómagasság: 10.33m, mely a hőmérséklet növekedésével csökken. Kavitáció problémája Valóságos maximális szívómagasság: ~6m

hny - nyomómagasság

szívóvezeték

1. EMELŐMAGASSÁG

alaki ellenállások (Σξ) egyenes cső ellenállása

hk – kifolyási nyomómagasság (minimális kifolyási nyomás)

qk[l/perc]=k √hk hk = 5m

Fajlagos segédenergia igény 2 Szivattyúk, szivattyúk jellemzői

hnyö

hs

hk

q[l / perc], [m 3 / perc], [m 3 / h] = ∑ qi

hny

tartály szivattyú

nyomóvezeték

hsz

hg

h

2. VÍZSZÁLLÍTÁS

szívóvezeték vízforrás (kút)


Fajlagos segédenergia igény 3

3. TELJESÍTMÉNY

hk

Szivattyúk, szivattyúk jellemzői

hnyö

hs

Pelméleti [W ] = q[m 3 / s ] • ∆p[ Pa]

szivattyú

nyomóvezeték

hsz

hg

h

hny

tartály

szívóvezeték vízforrás (kút)


Pvalóságos [W ] =

q[m 3 / s ] • ∆p[ Pa ]

η

Fajlagos segédenergia igény 3 A szivattyúk éves energia fogyasztása

Bemenő adatok:

Pvalóságos [W ] =

q[m 3 / s ] • ∆p[ Pa]

η

Géptábla szerinti teljesítmény igény Pgéptábla

Becsült éves működési idő, vagy szakaszos üzem korrekciós tényező (σ) Éves energia fogyasztás:

EC [kWh / m 2 , év] = P[W ]σ


24 • 365 • (60 • 60 ) 1 1 = 8,76 σ P (60 • 60) • 1000 A A

Fajlagos segédenergia igény 4 Fajlagos értékek, teljesítmény tényezők:

AlapTeljesítménytényező Segédenergia terület Állandó Alacsony Konden- KombiKondenzációs Kombi- Más AN hőm. kazán hőm. zációs kazán kombikazán kazán kazánok 2 * * [m ] (olaj és gáz) kazán kazán ÁF/KT ÁF/KT CK [-] [kWh/m2a] 100 1,82 1,21 1,17 1,27/1,41 1,23/1,36 0,20 0,30 150 1,71 1,19 1,15 1,22/1,32 1,19/1,28 0,19 0,24 200 1,64 1,18 1,14 1,20/1,27 1,16/1,24 0,18 0,21 300 1,56 1,17 1,13 1,17/1,22 1,14/1,19 0,17 0,17 500 1,46 1,15 1,12 1,15/1,18 1,11/1,15 0,17 0,13 750 1,40 1,14 1,11 0,11 1000 1,36 1,14 1,10 0,10 1500 1,31 1,13 1,10 0,084 2500 1,26 1,12 1,09 0,069 5000 1,21 1,11 1,08 0,054 10000 1,17 1,10 1,08 0,044

*ÁF: fűtőkazán integrált HMV készítéssel, hőcserélő átfolyós üzemmódban V<2 l *KT: fűtőkazán integrált HMV készítéssel, hőcserélő kis tárolóval 2
Alternatív HMV készítés

Primer energia átalakítási tényezők:



HMV készítés aktív szoláris rendszerrel Műszaki változatok: Egy hőcserélő egy kollektor Egy hőcserélő egy kolletktor + elektromos fűtőpatron Két hőcserélő egy kolletktor + Közvetett fűtés



HMV készítés hőszivattyús rendszerrel

ε F (Telp ,Tkond ) =

QF PVillamos


Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazánok működési elve


Fatüzeléses fűtési rendszerek

Faelgázosító kazán rendszerei – Puffer tartály



Faelgázosító kazán rendszere, Puffer tartály + HMV



Faelgázosító kazán rendszere, Puffer tartály + HMV + SOL


Fatüzeléses fűtési rendszerek Faelgázosító kazán méretezése Méretbecslések: A kazán mérete: Q=1,3 Qhőigény a tároló térfogat: V=50l/kW (ennél létezik pontosabb számítás is) Kazán teljesítmény tartománya: 15-50kW

Kazánméret (kW)

15

24

35

50

Javasolt tároló méret (l)

750

1500

2000

3000


Alaprajz M1:50 O22x1 Cu

Kiviteli terv: O50x1,8 PVC KA NA20

5 földszintre

O18x1 Cu

HL 440

O22x1 Cu

O50x1,8 PVC KA

O18x1 Cu O15x1 Cu

HL 301


O15x1 Cu

O18x1 Cu

O50x1,8 PVC KA

O22x1 Cu

földszintre

4

O50x1,8 PVC KA

földszintről

Kiviteli terv:

Függőleges csőterv M1:50

±0,00=113,45 mBf

5

4

tetősík fölé vezetve

tetősík fölé vezetve

+2,95 (tetőtér) O50x1,8 PVC KA

O50x1,8 PVC KA O15x1 Cu

O110x3 PVC KG

O15x1 Cu O22x1 Cu

O110x3 PVC KG O18x1 Cu

O15x1 Cu

O18x1 Cu

O18x1 Cu

O15x1 Cu

O22x1 Cu

O15x1 Cu

NA15 WILO Z 15 C NA15 HL-440 NA15

NA20 NA15

NA20

NA20

±0,00 (fszt.)

O22x1 Cu

HL 301

O50x1,8 PVC KA

B O50x1,8 O50x1,8 PVC KA PVC KA

B

C O110x2,2 O110x3 PVC KA PVC KG

O110x3 PVC KG

O125x3 PVC KG

cirkulációs vezeték

Jelmagyarázat:

csatorna vezeték lejtés, víznél: 0,3%; szennyvíznél: 1%

hidegvíz vezeték


O40x3,7 KPE -1,30

ff. -0,90 112,55 NA150 acél védőcső

NA200 acél védőcső

melegvíz vezeték

O50x1,8 PVC KA

tisztítóaknához

ff. -0,90 112,55

tisztítóaknához

C

1 ... 5

csatorna ejtők

O125x3 PVC KG

Használati melegvíz ellátó rendszerek

Recommend Documents