Breviar de calcul - Cladirea Administrativa

Investitia: Cladire Administrativa, P+2, Statia de epurare ape uzate, Braila

Locatie: Braila, Jud. Braila

Obiect: Instalatii HVAC

Faza: PT + DE

Breviar de calcul

710.Cladirea Administrativa

Necesarul de caldura:

A fost stabilit prin calculul pierderilor de caldura conform SR 1907/1,2-97, in urmatoarele premize:

Rezistentele specifice la permeabilitatea termica a elementelor de inchidere s-au calculat (pentru cele cu inertie termica - pereti si plansee) s-au ales (pentru cele fara inertie termica - usi si ferestre) conform Normativ C107/1;

Temperatura exterioara de calcul: t_e = - 15^o C

Zona eoliana II (viteza vantului de calcul 5,0 m/s);

Temperaturile interioare de calcul s-au adoptat in functie de destinatia incaperii, conform SR 1907/2-97.

Datele de baza de masuratoare:

Temperatura aerului exterior iarna: -15^o C (conform Normativului C 107/3 -1997).

Temperatura interioara in toate incaperile in timpul iernii: +18^o C (conform STAS 1907/291).

Consumul de energie termica:

Avand in vedere cerintele beneficiarului, destinatia compartimentarilor, a locului de amplasare a utilajului necesarul de caldura al constructiei se va imparti pe urmatoarele componente:

Consum de energie termica necesar sistemului de incalzire centrala ( cu radiatoare + ventiloconvectoare);

Calculul necesarului de caldura pentru obiectivul mai sus mentionat este facut in baza STAS 1907/1,2 - 97, dupa cum urmeaza:

Q = _Qt x (1 + ΣA / 100) + Q_i (W) relatie in care:

Q - necesar global de caldura in kcal/h;

Q_t - pierderea de caldura prin transmisie, considerata in regim termic stationar, corespunzatoare diferentei de temperatura dintre interiorul si exteriorul elementelor de constructie care delimiteaza incaperea (W);

ΣA - suma adaosurilor aferente pierderii de caldura prin transmisie;

Q_i - necesarul de caldura pentru incalzirea aerului infiltrat, de la temperatura exterioara la temperatura interioara (W).

Qt - pierderea de caldura prin transmisie se calculeaza se calculeaza cu urmatoarea relatie:

Qt = Σ ms (t_i - t_e) / R_o + Q_s  (W) relatie in care:

M - coeficient de masivitate termica al elementelor de constructie exterioara;

s - aria suprafetei fiecarui element de constructie (mp);

t_i - temperatura interioara, conventionala de calcul (^oC);

te - temperatura exteriora, conventionala de calcul (^oC);

R_o - rezistenta de transfer termic al elementului de constructie (m^{2 o}C/w);

Q_s - pierderea de caldura prin sol (W);

Q_s - pierderea de caldura prin sol se calculeaza cu urmatoarea relatie:

Qs = S_p [ ( t_i + t_f ) / R_p ] + [ ( t_i - t_e ) + Q_u; (W) relatie in care:

S_p = a x b + p x h; (mp) a,b - dimensiunile in plan ale incaperii; (m)

p - perimetrul incaperii; (m)

h - cota pardoselii sub nivelul terenului (mp)

S_p - aria cumulata a pardoselii si a peretilor aflati sub nivelul terenului (mp);

S_c - aria unei benzi de latimea de 1m situata de-a lungul conturului exterior al suprafetei S_p (mp);

R_p - rezistenta la transfer termic cumulata a pardoselii si a stratului de pamant cuprins intre pardoseala si panza de apa freatica ( m^{2 o}C / w);

t_f - temperatura apei freatice, considerata +10^o C;

Qi = E + Σ (l x L) x v¾ x (t_i - t_e) + Q_u;  (W) relatie in care:

E- factor de corectie de inaltime;

l - coeficient de infiltrare prin rosturi;

L - lungimea rosturilor usilor si ferestrelor din fatade ce sunt supuse actiunii vantului (m);

v - viteza de calcul a vantului (m/s);

Q_u - necesarul de caldura pentru incalzirea aerului patruns la deschiderea usilor exterioare (W);

Q_u = U x S_u x N x (t_i - t_e);  (W) relatie in care:

U - pierderea de caldura specifica la deschiderea unei usi exterioare;

S_u - aria usilor exterioare care se deschid;

N - numarul deschiderilor usilor exterioare / ora.

Pentru calculul necesarului de caldura aferent obiectivului s-au luat in calcul si urmatoarele date:

Temperatura exterioara de calcul -15^oC; STAS 1907/1 - anexa A, tab.9, pag.11;

Temperaturile interioare de calcul sunt comform STAS 1907/2 - tab.1, pag.1, tinandu-se cont, obligatoriu, de precizarile beneficiarului;

Panza de apa freatica se considera, in urma studiului geotehnic, aferent zonei respective ca fiind cuprinsa intre 5 si 10 m adancime fata de cota finita a pardoselii parterului;

Temperatura teoretica a solului t_s = +10 ^oC;

Adaosuri pentru orientare conform tab.3, pag. 3, STAS1907/1-1980;

Factorul de corectie E=1 (cladire cu N<12 niveluri);

Viteza de calcul a vantului STAS 1907/1, tab. 6, pag.6, v=5m/s; v¾ = 8,55;

Pierderea specifica de caldura la deschiderea unei usi exterioare, U = 0,36 J/mp x ^oC;

Coeficientului de masivitate termica STAS6472/3 - 1989, pag. 12;

m = 1,225 - 0,005 D; D - indicele inertiei termice STAS6472/3-1989, pct. 5.3;

D= R_sj x S_mj; R_sj - rezistenta specifica la permeabilitatea a stratului "j";

S_mj - coeficient de asimilare termica.

R_sj = R_s1 + R_s2 + R_s3 = d₁/b₁ + d₂/b₂ + d₃/b₃ = 0,0025/0,87 + 0,25/0,3 + 0,025/0,87 = 0,888;

D = R_s1 x S_m1 + R_s2 x S_m2 + R_s3 x S_m3 = 3,62;

m = 1,225 - 0,05 x 3,62 = 1, 044;

Q_ac - necesarul de caldura pentru prepararea apei calde, in kcal / h;

Q_ac - G_orar x c x (t_f - t_i);  relatie in care:

G_orar - necesar specific orar de apa calda;

c = 1 kcal/kg grad - caldura specifica a apei;

t_f = 60 ^oC - temperatura finala a apei calde;

t_i = 10 ^oC - temperatura initiala a apei reci.

G_orar = G_{zi mediu} / (4h /zi); unde G_{zi mediu} = c x g_s x N; unde:

C = 1,1 - coeficient de spor pentru acoperirea pierderilor;

g_s = debit specific consumat pe zi pentru o persoana (l/om/zi);

N = 35 - numar de persoane.

Conform bilantului a rezultat un necesar de energie termica pentru incalzire (inclusiv incalzirea aerului de ventilatie patruns in incapere prin deschiderea ferestreleor) de 77586 kcal / h ( 90 kW ).

Concluzie:

Avand in vedere obiectivul mai sus mentionat, precum si temperaturile interioare ce trebuiesc asigurate, rezulta ca este necesar ca beneficiarul sa achizitioneze un cazan cu putere utila de 90 kW.

Dimensionarea pompei de circulatie pe tur butelie de egalizare

Q = 90 kW ≈ 77586 kcal

Debit de apa aferent:

Se alege o pompa care actioneaza in treapta a II-a avand: Q = 4 m³ / h ; H = 2mCA.

Dimensionarea pompa circuit radiatoare 70 / 50 ^oC

Debit de apa aferent circuit radiatoare:

Inaltimea de pompare:

Se alege o pompa cu Q = 1,2 m³ / h; H=3mCA;

Dimensionare pompa circuit ventiloconvectoare:

Debit de apa aferent circuit ventiloconvectoare:

v = 53652 kcal/h (20^oC x 1000) = 2,68 m³/h;

Se alege o pompa cu Q = 2,7 m³/h; H= 3mCA.

Dimensionarea pompei de circulatie apa calda pentru boiler

S-a prevazut un boiler cu serpentina simpla cu capacitatea 200 l si pentru puterea termica de 32758 kcal cu o pierdere de sarcina H = 150 mbar.

v = 32758 kcal/h (20^oC x 1000) = 1,64 m³/h;

Se alege o pompa de circulatie pe boiler cu: Q = 1,65m3/h si H = 2,5 mCA.

Alegerea boilerului

Necesarul de caldura conform STAS 1907/1997 este:

Q = 32758 kcal = 38kW

Boilerul cu serpentina simpla s-a calculat pentru un consum de varf de apa calda menajera ce va avea caracteristicile:

Capacitate 200 l

Putere termica de 32758 kcal = 38 kW

Debit continuu in primele 10 min; Q = 290 l/10 min.

Dimensionare vas de expansiune inchis

Sarcina termica: 77586 kcal / h.

Volum de apa in instalatie:

Volum de apa dilatata:

v_d = 1396,54 (0,0288-0,004) = 34,63 l

Volumul vasului de expansiune inchis:

In care volumul vasului de expansiune pentru:

p1 = 1,5 bari = 2,5 bara

p2 = 4,5 bari = 5,5 bara

Se alege un vas de expansiune inchis cu membrana de 70 l.

Calculul supapelor de siguranta

Suprafata sectiunii de scurgere a supapelor se calculeaza conform STAS 7132-86 cu relatia:

D = 1,72 x W = 1,72 x 90 = 154,8 kg/h

W = debitul cazanului [kW]

a = 0,74 - coeficientul de scurgere al supapei;

p = 4 bari - presiunea maxima admisa.

Se aleg 2 supape de siguranta avand DN 3/4". Diametrul scaunului DN20 si cel de iesire DN25).

Calculul conductei de expansiune

Diametrul conductei de expansiune se determina cu relatia:

Se alege conducta DN25 (1").

Dimensionarea retelei de conducte - circuit radiatoare

Presiunea data de pompa de circulatie pe circuitul radiatoarelor este de p_s = 3mCA.

Pentru asigurarea autoritatii de reglare a robinetului cu 3 cai se afecteaza minim 30%, deci pierderea de presiune pentru robinetul de reglare este:

D_pr = 0,3 x 3000 = 900 mCA

Pentru invingerea pierderilor de presiune in instalatie ramane disponibil:

D_pi = 2100 mmCA

Calculul coeficientului de debit al robinetului de reglare cu 3 cai - circuit radiatoare

Conform instructiunilor I36-81, coeficientul de debit maxim:

C = 1,25 m³/h - coeficient de spor de 1,2 ÷ 1,4 (recomandat 1,25 pentru instalatii de incalzire)

G_max = 1,2 m³/h

D_pr = 0,9 mCA = 0,09 bar; ρ = 1 deci:

Pe baza acestei valori si a valorii autoritatii de reglare a = 0,3, ofertantul instalatiei de automatizare va alege robinetul de reglare adecvat avand K_vs > 5 m³/h.

Dimensionarea retelei de conducte - circuit ventiloconvectoare

Presiunea data de pompa de circulatie pe circuit ventiloconvectoare este de p_s = 3mCA.

Pentru asigurarea autoritatii de reglare a robinetului cu 3 cai se afecteaza minim 30%, deci pierderea de presiune pentru robinetul de reglare este:

D_pr = 0,3 x 3000 = 900 mmCA

Pentru invingerea pierderilor de presiune in instalatie ramane disponibil:

D_pi = 2100 mmCA

Calculul coeficientului de debit al robinetului de reglare cu 3 cai - circuit ventiloconvectoare

Conform instructiunilor I36-81, coeficientul de debit maxim:

C = 1,25 m³/h - coeficient de spor de 1,2 ÷ 1,4 (recomandat 1,25 pentru instalatii de incalzire)

G_max = 2,7 m³/h

D_pr = 0,9 mCA = 0,09 bar; ρ = 1 deci:

Pe baza acestei valori si a valorii autoritatii de reglare a = 0,3, ofertantul instalatiei de automatizare va alege robinetul de reglare adecvat avand K_vs > 12 m³/h.

Pentru celelalte cladiri care fac prezentului proiect si anume (cladire poarta , atelier si cladire gratare) necesarul de caldura a fost calculat in functie de cerintele beneficiarului si se prezinta in memoriul tehnic general si in plansele alaturate.

Intocmit,

Th. Boncota Fani