NÁVRH NÍZKOTLAKOVEJ PLYNOVEJ KOTOLNE PRE POLYFUNKČNÝ OBJEKTOM

SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE STAVEBNÁ FAKULTA NÁVRH NÍZKOTLAKOVEJ PLYNOVEJ KOTOLNE PRE POLYFUNKČNÝ OBJEKTOM 15927 SV (SvF-5366-26533) Študijný program: Technické zariadenie budov Pracovisko: Katedra technických zariadení budov SvF STU v Bratislave Vedúci diplomovej práce: Ing. Daniela Koudelková, PhD. Vypracoval: Bc. Radoslav Richter Bratislava 2011 Bc. Radoslav Richter

Čestné prehlásenie: Čestne prehlasujem, že som celú diplomovú prácu vrátane výkresovej časti vypracoval samostatne na základe vlastných teoretických poznatkov, konzultácií a štúdia odbornej literatúry. V Bratislave, 20. mája 2011... Bc. Radoslav Richter

Poďakovanie: Ďakujem svojej diplomovej vedúcej, Ing. Daniele Koudelkovej, PhD. za sústavnú odbornú pomoc, cenné rady počas tvorby mojej diplomovej práce. Ďakujem

ABSTRAKT Témou mojej diplomovej práce bolo spracovanie návrhu zdroja tepla a príslušenstva kotolne pre polyfunkčný bytový dom Piešťany. Navrhnutá je nízkotlaková plynová kotolňa s výkonom 619 kw. Kotolňa plyfunkčného bytového domu je umiestnená na 1.NP. S menovitým výkonom kotlov 619 kw sa zaraduje ako kotolňa II. kategórie. Snažil som sa navrhnúť čo najoptimálnejšie riešenie z ekologického, enrgetického a technického hľadiska. Navrhovaná kotolňa slúži na výrobu potreby tepla na ohrev teplej vody a pre vykurovanie polyfunkčného bytového domu na navrhovanú hodnotu 571 kw. V projekte sú navrhnuté 3 plynové stacionárne kotly a to kombinácia dvoch nízkoteplotných liatinových kotlov Buderus Logano GE434 Ecostream s výkonom 200kW a jedného kondenzačného kotla Buderus Logano Plus SB 615 s výkonom 218,9 kw. Na ohrev teplej vody pre polyfunkčnú časť je navrhnutý stojatý zásobníkový ohrievač Buderus Logalux SU 1000 s objemom 1000 l. Pre ohrev bytovej časti je navrhnutý stojatý zásobníkový ohrievač Buderus Logalux SU 750 s objemom 750l. Pre správny chod kotolne bolo navrhnuté aj príslušenstvo kotolne, ako sú zabezpečovacie zariadenia, združený rozdeľovač a zberač, čerpadlá, anuloid, uzatváracie armatúry, regulačné ventily, potrubia. Navrhovaná kotolňa vyhovuje požiadavkám na zníženie emisných hodnôt a tým chráni aj životné prostredie. Účelom diplomovej práce bolo overenie teoretických a aj praktických poznatkov z odboru vykurovanie získaných počas štúdia na Stavebnej fakulte STU v Bratislave, na realizačnom projekte.

ABSTRACT The theme of my thesis was to elaborate the proposal for the heat and accessories for multipurpose residential boiler house Piestany. Designed a low-pressure gas boiler with power 619 kw. Plyfunkčného boiler room apartment building is located on 1.NP. With a rated output of 619 kw boiler is classified as a boiler room II. category. I tried to design the optimal solution of organic, enrgetického and technical standpoint. The proposed boiler is used to produce the necessary heat for hot water and heating for multipurpose residential building on the proposed value of 571 kw. The project is designed stationary 3 gas boilers and a combination of two low-temperature cast iron boilers Buderus Logano GE434 Ecostream with 200kW power and a condensing boiler Buderus Logano Plus SB 615 with power 218.9 kw. For hot water for part of the proposed multifunctional vertical tank water heater Buderus Logalux SU 1000 with a capacity of 1000 l. For heating the housing section is designed vertical tank water heater Buderus Logalux SU 750 with a capacity of 750 liters. For correct boiler operation was designed and boiler accessories, such as safety equipment, composite Manifolds, pumps, torus, gate valves, control valves, piping. The proposed boiler meets the requirements to reduce emission levels, thereby protectingtheenvironment. The purpose of this thesis was to verify the theoretical and practical knowledge of heating obtained by the department during the study Civil Engineering Faculty in Bratislava, feasibility projects.

Obsah Zoznam značiek a fyzikálnych veličín...11 1.0 Úvod...Chyba! Záložka není definována.16 1.1 Rozsah náležitosti diplomovej práce........16 1.2 Popis objektu...17 1.3 Riešenie objektu z hľadiska vykurovania...18 1.4 Tepelno technické vlastnosti stavebných konštrukcií...19 2.0 Tepelná bilancia objektu...20 2.1 Projektovaný tepelný príkon na vykurovanie...20 2.1.1 Celkový projektovaný tepelný príkon pre vykurovací priestor...20 2.1.2 Celková projektovaná strata vykurovaného priestoru...21 2.1.3 Tepelný príkon na zakúrenie...21 2.2 Projektovaný tepelný príkon pre prípravu teplej vody...22 2.2.1 Výpočet pre obytnu časť pomocou normy DIN 470822Chyba! Záložka není definována. 2.2.2 Výpočet pre polyfunkčnú časť bytového domu pre zvýšenú potrebu počas špičky s krátkou dobou ohrevu(menej ako 2 hodiny)...24 2.2.3 Celková potreba tepla na ohrev teplej vody...26 2.3 Celková potreba tepla...27 3.0 Návrh a výpočet zdroja tepla...28 3.1 Prevádzková špička I...28 3.2 Prevádzková špička II....29 3.3 Návrh plynových kotlov....30

3.3.1 Posúdenie zálohy navrhnutých kotlov...30 3.3.2 Výpočet potreby paliva pre inštalované kotly...32 3.3.3 Celková výpočtová potreba plaiva kotolne (spolu všetky kotle)...32 3.4 Popis navrhovaných zariadení....32 3.4.1 Kondenzačný plynový kotol Buderus Logano Plus SB 615...32 3.4.1.1 Plynový pretlakový horák Weishaupt typ WG 30 N/1-C, ZM LN...34 3.4.1.2 Regulačný systém Buderus Logamatic 4000...35 3.4.2 Kondenzačný plynový kotol Buderus Logano Plus SB 615...36 4.0 Návrh a výpočet príslušenstva kotolne...40 4.1 Potreba tepla pre vzduchotechniku...40 4.1.1 Návrh poistných ventilov pre kotle...40 4.1.2 Návrh poistných ventilov pre zásobníkové ohrievače...41 4.1.3 Návrh expanznej nádoby...42 4.1.3.1 Výpočet a návrh expanznej nádoby pre kotly Buderus Logano GE434 Ecostream a Buderus Logano Plus SB 615...42 4.1.4 Výpočet a návrh expanznej nádoby pre vykurovaciu sústavu... 47Chyba! Záložka není definována. 4.1.5 Výpočet a návrh expanznej nádoby pre ohriatu pitnú vodu...50 4.1.5.1 Návrh expanznej nádoby pre zásobníkový ohrievač Logalux SU 1000..50 4.1.5.2 Návrh expanznej nádoby pre zásobníkový ohrievač Logalux SU 750...51 4.1.6 Výpočet a návrh poistného potrubia...52 4.2 Návrh a výpočet združeného rozdeľovača a zberača...53 4.3 Hydraulický vyrovnávač dynamických tlakov...55 4.4 Príprava teplej vody...55 4.5 Návrh úpravy vody, doplňovanie, odkalovanie...56

4.6 Návrh a výpočet čerpadiel...57 4.6.1 Návrh a výpočet čerpadiel v kotlovom okruhu...57 4.6.2 Návrh a výpočet čerpadiel v ostatných okruhoch...62 4.7 Návrh trojcestných zmiešavacích ventilov...64 4.7.1 Trojcestný zmiešavací ventil pre ohruhy VYK.1 VYK.5...64 5.0 Vetranie kotolne...69 5.1 Výpočet vetrania kotolne...69 5.1.1 Množstvo privedeného vzduchu pre prípad, keď kotly su v pokoji... 69 5.1.2 Množstvo privedeného vzduchu pre prípad, keď sú kotly v prevádzke a treba odviesť vyprodukované množstvo tepla odviesť z priestoru kotolne...70 5.1.3 Množstvo privedeného vzduchu pre prípad, keď sú kotly v prevádzke a treba zabezpečiť potrebu spaľovacieho vzduchu pre správnu funkciu kotlov...71 5.1.4 Výpočet polochy otvorov pre vetranie kotolne...71 5.1 Výpočet výfukovej plochy kotolne...73 6.0 Zariadenie na odvod spalín a tepla....74 6.1 Množstvo spalín pre jeden kotol... Chyba! Záložka není definována.74 6.1 Prierezová plocha komínového prieduchu...75 7.0 Energetická bilancia objektu...77 7.1 Počná potreba tepla na vykurovanie...77 7.2 Počná potreba tepla na ohrev teplej vody Chyba! Záložka není definována.78 7.3 Celková ročná spotreba tepla...79 7.4 Výpočet ročnej spotreby paliva...79 7.5 Environmentálne vyhodnotenie...80 Technická správa...81 Záver...93

Literatúra...94 Zoznam príloh a výkresov...98

ZOZNAM ZNAČIEK A FYZIKÁLNYCH VELIČÍN θ e Vonkajšia výpočtová teplota C θ e, m Priemerná vonkajšia teplota vo vykurovacom období C θ i,m Priemerná vnútorná výpočtová teplota C U Súčiniteľ prechodu tepla konštrukciou W/(m 2. K) U N Normalizovaná hodnota súčiniteľu prechodu tepla konštrukciou W/(m 2. K) Q h Potreba tepla na vykurovanie kwh/rok E 1, E 2 Merná potreba tepla na vykurovanie kwh/m 3, kwh/m 2 H Merná tepelná strata W/K Δθ Rozdiel teplôt vzduchu K Φ HL,i Celkový projektovaný tepelný príkon kw f rozvod Prirážka na tepelné straty v potrubných rozvodoch - Φ RH,i Tepelný príkon na zakúrenie W Φ i Celková projektovaná tepelná strata vykurovacieho priestoru W A i Plocha podlahy vykurovaného priestoru m 2 q m Stredná špecifická spotreba pri jednom odbere kwh n Počet odberateľov teplej vody - V sp Prietok vody l/h t Doba prevádzky h c Špecifická tepelná kapacita (kwh/(860. l. K) Q sp Kapacita zásobníka kwh y Volumetrický korekčný faktor - Δθ ww Teplotný spád teplej vody K Q eff Efektívny inštalovaný výkon kw Q theor. Teoretický inštalovaný výkon kw Q byt Trvalý tepelný príkon TV pre bytovú časť kw t a Dobá potrebná na zohriatie potrebného množstva vody h x Korekční faktor prenosu tepla - Φ SU Celkový potrebný tepelný príkon kotolne kw Bc. Radoslav Richter 11

Φ HL Projektovaný tepelný príkon pre vykurovanie kw Φ AS Tepelný príkon pre vzduchotechniku kw Φ DHW Tepelný príkon pre prípravu teplej vody kw Q r, vyk Ročná spotreba tepla na vykurovanie J. r -1 H u Výhrevnosť paliva MJ. m -3 c Celková tepelná účinnosť - z Tepelná účinnosť zdroja tepla - TZ Tepelná záloha kotlov % ΣΦ Kotlov Súčet tepelných príkonov všetkých kotlov kw Φ K max Tepelný príkon jedného kotla s najväčším tepelným príkonom v kotolni kw Φ SU max Najväčšia z pripojovacích hodnôt tepelného príkonu kw S po Minimálna prierezová plocha poistného ventilu pre kotol mm 2 α w Zaručený výtokový súčiniteľ poistného ventilu - K Konštanta zahrňujúca parametre sýtej vodnej pary kw/mm 2 P PO Otvárací pretlak poistného ventilu bar V e Zväčšenie objemu vody v sústave l V systemu Vodný objem systému l e Zväčšenie objemu vody v sústave % V wr Objem vodnej rezervy l P D Odparovací tlak pre vodu vztiahnutú k atmosfére bar P st Statický tlak bar P 0 Minimálny prevádzkový tlak bar P a Počiatočný plniaci tlak bar P e Koncový tlak,otvára sa prepúšťací ventil bar P sv Otvárací pretlak poistného ventilu bar V exp, min Celkový objem expanznej nádoby l θ sv Teplota studenej vody C θ tv Teplota teplej vody C Bc. Radoslav Richter 12

V EN Veľkosť expanznej nádoby l d s Minimálny vnútorný priemer poistného potrubia pre expanznú nádobu mm Φ k Tepelný výkon zdroja tepla kw M Hmotnostný prietok teplonosnej látky kg/h M k Hmotnostný prietok v kotlovom okruhu kg/h M s Hmotnostný prietok v sekundárnom okruhu kg/h Φ Prenášaný tepelný výkon W θ p Teplota prívodnej vykurovacej vody C θ v Teplota vratnej vykurovacej vody C M h Hmotnostný prietok čerpadla kg/h Q eff Efektívny inštalovaný výkon kw Δθ H Teplotný rozdiel na strane vykurovacej vody K Δp H Tlaková strata mbar H Dopravná výška čerpadla m P V Autorita ventilu - ΔP PP Celkové tlakové straty Pa ΔP V Tlakovej strata ventilu Pa k v Prietokový súčiniteľ m 3 /h V Objemový prietok v danom úseku m 3 /h Δp Tlaková strata ventilu pri obecných podmienkach Pa ρ 0 Hustota teplonosnej látky pri nulových podmienkach kg/m 3 w Rýchlosti prúdenia teplonosnej látky m/s d Vnútorný priemer potrubia m V 1 Potreba vzduchu na vetranie kotolne, kotle sú v pokoji m 3 /h n Predpísaná násobnosť výmeny vzduchu v priestore kotolne 1/h V k Objem priestoru kotolne m 3 V 2 Potreba vzduchu na odvedenie tepla vyprodukovaného z prevádzky kotlov m 3 /h Φ s Množstvo vysálaného tepla do okolia kotlov W Bc. Radoslav Richter 13

Φ c Celková tepelná strata kotolne W ΣΦ k Súčet tepelných výkonov všetkých inštalovaných kotlov v kotolni W Φ HL,i,k Celková projektovaná tepelná strata kotolne W V 3 Potreba vzduchu na spaľovací proces m 3 /h n Prebytok vzduchu pre plynné palivo - V t Teoretické množstvo vzduchu potrebné na spaľovanie paliva v kotloch m 3 V Minimálna veľkosť prívodného ventilátora m 3 /h w Rýchlosť prúdenia vzduchu v otvore m/s S vp Minimálna prierezová plocha otvoru na odvod odpadového vzduchu cm 2 Svp skut Skutočná prierezová plocha otvoru na odvod vzduchu cm 2 A VS Plocha výfukovej steny m 2 A VS,skut Skutočná plocha výfukovej steny m 2 V R Množstvo spalín, ktoré vznikne spálením jednotkového množstva paliva m 3 S/m 3 PL Hu Výhrevnosť zemného plynu MJ/m 3 V C Celkové množstvo spalín m 3 N/h S k Prierezová plocha komínového prieduchu m 2 v Rýchlosť prúdenia spalín v komíne m/s Q r, vyk Ročná spotreba tepla na vykurovanie J. r -1 ε Opravný súčiniteľ na nesúčasnosť tepelnej straty infiltráciou - d Dĺžka vykurovacieho obdobia - θ i Požadovaná výpočtová vnútorná teplota vo vykurovacom období C θ epr Priemerná teplota vonkajšieho vzduchu počas vykur. obdobia C a Normovaná potreba teplej úžitkovej vody kg(l) b Počet obyvateľov bytového domu - θ SVZ Priemerná teplota studenej vody počas roka C T Počet hodín prevádzky systému ohrevu TV hod c vo Merná tepelná kapacita vody J.kg -1.K -1 n Počet dní ohrevu teplej vody - Bc. Radoslav Richter 14

Q r STRT Priemerný tepelný príkon na ohrev TV W Q r,tv Potreba tepla na ohrev TV J. r -1 B Ročná spotreba paliva m 3 /r Q r,c Ročná potreba tepla GJ.r -1 H u Výhrevnosť paliva MJ. m -3 Bc. Radoslav Richter 15

1.0 Úvod Predmetom diplomovej prace je návrh spoločnej nízkotlakovej plynovej kotolne pre dva polyfunkčné bytové domy s tepelným výkonom 571 kw.. Účelom technického riešenia je výpočet, návrh zariadení kotolne, taktiež vypracovanie projektovej dokumentácie kotolne, ktorá je umiestnená na 1. nadzemnom podlaží riešeného objektu. Kotolňa je navrhnutá ako teplovodná s núteným obehom teplonosnej látky a teplotný spád 80/60 C. 1.1 Rozsah náležitosti diplomovej práce 1. Textová časť - obsahuje: - popis návrhu zdroja tepla a zariadený - technickú správu 2. Výpočtová časť - obsahuje: - návrh zdroja tepla (návrh plynovej kotolne) - návrh všetkých potrebných zariadený kotolne 3. Výkresová časť - obsahuje: - pôdorys 1.NP objektu - schému zapojenia zdroja tepla - pôdorys zdroja tepla ( plynová kotolňa ) - charakteristické rezy M 1:20 - detail rozdeľovača a zberača M 1:10 Bc. Radoslav Richter 16

1.2 Popis objektu Daný objekt sa nachádza v lokalite miesta Piešťany. Ide o objekt dvoch identických polyfunkčných bytových domov oddelených spoločnou deliacou stenou. Každý objekt pozostáva so 7 nadzemných podlaží. Pôdorysný rozmer jedného objektu je 41,24m x 16,45m. Na prvom nadzemnom podlaží sa nachádzajú nájomné priestory, komunikačné priestory, sociálne zariadenia, technické miestnosti, kotolňa,miestnosť pre meranie a reguláciu. Na druhom nadzemnom podlaží sa nachádzajú kancelárske priestory, sociálne zariadenia, komunikačné priestory, kuchynka, miestnosť pre upratovačku, sklad. Na tretom až siedmom nadzemnom podlaží sa nachádzajú bytové jednotky. Jedná sa o jeden a pol izbové a trojizbové byty. Miestnosť kotolne sa nachádza na 1. nadzemnom podlaží na severozápadnej strane objektu. Príprava ohriatej pitnej vody bude riešená zásobníkovým ohrievačom zvlášť pre nájomné priestory a zvlášť pre bytové priestory. Zásobníky pre objekt v ktorom je riešená kotolňa sú umiestnené priamo v kotolni a pre druhy objekt sú umiestnené v technickej miestnosti druhého objektu. Celkový výkon kotolne je 571 kw Bc. Radoslav Richter 17

1.3 Riešenie objektu z hľadiska vykurovania Objekt novostavby polyfunkčného bytového domu sa nachádza v Piešťanoch v prevažne rovinatom teréne s nadmorskou výškou 162 m.n.m.. Klimatické podmienky potrebné k energetickej bilancii v zmysle STN EN 12 831 sú uvedené v tab.1.1.[34] Tab. 1.1 Klimatické podmienky v zmysle STN EN 12 831 P.č. Klimatické údaje Hodnota Fyzikálna jednotka 1 Vonkajšia výpočtová teplota -11 C 2 Vnútorná výpočtová teplota 20 C 3 Intenzita výmeny vzduchu 0,5 1/h 4 Nadmorská výška 162,000 m.n.m 5 Teplotná oblasť 1-6 Veterná oblasť 2-7 Počet vykurovacích dní 205 deň 8 Priemerná ročná vonkajšia teplota 9,2 C 9 Priemerná vonkajšia teplota počas vykurovacieho obdobia 3,9 C Bc. Radoslav Richter 18

1.4 Tepelno technické vlastnosti stavebných konštrukcií Všetky stavebné konštrukcie objektu vyhovujú z tepelno-technického hľadiska požiadavkám normy STN 73 0540-2:2002. Norma udáva minimálne hodnoty súčiniteľa prechodu tepla,,u pre novostavby. [15] Tabuľka 1.2 uvádza hodnoty súčiniteľov prechodu tepla,,u jestvujúcich stavebných konštrukcií s porovnaním s normovými požiadavkami. Tab. 1.2 Súčiniteľ prechodu tepla stavebných konštrukcií Druh stavebnej konštrukcie Vonkajšia stena: Porotherm 250 + zateplenie 100 mm Skutkový stav U (W/m2. K) Normové požiadavky Un (W/m2. K) 0,28 0,32 Vonkajšia zasklenná stena v hliníkovom ráme 1,0 1,7 Vonkajšie okná s hliníkovým rámom 1,0 1,7 Vonkajšie dvere s hliníkovým rámom 1,0 1,7 Podlaha nad terénom 0,49 1,5 Plochá strecha - Nepochôdzná 0,185 0,2 Plochá strecha - Pochôdzná 0,185 0,2 Bc. Radoslav Richter 19

2.0 Tepelná bilancia objektu 2.1 Projektovaný tepelný príkon na vykurovanie Potreba tepla na vykurovanie pre polyfunkčný bytový dom počas celej vykurovacej sezóny je vypočítaná viď. Príloha 1 a jej hodnota je: [15] [17] Q h = 227036,472 kwh/rok Merná potreba tepla na vykurovanie : E 1 = 12,859 kwh/m 3 E 2 = 46,841 kwh/m 2 Normové hodnoty mernej potreby tepla: E 1N =16,1 kwh/m 3 E 2N = 56,3 kwh/m 2 Hodnotenie potreby tepla podľa STN 73 0540-2: E 1 < E 1N 12,859 kwh/m 3 < 16,1 kwh/m 3 Vyhovuje E 2 < E 2N 46,841 kwh/m 2 < 56,2 kwh/m 2 Vyhovuje Stupeň potreby tepla: SPT = 79 % 2.1.1 Celkový projektovaný tepelný príkon pre vykurovaný priestor Φ = Φ. (1 + f rozvod )+ Φ (kw) (2.1) HL,i i RH,i Kde: Φ i - je celková projektovaná tepelná strata vykurovaného priestoru (W) f rozvod - prirážka na tepelné straty v potrubných rozvodoch (-) Φ RH,i Hodnoty použité vo výpočte: Φ = 141 kw i -tepelný príkon na zakúrenie vykurovaného priestoru (W) Bc. Radoslav Richter 20

f rozvod = 0,05 pri chránenej polohe rozvodov Φ = 34 kw RH,i Po dosadení do vzorca (2.1): Φ = 141.(1 + 0,05)+ 34 HL,i Φ = 182 kw HL,i 2.1.2 Celková projektovaná tepelná strata vykurovaného priestoru Φ i = H. Δθ (kw) (2.2) Kde: H Δθ -merná tepelná strata viď. Príloha 1 (W/K) - rozdiel teplôt vzduchu (K) Hodnoty použité vo výpočte: H = 4518 (W/K) Δθ = 31K Po dosadení do vzorca (2.2): Φ = 4518. 31 i Φ = 140 058W = 141 kw i 2.1.3 Tepelný príkon na zakúrenie Φ RH,i = A i. f RH (kw) (2.3) Kde: A i - je plocha podlahy vykurovaného priestoru (m 2 ) f - faktor zakúrenia pre budovy na bývanie závisí od času zakurovania 4 RH hodiny a od uvažovaného zníženia vnútornej teploty počas teplotného útlmu 2 K Hodnoty použité vo výpočte: A i = 4847 m 2 Bc. Radoslav Richter 21

f = 7 W/ m 2 RH Po dosadení do vzorca (2.3): Φ = 4847. 7 RH,i Φ = 33 929 W = 34 kw RH,i 2.2 Projektovaný tepelný príkon pre prípravu teplej vody Potreba tepla na ohrev teplej vody je riešená samostatné pre bytovú časť objektu (3.NP až 7.NP) a samostatné pre polyfunkciu (1.NP a 2. NP). Preto sa skladá aj výpočet z dvoch samostatných návrhov podľa projekčných podkladov firmy Buderus ( podľa noriem DIN 4708) [43] Počet osôb v objekte - nájomné priestory na 1.NP(obchodné prevádzky) - 30 osôb - nájomné priestory na 2.NP(kancelárske priestory) - 31 osôb - byty na 3.np-7.np - 90 osôb 2.2.1 Výpočet pre obytnú časť pomocou normy DIN 4708 Je potrebné určiť pre výpočet koeficient potreby N, vypočítaný pomocou formulára potreba teplej vody centrálne zásobovaných bytov, ktorý udáva firma Buderus nasledovne: Bc. Radoslav Richter 22

Tab. 2.1 Formulár na výpočet potreby teplej vody centrálne zásobovaných bytov Potreba teplej vody centrálne zásobovaných bytov číslo projektu číslo listu Dátum Spracoval Radoslav Richter Určenie koeficientu potreby N pre dimenzovanie systému plnenia zásobníka pre ohrev teplej vody projekt: Polyfunkčný bytový dom poznámky: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Odberové miesta (na jeden byt) poradové číslo skupiny bytov počet miestností počet bytov koeficient obsadenia počet odberových miest krátky opis potreba odber. miesta v Wh počet odber. miest x potreba odber. miest v Wh Wh poznámka r n p n.p z w V z.w V n.p.σw v postup výpočtu: stĺpec 3.4 6.8 5.9 1 1,5 41 2,0 82 1 NB 1 5820 5820 477 240 2 3,0 3 2,7 8,1 1 NB 1 5820 5820 47 142 Σn = 44 Σ(n.p.Σw v ) = 524 382 Wh N = Podľa výpočtu z tabuľky je koeficient potreby N = 25,7 V tab. 2.1 je riešená bytová časť s dvoma skupinami bytov: 41 jeden a pol izbových bytov s týmto vybaveným: 1 x normálna vaňa na kúpanie 1 x umývadlo 1 x kuchynský drez Bc. Radoslav Richter 23

3 trojizbové byty s týmto vybaveným: 1 x normálna vaňa na kúpanie 1 x umývadlo 1 x kuchynský drez Podľa vypočítaného koeficienta potreby N = 25,7 navrhujem z návrhových tabuliek stojatý zásobník typu Buderus Logalux SU 750 s parametrami: Veľkosť zásobníka Buderus Logalux SU 750 s objemom 750 l a výkonom Q byt = 63 500 W (daný výkon som dosiahol interpoláciou teplôt 70 C a 80 C) Pre daný zásobník je pri vstupnej teplote vykurovacej vody 75 C a výstupnej teplote teplej vody 60 C a teplote zásobníka Θ sp = 60 C hodnota N L = 26,15 (hodnota bola dosiahnutá interpoláciou teplôt 70 C a 80 C) Posúdenie : 25,7 < 26,15 N < N L VYHOVUJE [43] 2.2.2 Výpočet pre polyfunkčnú časť bytového domu pre zvýšenú potrebu počas špičky s krátkou dobou zohrievania (menej ako 2 hodiny) Výpočet je spracovaný podľa projekčných podkladov firmy Buderus nasledovne: Stredná špecifická spotreba q m pre jedno odberné miesto sa určí pomocou tabuliek: - potreba tepla TV v čistých prevádzkach (obchodné + kancelárske priestory) q m = 0,90 kwh/zam.zmena uvažuje sa s 61 zamestnancov. Výpočet kapacity zásobníka : Q sp = q m. n (kwh) (2.4) Kde: Q sp - kapacita zásobníka (kwh) q m - stredná špecifická spotreba pri jednom odbere (kwh) n - počet odberov teplej vody (-) Bc. Radoslav Richter 24

Hodnoty použité vo výpočte: q m = 0,9 kwh n = 61 osôb Po dosadení do vzorca (2.4): Q sp = 0,9. 61 Q sp = 55 kw Výpočet objemu zásobníka: V sp = (l) (2.5) Kde: V sp - objem zásobníka (l) y - volumetrický korekčný faktor (-) Δθ ww - teplotný spád teplej vody (K) c - špecifická tepelná kapacita (kwh/(860. l. K)) Q sp - kapacita zásobníka (kwh) Hodnoty použité vo výpočte: y= 0,94 - uvažujeme s volumetrickým korekčným faktorom y pre stojaté zásobníkové ohrievače vody Buderus Logalux SU n = 50 K Q sp = 55 kw Po dosadený do vzorca (2.5): V sp = V sp = 1006 l Navrhujem vhodný zásobníkový ohrievač vody je Buderus Logalux SU 1000 s objemom zásobníka 1000 l. Bc. Radoslav Richter 25

Výpočet efektívneho inštalovaného výkonu: Q eff = (kw) (2.6) Kde: Q eff - efektívny inštalovaný výkon (kw) Q theor. - teoretický inštalovaný výkon (kw) Q sp t a x - kapacita zásobníka (kwh) - dobá potrebná na zohriatie (h) - korekční faktor prenosu Hodnoty použité vo výpočte: Q sp = 55 kw t a = 1,5 h x = 0,95 Po dosadený do vzorca (2.6): Q eff = Q eff = 40 kw [43] 2.2.3 Celková potreba tepla na ohrev teplej vody Celkovú potrebu tepla na ohrev teplej vody určíme tak, že spočítame potrebu tepla ohrevu teplej vody pre obytnú časť a potrebu tepla ohrevu teplej vody pre polyfunkciu: Φ DHW = Q byt + Q eff (kw) (2.7) Kde: Q byt - trvalý tepelný výkon TV pre bytovú časť (kw) Q eff - efektívny inštalovaný výkon výmenníka tepla pre polyfunkciu (kw) Hodnoty použité vo výpočte: Q byt = 63,5 kw Q eff = 40 kw Bc. Radoslav Richter 26

Po dosadený do vzorca (2.7): Φ DHW = 63,5 + 40 Φ DHW = 103,5 kw 2.3 Celková potreba tepla Celková vypočítaná potreba tepla pre návrh zdroja tepla je zhrnutá v tabuľke 2.2 Tab. 2.2 Tabuľka celkovej energetickej bilancie na návrh zdroja tepla Projektovaný tepelný príkon pre jeden objekt Hodnota (kw) Na vykurovanie 182 Na ohrev teplej vody - bytová časť 63,5 Na ohrev teplej vody - polyfunkcia 40 285,5 Celkový potrebný tepelný príkon na návrh kotolne pre oba objekty 2 x 285,5 = 571 Bc. Radoslav Richter 27

3.0 Návrh a výpočet zdroja tepla Vzhľadom na nesúčasnosť odberu tepla a kolísanie tepelného príkonu vplyvom prevádzky vykurovaných objektov, nakoľko maximálny tepelný príkon kotlov nie je súčtom ich inštalovaných príkonov sa do poručujú hodnoty kotlov korigovať. Tepelný príkon na vykurovanie a prípravu teplej vody v priebehu dňa kolíše a zároveň sa uplatňuje akumulačná schopnosť rozvodnej potrubnej siete a vlastného technologického zariadenia v kotolni. V praxi sa teda vyskytujú dva prípady prevádzkových špičiek, ktoré sú definované nasledovne: [1] 3.1 Prevádzková špička I. Ak tepelný príkon systému na vykurovanie je 80 %, a na prípravu teplej vody 100 % a na nútené vetranie 80 %, potom môžeme napísať: Φ SU1 = 0,8. Φ HL + 1,0. Φ DHW + 0,8. Φ AS (kw) (3.1) Kde: Φ HL - projektovaný tepelný príkon na vykurovanie (kw) Φ DHW - projektovaný tepelný príkon na ohrev teplej vody (kw) Φ AS - projektovaný tepelný príkon pre vzduchotechniku (kw) Hodnoty použité vo výpočte: Φ HL = 364 kw Φ DHW = 207 kw Φ AS = 0 kw Po dosadení do vzorca (3.1): Φ SU1 = 0,8. 364 + 1,0. 207 + 0,8 x 0 Φ SU1 = 0,8. 364 + 1,0. 207 + 0,8 x 0 Φ SU1 = 500 kw Bc. Radoslav Richter 28

3.2 Prevádzková špička II. Ak tepelný príkon systému na vykurovanie je 100 %, a na nútené vetranie 100 %, potom môžeme napísať: Φ SU1 = 1,0. Φ HL + 1,0. Φ AS (kw) (3.2) Kde: Φ HL Φ AS - projektovaný tepelný príkon na vykurovanie (kw) - projektovaný tepelný príkon pre vzduchotechniku (kw) Hodnoty použité vo výpočte: Φ HL = 364 kw Φ AS = 0 kw Po dosadení do vzorca (2.2): Φ SU2 = 1,0 x 364 + 0,8 x 0 Φ SU2 = 364 kw Bc. Radoslav Richter 29

3.3 Návrh plynových kotlov Pri návrhu zdroja tepla je hlavnou požiadavkou pokrytie požadovanej potreby tepla pri čo najvyššej účinnosti kotlov, ako aj zabezpečenie tepelnej zálohy pri výpadku niektorého z kotlov a taktiež čo najnižšej produkcie emisií. Ďalšou požiadavkou na navrhovanie zdroja tepla je voliť zariadenia moderné, ekologické, úsporné. Na základe týchto požiadaviek volím pre môj objekt kotlárenskú techniku firmy Buderus. Jedná sa o kombináciu dvoch nízkoteplotných liatinových plynových kotlov a jedného kondenzačného plynového kotla. Dva nízkoteplotné liatinové plynové kotle Buderus Logano GE 434 Ecostriem s výkonom 200kW, sú vybavené atmosférickými predzmiešavacími plynovými horákmi bez ventilátora. Kondenzačný oceľový plynový kotol Buderus Logano Plus SB615 U s výkonom 218,9 kw je vybavený modulovaným pretlakovým horákom Weishaupt typ WG 30 N/1 - C prevedenie ZM - LN. 3.3.1 Posúdenie tepelnej zálohy navrhnutých kotlov: η - normový stupeň využitia kotla (udáva výroba kotla) Posúdenie tepelnej zálohy (TZ) kotolne podľa STN 06 0310. Tepelná záloha kotolní pre vykurovacie sústavy s neprerušovanou prevádzkou musí byť navrhnutá tak, aby pri poruche najväčšieho kotla, zastávajúce kotly zabezpečili 75 % maximálneho prevádzkového výkonu: Kde: TZ =. 100 (%) (3.3) TZ - tepelná záloha (%) Φ Kotlov - je súčet tepelných príkonov všetkých kotlov v kotolni (kw) Φ Kmax - tepelný výkon jedného kotla s najväčším tepelným príkonom (kw) Φ SU,max - najväčšia z pripojovacích hodnôt tepelného príkonu podľa vzorcov (kw) Bc. Radoslav Richter 30

Hodnoty použité vo výpočte: Φ Kotlov = 200 + 200 + 218,9 = 619 kw Φ Kmax = 218,9 kw Φ SU,max = 500 kw Po dosadení do vzorca (2.3): TZ =. 100 TZ = 80 % > 75 % Tepelná bilancia vyhovuje pre neprerušovanú prevádzku vykurovania. 3.3.2 Výpočet potreby paliva pre inštalované kotly: Vypočíta sa podľa vzťahu: B = 3600. (m 3 N/h) (3.4) Kde: Φ k - súčet tepelných výkonov všetkých inštalovaných kotlov v kotolni alebo pre výpočet jedného kotla, menovitý výkon daného kotla (kw) η - účinnosť kotlov (daného kotla ak určujeme potrebu paliva pre každý kotol zvlášť) (%) H u - výhrevnosť zemného plynu (kj/m 3 ) Hodnoty použité vo výpočte pre nízkoteplotný liatinový plynový kotol Buderus Logano GE 434 Ecostream - 200 kw: Φ k1 = 200 kw η = 0,94 % H u = 33 500 kj/m 3 Po dosadení do vzorca (3.4): B 1 = 3600. B 1 = 22,9 m 3 N/h Bc. Radoslav Richter 31

Hodnoty použité vo výpočte pre kondenzačný oceľový plynový kotol Logano Plus SB615 U - 218,9 kw: Φ k1 = 218,9 kw η = 1,06 % H u = 33 500 kj/m 3 Po dosadení do vzorca (3.4): B 1 = 3600. B 1 = 22,2 m 3 N/h 3.3.3 Celková výpočtová potreba paliva kotolne (spolu všetky kotle) B=2.B 1 + B 2 = 2. 22,9 + 22,2 = 68 m 3 N/h 3.4 Popis navrhnutých kotlových zariadení Technické parametre, funkcia a popis vybraných kotlových zariadení boli prevzaté z technických listov daných kotlov a ďalej budú použité k návrhu celého zariadenia. 3.4.1 Kondenzačný plynový kotol Buderus Logano Plus SB615 U So svojimi normalizovanými stupňami využitia do 109% patria kondenzačné vykurovacie kotly z ušľachtilej ocele Logano plus SB615 k špičkovým modelom kondenzačnej techniky. Vďaka svojej maximálnej energetickej účinnosti sú optimálnym riešením všade tam, kde ide o efektívnu výrobu tepla. Pomocou vykurovacích plôch Kondens zrealizoval Buderus inovačnú myšlienku pre ešte lepšie využívanie energie. Sú špeciálne zatočené za účelom kondenzácie čo možno najväčšieho množstva vodnej pary. Tým vznikajú mikroturbulencie, ktoré vedú takmer celý objemový prúd spalín k studenej vykurovacej ploche. Zmenšenie prierezu v smere Bc. Radoslav Richter 32

prúdenia spalín tento efekt ešte zvyšuje. Rýchlosť tak zostáva pri nízkej strate tlaku takmer konštantná a prenos tepla stúpa. Výsledkom je až o 10% vyšší kondenzačný výkon ako pri hladkých vykurovacích plochách a teplotách spalín, ktoré sú len o 5 až 10 K vyššie ako teplota spiatočky. Pri tomto procese sa uplatňuje aj element vedúci vodu, ktorý vedie hlavný objemový prietok proti smeru toku spalín, takže spaliny sú privádzané vždy k najchladnejšej vode spiatočky. Okrem toho sa vykurovacie plochy čistia prakticky samé, keďže kondenzát môže voľne odtekať. Spôsob konštrukcie s tromi ťahmi so spaľovacou komorou s dokonalým spaľovaním zabezpečuje vynikajúce výsledky spaľovania na najmenšom priestore. Vďaka integrácii kondenzačných výmenníkov tepla vo forme sériovo zapojených vykurovacích plôch sú kotly nanajvýš kompaktné, ich výhodou je jednoduchá preprava a montáž a sú ideálnym riešením aj v prípade zúžených priestorov. Ušľachtilá oceľ odolná voči korózii, použitá u všetkých častí prichádzajúcich do kontaktu so spalinami a kondenzátom zabezpečuje efektívnu a spoľahlivú vykurovaciu prevádzku. V kombinácii so stupňovými alebo modulačnými plynovými horákmi s ventilátormi dosahujú aj v oblasti emisií škodlivín výnimočné výsledky. Vysokoteplotné a nízkoteplotné vykurovacie okruhy je možné optimálne pripojiť v závislosti od príslušných podmienok, keďže kondenzačné vykurovacie kotly sú sériovo vybavené dvomi hrdlami spiatočky. Je tak možné dodatočne šetriť energiu. Za účelom zlepšenia hodnôt hluku je sériovo integrovaná protihluková izolácia popri pozdĺžne uloženom vedení spalín do druhej vratnej zóny. Neexistujú žiadne minimálne požiadavky na prietok, prevádzkovú teplotu a výkon horáka. Preto je možné bez dodatočných opatrení ako sú napr. snímač prietoku alebo primiešavacie čerpadlo pripevniť výstup a spiatočku vykurovacieho okruhu. Za účelom dosiahnutia normalizovaných stupňov využitia až 109% je potrebná optimálna kondenzácia, ideálnym predpokladom sú oddelené prípojky spiatočky. Ideálne pre kondenzačnú techniku je použitie systému dobíjania zásobníka, keďže týmto je možné výrazne znížiť teplotu spiatočky pri ohreve pitnej vody.[43] (Technické parametre navrhnutého kondenzačného kotla viď. Príloha č. 2) Bc. Radoslav Richter 33

3.4.1.1 Plynový pretlakový horák Weishaupt typ WG 30 N/1-C, ZM LN. Pre kondenzačný plynový kotol Logano Plus SB615 U s výkonom 218,9 kw je odporučený od výrobcu pretlakový plynový horák Weishaupt typ WG 30 N/1-C, ZM LN. Charakteristika plynového pretlakového horáka v kompaktnom vyhotovení : - plne automatický kĺzavo dvojstupňový horák alebo modulačný plynový pretlakový horák podľa normy DIN EN 676, riadený mikroprocesorom, pre prevádzku so zemným plynom E/LL (H/L) - prípojka 230 V, 50 Hz - kompaktná konštrukcia - kryt nasávania tlmiaci hluk - optimalizovaná emisia škodlivých látok - regulácia spaľovania riadená mikroprocesorom s integrovanou kontrolou utesnenia, - jednoduchá obsluha prostredníctvom ovládacej jednotky s digitálnym displejom (LCD) a tlačidlami - zobrazovanie údajov o výkone, o prevádzkových hodinách a štarte horáka, o polohe vzduchových ventilov pri nečinnosti horáka, o adrese zbernice (BUS) a o poruchách - signalizácia poruchy spolu so zobrazením posledných šiestich príčin poruchy - riadenie servopohonov. - možnosť digitálnej komunikácie s nadradenými regulátormi pre zobrazenie priebehu funkcií na obrazovke PC, pre nastavenie parametrov pre diaľkové ovládanie prostredníctvom zbernice (e-bus) - monitorovanie plameňa s detektorom blčiaceho svetla - servopohon s krokovým motorom pre reguláciu množstva privádzaného plynu - servopohon s krokovým motorom pre vzduchový ventil - kompletná plynová armatúra pozostávajúca z dvojitého magnetického ventilu (DMV) triedy A, kontrolného prístroja tlaku DMV, regulátora tlaku, plynového filtra, guľového Bc. Radoslav Richter 34

kohúta a spojovacích časti - až do DN 65 guľový kohút s integrovaným tepelným uzatváracím zariadeným[43],[51] 3.4.1.2 Regulačný systém Buderus Logamatic 4000 Pre správnu, ľahkú a komfortnú prevádzku plynových kotlov je potrebná regulácia. Regulačný systém Buderus Logamatic 4000 je skonštruovaný ako modulová technika. To umožňuje dokonalé a nízko nákladné prispôsobenie pre všetky spôsoby aplikácie ako aj konštrukčné stupne projektovanej vykurovacej sústavy. Systémový rad Logamatic 4000 perfektne riadi systémy s jedným a viacerými kotlami. Na tento účel je možné nainštalovať všetky moduly do skriňových rozvádzačov. Komunikácia siaha ešte ďalej ako napr. so zbernicou domovej automatiky EIB alebo so systémom diaľkového ovládania Easycom. Logamatic 4211 je v prípade jednokotlového zariadenia ta vhodná regulácia. Tento typ regulácie umožňuje nízkoteplotnú prevádzku kotla Ecostream a podporuje technológiu Thermostream v spojení s dvojstupňovým alebo modulačným horákom. V základnom vybavení reguluje prístroj jeden vykurovací okruh bez regulačného prvku tak ako ohrev teplej vody (TV) s riadením cirkulačného čerpadla. S príslušnými funkčnými modulmi možno regulovať až štyri vykurovacie okruhy s regulačným prvkom. Regulácia Logamatic 4321 a Logamatic 4322 umožňuje nízkoteplotnú prevádzku kotla Ecostream a podporuje technológiu Thermostream v spojení s dvojstupňovým alebo modulačným horákom v jednokotlovom zariadení. S príslušnými funkčnými modulmi je možné regulovať maximálne osem vykurovacích okruhov s regulačným prvkom. Súčasťou funkčného rozsahu je aj kompletná regulácia kotlového okruhu s riadením regulačného prvku kotlového okruhu a čerpadla kotlového okruhu. V prípade dvoj a trojkotlovej centrály je potrebná pre prvý kotol regulácia Logamatic 4311 ako nadradené zariadenie a pre druhý a tretí kotol regulácia Logamatic 4312 ako podradené zariadenie. So špeciálnym doplnkovým strategickým modulom a zodpovedajúcimi funkčnými modulmi môže táto kombinácia prístrojov riadiť maximálne 22 vykurovacích okruhov s regulačným prvkom. Bc. Radoslav Richter 35

Podrobný popis funkcii regulačného zariadenia: Regulátor Logamatic 4321 regulátor pre zariadenia s viacerými kotlami riadenie jednostupňových, dvojstupňových, modulačných, 2x jednostupňových horákov alebo horákov na duálne palivo. - reguláciu kotlového okruhu pomocou akčného člena kotlového okruhu a riadením čerpadla kotlového okruhu podľa potreby - zabezpečenie prevádzkových podmienok pre: kondenzačné vykurovacie kotly, vykurovacie kotly Ecostream, nízkoteplotné vykurovacie kotly, nízkoteplotné vykurovacie kotly so spodnou teplotou, nízkoteplotné vykurovacie kotly s minimálnou teplotou spiatočky. - optimalizované riadenie horáka prostredníctvom nastaviteľných hysteréz a dynamickej diferencie spínania. - samostatne nastaviteľná krivka kotla, napr. v prípade cudzej regulácie spotrebičov. - externý vstup pre prepínanie medzi prevádzkou na olej/plyn v prípade duálnych horákov alebo pre zapnutie externého poruchového hlásenia pre zobrazenie na MEC2. - riadenie výkonu modulačných horákov. - riadenie horákov voliteľne prostredníctvom trojbodového impulzného regulátora alebo prostredníctvom 0-10V, čím sa zabezpečí optimalizácia úspory energie. - regulácia otáčok podľa výkonu modulačného čerpadla kotlového okruhu prostredníctvom 0-10V paralelne s výkonom horáka, čím je zabezpečená mimoriadna hospodárnosť. Regulátor Logamatic 4322 jeho použitie je výlučne spolu s regulátorom Logamatic 4321 ako následným regulátorom regulátor pre zariadenia s viacerými kotlami [43]. 3.4.2 Nízkoteplotný liatinový plynový kotol Buderus Logano GE434 Ecosream Je liatinový nízkoteplotný kotol s funkciou Ecostream, ktorý sa vyznačuje svojou robustnosťou a spoľahlivosťou s menovitým tepelným výkonom 200 kw. Plynový kotol zodpovedá vykurovacím zariadeniam podľa normy EN 12828. Bc. Radoslav Richter 36

Prednosťou kotla je technológia Thermostream, ktorá zabezpečuje zvýšenú ochranu proti vzniku kondenzátu a rovnomerné rozloženie teploty v kotle. Funguje pri akýchkoľvek nízkych teplotách spiatočky a objemových prietokoch vykurovacej vody. Optimálne vyformované vykurovacie plochy a vysokokvalitná tepelná izolácia umožňujú dobrý prenos tepla s nepatrnými spalinovými stratami. Výsledkom je stupeň využitia s účinnosťou až 94 %. Konštrukcia kotla pozostáva z dvoch paralelne usporiadaných kotlových blokov so zoradenými kotlovými článkami vyrobenými z vysokokvalitnej liatiny. Vďaka zhodným konštrukčným skupinám sa môžu plynové kotly Logano GE434 ľahko spájať do dvojkotlových zariadení s pripojením na spoločné zariadenie na odvod spalín. Emisie oxidu dusnatého nižšie ako 60 mg/kwh a obzvlášť tiché spaľovanie vďaka atmosférickému horáku s predzmiešavaním. Kotol možno prevádzkovať bez dodatočných tlmičov hluku. Logano GE434 existuje s analógovými a digitálnymi automatmi spaľovania. Ak by sa vyskytla krátkodobá porucha, presunie integrovaná funkcia kontroly tlaku plynu digitálneho automatu spaľovania kotol do stavu čakania a naštartuje ho opäť vtedy, keď je možná bezporuchová prevádzka. Toto dodatočné plus pre bezpečnosť sa dá realizovať bez problémov a cenovo výhodne. Logano GE434 sa zakaždým individuálne prispôsobí tepelnej požiadavke pomocou dvoch výkonových stupňov horáka. Tato koncepcie umožňujú vysoko efektívnu prevádzku pri plnom zaťažení horáka, aj keď je potrebná len časť maximálneho tepelného výkonu. Podľa vlastného výberu je možne vybavenie Logano GE434 Ecostream podľa výberu dodať s jednotlivými regulačnými systémami Logamatic 4000 Skriňový rozvádzací systému Buderus Logamatic 4411 je rozsiahlym riešením moder nej regulačnej techniky pre komplexné vykurovacie zariadenia, ktoré vyžadujú prístrojovo špecifické regulačné varianty [43]. Bc. Radoslav Richter 37

Popis funkcie Thermostream Technológia Thermostream je patentovanou technológiou, ktorá je výsledkom ďalšieho vývoja vykurovacej techniky Buderus pre stredné a veľké tepelné výkony. Počítačový program simuloval prívod tepla, množstvo vody, cirkuláciu a ostatné vplývajúce veličiny počas prevádzky vykurovania v rozličných podmienkach. Pri tom boli prerátané optimalizované prietokové a tlakové podmienky ako aj teplotné rozloženie v kotly. V hornom náboji liatinového článku kotla prúdi ako obvykle zohriata kotlová voda cez prípojku vykurovacej vody do okruhu výstupnej vykurovacej vody. Horná hlava je však dimenzovaná na takú veľkosť, že obsahuje popritom aj napájaciu rúru pre pripojenie spiatočky. Pre každý kotlový článok je v napájacej rúre vratnej vody vyvŕtaný otvor, cez ktorý sa dávkuje a súčasne vyteká studená vratná voda bez externého predhriatia. Vďaka vstrekovaniu sa vytekajúca studená vratná voda zmiešava s jednou časťou zohriatej kotlovej vody. Technológia Thermostream zabraňuje podchladeniu výhrevných plôch a tým aj ochladeniu spalín pod úroveň rosného bodu. Pri plánovaní vykurovacieho zariadenia nie je potrebné zohľadňovať žiadne dodatočné opatrenia na zvyšovanie teploty spiatočky. Rozvod vykurovacej vody v kotle Logano GE434 podľa princípu Thermostream: Studená vratná voda prúdi po dávkach z napájacej rúry do kotlového článku. Vďaka vstrekovaniu sa vytekajúca studená vratná voda zmiešava s už zohriatou kotlovou vodou. Špeciálne tvarované rozvádzacie prvky v kotlovom článku privádzajú dodatočne časť už zohriatej kotlovej vody k vratnej vode. Vratná voda sa vďaka tomu zohrieva v hornej, bočnej (postrannej) časti kotlového článku, okolo ktorej neprúdia spaliny. Keď príde vratná voda do styku s výhrevnými plochami, má už postačujúcu teplotnú úroveň. Vďaka tomu je tepelné poškodenie vykurovacích plôch vylúčené. Keďže teplota kotlovej vody je rovnomerne nad úrovňou rosného bodu spalín, nemôže v stacionárnej prevádzke vznikať žiaden kondenzát spôsobujúci koróziu. Dodatočné opatrenia na zvýšenie teploty vratnej vody alebo na udržiavanie minimálnej teploty pri zníženej vykurovacej prevádzke, napr. počas noci, nemusia byť pri plánovaní vykurovacieho zariadenia zohľadnené. To umožňuje suchú a bezpečnú prevádzku vykurovacieho kotla Ecostream bez použitia zmiešavacieho čerpadla aj pri Bc. Radoslav Richter 38

nízkoteplotných sústavách. Technika Thermostream funguje pri všetkých prietokoch vody. Plynový kotol Ecostream Logano GE434 je vybavený interným kotlovým regulačným zariadením Logamatic HT 3101 E, ktoré kontroluje dodržiavanie minimálnej výstupnej teploty 50 C, pri prevádzke horáka. Vďaka tomu je teplota kotlovej vody aj počas štartovacej fázy kotla alebo aj v prípade malej potreby tepla dostatočne vysoká. [43] (Technické parametre navrhovaného kotla viď. Príloha č. 2) Bc. Radoslav Richter 39

4.0 Návrh a výpočet príslušenstva kotolne 4.1 Zabezpečovacie zariadenie kotolne 4.1.1 Návrh poistných ventilov pre kotle Návrh poistných ventilov pre kotle je vykonaný podľa požiadaviek s dodržaním nariadení pre prevádzku poistných ventilov, ktoré udáva norma STN EN 12 828. [1] Minimálna prierezová plocha poistného ventilu sa urči podľa vzorca: O = (mm 2 ) (4.1) Kde: Φ K poistný výkon kotla, kotlovej jednotky (menovitý tepelný výkon kotla) (kw) α w zaručený výkonový súčiniteľ poistného ventilu udáva výrobca (-) K konštanta zahrňujúca parametre sýtenej vodnej pary pri otváracom pretlaku ventilu podľa termodynamických tabuliek (kw/mm 2 ) Hodnoty použité vo výpočte: Φ K1 = 200 kw Φ K2 = 218,9 kw α w = 0,565 K = pre otvárací pretlak 450 kpa je 1,38 kw/mm 2 Po dosadení do vzorca (4.1) - pre nízkoteplotný liatinový plynový kotol Buderus Logano GE434 Ecostream s výkonom 200 kw O1= O1 = 256,5 mm 2 NÁVRH: DN 20 S o1 > 176 mm 2 Bc. Radoslav Richter 40

- pre kondenzačný oceľový plynový kotol Buderus Logano Plus SB 615 U výkonom 218,9kW O2 = O2 = 280,75 mm 2 NÁVRH: DN 20 S o2 > 176 mm 2 Navrhujem pre každý kotol poistný ventil DUCO typ 3/4 x 1 menovitej svetlosti DN 20 s otváracím pretlakom p o = 4,5 kpa (4,5 bar). (Technické parametre poistného ventilu viď. Príloha č.2) 4.1.2 Návrh poistných ventilov pre zásobníkové ohrievače Minimálna prierezová plocha poistného ventilu sa urči podľa vzorca: S po (mm 2 ) (4.2) Kde: Φ K poistný výkon zásobníkového ohrievača (menovitý tepelný výkon zásobníka) (kw) α w zaručený výkonový súčiniteľ poistného ventilu udáva výrobca (-) P PO otvárací pretlak poistného ventilu (bar) Hodnoty použité vo výpočte: Φ K,Logalux SU 1000 = 40 kw Φ K Logalux SU 750 = 63,5 kw α w = 0,444 Ppo= 600 kpa Po dosadení do vzorca (4.2) S po,logalux SU 1000 S po,logalux SU 1000 = 7,36 mm 2 NÁVRH: DN 15 d = 10,06 mm S po,logalux SU 750 S po,logalux SU 1000 = 11,68 mm 2 NÁVRH: DN 15 d = 10,06 mm Bc. Radoslav Richter 41

Navrhujem pre každý zásobníkový ohrievač poistný ventil DUCO typ 1/2 x 3/4 menovitej svetlosti DN 15 s otváracím pretlakom p o = 600 kpa (6 bar). (Technické parametre poistného ventilu viď. Príloha č. 2) 4.1.3 Návrh expanznej nádoby Vykurovacie systémy a zdroj tepla musia byť navrhnuté a vybavené v zmysle požiadaviek normy STN EN 12828 so zabezpečovacím zariadením, ktoré chráni pri prevádzke celé zariadenie ústredného vykurovania proti prekročeniu maximálnej prevádzkovej teploty, maximálneho prevádzkového tlaku a nedovolenému zväčšeniu objemu teplonosnej látky vo vykurovacom systéme. Táto norma udáva postup presného výpočtu veľkosti tlakovej expanznej nádoby [1]. 4.1.3.1 Výpočet a návrh expanznej nádoby pre kotly Buderus Logano GE434 Ecostream a Buderus Logano Plus SB 615 U Návrh expanznej nádoby pre kotol Logano GE 434 Výpočet vodného objemu sústavy: - odhadované množstvo vody v potrubiach - 100 l -množstvo vody v kotly udávané výrobcom - 216 l Množstvo vody v systéme : V systemu = (100 + 216) ( l ) (4.3 ) V systemu = 316 l Zväčšenie objemu vody v systéme : V e = e. V systemu (l) (4.4) Kde: e zväčšenie objemu vody (%) V systemu vodný objem systému (l) Bc. Radoslav Richter 42

Hodnoty použité vo výpočte: e = 0,0287 V systemu = 316 l Po dosadení do vzorca (4.4): V e = 0,0287. 316 V e = 9,1 l Objem vodnej rezervy v systéme: V WR = 0,005. V system (l) (4.5) V WR = 0,005. 316 V WR = 1,6 l min 3 l Určenie ďalších parametrov návrhu expanznej nádoby: - p D odparovací tlak pre vodu vztiahnutý k atmosfére (bar) p D = 0 bar pre teplotu vody menej ako 100 C - p st statický tlak (bar) (statická výška v m/10 = 26,88/10) p st = 2,7 bar = 270 kpa - p o minimálny prevádzkový tlak (bar) p o = p st + p D + 0,3 (bar) (4.6) p o = 2,7 + 0,3 p o = 3,0 bar - p a - počiatočný plniaci tlak (bar) p a = p o + 0,3 (bar) (4.7) p a = 3,0 + 0,3 p a = 3,3 bar - P PO otvárací pretlak poistného ventilu (bar) P PO = 4,5 bar - P e koncový tlak (bar) P e = 0,9. P PO (bar) (4.8) P e = 0,9.4,5 P e = 4,05 bar Bc. Radoslav Richter 43

Celkový objem expanznej nádoby sa určí podľa vzťahu: V exp,min = (V e + V wr ). (l) (4.9) Kde: V e zväčšenie objemu vody v systéme (l) V wr objem vodnej rezervy v systéme (l) P e koncový tlak (bar) p o minimálny prevádzkový tlak (bar) Hodnoty použité vo výpočte: V e = 9,1 l V wr = 3 l P e = 4,05 bar p o = 3,0 bar Po dosadení do vzorca (4.9): V exp,min = (9,1 + 3). V exp,min = 60 l Návrh tlakovej expanznej nádoby pre kotol Logano GE434 Ecosteam: Na základe výpočtu a návrhu technických parametrov navrhujem pre kotol tlakovú expanznú nádobu so stálym plynovým vankúšom PNEUMATEX STATICO, typ SD 80.10. s objemom 80l, PN 10 a dimenziou napájania DN 25.( Technické podklady viď. Príloha č.2) Bc. Radoslav Richter 44

Návrh expanznej nádoby pre kotol Logano Plus SB 615 Výpočet vodného objemu sústavy: - odhadované množstvo vody v potrubiach - 100 l -množstvo vody v kotly udávané výrobcom - 676l Množstvo vody v systéme : V systemu = (100 + 676) ( l ) (4.3 ) V systemu = 776 l Zväčšenie objemu vody v systéme : V e = e. V systemu (l) (4.4) Kde: e zväčšenie objemu vody (%) V systemu vodný objem systému (l) Hodnoty použité vo výpočte: e = 0,0287 V systemu = 776 l Po dosadení do vzorca (3.3): V e = 0,0287. 776 V e = 22,3 l Objem vodnej rezervy v systéme: V WR = 0,005. V system (l) (4.5) V WR = 0,005. 776 V WR = 3,88 l Bc. Radoslav Richter 45

Určenie ďalších parametrov návrhu expanznej nádoby: - p D odparovací tlak pre vodu vztiahnutý k atmosfére (bar) p D = 0 bar pre teplotu vody menej ako 100 C - p st statický tlak (bar) (statická výška v m/10 = 26,88/10) p st = 2,7 bar = 270 kpa - p o minimálny prevádzkový tlak (bar) p o = p st + p D + 0,3 (bar) (4.6) p o = 2,7 + 0,3 p o = 3,0 bar - p a - počiatočný plniaci tlak (bar) p a = p o + 0,3 (bar) (4.7) p a = 3,0 + 0,3 p a = 3,3 bar - P PO otvárací pretlak poistného ventilu (bar) P PO = 4,5 bar - P e koncový tlak (bar) P e = 0,9. P PO (bar) (4.8) P e = 0,9.4,5 P e = 4,05 bar Celkový objem expanznej nádoby sa určí podľa vzťahu: V exp,min = (V e + V wr ). (l) (4.9) Kde: V e zväčšenie objemu vody v systéme (l) V wr objem vodnej rezervy v systéme (l) P e koncový tlak (bar) p o minimálny prevádzkový tlak (bar) Hodnoty použité vo výpočte: V e = 22,3 l Bc. Radoslav Richter 46

V wr = 3,88 l P e = 4,05 bar p o = 3,0 bar Po dosadení do vzorca (4.9): V exp,min = (22,3 + 3,88). V exp,min = 126l Návrh tlakovej expanznej nádoby pre kotol Logano Plus SB615 U: Na základe výpočtu a návrhu technických parametrov navrhujem pre kotol tlakovú expanznú nádobu so stálym plynovým vankúšom PNEUMATEX STATICO, typ 140.6. s objemom 140l, PN 6, dimenziou pripojenia DN 25. ( Technické podklady viď. Príloha č.2) 4.1.4. Výpočet a návrh expanznej nádoby pre vykurovaciu sústavu Výpočet veľkosti expanznej nádoby a stanovenie jednotlivých parametrov: - vodný objem systému V system (l) je to celkový objem vody v systéme - návrhová prevádzková teplota θ p = 80 C - maximálna návrhová poruchová teplota θ max = θ p + 5 = 80 + 5 = 85 C - zväčšenie objemu vody e = 3,14 (%) - zväčšenie objemu V e (l) Výpočet vodného objemu sústavy: V system (l) približné množstvo vodného systému som určil na základe projekčných podkladov firmy PNEUMATEX dodávateľa tlakovej expanznej nádoby STATICO, ktorá odporúča na 1 kw tepelného príkonu nasledovné hodnoty množstva vody v l : - pre vykurovacie telesá - 10,1 l/kw ( zdroj tepla + potrubný rozvod + VT) Množstvo vody v systéme: V system = (10,1. 364) (l) (4.3) V system = 3680 l Bc. Radoslav Richter 47

Zväčšenie objemu vody v systéme: V e = e. V systemu (l) (4.4) Kde: e zväčšenie objemu vody (%) V system vodný objem systému (l) Hodnoty použité vo výpočte: e = 0,0287 V system = 3680l Po dosadení do vzorca (4.4): V e = 0,0287. 3680 V e = 106 l Objem vodnej rezervy v systéme: V WR = 0,005. V system (l) (4.5) V WR = 0,005. 3680 V WR = 18,4 l Určenie ďalších parametrov návrhu expanznej nádoby: - p D odparovací tlak pre vodu vztiahnutý k atmosfére (bar) p D = 0 bar pre teplotu vody menej ako 100 C - p st statický tlak (bar) (statická výška v m/10 = 26,88/10) p st = 2,7 bar = 270 kpa - p o minimálny prevádzkový tlak (bar) p o = p st + p D + 0,3 (bar) (4.6) p o = 2,7 + 0,3 p o = 3,0 bar - p a - počiatočný plniaci tlak (bar) p a = p o + 0,3 (bar) (4.7) p a = 3,0 + 0,3 p a = 3,3 bar Bc. Radoslav Richter 48

- P PO otvárací pretlak poistného ventilu (bar) P PO = 4,5 bar - P e koncový tlak (bar) P e = 0,9. P PO (bar) (4.8) P e = 0,9.4,5 P e = 4,05 bar Celkový objem expanznej nádoby sa určí podľa vzťahu: V exp,min = (V e + V wr ). (l) (4.9) Kde: V e zväčšenie objemu vody v systéme (l) V wr objem vodnej rezervy v systéme (l) P e koncový tlak (bar) p o minimálny prevádzkový tlak (bar) Hodnoty použité vo výpočte: V e = 106 l V wr = 18,4 l P e = 4,05 bar p o = 3,0 bar Po dosadení do vzorca (4.9): V exp,min = (106 + 18,4). V exp,min = 598 l Návrh tlakovej expanznej nádoby pre vykurovaciu sústavu: Na základe výpočtu a návrhu technických parametrov navrhujem pre vykurovaciu sústavu expanznú nádobu so stálym plynovým vankúšom PNEUMATEX STATICO, typ SU 600.6. s objemom 600l, PN 6 bar a dimenziou napojenia DN 25 (Technické podklady viď. Príloha 2) Bc. Radoslav Richter 49