Kotłem grzewczym

jest urządzenie z

paleniskiem przeznaczone do podgrzewania
wody lub wytwarzania pary ciepłem
wywiązującym się w procesie spalania paliw,
którego moc cieplna nie przekracza 1 MW. W
kotłach wodnych temperatura wody na wylocie
(na zasilaniu instalacji c.o.) nie przekracza
115°C, a w kotłach parowych ciśnienie pary nie
przekracza 70 kPa. Wszystkie elementy
wyposażenia kotła trwale z nim związane
stanowią części składowe kotła, np. palenisko,
osprzęt, płaszcz ochronny.

Kotłami wodnymi

są naczynia ciśnieniowe,

których zadaniem jest podgrzanie wody bez
zmiany jej stanu skupienia, tj. utrzymanie fazy
ciekłej bez wytworzenia pary.

Kotłami parowymi

są naczynia ciśnieniowe, w

których wytwarza się z wody, jako cieczy
energetycznej, parę o ciśnieniu wyższym od
atmosferycznego przeznaczoną do użytkowania
wewnątrz lub na zewnątrz naczynia.

Palenisko

jest tą częścią kotła, w której spala się

paliwo, wytwarzając ciepło potrzebne do
podgrzania wody o odpowiednią temperaturę lub
do zamiany wody na parę oraz ewentualnie jej
przegrzanie w kotłach parowych.

Komora paleniskowa

zwana często także

komorą spalania jest przestrzenią, w której
odbywa się spalanie, przy czym ściany
ograniczające komorę przejmują ciepło głównie
przez promieniowanie.

Ruszt

jest konstrukcją podtrzymującą paliwo

stałe oraz umożliwiającą przepływ powietrza
przez warstwę paliwa ułożonego lub zarzucanego
na rusztowiny.

W kotłach spalających paliwa ciekłe lub gazowe
do komory paleniskowej mogą być zamontowane:
palniki olejowe, gazowe lub dwupaliwowe (olej-
gaz), a w kotłach większych także palniki pyłowe
współpracujące z młynami węglowymi.

Powierzchnia ogrzewania

jest powierzchnią

wszystkich ścian omywanych bezpośrednio z
jednej strony spalinami, a z drugiej strony wodą
lub parą. Przez tę powierzchnię następuje
przepływ strumienia cieplnego z czynnika
ogrzewającego do ogrzewanego. Powierzchnię
ogrzewalną oblicza się po stronie czynnika
ogrzewającego, czyli spalin.
Rozwiązania konstrukcyjne:
1)spaliny płyną w rurach stalowych
tworzących płomienicę (wewnątrz niej jest
zazwyczaj komora paleniskowa) i zespół
płomieniówek, na zewnątrz których znajduje
się czynnik ogrzewany, np. woda;
2)spaliny przepływają przez odpowiednio
ukształtowane kanały żeliwnego lub stalowego
kotła grzewczego i omywają ścianki, za którymi
znajduje się czynnik ogrzewany;
3)czynnik ogrzewany przepływa wewnątrz rur
stalowych zwanych opłomkami, a spaliny
przepływają wokół tych rur.

z lewej

;

Powierzchnia ogrzewania

jest powierzchnią

wszystkich ścian omywanych bezpośrednio z
jednej strony spalinami, a z drugiej strony wodą
lub parą. Przez tę powierzchnię następuje
przepływ strumienia cieplnego z czynnika
ogrzewającego do ogrzewanego. Powierzchnię
ogrzewalną oblicza się po stronie czynnika
ogrzewającego, czyli spalin.
Rozwiązania konstrukcyjne:
1)spaliny płyną w rurach stalowych tworzących
płomienicę (wewnątrz niej jest zazwyczaj komora
paleniskowa) i zespół płomieniówek, na zewnątrz
których znajduje się czynnik ogrzewany, np. woda;
2)spaliny przepływają przez odpowiednio
ukształtowane kanały żeliwnego lub
stalowego kotła grzewczego i omywają
ścianki, za którymi znajduje się czynnik
ogrzewany;
3)czynnik ogrzewany przepływa wewnątrz rur
stalowych zwanych opłomkami, a spaliny
przepływają wokół tych rur.

Żeliwny kocioł członowy

Powierzchnia ogrzewania

jest powierzchnią

wszystkich ścian omywanych bezpośrednio z
jednej strony spalinami, a z drugiej strony wodą
lub parą. Przez tę powierzchnię następuje
przepływ strumienia cieplnego z czynnika
ogrzewającego do ogrzewanego. Powierzchnię
ogrzewalną oblicza się po stronie czynnika
ogrzewającego, czyli spalin.
Rozwiązania konstrukcyjne:
1)spaliny płyną w rurach stalowych tworzących
płomienicę (wewnątrz niej jest zazwyczaj komora
paleniskowa) i zespół płomieniówek, na zewnątrz
których znajduje się czynnik ogrzewany, np. woda;
2)spaliny przepływają przez odpowiednio
ukształtowane kanały żeliwnego lub stalowego
kotła grzewczego i omywają ścianki, za którymi
znajduje się czynnik ogrzewany;
3)czynnik ogrzewany przepływa wewnątrz rur
stalowych zwanych opłomkami, a spaliny
przepływają wokół tych rur.

1 1

1 2

1 3

1 5

1 4

1 6

1 2

1 7

1 5

1 8

r y s . 1 S c h e m a t b u d o w y k o t ł a z t y p o s z e r e g u S .

1 . K o m o r a p a l e n i s k o w a

1 . K o m o r a p a l e n i s k o w a
2 . R u s z t
3 . R u s z t o g n i o w y
4 . O p ł o m k i
5 . O k n o w y l o t o w e s p a l i n
6 . K a n a ł y k o n w e k c y j n e
7 . C z o p u c h
8 . D r z w i c z k i p a l e n i s k o w e
9 . D r z w i c z k i p a l e n i s k o w o - p o p i e l n i k o w e

1 9 . Ś r ó b a r e g u l a c y j n a

1 9

1 0

1 0 . K o m o r a p o p i e l n i k o w a

1 1 . P r z e p u s t n i c a s p a l i n
1 2 . P o k r y w y o t w o r ó w w y c z y s t n y c h
1 3 . I z o l a c j a c i e p l n a
1 4 . K r ó c i e c z a s i l a j ą c y
1 5 . K r ó c i e c w y l o t o w y w o d y z k o t ł a
1 6 . K r ó c i e c s p u s t o w y
1 7 . K r ó c i e c t e r m o m e t r u
1 8 . P r z e p u s t n i c a p o w i e t r z a p i e r w o t n e g o

Obciążenie cieplne powierzchni ogrzewalnej

kotła określa ilość ciepła przejmowaną przez 1
m² tej powierzchni w jednostce czasu i wyrażone
jest w kW/m².

Płaszczyzną spalinową

jest płaszczyzna

przechodząca przez najwyżej położony punkt
powierzchni ogrzewalnej parownika, który z
jednej strony styka się ze spalinami, a z drugiej z
woda.

Linią spalinową

(ogniową) parownika jest

linia przecięcia się płaszczyzny spalinowej z
powierzchnią ogrzewalną parownika.

Najniższy poziom wody

w kotle - poziom,

poniżej którego nie powinno obniżyć się lustro
wody kotłowej ze względu na osiągnięcie, przez
ścianki parownika, temperatury przekraczającej
obliczeniową.

Najwyższy poziom wody

- poziom, który ze

względu na prawidłowa pracę kotła nie powinien
zostać przekroczony. (nie dotyczy parowych
kotłów przepływowych)

Temperatura czynnika ogrzewanego

(woda,

para nasycona lub przegrzana) [°C] :
1)temperaturą obliczeniową danego elementu
kotłowego jest najwyższa temperatura jaką mogą
osiągnąć jego ścianki podczas pracy kotła;
2)temperaturą dopuszczalną jest najwyższa
temperatura, na którą kocioł został dopuszczony
przez organa dozoru technicznego. W kotłach
wodnych niskotemperaturowych jest 100°C, a w
średniotemperaturowych wynosi od 100 do
115°C.
3)temperatura robocza (np. 50-95°C) zakres
temperatur wody, przy których kocioł grzewczy
może być eksploatowany zgodnie z wskazaniami
producenta;
4) temperatura wody na wylocie, czyli zasilaniu
instalacji c.o może wynosić 90/60°C ( obecnie
raczej 75/55°C), a na powrocie, czyli wpływająca
z instalacji c.o do kotła, jest niższa o 10-25

Ciśnienie czynnika ogrzewanego

cyrkulującego w kotle (woda, para nasycona i
para przegrzana) [MPa, bar] :
1)

ciśnienie obliczeniowe

- najwyższe ciśnienie

czynnika, działające na ściankę powierz. ogrzew.
w czasie eksploatacji;
2)

ciśnienie dopuszczalne

- najwyższe ciśnienie,

na jakie został dopuszczony kocioł przez dozór
techniczny;
3)

ciśnienie próbne

- ciśnienie, któremu

poddawane są podczas prób kotły i ich elementy
składowe w trakcie produkcji i ich montażu.

Opór hydrauliczny kotła

po stronie wody

określa stratę ciśnienia w kotle wodnym,
mierzoną miedzy króćcem wlotowym a
wylotowym przy strumieniu wody
odpowiadającym mocy cieplnej nominalnej kotła
dla określonego przyrostu temperatury wody w
kotle.

Pojemność wodna

określa zawartość wody w

przestrzeni ciśnieniowej kotła przy temperaturze
ścianek ok. 20°C. W kotłach parowych liczona
jest przy najwyższym poziomie wody w
parowniku. [m³, dm³]

Pojemność paliwowa

- zawartość paliwa

stałego w zasobniku lub w komorze paleniskowej
[m³]

Okres stałopalności

- czas spalania paliwa

wypełniającego zasobnik, podczas którego kocioł
grzewczy pracuje z określona mocą cieplną bez
obsługi, ( pozostała reszta żaru musi wystarczyć
do rozpalenia ponownie zarzuconego paliwa)
Osprzęt kotła i armatura
(termometry,manometry,wodowska- zy, zasuwy,
przepustnice,wzierniki, zawory sygnalizujące).
Urządzenia zasilające kocioł w wodę (pompy )
Urządzenia zabezpieczające przed wzrostem
ciśnienia (zawory bezpieczeństwa,wyrzutniki
wody,sygnalizacja akustyczna).

Czopuchem

kotła nazywa się jego część

stanowiącą połącze-nie otworu wylotu spalin z
kotła z kanałem kominowym.

Przepustnica

spalin

jest elementem regulującym,

umożliwiającym zmiany wolnego przekroju
kanału lub otworu wlotowego doprowadzającego
powietrze do paleniska.

Zapotrzebowanie

ciągu

to parametr określający wymagane

podciśnienie potrzebne dla uzyskania ustalonej
przez projektanta mocy cieplnej kotła, mierzone
w czopuchu kotła przy całkowicie otwartych
przepustnicach spalin i powietrza.

Moc cieplna kotła

jest ilością ciepła użytecznie

przekazaną czynnikowi w jednostce czasu
[MW,kW]

Wydajność masowa kotła

jest ilością

produkowanej pary w jednostce czasu
[kg/s,kg/h,t/h]

Sprawnością cieplną kotła

nazywamy stosunek

strumienia ciepła przekazywanego czynnikowi do
strumienia energii chemicznej paliwa
doprowadzonego do paleniska kotła





















273



100

)

(







100

)

(







Zapotrzebowanie ciągu [Pa]

Sprawność cieplna kotła

parowego

wodnego

B - strumień spalanego paliwa [kg/s]; c

- średnie ciepło właściwe

- wartość opałowa paliwa [kJ/kg] wody w przedziale występujących

D - strumień masy pary [kg/s] temperatur [kJ/kgK]
G - strumień wody przepływającej przez kocioł [kg/s]

h - wysokość mierzona od
poziomu rusztu do wylotu
komina [m]


p,s

- gestości [kg/m

] w warunkach

umownych(0

C,1013,25hPa)

Automatyka kotła

- zespół urządzeń biorących

bezpośredni i pośredni udział w samoczynnym
regulowaniu przebiegu jednego lub kilku
podstawowych procesów związanych z
działaniem kotła (spalanie, zasilanie wodą,
dostarczanie paliwa) oraz samoczynnym
regulowaniu jednego lub kilku parametrów
charakterystycznych dla pracy kotła (ciśnienie,
temperatura wody i pary, ciśnienie w komorze
paleniskowej, poziom wody w walczaku kotła
parowego). Automatyką kotła według zadanego
programu steruje zespół programujący.

Płaszcz ochronny kotła stanowi jego obudowę,
która zabezpiecza izolację cieplną.

Podział kotłów centralnego

ogrzewania:

według zastosowanego materiału:

- żeliwne,

stalowe, ze stali stopowych;

według ciśnienia roboczego:

- kotły niskoprężne

(p< 0,07 MPa nadciśnienia, względnie t<115°C); -
kotły wysokoprężne (p> 0,07 MPa względnie t
>115°C)

według wydajności:

- kotły małej, średniej, dużej

wydajności;

według rodzaju konstrukcji/typu:

- kotły

olejowe, gazowe, na paliwo stałe, elektryczne; - kotły
o przestawnym spalaniu;
- o przemiennym spalaniu z 1 lub 2 komorami
spalania; - kotły
z podgrzewaczami wody użytkowej; - kotły
niskotemperaturowe (NT) i kotły kondensacyjne; -
kombinacje kotłowe, czyli zespoły kotłowe na
olej/gaz i paliwo stałe; - kotły specjalne z
paleniskiem na olej lub gaz;

według nośnika ciepła

- kotły wodne o

temperaturach wody do 115°C; - i t >115°C; - kotły
parowe nisko- i wysokoprężne, - kotły termoolejowe

według sposobu odprowadzania spalin:

- w

paleniskach na olej i gaz: dwuciągowy, trójciągowy
niesymetryczny, nawrotny oraz ich kombinacje, -
przy paliwach stałych: z dolnym spalaniem, z
górnym spalaniem;

według temperatury spalin:

- bez lub ze

skraplaniem pary wodnej w spalinach

według sposobu doprowadzania paliwa i
powietrza:

- przy opalaniu gazem: z dmuchawą i

bez; - przy opalaniu olejem: z palnikami z
rozpyleniem lub odprowadzeniem oleju;

według ciśnienia w komorze spalania:

- kotły

z naturalnym ciągiem; - kotły z nadciśnieniem;

według sposobu podgrzewania wody
użytkowej

- kotły grzejne:

- z pojemnościowym

podgrzewaczem wody użytkowej
z przepływowymi podgrzewaczami wody użytkowej.

Kocioł grzejny: z górnym z dolnym spalaniem
spalaniem,

Zasada przeciwprądowej wymiany ciepła w stalowym kotle
trzyciągowym

niskotemperaturowym

palnik z
nadmuchem

wziernik

rama

drzwi przednie

ogniowa
komora
paleniskowa

dodatkowa
powierzchnia
ogrzewania (ciąg 2)

(ciąg 3)

izolacja termiczna

chłodzona wodą komora nawracania

Stalowy kocioł grzewczy
niskotemperaturowy

Stanowisko do badań kotłów na biomasę

Stanowisko do badań kominków

Wkład kominkowy z zespołem

wodnym typu ENka

6 4 0

1 2

1 0

1 1

1 0

Legenda:

1-Korpus
2-Podstawa paleniskowa
3-Drzwiczki paleniskowe
4-Płaska szyba żaroodporna
5-Zeliwne ekrany żarowe
6- Kierownica spalin
7-Pionowy ruszt
8-Komora konwekcyjna z
czopuchem
9- Przepustnica powietrza
pierwotnego
10- Uchwyt przepustnicy (9)
11- Kierownica powietrza na
szybę
12-Elementy wsporcze

Schemat konstrukcyjny żeliwnego

wkładu kominkowego typu FireWal

6 3 6

6 7 0

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 3

1 1

1 2

1 0

1 1

1 3

1 5

1 7

1 6 ( 1 8 )

1 9

1 5

Legenda:

1-Korpus
2-Komora spalania
3-Drzwiczki paleniskowe
4-Panoramiczna szyba

żaroodporna

5-Zeliwne ekrany żarowe
6-Masa szamotowa
7-Kierownica spalin
8-Opłomki
9-Czopuch
10-Przepustnica powietrza

pierwotnego

11-Uchwyt przepustnicy (10)
12- Przepustnica powietrza

dodatkowego

13- Uchwyt przepustnicy (12)
14-Cokół
15-Wężownica z zaworem

termicznego

zabezpieczenia odpływu
16-Króciec powrotu
17-Króciec zasilania
18-Króciec kurka spustowego
19-Elementy wsporcze

Schemat konstrukcyjny wkładu

kominkowego typu

FIREWAL z zespołem

wodnym.

13. Komora spalania
14. Drzwiczki dolne
15. Ruszt pionowy
16. Przepustnica powietrza

pierwotnego

17. Rusztowiny wyłożone

betonem ogniotrwałym

18. Dolne wieko wyczystne
19. Pionowy kanał ujścia spalin

20. Ujście spalin
21. Wejście wody grzewczej
22. Zawór spustowy
23. Komora popielnikowa
24. Dolna komora wyczystna
25. Ujście widy skraplanej

1. Miarownik spalania

2. Wyjście wody grzewczej
3. Pozioma komora ujścia

4. Wieko wyczystne

5. Klapa zamykająca krótki obieg
6. Wieko wyczystne
7. Czopuch kominowy
8. Kanał wylotowy spalin
9. Dźwignia klapy krótkiego

obiegu

10. Drzwiczki górne
11. Uchwyt zamykania/ otwierania

drzwiczek

12. komora załadowcza (spalania)

Kocioł typu

EleoTerm

opalany

drewnem

odpadowym

Kocioł PyroLing 25 opalany drewnem z zastosowaniem komory

pirolitycznej

Schemat konstrukcyjny prototypu kotła opalanego

drewnem

(25 kW)-widok ogólny i pierwsza wersja

konstrukcyjna

1 0

W e r s ja " a " - d y s z a s z c z e lin o w a

1 K o r p u s k o t ł a

2 P ł y t a c e r a m i c z n a d y s z y s z c z e l i n o w e j

3 K a n a ł y p o w i e t r z a w t ó r n e g o

4 S k r z y n i a d y s z y c y l i n d r y c z n e j

5 S k r z y n k a d y s z y d y f u z o r o w e j

6 P ł y t a z a m y k a j ą c a p r z e d n i a

7 D r z w i c z k i

8 D ź w i g n i a p r z e p u s t n i c y r o z r u c h o w e j

9 K r ó c i e c p o w i e t r z a p i e r w o t n e g o

1 0 K o m o r a z a s y p o w a

1 3

1 1

1 2

1 4

1 3

1 1 C e r a m i c z n a k o m o r a s p a l a n i a

1 2 P ó ł k a c e r a m i a c z n a n a w r o t u s p a l i n

1 3 K r ó c i e c z a s i l a j ą c y

1 4 K r ó c i e c p o w r o t n y

L E G E N D A

Automatyczny Zespół Spalania Rozdrobnionego Drewna- AZSD-50 i

AZSD-100

Automatyczny Zespół Spalania Rozdrobnionego Drewna- AZSD-250 i AZSD-500

Przykład konstrukcji komory paleniskowej z szeregowym spalaniem

balotów

1 0 0 0

2 2 0 0

2 4 0 0

N a g r z e w n ic a p o w ie t r z a N P A - 5 0 0

3 9 0 0

3 0 5 0

W y m a g a n y c i ą g k o m i n o w y

M a s a z e s p o ł u ( b e z w e n t y l . )

M o c z n a m i o n o w a / m a k s y m a l n a

P o w i e r z c h n i a g r z e w c z a

6 .

7 .

5 .

4 .

3 5 - 6 0

~ 4 2 0 0

P a

k g

7 5

4 5 0 / 4 7 0 k W

T e m p e r a t u r a p o w i e t r z a

C i ś n i e n i e r o b o c z e ( m a x )

C H A R A K T E R Y S T Y K A T E C H N I C Z N A

M a s a p a l i w a w 1 z a ł a d u n k u

2 .

3 .

1 .

2 0 / 1 2 0 ° C

k g

~ 5 0 0

P a

7 0 0

3 0 0 0

ø 1

5 0

ø 8

8 ,

4 0 0

6 0 0

4 0 0

í 2

0 0

2 0 0 0

Ciągnik załadowczy i baloty przygotowane do spalania.

Przykład konstrukcji komory paleniskowej z szeregowym spalaniem kostek

Drzwi załadowcze kotłów oraz plac manewrowy ciągnika załadowczego.

Podział kotłowni ze względu na
charakter wymagań

Kotłownie na paliwa:
- stałe dla kotłów do 25
kW i powyżej 25 kW

- gazowe dla kotłów do 30

kW, od 30 do 60 kW
na paliwo i powyżej 60
kW
- cięższe od powietrza,

- olejowe

- lżejsze od powietrza

Zakres wymagań budowlano-

instalacyjnych

usytuowanie kotłowni c.o. w stosunku do

odbiorców ciepła,

- oświetlenie naturalne i sztuczne,

- wyjścia ewakuacyjne, wymiary i konstrukcja
drzwi,

- odporność ogniowa elementów
konstrukcyjnych,

- przejścia przewodów i instalacji
elektrycznych,

- wyposażenie w instalacje wodociągowo-
kanalizacyjne,

- rozdzielni elektrycznej,

- wentylacji kotłowni.

– straty ciśnienia na

doprowadzenie powietrza
do kotła
p

– straty ciśnienia na

przepływie spalin przez
kocioł
p

– straty ciśnienia przy

przepływie przez czopuch

=C – zapotrzebowanie

ciągu

= p

– p



+ p

]

[





strat ciśnienia

ciśnienie atmosferyczne

wzór Redentbachera



wzór Sandera

n = 900 - drewno
n = 1800 - gaz, olej
n = 1600 - koks

a = (0,015 – 0,035) – zależy od
rodzaju komina paliwa





średnia prędkość spalin

strumień masy spalin

1000

)

(





W zależności od siły napędowej obiegu
wody rozróżnia się:
Ogrzewanie grawitacyjne i pompowe;
W zależności od sposobu rozprowadzenia
wody dzielimy na:
Ogrzewanie wodne jednorurowe i
dwururowe;
W zależności od sposobu rozprowadzania
rozróżnia się:
Ogrzewanie wodne z rozdziałem górnym
i dolnym;
W zależności od sposobu połączenia
układu rur z atmosferą:
Ogrzewanie systemu otwartego i
zamkniętego.

Grawitacyjne jednorurowe ogrzewanie wodne systemu otwartego
1 - odpowietrzenie, 2 - wznośna rura bezpieczeństwa,
3 - opadowa rura bezpieczeństwa, 4 - przewód przelewowy

1- duże ubytki wody przez odparowanie,
1’- napowietrzanie wody w otwartym
naczyniu wzbiorczym.
2- intensywne krążenie wody tzw.
„martwy obieg”.

3- pionowe rozregulowanie hydraulicz.
4- ubytki wody przy odpowietrzaniu
5- krążenie wody w sieci odpowietrzają-
cej między pionami.
6- zróżnicowane schłodzenie wody na
zasilaniu-rozregulowanie cieplne inst.
7- zapowietrzanie grzejników na najwyż-
szych kondygnacjach.
8- znaczące i nieefektywne zyski ciepła
od przewodów prowadzonych po
wierzchu ścian.
9- ubytki wody na dławicach zaworów
10- ubytki wody na dławicach pomp
obiegowych.

1’

1- samoczynne zawory odpowietrzające

2- mniejsze średnice pionów i gałązek

3- zawory bezdławicowe z głowicami
termostatycznymi

4- hermetyczne (bezdławicowe) pompy
obiegowe z regulowaną automatycz-
nie prędkością obrotową

5- przeponowe naczynie wzbiorcze

6- źródło ciepła o właściwej charakte-
rystyce regulacyjnej (hydraulicznej
i cieplnej)

Klasyfikacja grzejników

Kryterium zastosowanego nośnika energii
cieplnej:

wodne, parowe, elektryczne, gazowe

Kryterium sposobu przekazywania ciepła do
pomieszczenia:

konwekcyjne

promieniujące

- płytowe i płytowo-konwekto- - płaszczyznowe
sufitowe, podłogowe

rowe wykonane ze stali, i ścienne,

- członowe stalowe, żeliwne - taśmy
promieniujące,
i aluminiowe, - promienniki
podczerwieni gazowe
- rurowe wykonane z rur gład- i elektryczne.
kich i ożebrowanych w tym
grzejniki łazienkowe.

Żeliwny grzejnik członowy

podział grzejników centralnego

ogrzewania

Aluminiowy grzejnik członowy

podział grzejników centralnego

ogrzewania

Stalowy grzejnik panelowy

podział grzejników centralnego

ogrzewania

element urządzenia ogrzewczego przekazujący ciepło
dostarczane za pośrednictwem czynnika grzejnego do
ogrzewanego pomieszczenia; jest to najczęściej
przeponowy wymiennik ciepła. Przekazywanie ciepła
przez grzejnik odbywa się zawsze na drodze
promieniowania i konwekcji, nigdy zaś wyłącznie na
drodze tylko jednego z tych zjawisk.

Grzejnik:

DEFINICJE, OKREŚLENIA

całkowita ilość ciepła oddawana w jednostce czasu
przez grzejnik; równa się ona strumieniowi ciepła
oddawanego przez wodę przepływającą wewnątrz
grzejnika, w warunkach ustabilizowanej wymiany
ciepła grzejnika z otoczeniem.

gdzie:
h

- entalpia wody na dopływie grzejnika, [J/kg]

- entalpia wody na odpływie grzejnika, [J/kg]

- strumień masy wody, [kg/s]





]

[







Moc (wydajność) cieplna grzejnika



definicje,

określenia

moc cieplna grzejnika określona w warunkach
normalnych.

Normalna moc cieplna grzejnika



Warunki normalne badań cieplnych:

wybrane

wartości

parametrów

czynnika

grzejnego

temperatury obliczeniowej wewnętrznej, do których odnosi się
moc cieplną różnych grzejników w celu porównań;
wg aktualnej normy PN-EN 442-2:1999 wynoszą one:

= 75

= 65

= 20

gdzie:
t

- temperatura czynnika grzejnego na dopływie do grzejnika

- temperatura czynnika grzejnego na odpływie z grzejnika

- temperatura obliczeniowa wewnętrzna (powietrza)

definicje,

określenia

określa zmienność mocy cieplnej grzejnika w
zależności od różnicy pomiędzy średnią temperaturą
czynnika grzejnego i temperaturą wewnętrzną
pomieszczenia oraz od strumienia masy czynnika;
opisana jest funkcją:

]

[











gdzie:
K

- stała dla danego modelu grzejnika

T - średnia różnica temperatury, [K]

- wykładnik potęgowy równania charakterystyki

cieplnej
c

- współczynnik wyznaczany z badań (dla radiatorów c

= 0)
q

- strumień masy wody, [kg/s]

Charakterystyka cieplna grzejnika:

definicje,

określenia

różnica średniej temperatury czynnika grzejnego na
dopływie i odpływie z grzejnika oraz temperatury
obliczeniowej wewnętrznej, obliczana ze wzoru:





]

[









Średnia różnica temperatur T:

definicje,

określenia

gdzie:
t

- temperatura wody na dopływie, [ K ]

- temperatura wody na odpływie, [ K ]

- temperatura powietrza w punkcie wzorcowym, [ K ]



T = 50 K, 60 K i 30

3
0

5
0

6
0



T [K]



[W]

moc

średnia różnica temperatur

Wykres charakterystyki cieplnej grzejnika

Maksymalna moc (wydajność) cieplna grzejnika

]

[

max







- obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną
pomieszcz.
- wsp. uwzględniający zastosowanie zaworu
termost. (1,15)
- wsp. uwzgl. wpływ usytuowania grzejnika (1-
1,25)
- wsp. uwzgl. sposób włączenia grzejnika do
instalacji, jeżeli nie jest zgodny z tym, dla którego
sporządzono charakterystyki cieplne; grzejnik
płytowy =1, grzejnik rurowy w zależności od
liczby elementów 1,05-1,33
- wsp. uwzgl. wpływ obudowy (zabudowy) 0,98-
1,4
- wsp. uwzgl. wpływ ochłodzenia wody w
przewodach (największe wartości - rozległe
instalacje w wysokich budynkach =1,17



Powierzchnia ogrzewalna grzejnika

)

(

)

(

max

























– temperatura wody na dopływie, [

– temperatura wody na odpływie, [

– temperatura powietrza w pomieszczeniu, [

n - wykładnik potęgowy równania

charakterystyki cieplnej

- stała dla danego modelu grzejnika

Dobór grzejników dla ogrzewań dwururowych i parametrów
pracy różnych od katalogowych

]

[

max















Dobór grzejników dla ogrzewań jednorurowych

]

[

max











- współczynnik korekcyjny, uwzględniający warunki temperaturowe

pracy danego grzejnika w układzie jednorurowym



















względne ochłodzenie wody przepływającej w obiegu



-współczynnik rozpływu (0,33-0,5)

stosunek strumienia masy wody przepływającej
przez grzejnik do strumienia masy wody
przepływającej w poziomie kondygnacyjnym

Termostatyczny regulator grzejnikowy – przeznaczony do indywidualnej

stabilizacji temperatury w pomieszczeniach ogrzewanych wodnym c.o.
Jest regulatorem temperatury o bezpośrednim działaniu ciągłym
i charakterystyce proporcjonalnej, pracującym bez energii pomocniczej.
Składa się z:
- zespołu wykonawczego (zaworu grzejnikowego) z element. nastawczym

-zespołu sterującego (głowicy termostatycznej) z czujnikiem i zadajnikiem
Czujniki do uruchomienia zadajnika (popychacza) wykorzystują zjawiska
fizyczne zachodzące pod wpływem zmiany temperatury:
- parowy – zmiana prężności pary nasyconej nad powierzchnią cieczy,
- cieczowy – zmiana objętości cieczy wskutek rozszerzalności cieplnej,
- woskowy – zmiana objętości substancji w czasie przemiany fazowej,
- stały – zmiana wymiarów ciała wskutek rozszerzalności cieplnej.
Wymagania w stosunku do czynnika reagującego na zmiany temperatury
- wysoki, zależny liniowo od zmian temp., współczynnik (rozszerzalności
objętościowej, liniowej, prężności pary nasyconej) w zakresie nastaw,
- niski stosunek masy do czynnej wymiany ciepła, obojętność chemiczna,
- szeroki przedział temperatur, w którym następuje przemiana fazowa*,
- znikoma ściśliwość*

1
0

1
1

Ze względu na kształt korpusu zaworu, a co za tym
idzie kierunek przepływu czynnika grzewczego,
wyróżnić można:
· zawory proste,
· osiowe,
· kątowe,
· narożnikowe.
Ze względu na wzajemne usytuowanie i sposób
połączenia czujnika, nastawnika wartości
regulowanej oraz elementu wykonawczego
wyróżniamy zawory:
· z czujnikiem i zadajnikiem wbudowanymi w
głowicę termostatyczną zamontowaną bezpośrednio
na korpusie zaworu,
· z czujnikiem zdalnie działającym, połączonym
kapilarą z głowicą
termostatyczną,
· z głowicą zdalnie działającą, połączoną kapilarą
z nasadką zaworową zawierającą jedynie element
popychacza,
· z rozdzielonym zdalnym czujnikiem i zdalnym
zadajnikiem oraz ich odrębne połączenie z nasadką
systemem przewodów kapilarnych - jest to odmiana
trzeciego modelu, rzadko stosowana w praktyce.

Zalety ogrzewań promieniowych



mała bezwładność instalacji

(ogrzewanie

dorywcze i okresowe)

ↂ ograniczenie cyrkulacji powietrza



uzyskanie identycznego odczucia komfortu

cielnego przy niższej temperaturze
powietrza



równomierny rozkład temperatury w

przekroju pionowym pomieszczenia



możliwość kierowania strumienia w

określone miejsca
囙 możliwość strefowania temp. w
pomieszcz. o dużej kubat.



samoregulacja wynikająca z faktu, że przy

wzroście temp. powierzchni otaczających
zmniejsza się oddawanie ciepła przez
promieniowanie, a jednocześnie obniżenie
temp. powietrza zwiększa oddawanie ciepła
przez konwekcję



znaczne oszczędności energetyczne 15-40%

i więcej w przypadku ogrzewania dorywczego

Ogrzewanie podłogowe

, jest

niskotemperaturowym systemem centralnego
ogrzewania pomieszczeń (temperatura wody
ogrzewającej, płynącej w instalacji jest w zakresie
35-55

C, a temperatura na powierzchni podłogi nie

powinna przekraczać 29

C), działającym na

zasadzie promieniowania cieplnego powierzchni.
Rozróżniamy dwa typy ogrzewania podłogowego:
1. wodne – czynnikiem ogrzewanym jest woda
przepływająca przez wężownicę umieszczoną w
podłodze;
2. elektryczne – czynnikiem wytwarzającym
ciepło jest prąd elektryczny.
W systemie ogrzewania podłogowego 70% energii
cieplnej przekazywane jest przez promieniowanie,
a 30% przez konwekcję
Stosowanie systemów ogrzewania podłogowego
podlega wielu ograniczeniom dotyczącym m.in.
maksymalnej jednostkowej wydajności cieplnej ( w
strefie przebywania człowieka wynosi 100 [W/m

]),

stosowanych warstw wykończeniowych oraz
wymogów termoizolacyjnych.

1-wykończeniowa warstwa podłogi; 2-wylewka
betonowa; 3-izolacja brzegowa; 4-rura grzejna; 5-
szyna montażowa; 6-płyta izolacyjna; 7-strop.

Układ równoległy pojedynczy

Układ równoległy podwójny

Układ spiralny

 1 - Pompa
cyrkulacyjna
- 2 - Zbiornik
zapewniający

stały poziom

 3 - Kocioł elektryczny

 4 - Urządzenie
mieszające

 5 - Przelew

 6 - Zawór

 7 - Badany grzejnik

 8 - Zawór regulujący
przepływ

 9 - Wymiennik ciepła

10 - Zawór

11 - Zawór

12 - Punkty pomiaru
temperatury

13 - Naczynie
pomiarowe

ITGS - Radom

15-01-97 19:04:26

40.0

90.0 °C

ITGS - Radom

15-01-97 20:30:47

40.0

90.0 °C

ITGS - Radom

09-01-97 22:18:02

20.0

60.0 °C

ITGS - Radom

05-02-97 20:57:48

20.0

60.0 °C

Efektywna moc promieniowania

o'

docierającego do obiektywu kamery
termograficznej z powierzchni
badanego obiektu składa się z
następujących składników :
 efektywnej mocy promieniowania

emitowanego przez badany obiekt,
 promieniowania tła odbitego od

obiektu,
 promieniowania własnego

atmosfery

ITGS - Radom

09-01-97 22:29:19

40.0

60.0°C

ITGS - Radom

05-02-97 21:05:28

40.0

60.0°C

IR - I0000000.002

08-01-97 14:24:14

30.0

60.0 °C

IR - I0000000.042

05-02-97 16:31:33

60.0

90.0

°C

0.0

0.1

4.1

12.0

14.1

17.5

15.8

16.2

16.5

3.6

0.1

0.0

90.0

87.0

84.0

81.0

78.0

75.0

72.0

69.0

66.0

63.0

60.0

IR - I0000000.045

05-02-97 17:12:56

60.0

90.0

°C

0.0

3.9

13.4

16.8

20.4

16.7

18.6

9.6

0.5

0.2

0.0

90.0

87.0

84.0

81.0

78.0

75.0

72.0

69.0

66.0

63.0

60.0

)

[=[oC]

[%]

Termogramy
grzejnika
płytowego bez
ekranu
zagrzejnikowego
(А) i z ekranem
(В); temperatura
wody na zasilaniu
A/B (91.2/91,1) i
powrocie
(70,2/72,2);
temperatura w
środku grzejnika
(74,6/75,5);
średnia
temperatura
powierzchni
grzejnika
(40,2±1,/37,8±2.6)
; temperatura w
pomieszczeniu
(22,1)