CENTRALNE OGRZEWANIE

część I

dr inż. Adam Ujma

dr inż. Adam Ujma

Politechnika Częstochowska

Wydział Budownictwa

Katedra Budownictwa Ogólnego i

Fizyki Budowli

CENTRALNE

CENTRALNE

OGRZEWANIE

OGRZEWANIE

Rodzaje przekazywania ciepła w budynku

Rodzaje przekazywania ciepła w budynku

:

:

bezpośrednie – kocioł grzewczy
pośrednie - wymiennik

Podstawowe elementy:

Podstawowe elementy:

źródło ciepła
przewody (przenoszące: wodę, parę,

powietrze,

prąd elektryczny)

grzejniki

1.

Sposób wywołania krążenia (siła napędowa wody)

grawitacyjne
pompowe

2.

Sposób połączenia układu z powietrzem

atmosferycznym

system otwarty
system zamknięty

3.

Prowadzenie przewodów zasilających (sposób

rozdziału wody)

z rozdziałem dolnym
z rozdziałem górnym

4.

Liczbę przewodów (sposób rozprowadzenia wody)

jednorurowe
dwururowe

OGRZEWANIE WODNE –

OGRZEWANIE WODNE –

podział ze względu na:

podział ze względu na:

5.

Temperaturę zasilania

niskotemperaturowe – do 100

o

C (95

o

C)

z reguły 75

o

C

średniotemperaturowe – 100  115

o

C

wysokotemperaturowe – ponad 115

o

C

6.

Rodzaj energii lub paliwa

paliwa stałe
olej opałowy
paliwa gazowe
energia elektryczna
energia odnawialna (promieniowanie
słoneczne, energia geotermalana i in.)

System stosowany najczęściej w nowych instalacjach

grzewczych to ogrzewanie wodne, dwururowe z

rozdziałem dolnym, system zamknięty

Ogrzewanie parowe

Ogrzewanie parowe

– podział podobny jak w

przypadku ogrzewania wodnego

Ze względu na ciśnienie w przewodach podział

instalacji na:

wysokociśnieniowe – ponad 0,17 MPa
średniociśnieniowe – 0,11  0,17 MPa
podciśnieniowe – 0,02  0,11 MPa

Przewody zasilające – parowe
Przewody powrotne – kondensacyjne

Ogrzewanie powietrzne

Ogrzewanie powietrzne

- podział

bezpośrednie
pośrednie (ciepło w wodzie lub parze

dostarczane jest do wymiennika – nagrzewnicy)

Siła wywołująca przepływ powietrza:

grawitacyjne
z pobudzaniem mechanicznym (wentylator)

Użyte powietrze:

zewnętrzne
recyrkulacyjne
mieszane

Źródło ciepła, rodzaj paliwa:

kocioł, piec na paliwo stałe
kocioł, piec na gaz lub olej
nagrzewnica elektryczna

Ogrzewanie elektryczne

Ogrzewanie elektryczne

-

podział

podłogowe
ścienne
sufitowe
mieszane

KOTŁY

KOTŁY

Podział ze względu na:

materiał

materiał

żeliwne
stalowe

nośnik ciepła

nośnik ciepła

wodne
parowe

paliwo

paliwo

stałe
ciekłe
gazowe

spalanie

spalanie

dolne
górne

Temperatura wody na zasilaniu:

< 100

o

C (kotły niskotemperaturowe nowej

generacji – 75

o

C, nowoczesne kotły

kondensacyjne – 40

o

C)

100  115

o

C

 115

o

C

Ciśnienie robocze

: nadciśnieniowe (szczelne w

stosunki do pomieszczenia) lub o naturalnym

ciągu

 0,17 MPa
> 0,17 MPa

Usytuowanie:

stacjonarne
ruchome
przenośne

Moc grzewcza:

Moc grzewcza:

kotły ogrzewcze – moc – Q  1 MW,

temperatura zasilania wody - tz <

115

o

C

ciśnienie pary - p  0,17 MPa

kotły energetyczne - moc – Q > 1 MW,

temperatura zasilania wody - tz 

115

o

C

ciśnienie pary - p > 0,17 MPa

DOBÓR KOTŁÓW

DOBÓR KOTŁÓW

Wielkości techniczne

powierzchnia ogrzewalna – A, m

2

–

powierzchnia omywana

przez spaliny i

wodę

moc znamionowa – Q

n

, W – moc uzyskana w

warunkach

pomiarowych przy ciągłym

spalaniu

natężenie powierzchni ogrzewalnej – q, W/m

2

A

Q

q

n



sprawność kotła – , %

Q – moc oddana nośnikowi ciepła
E

e

– energia wyjściowa zawarta w

„spalinach

suchych”

E

i

– energia wewnętrzna wynikająca z

wartości

opałowej paliwa

Sprawność uzyskiwana w warunkach
laboratoryjnych jest zazwyczaj 10  15 %

wyższa od uzyskiwanej w warunkach
rzeczywistych

i

e

n

E

E

Q

Q 





W przypadku kotłów kondensacyjnych
sprawność może przekroczyć 100%

E

H2O

- energia zawarta w parze wodnej

i

O

H

e

E

E

E

2







Rozkład ciśnienia dla kotła z ciągiem naturalnym

Rozkład ciśnienia dla kotła z ciągiem naturalnym

Zakres pracy kotłów starej i nowej generacji

Zakres pracy kotłów starej i nowej generacji

KOTŁY

KOTŁY

OGRZEWCZE

OGRZEWCZE

Kondensacyjny kocioł ogrzewczy z palnikiem i podmuchem i

Kondensacyjny kocioł ogrzewczy z palnikiem i podmuchem i

zintegrowanym kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

zintegrowanym kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

Kondensujący kocioł ogrzewczy z palnikiem atmosferycznym i

Kondensujący kocioł ogrzewczy z palnikiem atmosferycznym i

zintegrowanym wymiennikiem ciepła oraz wentylator spalin

zintegrowanym wymiennikiem ciepła oraz wentylator spalin

Gazowy kocioł ogrzewczy z palnikiem z podmuchem i

Gazowy kocioł ogrzewczy z palnikiem z podmuchem i

zewnętrznym kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

zewnętrznym kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

Kondensacyjny kocioł ogrzewczy z palnikiem z podmuchem i

Kondensacyjny kocioł ogrzewczy z palnikiem z podmuchem i

podłączonym następnie kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

podłączonym następnie kondensacyjnym wymiennikiem ciepła

WYMIENNIKI

WYMIENNIKI

CIEPŁA

CIEPŁA

Typy:

woda – woda
woda – para (woda pod dużym ciśnieniem, tz >

100

o

C )

para – woda (skraplacz)
woda – powietrze
powietrze – powietrze
para – powietrze (nagrzewnica powietrza)

Moc cieplna wymiennika – Q

Moc cieplna wymiennika – Q

log

t

A

k

Q









2

1

2

1

log

ln

t

t

t

t

t















Rodzaje

Rodzaje

wymienników:

wymienników:

współprądowy

przeciwprądow
y

krzyżowy (rodzaj wymiennika

przeciwprądowego)





t

– współczynnik określający charakter

przepływu krzyżowego

(dobierany z wykresu)

log

t

t

t

s













Wskaźnik mocy

– parametr porównawczy

konstrukcji wymienników

m

Q

w

m



m –
masa

Starsze konstrukcje

Nowe konstrukcje

k = 200  500 W/(m

2

K)

w

m

= 500 600 W/kg

k = 1500  2500 W/

(m

2

K )

w

m

> 5000 W/kg

WYMIENNIK KOMPAKTOWY

WYMIENNIK KOMPAKTOWY