Pytanie 1

1. Czynniki komfortu cieplnego.

Czynniki związane z człowiekiem:

aktywność fizyczna, sposób odżywiania, wiek, samopoczucie, stan zdrowia, czas pobytu, zdolność adaptacji i aklimatyzacji, rytm dnia roku, płeć, wpływ etniczny, sytuacja socjalna;

czynniki związane z powietrzem:

temperatura powietrza, temperatura powierzchni otaczającej, prędkość powietrza, wilgotność, akustyka otoczenia, oświetlenie, kolorystyka pomieszczeń, jakość fizyczna i biologiczna, ciśnienie powietrza, koncentracja jonów, promieniowanie elektromagnetyczne, promieniowanie radioaktywne, komfort;

2. Bilans cieplny organizmu ludzkiego

Q - Q_d - Q_w - Q_ou - Q_oj = Q_p = Q_K + Q_R

Q- ilość ciepła wewnętrznego wytwarzanego w organizmie (W)

Q_d - straty ciepła jawnego na skutek dyfuzji pary wodnej przez skórę (pocenie)

Q_oj - straty ciepła jawnego podczas oddychania

Q_ou - straty ciepła utajonego podczas oddychania

Q_p - ilość ciepła przenikającego przez odzież

Q_K - straty ciepła przez konwekcję z zewnętrznej części odzieży

Q_R - straty ciepła przez promieniowanie z zewnętrznej powierzchni odzieży

Dla człowieka obowiązuje bilans cieplny

Q_M = Q + N

Q_M - strumień ciepła wytwarzany w kierunku czynności metabolicznych (przemiany materii)

Q - ciepło wew. wytwarzane w ciele człowieka

N - moc mechaniczna

η - współczynnik sprawności ruchowej

Q = Q_M (1 - η )

η =0 dla snu, siedzenia, i chodzenia po terenie równym

η = 0,2 dla chodzenia po terenie pochyłym

3. Równanie komfortu cieplnego

Temperatura skóry:

Ciepło odparowania potu:

Zatem równanie komfortu cieplnego będzie miało postać:

p_w - ciśnienie cząstkowe pary wodnej

w - prędkość przepływu

Pytanie 2

1. Klimat i pogoda

POGODA - zmienny w czasie i w przestrzeni stan fizyczny atmosfery ,który jest określony przez wspólne oddziaływanie czynności meteorologicznych panujących w danym miejscu

Podstawowe czynności meteorologiczne

• temperatura, wilgotność powietrza, prędkość wiatru, nasłonecznienie, ciśnienie atmosferyczne, czystość powietrza;

KLIMAT - jest to charakterystyczny, na przestrzeni wielu lat zmienność pogody uwarunkowany promieniowaniem słonecznym, rodzajem powierzchni ziemi cyrkulacją atmosfery. Parametry powietrza są czynnikami meteorologicznymi ich zmienność jest ustalona dla krótkiego okresu np. doby

Parametry klimatyczne - są to parametry, których zmienność jest ustalona miejscowości i wyrażona wartościami średnimi dla okresu rocznego ustalona na podstawie długotrwałych obserwacji z minimum 10 lat.

Wartość i zmienność czynników klimatycznych decyduje o wielkości urządzeń natomiast zmienność czynników meteorologicznych decyduje o ich eksploatacji i wyborze urządzeń automatycznej eksploatacji.

2. Dobowa i roczna zmienność czynników klimatycznych i ich wpływ na wielkość urządzenia ogrzewania

Podstawowym parametrem powietrza zewnętrznego, który maja wpływ na wielkość urządzenia ogrzewania wentylacji i klimatyzacji są:

• temperatura powietrza zewnętrznego

• wilgotność powietrza, nasłonecznienie

• prędkość wiatru

• ciśnienie atmosferyczne

Parametry te będą czynnikami metrologicznymi gdy ich zmienność jest ustalona dla krótkiego okresu czasu np. doby czy tygodni.

Parametry są czynnikami klimatycznymi gdy ich zawartość jest ustalone dla miejscowości i wyrażana wartościami średnimi dla okresu roku ustalonego na podstawie długoletnich obserwacji min 10 lat.

Przebieg dobowy temperatury najniższej występuje ok. 1 h przed wschodem słońca, najwyższa natomiast ok. 14 popołudniu czasu słonecznego.

Dla przebiegu dobowego wartość średnia i amplituda (min, max) zależą od:

• pory roku

• zachmurzenia

• prędkości i kierunku wiatru

Średnia temperatura dobowa:

Średnia temperatura miesięczna:

ild - ilość dni w miesiącu

Średnia temperatura roczna:

Pytanie 3

1. Obliczanie współczynników przenikania ciepła dla przegród wielowarstwowych i złożonych

Współczynnik przenikania ciepła przegrody budowlanej w [W/m²K]. Oblicza się ze wzoru:

R_si - opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej

R- opór warstwy przegrody, gdzie R obliczamy z zależności

d_i - grubość i - tej warstwy

λ_i - współczynnik przewodzenia ciepła i - tej warstwy

R_se - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej

U - współczynnik przenikania ciepła przegrody

Opór cieplny przegrody złożonej z warstw jednorodnych, ewentualnie z nie wentylowanych warstw powietrza, oblicza się z zależności:

Kres górny

Kres dolny

Całkowity opór cieplny R_T

Współczynnik przenikania ciepła przegrody jest odwrotnością całkowitego oporu cieplnego R_T

2. Współczynnik przenikania ciepła przegrody z mostkami liniowymi

Mostek cieplny nazywamy niewielką jej część słabiej izolowanej, dla której opór cieplny jest < niż opór cieplny całej przegrody.

Współczynnik przenikania ciepła U przegród z mostkami liniowymi oblicza się wg wzoru:

U_o - współczynnik przenikania ciepła przegrody bez uwzględnienia mostków cieplnych liniowych

Ψ_i - liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka liniowego o nr „i”

L_i - długość mostka liniowego o nr „i”

A - pole powierzchni przegrody o świetle przegród do niej prostopadłych, pomniejszone o pole powierzchni

Pytanie 4

1. Obliczanie zapotrzebowania na moc cieplną pomieszczeń o kubaturze do 600 m³ i powyżej 600 m³.

Jest to strumień ciepła, który powinien być dostarczony do pomieszczenia przez urządzenie grzejne w celu utrzymania temperatury t_i

Q_p - straty ciepła przez przenikanie

Q_w - zapotrzebowanie na ciepło wentylacji

d₁ - dodatek do strat ciepła przez przenikanie dla wyrównania wpływu niskich temperatur powierzchni przegród chłodzących pomieszczenia

d₂ - dodatek do strat ciepła przez przenikanie uwzględniający skutki nasłonecznienia przegród i pomieszczeń

1 + d₁ + d₂ - mnożnik dodatków

2. Metoda niemiecka obliczeń zapotrzebowania

Metoda niemiecka oceny zapotrzebowania na moc cieplną. Obliczenia prowadzone dla budynku jako całość

n₁, n₂, ... , n_n - współczynniki liczbowe dla poszczególnych przegród odpowiednio n = 1 dla przegrody stykającej sie z powietrzem zewnętrznym lub z gruntem w I strefie n = 0,9 dla stropu pod nie ogrzewanym pomieszczeniem (np. strop nad nie ogrzewana piwnicą)

W metodzie wskaźnikiem zapotrzebowania ciepła wyraża się wzorem:

W obliczeniach technicznych można przyjąć :

3. Proporcje strat ciepła przez przenikanie i strat na wentylacji w zależności izolacyjności cieplnej

W zależności od wieku zasobów zmieniają się wymagania dotyczące ochrony cieplnej budynku a w szczególności max dopuszczalnych współczynników przenikania ciepła przegród

Dopuszczalne współczynniki przenikania ciepła dla ściany zew. wynosi 0.3Wm²/K

Zmieniają się straty ciepła na przenikanie a straty ciepła na wentylacje pozostają stałe. Zapotrzebowanie ciepła na wentylacje wynika z wymagań higienicznych. Zapotrzebowanie na wentylacje można obniżyć stosując wentylację mechaniczną nawiewna, wywiewną z odzyskiem ciepła.

Pytanie 5

1. Obliczanie sezonowego zapotrzebowania ciepła na cele ogrzewania i wskaźnika E wg polskich norm

Q_h - sezonowe zapotrzebowanie na ciepło

V - kubatura ogrzewana

Q_h = Q_str - η · Q_zyski

Q_str = Q_z + Q_o + Q_d + Q_v + Q_gI+ Q_gII + Q_std

Q_zys = Q_s + Q_i

Q_z - straty ciepła przez przenikanie przez przegrody zewnętrzne w sezonie grzewczym

Q_o - straty ciepła przez przenikanie przez okna

Q_d - straty ciepła przez przenikanie przez dach

Q_v - straty ciepła na ogrzanie powietrza wentylacyjnego

Q_gI - straty ciepła przez przenikanie przez podłogę - 1 strefa

Q_gII - straty ciepła przez przenikanie przez podłogę - 2 strefa

Q_std - straty ciepła przez stropodach

Q_s - zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przezroczyste

Q_i - wewnętrzne zyski ciepła

Q_z - Straty ciepła w sezonie grzewczym przez przenikanie przez ściany zewnętrzne

U_i - współczynnik przenikania ciepła z uwzględnieniem mostków termicznych

∆U_o = 0,05

A_i - pole powierzchni ścian w świetle przegród prostopadłych;

U _i = U_o + ∆U_o

Q_o - Straty ciepła w sezonie grzewczym przez przenikanie przez okna

U_i - współczynnik przenikania ciepła;

A_i - pole powierzchni okien;

Qdz- Straty ciepła w sezonie grzewczym przez przenikanie przez drzwi zewnętrzne

A_dz - powierzchnia wszystkich drzwi 16,79 [m²]

U_dz - współczynnik przenikania ciepła 2.1 [W/m²K]

Q_std - Straty ciepła w sezonie grzewczym przez przenikanie przez stropodach

Q_gI - Straty ciepła w sezonie grzewczym przez przenikanie przez podłogę na gruncie

Q_V - straty przez wentylację

Q_s - zyski ciepła od promieniowania słonecznego

TR- współczynnik uwzględniający przepuszczalność cieplną okien 0.64

A_oi - powierzchnia okna;

S_i - suma promieni słonecznych na powierzchni danej orientacji w całym sezonie grzewczym i o danym nachyleniu

Wewnętrzne zyski ciepła

LD - długość sezonu grzewczego [d]

N - liczba osób

Lm - liczba mieszkań

φ_os - uśredniony strumień cieplny od oświetlenia

2. Sezonowe straty ciepła przez przenikanie na wentylacji

Straty ciepła w sezonie grzewczym na podgrzanie powietrza wentylacyjnego obl;iocza się ze wzoru:

ψ - wymagany strumień powietrza usuwanego z budynku [m³/h]

SD₂₃ - liczba stopniodni okresu ogrzewania odpowiednia so obliczania strat ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego (przy t_i = 23°C)

3. Sezonowe zyski ciepła przez przenikanie przez przegrody przeźroczyste

A_s - pole powierzchni przeszklenia

T_r - współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego dla danego oszklenia

S(m) - suma miesięczna całkowita promieniowania słonecznego na jednostki powierzchni w [kWh/m²] i zależy od orientacji

Z - zacienienie powierzchni

4. Klasyfikacja enzymatyczna budynków

Budynek standardowy E > 1,3 Eo		Budynek standardowy E ≈ Eo		Budynek o racjonalnej charakterystyce termo energetycznej E→ Erac ≤ 0,7 Eo		Budynek super izolowany E ≤ 0,5 Eo		Budynek heliatermiczny E ≤ 0,4 Eo
				Budynek o zminimalizowanych potrzebach cieplnych E0 → 0		Budynek bez ogrzewania Qh → Q		Budynek autarkiczny Qp → 0

BUBO - bez ogrzewania tzn. włącza się tylko ogrzewanie w sytuacjach ekstremalnych niskich temperatur zewnętrznych

BUAU - budynek autarkiczny czyli samowystarczalny tzn. zupełnie nie korzystający z urządzeń grzewczych wykorzystują energie z paliw kopalnych lub słońca

Pytanie 6

1. Wymagania oszczędności energii dla budynków różnego przeznaczenia

(U ≤ U_max, E ≤ E_o, ...)

Budynek i jego wymagania techniczna powinny być tak zaprojektowane aby utrzymać racjonalnie małe zużycia energii cieplnej.

Dla budynku wielorodzinnego (mieszkalnego) i zamieszkania zbiorowego sprawdza się wskaźnik sezonowego zapotrzebowania ciepła.

E (KWh/m³a)

E < E₀

E₀ - graniczny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania ciepła zależy od współczynnika kształtu budynku

a/V - współczynnik kształtu budynku

A - łączna powierzchnia przegród obudowy budynku tzn. ścian zew. , okien, stropodachów, stropu nie ogrzewanych piwnic. przegród kontaktujących się z gruntem (m²)

V - kubatura ogrzewanej części budynku

A/V < 0,2 E₀ = 29

0,2< A/V < 0,9 E₀ = 26,6 + 12 A/V

A/V >0,9 E₀= 37,4

Dla budynku mieszkalnego jednorodzinnego obowiązuje albo sprawdzenie wskaźnika E albo przyjęcie przegród zew. spełniających wymagania normy.

U_K < U_{K max}

Dla budynków użyteczności publicznej oraz budynków produkcyjnych obowiązuje sprawdzenie izolacyjności cieplnej przegród.

U_K < U_{K max}

2. Nowe rozporządzenie niemieckie limitujące zużycie energii pierwotnej.

Określa on dopuszczenie zużycia energii pierwotnej dla budynku łącznie na cele ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej, a wiec z uwzględnieniem wszelkich strat energii po stronie układu doprowadzających energie(straty wytwarzania przesyłu, dystrybucji i akumulacji i wykorzystywania ciepła z pomieszczenia)

Pytanie 7

1. Czynniki kształtujące wymiany powietrza w budynku

1) czynniki zewnętrzne

• wiatr ( prędkość, kierunek)

• współczynniki aerodynamiczne kształtu budynku

2) czynniki wewnętrzne

- szerokość przegród budowlanych (współczynnik infiltracji przegród budowlanych)

• wewnętrzny układ pomieszczeń budowlanych (rozplanowanie klatek schodowych, szybów wind, szybów sieciowych, które stanowią główne drogi rozprzestrzeniania powietrza między kondygnacjami)

• sposób rozwiązań wentylacji w budynkach wielokondygnacyjnych mieszkalnych do wysokości 4 kondygnacji - indywidualne kanały , do 11 kondygnacji - indywidualne lub zbiorowe kanały wentylacyjne grawitacyjne pod warunkiem łączenia kanałem wywiewnym za pomocą przepustów przez 2 kondygnacje, powyżej 11 kondygnacji- wentylacja mechaniczna, wywiewna

wentylacja mechaniczna nawiewna - wywiewna z zastosowaniem odzysku ciepła z powietrza wywiewanego - najlepsze rozwiązanie

2. Strumień objętości powietrza infiltrującego przez przegrody nieszczelne

Strumień objętości powietrza infiltracyjnego można wyznaczyć opierając się na

• współczynniku infiltracji odniesionej do powietrza




• współczynnik infiltracji odniesiony do długości szczelin




a_A- strumień objętości powietrza przepuszczanego przez m² powierzchni przegrody w jednostce czasu przy różnicy ciśnienia po obu stronach przegrody = 1 dPa

a_L.- strumień objętości powietrza infiltracyjnego przez 1 m² długości szczeliny w jednostce czasu przy różnicy ciśnień po obu stronach przegrody = 1 dPa

3. Wypadkowa szczelności budynku wskaźnik n₅₀

Miernikiem strzelności budynku jest wskaźnik n₅₀ czyli krotność wymiany powietrza w budynku przy referencyjnej różnicy ciśnień




taka różnica ciśnień odpowiada wielkości wiatru na budynek ok. 9 [m/s]

Szczelność zewnętrzna obudowy pomieszczenia	Budynki jednorodzinne		Budynki wielorodzinne
		n50 [1/h]	Π50 [m^2/m^3]	n50 [1/h]	Π50 [m^2/m^3]
Wysoka Średnia Niska	Poniżej 4 4 - 10 powyżej 10	Poniżej 1,2 x 10^-4 1,2 - 3,0 x 10^-4 Poniżej 3,0 x 10^-4	Poniżej 2 2 - 5 Powyżej 5	Poniżej 0,6 x 10^-4 0,6 - 1,5 x 10^-4 Poniżej 1,5 x 10^-4

Pytanie 8

1. Klasyfikacja instalacji centralnego ogrzewania

A) w zależności od połączenia z armaturą

• otwarte-paliwo stałe, biomasa

• zamknięta- pozostałe przypadki

otwarte zabezpieczone są otwartym naczyniem w zbiorczym (przed wzrostem ciśnienia)

zamknięte nie są połączone z armaturą zabezpieczone są zamkniętym naczyniem w zbiorczym przed wzrostem ciśnienia

B)w zależności od sposobu krążenia wody w instalacji

• instalacje grawitacyjne -ruch wody wywołany jest różnica gęstości wody w części opadowej i w znośnej każdego obiegu

• instalacje pompowe - ruch wody wywalany jest pompą, która wmontowana w obieg

C)w zależności od położenia sieci przewodów zasilających w stosunku do instalacji możemy wyróżnić instalacje

• z rozdziałem dolnym

• z rozdziałem górnym

D) w zależności od sposobu zasilania grzejników instalacji C.O. można podzielić na:

• dwururowe

• jednorurowe

2. Schematy instalacji centralnego ogrzewania




Schemat instalacji co. dwururowej grawitacyjnej schematu otwartego:

1. kocioł

1. otwarte naczynie wzbiorcze

2. grzejniki

3. sieć przewodów zasilających i powrotnych

4. sieć przewodów odpowietrzających


Schemat instalacji co. dwururowej pompowej schematu zamkniętego

1. wymiennik ciepła

2. przeponowe naczynie wzbiorcze

3. pompa obiegowa

4. termostatyczne zawory grzejnikowe

5. samoczynne zawory odpowietrzające


Schemat instalacji co. pompowej jednorurowej poziomej systemu zamkniętego

3. Schemat rozwiązań poziomów mieszkalnych w nowoczesnych instalacjach c. o.

Aktualnie w budownictwie mieszkalnym wielorodzinnym najczęściej stosowane są instalacje wielopoziomowe i mogą być stosowane w układzie dwururowym i jednorurowym.

W układzie ogrzewania jednorurowego czynnik grzejny przepływa przez wszystkie grzejniki połączone są szeregowo

Dla układów poziomych dwururowych stosujemy układy kolektorowe czyli II połączone z rozdzielaczy rozprowadzenie instalacji po obwodzie mieszkania.

Pytanie 9

1. Zabezpieczenie wodnych instalacji c. o.

Konieczność stosowania zabezpieczenia instalacji przed wzrostem temperatury i ciśnienia czynnika grzejnego powyżej wartości dopuszczalnych dla elementów składowych tych instalacji wynika z możliwości wzrostu tych parametrów w związku z wadliwą pracą instalacji.

Wzrost temperatury czynnika grzejnego powoduje wzrost jego objętości, a tym samym wzrost ciśnienia mogący prowadzić do awaryjnych uszkodzeń instalacji. Zabezpieczenie instalacji ogrzewania ma za zadanie przyjęcie skutków zakłóceń w pracy instalacji zarówno z przyczyn zewnętrznych np. brak dostawy energii elektrycznej do zasilania napędów pomp obiegowych, a także z powodów np.;

• brak dostaw energii elektrycznej do zasilania napędów pomp obiegowych

• nieprawidłowości podczas eksploatacji

2. Funkcje, schematy i dobór zabezpieczenia systemu otwartego i zamkniętego

Zabezpieczenie instalacji c. o. systemu otwartego może być stosowane w grawitacyjnych i pompowych systemach ogrzewania, w których temperatura wody na zasilaniu instalacji nie przekracza 100°C, a ciśnienie robocze nie jest > od dopuszczalnego dla stosowania urządzeń i elementów instalacji.

Zabezpieczenie instalacji systemu otwartego składa się z następujących elementów:

• naczynie wzbiorcze NW systemu otwartego

• Rury zabezpieczające

• Rury przelewowe

• Rura sygnalizująca umożliwia kontrole poziomu wody w naczyniu wybiorczym

• Rura cyrkulacyjna

• Rura odpowietrzająca

Zabezpieczenie systemu zamkniętego przy pomocy przeponowych naczyń wzbiorczych stosuje się przy instalacji naczyń wodnych. Nominalna temperatura zasilania nie przekracza 100°C. Max ciśnienie w miejscu łączenia naczynia wzbiorczego nie przekracza 100 [MPa]

Urządzenia zabezpieczające instalacje w układzie zamkniętym składa się z następujących elementów

• zaworu bezpieczeństwa

• naczynia wzbiorczego przeponowego

• rury wzbiorczej

• osprzętu

• układu regulacji automatycznej przy kotłach

Pytanie 10

1. Obliczanie rocznego zapotrzebowania na paliwa na cele centralnego ogrzewania

Na podstawie sezonowego zapotrzebowania na ciepło Q_h można wyznaczyć rzeczywiste sezonowe zapotrzebowanie na energie chemiczną paliwa Q z uwzględnieniem rodzaju i sprawności systemu ogrzewania oraz roczne zapotrzebowanie paliwa B.

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło na ogrzewanie budynków Q z uwzględnieniem sprawności można np. wyliczyć z wykorzystaniem następującego wzoru:




Mianownik wzoru wyraża całkowita sprawność systemu grzewczego i jest iloczynem współczynników sprawności η_w η_p η_r η_c oznaczających:

η_w - współczynnik sprawności wytwarzania ciepła, zależny od rodzaju źródła ciepła i określony z dokumentacji technicznej zgodnie z normami

η_p - współczynnik sprawności przesyłania ciepła, zależny od jakości izolacji i odległosci przesyłania ciepła

η_r - współczynnik sprawności regulacji systemu grzewczego

η_e - współczynnik sprawności wykorzystania ciepła, zależny od usytuowania grzejników, występowania osłon

W_t, W_d są to współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w okresie tygodnia i doby.

Wartości tych współczynników zależą od bezwładności cieplnej budynku i mogą być wyznaczone na podstawie modeli symulacyjnych lub przyjęte z tablic.

Pytanie 11

1. Rodzaje grzejników

GRZEJNIKI KOWEKCYJNE

a) klasyfikacja grzejników

-w zależności od zastosowania nośnika energii cieplnej oraz sposobu przekazywania

grzejniki możemy podzielić na:

• wodne

• parowe

• elektryczne

b) w zależności

• konwekcyjne

• promieniujące

W grupie grzejników konwekcyjnych znajdują się następujące rodzaje:

• płytowe

• płytowo- konwektorowe wykonane ze stali

Grzejniki członowe:

• stalowe

• żeliwne

• aluminiowe

Grzejniki rurowe:

• wykonane z rur gładkich

• rury ożebrowane

• łazienkowe (najczęściej)

GRZEJNIKI PROMIENIUJĄCE:

1) grzejniki płaszczyznowe w zależności od położenia

• ścienne

• podłogowe

• sufitowe

2) taśmy promieniujące (stosowane o dużej kubaturze)

3) promienniki podczerwieni

• gazowe

• elektryczne

warunki stawiane grzejnikom konwekcyjnym

• efektywność wysoka

• zwarta konstrukcja

• mała pojemność wodna

2. Zasady doboru grzejników konwekcyjnych

Powierzchnie ogrzewalna grzejnika konwekcyjnego należy obliczyć wg wzoru:




Q_g - obliczeniowa wydajność cieplna grzejnika [W]

U - współczynnik przenikania ciepła przez ściane grzejnika [W/m²K]

Δt_g średnica arytmetyczna różnica temperatur [K]

ε - współczynnik korygujący

Wydajność grzejników dobieramy na podstawie wzoru:

Q_g = Q ⋅ β _μ ⋅ β_S ⋅ β_T ·β_P·β_O

Q - obliczeniowe zapotrzebowanie pomieszczenia na ciepło

β_μ - współczynnik określający usytuowanie grzejnika;

β_S - współczynnik określający wpływ ochłodzenia wody w instalacji c.o.;

β_O - współczynnik określający obudowę grzejnika.

β_T - współczynnik uwzględniający zastosowanie zaworów termostatycznych.

β_p - współczynnik uwzględniający sposób podłączenia do instalacji

Współczynnik przenikania ciepła dla grzejnika oblicza się wg wzoru:




C, m, a - parametry stałe dla danego typu grzejnika i sposobu włączenia go do sieci przewodów

Δt_g - średnia arytmetyczna różnica temperatur

m - strumień masy czynnika grzejnego [kg/h]

Średnia różnica temperatur dla grzejników zasilanych wodą wyniosi:




Współczynnik korygujący ε w funkcji ilorazu końcowej io początkowej różnicy temperatur oraz wykładnika charakterystyki cieplnej grzejnika m można opisać wzorem:




Iloraz X można opisać jako:




Pytanie 12

1. Podstawy obliczeń hydraulicznych instalacji c. o.

Strumień masy czynnika m płynącego w działce dla warunków obliczeniowych wyznacza się z zależności :




m - obliczeniowy strumień masy czynnika grzejnego

Q - obciążenie cieplne działki

t_z - obliczeniowa temperatura czynnika zasilającego

t_p - obliczeniowa temperatura czynnika powrotnego

c_p - ciepło właściwe wody

Dla każdego z obiegów przy przepływach nominalnych powinien być spełniony warunek:




przy jednoczesnym spełnieniu kryteriów dławienia elementów regulacyjnych.

Δp_cz - panujące w obiegu ciśnienie czynne, wynikające głównie z ciśnienia wytworzonego przez pompę obiegową [Pa]

Δp_i - strata ciśnienia działki lub elementu instalacji [pa]

R_i - jednostkowy liniowy spadek ciśnienia w i - tej działce

li - długość i - tej działki

Z_e - straty ciśnienia elementów instalacji wynikające z ich charakterystyk hydraulicznych

n - liczba działek w obiegu

Jednostkowy liniowy spadek ciśnienia wywołany oporami tarcia określa się z zależności:




λ - współczynnik tarcia wewnętrznego zależy od średnicy d_w i chropowatości bezwzględnej przewodu k oraz od liczby Reynoldsa

d_w - średnica wewnętrzna przewodu [m]

w - prędkość czynnika w działce [m/s]

ρ_śr - gęstość czynnika odpowiadająca śr. temperaturze czynnika obiegu

prędkość czynnika w przewodzie




Straty ciśnienia wywołane oporami miejscowymi




2. Ciśnienie czynne w instalacji grawitacyjnej i pompowej

W ogrzewaniach wodnych grawitacyjnych siłą napędową powodujące krążenie czynnika grzejnego w każdym obiegu jest ciśnienie czynne grawitacyjne wywołane różnicą gęstości wody w przewodach zasilającym i powrotnym obiegu. Ciśnienie czynne grawitacyjne wyznacza się dla rozdziału dolnego wg:




h - różnica wysokości pomiędzy środkiem grzejnika w rozpatrywanym obiegu i środkiem źródła ciepła [m]

ρ_z - gęstość wody o temperaturze zasilania t_z

ρ_p - gęstość wody o temperaturze powrotu t_p

g - przyspieszenie ziemskie

Ciśnienie czynne grawitacyjne wyznacza się dla rozdziału górnego wg:




Δp_ochł - dodatkowe ciśnienie czynne wynikające z ochłodzenia wody w przewodach rozdziału górnego

W ogrzewaniach pompowych przyjmuje się, ze ciśnienie czynne jest sumą ciśnienia czynnego wytwarzanego przez pompę w instalacji oraz 0,7 wartości ciśnienia czynnego grawitacyjnego, zgodnie z zależnością:




Δp_p - ciśnienie wytworzone przez pompę [Pa]

Δp_{cz gr} - ciśnienie czynne grawitacyjne

Ciśnienie czynne w ogrzewaniu podłogowym




3. Straty ciśnienia przewodów

Straty ciśnienia wywołane oporami tarcia i stratami miejscowymi na działkach dla stali

R =1,5210^-5m^1,96d_w ^{- 5,205} [Pa/m]

Straty ciśnienia dla wszystkich obiegów




Straty ciśnienia w pozostałych obiegach poza najniekorzystniejszym na zaworze termostatycznym




Pytanie 13

1. Charakterystyka materiałów stosowanych w instalacjach c. o. (zalety i wady, stosowane prędkości i chropowatość)

PRZEWODY(stosowane materiały)

• stal

• miedź

• tworzywa sztuczne

• polietylen(PEX)

• polipropylen(PP)

• polibutylen(PB)

• chlorowany polichlorek winylu(PVC-C)

PRZEWODY STALOWE

- zalety

• niska cena

• mała rozszerzalność liniowa

• odporność na niskie i wysokie temp.

• duży zakres średnic

-wady

• podatność na korozje

• pracochłonne łączenie

• możliwość zarastania przewodów

PRZEWODY MIEDZIANE

-zalety

• odporność na korozje

• odporność na niskie i wysokie temp.

• brak osadów zmniejszających przekrój rur

• cieńsze ścianki

-wady

• wyższa cena

• większa rozszerzalność liniowa

PRZEWODY Z TWORZYW SZTUCZNYCH

-zalety

• odporność na korozje

• tłumienie drgań

• mały współczynnik przewodzenia ciepła

• elastyczność

-wady

• wrażliwość na niskie i wysokie temp.

• przepuszczanie tlenu do instalacji

• duży współczynnik rozszerzalności liniowej

• nieodporne na uszkodzenia mechaniczne

• wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe

2. Kompensacja wydłużeń cieplnych przewodów




α - współczynnik rozszerzalności liniowej


l - długość przewodu [m]

Δt - różnica temperatur między temperaturą czynnika w rurze a otoczeniem

- kompensacja naturalna

• prawidłowe rozmieszczenia materiałów stałych

• prowadzenie przewodów łukami

- kompensatory u - kształtne

- kompensatory solowe ( mieszkowe)

Kompensacja naturalna

• długość ramienia elastycznego




K -stała materiałowa zależna od rodzaju rur

d - średnica zewnętrzna przewodu [mm]

Δl - wydłużenie liniowe

Kompensacja naturalna - długość ramienia elastycznego z naciągiem wstępnym




K - stała materiałowa

Kompensacja - kompensatory U - kształtne




A_min - szerokość kompensatora

SA. - odstęp bezpieczeństwa

Δl - wydłużenie liniowe [mm]

SA =150 mm dla rur tworzywowych

Kompensacja - wydłużeń cieplnych - zasady

• graniczna długość przewodu nie wymagająca kompensacji Sm

• umożliwienie każdemu odcinkowi rury rozszerzanie się bez ograniczeń

niedopuszczanie do działania odkształcenia na zbyt krótkim odcinku

Pytanie 14

1. Izolacje stosowane w instalacjach c. o.

Zadaniem techniki izolacyjnej jest zmniejszenie gęstości strumienia ciepła przez zastosowanie pomiędzy ciałami wymieniającymi ciepło warstw

• ograniczenie strat ciepła przewodów

• utrzymanie temp. nośnika ciepła wewnątrz przewodu na wymaganym poziomie

• ograniczenie kondensacji pary wodnej na ściankach rurociągu

• eliminacja szumów i drgań pochodzących od instalacji

Wymagania stawiane izolacjom cieplnym

• efektywność cieplna zależy od właściwości cieplnych izolacji

• stabilność właściwości ocieplanych w czasie

• niska zawartość wilgoci i mała zdolność jej absorpcji z otoczenia

• odporność na szybkie zmiany temperatury

• niezależność właściwości cieplnych od położenia geograficznego

Cechy pozostałe

• gęstość materiału izolacyjnego

• właściwości wytrzymałościowe

• rozszerzalność objętościowa

• odporność na szok termiczny

• nieszkodliwość dla człowieka

Efektywność energetyczna

• różnica temperatur pomiędzy zewnętrznymi powierzchniami warstwy izolacji

• grubość warstwy izolacji

• pole powierzchni przepływu ciepła

• współczynnik przewodzenia ciepła

Porowatość izolacyjności cieplnej wybranych materiałów izolacyjnych i betonu

• wytyczne niemieckie - materiał o współczynniku przewodności cieplnej <0,1 [W/mK]

• wytyczne polskie - materiał termoizolacyjny, którego współczynnik przewodzenia ciepła w temp. 20°C nie jest większy niż 0,175 [W/mK] przeznaczony do izolacji termicznej budynku

• przemysłowych urządzeń cieplnych i chłodniczych

O wyborze rodzaju i grubości izolacji decydują następujące czynniki:

• czynniki cieplne - efektywność cieplna, stabilność właściwości cieplnych w czasie

• czynniki techniczne wynikające z warunków zastosowania - gęstości, właściwości wytrzymałościowych, rozszerzalność liniowa i objętościowa

• czynniki technologiczne i ekonomiczne

Izolacja przewodów - materiały

• spieniony kauczuk syntetyczny (instalacje grzewcze, sanitarne i klimatyzacyjne)

• polietylen (instalacje ciepłej i zimnej wody)

• lekka pianka poliuretanowa (instalacje ciepłej i zimnej wody oraz do centralnego ogrzewania)

Izolacja przewodów - właściwości materiałów

- opór przenikalności pary wodnej

Im większy współczynnik oporu przenikalności przy wodnej tym silniej w czasie wzrasta zawilgocenie materiału izolacyjnego, co prowadzi do zwiększenia współczynnika przenikania ciepła.

Pytanie 15

1. Najważniejsze wymagania budowlane i instalacyjne dla kotłowni na paliwo gazowe oraz olejowe

Wymagania budowlane dla paliwa gazowego

• kotły mogą być umieszczone w piwnicy lub na dolnej kondygnacji budynku w pomieszczeniach nie przeznaczonych do stałego przebywania ludzi

• kotłów nie ustawia się w:

• klatkach schodowych

• przedsionkach

• pomieszczeniach niebezpiecznie pożarowo

• Wysokość pomieszczenia powinna być nie mniejsza niż 2,2 [m]

• Pomieszczenie kotłów powinno posiadać niezamykany otwór wentylacji nawiewnej o powierzchni minimum 200 cm² o dolnej krawędzi umieszczonej max 30 [cm] nad podłogą

• Dopuszcza się doprowadzenie powietrza zewnętrznego z pomieszczeń sąsiednich wyposażonych w wentylacje naturalną nawiewną

• Podłoga lub ściana bezpośrednio pod kotłem nie może być wykonana z materiałów palnych

Wymagania instalacyjne dla paliwa gazowego

• przewody w kotłowni powinny być prowadzone tak, aby wysokość przejścia nie była mniejsza niż 2 [m]

• Armatura powinna być dostępna z poziomu podłogi, albo z pomostów na wysokości poniżej 1,8 [m] od poziomu obsługi

• Instalacja wodociągowa nie może być w sposób stały podłączona z instalacją ogrzewania (połączenie wężem elastycznym)

• Na podejściu instalacji wodociągowej do napełnienia powinien być zainstalowany:

• Wodomierz

• Manometr

• Zawór odcinający

• Zawór zwrotny

• Wężyk do złączki

• Wyposażenie sanitarne ko0tłowni to min:

• Umywalka

• Punkt czerpalny wody

• Odwodnienie

Kotły należy instalować taki sposób, aby odległość miedzy przegrodą, w której są umieszczone otwory wentylacji nawiewnej, a palnikami kotłów była nie mniejsza niż 1,5 [m]

Pytanie 16

1. Wymagania dotyczące magazynów oleju w budynkach

DOTYCZY PRZEGRÓD

• podłoga szczelna i nienasiąkliwa, wykonuje je się w formie wanny, która będzie w stanie zatrzymać paliwo, które się wydostanie.

MAGAZYNY OLEJOWE

• dla małych kotłowni - w pomieszczeniach kotła oddzielony od kotła ścianką, której wysokość powinna taka aby różnica między górną granicą i zbiornikiem = 30 cm ( są to zbiorniki z tworzyw sztucznych także zbiornik dwu płaszczowy)

jeżeli magazyn jest wewnątrz budynku stosuje się zbiorniki i zachodzą następujące zasady:

• przechowywanie oleju o pojemności >500 dm³ powinno się odbywać w wydzielonym pomieszczeniu max do 100 m³ oleju wewnątrz

• wentylacja wywiewno - nawiewna o krotności wymiany n=2 - 4 [wym/h]

• zbiornik o pojemności 100 dm³ mogą być w pomieszczeniu kotłowni

2. Systemy rozprowadzania oleju

Instalacje doprowadzające olej wykonywane są: z rur miedzianych łączonych lutem twardym lub za pomocą złączy zaciskowych albo z rur stalowych łączonych za pomocą spawania, połączeń kołnierzowych lub gwintowanych. Wymagania dotyczące prowadza­nia przewodów są następujące:

• przewody muszą być ułożone na stałe, nie mogą stanowić podpory dla innych ruro­ciągów,

• przewody podziemne prowadzi się w kanale z przekryciem warstwą gruntu o grubości minimum 0,6m

• w pomieszczeniach przewody prowadzone są w bruzdach w posadzce lub na ścianie w osłonie z blachy,

• przejścia przez przegrody budowlane powinny następować w rurach ochronnych.

Przewody olejowe mogą być rozprowadzone w układzie jednorurowym, dwururowym lub pierścieniowy

Dla zapewnienia efektywniejszego odpowietrzania oraz łatwiejszej regulacji wydajności palników zalecane są układy dwururowe z przewodem upustowym do zbiornika oleju. Przewody doprowadzające do kotła są wyposażone w filtr i zawór blokowy odcinający przepływ w obu przewodach. Palniki są zwykle podłączone do instalacji przewodami elastycznymi o długości około 1 m.

W systemie jednorurowym pompa palnika olejowego musi być dostosowana do tego systemu i zaopatrzona w urządzenie odpowietrzające. Wymiarując przewody instalacji olejowej przyjmuje się następujące wartości:

• wydatek przewodu równy wymaganej wydajności pompy paliwowej w palniku,

• prędkość przepływu w rurociągach ssących 0,2 - 0,4 m/s,

• prędkość przepływu w rurociągach tłocznych 0,4 - 0,5 m/s,

• dopuszczalne podciśnienie 40 kPa,

• dopuszczalne temperatury oleju 40°C.

Pytanie 17

1. Sterowanie i automatyka źródła ciepła

Do podstawowych zadań układu sterowania pracą źródła ciepła zalicza się:

dopasowanie parametrów, ilości i okresów dostaw czynnika grzewczego do wymagań poszczególnych obiegów grzewczych oraz dostosowanie chwilowej mocy cieplnej kotła do aktualnego zapotrzebowania po stronie odbiorników ciepła,

2. Sterowanie kotłem na potrzeby ogrzewania

Sterowanie kotłem na potrzeby ogrzewania może być realizowane za pomocą regulatora pokojowego lub pogodowego.

Regulator pokojowy jest to regulator stałowartościowy z wbudowanym czujnikiem tem­peratury o dużych wahaniach temperatury. Regulator steruje pracą kotła poprzez przekazanie informacji o jego włączeniu lub wyłą­czeniu w zależności od temperatury w pomieszczeniu reprezentatywnym. Warunkiem poprawności utrzymania zadanej temperatury w całym budynku jest:

właściwy wybór pomieszczenia reprezentatywnego, właściwy montaż regulatora, właściwy dobór grzejników, nie łączenie dwóch przeciwstawnych układów sterowania czyli w pomieszczeniu re­prezentatywnym nie należy montować głowic termostatycznych.

Regulator pogodowy zmienia temperaturę zasilania instalacji w zależności od tempera­tury zewnętrznej. Po zmierzeniu temperatury zewnętrznej regulator oblicza na podstawie nastawionej krzywej grzewczej wymaganą temperaturę zasilania instalacji i następnie stara się tak sterować źródłem ciepła, aby zmierzona temperatura zasilania była równa wyliczonej. Doboru krzywej grzania można dokonać automatycznie lub ręcznie poprzez stawienie jej przesunięcia i nachylenia w zależności od charakterystyki cieplnej budynku. Optymalizacja krzywej grzania polega na zmianie kąta nachylenia krzywej grzania, aby w rezultacie uzyskać żądaną wartość temperatury w pomieszczeniu reprezentatywnym

3. Sposoby realizacji priorytetu c. w. u.

Pytanie 18

1. Dobór mocy cieplnej źródła ciepła na cele c.o. i c. w. u.

2. Dobór podgrzewacza pojemnościowego

3. Zalecenia dotyczące wyboru systemu przygotowania c. w. u.

Pytanie 19

1. Rozdzielanie obiegów hydraulicznych w kotłowni - cel, sposoby rozdzielacza, schematy zastosowań rozdzielaczy hydraulicznych

Pytanie 20

1. Klasyfikacja kominów

Ze względu na:

Konstrukcję: jednowarstwowe (murowane, betonowe, żelbetowe, stalowe); wielowarstwowe (nierdzewne, cynkowane); LAS -powietrzno spalinowy ,(doprowadzający powietrze do paleniska i odprowadzający spaliny)

Funkcję: -dymowe(paliwa stałe) -spalinowe(paliwa gazowe i płynne) -wentylacyjne(nawiewno-wywiewne)

Charakter pracy: -mokre(temp.spalin 80-160st.C) -suche(powyżej 160st.C) -pracujące w nad- i podciśnieniu (ciśnienie wyższe od zewnętrznego)

2. Najpopularniejsze konstrukcje

(rysunki)

3. Wzory na przekrój poprzeczny komina

1.)Wg. Przybliżeń wzorów empirycznych:

-Radtenbacher:
-Sander:


n - zależny od rodzaju paliwa

h - wysokość komina

a - zależy od rodzaju paliwa i usytuowania komina

2.)Prędkość przepływu i sprawdzamy warunek ciśnieniowy i temperaturowy:




4. Warunki ciśnieniowe dla układów spalinowych pracujących w podciśnieniu i nadciśnieniu

5. Warunki temperaturowe

-dla pary suchej:


-dla pray mokrej:


T_SCW - temperatura wewnętrzna powierzchni ścianki u wylotu z komina

T_PR - temperatura punktu rosy spalin

Pytanie 21

1. Zalety i ograniczenia dotyczące stosowania ogrzewań podłogowych

-niewidoczność powierzchni grzejnych

-bardziej równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu(mniejszy pionowy gradient temperaturowy)

-odczucie komfortu przy niższej temperaturze powietrza wewnętrznego

-dzięki obniżeniu temp. powietrza wew. obniżenie zużycia energii dla budynku

-możliwość zastosowania do chłodzenia pomieszczeń latem

-z uwagi na niższą temperaturę zasilania możliwość zastosowania kotłów kondensacyjnych i niekonwencjonalnych źródeł energii w źródle ciepła oraz podłączenie do sieci cieplnej do przewodu powrotnego od elektrociepłowni

-duża bezwładność cieplna zwłaszcza dla konstrukcji z zabetonowanym murem grzewczym

-brak możliwości późniejszych zmian powierzchni grzejnych

-wyższe koszty w stosunku do tradycyjnych ogrzewań płasz.

-ograniczenia w stos. ogrzewań płaszczyznowych wynikają również z dopuszczalnej temperatury powierzchni grzejnej, a te z kolei wynikają z ograniczeń higienicznych przez wymianę ciepła przez stopę

2. Konstrukcja podłogi grzejnej w technologii mokrej




Rury grzejne ułożone są w warstwie jastrychu w taki sposób, aby jastrych otaczał rury na całym ich obwodzie.

1.	tynk wewnętrzny
2.	listwa podłogowa
3.	izolacja brzegowa
4.	wykładzina podłogowa
5.	warstwa wyrównawcza
6.	jastrych
7.	rura grzejna
8.	folia przeciwwilgociowa np.
	polietylenowa
9.	izolacja cieplna i akustyczna
10.	izolacja przeciwwilgociowa
11.	strop konstrukcyjny
12.	grunt

3. Wymagania cieplne i technologiczne dotyczące warstw podłogi

-jastrych -warstwa wyrównawcza temperatury przejmująca obciążenia użytkowe i rozkładająca je na mniej odporne warstwy izolacji akustycznej. Grubość większa o 45mm od zewnętrznej średnicy rur przy czym przykrycie rur jastrychu powinno wynosić co najmniej 40mm. Powinien otaczać rury na całym jej obwodzie i często stosujemy dodatki które zwiększają współczynnik przewodzenia ciepła oraz plastyfikatory - emulsje do jastrych u które zwiększają otoczenie przewodów grzejnych i zapewniają samoprz. się posadzki. Najczęściej stosuje się jastrych cementowy o „d” do 8mm, w ilości 300/350 km/m3. Stosunek woda-beton= 0,45, wytrzymałość 22,5 MPa. Przy układaniu jastrychu najpierw wylewa się jastrych do krawędzi rur, a potem po rozp. wiązania do właściwej wysokości. W czasie wylewania rury powinny być wypełnione wodą pod ciśnieniem 0,3-0,4 MPa,, aby były widoczne uszkodzenia rur. Wylany jastrych stanowi tak zwana podłogę pływającą niezwiązaną z żadną ścianą i mogącą się wydłużać.

4. Wstępny dobór grzejnika podłogowego

Dobór grzejnika podłogowego następuje na podstawie tablic lub monogramów, w taki sposób aby dla każdego obiegu i oporu wykł. podłogowej należy dobrać taki nastaw rurek i takie
dla których deklarowana gęstość strumienia ciepła


-Długość obiegu grzejnego:


-Ze względu na straty ciśnienia:


-Ogólne warunki doboru grzejnika podłogowego:

-


-wydajność obiegu =zapotrzebowanie ciepła

-


5. Układ przewodów w podłodze grzejnej

Rury grzejne ułożone są w warstwie jastrychu w taki sposób, aby jastrych otaczał rury na całym ich obwodzie. Podłogi w budownictwie wykonywane są ,£<o „pływające", tzn. warstwa jastrychu nie jest związana konstrukcyjnie z żadną przegrodą.

Pytanie 22

1. Regulacja eksploatacyjna - rodzaje

Regulacja eksploatacyjna może następować jako regulacja jakościowa (zmiana temperatury wody grzejnej), ilościowa (zmiana przepływu wody grzejnej) lub mieszana ilościowo - jakościowa; możliwe jest także okresowe wyłączanie poszczególnych płaszczyzn grzejnych, czyli regulacja dwupołożeniowa.

REGULACJA EKSPLOATACYJNA urządzenia centralnego ogrzewania polega na dostosowaniu mocy grzejnika do potrzeb cieplnych przy założeniu utrzymania na zadanym poziomie temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach. W sezonie grzewczym mamy do czynienia ze zmianą temperatury czyli potrzeby temperatury są różne.

Wskaźnikiem stopnia niezbędnej zmiany mocy cieplnej jest współczynnik obciążenia cieplnego urządzenia grzewczego




Qx - zapotrzebowanie na moc cieplną eksploatacyjną (w chwili sezonu grzewczego)

Q - obliczanie zapotrzebowania na moc cieplną








W metodzie regulacji eksploatacyjnej zmianę mocy cieplnej grzejnika uzyskuje się poprzez odpowiednią zmianę średniej różnicy temperatury.


w chwili


Jest to najczęściej stosowana w instalacjach C.O regulacja jakościowa polegająca na zmianie parametrów czynnika na zasilaniu i powrocie.

2. Podstawy teoretyczne regulacji jakościowej: wykres regulacyjny dla regulacji jakościowej

Pytanie 23

1. Termostatyczne regulatory grzejnikowe

2. Budowa i zasada działania TRG

3. Rodzaje czynników, zasady ich realizacji

4. Charakterystyka statyczna regulatora

5. Współczynnik przepływu k_v

6. Autorytet zaworu

7. Inne rozwiązania np.: zawory trójdrogowe (ich autorytet, funkcje trójdrogowych zaworów mieszających).

Pytanie 24

1. Stabilizacja hydrauliczna instalacji c.o. - zawory nadmiarowo - upustowe

2. Regulatory różnicy ciśnienia typu dławiącego

3. Zadania i schematy

Pytanie 25

1. Sprężarkowe pompy ciepła

2. Obieg w układzie T - s; lpg - h.

3. Współczynnik wydajności grzejnej i chłodniczej

4. Stosowane dolne źródła ciepła i ich charakterystyka

18

---