Instalacje ogrzewania

background image

1

dr in

ż

. Paweł K

ę

dzierski

dr in

ż

. Michał Strzeszewski

Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Politechniki Warszawskiej
Narodowa Agencja Poszanowania Energii S.A.


Instalacje ogrzewania

(cz. 2)


5 Systemy ogrzewania

5.1

Centralne ogrzewanie wodne

W Polsce ponad 95% wszystkich ogrzewa

ń

centralnych stanowi centralne ogrzewanie wodne,

w którym jedno

ź

ródło ciepła, umieszczone zazwyczaj w piwnicy, obsługuje wszystkie ogrzewane

pomieszczenia w budynku, za

ś

no

ś

nikiem ciepła jest gor

ą

ca woda. Ogrzewanie to ma nast

ę

puj

ą

ce

zalety: prosta obsługa, dost

ę

pno

ść

elementów instalacji, mo

ż

liwo

ść

samodzielnego jej wykonania;

du

ż

e bezpiecze

ń

stwo eksploatacji; łatwo

ść

centralnej regulacji temperatury wody wypływaj

ą

cej ze

ź

ródła ciepła, oraz regulacji miejscowej, np. zaworami termostatycznymi; długa

ż

ywotno

ść

instalacji

przy jej prawidłowej eksploatacji; jak równie

ż

nieliczne wady, np. niebezpiecze

ń

stwo zamarzni

ę

cia i

uszkodzenia elementów instalacji.

Rozró

ż

nia si

ę

dwa podstawowe rodzaje centralnych ogrzewa

ń

wodnych: ogrzewania grawita-

cyjne i pompowe.

W ogrzewaniu grawitacyjnym obieg wody spowodowany jest wył

ą

cznie ró

ż

nic

ą

g

ę

sto

ś

ci wody

ogrzanej (zasilaj

ą

cej) i schłodzonej w grzejnikach (powrotnej). Ró

ż

nica g

ę

sto

ś

ci wywołuje ró

ż

nic

ę

ci

ś

nie

ń

, zwan

ą

ci

ś

nieniem czynnym, które słu

ż

y do pokonania oporów hydraulicznych instalacji. Przy-

rost obj

ę

to

ś

ci zwi

ą

zany z ogrzewaniem wody, przejmowany jest przez otwarte naczynie wzbiorcze.

Ogrzewania grawitacyjne maj

ą

nast

ę

puj

ą

ce istotne wady: du

ż

e przekroje przewodów (wi

ę

ksza bez-

władno

ść

i koszt inwestycyjny), ograniczona mo

ż

liwo

ść

prowadzenia przewodów i zasi

ę

g ogrzewania,

wymaganie minimalnych oporów hydraulicznych dla armatury i

ź

ródła ciepła.

Obecnie ogrzewania grawitacyjne s

ą

rzadko stosowane, jedynie w niedu

ż

ych budynkach lub

w miejscach, gdzie nie wyst

ę

puje sie

ć

elektryczna. Od momentu pojawienia si

ę

tanich, gazowych

kotłów dwufunkcyjnych (ogrzewanie i ciepła woda), stosowane jest natomiast tzw. ogrzewanie miesz-
kaniowe (kiedy

ś

eta

ż

owe), w którym w ka

ż

dym mieszkaniu znajduje si

ę

oddzielne

ź

ródło ciepła. Sys-

tem ogrzewania tego typu obecnie najcz

ęś

ciej wyposa

ż

a si

ę

jednak w pomp

ę

obiegow

ą

.

Rys 4. Schemat instalacji ogrzewania grawitacyjnego z rozdziałem dolnym.

W ogrzewaniu pompowym obieg wody wymusza pompa, która wytwarza ró

ż

nic

ę

ci

ś

nienia po-

trzebn

ą

do pokonania oporów hydraulicznych instalacji. Obecnie wodne ogrzewania pompowe s

ą

background image

2

najbardziej rozpowszechnionym systemem ogrzewania zarówno w budownictwie mieszkaniowym,
przemysłowym, jak i u

ż

yteczno

ś

ci publicznej. Ogrzewanie pompowe ma w stosunku do ogrzewania

grawitacyjnego nast

ę

puj

ą

ce zalety:



du

ż

o wi

ę

kszy zakres zastosowania, uniezale

ż

niony od wysoko

ś

ci i długo

ś

ci ogrzewa-

nego obiektu, mo

ż

liwo

ść

podziału zładu na strefy,



mo

ż

liwo

ść

stosowania mniejszych

ś

rednic przewodów (mniejsze transportowe straty

ciepła) i wi

ę

ksza swoboda w prowadzeniu przewodów (załamania, zasyfonowania w

pionie),



wysoka sprawno

ść

ź

ródła ciepła i armatury (wi

ę

ksze opory),



du

ż

o mniejsza bezwładno

ść

instalacji, skuteczniejsza regulacja centralna i miejscowa,



mo

ż

liwo

ść

umieszczania grzejników poni

ż

ej

ź

ródła ciepła.

Natomiast wadami tego systemu jest mniejsza niezawodno

ść

(awaria pompy, okresowy zanik

napi

ę

cia) i wi

ę

ksze koszty eksploatacyjne (energia elektryczna do zasilania pompy).

Podstawowe wymagania, jakie powinna spełnia

ć

nowoczesna i energooszcz

ę

dna instalacja

centralnego ogrzewania wodnego oraz wady systemowe tradycyjnego układu dwururowego pionowe-
go z rozdziałem dolnym zestawiono w tabeli 5:

Tablica 5. Wymagania stawiane nowoczesnym instalacjom ogrzewczym i wady instalacji tradycyjnej.

Wymagania stawiane nowoczesnym instalacjom

Wady systemowe tradycyjnego układu ogrzewczego

brak ubytków wody (hermetyczno

ść

instalacji),

efektywne wykorzystanie ciepła (odpowiedni
rozdział no

ś

nika ciepła, wła

ś

ciwy sposób pro-

wadzenia regulacji,

mo

ż

liwo

ść

rozliczania kosztów zu

ż

ytego ciepła

w stosunku do indywidualnych odbiorców,

podwy

ż

szona stateczno

ść

hydrauliczna instala-

cji,

obni

ż

ona temperatura no

ś

nika ciepła (podwy

ż

-

szony komfort cieplny, mniejsze straty transpor-
towe, mo

ż

liwo

ść

wykorzystania niekonwencjo-

nalnych, niskotemperaturowych

ź

ródeł ciepła),

dostosowanie systemu ogrzewczego do charak-
teru obiektu.

pionowe rozregulowanie hydrauliczne i cieplne
spowodowane centraln

ą

regulacj

ą

jako

ś

ciow

ą

i

niewielk

ą

stateczno

ś

ci

ą

hydrauliczn

ą

instalacji,

nadmierne zyski ciepła od przewodów i ochło-
dzenie wody zasilaj

ą

cej grzejniki, spowodowane

zaleceniem podwy

ż

szania minimalnych

ś

rednic

przewodów,

kr

ąż

enie wody przez sie

ć

odpowietrzaj

ą

c

ą

pracu-

j

ą

c

ą

przy nadci

ś

nieniu (mała skuteczno

ść

za-

mkni

ęć

syfonowych),

ubytki wody instalacyjnej powoduj

ą

ce koniecz-

no

ść

uzupełniania instalacji wod

ą

nieuzdatnion

ą

,

co skraca okres eksploatacji instalacji.

Najcz

ęś

ciej wyst

ę

puj

ą

ce w Polsce systemy ogrzewa

ń

wodnych pompowych to: ogrzewanie

dwururowe z rozdziałem dolnym (pionowe i poziome), jednorurowe poziome oraz dwururowe mikro-
przewodowe z rozdzielaczami mieszkaniowymi.

Schemat typowej instalacji centralnego ogrzewania z zaznaczeniem jej wad pokazano na

rys. 5.

background image

3

Ź

ródło ciepła

ubytki wody przy odpo-
wietrzaniu zbiornika
(zbiornik wadliwie
zabudowany)

krążenie wody przez
sieć odpowietrzającą

między pionami

zróżnicowane schłodzenie wody

zasilającej (rozregulowanie cieplne

instalacji)

zapowietrzanie się

grzejników na najwyższych

kondygnacjach

znaczące i nieefektywne zyski
ciepła od przewodów prowa-

dzonych po wierzchu ścian

ubytki wody przez
dławnice zaworów

napowietrzanie wody w
naczyniu wzbiorczym
duże ubytki przez
odparowanie wody

intensywne krążenie

wody tzw. "martwy

obieg"

ubytki wody przez dławnice

pomp obiegowych

pionowe rozregulowanie

hydrauliczne

Rys 5. Schemat typowej instalacji centralnego ogrzewania systemu tradycyjnego.

Racjonalna i uzasadniona ekonomicznie jest modernizacja instalacji tradycyjnych. Schemat

unowocze

ś

nionej instalacji c.o. przedstawiono na rys. 6. Dostosowanie istniej

ą

cej instalacji do nowych

warunków wynikaj

ą

cych z docieplenia budynku jest konieczne, gdy

ż

jak wykazuj

ą

pomiary i analizy

bez odpowiedniego „przeregulowania” instalacji sezonowe zu

ż

ycie ciepła nie maleje, a wr

ę

cz wzrasta.

background image

4

zawory bezdławicowe dwustawne z

głowicami termostatycznymi

hermetyczne (bezdławicowe)

pompy obiegowe (pożądana

regulacja obrotów pompy)

samoczynne zawory

odpowietrzające

przeponowe naczynie

wzbiorcze

ź

ródło ciepła o właściwej

charakterystyce

regula-

cyjnej (hydraulicznej i

cieplnej)

zmniejszone średnice pionów

i gałązek, stosować

φ

10 mm

Rys 6. Schemat unowocze

ś

nionej instalacji centralnego ogrzewania systemu tradycyjnego.

Na krótkie omówienie zasługuj

ą

w dalszej kolejno

ś

ci instalacje z poziomym rozprowadzeniem

no

ś

nika ciepła w ramach mieszkania. Ogrzewania te, tzw. mieszkaniowe, charakteryzuje jeden punkt

dopływu i odpływu no

ś

nika dla odbiorcy, za

ś

rozprowadzenie czynnika ze

ź

ródła do w

ę

złów mieszka-

niowych, usytuowanych zwykle na klatce schodowej. S

ą

one wykonywane w układzie dwururowym.

System ten ma cechy nowoczesnej instalacji, umo

ż

liwia cz

ęś

ciowe wykorzystanie elementów istniej

ą

-

cej instalacji i jest korzystniejszy ni

ż

system tradycyjny ze wzgl

ę

du na:



du

żą

stateczno

ść

hydrauliczn

ą

(zwi

ę

kszone opory instalacji mieszkaniowych),



mo

ż

liwo

ść

indywidualnego rozliczania odbiorców na podstawie wskaza

ń

ciepłomierza,



zmniejszenie liczby pionów kosztem zwi

ę

kszenia ich obci

ąż

enia (mniejsze ochłodzenie

wody zasilaj

ą

cej),



mo

ż

liwo

ść

odcinania instalacji domowych bez konieczno

ś

ci wył

ą

czania z ruchu całej in-

stalacji,



wi

ę

ksz

ą

estetyk

ę

wn

ę

trz (likwidacja pionów, mo

ż

liwo

ść

ukrycia przewodów).

background image

5

zawory dwudrogowe zrównowa

ż

one hydraulicznie

zawory odcinaj

ą

ce z nastaw

ą

wst

ę

pn

ą

licznik
ciepła

Rys 7. Schemat instalacji ogrzewania poziomego jednorurowego.

licznik
ciepła

zawory termostatyczne

zawory odcinaj

ą

ce z nastawa wst

ę

pn

ą

Rys 8. Schemat instalacji poziomego ogrzewania dwururowego.

W budynkach nowowznoszonych coraz cz

ęś

ciej projektowane s

ą

ogrzewania dwururowe

mieszkaniowe wieloobwodowe (mikroprzewodowe) (rys. 9). W w

ę

złach mieszkaniowych montowane

s

ą

rozdzielacze (zasilaj

ą

cy i powrotny). Z rozdzielaczy tych przewody o małych

ś

rednicach (poni

ż

ej 10

mm) zabetonowane w podłodze w tzw. peszlu ochronnym, doprowadzaj

ą

wod

ę

grzejn

ą

do ka

ż

dego

grzejnika. Prowadzenie przewodów w podłodze warunkuje projektowanie du

ż

ych strumieni wody o

niskiej temperaturze zasilania.

licznik
ciepła

przewody prowadzone w podłodze

Rys 9. Schemat instalacji ogrzewania wieloobwodowego.

5.2

Ogrzewanie parowe

W ogrzewaniu parowym no

ś

nikiem ciepła jest para wodna wytwarzana w kotle i doprowadza-

na przewodami do grzejników, w których skrapla si

ę

oddaj

ą

c ciepło i w postaci skroplin (kondensatu)

background image

6

powraca do kotła. W zale

ż

no

ś

ci od ci

ś

nienia wytwarzanej pary wyró

ż

nia si

ę

ogrzewania niskopr

ęż

ne

(nadci

ś

nienie pary do 70 kPa, któremu odpowiada temperatura 115°C), wysokopr

ęż

ne (temperatura

140

÷

150°C) i podci

ś

nieniowe (podci

ś

nienie w stosunku do ci

ś

nienia atmosferycznego utrzymywane

przez pomp

ę

pró

ż

niow

ą

).

Para wodna znalazła zastosowanie w instalacjach ogrzewczych, poniewa

ż

jest dobrym i wy-

dajnym no

ś

nikiem ciepła. Jednak instalacje te wymagaj

ą

stosowania specjalnego osprz

ę

tu i rygory-

stycznych wymaga

ń

monta

ż

owych. Ogrzewanie parowe w domach mieszkalnych i budynkach biuro-

wych jest dzi

ś

rzadko stosowane, m.in. z uwagi na zbyt wysok

ą

temperatur

ę

grzejników i trudno

ś

ci

regulacyjne. Okresowo ogrzewanie to mo

ż

e by

ć

wykorzystywane, np. w halach targowych, wystawo-

wych, gdzie w przerwach eksploatacyjnych istniałoby niebezpiecze

ń

stwo zamarzni

ę

cia instalacji wod-

nych. Mo

ż

e by

ć

tak

ż

e stosowane w kuchniach, pralniach, fabrykach, gdzie para technologiczna jest

wytwarzana i wykorzystywana do innych potrzeb.

Tablica 6. Zalety i wady ogrzewania parowego w porównaniu z ogrzewaniem wodnym.

Zalety

Wady

du

ż

o mniejsza bezwładno

ść

cieplna,

brak niebezpiecze

ń

stwa zamarzni

ę

cia,

mniejsze koszty inwestycyjne (mniejsze

ś

redni-

ce przewodów i wielko

ś

ci grzejników),

brak mo

ż

liwo

ś

ci regulacji wydajno

ś

ci kotła,

wysoka i praktycznie stała temperatura grzejni-
ków,

brak akumulacji ciepła w grzejnikach,

szybka korozja przewodów (szczególnie kon-
densacyjnych) oraz grzejników.


Para wodna obecnie praktycznie nie jest stosowana w instalacjach grzewczych. Rozporz

ą

-

dzenie ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. wr

ę

cz zabrania stosowania ogrzewania paro-

wego w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi. Natomiast instalacje parowe cz

ę

sto dostar-

czaj

ą

pary wodnej dla potrzeb procesów technologicznych.

5.3

Ogrzewanie powietrzne

No

ś

nikiem ciepła dostarczaj

ą

cym ciepło do pomieszczenia jest powietrze nagrzane, nawet do

temperatury 60

÷

80°C. W zale

ż

no

ś

ci od siły nap

ę

dowej powoduj

ą

cej obieg powietrza rozró

ż

nia si

ę

ogrzewania grawitacyjne i wentylatorowe, za

ś

w zale

ż

no

ś

ci od udziału powietrza zewn

ę

trznego

ogrzewania: powietrzem obiegowym, zewn

ę

trznym i mieszanym. Powietrze mo

ż

e by

ć

podgrzewane w

podgrzewaczach ogniowych (spalanie paliwa), przy wykorzystaniu energii elektrycznej lub pompy
ciepła oraz przy u

ż

yciu nagrzewnic wodnych czy parowych.

Ogrzewanie powietrzne grawitacyjne znano ju

ż

w staro

ż

ytno

ś

ci. Powietrze przepływaj

ą

c przez

piec ogrzewa si

ę

od jego powierzchni, zmniejsza swoj

ą

g

ę

sto

ść

i jest tłoczone do przewodów rozpro-

wadzaj

ą

cych przez chłodniejsze (ci

ęż

sze) powietrze dopływaj

ą

ce innymi kanałami z ogrzewanych

pomieszcze

ń

do dolnej cz

ęś

ci pieca poło

ż

onego mo

ż

liwie centralnie. Ten rodzaj ogrzewania stosowa-

ny był wcze

ś

niej w domach jednorodzinnych, podpiwniczonych halach, ko

ś

ciołach itp. i wymagał przy-

stosowania budynku ju

ż

w fazie projektu architektonicznego.

Obecnie stosuje si

ę

ogrzewanie z wymuszonym obiegiem powietrza, które w stosunku do

ogrzewania grawitacyjnego ma nast

ę

puj

ą

ce zalety: mniejsze wymiary i wi

ę

ksza dowolno

ść

prowadze-

nia przewodów, ni

ż

sza temperatura nawiewu, wi

ę

ksza moc

ź

ródła ciepła przy tej samej powierzchni

grzejnej, mniejsza bezwładno

ść

cieplna i wi

ę

ksza mo

ż

liwo

ść

regulacji temperatury oraz strumienia

obj

ę

to

ś

ci powietrza, mo

ż

liwo

ść

zastosowania urz

ą

dze

ń

do obróbki powietrza (filtry, chłodnice, nawil-

ż

acze).

Wad

ą

tego typu ogrzewa

ń

jest hałas powstaj

ą

cy w czasie pracy wentylatora i, w porównaniu

do tradycyjnych ogrzewa

ń

grzejnikowych, gorszy pionowy rozkład temperatury oraz mniej korzystny, z

punktu widzenia komfortu cieplnego, sposób przekazywania ciepła (wył

ą

cznie przez konwekcj

ę

).

5.4

Ogrzewanie przez promieniowanie

W ogrzewaniu tym grzejniki (najcz

ęś

ciej w

ęż

ownice zabetonowane w przegrodach budowla-

nych) przekazuj

ą

moc ciepln

ą

głównie na drodze promieniowania. Wymiana ciepła przez promienio-

wanie zachodzi zawsze pomi

ę

dzy ciałami o ró

ż

nej temperaturze; cieplejsza płaszczyzna emituje cie-

pło, a chłodniejsza pochłania je, co powoduje podwy

ż

szenie jej temperatury. W pomieszczeniu ogrze-

wanym przez promieniowanie temperatura powietrza jest ni

ż

sza, a

ś

rednia temperatura powierzchni

wy

ż

sza, dzi

ę

ki czemu osoba znajduj

ą

ca si

ę

w pomieszczeniu czuje si

ę

lepiej. W

ś

ród systemów

ogrzewa

ń

przez promieniowanie rozró

ż

nia si

ę

: ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, sufitowe,

background image

7

ś

cienne) i ogrzewanie ta

ś

mami (płytami) promieniuj

ą

cymi. Grzejnik sufitowy ma w

ęż

ownic

ę

uło

ż

on

ą

na samym spodzie stropu, a nad ni

ą

znajduj

ą

si

ę

warstwy izolacyjne, natomiast w grzejniku podłogo-

wym układ tych warstw jest odwrotny. Ze wzgl

ę

dów fizjologicznych temperatura powierzchni grzejnych

nie powinna przekracza

ć

:

w ogrzewaniu podłogowym 29°C (w łazienkach 33°C, a strefach brzegowych 35°C),

w ogrzewaniu sufitowym 30

÷

35°C (zale

ż

nie od wysoko

ś

ci pomieszczenia),

w ogrzewaniu

ś

ciennym 35

÷

45°C.

No

ś

nikiem ciepła w ogrzewaniu

ś

ciennym mo

ż

e by

ć

tylko woda (rozprowadzana przewodami

z tworzyw sztucznych), w ogrzewaniach podłogowych i sufitowych mo

ż

na wykorzystywa

ć

równie

ż

energi

ę

elektryczn

ą

.

Tablica 7. Zalety i wady ogrzewania płaszczyznowego w porównaniu z ogrzewaniem konwekcyjnym.

Zalety

Wady

lepsze warunki higieniczne i podwy

ż

szony kom-

fort cieplny: ni

ż

sza temperatura powietrza, rów-

nomierny rozkład temperatury w całym po-
mieszczeniu, mniejsze konwekcyjne ruchy po-
wietrza unosz

ą

ce kurz i brudz

ą

ce

ś

ciany,

brak grzejników, wi

ę

ksza estetyka wn

ę

trz, ła-

two

ść

utrzymania czysto

ś

ci,

obni

ż

enie sezonowego zu

ż

ycia ciepła dzi

ę

ki

ni

ż

szej temperaturze no

ś

nika ciepła,

mo

ż

liwo

ść

efektywnego zastosowania niekon-

wencjonalnych, ekologicznych

ź

ródeł ciepła jak

kondensacyjny kocioł gazowy czy pompa ciepła,

wła

ś

ciwo

ś

ci samoregulacji (samoczynna zmiana

mocy cieplnej grzejnika w wyniku zmiany tempe-
ratury wewn

ę

trznej w pomieszczeniu).

du

żą

bezwładno

ść

ciepln

ą

oraz podwy

ż

szone

wymagania w odniesieniu do regulacji eksplo-
atacyjnej,

konieczno

ść

bardzo precyzyjnego wymiaro-

wania (oblicze

ń

),

ograniczanie mocy cieplnej grzejnika (dywan,
meble),

brak mo

ż

liwo

ś

ci pó

ź

niejszych zmian wielko

ś

ci

grzejnika,

wy

ż

sze koszty inwestycyjne.


Jako ogrzewania niskotemperaturowe (dostarczaj

ą

ce tzw. „łagodne ciepło”) ogrzewania

płaszczyznowe na ogół wymagaj

ą

zwi

ę

kszenia stopnia termoizolacyjno

ś

ci przegród budowlanych

ponad obowi

ą

zuj

ą

ce normy ochrony cieplnej budynków.

Ogrzewanie ta

ś

mami promieniuj

ą

cymi stosuje si

ę

przewa

ż

nie w wysokich halach przemysło-

wych, ko

ś

ciołach, gdzie odległo

ść

płaszczyzny grzejnej od strefy przebywania ludzi wynosi kilka me-

trów. Dzi

ę

ki temu mo

ż

liwe jest znaczne zwi

ę

kszenie temperatury powierzchni grzejnej i zastosowanie

no

ś

nika o wysokich parametrach (wody o temperaturze powy

ż

ej 115°C, pary wysokopr

ęż

nej). Ta

ś

my

promieniuj

ą

ce składaj

ą

si

ę

z ekranu z blachy stalowej, do którego przymocowana jest w

ęż

ownica

(wodna lub elektryczna). Zadaniem ekranu jest zwi

ę

kszenie powierzchni wypromieniowuj

ą

cej moc

ciepln

ą

oraz przeciwdziałanie niepo

żą

danym w tym typie ogrzewania pr

ą

dom konwekcyjnym. Dost

ę

p-

ne s

ą

te

ż

promienniki podczerwieni panelowe (z otwart

ą

komor

ą

spalania) i rurowe (spalanie we-

wn

ą

trz przewodów) o bardzo wysokiej temperaturze powierzchni (powy

ż

ej 900°C).

Ogrzewanie hal przemysłowych ta

ś

mami promieniuj

ą

cymi lub promiennikami ma wiele zalet

w porównaniu z ogrzewaniem powietrznym: mniejsze koszty eksploatacyjne (zu

ż

ycie ciepła mniejsze

o 25%); lepszy komfort cieplny, bardziej równomierny rozkład temperatury; nie ma roznoszenia pyłów,
gazów i par; cicha praca instalacji; oszcz

ę

dno

ść

energii elektrycznej. Podstawowe wady takiego

ogrzewania to du

ż

e koszty inwestycyjne i znaczny ci

ęż

ar ta

ś

m.

5.5

Ogrzewanie miejscowe

W ogrzewaniu miejscowym, w odró

ż

nieniu od ogrzewania centralnego,

ź

ródło ciepła znajduje

si

ę

w ogrzewanym pomieszczeniu. Ogrzewania te stosowane s

ą

w krajach o łagodnym klimacie,

w budownictwie wiejskim, rekreacyjnym oraz w okresach przej

ś

ciowych. Zalicza si

ę

tu ró

ż

nego rodza-

ju piece i kominki zasilane ró

ż

nym paliwem o konstrukcji bardziej lub mniej nowoczesnej (z regulacj

ą

dopływu powietrza, specjalnym rusztem wbudowanym palnikiem, wykorzystuj

ą

ce ciepło spalin), dzi

ś

w wi

ę

kszo

ś

ci wytwarzane fabrycznie. W starym budownictwie adaptuje si

ę

niekiedy istniej

ą

ce piece

kaflowe, montuj

ą

c w palenisku grzejniki z elementów oporowych lub palniki gazowe. Ozdobne akumu-

lacyjne piece kaflowe stosowane s

ą

tak

ż

e ze wzgl

ę

dów architektonicznych.

Stosowane s

ą

równie

ż

grzejniki elektryczne akumulacyjne b

ą

d

ź

przeno

ś

ne: grzejniki o wymu-

szonym przepływie powietrza wyposa

ż

one w spirale oporowe i wentylatory, grzejniki o niewymuszo-

background image

8

nym przepływie w kształcie listwy lub zwierciadła wkl

ę

słego wewn

ą

trz którego znajduj

ą

si

ę

spirale

oporowe oraz konwekcyjne grzejniki olejowe z grzałk

ą

elektryczn

ą

i regulatorem temperatury.

6 Ocena wybranych systemów ogrzewania

6.1

Pionowy rozkład temperatury

Na rysunku 10 przedstawiono charakterystyczne rozkłady temperatury w płaszczy

ź

nie piono-

wej, przechodz

ą

cej przez

ś

rodek pomieszczenia, dla ró

ż

nych rodzajów ogrzewania przy

ś

rednich

warto

ś

ciach temperatury zewn

ę

trznej.

Warto zwróci

ć

uwag

ę

na postulowany rozkład temperatury, nazwany profilem idealnym (od-

powiada podstawowej zasadzie prawidłowego ogrzewania: „nogi w cieple, głowa w chłodzie”).

Na poszczególnych rysunkach naniesiono rozkłady temperatury, wynikaj

ą

ce z zastosowania

okre

ś

lonego systemu ogrzewania. Jest to jedno z istotnych kryteriów oceny systemu ogrzewania.

Najbardziej zbli

ż

ony do profilu idealnego jest rozkład temperatury w pomieszczeniu

w przypadku ogrzewania podłogowego, najmniej korzystny układ wyst

ę

puje dla ogrzewania powietrz-

nego.

Ogrzewanie płaszczyznowe oznacza system ogrzewania, w którym ciepło do pomieszczenia

przekazywane jest przez otaczaj

ą

ce przegrody, a wi

ę

c: sufit, podłog

ę

lub

ś

cian

ę

. W zwi

ą

zku z tym

wyró

ż

nia si

ę

ogrzewania: sufitowe, podłogowe lub

ś

cienne.

Pionowe rozkłady
temperatury wewn

ę

trznej

dla tradycyjnych
systemów centralnego
ogrzewania

Pionowy rozkład
temperatury wewn

ę

trznej

dla ogrzewania
podłogowego

26°C

20°C

20°C

20°C

18

24

22

20

16

ogrzewanie
podłogowe

profil idealny

ogrzewanie
powietrzne

profil idealny

grzejniki sufitowe

profil idealny

j.w. lecz przy

ś

cianach

wewn

ę

trznych

grzejniki konwek-

cyjne usytuowane

przy

ś

cianach

zewn

ę

trznych

profil idealny

26°C

18

24

22

20

16

Rys 10. Pionowy rozkład temperatur w pomieszczeniach dla ró

ż

nych typów centralnego ogrzewania.

Z uwagi na podwy

ż

szon

ą

temperatur

ę

powierzchni w pomieszczeniu (temperatur

ę

promienio-

wania), obni

ż

ona mo

ż

e by

ć

odpowiednio temperatura powietrza, co jest podstawow

ą

zalet

ą

tych

background image

9

ogrzewa

ń

zarówno ze wzgl

ę

dów komfortu cieplnego, jak i z uwagi na pewne obni

ż

enie sezonowego

zu

ż

ycia energii na ogrzewanie.

Ogrzewanie przez promieniowanie ma nast

ę

puj

ą

ce zalety:



nie wyst

ę

puj

ą

w pomieszczeniu grzejniki, a wi

ę

c korzy

ś

ci z tego tytułu s

ą

ewidentne; zwolnie-

nie powierzchni przeznaczonej na zabudow

ę

grzejników, zwi

ę

kszona estetyka wn

ę

trz itp.,



podwy

ż

szone warunki higieniczne, zarówno przez zmniejszenie ruchów konwekcyjnych

w pomieszczeniu, jak i czysto

ś

ci powierzchni ogrzewalnych,



podwy

ż

szenie komfortu cieplnego, niewyst

ę

powanie zjawiska „przypiekania kurzu”, mo

ż

liwo

ść

obni

ż

enia sezonowego zu

ż

ycia energii w porównaniu z ogrzewaniem grzejnikowym,



wła

ś

ciwo

ś

ci samoregulacji polegaj

ą

ce na samoczynnej zmianie mocy cieplnej przewodów

w wyniku zmiany temperatury wewn

ę

trznej w pomieszczeniu.

Do wad ogrzewania przez promieniowanie zaliczy

ć

mo

ż

na:



du

żą

bezwładno

ść

ciepln

ą

oraz podwy

ż

szone wymagania odpowiedniej regulacji eksploata-

cyjnej,



brak mo

ż

liwo

ś

ci ewentualnych pó

ź

niejszych zmian wielko

ś

ci grzejnika,



wy

ż

sze koszty inwestycyjne w porównaniu z innymi systemami ogrzewania.

Problem wy

ż

szych kosztów inwestycyjnych w porównaniu z innymi systemami ogrzewania jest

na pewno dyskusyjny. Wynika to mi

ę

dzy innymi z braku mo

ż

liwo

ś

ci jednoznacznego rozdzielenia przy

wykonywaniu grzejnika płaszczyznowego zakresu robót czysto budowlanych od prac czysto instala-
cyjnych.

W uzupełnieniu nale

ż

y podkre

ś

li

ć

fakt,

ż

e zastosowanie w budynku ogrzewania promieniuj

ą

-

cego na ogół wymaga zwi

ę

kszenia (ponad obowi

ą

zuj

ą

ce normy ochrony cieplnej budynków) stopnia

termoizolacyjno

ś

ci przegród budowlanych. Wymaganie to, aczkolwiek zmuszaj

ą

ce inwestora do

zwi

ę

kszenia nakładów inwestycyjno-budowlanych, nie mo

ż

na zaliczy

ć

do wad. Przykłady budownic-

twa w krajach rozwini

ę

tych o podobnym klimacie, rosn

ą

ce w Polsce koszty no

ś

ników energii oraz

post

ę

p w zakresie rozliczenia zu

ż

ycia energii, uzasadniaj

ą

celowo

ść

obni

ż

enia strat cieplnych budyn-

ku i stwarzaj

ą

mo

ż

liwo

ść

stosunkowo szybkiego zdyskontowania nakładów inwestycyjnych na rozwi

ą

-

zania energooszcz

ę

dne poprzez obni

ż

enie kosztów eksploatacyjnych.

Podstawowym wymaganiem dla ogrzewania podłogowego jest ograniczenie

ś

redniej tempera-

tury podłogi w strefie stałego przebywania ludzi do warto

ś

ci t

pmax

= 29

°

C. Przekroczenie tej temperatu-

ry nie jest wskazane, poniewa

ż

pogarszaj

ą

si

ę

warunki komfortu cieplnego. Przy zbyt wysokiej tempe-

raturze grzejnika mog

ą

wyst

ą

pi

ć

nawet dolegliwo

ś

ci nóg. W łazienkach dopuszcza si

ę

temperatur

ę

do

33

°

C, a w strefie brzegowej (zag

ę

szczenie przewodów grzejnych przy

ś

cianach zewn

ę

trznych) do 35

°

C. Wymagania te narzucaj

ą

ograniczenie strat ciepła pomieszczenia do wielko

ś

ci ok. 60

÷

80 W/m

2

, co

nie zawsze jest mo

ż

liwe do zrealizowania. Stosowane s

ą

wówczas ogrzewania kombinowane podło-

gowo-grzejnikowe. W tym przypadku zastosowane mog

ą

by

ć

grzejniki elektryczne, traktowane jako

szczytowe lub uzupełniaj

ą

ce

ź

ródło ciepła.

Ogrzewanie sufitowe, w stosunku do ogrzewa

ń

innych rodzajów, ogranicza ruchy konwekcyj-

ne w ogrzewanym pomieszczeniu oraz nie jest w zasadzie nara

ż

one na osłoni

ę

cie lub zabudow

ę

płaszczyzn grzejnych.

6.2

Efektywno

ść

energetyczna systemu ogrzewania

Miar

ą

efektywno

ś

ci energetycznej systemu ogrzewczego jest jego eksploatacyjna sprawno

ść

cieplna okre

ś

lona stosunkiem ilo

ś

ci energii jaka byłaby rozpraszana z pomieszcze

ń

do otoczenia

w okresie sezonu ogrzewczego (przy utrzymywaniu w pomieszczeniach wymaganej temperatury
w granicach komfortu cieplnego), do ilo

ś

ci ciepła dostarczonego w tym okresie do systemu.

W praktyce ogóln

ą

sprawno

ść

systemu ogrzewczego okre

ś

la si

ę

na podstawie sprawno

ś

ci

składowych, a wi

ę

c:

sprawno

ś

ci wytwarzania,

sprawno

ś

ci akumulacji,

sprawno

ś

ci przesyłu (transportu, dystrybucji),

sprawno

ś

ci emisji (wykorzystania),

sprawno

ś

ci regulacji dostawy ciepła.

Ś

wiadomo

ść

wyst

ę

powania strat energetycznych, wynikaj

ą

cych ze sposobu emisji ciepła

przez elementy grzejne, nie jest powszechna w

ś

ród osób zajmuj

ą

cych si

ę

projektowaniem i eksplo-

atacj

ą

systemów ogrzewczych.

background image

10

Straty emisji ciepła przy ogrzewaniu pomieszczenia zwi

ą

zane s

ą

przede wszystkim z usytu-

owaniem grzejników przy

ś

cianach zewn

ę

trznych oraz wyst

ę

powaniem pionowego gradientu tempera-

tury w ogrzewanym pomieszczeniu.

Główne czynniki zmniejszaj

ą

ce sprawno

ść

emisji ciepła s

ą

nast

ę

puj

ą

ce:



usytuowanie grzejnika w s

ą

siedztwie kratki wentylacyjnej wywiewnej,



niska izolacyjno

ść

cieplna przegrody zewn

ę

trznej za grzejnikiem,



zasłoni

ę

cie grzejnika.

7 Dobór i eksploatacja instalacji ogrzewczych

7.1

Wybór systemu ogrzewczego w zale

ż

no

ś

ci od przeznaczenia obiektu

Cz

ę

sto obserwuje si

ę

przypadki wykonania instalacji ogrzewczych

ź

le b

ą

d

ź

przypadkowo do-

branych do funkcji i rodzaju budynku oraz dost

ę

pnych

ź

ródeł energii. Uwagi zamieszczone w tablicy

poni

ż

ej dotycz

ą

typowych instalacji nowo projektowanych. Instalacje ogrzewcze w budynkach specjal-

nych (np. w wie

ż

owcach, kompleksach szpitalnych, du

ż

ych osiedlach domów jednorodzinnych) po-

winny by

ć

dobierane przez projektantów na podstawie wyników szczegółowych analiz uwzgl

ę

dniaj

ą

-

cych wykorzystanie energii geotermalnej, pomp ciepła, odzyskiwania ciepła z powietrza wentylacyjne-
go itp. Etapem wst

ę

pnym opracowania projektu, a nast

ę

pnie wykonania systemu ogrzewania, powin-

no by

ć

zadbanie o wła

ś

ciw

ą

izolacj

ę

ciepln

ą

budynku i odpowiedni

ą

szczelno

ść

powietrzn

ą

.

Tablica 8. Wybór systemu ogrzewczego w zale

ż

no

ś

ci od przeznaczenia obiektu.

Rodzaj obiektu

System ogrzewczy

Budynki jednorodzinne
(obszar wiejski)

centralne ogrzewanie wodne grawitacyjne z kotłem w

ę

glowym, przewody

stalowe, grzejniki

ż

eliwne bez zaworów termostatycznych.

Budynki jednorodzinne
(obszar miejski)

centralne ogrzewanie wodne pompowe z kotłem gazowym, grzejniki stalo-
we jednopłytowe, instalacja hermetyczna, przewody tworzywowe, progra-
mowana, pełna regulacja automatyczna. Rozwi

ą

zanie alternatywne –

ogrzewanie podłogowe wodne z gazowym kotłem kondensacyjnym.

Budynki jednorodzinne
rekreacyjne

kominek, grawitacyjne ogrzewanie powietrzne, spr

ęż

arkowe pompy ciepła

systemu powietrze-powietrze, dodatkowo przeno

ś

ne promienniki elektrycz-

ne (nie nale

ż

y stosowa

ć

ogrzewa

ń

wodnych).

Budynki wielorodzinne

centralne ogrzewanie wodne dwururowe zasilane z miejskiej sieci ciepłow-
niczej lub z niskotemperaturowego kotła gazowego.

Biura

ogrzewanie wodne z mo

ż

liwo

ś

ci

ą

obni

ż

enia temperatury wewn

ę

trznej

(ogrzewanie dy

ż

urne) zasilane w miar

ę

potrzeby przez zespół kotłów gazo-

wych z płynn

ą

regulacj

ą

wydajno

ś

ci, dogrzewanie i kurtyny powietrzne w

holu wej

ś

ciowym.

Szkoły, przedszkola

ogrzewanie wodne niskotemperaturowe z grzejnikami stalowymi jednopły-
towymi lub układ kombinowany z ogrzewaniem podłogowym pokrywaj

ą

cym

2/3 zapotrzebowania na ciepło, zasilanie niskotemperaturowym kotłem ga-
zowym. W sali gimnastycznej ta

ś

my promieniuj

ą

ce, w szkołach wiejskich

akumulacyjne ogrzewanie elektryczne.

Hale sportowe, wystawowe,
targowe

ogrzewanie powietrzne w hali + grzejnikowe w pomieszczeniach pomocni-
czych, gazowa lub olejowa nagrzewnica powietrza, ogrzewanie dy

ż

urne.

Domy towarowe

ogrzewanie powietrzne + dy

ż

urne, kurtyny powietrzne przy wej

ś

ciach,

ogrzewania miejscowe, oddzielny układ ogrzewania dla pomieszcze

ń

po-

mocniczych.

Szpitale

centralne ogrzewanie wodne z grzejnikami jednopłytowymi, obustronnie
gładkimi zasilane przez zespół kotłów olejowych z awaryjnym agregatem
pr

ą

dotwórczym. Nie zaleca si

ę

ogrzewania powietrznego ani płaszczyzno-

wego.

Budynki przemysłowe

promienniki, ta

ś

my promieniuj

ą

ce, ogrzewanie powietrzne.

background image

11

7.2

Regulacja instalacji ogrzewczych

Zapotrzebowanie na moc ciepln

ą

mo

ż

na okre

ś

li

ć

jako maksymalne straty ciepła pomieszcze

ń

.

Instalacje ogrzewcze projektuje si

ę

dla tzw. obliczeniowej temperatury zewn

ę

trznej czyli takiej, dla

której zapewnione jest utrzymanie odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach w najzimniejszym
okresie roku. Regulacja instalacji ogrzewczych polega na dostosowaniu mocy cieplnej instalacji
ogrzewczej do zmieniaj

ą

cego si

ę

w funkcji temperatury powietrza zewn

ę

trznego, zapotrzebowania na

moc ciepln

ą

budynku. Regulacja podyktowana jest wi

ę

c konieczno

ś

ci

ą

utrzymania warunków komfortu

cieplnego w pomieszczeniach oraz wzgl

ę

dami ekonomicznymi.

Regulacja wst

ę

pna (odpowiednie nastawy wst

ę

pne zaworów grzejnikowych lub odcinaj

ą

cych

podpionowych czy strefowych) zapewnia zało

ż

ony w projekcie rozkład temperatury i strumieni no

ś

nika

ciepła, w warunkach obliczeniowych (wyst

ę

puj

ą

cych tylko kilka dni w roku), moce dobranych grzejni-

ków.

Regulacja eksploatacyjna zapewnia temperatur

ę

wewn

ę

trzn

ą

stosownie do upodoba

ń

u

ż

yt-

kowników mimo zmian temperatury zewn

ę

trznej (dobowych, rocznych). Polega ona zatem na dosto-

sowaniu mocy cieplnej całej instalacji oraz poszczególnych grzejników do chwilowego zapotrzebowa-
nia na ciepło pomieszcze

ń

.

Regulacja eksploatacyjna w zale

ż

no

ś

ci od jej zasi

ę

gu mo

ż

e by

ć

:



centralna – w

ź

ródle ciepła (w elektrociepłowni, kotłowni osiedlowej, w

ęź

le ciepłowni-

czym lub w kotle), za pomoc

ą

odpowiednich zaworów sterowanych tzw. regulatorem

pogodowym, realizuj

ą

cym zadan

ą

funkcj

ę

temperatury zasilania w zale

ż

no

ś

ci od tem-

peratury zewn

ę

trznej,



strefowa – obejmuj

ą

ca cz

ęść

instalacji b

ą

d

ź

systemu ciepłowniczego (pion, gał

ąź

insta-

lacji, cz

ęść

miejskiej sieci ciepłowniczej),



miejscowa – dotycz

ą

ca poszczególnych grzejników, lub lokalna – dotycz

ą

ca poszcze-

gólnych budynków w sieci osiedlowej.

Ze wzgl

ę

du na rodzaj korygowanej wielko

ś

ci regulacja eksploatacyjna mo

ż

e by

ć

:



jako

ś

ciowa (najcz

ęś

ciej stosowana) – polegaj

ą

ca na zmianie temperatury no

ś

nika cie-

pła przy jego stałym przepływie,



ilo

ś

ciowa – polegaj

ą

ca na zmianie przepływu no

ś

nika ciepła z zachowaniem jego stałej

temperatury,



mieszana – zwana te

ż

jako

ś

ciowo-ilo

ś

ciow

ą

, polegaj

ą

ca na zmianie zarówno tempera-

tury, jak i przepływu no

ś

nika ciepła.

W czasie eksploatacji instalacji ogrzewczych cz

ę

sto okazuje si

ę

,

ż

e pomimo zastosowania

nowoczesnych regulatorów, niemo

ż

liwe jest uzyskanie nominalnej mocy we wszystkich odbiornikach,

b

ą

d

ź

temperatura wewn

ę

trzna ci

ą

gle znacznie oscyluje wokół wielko

ś

ci zadanej. Wynika to z nie-

zgodnego z projektem wykonania instalacji (zamontowanie przewodów o innych ni

ż

zakładane

ś

redni-

cach, zmiana armatury, niewykonanie izolacji cieplnej, itp.), z bł

ę

dów popełnionych w czasie projekto-

wania (niewła

ś

ciwy rozdział no

ś

nika ciepła, bł

ę

dny algorytm oblicze

ń

, zaprojektowanie niewła

ś

ciwych

urz

ą

dze

ń

) lub z wad systemowych instalacji. Wła

ś

ciwe projektowanie regulacji wst

ę

pnej wewn

ę

trz-

nych instalacji ogrzewczych wymaga wspomagania komputerowego oraz znajomo

ś

ci zasad stosowa-

nia i doboru armatury regulacyjnej.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
8010 zmiany wymagan w przepisie techniczno budowlanym dotyczacym budynkow w zakresie instalacji ogrz
Instalacje ogrzewcze
ogrzewictwo ZAGADNIENIA HYDRAULICZNE W INSTALACJACH OGRZEWANIA WODNEGO
Instalacja ogrzewania elektrycznego
Instalowanie ogrzewacza
Instalacje ogrzewania
Instalacja?ntralnego ogrzewania
rozklad cisnienia w instalacjach ogrzewania
5926 instalacje ogrzewcze w budynkach projektowanie wodnych instalacji centralnego ogrzewania
Slonce Instalacje ogrzewania Obliczenia 02
Instalowanie ogrzewacza
Instalacja ogrzewania podłogowego
elektryka, Kierunki studiów, Architektura, Materiały do nauki=), Budownictwo, Segregacja tematyczna,
Instalacje wodne ogrzewcze i gazowe z miedzi

więcej podobnych podstron