1. Podać podział i omówić funkcje węzłów ciepłowniczych.

a) Węzły indywidualne:



Bezpośrednie: strumieniowe, zmieszania pompowe, zawory redukcyjne,



Pośrednie: wymiennik ciepła.

b) Węzły grupowe:



Jednofunkcyjne: centralne ogrzewanie, ciepła woda użytkowe, dwufunkcyjne,



Wielofunkcyjne: równoległe, szeregowe, szeregowo- równoległe.

Podział węzłów ciepłowniczych wg kryteriów:

– Lokalizacyjnych (indywidualny, grupowy, mieszkaniowy)
– Funkcji (c.o.,c.w., c.t.)
– Rozdziału instalacji wewnętrznej od sieci ciepłowniczej (pośredni,
bezpośredni)
– Sposobu transformacji parametrów (z pompą
strumienicową, zmieszania pompowego, wymiennikowy)
– Sposobu przygotowania c.w.(przepływowy, z zasobnikiem i pompą
ładującą, z podgrzewaczem pojemnościowym)
– Sposobu połączenia węzła c.o. i c.w. (równoległy, szeregowo-równoległy,
szeregowo-szeregowy, I°i II°)

http://www.iko.pwr.wroc.pl/PracowDrct/Maciej_Miniewicz/OiC_1_W3.pdf

 tutaj jest ponad 200

slajdów o węzłach ciepłowniczych 

Węzeł cieplny to zespół

urządzeń

łączących

sieć cieplną

znajdującą się na zewnątrz obiektu

zaopatrzenia w ciepło z instalacją wewnętrzną obiektu.

Zadaniem węzłów cieplnych jest rozdział dostarczonego siecią

ciepła

do poszczególnych

gałęzi odbiorczych, jak również miejscowa regulacja

czynnika grzewczego

i kontrola pod

względem bezpieczeństwa procesu rozdziału energii i pracy poszczególnych urządzeń. Z tego
względu w węźle cieplnym zlokalizowane są urządzenia służące do:



wymiany ciepła pomiędzy siecią cieplną a odbiorcami



odcięcia dopływu czynnika,



oczyszczania dopływającego czynnika,



zmiany parametrów czynnika,



kontroli bezpieczeostwa,



pomiaru i regulacji poszczególnych parametrów (temperatur, ciśnieo, przepływów)

Energia cieplna w postaci gorącego strumienia wody jest transportowana od źródła
(elektrociepłownie, kotłownie) do indywidualnych odbiorców poprzez sieć cieplną. Węzły
cieplne są łącznikami pomiędzy siecią cieplną a instalacjami wewnętrznymi.

Aby optymalnie zapewnić wszystkim odbiorcom dostawę ciepła w odpowiedniej ilości,
temperaturze oraz zoptymalizować transport, parametry temperaturowe oraz ciśnienie wody,
jako nośnik cieplny, są wyższe, aniżeli te, które możemy stosować w instalacjach
wewnętrznych. Zadaniem węzłów cieplnych jest zatem dostosowanie parametrów
termodynamicznych (temperatury oraz ciśnienia) wody do potrzeb odbiorcy, a także regulacja
ilości dostarczanej energii oraz jej pomiar. Urządzenia węzłów ciepłowniczych zapewniają
więc: kontrolę pracy zewnętrznej sieci ciepłowniczej i instalacji odbiorczych, zabezpieczenie
wewnętrznych instalacji (przed nadmiernym wzrostem ciśnienia i temperatury wody) oraz
pomiar zużycia ciepła.
Można powiedzieć, iż węzeł cieplny jest zespołem urządzeń (wymienniki ciepła, pompy,
naczynia wzbiorcze, liczniki ciepła, regulatorów, itd.), armatury (zawory zabezpieczające,
zwrotne, odcinające, odpowietrzniki, filtry, termometry, manometry, itd.) oraz rurociągów z
izolacją, spełniających powyższe cele. Bardzo ważnym elementem, zapewniającym
prawidłową pracę urządzeń oraz dostosowanie parametrów do potrzeb odbiorcy, jest
automatyka nadzorująca pracę całego układu.
Obecnie stosuje się przede wszystkim węzły pośrednie, czyli takie, które za pomocą
wymienników ciepła oddzielają strumienie wody grzewczej sieciowej i wody grzewczej w
instalacji wewnętrznej. Wykonuje się również węzły bezpośrednie, dostarczające czynnik
grzewczy bezpośrednio z sieci zewnętrznej do instalacji wewnętrznej po odpowiednim
zredukowaniu parametrów temperatury i ciśnienia. Ich zastosowanie jest jednak coraz
bardziej marginalne.
Węzły cieplne mogą być indywidualne (zasilające jeden budynek lub nawet pomieszczenie)
oraz grupowe (zasilają większą ilość obiektów).

2. Scharakteryzować system ogrzewania wysokotemperaturowego

Wysokotemperaturowy:

Temperatura wody zasilania wynosi 80’C. Przeznaczony jest do współpracy z kotłem na paliwa stałe.
Kotły gazowe tradycyjne i olejowe współpracują zarówno z instalacją nisko-, jak i
wysokotemperaturową. Dedykowany jest instalacji grzejnikami.

Niskotemperaturowy:

Temperatura wody zasilającej nie przekracza zazwyczaj 50’C. System przeznaczony jest do
współpracy z kotłem kondensacyjnym i pompą ciepła. Kotły gazowe tradycyjne i olejowe
współpracują zarówno z instalacją nisko-, jak i wysokotemperaturową. W przypadku gdy grzejniki
miałyby współpracować z systemem niskotemperaturowym, trzeba zwiększyć ich powierzchnię.
Najpopularniejszym typem ogrzewania niskotemperaturowego jest ogrzewanie podłogowe.

Instalacje niskotemperaturowe to takie, w których nominalna temperatura wody zasilającej jest
niższa niż 50°C. Powyżej tej wartości instalacje traktowane są jako standardowe, czyli
wysokotemperaturowe. Niska temperatura zasilania związana jest przede wszystkim z rodzajem
źródła ciepła. W praktyce dotyczy to dwóch rozwiązao – instalacji z kotłem kondensacyjnym oraz z

pompą ciepła

. Uzyskują one bowiem najwyższą sprawnośd przy niskich temperaturach, co w

przypadku pomp ciepła istotnie wpływa na koszty eksploatacji.

Jednak obniżenie temperatury wody zasilającej wiąże się z koniecznością zwiększenia powierzchni
grzejników lub zainstalowania ogrzewania podłogowego, co nie zawsze jest możliwe (brak miejsca do
zamontowania dodatkowych grzejników, ograniczona powierzchnia podłogi, na której można ułożyd
ogrzewanie).

3. Omówić sposoby regulacji hydraulicznej instalacji CO

Podstawowym zadaniem regulacji, w ogrzewaniu jest określenie natężenia przepływu we wszystkich
odbiornikach ciepła w warunkach obliczeniowych.

Hydrauliczne połączenie systemu z systemem wtórnym jest możliwe na kilka sposobów. Wybór
właściwego połączenia zależy od wielu czynników, m.in. od sposobu użytkowania danej instalacji
oraz dostępnego źródła energii, potrzebnego do zaopatrywania w ciepło.

Układ dławiący –stosowany jest w systemach zaopatrzenia w ciepło z zespołami wytwarzania ciepła,
które wymaga niskiej temperatury powrotu i zmiennych strumieni czynnika grzejnego (np. systemy
ciepłownicze), oraz do regulacji strefowej w ogrzewaniach grzejnikowych i podłogowych z
temperaturą zasilania regulowaną wstępnie wg. temperatury zewnętrznej.

Układ wtryskowy – jest szczególną odmianą układu mieszającego, charakteryzującą się jedynie stałą,
regulacją stosunku zmieszania i mającą na celu trwałe obniżenie temperatury wody zasilającej; (za
pomocą armatury regulacyjnej) stosowany jest do skojarzania różnych poziomów temperatury, np.
przy ogrzewaniu grzejnikowym i podłogowym, oraz przy zespołach wytwarzania ciepła z układem
kolejnego włączania dwóch lub więcej agregatów, np. kotłów.

Układ z rozdzielaczem – układ taki może zawierać rozdzielacz bez oporowy (ze stałą różnicą
ciśnienia) bez pompy głównej w zespole rozdziału ciepła, lub z rozdzielaczem obciążonym różnicą
ciśnienia z pompą główną w zespole rozdziału ciepła i stałym strumieniem czynnika grzejnego.

Sprzęgło hydrauliczne – jest to przepływowy rozdzielacz o dużej średnicy spełniający kilka funkcji.
Jedną z nich jest oddzielenie hydrauliczne obiegów grzejnych od obiegów kotłowych, drugą –
realizacje układu podwyższania temperatury wody powrotnej, trzecią – o ile średnica pozwala na
grawitacyjne oddzielenie zanieczyszczeń, filtracja czynnika grzejnego.

Stosuje się go w układach grzewczych średniej i dużej mocy, składających się z jednego lub więcej
kotłów, zwłaszcza kilku obiegów grzewczych. Eliminuje konieczność zrównoważenia przepływów
pomp – nie zakłócona praca pompy.

4. Podać algorytm obliczania pompowej instalacji CO.

Instalacja centralnego ogrzewania - ogrzewanie pompowe
Ogrzewanie pompowe jest obecnie najczęściej stosowanym rozwiązaniem w instalacjach
centralnego ogrzewania w domach jednorodzinnych. Do wymuszania ruchu wody w
instalacji wykorzystywana jest pompa obiegowa.
Dzięki niej możemy pokonywać duże opory hydrauliczne powstające przy przepływie wody w
rurach o dużo mniejszych średnicach niż w ogrzewaniu grawitacyjnym. Dodatkowo instalacje
pompowe nie mają ograniczeń związanych z ich wielkością i rozległością.
Podstawowym, najczęściej stosowanym systemem prowadzenia rur jest system dwururowy.
Każdy grzejnik podłączony jest indywidualnie do pionów zasilającego i powrotnego. Dzięki
temu temperatura, która panuje na dopływie do poszczególnych grzejników, jest bardzo
podobna. Regulacja temperatury grzejnika odbywa się za pomocą zaworu regulacyjnego
umieszczonego przy nim. Instalacje dwururowe mogą być z rozdziałem górnym lub dolnym
Drugą możliwością prowadzenia przewodów jest system jednorurowy. Jeżeli połączymy je
szeregowo, uzyskamy najtańszy i najprostszy rodzaj instalacji. Woda grzewcza przepływa po
kolei przez wszystkie grzejniki.

1. Zawory podpionowe – stabilizacja ciśnienia.

Decydujące znaczenie dla zapewnienia równomierności obiegów mają ciśnienia panujące pod

pionami (gdy będziemy mieć równomierny rozkład ciśnień w instalacji – strat ciśnień na pionach).
Funkcję regulowania ciśnienia na pionach spełniają zawory podpionowe. Równoważenie instalacji
można dokonywać za pomocą zaworów podpionowych lub równoważeniem hydraulicznym, czyli
poprzez wyrównanie ciśnień- wszystkie ciśnienia do odbiorników muszą być identyczne.

Stosując podpionowe zawory różnicy ciśnienia otrzymuje się właściwe przepływy i różnice

ciśnienia w każdym pionie dla maksymalnego i minimalnego przepływu, a także większe spadki
temperatury w instalacji. Korzystne jest stosowanie tych regulatorów łącznie z pompą obiegową
sterowaną przetwornikiem różnicy ciśnień (z regulowaną automatycznie prędkością obrotową).

2. Zasady obliczania projektowego obciążenia cieplnego pomieszczeń i budynków wg PN -

EN 12831:2006.

Obciążenie cieplne pomieszczenia jest to całkowita projektowa strata ciepła ogrzewanego
pomieszczenia, powiększona o nadwyżkę mocy cieplnej ogrzewania.

Na całkowite straty ciepła składają się straty ciepła przez przenikanie

(𝚽

𝐓,𝐢

) oraz

projektowa wentylacyjna strata ciepła

(𝚽

𝐕,𝐢

).

Φ

H,i

= Φ

T,i

+ Φ

V,i

Przenikanie ciepła to ogólna nazwa przekazywania ciepła od jednego płynu (powietrza) do
drugiego poprzez przegrodę. Straty ciepła przez przenikanie związane są z przenikaniem
ciepła przez przegrody z pomieszczenia ogrzewanego do stref o niższej temperaturze. Wpływ
na straty ciepła przez przenikanie ma różnica temperatur pomiędzy przestrzenią
ogrzewaną

(θ

int

) a otoczeniem (θ

e

) oraz współczynnik straty ciepła przez przenikanie (H

T

):

- z pomieszczenia ogrzewanego do otoczenia (ie)

- z pomieszczenia ogrzewanego do otoczenia przez przestrzeń nieogrzewaną (iue)

- z pomieszczenia ogrzewanego do gruntu (ig)

- z pomieszczenia ogrzewanego do sąsiedniego ogrzewanego do znacząco różnej temperatury
(ij)

Φ

T,i

= H

T,ie

+ H

T,iue

+ H

T,ig

+ H

T,ij

∙ (θ

int

+ θ

e

)

Na wielkość strat ciepła w wymienionych sytuacjach – poza wspomnianą różnicą temperatury
pomieszczenia i otoczenia – wpływ mają: współczynnik przenikania ciepła, który
charakteryzuje zdolność przenikania ciepła przez przegrodę, oraz pole powierzchni
przegrody. Dodatkowy wpływ ma występowanie okien oraz mostków cieplnych, czyli
elementów, które przewodzą ciepło w większym stopniu niż przegroda.

Projektowa wentylacyjna strata ciepła wynika z występowania wentylacji naturalnej bądź
mechanicznej. Straty te zależą od wielkości maksymalnego strumienia powietrza

wentylacyjnego doprowadzanego do pomieszczenia w skutek infiltracji

(𝑉

inf ⁡

), lub strumienia

powietrza wymaganego ze względów higienicznych

(𝑉

𝑚𝑖𝑛

).

𝑉 = max⁡(𝑉

𝑖𝑛𝑓

, 𝑉

𝑚𝑖𝑛

)

Infiltracja powietrza to zjawisko polegające na wpływaniu powietrza przez nieszczelności w
przegrodach (oknach). Wielkość strumienia w skutek infiltracji zależy od takich czynników
jak kubatura pomieszczenia oraz jego konstrukcja, szczelność i lokalizacja.

Strumień powietrza wymaganego ze względów higienicznych określany jest w normach, jako
minimalna krotność wymiany powietrza na godzinę dla pomieszczenia, w zależności od jego
przeznaczenia.

Przy obliczaniu obciążenia cieplnego powinno się uwzględnić także pewną nadwyżkę mocy
cieplnej potrzebnej do zapewnienia żądanych warunków cieplnych w pomieszczeniu. Jej
wartość jest równa iloczynowi powierzchni podłogi (A) oraz współczynnika dogrzewania
(f

RH

) dla danej konstrukcji budynku.

Φ

RH

= A + f

RH

W przypadku zastosowania nadwyżki mocy cieplnej końcowa wartość obciążenia cieplnego
budynku wraża się wzorem:

Φ

H,i

= Φ

T,i

+ Φ

V,i

+ Φ

RH ,i

Układ wtryskowy – jest szczególną odmianą układy mieszającego, charakteryzującą się jedynie stałą,
()regulacją stosunku zmieszania i mającą na celu trwałe obniżenie temperatury wody zasilającej; (za
pomocą armatury regulacyjnej) stosowany jest do skojarzania różnych poziomów temperatury, np.
przy ogrzewaniu grzejnikowym i podłogowym, oraz przy zespołach wytwarzania ciepła z układem
kolejnego włączania dwóch lub więcej agregatów, np. kotłów.

SCHEMAT!!!!!!!!!!

Zawór termostatyczny

Zawór termostatyczny jest regulatorem bezpośredniego działania powodującym zaburzenia w

przepływie wody w stosunku do przyjętych do obliczeń dla parametrów obliczeniowych,

ekstremalnych. W przypadku wzrostu temperatury w pomieszczeniach wskutek działania zaworów
termostatycznych następuje zmniejszenie przepływu wody przez grzejniki, a co za tym idzie ilość
wody krążącej w instalacji ulega zmianie. Zmienia się również ciśnienie wytwarzane przez pompę,
według jej charakterystyki.

Praca zaworu termostatycznego powoduje że instalacja pracuje w sposób dynamiczny, a

zaprojektowana została do pracy statycznej w warunkach obliczeniowych.

Dla ustalonego obiegu najbardziej niekorzystnego pod względem strat ciśnienia należy dobrać

zwór z głowicą termostatyczną przy wykorzystaniu kryterium dławienia oraz określić stratę ciśnienia
na tym zaworze

∆𝑝

𝑧𝑟

przy obliczeniowym przepływie czynnika przez grzejnik.

Zawór termostatyczny pracuje prawidłowo jeżeli jego autorytet (stosunek spadku ciśnienia na
zaworze termostatycznym do ciśnienia dyspozycyjnego w małych instalacjach, a do ciśnienia pod
pionem w dużych instalacjach) zawiera się w zakresie od 0.3 – 0.7. Praca przy innych autorytetach
powoduje, że zawór termostatyczny pracuje bądź jako otwarty lub zamknięty, praktycznie nie
przyjmując stanów pośrednich.

Kocioł dwufunkcyjny.

Kotły dwufunkcyjne

to urządzenia służące do produkcji ciepła dla potrzeb ogrzewania i

spełniające rolę przepływowego podgrzewacza ciepłej wody użytkowej. Oznacza to, że do
podgrzewania wody użytkowej nie jest potrzebny dodatkowy, stojący lub wiszący

zasobnik

ciepłej wody użytkowej.
Niewątpliwą zaletą kotłów dwufunkcyjnych są ich małe wymiary, a w konsekwencji mała
powierzchnia potrzebna do ich montażu.
Kotły dwufunkcyjne są polecane przede wszystkim w mieszkaniach lub

domach

, w których

między urządzeniem grzewczym i najdalej wysuniętym punktem czerpalnym ciepłej wody
(np. kranem) jest stosunkowo niewielka odległośd.

3. Wymiarowanie przewodów instalacji centralnego ogrzewania.

W praktyce wymiarowanie instalacji sprawdza się do spełnienia kryterium maksymalnej prędkości

𝑣

𝑚𝑎𝑥

przepływu czynnika:

-

Obliczanie strat ciśnienia wywołane oporami tarcia i miejscowymi dla wszystkich działek
projektowanej instalacji, przy zachowaniu warunku nieprzekraczania dopuszczalnej
prędkości przepływu czynnika przez przewód o określonej średnicy, czyli:

𝑣

𝑖

≤ 𝑣

𝑚𝑎𝑥

,

𝑚

𝑠

Lub przy założeniu optymalnego zakresu liniowych strat ciśnienia (

𝑅

𝑜𝑝𝑡

= 50 ÷ 80

𝑃𝑎

𝑚

).

-

Obliczenie dla wszystkich obiegów instalacji strat ciśnienia zgodnie z zależnością:

∆𝑝 = 𝑅 ∙ 𝑙 + 𝑧 ,

𝑃𝑎

𝑛

𝑖

-

Obliczanie wartości grawitacyjnego ciśnienia czynnego w obiegach z zależności:

∆𝑝

𝑐𝑧

= 0,7 ∙ ℎ ∙ 𝜌

𝑝

− 𝜌

𝑧

,

𝑃𝑎

-

Ustalenie, który z wymiarowanych obiegów jest najbardziej niekorzystny, czyli dla
którego wartość w jest max. :

𝑤 = 𝑅

𝑙

+ 𝑧 − 0,7 ∙ ∆𝑝

𝑐𝑧

↓ 𝑚𝑎𝑥

𝑛

𝑖

- Dla ustalonego obiegu najbardziej niekorzystnego należy dobrać zawór z głowicą

termostatyczną.

Zawór upustowy.

Różnicowy zawór upustowy jest stosowany w systemach grzewczych w celu
utrzymania stałego ciśnienia w instalacji przy czym nadmiar czynnika przy
wzrastającym ciśnieniu np. przy zamkniętych zaworach grzejnikowych, przepływa do
przewodu powrotnego. Zawór upustowy stosuje się wszędzie tam, gdzie producent
kotła wymaga zastosowania obejścia lub gdy określa minimalny przepływ przez
obejście podczas pracy kotła. Zastosowanie zaworu DU144 jest szczególnie ważne
tam, gdzie w systemie grzewczym znajduje się duża ilość zaworów termostatycznych.
Gdy zawory termostatyczne są otwarte zawór upustowy jest zamknięty, natomiast gdy
zawory przymykają się, zawór upustowy otwiera się zapewniając wymagany przepływ
przez kocioł. Ponadto zastosowanie zaworu upustowego obniża szumy przepływu
wynikające ze wzrostu prędkości przepływu.

Zastosowanie
Zawór upustowy różnicy ciśnienia utrzymuje ciśnienie w obiegu pompowym instalacji
grzewczej na stałym poziomie zwłaszcza w przypadku gdy zamknięte są wszystkie zawory
termostatyczne.

Montaż
Zamontować zawór upustowy za pompą cyrkulacyjna pomiędzy przewodem zasilającym i
powrotnym. Średnica przewodu łączącego powinna umożliwić przepływ z prędkością
mniejsza niż 1 m/s.