Program modułu IS.0603.OB./00

"Ogrzewnictwo i ciepłownictwo I"

• Budowa i podział instalacji c.o. oraz sieci cieplnych

• Zapotrzebowanie mocy cieplnej do ogrzewania pomieszczeń i budynków

• Czynniki grzewcze oraz ich rozdział w instalacjach.

• Procesy w instalacjach ogrzewania i podstawy obliczeń cieplno-przepływowych.

• Podstawy wymiarowania i zasady równoważenia hydraulicznego sieci przewodów (instalacji c.o. oraz sieci zewnętrznych)

• Sposoby zapewnienia równowagi hydraulicznej w instalacjach z zaworami termostatycznymi.

• Zasady wymiarowanie grzejników konwekcyjnych i płaszczyznowych.

• Rozkład ciśnienia i sposoby jego stabilizacji w sieciach ciepłowniczych

• Układy technologiczno - hydrauliczne źródeł i węzłów cieplnych oraz podstawy ich wymiarowania

Cele i spodziewane efekty kształcenia:

• Nabycie umiejętności określania potrzeb cieplnych budynków i pomieszczeń w zakresie ogrzewania.

• Poznanie budowy i podstaw funkcjonowania instalacji ogrzewania, węzłów i sieci cieplnych.

• Znajomość podstaw procesów zachodzących w instalacjach ogrzewania i systemach ciepłowniczych.

• Nabycie umiejętność przeprowadzania obliczeń projektowych w podstawowym zakresie.

Literatura:

S. Mielnicki ; „Centralne ogrzewanie, regulacja i eksploatacja”

Wydawnictwo Arkady, Warszawa 1985,

Hans Roos ; "Zagadnienia hydrauliczne w instalacjach ogrzewania wodnego", tłum z j. niem. PNT CIBET, Warszawa 1997r

Praca zbiorowa „Ciepłownictwo - Poradnik" Fundacja Rozwoju

Ciepłownictwa części: Sieci ciepłownicze oraz Źródła ciepła

Wyd. Zakład Poligraficzno- Wydawniczy eMeR, 1995r

Recknagel, Sprenger, Honmann "Ogrzewanie i klimatyzacja", EWFE, Gdańsk, 1994r

Normy Polskie:

PN-90/B-01400* Centralne ogrzewanie. Oznaczenia na rysunkach

PN-90/B-01421 Ciepłownictwo. Terminologia

PN-90/B-01430* Ogrzewnictwo. Instalacje centralnego ogrzewania. Terminologia

PN-B-03406:1994 Ogrzewnictwo. Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze do 600 m³

PN-82/B-02402* Ogrzewnictwo. Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach

PN-82/B-02403* Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnętrzne

PN-83/B-03430* Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej (ze zmianami :

A1 i Az3 (2000r)

PN-91/B-02413* Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu otwartego.

PN-B-02414:1999* Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie

instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego

naczyniami wzbiorczymi. Wymagania

PN-91/B-02415* Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie wodnych zamkniętych systemów ciepłowniczych.

PN-91/B-02420 Ogrzewnictwo. Odpowietrzanie instalacji ogrzewań wodnych. Wymagania.

Ciepłownictwo to dział techniki stosowanej zajmujący się wytwarzaniem, przesyłaniem i wykorzystaniem ciepła tj. energii termicznej zawartej w nośnikach ciepła takich jak np. woda gorąca lub para.

Na system ciepłowniczy składa się (wg. PN-90/B-01421 i PN-90/B-01430):

• źródło ciepła zespół urządzeń do wytwarzania ciepła

• sieć ciepłownicza system przewodów przebiegających na zewnątrz

budynków ogrzewanych, służący do przesyłania

ciepła ze źródła do węzłów)

• węzły cieplne zespół urządzeń do przekazywania ciepła,

przetwarzania parametrów, pomiaru i regulacji

Dla systemu ciepłowniczego źródłem ciepła może być ciepłownia, pracująca na potrzeby wielu budynków lub elektrociepłownia ogrzewnicza ( komunalno-bytowa). Ciepłownia jest zwykle obiektem wolnostojącym z urządzeniami do wytwarzania ciepła o mocy zainstalowanej od 10 - 15 MW. Mniejszym źródłem jest kotłownia wbudowana, zlokalizowana w specjalnie wydzielonym pomieszczeniu w budynku. Takie źródło o mocy cieplnej do 2 MW może zaopatrywać w ciepło również więcej niż jeden budynek z wykorzystaniem zewnętrznej sieci cieplnej.

Źródłem ciepła dla miejskich (komunalnych) systemów ciepłowniczych mogą być także elektrociepłownie lub ciepłownie przemysłowe.

Rys.1 Schemat systemu ciepłowniczego

Najważniejszymi cechami systemu ciepłowniczego są:

- rodzaj użytego nośnika tj. czynnika przenoszącego

energię od źródła do węzłów

- parametry wykorzystywanego czynnika.

W komunalnych sieciach cieplnych najczęściej wykorzystywanym nośnikiem jest woda. W sieciach niskoparametrowych temperatura wody nie przekracza 115^oC. Takie parametry są stosowane w lokalnych (np. osiedlowych) systemach ciepłowniczych. W wysokoparametrowych wodnych sieciach komunalnych obejmujących swym zasięgiem całe miasto temperatury czynnika ciepłowniczego nie przekraczają zwykle 135^oC.

Systemy ciepłownicze mieszane przemysłowo-komunalne bardzo często wykorzystują parę jako nośnik energii. Jeżeli ciśnienie pary w sieci ciepłowniczej przekracza 70 kPa (nadciśnienia) to taki system należy zakwalifikować do wysokoparametrowego (wysokoprężnego).

Węzły cieplne zwykle zaopatrują w ciepło pojedynczy budynek (B). Czasem występuje nawet kilka węzłów w jednym budynku, stanowiąc źródło ciepła dla instalacji: ogrzewania, instalacji ciepłej wody użytkowej, wentylacji i klimatyzacji występujących w powtarzalnych częściach (segmentach) budynku.

W takim przypadku węzeł cieplny jest elementem granicznym pomiędzy siecią cieplną oraz instalacją wewnętrzną w budynku.

Niekiedy budowane są tzw. węzły grupowe (W- na rys.1), stanowiące układ pobierający energię zawartą w czynniku o wysokich parametrach (z sieci wysokoparametrowej) i przetwarzający ją do poziomu czynnika krążącego

w sieci o niskoparametrowej. Wówczas grupowy węzeł cieplny separuje dwa rodzaje sieci ciepłowniczych.

Ogrzewnictwo zajmuje się systemami ogrzewania oraz związanymi z nimi instalacjami, których zadaniem jest ogrzewanie pomieszczeń. Głównym przedmiotem badań ogrzewnictwa są instalacje centralnego ogrzewania.

Przeciwieństwem ogrzewań centralnych są ogrzewania miejscowe występujące wtedy, gdy w każdym pomieszczeniu w budynku jest zainstalowane oddzielne źródło np. piec kaflowy, elektryczny ogrzewacz akumulacyjny, kominek itp.

Instalacja centralnego ogrzewania to zespół urządzeń służących :

- przygotowaniu czynnika grzewczego ( temperatura i ciśnienie),

- doprowadzeniu tego czynnika do ogrzewanych pomieszczeń,

- przekazaniu ciepła w pomieszczeniu.

Rys.2 Instalacja ogrzewania zasilana z kotłowni wbudowanej

1. kocioł , c- zawór regulacyjny, b i d - elementy systemu zabezpieczenia e- pompa, f- grzejniki, h- grzejnikowe zawory termostatyczne

W przypadku instalacji centralnego ogrzewania ciepło zawarte w czynniku grzewczym, stosowane do ogrzewania zespołu pomieszczeń jest otrzymywane z jednego (centralnego) źródła, znajdującego się w budynku. Strumień czynnika grzewczego jest rozdzielany, a następnie rozprowadzany systemem przewodów, tworzących instalację do poszczególnych pomieszczeń, oddając tam energię.

W skład instalacji centralnego ogrzewania wchodzą:

- źródło dostarczające energię (kocioł lub węzeł cieplny)

- sieć przewodów instalacji wewnątrz budynku

- grzejniki przekazujące energię

KLASYFIKACJA INSTALACJI OGRZEWANIA ( wg. PN-90/B-01430*)

Systemy ogrzewania mogą być podzielone według następujących cech:

1. według rodzaju źródła na:

• ogrzewania miejscowe

• ogrzewania centralne

• ogrzewania zdala-czynne (z systemu ciepłowniczego)

2. według rodzaju nośnika energii na :

• systemy ogrzewania wodnego

• systemy ogrzewania powietrznego

• systemy ogrzewania parowego

3. według sposobu oddawania ciepła w pomieszczeniu na:

• systemy ogrzewania konwekcyjnego

• przez promieniowanie

• ogrzewania nawiewowe (ciepłym powietrzem)

• kombinowane

4. według rodzaju wykorzystywanego paliwa lub nośnika energii na:

• ogrzewanie węglowe

• gazowe

• olejowe

• wykorzystujące energię odnawialną (np. słoneczną, geotermalną)

Pomiędzy mocą cieplną Q_g oddawaną przez instalację oraz strumieniem „m” [kg/s] nośnika ciepła (czynnika grzewczego) nie podlegającego przemianie fazowej, który opuszcza źródło zachodzi zależność:

[W]

gdzie : t₁ i t₂ oznaczają odpowiednio temperatury nośnika opuszczającego

źródło i powracającego do niego

c_p [J/(kg*K)] jest ciepłem właściwym dla nośnika.

Powyższa zależność dotyczy ogrzewań wodnych i powietrznych w których nośnik nie podlega przemianie fazowej, lecz zmienia tylko swoją temperaturę.

W przypadku ogrzewań parowych zależność ta ma postać:

[W]

gdzie: r = i” - i' [J/kg] jest entalpią parowania wody

PODZIAŁ INSTALACJI CENTRALNEGO OGRZEWANIA:

1. według rodzaju czynnika grzewczego (nośnika ciepła)

• ogrzewanie wodne

• ogrzewanie parowe

• ogrzewanie powietrzne

według najwyższej temperatury czynnika:

• niskotemperaturowe (do 100­^oC)

• średniotemperaturowe (do 115­^oC )

• wysokotemperaturowe (powyżej 115­^oC )

• według źródła ciepła:

• zasilanie z kotłowni

• zasilanie z węzłów cieplnych

• według sposobu zabezpieczenia:

• instalacje wodne sytemu otwartego (czynnik styka się z atmosferą)

• instalacje wodne sytemu zamkniętego (czynnik nie styka się z atmosferą)

• według rozdziału czynnika grzewczego:

• instalacje dwururowe - dwa przewody (zasilający i powrotny) obok siebie

• instalacje jednorurowe - każdy kolejny grzejnik jest zasilany przez czynnik o coraz niższej temperaturze (korzystne: mniejsze zużycie rur ale grzejniki muszą być coraz większe)

• etażowe instalacje na jednej kondygnacji

• rozdzielaczowy - każdy grzejnik ma własne połączenie z rozdzielaczem

• pierścieniowy - przewód rozprowadzający idzie pętlą

• rozgałęźny - przewody prowadzone najkrótsza drogą







PODZIAŁ SIECI GRZEWCZYCH

Ze względu na:

1. czynnik grzewczy:

• parowe (raczej obiekty przemysłowe)

• wodne (budynki)

• parametry czynnika:

• niskoparametrowe (t =115^oC, p = 70 kPa)

• wysokotemperaturowe (powyżej 115^oC)

3. ilość przewodów:

• jednoprzewodowe (bardzo rzadki przypadek)

• dwuprzewodowe

• trójprzewodowe

• czteroprzewodowe

4. sposób połączenia źródła i odbiorników (układ geometryczny)

• pajęcza - duże bezpieczeństwo zaopatrzenia ale trzeba użyć dużą ilość przewodów

• promieniowa - wada: jeśli pęknie rurociąg magistralny to poważny problem

• pierścieniowa

• rozdzielcza (osiedlowa) istnieje węzeł grupowy, który zaopatruje kilka budynków

5. podział ze względu na budowę:

• podziemne - kiedyś: kanałowe

obecnie: bezkanałowe (w rurze ochronnej przykrytej gruntem)

• napowietrzne - na niskich podporach (50 - 70 cm nad ziemią) zasłania się je zielenią, ukrywa czasem na wysokich podporach, by ominąć mosty itp.





Rys. Rodzaje sieci ciepłowniczych (pajęcza, promieniowa i pierścieniowa)








Rys. Sieci podziemne kanałowe (a, b) i sieć napowietrzna na niskich podporach..

Ogrzewnictwo i ciepłownictwo - wykłady

- 1 -




---