Sieci cieplne- służą do przesyłania ciepła od źródła do odbiorcy; obecnie są to sieci wodne(dawniej parowe)

Pod względem przeznaczenia:

-komunalne(osiedlowe, miejskie)

-przemysłowe

-mieszane

Pod względem wielkości i ukształtowania terenu:

- liniowe- stosowane przy dużej odległości od odbiorców, są to tzw. magistrale, mogą mieć odgałęzienia do innych odbiorców

- układ kratownicy- najrzadziej stosowany, przy dużym zagęszczeniu odbiorców(w miastach), dla sieci parowych, przy układzie ulic krzyżujących się pod kątem 90°, zalety: dołączenie odbiorców krótkimi odcinkami przyłącza, wysoka niezawodność przy wzroście poboru ciepła system ten można łatwo przebudować; wada- b. wysokie koszty

- układ pierścieniowy- pozwala na zasilanie 2 kierunków, składa się z pierścieni i odgałęzień dostarczających ciepło do odbiorcy; może być rozbudowywany przez dobudowywanie rozgałęzień; sieć ta powstaje wraz z rozwojem miasta, nie od razu

- układ promieniowy- pozwala na przesył ciepła w określonym kierunku do odbiorcy; w przypadku awarii nie ma możliwości zasilenia od drugiej strony

-sieć pajęcza- w starej kotłowni, rozdzielacze doprowadzają ciepło do każdego budynku, umożliwia łatwą regulację ilości doprowadzanego ciepła; okresowe wyłączanie; nie trzeba wyłączać innych budynków jak się chce wyłączyć 1

-mieszane-stosowane w dużych aglomeracjach, bo źródła są na peryferiach

Ukształtowanie sieci: poziomy kształt geometryczny, który nie jest związany z pracą sieci i jej parametrami

-rozprowadzające- kształt sieci zależy od istniejącej zabudowy

-dosyłowo-rozdzielcza- gdy są duże odległości od źródła i długie odcinki rozdzielcze; czynnik grzejny ma wysoką temp.(para wysokoprężna lub woda o wys. temp.), obniżenie temp następuje przed doprowadzeniem do odbiorcy

Sieci wodne- prosty sposób układania przewodów, dowolność stosowania spadków, mogą być wykonywane w postaci sieci bezkanałowych(rury z izolacją przywozi się na miejsce budowy, rury bezpośr. w piasek , spawanie, miejsce spawów zabezpiecza się pianką izolacyjną i przykrywa się folią z PCV), kierunek i wielkość spadku przewodów zas. i powr. jest taka sama, łatwy montaż, kontrola i konserwacja; sposoby ogrzewania:

- bezpośrednie z sieci- wada: w razie awarii wylewa się cała woda

- za pomocą hydroelewatorów- hydroelewator miesza część wody sieciowej z instalacyjną; wada- straty 1 sieci wpływają na straty 2 sieci

- z wykorzystaniem wymiennika

- ciepłej wody za pomocą wymiennika przeponowego

Rodzaje układów:

• ukł. dwuprzewodowy- najczęściej stosowany; skł. się ze źródła ciepła i przewodów: zasilającego i powrotnego

• ukł. trójprzewodowy- skł. się z 2 przewodów zasilających i 1 powrotnego(wspólnego); jeden przewód jest stosowany dla dostawy ciepła stałego, wysokoparametrowego, dla przemysłu w ciągu całego roku a drugi dla zaspokojenia sezonowego zapotrzebowania ciepła; zaleta- koszt przy budowie etapami(w 1 etapie wykonujemy sieć 2 przewodową a następnie dobudowujemy 3 przewód)

• ukł. czteroprzewodowy- 1 przewód do stałego zaopatrywania w ciepło, 2 do zmiennego(kosztowniejszy) ale pewniejszy z punktu widzenia niezawodności ruchu

• jednoprzewodowe- najrzadziej stosowany; 1 przewód zasilający, czynnik nie powraca do źródła, zostaje zużyty lub odprowadzony do kanalizacji

Wykorzystanie wody w sieci powrotnej do celów sanitarnych; 2 rodzaje:

-doprowadzające dla potrzeb szczególnych odbiorców

-tranzytowe- od źródła do węzła; stosowane do transportu czynnika na duże odległości; dużo zaworów regulacyjnych bo występują znaczne wahania ciśnień i temperatur

Zasady układania sieci:

- min spadek od ukształtowania terenu: 1,5‰(przewód i dno kanału)

- wsp. przykrycia ziemią:0,5-0,7m(niski koszt wykopów, przewody powyżej wód gruntowych)

-w najw. punktach sieci zbiorniki z zaworami odpowietrzającymi

- w najn. punktach sieci przewody spustowe do kanalizacji

-prędkości nie mogą przekraczać 3m/s(wynika to z kosztów); przy Φ 100mm- 1m/s, 500mm- 2-3m/s dla magistrali

Sieci parowe-stosowane w przemyśle, przy dużym zapotrzebowaniu na parę, doprowadzenie pary a powrót wody(odbiór ciepła technologicznego), przy układaniu przewodów musi być zgodność skraplającego się kondensatu i przepływu pary

1 układ- przewody prowadzone ze spadkiem >1‰, później pionowo w górę, przy par5ze nioskoprężnej nie można stosować układu z przeciwprądem

2 układ- przewody prowadzone ze spadkiem >1‰, później w górę wzrost >10‰

Porównanie sieci wodnych i parowych

o wyższości wodnych stanowią czynniki ekonomiczne i technologiczne:

- eliminacja odwadniaczy, zb. kondensatu, dużej liczby odpowietrzeń,

- uniknięcie strat ciepła kondensatu

- b. wysoki koszt parowych ze względu na przeciwne spadki

- sieć wodna ma wysoką niezawodność i szczelność

- do parowej ze względu na odwodnienie, kondensację pary i zmiany ciśnienia może przedostać się powietrze i spowodować korozję

- przewody s. wodnej nie korodują bo cały czas płynie w nich woda

- przew. parowe musza być kontrolowane- trzeba budować kanały przechodnie i szkolić fachową obsługę

- stała i wysoka temp. s. parowej umożliwia podłączanie odbiorców ciepła technologicznego przez cały rok(w wodnej jest zmienna)

Sieci preizolowane

rura, pianka, folia PE, płaszcz; do usuwania awarii używany przewód sygnalizacyjny, b. niska awaryjność; preizolowane elastycznie- mogą być rozwijane z bębna

Koszty sieci cieplnej:

-20-30%- zródło

-20-30%- instalacje wew.(węzeł)

-pozostałe 40-60%- sieć ciepłownicza

Straty ciepła zalezą od:

- technologii wykonania sieci

- stanu techn. sieci

- rozległości systemu ciepłowniczego

- ilości komór i aparatury w komorach

- temp. zew.

- parametrów pracy systemu ciepłowniczego

Kryteria oceny strat ciepła

- str. zw. z przenikaniem ciepła

- str. zw. z ubytkami wody sieciowej

Źródła ciepła-elementy systemu ciepłowniczego

Podział ze względu na rodzaj produkowanej energii:

ELEKTROWNIE-wytwarzają en. elektr. a ciepło traktowane jest jako odpad(η=40%)

ELEKTROCIEPŁOWNIE-wytwarzają en. elektr. i cieplną w skojarzeniu(η=80%)

CIEPŁOWNIE-wytwarzają tylko en. cieplną (ciepłownia-obiekt wolnostojący(η=100%)

kotłownia-obiekt wbudowany)

Sprawność energetyczna(cieplna): η=Qużyteczne/Qwłożone; Qużyteczne=Q-straty

Celem wytwarzania en. jest uzyskanie jak największej η i minimalizacja strat

Straty zalezą od przyjętej technologii(rodzaj paliwa), rozwiązań konstrukcyjnych, strat przesyłu i wykorzystania ciepła(rodzaj grzejników i właściwy montaż)

Podział źródeł ciepła wg. rodzaju paliwa:

• KONWENCJONALNE-wykorzystują paliwa stałe, ciekłe, gazowe lub energię elektr. oraz koks, czyli węgiel odgazowany (gaz koksowniczy)

WĘGIEL KAMIENNY

-węgiel gruby

-koks(przetworzony węgiel gruby)

-miał węglowy

-pył węglowy(przetworzony miał węglowy)

WĘGIEL BRUNATNY

PALIWA CIEKŁE

-olej opałowy lekki (podobny skład do oleju napędowego)

-olej opałowy ciężki (mazut) o temp. krzepnięcia t > 0°C

PALIWA GAZOWE

-gaz ziemny (wysokometanowy > 90%, zaazotowany)

-lpg (gaz płynny, mieszanina propanu i butanu)

-metan

-biogaz

ENERGIA ELEKTR. -nie jest paliwem pierwotnym, musiała być wcześniej wyprodukowana

Zalety paliw konwencjonalnych:

-powstaje en. czysta

-zajmują niewielki teren

-bezpieczeństwo procesu

• JĄDROWE-wykorzystują ciepło powstające w wyniku kontrolowanej reakcji łańcuchowej

• NIEKONWENCJONALNE-wykorzystują en. odnawialną lub ciepło odpadowe(en. cieplna która powstaje w procesie przemiany jako produkt uboczny a nie finalny)

EN. SŁONECZNA- najpowszechniej wykorzystywana mimo wysokiego kosztu urządzeń; podział:

1) wykorzystywanie en. słonecznej bezpośr. do podgrzewania czynnika cieplnego

2) kolektory:

-ogniwa fotoelektryczne(gł. krzemowe, przetwarzają bezpośr. en. słoneczną na en. elektr)

-kolektory słoneczne oparte na podgrzewaniu czynnika przez promienie słoneczne

EN. WIATRU- turbiny wiatrowe; w produkcji en. wiatrowej przodują Dania i Holandia; wytwarzają b. duży hałas; farmy wiatrowe wymagają b. dużych powierzchni

EN. WODNA- hydroelektrownie: przepływowe, regulacyjne

EN. PŁYWÓW MORSKICH- w Norwegii zaspokaja 80% potrzeb energetycznych

BIOGAZY Z WYSYPISK GNOJU

EN. GEOTERMICZNA- en. źródeł podziemnych o temp 40-45°C; na Podkarpaciu funkcjonuje kilka zakładów czerpiących stąd energię

BIOMASA

-drewno opałowe

-części roślinne

Struktura zużycia nośników en. pierwotnej w Polsce w 1999r

węgiel kam.-51,9%

węgiel brun.-13,7%

ropa naft.-18,7%

gaz ziemny-11,1%

torf i drewno-3,2%

inne-1,4%

Źródła emisji SO2 i NO2 w Polsce:

TRANSPORT- z jednej str. spadek emisji związany z postępem technicznym w przemyśle motoryzacyjnym, z drugiej wzrost związany z boomem samochodowym (w 1998)

KOTŁOWNIE LOKALNE I PALENISKA DOMOWE- od 1994 spadek związany z przechodzeniem na paliwa ekologiczne

PRZEMYSŁ- spadek w wyniku zamykania nierentownych zakładów

ENERGETYKA- spadek poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na moc i zużycie ciepła

Jakościowy skład paliw:

-skł. palne: C, H, S-w wyniku ich utleniania powstaje en. cieplna

-skł. niepalne: O, N

-skł. mineralne: A-popiół, jego zawartość decyduje o jakości emisji i wartości opałowej

-wilgoć higroskopijna: Wh- związana z cząstkami paliwa

-wilgoć przemijająca: Wp

Klasyfikacja jakościowa paliw

WĘGIEL KAMIENNY-najgorsza jakość, zawiera wszystkie ww. składniki

OLEJ OPAŁOWY-brak wilgoci

GAZ ZIEMNY-najlepszy jakościowo, zaw. tylko skł palne i niepalne

Wady i zalety paliw

WĘGIEL KAMIENNY

+atrakcyjna cena

+paliwo krajowe

+łatwy transport i składowanie

+niskie koszty inwestycyjne (nieopłacalne jest stosowanie automatyki)

+prosta i bezpieczna obsługa

-wysoka emisja zanieczyszczeń

-zapylenie pomieszczeń kotłowni

-ograniczone możliwości kontroli podczas spalania

-ręczna obsługa kotłowni

-konieczność usuwania popiołu i żużlu

OLEJ OPAŁOWY

+niska emisja zanieczyszczeń

+precyzyjna kontrola procesu spalania

+zautomatyzowana obsługa kotłowni

+łatwy transport i składowanie

-wysoka cena

-paliwo trudno dostępne w Polsce

-znaczne koszty inwestycyjne

-ryzyko lokalnego zanieczyszczenia środowiska wskutek wycieku

GAZ ZIEMNY

+b. niska emisja zanieczyszczeń

+precyzyjna kontrola prac spalarni
+zautomatyzowana obsługa kotłowni
+łatwy transport i składowanie(w ograniczonym zakresie)

-paliwo niedostępne w Polsce

-prognozowany wzrost ceny w najbliższych latach

-niebezpieczeństwo wybuchu

-dostępność ograniczona zasięgiem sieci gazowej

-trujący

KOTŁOWNIA

1)układ hydrauliczny-odpowiada za gromadzenie i przesyłanie wody

• Kocioł-przekazuje ciepło za pomocą nośnika ciepła

• Przewody

• Pompy

• Zawory

• Grzejniki

• Naczynie wzbiorcze

2)układ doprowadzania paliwa-odpowiada za gromadzenie i transport paliwa do palnika

3)układ spalania i odprowadzania spalin

• Komory spalania dla paliw ciekłych i gazowych

• Palenisko dla paliw stałych

• Przewody wewnątrz kotła

• Czopuch łączący komin z kotłem

• Komin

4)układ automatyki-ma zapewnić optymalność 3 pozostałych układów

Podział kotłów ze względu na materiał wykonania:

ŻELIWNE

+odporne na korozję

+dłuższa od stalowych żywotność- ok. 15lat

+łatwość przenoszenia(budowa członowa)

+możliwość powiększenia powierzchni ogrzewalnej kotła

+łatwość usuwania awarii(poprzez wymianę uszkodzonego członu)

-możliwość uszkodzenia członów(kruchość żeliwa)

-mała odporność na zmiany temperatur

STALOWE

+tańsze od żeliwnych

+lżejsze od żeliwnych

+odporne na uszkodzenia

+niewrażliwe na nagłe zmiany temperatur

-krótsza żywotność

-mała odporność na korozję

-konieczność transportowania w całości

Podział kotłów ze względu na technikę wykonania:

TRÓJCIĄGOWE

1ciąg-komora spalania

2ciąg-płomienica(rura o większej średnicy)

3ciąg-plomieniówki

DWUCIĄGOWE- 2 kierunki przepływu spalin: w komorze spalania i w rurach omywanych przez wodę

TECHNIKA ECOSTREAM- zabezpiecza przed skraplaniem się pary w kotle poprzez odpowiednie rozprowadzenie wody zimnej

TECHNIKA KONDENSACYJNA- kotły kondensacyjne mają η>100%; wykorzystują ciepło kondensacji wytwarzane w procesie kondensacji(wykraplania)pary wodnej ze spalin, może być stosowana w kotłach do podgrzewania wody; mają rozbudowaną powierzchnię wymiany ciepła w stosunku do konwencjonalnego; najnowszym rozwiązaniem są kotły ze zintegrowanym wymiennikiem ciepła

Schemat kotłowni

1)obieg pierwotny-kotłowy

2)obieg wtórny-grzejny

Podział źródeł ciepła ze względu na wielkość mocy:

KOTŁOWNIE WBUDOWANE(indywidualne)-znajdują się w obiektach zasilanych w energię cieplną(od kilku do kilkudziesięciu kW)

KOTŁOWNIE LOKALNE-wydzielone obiekty wolnostojące zasilające grupę budynków połączonych siecią grzewczą niskoparametrową (parametry jak w instalacji, od kilkudziesięciu kW do kilkunastu MW)

CIEPŁOWNIE-zasilają większą grupę odbiorców połączonych siecią cieplną wysokoparametrową, z odbiorcą sieć łączy się przez węzeł cieplny(kilka do kilkuset MW),

wysokie parametry pozwalają na przesył większej ilości mocy cieplnej(duże różnice temp zasilającej i powrotnej)

*powszechne są ostatnio obniżki parametrów dzięki nowym technologiom np. rury preizolowane(pianką poliuretanową) nie znoszą wysokich temperatur

*typowe parametry 135/65

ELEKTROCIEPŁOWNIE-produkuje jednocześnie en cieplną i elektryczną(moc cieplna od kilku do kilku tysięcy MW)

Polityka energetyczna

-w latach 80-dominowało budownictwo z wielkiej płyty, nikt nie interesował się oszczędzaniem energii, która była dotowana przez państwo

-w ostatnich 20 latach-cena energii stała się ceną rynkową i opłaca się ją oszczędzać

Płacimy za:

-moc zamówioną

-rzeczywiste zużycie energii

CIEPŁOWNIA-najczęściej występujące źródło ciepła w sieciach scentralizowanych, zasilane zwykle węglem w postaci miału, schemat technologiczny: woda powrotna jest wodą zasilającą dla kotłów(70°C dla kotła węglowego), przeważnie woda powrotna ma temp niższą od wymaganej dlatego stosuje się metodę zawracania części wody zasilającej przy użyciu tzw. pompy mieszania; najczęściej stosowane są kotły węglowe z rusztem mechanicznym, z reguły od 1 do 4, o zróżnicowanej mocy ze względu na różne zapotrzebowania odbiorców(np. 2·30MW+2·10MW dla ciepłowni o potrzebach 80MW, gdy zapotrzebowanie jest mniejsze-pracuje tylko część kotłów); latem ciepłownia pracuje na potrzeby ciepłej wody użytkowej co stanowi ok. 15% zapotrzebowania mocy nominalnej zimą

Obieg zmieszania gorącego-układ podnoszenia temp wody powrotnej do temp zalecanej przez producenta kotłów

Obieg zmieszania zimnego-układ regulowania temp wody zasilającej przez dodawanie wody powrotnej aby osiągnąć temp odpowiednia dla odbiorców

Ubytki wody sieciowej

-awarie

-nieszczelności technologiczne(np. przez połączenie dławicowe)

Woda uzupełniająca-powinna zawierać jak najmniej minerałów, trzeba ją odgazować

Ilość ciepła dla odbiorców: Qod=Ms·Cp·(Tz-Tp)

ELEKTROCIEPŁOWNIA-zamiast chłodni kominowej jest sieć ciepłownicza; można przez to uzyskać sprawność ok. 80% bo zamiast do schładzacza ciepło idzie do odbiorców

---