1) Podaj na jaką przepustowość dobieramy zawór bezpieczeństwa dla kotłów

wysokoparametrowych. Przy jakim ciśnieniu powinien on mieć wymaganą
przepustowość? Dlaczego wymagane jest sprawdzenie stosunku ciśnień przed i za
zaworem bezpieczeństwa? Podaj wymagane zabezpieczenie dla kotła wodnego
wysokotempaeraturowego wg PN EN.

Wymagane zabezpieczenia:
-zawór bezpieczeństwa
-naczynie wzbiorcze
-rura wzbiorcza
-zabezpieczenie źródła ciepła przed przekroczeniem dopuszczalnej temperatury wody
-zabezpieczenie kotła przed zbyt niskim poziomem wody

Przepustowość zaworu bezpieczeństwa M, w kilogramach na sekundę, ustala się w następujący
sposób:
a) jeżeli ciśnienie wody sieciowej jest równe lub mniejsze n iż ciśnienie dopuszczalne
instalacji ogrzewania wodnego, określa się z wzoru
M = 0,44V
w którym:
V - pojemność instalacji ogrzewania wodnego, w metrach sześciennych,
0,44 - współczynnik przeliczeniowy.

b) jeżeli ciśnienie wody sieciowej jest większe niż ciśnienie dopuszczalne instalacji
ogrzewania wodnego, określa

się ze wzoru

M = 447,3 x b x A

√(𝒑𝟐 − 𝒑𝟏)𝒙𝝆

w którym:
p2 - ciśnienie nominalne sieci ciepłowniczej według PN-89/H-02650, w barach,
p1 - ciśnienie nastawy zaworu bezpieczeństwa, w barach,

𝜌- gęstość wody sieciowej przy jej obliczeniowej temperaturze, w kilogramach na metr

sześcienny,
b - współczynnik zależny od różnicy ciśnień p2 - p1, gdy:
p2 - p1 ≤ 5 bar to b = 1
p2 - p1 > 5 bar to b = 2
A - powierzchnia przekroju poprzecznego jednej rurki wężownicy, w metrach kwadratowych;
dla wymiennika
płytowego należy przyjmować wartość A zgodnie z aprobatą techniczną dla tego wymiennika.
Jeżeli brak jest takiej
informacji należy przyjmować wartość A = 1 × 10-4 m2,
447,3 - współczynnik przeliczeniowy

Zawór bezpieczeństwa powinien zacząć się otwierać gdy w instalacji zostanie przekroczone
wyznaczone dopuszczalne ciśnienie, a 100 % otwarcie powinno nastąpić kiedy wzrost
ciśnienia w instalacji będzie wynosić 10% dopuszczalnego ciśnienia dla instalacji (dlatego
dobiera się o współczynniuku b=10%)

Stosunek ciśnień przed i za ZB należy sprawdzić w celu poprawnego funkcjonowania
ZB(żeby dla danego wzrostu ciśnienia powyżej dopuszczalnego ma się otworzyć, i poniżej
szczelnie zamknąć)(NIC INNEGO NIE WYMYŚLĘ)
-( wg. firmy HUSTY)
Dopuszczalna tolerancja dla zaworów bezpieczeństwa wynosi +10% i -20%. Oznacza to, że
zawór z ciśnieniem nastawy 6 bar otworzy się całkowicie przy ciśnieniu 6,6 bar, natomiast

zamknie się najpóźniej w momencie, gdy ciśnienie w instalacji obniży się do poziomu 4,8 bar.
W związku z tym, aby zapewnić właściwą pracę instalacji, maksymalne ciśnienie
robocze(równe ciśnieniu zamknięcia ZB) w instalacji musi być przynajmniej 20% niższe od
ciśnienia nastawy zaworu bezpieczeństwa, by zapobiec sytuacji, w której otwarty zawór nie
zamknąłby się całkowicie (ciągły wyciek wody z zaworu, który kończy się uszkodzeniem
uszczelnienia zaworu).
-(WG. wytycznych firmy ARMAK)
Ogólne wskazówki przy określaniu wartości cinienia początku otwarcia zaworu
bezpieczestwa. W przypadku małych średnic gniazda zaworu (do < 20 mm), powierzchnie
uszczelniajce s tak niewielkie, e osiągane tolerancje wykonania mają istotny wpływ na
ciśnienie pocztku otwarcia i szczelność zamknięciaq. Dlatego też zaleca się w tym przypadku
zwiększenie różnicy pomiędzy ciśnieniem roboczym, a ciśnieniem początku otwarcia zaworu
bezpieczeństwa (roboczej różnicy ciśnie). Podobnie przy niskich ciśnieniach początku
otwarcia robocza różnica ciśnień jest z reguły większa aniżeli w przypadku wyższych ciśnień
początku otwarcia. Poniższy wykres obrazuje zalecenia w tym zakresie w oparciu o źródła
niemieckie:

2) Narysuj schemat technologiczny ciepłowni wodnej z wewnętrznym wytwarzaniem

ciśnienia stabilizacji w kotłach parowych i układem uzupełniania wody, a następnie
narysuj wykres ciśnień piezometrycznych dla ciepłowni z zaznaczoną linią ciśnienia
stabilizacji. Krótko opisz w jaki sposób wytwarzane jest cićnienie stabilzacji w całym
systemie ciepłowniczym za pomocą pomp stabilizująco-uzupełniających. Podaj, co
należy zrobić w układzie stabilizacji ciśnienia :1- aby wykres ciśnień piezometrycznych
znajdował się poniżej linii ciśnienia stabilizacji, 2 - powyżej, 3 - idealnie w środku.
Krótko opisz te sytuacje.

Utrzymaniem ciśnienia w sieci cieplnej w odpowiednim przedziale wartości zajmują się
układy stabilizacji ciśnienia. Rodzaj układu zależy od: rozległości sieci, wysokości
budynków, mocy przyłączeniowej, ukształtowania terenu, itd.
Przy dużych, rozległych sieciach ciepłowniczych, jak tez dużych i średnich kotłowniach
stosuje
się układ stabilizacji ciśnienia z pompami uzupełniającymi. W układzie takim w kotłowni
lub węźle cieplnym umieszczane sę zbiorniki wody uzupełniającej współpracujące z
pompą uzupełniająco-stabilizującą. Załączanie i wyłączanie pompy sterowane jest
czujnikami ciśnienia. Jeśli ciśnienie
w punkcie "0" spadnie poniżej dopuszczalnego, czujnik załącza pompę, która pobiera
wodę
ze zbiornika wody uzupełniającej i wtłacza ją do sieci. Wysokość podnoszenia pompy
uzupełniającej musi być tak dobrana, aby była była ona równa ciśnieniu stabilizacji
zmniejszonemu o wartość ciśnienia w zbiorniku wody uzupełniającej.

1. pod linią ciśnienia stabilizacji,(naczynie z poduszka podłaczona do odcinak ssania pompy,
wtedy wykres linii ciśnień będzie pod ciśnieniem stabilizacji)
2. nad linią ciśnienia stabilizacji,(jeżeli naczynie z poduszka podłączymy na tłoczeniu pompy
obiegowej to wykres ten będzie powyżej ciśnienia stabilizacji)

3) Co rozumiesz pod pojęciem naciągu wstpnego? W jakim celu jest stosowany? W jaki

sposób wymiarujemy naciąg wstępny? Podaj sposoby wymiarowania naciągu
wstępnego. Podaj sposoby rozwiązywania odległości od sieci ciepłowniczych
preziolowanych w systemie pojedynczym i podwójnym. Czy takie same wymagania
występują w jednym i drugim systemie? Jeżeli nie, uzasadnij odpowiedź.

Naciąg wstępny to sposób kompensacji wydłużeń ramienia swobodnego rurociągu dla
wydłużeń większych niż 80mm. Naciąg wykonywany jest przy użyciu siły mechanicznej lub
termicznej. Naciąg wstępny redukuje długość ramion kompensacyjnych w kompensacji Z, L,
U. Stosowany najczęściej w technologii zimnego montażu.

Długość naciągu wstępnego powinna wynosić 50% wydłużenia ramienia swobodnego
rurociągu. Najlepiej stosować go przy załamaniach. Przykładamy siłę, np. mechaniczną pod
wpływem której kolano się odkształca. Łączymy rurociąg z kolanem i w miejscu połączenia
spawamy. Kolejnie zwalniamy siłę, a rurociąg próbuje powrócić do pierwotnego kształtu, co
skutkuje powstawaniem ujemnych naprężeń rozciągających.

Dla wydłużeń od 80 do 106mm, należy zastosować poduszki o długości 80mm, a dla
wydłużenia od 106 do 160mm poduszki o długości 120mm.

4) W technice montażu samokompensacji nakłada się warunek długości odcinków

prostych. Pidaj ten warunek. Jaki naprężenia oraz wydłużenia występują w sieci
układanej tą metodą, jeżeli temperatura wody sieciowej osiągnie 70°C, a wstępnie
130°C (wzóe 𝝈 = 𝟐, 𝟓𝟐 ∙ ∆𝒕). Uzasadnij. W technice montażu z podgrzewem wstępnym
brak jest warunku na długość odcinków prostych. Wyjaśnij dlaczego. Podaj jakie będą
naprężenia w sieci przy temperaturze wody sieciowej 70°C, a jakie dla 130°C.
Uzasadnij.

Długość odcinka między dwoma załamaniami nie może być większa niż dwie długości
instalacyjne.

Długości instalacyjne są wyznaczane z warunku naprężeń dop. , dlatego jeżeli nie
przekroczymy długości instalacyjnych, to nigdy nie zostaną przekroczone naprężenia
dopuszczalne.

Jeżeli podgrzejemy od temp. montażu do 70°C to naprężenia osiągną poziom -150MPa. Przy
dalszym podgrzewie do 130°C naprężenia nie wzrosną, ponieważ rurociąg zaczyna się ślizgać.
Rosną naprężenia, ale nie rośnie siła tarcia, dlatego rurociąg może wydłużać się swobodnie.

W technice montażu z podgrzewem wstępnym brak jest warunku na długość odcinków
prostych, ponieważ naprężenia w sieci nigdy nie przekraczają naprężeń dopuszczalnych.
Wpływ na to ma temp. montażu rurociągu z podgrzewem wstępnym, którą można przyjąć
jako równą 70°C (w tej temp. rurociąg jest zasypywany), dlatego też przy tej temp.
naprężenia w sieci wynoszą ok. O. Przy wydłużaniu się rurociągu w temp. max. równej 130°C,
która może popłynąć przez rurociąg, naprężenia wynoszą +σ

dop

, a przy kurczeniu się

rurociągu przy temp. 10°C wynoszą -σ

dop

.

Przy temp. 70°C, naprężenia w sieci wyniosą:

𝜎

𝑑𝑜𝑝

= 2,52 ∙ ∆𝑇 = 2,52 ∙ (𝑇

𝑝𝑜𝑑𝑔

− 𝑇

𝑜

)

𝜎

𝑑𝑜𝑝

= 2,52 ∙ ∆𝑇 = 2,52 ∙ (70 − 70) = 0𝑀𝑃𝑎

Przy temp. 130°C:

𝜎

𝑑𝑜𝑝

= 2,52 ∙ ∆𝑇 = 2,52 ∙ (130 − 70) = 150𝑀𝑃𝑎

5) Wykorzystując charakterystykę zapotrzebowania na ciepło odbiorców narysuj wykres

uporządkowanych obciążeń cieplnych. Dokonaj analizy pod względem efektywności
energetycznej, dwóch wariantów doboru jednostek kotłowych (I wariant - 2 kotły, II
wariant - 3 kotły) posługując się wykresem i charakterystyką spalania kotła.

II wariant – 3 jednostki kotłowe jest mniej efektywny w porównaniu do 2 wariantu.
Ponieważ w wariancie 2 dobrane są 3 kotły o mniejszych mocach, które bardziej
elastycznie dostosowują się do zapotrzebowania na ciepło. W wariancie I może się zdarzy
taka sytuacja, że zapotrzebowanie na ciepło sięga połowy mocy kotła(okres letni),wtedy
kocioł ten będzie pracował ze zmniejszoną sprawnością. Natomiast dla wariantu II w tych
samych warunkach kocioł będzie pracował prawie z maksymalnym obciążeniem. Poza
tym jeden z kotłów w war. II jest kotłem szczytowym, włączanym tylko przy
maksymalnych obciążeniach, które występują maksymalnie kilka razy do roku.

6) Oblicz miarodajny strumień wody sieciowej do zwymiarowania przyłącza do budynku

dla mocy 𝝓

𝒄𝒐

= 𝟖𝟑, 𝟖𝒌𝑾, 𝝓

𝒄𝒘𝒖,𝒉𝒎𝒂𝒙

= 𝟖𝟑, 𝟖𝒌𝑾, 𝝓

𝒄𝒘𝒖,𝒉ś𝒓

= 𝟓𝟑𝒌𝑾. Podaj sposób

doboru średnicy i obliczania spadku ciśnienia. Węzeł dwufunkcyjny c.o. (pośredni) i
c.w.u. (dwustopniowy przepływowy) dla temperatur 𝑻

𝒛

/𝑻

𝒑

= 𝟏𝟐𝟎/𝟔𝟎°𝑪, 𝒕

𝒛

/𝒕

𝒑

=

𝟖𝟎/𝟔𝟎°𝑪, 𝒕

𝒄𝒘

/𝒕

𝒛𝒘

= 𝟔𝟎/𝟏𝟎°𝑪.

𝑀

𝑠 𝑐𝑜

=

𝜙

𝑐𝑜

𝑐𝑤 ∙ ∆𝑇

=

83,8

4,19 ∙ (120 − 65)

= 0,37

𝑘𝑔

𝑠

∆𝑇 = 𝑡

𝑝

+ (2 ÷ 5) = 60 + 5 = 65

𝑀

𝑠 𝑐𝑤𝑢

=

0,55 ∙ 83,8

4,19 ∙ 21(𝑗𝑎𝑑)

= 0,52

𝑘𝑔

𝑠

𝑀

𝑠

= 𝑀

𝑠 𝑐𝑜

+ 𝑀

𝑠 𝑐𝑤𝑢

= 0,37 + 0,52 = 0,89

𝑘𝑔

𝑠

Średnica przyłącza

 Opór jednostkowy ~ 300 Pa/m
 Prędkość przepływu 1-1,5 m/s

Średnice po stronie wody instalacyjnej

 Średnice rurociągu do DN80 (0,8-1,5 m/s)
 Średnice rurociągu powyżej DN80 (0,8-2 m/s)

Przepływ: V=Qcwumax/(ro*cp*[60-10])

Spadki ciśnienia na sieci:

dpl = 2L*R,
dpm - > wg. wytycznych; albo % strat liniowych np. dpm=0,15dpl, albo
dpm=dzeta*[(ro*v^2)/2]

7) Który ze sposobów sterowania prędkością obrotową pomp obiegowych charakteryzuje

się wyższą efektywnością energetyczną:

a) od różnicy ciśnień w źródle ciepła

b) od róznicy ciśnień na końcu systemu ciepłowniczego

c) od różnicy ciśnień w środku systemu ciepłwoniczego

Odpowiedź uzasadnij.

Najwyższą efektywnością energetyczną charakteryzowałby się sposób sterowania od różnicy
ciśnień na końcu systemu ciepłowniczego (wtedy wystąpi najniższa wysokość podnoszenia
pomp obiegowych w źródle ciepła), jednak ten sposób nie gwarantuje dostatecznej pewności
prawidłowego działania systemu ciepłowniczego. Odbiorca znajdujący się bliżej niż koniec
systemu ciepłowniczego może wymagać większego ciś. dyspozycyjnego. Dlatego
stosowanym systemem, przy wykorzystaniu technologii radiowej odczytu różnicy ciś., jest
pomiar w środku systemu ciepłowniczego.

8) Narysuj schemat technologiczny węzła ciepłowniczego. Schemat powinien zawierać

urządzenia pomiarowe, zabezpieczające od wzrostu ciśnienia, temperatóry i
zanieczyszczeń, układy automatyki, układ uzupełniania wody, dwufunkcyjnego c.o.
(pośredniego), cwu (dwustopniowy przepływowy) a następnie podaj sposób
wyznaczania nastawy zaworu regulacyjnego różnicy ciśnień:

- na przewodzie zasilającym

- na przewodzie powrotnym

Zawór różnicy cisnień (nastawa)

Nastawa (nie będzie taka sama, bez względu czy umieścimy na zasilaniu czy powrocie, wg.
mnie jedyna różnicą to jest ciśnienie parowania w doborze tego zaworu, bo mamy inne temp
czynnika)
- najniekorzystniejsza strata na obiegu c.o. bądź c.w.u.( odcinek od miejsca wpięcia
zaw.róz.ciś, przez dane obiegi)

9) Podaj sposób doboru zaworu regulacyjnego różnicy ciśnień zabudowanego na

przewodzie powrotnym węzła oraz kryzy antykawitacyjnej dla węzła narysowanego w
zadaniu 11. Oznacz odpowiednie działki na schemacie, a następnie zapisz stosowne
różnice spadków ciśnienia.

-Ciśnienie stabilizacji ∆𝑝

𝑠𝑡𝑎𝑏

= 𝑛𝑎𝑗𝑛𝑖𝑒𝑘𝑜𝑟𝑧𝑦𝑠𝑡𝑛𝑖𝑒𝑗𝑠𝑧𝑦 𝑜𝑏𝑖𝑒𝑔 𝑐. 𝑜./𝑐. 𝑤. 𝑢

-Minimalne ciśnienie zasilania Δp

min

=komora, okres letni

-Strumień wody sieciowej przepływający przez zawór M

s

=maksymalny dla okresu

obliczeniowego m

3

/h

-Spadek ciśnienia od komory do zaworu różnicy ciśnień (zasilanie, powrót): Δp

sieć,spadek

=

-Ciśnienie przed zaworem :∆𝑝

𝑝𝑟𝑧𝑒𝑑,𝑟𝑟𝑐𝑖𝑝

= ∆𝑝

𝑚𝑖𝑛

− ∆𝑝

𝑠𝑖𝑒ć,𝑠𝑝𝑎𝑑𝑒𝑘

-Ciśnienie minimalne (dla temp.powrotu sieci)∆𝑝

𝑚𝑖𝑛

𝑥

= 𝑐𝑖𝑛𝑖𝑒𝑛𝑖𝑒 𝑏𝑒𝑧𝑤𝑔𝑙𝑒𝑑𝑛𝑒 𝑑𝑙𝑎 130

𝑜

𝐶

-Współczynnik kawitacji z=z katalogu
-Dopuszczalny spadek ciśnienia na zaworze ∆𝑝

𝑟𝑑𝑜𝑝𝑘𝑎𝑤

= 𝑧 ∙ (∆𝑝

𝑝𝑟𝑧𝑒𝑑,𝑟𝑟𝑐𝑖𝑝

− ∆𝑝

𝑚𝑖𝑛

130

)

-Współczynnik k

v

𝑘

𝑣

=

𝑀

𝑠

√∆𝑝

𝑟𝑑𝑜𝑝𝑘𝑎𝑤

-Nastawa na zaworze –najniekorzystniejszy obieg c.o./c.w.u.
-Dobór zaworu

-Spadek ciśnienia na zaworze 100% ∆𝑝

100%

= (

𝑀

𝑠

𝑘

𝑣𝑠

)

2

-Spadek ciśnienia na zaworze 30%∆𝑝

30%

= (

𝑀

𝑠

0,3𝑘

𝑣𝑠

)

2

-Mierniczy spadek ciśnienia (dławik) ∆𝑝

𝑚

-Warunek A:
Ciśnienie na powrocie-komora Δp

p

Ciśnienie dyspozycyjne ∆𝑝

𝑑

= Δp

min

− Δp

p

Maksymalna dyspozycyjna różnica ciśnień bez kawitacji

∆𝑝

𝑑𝑦𝑠𝑝𝑚𝑎𝑥𝑘𝑎𝑤

= ∆𝑝

𝑠𝑡𝑎𝑏

+ Δp

sieć,spadek

+ ∆𝑝

𝑟𝑑𝑜𝑝𝑘𝑎𝑤

+ ∆𝑝

𝑚

Ciśnienie do zdławienia na kryzie ∆𝑝

𝑘𝑟

= ∆𝑝

𝑑

− ∆𝑝

𝑑𝑦𝑠𝑝𝑚𝑎𝑥𝑘𝑎𝑤

-Warunek B:
Spadek ciśnienia na zaworze 30% ∆𝑝

30%

Maksymalna dyspozycyjna różnica ciśnień przy 30%

∆𝑝

𝑑𝑦𝑠𝑝𝑚𝑎𝑥𝑘𝑎𝑤

30%

= ∆𝑝

30%

+ Δp

sieć,spadek

+ ∆𝑝

𝑠𝑡𝑎𝑏

+ ∆𝑝

𝑚

Ciśnienie do zdławienia na kryzie ∆𝑝

𝑘𝑟

= ∆𝑝

𝑑

− ∆𝑝

𝑑𝑦𝑠𝑝𝑚𝑎𝑥𝑘𝑎𝑤

30%