Wykład 1

* Wymagania ochrony cieplnej budynków

1 Wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej budynków:

Maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła przegród budowlanych dla budynku jednorodzinnego.

Rodzaj przegrody i temperatura wewnętrzna

Umax [ W/ m² · K]

Ściany zewnętrzne a) ti ≤ 16º C o budowie warstwowej z izolacją z materiału o współczynniku przenikania ciepła λ ≤ 0,05 [ W / m² · K] pozostałe b) ti ≤ 16º C Stropodachy, stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami dla ti < 16º C ti < 8 - 16º C> Stropy pod piwnicami nieogrzewanymi, zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi Ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego

0,3 0,5 0,8 0,3 0,5 0,6 1

Wartości maksymalnych współczynników przenikania ciepła dla okien, drzwi balkonowych, drzwi zewnętrznych (budynki mieszkaniowe )

Okno lub drzwi	Umax [ W/ m² · K]
Okna,drzwi balkonowe, powierzchnie przezroczyste nieotwieralne w pomieszczeniach ti ≤ 16º C - I i II oraz III strefa - IV i V strefa klimatyczna dla I strefy te = -16º C II strefy te = - 18º C III - te = - 20º C IV te = - 22º C V te = - 24º C Okna połaciowe w pomieszczeniach połaciowych ti ≥16º C Okna zewnętrzne wejściowe	2,6 2, 2,0 2,6

2. Wymagania odnośnie przegród stykających się z gruntem.

W budynkach mieszkalnych , zamieszkania zbiorowego , użyteczności publicznej, budynkach produkcyjnych podłoga na gruncie w pomieszczeniu ogrzewanym powinna być izolowana dodatkowo izolacją cieplną w postaci pasów pionowych lub poziomych o szerokości minimum 1 m usytuowanych wzdłuż linii styków podłogi ze ścianą zewnętrzną.

Suma oporów cieplnych warstw podłogowych izolacji cieplnej i gruntu nie powinna być mniejsza niż R min =1,0 [m² · K / W], 8º C≤ te ≤16º C , R min = 1,5 [m² · K / W] ti >16º C

Dla podłóg na gruncie pomieszczeniach pomieszczeniach temperaturze obliczeniowej poniżej 8º C oraz dla podłóg zlokalizowanych poniżej 0,6m od poziomu terenu nie ma żadnych wymagań związanych z izolacyjnością cieplną. W budynkach j.w wartości oporów cieplnych, ścian stykających się z gruntem na odcinku ściany równym 1m licząc od poziomu terenu nie mogą być < niż 1 [m² · K / W] dla te >16º C i 0,8 [m² · K / W] dla 4º C< te ≤16º C dla ściany stykającej się z gruntem.

3. Wymagania dla okien związanych z oszczędnością energii.

W budynku jednorodzinnym pole powierzchni okien, przegród szklanych i przezroczystych nie powinno przekraczać powierzchni obliczeniowej

A0 max = 0,15 Az + 0,03Aw [m²]

Az - suma pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych po okresie zewnętrznym budynku w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych

Aw - suma pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az

4. Wymagania dotyczące szczelności przenikania powietrza

w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej współczynnik infiltracji powietrza dla otwieranych okien i drzwi balkonowych w pomieszczeniach, pomieszczeniach których napływ powietrza zewnętrznego odbywa się przez nawiewniki powietrza wynosi max 0,3 m³/ m h da Pa ^ 2/3

0,5÷1,0 m³/ m h da Pa ^ 2/3

Wskaźniki zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków w sezonie ogrzewczym

Ilość energii cieplnej dostarczonej do budynku mieszkalnego, wielorodzinnego i zamieszkania zbiorowego jest wystarczająca jeżeli wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku jest < od wartości granicznej E0

W odniesieniu do kubatury ogrzewanej części budynku

Ev=Qh / Au [ Kw./m² a]

Es = Qs / Au [ Kw./m² a]

Qs - sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynku mieszkalnego, wielorodzinnego i zamieszkania zbiorowego powinna być < od wartości granicznej E0

Wskaźnik E0 zależy od współczynnika kształtu budynku

Dla A/V ≤0,2 E0 = 29kWh/ ( m³ a)

0,2 < A/V < 0,9 E0 = 26,6 +12 A/V

A/V ≥0,9 E0 =37,4 kWh/ ( m³ a)

1. suma pól powierzchni wszystkich ścian zewnętrznych ( wraz z oknami, drzwiami balkonowymi, dachów, stropodachów ,podłóg w gruncie lub stropów mad piwnicą nieogrzewaną, stropów nad przejazdami oddzielającymi część ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego gruntu i przyległych nieogrzewanych pomieszczeń liczonych po obrysie zewnętrznym.

V - kubatura netto ogrzewanej części budynku, czyli kubatura brutto budynku, pomieszczeń pomniejszono o kubaturę wydzielonych klatek schodowych,szybów dźwigowych.

Wartości wskaźnika E jest różna w różnych krajach i zależy od stanu techniki , rozwoju ,warunków klimatycznych zmienia się wraz z postępem naukowo technicznym.

Wskaźnik E zależy od cech budynków tzn. od jego użytkowania,kształtu, powierzchni, okien, izolacyjności cieplnej przegród budowlanych.

Es - uwzględnia sprawność systemu grzewnego

Wartości wskaźnika EA dla Polski:

-obecnie 90+120 [ kWh./m² a]

-w latach 1992+2000 120+160 [ kWh./m² a]

- 1986+1992 160+200[ kWh./m² a]

- budynki starsze 240+280[ kWh./m² a]

Dla budynku energooszczędnego wartośc współczynnika przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych nie powinna przekroczyć 0,23 [W/ m² K] dla stropodachów 0,2 [W/ m² K]

Wskaźnik E max=30 kWh

Qs=( Qn· W +Wd· Wr· Wp) / ( η w · ηp ηr ηe )

Wartość współczynnika uwzględniającego przerwy w ogrzewaniu w okresie tygodni - Wt

Czas ogrzewania	Budynek lekki	Budynek ciężki
7 dni	1,00	1,00
5 dni	0,75	0,85

Wartość współczynnika uwzględniającego przerwy w ogrzewaniu w okresie doby - Wd

Czas przerw w ogrzewaniu	Budynek lekki	Budynek ciężki
Bez przerw	1,00	1,00
4 godz.	0,96	0,98
8 godz	0,93	0,95
12 godz	0,85	0,91
16 godz	0,75	0,88

Budynek lekki - masa części ogrzewanej odniesiona do kubatury ogrzewanej nie przekracza 150 kg/ m³

Wr-współczynnik uwzględniający szybkość reakcji systemu i budynku na zmiany temperatury w przypadku przed ogrzewaniem

Wp - współczynnik uwzględniający zainstalowanie podzielników kosztów na grzejnikach ( Wp = 0,9 zazwyczaj)

ηw - sprawność wytwarzania ciepła ( źródła ciepła), dla budynku zasilanego z sieci cieplnej ηw = 1

Rodzaj kotła (pieca)	Rodzaj paliwa	Sprawność wytwarzania ciepła
Kotły wyprodukowane Przed 1980r	Paliwo stałe	0,50÷0,65
Po 1980	Paliwo stałe	0,65÷0,75
Kotły o konstrukcji Tradycyjnej(model z lat 70ych)	Palio gazowe płynne	0,65÷0,86
Kotły nowoczesne z ciepła Regulacją procesu spalania	Paliwo gazowe Lub płynne	0,75÷0,88
Piece ceramiczne	Paliwo stałe	0,25÷0,40
Piece metalowe	Paliwo stałe	0,55÷0,65
Kotły elektryczne przepływowe	-	0,94
Kotły elektryczne	-	0,97
Kotły elektrotermiczne	-	1,0

Wykład 2

ŋp Sprawność przesyłania ciepła zależy od stopnia jakości izolacji cieplnej rurociągów i urządzeń oraz od długości przewodów.

sprawność przesyłania ciepła ŋp

Rodzaj ogrzewania	Sprawność przesyłania
Żródło ciepła w pomieszczeniu	1,0
Instalacja C.O z przewodami w złym stanie technicznym	0,90
Instalacja C.O z przewodami w dobrym stanie technicznym	0,95

Sprawność wykorzystania ciepła ŋw zależy ona od umieszczenia grzejników w pomieszczeniu oraz od występowania osłon grzejnika

Rodzaj ogrzewania	Sprawność wykorzystania ciepła
Ogrzewanie podłogowe	1,0
Ogrzewanie tradycyjne grzejniki prawidłowo usytuowane w pomieszczeniu	0,95
Ogrzewanie tradycyjne, grzejniki z osłoną	0,90
Ogrzewanie tradycyjne, obudowa grzejników nie uwzględnia przy ich projektowaniu	0,50-0,90

Sprawność regulacji ŋr

ŋr= 1- (1-ŋco) 2√GRL

GRL=∑Qzysk/∑strat

ŋco- współczynnik regulacjiGRL- stosunek sumy zysków

∑Qzysk- całkowite zyski ciepła budynków

∑Qstrat- całkowite straty ciepła w całym okresie grzewczym

Dla zbiorczych systemów ogrzewania podłogowego z centralnym systemem regulacji bez zaworów termostatycznych - min 0,75

Dla systemów z centralnymi grzejnikami z termostatami o znikomej bezwładności cieplnej max 0,99

Sprawność regulacji dla systemów dla automatyki pogodowej i bez zaworów termostatycznych jest równy 0,8

OBLICZANIE TEMP. POWIETRZA ZEW. I WEW.

ZAPOTRZEBOWANIE MOCY CIEPLNEJ NA OGRZEWANIE POMIESZCZEŃ

Załozenia do PN-B-03406:1994

Pomieszczenia ogrzewcze są w sposób ciągły lub z przerwą nieprzekraczajacą 12 godzin a średnia dobowa temp. powietrza zew nie jest niższa -5˚C

Temp. obliczeniowe wew. dla: łazienki ti=24˚C w rozporządzeniu, ti=25˚C w normie przedpokój, kuchnia, pokój ti=20˚C garaż indywidualny ti=5˚C

Dla kotłowni dla wszystkich stref klimatycznych ti=20˚C

Temp. obliczeniowe powietrza w przestrzeniach zamkniętych przylegających do pomieszczeń ogrzewanych zależą od rodzaju tej przestrzeni i od strefy klimatycznej.

Temp. oblicz. wew. poddaszy nieogrzewanych pomieszczeń z oknami i drzwiami zew., pomieszczeń piwnicznych nieogrzewanych nalezy określić na podstawie normy PN-82/B-02403

Temp. pomieszczeń nieogrzewanych które nie zostały ujęte w normie nalezy wyznaczyć na podstawie bilansu cieplnego tych pomieszczeń. W bilansie nalezy uwzględnić zyski i straty ciepła przez przekazanie przez przegrody z uwzględnieniem wentylacji.

Obliczanie zapotrzebowania ciepła na cele CO

Qco=Qp(1+d1+d2)Qw [W]

Qp=∑A*U (ti-te) [W]

Qpg.......

Qpg........

Qp- straty ciepła przez przenikanie przez przegrody wew i zew

d1- dodatek do strat ciepła przez uwzględniający wpływ niskich temp. powierzchni chłodzących pomieszczenia

d2- dodatek to strat ciepła przez przenikanie uwzględniajacy wpływ nasłonecznienia pomieszczeń i przegród

d1- PN-B-03406

w zalezności od liczby przegród chłodzących i liczby kondygnacji

Qw- zapotrzebowanie ciepla na podgrzanie strumienia ciepła wentylacji z uwzględnieniem zysków ciepła

A-powierzchnia danej przegrody lub jej cząści

U- współ przenikania ciepła (bez uwzględnienia mostków cieplnych) [W/m2*K]

do oliczania należy uwzględnić te straty ciepła dla których Δ>=4˚C

tg- temp. gruntu równa 8˚C bez wzgledu na strefe klimatyczną

W przypadku obl. strat ciepła przez przenikania przez ścianę przyległą do gruntu te nalezy przyjmować w zalezności od strefy klimatycznej.

Qw=V(z kropką)δCp(ti-te) - Qzysk [W]

V(z kropką)=V*n

Qw=[0,34(ti-te)-9]*V [W]

Qw=[0,34(ti-te0-7]*V [W]

V(z kropką)- strumień powietrza wentylacyjnego [m3/h]

δ-gęstość pow. [kg/m3] 1,2 kg/m3

Cp-ciepło właściwe powietrza [J/kg*K]

V-kubatura pomieszczenia [m3]

n- krotność wymian powietrza na godz.

n=1[h do -1]

Przegroda chłodząca jest to przegroda dla której różnica temp powietrza obydwu stronach jest większa, równa 18 ˚C

jeżeli Qw<=0 to wstawiamy Qw=0

Wentylacja mieszkań powinna zapewniać:

1. Doprowadzenie powietrza zew.(świeżego) do pokojów oraz kuchni z oknem zew.

2. Odprowadzenie pow. zużytego z kuchni, łazienki, WC, pomieszczenia bez okna typu składzik, garderoba, pokoju oddzielonego od tych pomieszczeń więcej niż dwojgiem drzwi i pokoju znajdują się na wyższym poziomie np w mieszkaniu dwu-poziomowym

Strumienie objętości powietrza wentylacyjnego usuwanego z pomieszczeń

Kuchnia z oknem zew i kuchnią gazową	70 m3/h
kuchnia z oknem elekt. -w mieszkaniu do 3 os. - w mieszkaniu powyżej 3os.	30 m3/h 50 m3/h
Kuchnia bez okna lub z kuchnią gazową (wentylacja mech.)	50 m3/h
łazienka	50 m3/h
WC	30 m3/h
Pokój	30 m3/h
pomieszczenie bez okna	15 m3/h

W przypadku okien o współ infiltracji powietrza <0,3 m3/h m do Pa2/3 dopływ powietrza zew powinien być zapewniony przez nawietrzniki powietrza o regulowanym stopniu parcia umieszczone w górnej części okna z otworze okiennym lub w przegrodzie zew. nad oknem.

Strumien powietrza przepływajacego przez całk. otwarty nawietrznik przy różnicy ciśn. po obu jego stronach 10 Pa powinien wynościć

- od 20 do 50 m3/h- wentylacja grawitacyjna

- od 15 do 30 m3/h- wentylacja mech. wywiewna

W pomieszczeniach klimatyzowanych oraz wentylowanych o nieotwieranych oknach strumien powietrza min 30 m3/h na osobę a w przypadku dozwolonego palenia min 50 m3/h na osobę

W budynkach o wysokości do 9 kondygnacji może być stosowana wentylacja grawitacyjna lub mech. Wentylacja mech. powinna byc uruchamiana okresowo na czas użytkowania pomieszczenia z odpowiednim poózieniem i wyprzedzeniem. Nie dopuszcza sie jednoczesnego stosowania w pomieszczeniach went. grawitacyjnej i mech.

W pomieszczeniach w których wyst żródła zanieczyszczeń szkodliwych dla zdrowia nalezy w okresie przerwy w użytkowaniu tych pomieszczeń należy zapewnić min 0,5 wymianę powietrza w ciągu godz.

Uproszczone metoda obliczeń zapotrzebowania na ciepło w oparciu o wsk. kubaturowe ( mała i duża charakt. cieplna budynku)

q- mała charakterystyka cieplna budynku [W/m3*K] oznacza ona straty ciepła z 1m3 ogrzewanej kubatury budynku odniesiony do obl. różnicy temp. powietrza ti-te

Dla budynków mieszkalnych użyteczności publicznej słuszny jest wzór

Mała charakterystyka cieplna zalezy od kształtu, jego kubatury od konstrukcji ścian zew, od liczby okien i drzwi

q- duża charakterystyka cieplna budynku zalezy od izolacyjności przegród dla budynków mieszkalnych użyteczności publ. można przyjmować od 15 do 30 [W/m3]

Obliczanie sezonowych zapotrzeb. na cieplo do ogrzewani

Podst. składniki które decydują o wielkości rocznego zuzycia energii na cele ogrzewania

- straty ciepła przez przenikanie przegrody pełne budowlane i okna

- sprawność całego systemu grzewczego ( sprawność wytwarzania ciepła, emisji, regulacji)

- eksploatacyjne zyski ciepla (zyski ciepła od nasłonecznienia od ludzi od oświetlenia, urządzeń elektrycznych od gotowania)

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania w standardowym sezonie grzewczym

Qn [kW*h/a]

jest to całośc ciepła będąca różnicą strat ciepła i wykorzystywanych zysków ciepła budynku przy oblicz. temp. powietrza wew. i projektowej wartości strumienia powietrza zew.

Wykład 3

FUNKCJE I KLASYFIKACJA URZĄDZEŃ GRZEWCZYCH. CHARAKTERYSTYKA SYSTEMÓW OGRZEWANIA

PN-90/B-01430 „Ogrzewanie. Instalacje CO. Terminologia”

PN-91/B-02420 „Ogrzewnictwo. Odpowietrzenie urządzeń CO wodnych. Wymagania”

PN-93/C-04607 „Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania i badania dotyczące jakości wody”

Zadaniem urządzeń grzewczych jest wytwarzanie i utrzymanie wymaganego mikroklimatu wewnątrz pomieszczenia niezależnie od zmieniających się warunków zewnętrznych.

Podstawowe elementy instalacji CO:

1.Źródło ciepła

2.Sieć przewodów z osprzętem

3.Grzejniki

4.Pompy obiegowe

5.Urządzenia zabezpieczające

6.Urządzenia i aparatura kontrolno-pomiarowa oraz regulacyjna

Podział ogólny źródeł ciepła:

1.indywidualne

2.kotłownie

a) wbudowane (moc cieplna nie przekracza 2MW)

b) wolnostojące (moc cieplna do 50 MW)

3.ciepłownie (moc cieplna powyżej 50MW)

a) osiedlowe

b) przemysłowe

4.Elektrociepłownie- w których wytwarza się energie cieplna i elektryczną w układach

skojarzonych.

Podział ogólny systemu ogrzewania:

1.Ogrzewania miejscowe - których źródło ciepła znajduje się w ogrzewanym pomieszczeniu np. piec kuflowy, kominki, ogrzewacze gazowe, elektryczne ogrzewacze akumulacyjne, promienniki elektryczne lub gazowe

2.Ogrzewana centralne - dla wszystkich pomieszczeń w budynku, przykładem źródłem ciepła może być kotłownia wbudowana na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe.

3.ogrzewani zdalaczynne - obsługujące zespół budynków, osiedla, dzielnice miast, źródłem ciepła jest węzeł ciepłowniczy grupowy lub indywidualny do którego czynnik grzejny przesyłany jest przewodami sieci ciepłowniczej np. ciepłowni

Warunki bezpiecznej pracy kominka grzewczego

Pomieszczenie w domku jednorodzinnym , w którym planuje się umieszczenie kominka grzewczego powinno spełniać następujące wymagania:

- kubatura tego pomieszczenia powinna być ustalona na podstawie wskaźnika 4m³/1kW i nie powinna być mniejsza niż 30m³.

- wentylacja pomieszczenia powinna być mechaniczna nawiewno-wywiewna nadciśnieniowa lub zrównoważona ( w przypadku grawitacyjnego odprowadzenia spalin nie można stosować wentylacji mechanicznej wywiewnej)

- należy zapewnić doprowadzenie powietrza do paleniska w ilości minimalnej 10m³ na godz na 1kW mocy cieplnej kominka z zamkniętym wkładem a w przypadku kominka z paleniskiem otwartym w ilości zapewniającym minimalną prędkość przepływu powietrza w otworze komory spalania 2m/s

Klasyfikacja instalacji CO według następujących kryteriów:

1.Z uwagi na rodzaj czynnika grzejnego

- ogrzewania wodne

- ogrzewania parowe

- ogrzewania powietrzne

2 Z uwagi na temperaturę wody

- ogrzewania niskotemperaturowe (temp. czynnika na zasilaniu do 100°C)

- ogrzewania średniotemperaturowe (temp. czynnika na zasilaniu od 100 do 115°C)

- ogrzewania wysokotemperaturowe (temp. czynnika na zasilaniu powyżej 115°C)

Najczęściej stosowane parametry czynnika grzejnego

-dla ogrzewań konwekcyjnych

τ _z / τ _p

90/70°C

80/60°C Δ τ =20°C

75/55°C

- dla ogrzewań płaszczyznowych przez promieniowanie

τ _z / τ _p

55/45°C

45/35°C Δ τ =10°C

35/25°C

3. Z uwagi na połączenia instalacji z atmosferą

- ogrzewania systemu otwartego

- ogrzewania systemu zamkniętego

4.Z uwagi na sposób obiegu wody

- ogrzewania grawitacyjne

- ogrzewania pompowe

5. Z uwagi na sposób prowadzenia przewodów

- instalacje jednorurowe

- instalacje dwururowe

6. Z uwagi na wprowadzenie głównego poziomu rozprowadzającego

- instalacje z rozdziałem dolnym

- instalacje z rozdziałem górnym

Wymagania ogólne instalacji CO:

- woda grzejna w instalacji CO powinna mieć odpowiednia jakość określona w normie

- instalacja powinna być szczelna tzn. ubytki wody wciągu roku nie powinny przekraczać 10%objetości zładu w szczelnych instalacjach systemu otwartego oraz 5% objętości zładu szczelnych instalacji systemu zamkniętego

- ilość wody używanej do uzupełnienia instalacji CO należy kontrolować za pomocą wodomierza. W instalacjach małych tj. o mocy do 30kW wodomierz i zbiornik magazynujący nie jest wymagany

- instalacja CO nie może mieć bezpośredniego połączenia z instalacja wodociągową

- jeżeli wysokość budynku przekracza 34m należy projektować niezależne strefy instalacji CO, najlepiej jednakowej wysokości zasilane z oddzielnych źródeł ciepła.

Wysokość strefy jest to różnica wysokości między środkami najwyższego i najniższego położonego grzejnika danej strefy.

- maksymalne ciśnienie w instalacji CO 6 Barów, w przypadku instalacji z grzejnikami stalowymi cienkościennymi maksymalne ciśnienie 4 Bary

- maksymalna temperatura wody w instalacji 100°C

Wymagania techniczne dla poszczególnych elementów instalacji CO:

1. rozdzielacze - średnica rozdzielacza powinna być większa bądź równa sumie przekrojów poprzecznych przewodów doprowadzonych do rozdzielacza i jednocześnie średnica rozdzielacza powinna być większa o min.10% od średnicy największego przewodu, który został doprowadzony. Opór hydrauliczny rozdzielacza zlicza się do oporów części wew. Instalacji po stronie odbiorników ciepła.

2. przewody - sposób prowadzenia przewodów powinien zapewnić właściwą kompensację wydłużeń cieplnych ( głównie z wykorzystaniem samokompensacji) oraz możliwość wykonania izolacji cieplnej i zabezpieczeń przed zniszczeniem. Wszystkie przejścia przewodów przez przegrody budowlane w tulejach ochronnych, które umożliwiają wzdłużne przemieszczania się przewodów. Przestań miedzy tuleja a przewodem powinna być wypełniona kitem plastycznym. W tulei nie powinno znajdować się żadne połączenie przewodów. Prowadzenie przewodów rozdzielczych powinno zapewnić właściwe ich odpowietrzenie i odwodnienie. Minimalny spadek przewodów poziomych 5‰ w kierunku do źródła ciepła ( w przypadku rozległej instalacji dopuszczalny jest minimalny spadek 3‰ )

Piony powinny znajdować się w pomieszczeniach o większych stratach ciepła w obrębie jednego mieszkania. Piony powadzi się po wierzchu ścian lub w bruzdach ściennych. W pomieszczeniu narożnym zaleca się prowadzenie pionu w tym narożniku. Dla każdego pionu o wysokości powyżej 5 kondygnacji lub grupy pionów zasilających 25 grzejników należy przewidzieć zawory odcinające z armaturą spustową montowane na podejściu zasilającym i powrotnym.

Instalacje CO wykonuje się z rur stalowych czarnych ze szwem, z rur miedzianych luz z rur z tworzywa sztucznego. Rury stalowe o średnicach do 50mm wymagają połączenia gwintowanego a dla średnic powyżej 50mm stosuje się połączenia kołnierzowe.

Gałązki grzejnikowe - minimalny spadek 2%, minimalna długość w poziomie 0,5m. Gdy długość gałązki przekracza 1,5m należy w połowie jej długości przymocować uchwytem do przegrody. Gałązka może być w poziomie lecz wtedy grzejniki musi mieć odpowietrznik.

3. uzbrojenie (armatura instalacji CO)

Podział armatury:

- regulacyjna

* ręczna

* automatyczna

- odcinający

- odpowietrzający

- spustowa

- zabezpieczająca

* przed wzrostem ciśnienia w instalacji

* przed zanieczyszczeniem mechanicznym

* przed odwrotnym kierunkiem przepływu czynnika

Armatura regulacyjna zapewnia prawidłowy rozdział czynnika we wszystkich odgałęzieniach i we wszystkich grzejnikach ciepła; np. zawory przelewowe podwójnej regulacji, regulatory różnicy ciśnienia bezpośredniego działania.

Armatura odcinająca - do niej zaliczamy grzybkowe zawory odcinające, zasuwy, zawory kulowe.

Armatura odpowietrzająca - automatyczne odpowietrzniki pływakowe z zaworami odcinającymi (zwykle na końcówkach pionu), ręczne odpowietrzniki w tym odpowietrzniki grzejnikowe.

4. Pompy obiegowe

Rozmieszczenie pomp obiegowych może być następujące:

- jedna pompa dla całego układu instalacji łącznie ze źródłem ciepła

- kilka pomp obiegowych tj. dla każdego obiegu instalacji i dla źródła ciepła oddzielnie

- pompa główna w obiegu, źródło ciepła - rozdzielacze, pompy mieszające dla poszczególnych gałęzi instalacji

Dobór pompy obiegowej:

- wydajność pompy ( wydatek pompy)

[m³/s]

Q_CO - moc cieplna instalacji, [W]

ς - gęstość wody w temp. zasilania lub powrotu w zależności od miejsca pompy

c_p - ciepło właściwe w temp. zasilania lub powrotu w zależności od miejsca pompy

- wysokośc podnoszenia

H = 1,2(Δp₁ + Δp₂ ) [Pa]

Δp₁ - całkowite straty ciśnienia przy przepływie czynnika w obiegu najbardziej

niekorzystnym pod względem hydraulicznym

Δp₂ - minimalny opór hydrauliczny węzła grzejnikowego

Jeżeli dobrana pompa ma wyższą wysokość podnoszenia od wartości obliczonej to nadwyżkę ciśnienia należy wydłużyć przez torebkę regulacji wstępnej zaworów termostatycznych lub przez korektę nastaw innych elementów regulacyjnych znajdujących się na drodze grzejnik - źródło ciepła.

Należy dobierać pompy z automatycznym regulatorem prędkości obrotowej sterowanym przetwornikiem różnicy ciśnienia.

WYKŁAD 4

Urządzenia zabezpieczające przed zanieczyszczeniami mechanicznymi:

• filtry siatkowe FS-1

Umieszcza się je przed pompami hermetycznymi, zaworami regulacyjnymi i przetwornikami przepływu - ciepłomierzem.

• odwodnienie instalacji

W celu odwodnienia we wszystkich najniższych punktach instalacji należy przewidzieć armaturę spustową o średnicy minimum 15mm ze złączką do węzła oraz przy zaworach odcinających na odgałęzieniach, na rozdzielaczach , przy zaworach odcinających piony lub grupę pionu.

• odpowietrzenie instalacji c.o.

Przyczyny zapowietrzenia:

• gwałtowne napełnienie instalacji

• zmiana współczynnika rozpuszczalności powietrza

• uzupełnianie ubytków wody w skutek wycieków

• wnikanie powietrza do instalacji przez nieszczelności połączeń lub materiałów w miejscu występowania podciśnienia

Zadania układu odpowietrzającego:

1) Usuwanie powietrza z instalacji w okresie napełniania rozruchu i eksploatacji

2) Doprowadzenie powietrza do instalacji podczas opróżniania jej z wody

Metody odpowietrzania instalacji:

1. Centralna instalacja odpowietrzająca.

( Przewód zbiorczy odpowietrzający doprowadzony jest do zamkniętego zbiornika odpowietrzającego lub do naczynia zbiorczego)

2 . Miejscowe urządzenia odpowietrzające

(odpowietrzniki na końcówkach pionu, odpowietrzniki indywidualne przy grzejnikach, odpowietrzniki automatyczne montowane na przewodach poziomych lub w pobliżu źródła ciepła)

Odpowietrzenie przewodu w miejscach załamania w tym przypadku gdy nie jest możliwy odpływ powietrza do naczynia zbiorczego lub do instalacji odpowietrzającej stosuje się zbiorniki zapowietrzające wyposażone w zawór odpowietrzający lub rurę odpowietrzającą.

dn ≤ 40 mm

zbiorniki odpowietrzające przepływowe

dn- średnica nominalna

dn ≥ 40mm

Pojemność zbiorników odpowietrzających

V [dm^3]	dm [mm]
1,0 1,6 2,5	≤ 25 ≤ 32 ≤ 40
4,3	> 40

3. Grzejniki instalacji c.o.

Klasyfikacja grzejników z uwagi na sposób oddawania ciepła na konstrukcje i na rodzaj materiałów z którego są wykonane

Ogólnie grzejniki możemy podzielić na

• konwekcyjne

• promieniujące

Grzejniki konwekcyjne dzielą się na:

a) członowe ( stalowe, żeliwne, aluminiowe)

2. płytowe ( stalowe lub aluminiowe)

3. rurowe :

• z rur stalowych gładkich

• z rur stalowych ożebrowanych

• z rur żeliwnych ożebrowanych

d) konwektory - są to grzejniki, które oddają ciepło prawie w 100% przez konwekcję swobodna. Jest to grzejnik obudowany z rurami ożebrowanymi wewn. (obudowa wspomaga naturalny przepływ powietrza)

Grzejniki promieniujące:

a) płyty i taśmy promieniujące

b) płyty grzejno-betonowe stanowiące elementy przegród budowlanych

Grzejniki żeliwne mogą występować zarówno w instalacji wodnej jak i parowej. Są trwałe, odporne na ciśnienie i jego wahania, odporne na korozję i uszkodzenia mechaniczne. Z uwagi na nieatrakcyjny wygląd często zostają obudowane.

Grzejniki stalowe płytowe. Z uwagi na mała pojemność wodną można je stosować w automatyzowanych hermetycznych instalacjach pompowych systemu zamkniętego. Mogą być również stosowane w małych instalacjach grzewczych systemu otwartego ( o mocy do 30kW)

Są one lekkie, estetyczne, mają mniejszą głębokość zabudowy (średnio od 3 do 15cm) i dużą powierzchnię wymiany ciepła profilowaną lub gładką.

Grzejniki stalowe płytowe produkowane są na maksymalne ciśnienie robocze 10Ba i maksymalną temperaturę czynnika 95^oC (110^oC)

W zależności od liczby płyt grzejnych i liczby konwektorów rozróżnia się następujące typy grzejników:

1 0 - 1 płyta grzewcza bez konwektora

1 1 - 1 płyta grzewcza z 1 konwektorem

2 0 - 2 płyty grzewcze bez konwektora

2 1 - 2 płyty grzewcze z 1 konwektorem

2 2 - 2 płyty grzewcze z 2 konwektorami

3 9 - 3 płyty grzewcze z 9 konwektorami

Grzejniki stalowe płytowe mogą być instalowane w jeno i dwururowych. Moc cieplna grzejnika zależy od jego wymiarów, parametrów czynnika , typu grzejnika. Grzejniki te mogą być montowane w instalacjach, zasilane z kotłowni lokalnej lub pośredniego węzła ciepłowniczego o mocy 0,5MW. Natomiast nie dopuszczalny jest montaż w instalacjach c.o. zasilane z węzła hydroelewatowego lub węzła zmieszania pompowego.

Grzejniki stalowe płytowe należy stosować w pomieszczeniach mieszkalnych użyteczności publicznej czyli w warunkach średniej wilgotności powietrza, natomiast nie można ich stosować w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności np. w łaźniach, pralniach.

Zasady określania wielkości grzejnika:

Umowna moc cieplna grzejnika jest podstawą do jego zwymiarowania.

Q_u = (Q^co_pom - Q_pp- Q_poz) *β_r *β_u *β_p *β_o *β_s [W]

Q^co_pom - obliczenie zapotrzebowania wody cieplnej dla danego pomieszczenia

Q_pp - moc cieplna nie izolowanych pionów zasilającego powrotnego w rozważanym pomieszczeniu i uwzględnieniu schłodzenia czynnika grzewczego

Q_pp = 2,27*Π*dz*l*Δt_ar^1,32 [W]

dz - zewnętrzna średnica przewodu [m]

l - długość przewodu zasilającego i powrotnego

Q_poz - moc cieplna nie izolowanych innych przewodów w pomieszczeniu

Moc cieplna elementów grzejnych rur gładkich poziomów obliczamy ze wzoru:

Q_poz = 2,47 *Π *dz^0,88*l*Δt_ar^1,33 [W]

β_t - współczynnik uwzględniający występowanie zaworów termostatycznych przy grzejniku

β_t = 1,15

β_u - współczynnik uwzględniający wpływ usytuowania grzejnika w pomieszczeniu

β_u = 1 (gdy jest prawidłowa lokalizacja => pod oknem na przegrodzie zewn.)

β_p - współczynnik uwzględniający sposób połączenia grzejnika z instalacją

Sposoby podłączania grzejników:

boczne jednostronne (zasilenie górą, powrót dołem)

krzyżowe (zasilenie górą, powrót dołem z drugiej strony)

Taki podłączenie jest możliwe w przypadku grzejników o długości > 2m oraz do tych w których długość przekracza 4-krotnie wysokość. Połączenie to zapewnia równomierny rozkład temperatur na całej długości grzejnika)

siodłowe (zasilenie dołem , powrót dołem)

odpodłogowe

pośrednie

Grzejniki mogą być podłączone instalacją jedno lub dwururową za pomocą przyłączeniowego zestawu zaworowego.

β_o - współczynnik uwzględniający wpływ osłony grzejnika lub umieszczenia go we wnęce (wg. wytycznych projektowania instalacji c.o.)

β_s - współczynnik uwzględniający wpływ schłodzenia wody w pionach zasilających (wg projektowania instalacji c.o.)

Długość grzejnika powinna odpowiadać długości okna.

Moc cieplna grzejnika może być mniejsza od obliczeniowej nie więcej niż 20W co stanowi 98,5 % obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło.

W przypadku innych parametrów czynnika jej temp. wewnętrzna niż te dla których zostały opracowane te tabele przy odbiorze mocy cieplnej grzejnika należy uwzględnić współczynnik korekcyjny.

Charakterystyki cieplne grzejników:

Ogólne równanie mocy cieplnej dla grzejników płytowych i członowych:

Q_G = C*Δt_ar^m *ε_Δt *H^K *L^l

C, m, H, l - współczynniki określone doświadczalnie dla danego typu grzejnika

Δt_ar - arytmetyczna różnica temperatur

ε_Δt - współczynnik poprawkowy

(m>1)

Charakterystyka hydrauliczna grzejnika:

ΔP_G = f(
)

ΔP_G = A(
)^B [Pa]

(
)^B [dm³ /h]

ΔP_G - spadek ciśnienia czynnika przez grzejnik, zależy od objętości strumienia

A, B - współczynniki określone doświadczalnie dla danego typu grzejnika

- przepływ objętościowy czynnika grzewczego

Powierzchnia ogrzewalna grzejnika:

[m³]

Δt_pot =Δt_ar *ε_Δt [^oC] <= średnia potęgowa różnica temperatur

Q_G - moc cieplna grzejnika

U_G - współczynnik przenikania ciepła dla grzejnika

Δt_pot - średnia potęgowa różnica temperatur

ε_Δt - współczynnik korekcyjny

Δt_ar - arytmetyczna różnica temperatur

U_G ∈ (230 ÷ 1160) [W/ (m² *K) ]

Średnia logarytmiczna różnica temperatur:

[^oC]

Wykład 5

Zabezpieczenie instalacji centralnego ogrzewania

PN 91/B 02413 - Ogrzewnictwo ciepłownictwo. Zabezpieczenia instalacji ogrzewań wodnych systemu otwartego. Wymagania.

PN B 0214 : 1999r.- Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego z naczyniami zbiorczymi przepompowni. Wymagania.

DO urządzeń zabezpieczających instalacje ogrzewania wodnego zalicza się :

- zawór bezpieczeństwa,

-naczynie zbiorcze,

-rurę zbiorczą,

- zabezpieczenie przed przekroczeniem dopuszczalnej temperatury wody instalacyjnej,

-zabezpieczenie kotła przed zbyt niskim poziomem wody w kotle (stosowany dla kotłów powyżej 100KW),

-armaturę kontrolna pomiarową, pomiar temperatur czynnika na zasilaniu, pomiar ciśnienia w instalacji,

Dobór zaworu bezpieczeństwa

Każdy kocioł gazowy opalany paliwem ciekłym lub zasilany energią elektryczną należy wyposażyć w pełnoskokowy i zawór bezpieczeństwa bezpośredniego działania. Umieszcza się go na źródle ciepła w górnej przestrzeni wodnej lub na przewodzie odprowadzającym wodę

Instalacyjna przed zaworem odcinającym.

Zawór zabezpieczający może być sprężynowy,membranowy lub ciężarkowy. Typ zaworu zależy od rodzaju płynu, od jego parametrów, od rodzaju zabezpieczającego urządzenia. Wielkość zaworów bezpieczeństwa zależy od strumienia przepływu płynu. Zawór bezpieczeństwa powinien być tak nastawiony by ciśnienie początku otwarcia było równe ciśnieniu dopuszczalnemu w naczyniu zbiorczym z z uwzględnieniem różnicy rzednych między naczyniem zbiorczym i naczyniem bezpieczeństwa a ciśnienie zamknięcia nie było mniejsze niż 80% ciśnienia początku otwarcia.

Dobór zaworów bezpieczeństwa dla kotłów wodnych niskotemperaturowych.

UBT- urząd dozoru technicznego

m_ZB - przepustowość masowa zaworu zabezpieczającego

Q_maxk- maksymalna moc cieplna kotła wyrażona w [KW]

r- ciepło parowania wody ,jeśli nie ma innych danych to wt6edy jest równe 2300[KJ/kg]

Zmieniamy przepływ krućca dopływowego zaworu bezpieczeństwa(pole przekroju)

λ_c-współczynnik wypływu zaworu bezpieczeństwa. Można przyjąć λ_c=0,25,

p₁-cisnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa

p₁=(1.05 do 1.1)p_r , [MPa]

p_r- ciśnienie robocze najsłabszego elementu instalacji,

p_o- ciśnienie na zewnątrz rury wyrzutowej,(p_o=0)

ρ₁-gestość wody przed zaworem bezpieczeństwa, przy nadciśnieniu p₁,

m(z kropką)_zb=10K₁K₂λA₀(p₁+0,1). [kg/h]

A₀-[mm²]

P₁-[MPa]

Przepływ pary wodnej przez zawór bezpieczeństwa.

K₁współczynnik uwzględniający właściwości pary, jej parametry przed zaworem a jej wartość zależy od współczynnika rozprężania adiabatycznego.

p =od 0,3 do 0,6 MPa

K₁=od 0,533 do 0,524

K₂- współczynnik zależny od stosunku ciśnień absolutnych tzn. odpływowego i zrzutowego gdy: β < (β_krytyczne=0,546) to K₂=1,

λ- współczynnik wypływu zawory bezpieczeństwa, jeżeli nie ma wyższych danych to λ =0,6

, [mm]

d_{0 min}= 15mm (dla zaworu odskokowego)

Rura wyrzutowa zaworu bezpieczeństwa powinna mieć średnice równą średnicy wylotu zaworu bezpieczeństwa. Powinna być doprowadzona bez zasyfowania za spadkiem ku odbiornikowi kanalizacyjnemu lub nad posadzkę do wpustu podłogowego. Min. długość rury wyrzutowej 2m.

Dobór naczynia zbiorczego otwartego

Schemat naczynia:

RO- rura odpowietrzająca służy do połączenia instalacji C.O. z atmosferą , średnica φ15 wykonana w kształcie fajki o długości 10cm, Montuje się ja na górnej pokrywie naczynia zbiorczego lub na rurze przelewowej służy do odpowietrzania instalacji lub do napowietrzania w czasie opróżnienia instalacji z wody.

RB- rura bezpieczeństwa łączy w sposób bezpośredni źródło ciepła z górną wypełnioną powietrzem częścią naczynia zborczego i poprzez rurę odpowietrzającą z atmosferą. Jej zadaniem jest niedopuszczanie do zwiększenia ciśnienia w kotle. Nie wolno montować na niej zaworów. Średnica φ zależy od mocy kotła i można ją obliczyć:

d_RB=8,08

Q_k- moc cieplna kotła [kW]

d_RB=25mm,

RW- rura wzbiorcza dla systemu otwartego. Łączy spód naczynia z dolną częścią kotła lub instalacji.

d_RW=5,23

d_RWmin=25mm

RC- rura cyrkulacyjna. Łączy RB z wodną częścią naczynia zbiorczego.φ-20mm.Rura ta chroni naczynie przed zamarzaniem.

RP- rura przelotowa służy odprowadzaniu nadmiaru czynnika instalacyjnego do zlewu kotłowni φRP=φRB=25mm.Połączenie z naczyniem zbiorczym na poziomie najwyższego stanu wody .Na rurze nie wolno montować żadnych zaworów.

RS-rura sygnalizacyjna. Połączona z naczyniem zbiorczym na poziomie najniższego stanu wody φ=20mm.Jest wyposażona w zawór odcinający przed którym montowany jest hydrometr(wskaźnik wysokości słupa wody)

V_u=1,1Vst₁dV*RB , [dm³]

V- pojemność wodna całej instalacji (pojemność źródła ciepła = grzejników)

Ρ_ti- gęstość wody w temperaturze początkowej t₁=10^oC

Ρ_t1=999,7[kg/m³]

pojemność całkowita Vc

Vc=1,25*Vu

Vu- pojemność użyteczna,

System otwarty jest prosty w wykonaniu i obsłudze ale w otwartym naczyniu zbiorczym następuje odparowywanie wody obiegowej w skutek kontaktu z powietrzem atmosferycznym. Jej napowietrzanie przyspiesza proces korozyjny instalacji.

Zabezpieczenie instalacji systemu zamkniętego

W instalacjach tych występuje wyższe ciśnienie statyczne co stwarza lepsze warunki pracy pompy. Dłuższy jest czas bezawaryjnej pracy .System zamknięty wymaga szczelnego wykonania instalacji przy jednocześnie możliwie jak najmniejszej pojemności układu.

Układy zamknięte ograniczone są do źródeł ciepła na paliwo ciekłe i gazowe oraz do zasilania z przeponowego węzła cieplnego.

Def. NWP

NWP-naczynie zbiorcze przeponowe to zbiornik ciśnieniowy z elastyczną szczelna przegrodą oddzielajacą przestrzeń wodną od przestrzeni gazowej .Przejmujący zmiany objętości widy wywołane zmianami jej temperatury i instalacji C.O

Dobór NWP

1)określić ciśnienie wstępne w naczyniu wzbiorczym

P_wst= p_min=p_st+0,2 [bar]

Jeśli naczynie zbiorcze podłączone jest do po stronie ssawnej pompy, a jeśli po stronie tłocznej to:

P_min=pst+0,2+H_po , [bar]

P_st- ciśnienie hydrostatyczne na poziomie krucca przyłączonego do rury zbiorczej

H_po- wysokosć podnoszenia pompy obiegowej.

2)następnie określamy pojemność użytkową naczynia wzbiorczego

V_u=V_ρw*ΔV , [dm³]

ΔV-przyrost pojemności wody w skutek jej podgrzania,

Pojemność całkowita naczynia zbiorczego

V_c=V_u*

P_max- na podstawie karty katalogowej,

P_max-p_min do 2 barów.

Dla systemu zamkniętego dobór średnicy

d_RN=0,7

V_u-[dm³]

D_Rwmin=20 mm,

P_max- na podstawie karty,

Określanie pojemności całkowitej naczynia wzbiorcze przeponowego przeponowego uwzględnieniem rezerwy na ubytki eksploatacyjne wody.

W celu zapewnienia właściwej eksploatacji instalacji z naczyniem zbiorczym przeponowym pojemność użyteczna tego naczynia może być powiększona o rezerwę na ubytki wody związane z odpowietrzaniem instalacji lub wymiana elementu instalacji.

WYKŁAD 7 .

KOTŁOWNIE WBUDOWANE:

PN 87/B 02411

„Ogrzewnictwo. Kotłownie wbudowane na paliwo stałe. Wymagania.”

PN - B - 02431: 1999

„Ogrzewnictwo. Kotłownie wbudowane na paliwa gazowe o gęstości względnej mniejszej

niż 1. Wymagania”.

Zasady projektowania i wymagania dla kotłowni:

1. Kotłownie na paliwo stałe

Podział kotłowni na paliwo stałe z uwagi na moc cieplną:

a) kotłownia do 25 kW

b)kotłownia od 25 kW do 2 MW

Wymagania pomieszczenia kotłowni o mocy do 25 kW:

1.) Kocioł ustawiony możliwie centralnie w stosunku do ogrzewanych pomieszczeń

w wydzielonym pomieszczeniu.

2.) Podłoga wykonana z materiałów nie palnych lub obita blachą stalowa o grubości 0,7 mm na odległości minimum 0,5 m od krawędzi kotła. Kocioł powinien być umieszczony na fundamencie wykonanym z materiałów nie palnych o wysokości minimum 5 cm.

3.) Pomieszczenie, w którym znajduje się kocioł powinno mieć sztuczne oświetlenie - nie zalecane jest tam oświetlenie naturalne (okna).

4.) Odległości kotła od przegród budowlanych powinny umożliwić swobodny dostęp do kotła, w celu jego czyszczenia i konserwacji. Odległość tyłu kotła od ściany minimum 70 cm, odległość boku kotła od ściany minimum 1 m, przodu kotła od ściany przeciwległej minimum 2 m.

5.) Minimalna wysokość pomieszczenia kotłowni to 2,2 m. W istniejących budynkach dopuszcza się minimalną wysokość 1,9 m przy zapewnieniu poprawnie działającej wentylacji.

6.) Wentylacja nawiewna za pomocą otworu nie zamykanego o przekroju minimum 200 cm² i wylocie do 1 m nad poziomem podłogi. Wentylacja wywiewna w postaci kanału wywiewnego o przekroju minimum 14/14 cm z otworem wlotowym pod stropem pomieszczenia. Kanał wywiewny powinien być wyprowadzony ponad dach i nie należy na nim umieszczać żadnych urządzeń zamykających.

7.) Minimalny przepływ komina to 20/20 cm

8.) W podłodze powinien znajdować się wpust podłogowy

9.) W pobliżu pomieszczenia kotłowni powinien znajdować się skład paliwa najlepiej w wydzielonym pomieszczeniu.

10.) Popiół i żużel należy gromadzić w metalowych pojemnikach, które powinny być codzienne opróżniane.

POWIERZCHNIA SKŁADU PALIWA I ŻUŻLA:

Powierzchnia składu paliwa stałego zależy od rocznego zapotrzebowania na ciepło budynku, od wartości opałowej paliwa, od sprawności całkowitej systemu ogrzewczego.

Powierzchnia składu paliwa:

Ap = [B(1+a)] / (ρ_p*h_p) , m²

B - ilość magazynowanego paliwa, kg

a - dodatek na komunikację 0,15÷0,25

ρ_p (ro z indeksem p) - gęstość nasypowa magazynowanego paliwa, kg/m³

hp - wysokość warstwy magazynowanego paliwa , 1,6÷2,0 m

A_ż = B_ż / (ρ_ż*h_ż) , m²

Bż = 0,007 * B * n* A_i^r , kg

Bż - masa gromadzonego żużla , kg

n - ilość dni składowania

A_i^r - zawartość popiołu w paliwie w %

ρ_ż - gęstość nasypowa żużla, przyjmujemy 800 kg/m³

h_ż - wysokość składowania żużla do 1,2 m

B - ilość magazynowanego paliwa , kg

KOTŁOWNIE NA PALIWO GAZOWE:

Podział kotłowni gazowych z uwagi na moc cieplną:

1)kotłownie o mocy do 30 kW

2)kotłownie o mocy 30÷60 kW

3)kotłownie o mocy od 60 kW do 2 MW

Wymagania pomieszczenia kotłowni na gaz lżejszy od powietrza o mocy do 30 kW:

1)Kotły mogą być umieszczone w piwnicy lub na parterze ( w budynkach wysokich też na ostatniej kondygnacji) w pomieszczeniu nie przeznaczonym na stały pobyt ludzi.

2)Nie wolno ich umieszczać na klatkach chodowych i w przedsionkach.

3)Wysokość pomieszczenia kotłowni oraz wentylacja jak dla kotłowni na paliwo stałe z tą różnicą, że dolna krawędź otworu nawiewnego wynosi maksymalnie 30 cm nad poziomem podłogi. Nie zamykany otwór wentylacji wywiewnej o powierzchni minimum 200 cm² umieszczony możliwie blisko stropu.

4)Dopuszcza się doprowadzenie powietrza zewnętrznego z pomieszczeń sąsiednich wyposażonych w wentylację grawitacyjną nawiewną. Wymagane są wówczas otwory w ścianie lub kanał doprowadzający powietrze zewnętrzne..

Wymagania dla kotłowni na paliwo gazowe cięższe od powietrza:

1)Kotłów opalanych gazem propanowo - butanowym nie można umieszczać w pomieszczeniach zagłębionych z podłogą poniżej poziomu gruntu.

2)Przy drzwiach zew. nie powinno być progu. Zaleca się montaż detektorów wypływu gazu do pomieszczenia. Czujniki awaryjnego wypływu gazu powinny znajdować się na wysokości max.15 cm nad podłogą

3)Odwodnienie podłogi kotłowni powinno być poprowadzone najkrótszą drogą do studzienki bezodpływowej skąd są przepompowywane do sieci kanalizacyjnej.

4)Wlot wentylacji wywiewnej w strefie przypodłogowej.

Dobór elementów kotłowni gazowej obejmuje:

Dobór kotła, palnika, ukł. regulacyjnego, komina, instalacji paliwowej.

Zewnętrzne sieci gazowe mogą być:

1)niskiego ciśnienia (do 5 kPa)

2)średniego ciśnienia (5 ÷ 400 kPa)

3)wysokiego ciśnienia (400 kPa ÷ 6,4 MPa)

Instalacja gazowa doprowadzająca gaz do kotłowni powinna być przeznaczona TYLKO DO ZASILANIA KOTŁÓW.

Zbiorniki na gaz płynny mogą być naziemne, podziemne, pokryte warstwą ziemi (min. 50 cm) oraz zagłębione lub obsypane ziemią.

Kotłownie na paliwo olejowe:

Pomieszczenie kotłowni powinno spełniać wszystkie wymagania budowlane

i instalacyjne określone dla kotłowni na paliwo gazowe.

Wymagania dodatkowe:

1)Podłoga powinna być szczelna, niepyląca, nienasiąkliwa, wykonana najlepiej w formie szczelnej wanny, aby umożliwić przedostanie się oleju do otoczenia w przypadku awarii.

2)Odwodnienie podłogi powinno być zaopatrzone w zamknięcie i urządzenia zatrzymujące olej (separatory) i powinny być włączone do sieci odwodnień budynku. Kotłownie, w których składowany jest olej lub jest bezpośredni dostęp do magazynu oleju opałowego, powinny mieć automatyczny wyłącznik dopływu oleju.

Ustawienie kotła olejowego w kotłowni:

• odległość przodu kotła od ściany - 2m

• odległość tyłu kotła od ściany - 70 cm

• odległość boku kotła od ściany - 1m

• szerokość głównego przejścia za kotłami - min.50cm

Magazynowanie oleju:

Olej opałowy możne być magazynowany w zbiornikach zew., podziemnych lub nadziemnych lub w budynku, w kotłowni lub w pomieszczeniach specjalnych. Minimalna odległość zbiorników na zewnątrz budynku:

1)od budynku o konstrukcji palnej - 20 m

2)od budynku o konstrukcji niepalnej - 10m

3)od budynku wjazdów i wyjazdów z garaży podziemnych - 10m

4)od osi trakcji elektrycznej - 15m

5)od lasu o powierzchni 3ha ; od gazociągu wysokiego ciśnienia ; od osi toru kolejowego - 40m

Do przechowywania oleju stosuje się zbiorniki z tworzyw sztucznych (pojedyńcze lub

łączone baterie) oraz stalowe 1- lub 2-płaszczowe. W budynkach należy stosować wyłącznie zbiorniki bezciśnieniowe, z układami do napełniania, odpowietrzania i poboru paliwa.

Warunki magazynowania oleju w budynku:

1)zbiorniki o łącznej pojemności powyżej 5m³ należy umieszczać w wydzielonym pomieszczeniu (max. pojemność ) 100 m³ .

2)magazyn oleju może znajdować się w podpiwniczeniu lub w przyziemiu

3)pomieszczenie powinno stanowić wydzieloną strefę pożarową (odporność ogniowa przegród budowlanych min. 240 minut dla ścian i stropów i 120 minut dla zamknięć otworów)

4)pomieszczenie powinno posiadać wentylację nawiewno - wywiewną zapewniającą krotność wymiany od dwóch do czterech wymian w ciągu godziny

5)drzwi do pomieszczenia kotłowni otwierane na zew., samozamykające się o odporności ogniowej min.60 minut

6)odległość zbiornika od stropu min.25 cm a od ściany (przód, bok) min. 40 cm.

7)zbiorniki stalowe powinny być zabezpieczone antykorozyjnie od wew. i od zew. oraz posiadać wskaźniki poziomu oleju.

Osprzęt zbiorników magazynujących olej:

1)przewód do napełniania z końcówką umożliwiającą szczelne podłączenie przewodu cysterny

2)przewód odpowietrzający wyprowadzony 2,5 m nad poziomem terenu w odległości od okien w pionie i w poziomie min. 0,5m (wyprowadzenie ponad dach budynku z zabezpieczającym wylotem przed opadami)

3)ogranicznik nadmiernego wypełnienia

4)układ ssący z zaworem szybko zamykającym

5)dla zbiorników stalowych właz umożliwiający kontrolę i czyszczenie

W pomieszczeniu kotłowni można umieścić zbiornik o pojemności do 1m³ , w odległości min. 1m od kotła. Zbiornik powinien znajdować się w wannie wychwytującej i ekranowanej od kotła od kotła ścianką o grubości min. 12 cm i przekraczającej wymiary zbiorników o min. 30 cm w pionie i 60 cm w poziomie.

Dobór zbiorników na podstawie pojemności, która zależy od mocy kotłowni, od czasu pracy kotłów i od czasu magazynowania paliwa.

Instalacja olejowa wykonana jest z rur miedzianych łączonych kitem twardym lub za pomocą złączy zaciskowych. Może być wykonana z rur stalowych - spawanych lub łączonych za pomocą kołnierzy lub połączeń gwintowanych.

Uwagi do wymiarowania przewodów instalacji olejowej:

1)przepływ paliwa równy wymaganej wydajności pompy paliwowej w zbiorniku

2)prędkość przepływu w rurociągu ssącym od 0,2 do 0,4 m/s

3)prędkość przepływu w rurociągu tłocznym od 0,4 do 0,5 m/s

4)dopuszczalne podciśnienie 40 kPa

5)dopuszczalne temperatura oleju 40^oC

Prowadzenie przewodów w instalacji paliwowej:

1)przewody podziemne prowadzi się w kanale z przekryciem warstwą gruntu o grubości min. 60 cm

2)przejścia przewodów przez przegrody budowlane w rurach ochronnych

3)w pomieszczeniach przewody prowadzone są w bruzdach, posadzce lub na ścianie w osłonie z blachy. WYKŁAD 8

Pośrednie źródła ciepła - węzły ciepłownicze

Węzeł ciepłowniczy - stanowi połączenie przyłącza sieci ciepłowniczej z instalacją wew odbiorców za pomocą zespołu przewodów, urządzeń i aparatów służących do bezpośredniej transformacji parametrów czynnika. Węzeł cieplny obejmuje przewody i urządzenia , które znajdują się między sieciowymi i instalacyjnymi zaworami odcinającymi.

● Zadania węzłów cieplnych

- dostarczanie ciepła za pośrednictwem czynnika grzejnego z zew sieci cieplnej do inst wew

- wywołanie obiegu wody w inst wew

- pomiar zużycia energii cieplnej przez poszczególne instalacje i zmienności parametrów termodynamicznych

- obniżenie temp. czynnika grzejnego w obiegu pierwotnym

- podwyższenie temp. czynnika ogrzewanego w obiegu wtórnym

- obniżenie ciśnienia czynnika grzejnego i zabezpieczenie inst. obiegów wtórnych przed wzrostem ciśnienia dopuszczalnego

- utrzymanie na wymaganym poziomie parametrów cieplnych i hydraulicznych w obiegu wtórnym

- kontrola pracy sieci zew i inst w budynkach poprzez pomiary ciśnienia, temp, natężenia przepływu w różnych punktach węzła

- zapewnienie możliwości łatwego odcięcia obiegu pierwotnego od wtórnego w przypadku awarii lub prac konserwacyjnych

● Klasyfikacja węzłów ciepłowniczych

Sposób połączenia sieci zew z inst wew

- bezpośrednie : bez zmiany parametrów i z transformacją parametrów

- pośrednie ( wymiennikowe )

Liczba ogrzewanych budynków

- indywidualne

- grupowe

Liczba przyłączonych instalacji

- jednofunkcyjne

- wielofunkcyjne

Rodzaj pełnionych funkcji

- węzeł co

- węzły centralnej ciepłej wody

- węzły ciepła technologicznego

Liczba stref przygotowania ciepłej wody użytkowej

- jednostopniowe

- dwustopniowe

Układ połączeń w węzłach wielofunkcyjnych po stronie ssawnej:

- równoległe

- szeregowe

- szeregowo-równoległe

Rodzaj nośnika energii zasilającego węzeł:

- węzły zasilane wodą gorącą

- węzły zasilane parą nisko- wysoko- prężną

Każdy węzeł zasilany z sieci ciepłowniczej, której odcinek przyłącza po wyłączeniu z eksploatacji mógłby ulec zamarznięciu w niskich temp. powinien być wyposażony w obejście obiegowe z dwoma zaworami odcinającymi i manometrem między tymi zaworami.

● Bloki funkcjonalne węzła ciepłowniczego i ich elementy składowe

- blok transformacji energii cieplnej (wymienniki ciepła, układy zmieniania pompowego)

- blok regulacyjny (regulatory ciśnienia, różnicy ciśnień, regulatory przepływu, regulatory temp, ograniczniki max ciśnienia i temp)

- blok pomiarowy (manometry, termometry, liczniki energii)

- blok urządzeń ochronnych (zabezpieczające przed wzrostem ciśnienia, zawory bezpieczeństwa, urządzenia zab przed zapowietrzeniem, napowietrzeniem, zanieczyszczeniami - filtry siatkowe, osadniki, urządzenia zabezpieczające przed zmiana kierunku przepływu czynnika - zawory, klapy zwrotne, zabezpieczenia przed wzrostem naprężeń mechanicznych - tłumiki uderzeń hydraulicznych, termicznych - kompensatory wydłużeń, urządzenia zab przed drganiami i hałasem - tłumiki drgań i połączenia elastyczne elementów drgających, elementy zab przed stratami energii cieplnej - inst termiczna urządzeń, przewodów, armatury

Wybór typu węzła zależy od :

- sposobu połączenia z siecią

- liczby zasilanych budynków

- technologii wykonania

Instalacje centralnej ciepłej wody połączone są do sieci wodnej lub parowej poprzez węzły pośrednie.

Instalacje technologiczne (wentylacja, klimatyzacja, kuchnie, pralnie, suszarnie) podłączone za pomocą węzłów bezpośrednich bez urządzeń redukcyjnych.

Rodzaj węzła do inst co zależy od :

- wielkości ciśnienia dyspozycyjnego sieci ciepłowniczej w miejscu przyłączenia inst. Zaleca się stosowanie węzłów pośrednich z wysokosprawnymi wymiennikami ciepła wykonanymi ze stali nierdzewnej.

UWAGA !!!

Najprostsze w projektowaniu i eksploatacji są węzły wielofunkcyjne, równoległe ale wymagają one max przepływu wody sieciowej.

Najbardziej efektywne są węzły szeregowo-równoległe, w których przepływ wody jest mniejszy a wykorzystanie ciepła największe.

● Warunki eksploatacyjne

- ciśnienie robocze ( od 1 - 1,6 MPa co wynika z konieczności zasilania rozległych obszarów i parametrów zastosowanych pomp obiegowych w źródle i przepompowniach.

W inst zew ciśnienie max 0,6 MPa w starszych 0,45 MPa

Bezpośrednie włączenie do sieci ogrzewanego budynku może być bezpiecznie zrealizowane, jeżeli :

- ciśnienie w przewodzie pierwotnym jest większe od ciśnienia napełnienia od wysokości budynku zwiększonej o 3 - 5 m

- ciśnienie w przewodzie pierwotnym jest mniejsze d ciśnienia dopuszczalnego

- w żadnym punkcie poboru wody zasilającej sieciowej ciśnienie nie spadnie poniżej ciśnienia nasycenia

- ciśnienie statyczne sieci, w czasie postoju pomp obiegowych w źródle, jest mniejsze od ciśnienia dopuszczalnego dla instalacji

WYKŁAD 9

Wzajemne oddziaływanie instalacji cieplnej wody urzytkowej na instalacje c.o. Pokrywanie potrzeb ciepłej wody uzytkowej i c.o z jednej sieci ciepłowniczej stwarza zmienne warunki pracy dla instalacji c.o co wyraża sie nierównomiernością dostawy ciepła do ogrzewanych pomieszczeń w ciągu doby.Dwustopniowy podgrzew ciepłej wody ma na celu zmniejszenie zużycia wody sieciowej na ten cel przez częściowe wykożystanie ciepła zawartego w wodzie powrotnej w instalacji c.o .Stopień oddziaływania obydwu instalacji jest wówczas mniejszy.Stosunek średniego zapotrzebowania mocy cieplnej dla przygotowania ciepłej wody urzytkowej do obliczeniowego zapotrzebowania mocy na cele c.o jest jednym ze wskaźników budynków ogrzewanych sieci cieplowniczej. Wartość tego wskaźnika wynosi od 0,08 do 0,3 w zależności od stopnia wyposażenia budynku w instalacje ciepłej wody i od własności cieplnych przegród budowlanych.

Temperaturę wody zasilającej i powrotnej inst. c.o przy przyjętych parametrach obliczeniowych wyznacza się na podstawie współczynnika obciążenia cieplnego. Dla celów ciepłej wody przyjmuje się te warunki zewnetrzne przy których temp.zasilnia jest równa 65°C a temp. Zewnętrzna 4-8°C

Obliczeniowe temp.zasilania węzła cieplnego(woda sieciowa)

-dla inst.c.o są to parametry obliczeniowe systemu ciepłowniczego

-dla zasilania wymiennika 2-stopnia ciepłej wody i wymiennika cieplej wody w układzie jednostopniowym od 65-70°C

-dla zasilania wymiennika pierwszego stopnia (podgrzew 2-stopniowy) w granicach 43-47°C-dla zasilania nagrzewnic wstępnych powietrza wentylacyjnego jako parametry obliczeniowe systemu ciepłowniczego

-dla zasilania nagrzewnic wtórnych powietrza w układzie klimatyzacyjnym 65°C

-dla odbiorników technologicznych według indywidualnych wymagań.

Ekstremalne warunki pracy węzła zależą od:

-przyjętego schematu ideowego węzła

-wykorzystania w nim elementów pojemnościowych

-zastosowania odpowiednich funkcji układów automatycznej regulacji.

Wykorzystanie pojemności cieplnej budynku pozwalana zmniejszenie sumarycznego strumienia masy czynnika kierowanego do węzła z sieci ciepłowniczej. Obniżenie temp.czynnika zasilającego c.o w budynku o masywnej konstrukcji wyposażonych w woda inst. c.o o dużej pojemności cieplnej powoduje obniżenie temp.wewnętrznej ogrzewanych pomieszczeń nie więcej niż o 0,5°C.

Układy ciepłej wody cechuje mniejsza bezwładność cieplna i większa wrażliwość na nie dotrzymanie parametrów użytkowych.

Układ realizujący priorytet ciepłej wody jest to układ automatycznej regulacji z funkcja ograniczenia strumienia masy czynnika obiegu c.o przy spełnieniu max potrzeb układu przygotowania ciepłej wody z uwzględnieniem jej pierwszeństwa .

Efekt działania takiego układu polega:

-zmniejszeniu łącznego strumienia masy czynnika zasilającego węzeł co najmniej do wartości wynikającej z potrzeb c.o i średniego godzinowego zapotrzebowania na cele ciepłej wody.

-lepszym wykorzystaniu przepustowości sieci ciepłowniczej.

Układy z priorytetem ciepłej wody możliwe są w węzłach zmieszania pompowego i w węzłach wymiennikowych. Natomiast nie mogą być zastosowane w węzłach hydroelewaturowych

Wymagania budowlane pomieszczeń w których znajdują się węzły ciepłownicze.

1. Minimalna wysokość pomieszczenia 2,2m , w budynku jednorodzinnym 2m. Wysokość pomieszczenia węzła powinna zapewnić min.odległość między wierzchem najwyższego urządzenia a stropem 20cm dopuszcza się wykorzystanie zagłębienia części pomieszczenia przy niespełnieniu min.odległości.

2. Dostęp do pomieszczenia węzła powinien być bezpośredni z korytarza lub klatki schodowej. Gdy dostęp jest ograniczony należy przewidzieć wejście do pomieszczenia bezpośrednio z zewnątrz. Droga komunikacyjna prowadząca do węzła powinna być zaopatrzona w oświetlenie elektryczne i szerokość min.1m i wysokość min.2,2m. Drzwi do pomieszczenia:szerokość min.80cm wysokość min.2m powinny otwierać się pod naciskiem od strony pomieszczenia węzła. Drzwi łącznie z futryną powinny być stalowe lub pokryte blachą stalową. W budynku jednorodzinnym dopuszcza się wykonanie drzwi drewnianych.

3. Ściany i strop pomieszczenia powinny być pomalowane na jasny kolor powłokami malarskimi

chroniącymi przed przenikaniem wilgoci , wykonane z materiałów niepalnych. Przegrody budowlane pomieszczenia węzła sąsiadujące z pomieszczeniem mieszkalnym lub użytkowym powinny mieć Umax=1W/m²K Wytrzymałość ścian powinna umożliwiać umocowanie w nich wymaganych podpór pod rury.

4. Podłoga w pomieszczeniu węzła powinna być gładka, nie palna wytrzymała na uderzenia mechaniczne i nagłe zmiany temperatury, wykonana ze spadkiem min.1% w kierunku kratki ściekowej lub studzienki schładzającej.

5. Wentylacja pomieszczenia węzła: obowiązuje wentylacja grawitacyjna nawiewna i wywiewna. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się stosowanie wentylacji mechanicznej. Kanał wentylacji grawitacyjnej nawiewnej powinien być wykonany w kształcie litery Z wlot do kanału usytuowany na zewnątrz budynku na wysokości 2m powyżej poziomu terenu, wylot z kanału max 0,5m nad podłogą. Powietrze nawiewane nie powinno być kierowane bezpośrednio na urządzenia i przewody. Otwór wlotowy i wylotowy kanału wentylacji nawiewnej należy zabezpieczyć siatką metalową. Kanał wentylacji wywiewnej grawitacyjnej powinien mieć otwór wlotowy umieszczony max 30cm poniżej stropu pomieszczenia i powinien być wyprowadzony ponad dach budynku.

6. Oświetlenie i instalacja elektryczna : pomieszczenie węzła powinno mieć oświetlenie dzienne i elektryczne w uzasadnionych przypadkach dopuszcza się tylko oświetlenie elektryczne. Stosunek powierzchni okien do powierzchni podłogi min. 1-50, max odległość przeciwległej ściany od okna 10m odległość ta może ulec zwiększeniu proporcjonalnie do wzrostu stosunku powierzchni okien do podłogi.

7. Instalacja elektryczna powinna zapewnić oświetlenie pomieszczenia o natężeniu min.50 luksów . Włącznik światła należy umieścić wewnątrz pomieszczenia przy drzwiach wejściowych. W pomieszczeniu węzła powinno znajdować się min.jedno gniazdo wtykowe o napięciu 220V. Jeżeli pomieszczenie węzła nie ma okien należy stosować wentylację mechaniczne działającą, okresowo obliczoną na 5 wymian. Odległość czoła tablicy rozdzielczej elektrycznej od instalacji technologicznej min.1,3m a od stron bocznych min.60cm. Z rozdzielnicy nie można zasilać odbiorników nie związanych z urządzeniami ciepłowniczymi. Instalacja elektryczna powinna spełniać wymagania właściwe dla pomieszczeń wilgotnych i gorących.

8. Instalacja wodociągowa i kanalizacyjna : doprowadzenie wody do pomieszczenia węzła powinno być wyposażone w zawór czerpalny ze złączką do węża , zawór należy umieścić nad zlewem. Odprowadzenie ścieków z pomieszczenia węzła do kanalizacji należy wykonać z zastosowaniem studzienki schładzającej. Wpusty podłogowe należy przyłączyć do studzienki schładzającej. W przypadku braku możliwości odprowadzania ścieków bezpośrednio do kanalizacji na zewnątrz budynku należy zastosować urządzenia zabezpieczające przed cofnięciem się ścieków.

9. Lokalizacja urządzeń ciepłowniczych: wymiary pomieszczenia węzła powinny umożliwiać rozmieszczenie urządzeń i elementów a sposób zapewniający łatwy i bezpieczny dostęp w celu wykonania czynności kontrolnych i remontowych. Odległość zewnętrznej powierzchni izolacji przewodu od ściany lub powierzchni izolacji sąsiedniego przewodu min.10cm odległość zewnętrzna powierzchni izolacji przewodu i urządzenia od podłogimin.30cm. Przewody w miejscach przejścia należy prowadzić na wysokości min.1,9m licząc od spodu izolacji cieplnej. Odległość od kołnierza od głowicy wymiennika rozbieralnego od ściany min.70cm, odległośćmiędzy zewnętrzną powierzchnią izolacji cieplnej wymiennika rozbieralnego a ścianą pomieszczenia 70cm, a dla pozostałych urządzeń nierozbieranych 20cm, dla wymienników nierozbieralnych oraz zasobników 30cm. Odległość między czołem wymiennika rozbieralnego a ścianą umożliwiającą jego demontaż powinna być równa długości wężownicy zwiększonej o 0,5m. Z jednej strony każdego wymiennika wolna przestrzeń o szerokości min.1m. Odległość w świetle między zespołem wymienników min.70cm. Odległość między elementem wymagającym stałej obsługi a pozostałymi urządzeniami lub ścianami min.1,3m. Armatura wymagająca częstej obsługi powinna być łatwo dostępna. Armaturę należy instalować na wysokości do 1,7m od podłogi. W przypadku przekraczania tej wysokości należy przewidzieć stałe lub ruchome pomosty dla obsługi.

Wymagania dla węzłów wymiennikowych i kompaktowych

• min.odległość od tyłu ściany 1,2m

• min.odległość boku zestawu od ściany 1m

• odległość między zestawami ustawionymi czołowo 2m

• drzwi pomieszczenia w celu wprowadzenia zestawów wymiennikowych muszą mieć wysokość 2,2m a szerokość 1,2m

• pod każdym zestawem lub jego sąsiedztwie powinna być kratka ściekowa.

Wyklad 10

WYMIENNIKI CIEPLA STOSOWANE W WĘZLACH CIEPŁOWNICZYCH

Wymienniki ciepła - urządzenia, w których czynnik sieciowy grzewczy (o wyższych parametrach) oddaje ciepło czynnikowi instalacyjnemu o temperaturze niższej.

Wymienniki ciepła:

• przepływowe

• bezprzepływowe

W bezprzepływowych czynniki stykają się ze sobą bezpośrednio a w przepływowych oddzielone są ścianka stanowiąca powierzchnie wymiany ciepła.

Wymienniki ciepła są pośrednimi źródłami ciepła stosowanymi w instalacjach C.O. cieplej wody użytkowej, klimatyzacji, wentylacji.

Wymienniki bezprzepływowe mogą być stosowane w klimatyzacji natomiast w instalacji C.O., cieplej wody uzytkowej

Podział wymienników przepływowych względem czynników

• z uwagi na rodzaj czynników wymieniających ciepło

• z uwagi na konstrukcje wymiennika

• z uwagi na charakter wymiany ciepła

Podział z uwagi na rodzaj czynników:

• woda - woda

• woda - powietrze

• para wodna- powietrze

• spaliny - woda

• spaliny - powietrze

• glikol - woda

Pod względem konstrukcji dzieła się na:

• płytowe

• płaszczowo rurowe

• pojemnościowe (zbiornikowe)

• rura w rurze

• wymienniki spiralne

Do wymienników płytowych starszej generacji należą wymienniki typu WCO, WCW, PR,PA,TPJ, PRPA

Pod względem charakterystyki wymiany ciepła dzieła się na przepływowe i pojemnościowe. Przepływowe w porownaniu z pojemnościowymi charakteryzują się większa intensywnością wymiany ciepła wynikająca z występowania odpowiedzialnej strefy ruch płynu tj. burzliwego sporadycznie przepływu laminarnego.

Z charakterem ruchu płynu związane są opory przepływu przez wymiennik. W wymienniku przepływowym są znacznie mniejsze od oporów przestrzeni czynnika ogrzewczego w wymienniku pojemnościowym.

Wymienniki przepływowe w zależności od kierunku przepływu czynników dzieła się na:

• przeciwprądowe

półprądowe

Wszystkie wymienniki ciepła typu woda- woda należy projektować i eksploatować przy przeciwprądowym przepływie czynników, układ przeciwprądowy pozwala uzyskać wyższa sprawność urządzenia. Krzyżowy przepływ czynników może wystąpić w wymiennikach typu woda - powietrze.

OBLICZANIE CIEPLNE WYMIENNIKOW PRZEPONOWYCH

Rownanie bilansu cieplnego

Q_S= Q_i

m_s*Cp_s (

Rownanie wymiany ciepła

Q = A_w*U_obl*Δt_sr

1. Δt_sr = Δt

Δt = (Δt₁ + Δt₂)/2

zmiany temperatury czynników wzdłuż powierzchni wymiany ciepła są liniowe

2. Δt_sr = Δt

U = const. Zmiany temperatury wzdłuż powierzchni wymiany ciepła są nieliniow

Δt_i =

Współczynnik przenikania ciepła zależy od różnicy temperatur przenikania czynników

SPRAWNOSC PRZEPONOWYCH WYMIENNIKOW CIEPLA

Stosunek ilości ciepła wymienionego w warunkach rzeczywistej pracy wymiennika do max ilości ciepła teoretycznie możliwej, jaka może być wymieniona miedzy czynnikami przepływającymi przez wymiennik

η =

Q_max = W*(T- t) [W]

W= m*c_p [W/K]

W- pojemność cieplna strumienia czynnika

Warunkiem prawidłowej i bezawaryjnej pracy wymiennika jest jego wposażenie w osprzęt regulacyjno - kontrolny i zabezpieczający

Sprzęt regulacyjno - kontrolny:

• termometry

• manometry

• zawory odcianające ( z funkcja regulacji strumienia masy)

osprzęt zabezpieczający:

• zawór bezpieczeństwa

• zawór odpowietrzający

Do porównania ze sobą roznych typów wymienników ciepła stosuje się następujace wskaźniki.

1. wskaźnik masowy iloraz mocy cieplnej wymiennika i jego masy [W/kg]

2. współczynnik przenikania ciepła wymiennika [W/m²K]

ZASOBNIK CIEPLEJ WODY

Funkcje:

• służy do magazynowania cieplej wody w czasie małego jej rozbioru

• zmniejsza wymagana moc cieplna wymiennika

• zmniejsza mac przepływ wody sieciowej przepływającej przez wymiennik cieplej wody

• pełni również funkcje odpowietrznika

Zasada działania zasobnika polega na wykorzystaniu magazynowanej wody do uzupełniania jej maksymalnego zapotrzebowania w przypadku, gdy współczynniki ciepła zostały dobrane dla pokrycia mniejszych potrzeb niż max. Godzinowe. W czasie małego zapotrzebowania cieplej wody nadwyżka ciepła kierowana jest w postaci części strumienia wody do zasobnika tzw. faza ładowania. Przy dużym rozbiorze cieplej wody, gdy zapotrzebowanie na ciepło przewyższa moc cieplna wymiennika niedobór mocy jest uzupełniany woda ciepła kierowana z zasobnika do instalacji cieplej wody jest to faza rozładowania zasobnika. Zasobnik jest elementem zbędnym, jeśli pobór wody cieplej jest równomierny. Natomiast jest wymagany przy równoległym położeniu wymiennika C.O. i C.W.U.

POJEMNOSC ZASOBNIKA

V_zas = 90*U*ϕ*ln (N_h)

U - liczba mieszkańców

ϕ - współczynnik akumulacyjności

N = 9,32*U^-0,244

ϕ = 0,1 - 0,35

N_h współczynnik nierównomierności rozbioru C.W.U.

Zastosowanie zasobnika powoduje zmniejszenie mocy wymiennika cieplej wody w układzie jednostopniowym a w układzie dwustopniowym pozwala na zmniejszenie mocy wymiennika na drugim stopniu o 20 - 35 %

W układzie szeregowym podłączenie wymiennika 1 stopnia z zasobnikiem zabezpiecza instalacje cieplej wody przed napływem wody zimnej w chwilach szczytowego jej rozbioru.

Współczynnik redukcji β jest tp stosunek mocy, jaka powinien mieć wymiennik w układzie z zasobnikiem C.W. do mocy wymiennika bez zasobnika cieplej wody

Współczynnik redukcji max wydajności cieplnej wymiennika

ϕ<0,15

β = 1-( 1- 1/N_h) ϕ^0.15

ϕ > 0,25

Wykład 12

Stabilizatory temp. Instalowane są w węzłach cieplnych z przepływowymi wymiennikami Ciepła w układzie bez zasobnika i przy zastosowaniu automatyki ograniczającą temp. Cieplej wody przy wykorzystaniu termoregulacyjnych bezpośredniego działania.

Stabilizacja temperatury wody następuje poprzez zmieszanie wody o różnych i szybko zmieniających się parametrach temp.

Jeden stabilizator przypada na układ w którym średni pobór ciepła wody użytkowej nie przekracza 58 kw.

W przypadku większych poborów stabilizatory łączy się szeregowo.

Stabilizatory zapobiegają powstawaniu naprężeń termicznych w pionach instalacji ( zwłaszcza budynków wysokich) oraz likwidują naprężenia termiczne termoregulatorów bezpośredniego działania.

Spełniają również funkcje odmulacza instalacji cieplnej wody oraz ograniczają „zarastanie” pomp cyrkulacyjnych.

Schemat ideowy węzła dwufunkcyjnego (CO + ciepła woda) szeregowo - równoległego z zasobnikiem ciepła.

Równanie bilansu cieplnego dla wymiennika 1-go rzędu.

m_s^І*c_p*(T₁₁-T₁₂)= m_i^І* c_p*( t₁₂ -t₁₁)

T₁₂ = T₁₁- [m_i^І*( t₁₂ -t₁₁)/ m_s^І] [°C]

T₁₂≥ t₁₁+10 [°C]

m_s^co= 0,86*Q^co/T_z-T_p [kg/h]

m_s^co - przepływ sieciowy dla wymiennika CO

m_i^co= 0.86*Q^co/τ_z -τ_p

Równanie wymiany ciepła dla wymiennika C.O

Δt_i=
[°C]

Δt₁=T_z-τ_z

Δt₂=T_p-τ_p

• Rodzaje pomp w węźle ciepłowniczym

• Pompy obiegowe w instalacji wewnętrznej CO

• Pompy mieszające w stacji zmieszania

• Pompy mieszające obiegów grzewczych

• Pompy uzupełniające i stabilizujące ciśnienie

• Pompy cyrkulacyjne instalacji cieplnej

• Pompy ładujące zasobnik ciepłej wody

Pompy cyrkulacyjno - ładujące w instalacji ciepłej wody

Pompy pracujące w układzie zamkniętym np. cyrkulacyjne , obiegowe, pokonują tylko opory przepływu czynnika przez rurociągi i zamontowane w nim elementy. Natomiast pompy zasilające np. uzupełniające powinny dodatkowo pokonywać różnice ciśnień i wysokości geometrycznych po stronie ssawnej i tłocznej.

• Elementy uzupełniające ubytki wody w węźle ciepłowniczym

Uzupełnianie ubytków wody może odbywać się w sposób bezpośredni przez spiecie przewodu powrotnego sieciowego z przewodem powrotnym instalacji CO lub pośrednio dzięki zastosowaniu zbiornika wody uzupełniającej.

Rys 1 układ bezpośredni poprzez spięcie

Rys 2 Układ pośredni

V_pu=0.015*V_p *h [m³/h]

H_pu=Δh₁+ Δh₂+ΔH [Pa]

Δh₁ - całkowite straty ciśnienia przy przepływie czynnika

Δh₂ - różnica ciśnienia między punktami włączenia pompy.

ΔH - wysokość geometryczna miedzy przewodami jaką pompa powinna pokonać.

Pompy uzupełniające pracują najczęściej w układzie automatycznej regulacji ciśnienia włączających i wyłączających w dwóch stanach to jest ciśnienie max i min.

WYKŁAD 13

Urządzenia zabezpieczające przed zanieczyszczeniami mechanicznymi.

Zanieczyszczenia stale unoszone przez wodę mogą spowodować nie prawidłowe działanie zaworów regulacyjnych oraz urządzeń przepływomierzy, liczników energii cieplnej itd.

W celu ochrony urządzeń należy stosować:

• filtroodmulniki FO;

• filtroodmulniki magnetyczne FOM;

• odmulacze sitkowo - inercyjne;

• odmulacze hydrocyklonowi;

filtry siatkowe o gęstości 600 oczek na cm2;

Lokalizacja urządzeń zabezpieczających

• przed zaworami regulującymi ( przed urządzeniami automatyki)

• przed przepływowymi wymiennikami ciepła

• na przewodzie zasilającym sieciowym zaraz na wejściu do węzła

• na przewodzie powrotnym instalacji CO

• na przewodzie sieciowym powrotnym gł. przed licznikiem ciepła

• na przewodzie wody zimnej zasilającej wymiennik ciepłej wody użytkowej

• na przewodzie cyrkulacji

Często z urządzeniami oczyszczającymi współpracują magnetyzery, które dzięki działaniu pola magnetycznego przeciwdziałają powstawaniu osadu w rurociągach.

Zasada doboru filtroodmulniki - spadek ciśnienia na czystym urządzeniu powinien mieścić się w zakresie od 1 do 3 kPa tak by nie została przekroczona prędkość przepływu osadnika 0,1 do 0,2 m/s. W przypadku nie dotrzymania powyższych wartości należy liczyć się ze spadkiem oraz z szybszym zanieczyszczeniem siatki filtracyjnej.

Zasada działania poszcz. urządzeń.

• Działanie f. siatkowego polega na mechanicznym oczyszczaniu czynnika grzejnego przepływającego przez wkład siatkowy

• Działanie filtroodmulniki - struga wody dostaje się do wnętrza urządzenie trafia na przegrodę i kierowana jest do strefy dolnej zbiornika. Prędkość przepływu wody zmniejsza się i dzięki sile bezwładności wytrącają się stałe zanieczyszczenia. Zanieczyszczenia drobniejsze kierowane są z wodą na wkład filtracyjny zamontowany na krudźcu wylotowym w celu podania końcowej filtracji.

• Działanie FOM polega na wykorzystaniu sił bezwładności, sił pola magnetycznego i zjawiska filtracji. Zastosowanie zespołów magnesów stałych pozwala na dodatkowe wychwycenie zanieczyszczeń o właściwościach ferromagnetycznych.

• Działanie odmulacza hydrocyklonowego polega na wykorzystaniu siły odśrodkowej wytworzonej przez ruch wirowy wody we wnętrzu urządzenia co powoduje oddzielenie zanieczyszczeń stałych. Jest to urządzenie wysokoprężne. Warunkiem prawidłowej pracy jest nadwyżka ciśnienia dyspozycyjnego od 15 do 60 kPa w zależności od zakresu przepływu. Przy większych przepływach trzeba dobrać dwa lub kilka urządzeń i łączyć je równolegle.

Pomiar zużycia energii cieplnej dostarczonej do węzła.

Do rozliczenia się odbiorcy z dostawcą ciepła służy ciepłomierz ( licznik energii cieplnej). Pomiar energii cieplnej jest złożony i składa się z dwóch niezależnych pomiarów tj. przepływu i różnicy temp. Do danych pomiarów licznika ciepła zalicza się energię ciepła, sumę objętości czynnika temp. zasilania, temp. powrotu, różnicę temp. czas pracy, strumień obj. moc cieplna, wartość obj. jednostkowej impulsu.

Wodomierze służą do pomiaru stanu objętości cieczy, a przepływomierze wskazują strumień obj. czynnika.

Schemat ideowy ciepłomierza

1. Elektroniczny przelicznik wskazujący

2. czujnik temperatury

3. przetwornik przepływu

wodomierz wirnikowy lub ultradźwiękowy

WYKŁAD 14

Obliczenia hydrauliczne instalacji c.o.- wodnej i pompowejobliczenia hydrauliczne instalacji co- wodnej i pompowej polegają na całkowitych oporów przepływu czynnika grzewczego w każdym obiegu grzejnika i doborze odpowiedniej pompy obiegowej.

Średnice przewodów instalacji oraz nastawy wstępne armatury regulacyjnej powinny być tak dobrane by w każdym obiegu nastąpiło zrównoważenie całkowitych start ciśnienia i ciśnienia czynnego (dla danego obiegu).

zaleca się by całkowite opory przepływu były mniejsze niż 20-30 kPA.

Ciśnienie czynne w ogrzewaniu pompowni obejmuje ciśnienia wyważanie przez pompę oraz ciśnienie grawitacyjne.

Udział ciśnienia grawitacyjnego w obliczeniach hydraulicznych przyjmuje się 70%-75% ; z uwagi na dużą jego zmienność w całym sezonie ogrzewania 16%-100%.

obieg - układ działek przez które przepływa czynnik od źródła ciepła do danego grzejnika i z powrotem

działka obliczeniowa - odcinek sieci przewodów (zasilanie + powrót) o stałej średnicy i stałym strumieniu masy.

obieg najniekorzystniejszy pod względem hydraulicznym (w instalacji pompowej) - obieg, prze grzejnik podłączony do pionu najdalej położonego od źródła ciepła o większym obciążeniu cieplnym; w obiegu tym na jednostkę długości przypada najmniejsza wartość ciśnienia cieplnego.

Zasada samonośności pionów

Polega na doborze takich średnic pionów by ich opory hydrauliczne równoważyły przyrost obliczonej wartości ciśnienia grawitacyjnego

Podstawowe zależności

. 0,86 * QPrzepływ masowy m = ---------------- , kg/h

∆τ

.

V = F * V , m³/h 4V

V = ----- , m/s π d ²

Całkowite straty ciśnieni Δp = Δp_l + Δp_m , Pa

Δp_l = R*L ,Pa

L ζ*V²

Δp_l =λ --- ------ ,Pa

D 2

R- jednostkowa strata nicienia, Pa/2

λ - bezwymiarowy współczynnik szorstkości( współczynnik tarcia wewnętrznego)zależy od średnicy wewnętrznej przewodu, od chropowatości bezwzględnej, k, od prędkości przepływu czynnika.

0,3164

wzór Blasiusa λ= ---------

Re ^0,25 V*d

Re = --------------

υ

υ- współczynnik prędkości kinematycznej

ζ*V²

Δp_mm = Σξ * ---------- = 500Σ ξ V² ,Pa

2

Δp_c= R (l + lz) V (m/s) < = d (dm)

lz- zastępcza długość przewodu

Zawór termostatyczny pełni funkcje zaworu regulacyjnego w obiegu prze grzejnik

Autorytet zaworu termostatycznego (kryterium odłowienia) - określa udział oporów hydraulicznych zaworu całkowitych oporach tego obiegu (w którym następować będzie zmiana strumienia czynnika wyniku działania tego zaworu).

Δp_zt100%

a = ------------------------- a Є< 0,3-0,7>

Δpc_obiegu + Δp_zt100%

Spadek ciśnienia na za. term. powinien zawierać się w przedziale 4-15 Mpa; zbyt duże spadki ciśnienia mogą być przyczyną powstawania szumów w instalacji (dopuszczalny poziom hałasu 24-40 dB)

Rmax = 100 Pa / m

Opory miejscowe na granicy działek

(np. trójnik , przelot) zalicza się do działki o mniejszym przepływie.Regulacja eksploatacyjna w instalacji CO

Stateczność hydr. pompowej instalacji CO - jest to zdolność do utrzymania w obiegach stałej ilości wody warunkach różnych od obliczeniowych. Zmiany w ilości wody w obiegu w stosunku do obliczeniowej stanowi kryterium rozregulowania instalacji.

Stateczność cieplna pompowej ins. CO - zdolność do utrzymania w stałym poziomie wydajności cieplnej grzejników przy zmianie

obciążenia ogrzewania w skutek dostosowania jego wydajności do aktualnej tep. zew. i prz zachowaniu w różnych pomieszczeniach i różnych kondygnacjach nie zmienionych proporcji w stosunku do wartości obliczeniowych

Zadania regulacji eksploatacyjnej:

1. dostosowanie chwilowej mocy cieplnej urządzenia do zmiennych potrzeb , ogrzewanych pomieszczeń w czasie sezonu ogrzewania przy zachowaniu parametrów komfortu cieplnego

2. realizacja określonego programu dostarczania energii cieplnej do obiegu

Podział regulacji eksploatacyjnych z uwagi na zasięg działania:

1.R.centralana - obejmuje całą inst.; sprawność do 70%-76% (gł. chodzi o reg. macy cieplnej)

2. strefowa - obejmuje wybrane strefy inst.(np. węzeł zmieszania pompowego dla odgałęzień inst. CO

3. miejscowa - obejmuje wszystkie pomieszczenia za pomocą zaworów termostatycznych przy grzejnikach ; sprawność reg. 81%

Podział z uwagi na metodę realizacji regulacji

1. jakościowa - polega na zmianie temp. zasilania przy stałym przepływie czynnika grzewczego

2. ilościowa polega na zmianie strumienia wody grzejnej przy stałej temp. czynnika zasilającego

3. z przerwami - (ograniczenie czasu pracy urządzenia grzewczego)

4. pogodowa

5. mieszana

6. miejscowa za pomocą zaworów termostatycznych przy grzejnikach

Urządzenia regulacyjne stosowanie w przypadku regulacji ilościowej

-zawory grzejnikowe termostatyczne, podwójnej regulacji,

-zawory pojedynczej regulacji, kryzy, trójniki regulacyjne

Systemy regulacji powinny zapewniać

-automatyczne zastosowanie kotła do temp. zmiennej zewnętrznej

-programowanie pracy układu grzewczego zależności od potrzeb użytkownika w cyklu dobowym i tygodniowym

-programowanie pracy układu ciepłej wody

-bezpieczna, ekonomiczna praca kotłowni bez potrzeby utrzymywania stałej obsługi

Funkcje zabezpieczeń układów sterowania

-zabezpieczenie przed przekraczaniem max temp. cynika w kotle oraz ciśn. max w instalacji

-zapewnienie min. temp. powrotu

-zabezpieczanie przed spadkiem ciśn. w inst.

W układach bez automatycznego uzupełniania wody należy stosować manometr kontaktowy, który jest czynnikiem min ciśnienia; natomiast w układach z automatycznym uzupełnianiem następuje awaryjne wyłączenie kotłowni przy występowaniu nadmiernych ubytków wody przekroczenia czasu uzupełnienia

- przed wyst. stanów awaryjnych

(zgaśniecie płomienia kontrolnego, brak powietrza do spalania paliwa, brak płomienia przy zapalaniu palnika, przekroczenie min/max ciśnienia gazu)

---