środa, 13 lipca 2016

14. Sieci ciepłownicze: rodzaje, sposoby układania, projektowanie sieci ciepłowniczych. Projektowanie sieci ciepłowniczych, dobór średnic i obliczenia hydrauliczne.

Radzaje w poprzednim wpisie, sposoby układania też.

Etapy projektowania:
studia techniczno-ekonomiczne,
projekt koncepcyjny.
projekt wstępny.

- trasa powinna być możliwie najkrótsza
- prowadzić by mozna było przyłaczyć na danym terenie jak najwiecej odbiorców
- wykozystac naturalne zmiany kierunku do kompensacji
- unikać jezdni, budynków i chodników (jedynie pprzeczne przejscia)
- 1,5m od drzew
- niekolidować z infrastrukturą podziemna i zachować odstęp
- możliwie płytko, min 400m nakrycia
- gdy jeden nad drógim to ciepła na górze
- zapewnic możliwość odwodnienia sieci i kanałów
- spadek minimum 0,3%
- przejscia pod jezdniami umozliwiajace konrole i wymiane bez naruszania jezdni
- na powietrzu możliwie 0,75m nad ziemią
- miejsca zamontowania armatury zabezpieczyć przed ludźmi

Obliczenia hydrauliczne sprowadzają się do ustalenia średnic i strat ciśnienia
- opory miejscowe i liniowe
- Obliczając prędkość przepływu czynnika cieplnego należy przyjmować maksymalne prędkości przepływu:
2,0-3,0 m/s dla przewodów magistralnych
1,0-2,0 m/s dla odgałęzień od przewodu głównego
1,0 /s dla przyłączy do budynku

13. Scentralizowane systemy zaopatrzenia w ciepło: geneza i uwarunkowania stosowania, źródła ciepła, ciepłownie i elektrociepłownie, podstawowe elementy składowe

Systemy ciepłownicze mogą być stosowane w miejscach gdzie występuje duże zagęszczenie odbiorców. Ekonomicznie uzasadnione jest przesyłanie (jeśli medium jest woda) ciepła na odległość 5-10km. W przypadku pary wodnej do 3km. Jak widać, na wsi się nie kalkuluje. Budowa sieci ciepłowniczej jest też skomplikowanym przedsięwzięciem jeśli chodzi o budowę. Przewody prowadzi się w ziemi, a ich duża średnica powoduje trudności w prowadzeniu sieci na terenach miejskich.

Głównymi źródłami ciepła są ciepłownie i elektrociepłownie (tzw. kogeneracja). W tym drugim przypadku ciepło jest jednym z dwóch produktów, obok prądu, co znacznie obniża koszt jego uzyskania.

Sieć ciepłowniczą tworzą:
- jedno lub więcej źródło ciepła
   - konwencjonalne (palane paliwem stały lub płynnym/gazowym) i niekonwencjonalne (atom, biomasa, wiatr, woda)
   - wysoko i niskotemperaturowe
   -wysoko i nisko cisnieniowe
- przewody przesyłowe
   - komunalne i przemysłowe
   - naziemne i podziemne
   - wodne i parowe
   - nadziemne i podziemne
   - kanałowe i preizolowane
- armatura sieciowa
- węzły ciepłownicze
   - pośrednie, bezpośrednie ze zmianą parametrów i bez zmiany
   - jednofunkcyjne i wielofunkcyjne
   - prywatne i zbiorowe
   - szeregowe, róznoległe, szeregowo równoległe

Sieci ze względu na rozplanowanie dzielimy na:
- kratownicowe
- pierścieniowe
- promieniste
- pajęcze
- mieszane

12. Scentralizowane i zdecentralizowanie systemy zaopatrzenia w ciepło: różnice, specyfika, zalety i wady poszczególnych rozwiązań.

Ciepło z elektrociepłowni

Wady i zalety
  • ciepło jest częściowo odpadem przy produkcji energii elektrycznej,
  • są bezobsługowe dla odbiorców
  • ceny są stabilne i regulowane przez URE
  • rozliczanie zużyci energii na pdstawie liczników energii cieplnej,
  • duża sprawność źródła ciepła względem "piecyków"
  • ekologicznie jest to lepsze wyjście niż piecyki węglowe
  • w przypadku niewielkiej ilości przesyłanej energii wysoki koszt sieci przesyłowej
  • niedostępność na żądanie w okresie przejściowym (do momentu włączenia wymiennika ciepła) lub niepotrzebne ogrzewanie przy ciepłej pogodzie (wiosną), przy braku regulacji wewnętrznej, prowadzące do przegrzewania pomieszczeń i marnotrawstwa energii.
  • rozwiązanie nie wszędzie dostępne


Ciepło z kotłowni

Wady i zalety
  • dostępność przez cały rok
  • możliwe do uzyskania niezależnie od dostępności sieci ciepłowniczej
  • czasem wyższa sprawność
  • jest to własna inwestycja
  • zmienna cena
  • trzeba samemu dostarczyć paliwo
  • magazynować je (jeśli nie jest to gaz ziemny i prąd)
  • niska emisja jest szkodliwa
  • jakaś tam możliwość awarii i wybuchu
  • czasem mamy dużo popiołu
  • przeglądy, naprawy, kominy

wtorek, 12 lipca 2016

11. Automatyzacja kotłowni niskoparametrowych: zadania, urządzenia automatycznej regulacji, zasady doboru.

AUTOMATYZACJA KOTŁOWNI
Kotły:
1. Utrzymywanie temperatury na wyjściu kotłowni Tzas.
2. Realizowanie procedur zatrzymania i rozruchu kotłów.
3. Sterowanie kaskadowe pracą kotłów (modulacja mocy).

Układ przygotowania c.w.u.:
4. Utrzymywanie temperatury c.w.u. Ładowanie zasobnika. Okresowa dezynfekcja.

Instalacje c.o.:
5. Utrzymywanie temperatury na zasilaniu Tzco w funkcji temperatury zewnętrznej Te .
6. Zabezpieczenie przed przekroczeniem Tzco.
7. Funkcja zakończenia sezonu grzewczego. Programy czasowe (kalendarz roczny, tygodniowy, dzienny).


Elementami automatyki kotłowni są:
- regulator
- sterownik
- urządzenie wykonawcze
- czujnik
Czasem jest to połączone - np. zawór z głowicą termostatyczną.


Składowe systemu automatyzacji w kotłowni to:
pompy obiegowe, pompy ładujące zasobniki, czujniki temperatury, siłowniki zaworów 3D,  elektrozawory, regulatory kotłów, czujki zewnętrzne.

Przy doborze podzespołów należy zwrócić uwagę czy element jest cyfrowy czy analogowy. Przy doborze centralki należy zliczyć wszystkie wejścia i wyjścia tak by potem nam ich nie zabrakło.


10. Projektowanie kotłowni niskoparametrowych: schematy technologiczne, dobór zasadniczych urządzeń, pomieszczenie kotłowni. Zasady ustalania mocy cieplnej i dobór jednostek kotłowych.

Schematy są mocno zależne od tego co chcemy tą kotłownią zasilać. Podstawą bardziej rozbudowanych kotłowni niż te domowe są rozdzielacze hydrauliczne, sprzęgło... mamy wtedy obieg pierwotny awięc kocioł-sprzęgło-kocioł i obiegi grzewcze. Na każdym obiegu mamy pompę i zawór zwrotny, filtr, w razie potrzeby zawór mieszający z siłownikiem.

Moc cieplna kotłowni wyznacza się z bilansu potrzeb cieplnych obiektów zasilanych z kotłowni. Zależy ona od rodzaju obiektów zasilanych, w tym zwłaszcza od sposobu współdziałania układów automatycznej regulacji obiegów centralnego ogrzewania, wentylacji, technologii i przygotowania centralnej ciepłej wody, wielkości kotłowni i proporcji poszczególnych składowych zapotrzebowania. Przy projektowaniu kotłowni jej moc uzyskuje się poprzez analizę zapotrzebowań na poszczególne cele dla określonego czas, np. zimy, lata, okresów przejściowych itp. zgodnie z ogólną zależnością:

                                                 QK=Qco + Qw + Qt+ Qcwu [kW]

gdzie:
QK - moc kotłowni,
Qco - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele ogrzewania,
Qw - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele wentylacji lub klimatyzacji,
Qt - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele technologiczne,
Qcwu - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele przygotowania c.w.u.



 

 
 

 

Strona dla uczniów technikum sanitarnego i ochrony środowiska

 
 Strona główna

 Galeria Mapa strony Historia Kontakt  
Technik urządzeń sanitarnych

 
     Projektowanie instalacji i sieci sanitarnych→Powrót

  Projektowanie instalacji centralnego ogrzewania
 Ustawy i rozporządzenia
 
 1.Obliczanie oporu cieplnego przegród budowlanych
 2. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła
 3. Obliczanie zapotrzebowania na ciepło w budynku
 4. Obliczanie średnic przewodów grzewczych i ciśnienia dyspozycyjnego
 5. Obliczanie strat ciepła w przewodach (dobór izolacji) 
 6. Obliczanie i dobór grzejników
 7. Zasady projektowania ogrzewania podłogowego
 8. Ogólne zasady doboru kotłów← Tu jesteś
 9. Dobór pompy w instalacji c.o.
 10. Dobór wysokości i przekroju komina
 11. Projektowanie kolektorów słonecznych
 12. Projekty i przykłady obliczeniowe
 13. Tablice i nomogramy
 14. Dobór naczynia wzbiorczego.
 
 
  8. Ogólne zasady doboru kotłów centralnego ogrzewania
 
 Moc cieplna kotłowni wyznacza się z bilansu potrzeb cieplnych obiektów zasilanych z kotłowni. Zależy ona od rodzaju obiektów zasilanych, w tym zwłaszcza od sposobu współdziałania układów automatycznej regulacji obiegów centralnego ogrzewania, wentylacji, technologii i przygotowania centralnej ciepłej wody, wielkości kotłowni i proporcji poszczególnych składowych zapotrzebowania. Przy projektowaniu kotłowni jej moc uzyskuje się poprzez analizę zapotrzebowań na poszczególne cele dla określonego czas, np. zimy, lata, okresów przejściowych itp. zgodnie z ogólną zależnością:

                                                 QK=Qco + Qw + Qt+ Qcwu [kW]

gdzie:
QK - moc kotłowni,
Qco - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele ogrzewania,
Qw - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele wentylacji lub klimatyzacji,
Qt - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele technologiczne,
Qcwu - zapotrzebowanie na moc cieplną na cele przygotowania c.w.u.

Zapotrzebowanie na moc cieplna na cele ogrzewania Qco, jest obliczone według aktualnych normatywów lub według wskaźników kubaturowych. Zapotrzebowanie na cele wentylacji Qw ustala się według dokładnych danych projektowych lub najbardziej szacunkowo według krotności wymian powietrza w obiekcie z ewentualnym ograniczeniem intensywności wentylacji przy niskich temperaturach zewnętrznych. Zapotrzebowanie na moc cieplną na cele przygotowania c.w.u. jest wyznaczone według zużycia ciepłej wody np. na poszczególne czynności higieniczne lub wg średnich wskaźników zużycia dobowego na mieszkańca lub użytkownika obiektu użyteczności publicznej. Składowe Qco i Qw są funkcją temperatury zewnętrznej, natomiast Qt i Qcwu najczęściej nie zależą od temperatury zewnętrznej. 

Na podstawie analizy zapotrzebowań w powiązaniu z temperaturą zewnętrzną uzyskuje się uporządkowane wykresy obciążeń cieplnych. Szczyty zapotrzebowania na cele c.w.u. w ciągu doby są łagodzone dzięki stosowaniu pojemnościowych podgrzewaczy wody. Natomiast w przypadku wymienników przepływowych ich powierzchnie są obliczone na maksymalną moc wynikającą z rozbioru maksymalnego. W tym przypadku moc cieplna kotłowni wyznaczona jest jako suma maksymalnych zapotrzebowań na poszczególne cele. Aktualnie odmienne zasady obowiązują w przypadku niewielkich kotłowni dla domów jednorodzinnych inne w budynkach wielorodzinnych i użyteczności publicznej.

Uznając, że najpopularniejsze kotłownie dla obiektów mieszkalnych bez wentylacji mechanicznej, pokrywają dwa podstawowe cele: ogrzewanie i przygotowanie c.w.u. można podać następujące ogólne zasady:

• w budynkach jednorodzinnych, w których zaprojektowano urządzenia przygotowania c.w.u. bez elementów pojemnościowych moc kotłowni jest równa maksymalnemu zapotrzebowaniu na przygotowanie c.w.u. (wynikające najczęściej z warunków napełniania wanny).

                                                                 QK=Qcwumax [kW]

• w budynkach jednorodzinnych i wielorodzinnych, w których zastosowano podgrzewacze pojemnościowe do przygotowania c.w.u., a zapotrzebowanie Qcwu < 15-20% Qco, kotły dobiera się w oparciu o obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną na cele c.o.
W budynkach o większym zapotrzebowaniu na cele przygotowania c.w.u. jako obliczeniową moc kotłowni przyjmuje się sumę maksymalnej mocy do c.o. i średniej dla c.w.u.

                                                            QK = Qco+ Qcwuśr [kW]

Dla kotłowni komunalnych o zróżnicowanym przeznaczeniu obiektów moc cieplna kotłowni wyznaczana jest jako suma maksymalnego zapotrzebowania na moc do centralnego ogrzewania, wentylacji, technologii i średniego godzinowego zapotrzebowania na moc do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

                                                      QK = Qco + Qw + Qt + Qcwuśr [kW]

Kiedy znamy składowe naszego zapotrzebowania, a projektujemy więcej niż jeden kocioł dobrze by kotły były jednakowe, dobrze by jeden kocioł zaspokoił podstawowe zapotrzebowanie np. na C.O a kolejny załączał się gdy np. powstanie zapotrzebowanie na technologie lub wentylację. Warto zwrócić uwagę czy planujemy priorytet CWU czy też chcemy by zadania te były realizowane równolegle.  


Pomieszczenie kotłowni musi spełniać szereg wymogów, kotłownie dzielimy na 3 klasy:
do 30kW
30-60kW
60-2000kW


9. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych niskoparametrowych systemu zamkniętego: zasady, rozwiązania, obliczanie.

 W odróżnieniu do systemu otwartego, system zamknięty jest szczelnie oddzielony od atmosfery. Zapewnia to większą trwałość instalacji i brak konieczności częstego uzupełniania wody w zładzie. Przyrost objętości wody związany ze wzrostem jej temperatury przejmowany jest przez naczynie przeponowe ciśnieniowe, zamocowane na powrocie do kotła. We wszystkich punktach instalacji panuje nadciśnienie, dlatego instalacja systemu zamkniętego może mieć niekonwencjonalne rozwiązania. Źródło ciepła może być np. zamocowane w dowolnym miejscu, także powyżej najwyżej położonego grzejnika (np. kolektor dachowy).

W skład systemu wchodzą:

-Naczynie wzbiorcze
-Rura wzbiorcza
-Zawór bezpieczeństwa (zakaz montowania zaworu między kotłem a zaworem bezpieczeństwa)
-Manometry (rura wzbiorcza, kocioł)
-Zawór obsługowy – warunkowo
-Czujnik poziomu wody w kotłach – warunkowo (kotłownia >100 kW)
Zadania systemu:
-Przejmowanie wahań objętości wody (NW, RW)
-Utrzymanie odpowiedniego ciśnienia w instalacji (NW, RW)
Zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem  ciśnienia (ZB)
-Częściowe uzupełnienie ubytków wody w instalacji (NW) - warunkowo

Ciśnienie wstępne w naczyniu wzbiorczym przeponowym, włączonym po stronie ssawnej pompy obiegowej, należy przyjmować nie mniejsze niż: p_st + 0,2bar przy temperaturze 10*C.

8. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych niskoparametrowych systemu otwartego: zasady, rozwiązania, obliczanie.

System otwarty to system w którym woda styka się bezpośrednio z powietrzem w otwartym naczyniu wzbiorczym będącym najwyżej położonym punktem instalacji. Taki system ma cały wachlarz wad, ale ma jedną istotną zaletę - jest bezpieczny i przy tym odporny na awarie i głupotę - dlatego są obowiązkowo (ale mozna to obejść obecnie) stosowane przy dosyć ryzykownych instalacjach czyli tych zasilany paliwem stałym (kotły i kominki z płaszczem).
Główne wady tego typu instalacji:
- odparowywanie wody z instalacji - trzeba okresowo dolewać
- zwiększona korozyjność instalacji - krótsza gwarancja na grzejniki na przykład


Zabezpieczenie takiej instalacji  polega na poprowadzeniu RB/RB (rury wzbiorczej./bezpieczeństwa) o odpowiedniej średnicy (określonej w normie) od kotła do naczynia wzbiorczego, z naczynia do kotłowni wraca RS (rura sygnalizacyjna) i RP (rura przelewowa) których wyloty odprowadzone są do zlewu. Oczywiście po drodze żadnych zaworów odcinających - ale to oczywiste;)

Minimalna średnica wewnętrzna RB (łączy kocioł z przestrzenią powietrzną naczynia) wynosi 25mm, ale jest zależna od mocy kotła - wzór to 8,08 pierwiastka trzeciego stopnia z Q (w kW).

Minimalna średnica RW (rury wzbiorczej) to 25mm,  wzór to 5,23 pierwiastka trzeciego stopnia z Q (w kW).

RP (rura przelewowa) - wewnętrzna średnica rury przelewowej nie powinna być mniejsza niż
wewnętrzna średnica rury wzbiorczej i rury bezpieczeństwa.

Rura odpowietrzająca. Wewnętrzna średnica rury odpowietrzającej powinna wynosić co
najmniej 15 mm oraz nie powinna być mniejsza niż średnica rury odpowietrzającej
instalację, doprowadzonej do naczynia wzbiorczego. Rura odpowietrzająca może
być połączona bezpośrednio do naczynia wzbiorczego lub do rury przelewowej

Przy rozdziale dolnym, przy źródle słabszym niż 25kW część instalacji może stanowić rury zabezpieczajace.

NACZYNIA WZBIORCZE SYSTEMU OTWARTEGO

Naczynie wzbiorcze jest to zbiornik bezciśnieniowy przyjmujący zmiany objętości wody wywołane zmianami jej temperatury w instalacji ogrzewania wodnego oraz zapewniający swobodne połączenie z atmosferą instalacji. 

Pojemność użytkowa naczynia: 

Vu=1,1Vρ∆γ. 
gdzie:
V – pojemność instalacji ogrzewania (żródła, przewodów, grzejników)
ρ1 -  gęstość wody instalacyjnej w temperaturze początkowej (napełniania)
 Δν - zmiana objętości właściwej czynnika grzewczego przy podgrzaniu od temp. początkowej do średniej temperatury obliczeniowej tm=(tz+ tp)/2


Naczynie wzbiorcze o pojemności całkowitej równej 50dm3 powinno mieć powyżej krućca rury przelewowej otwór rewizyjny i zamykaną pokrywę. Ze względów montażowych można stosować zamiast jednego naczynia dwa o jednakowej wysokości połączone ze sobą rurą w dolnej części przestrzeni wodnej oraz rurą łączacą ich przestrzenie powietrzne umieszczoną ponad rurą przelewową. NW powinno być umieszczone na takiej wysokości aby podczas pracy instalacji w żadnym punkcie jej obiegu nie nastąpiła przerwa w przepływie wody i aby istniała możliwość odpowietrzania instalacji. Wysokość położenia NW: -rozdział górny: najwyższy punkt obiegu wody do dna naczynia, -rozdział dolny: wierzch grzejnika do dna naczynia. Przy ogrzewaniu grawitacyjnym oraz pompowym z pompą na zasilaniu H>=0,3m, przy pompowym z pompą na powrocie H>=0,7Hp. Naczynie powinno być umieszczone nad źródłem ciepła przy pionowym prowadzeniu Rb. Jeśli warunek ten nie może być spełniony, długość l rzutu na płaszczyznę pionową nie powinien być większy od 40m. Jeśli l>10a to wewnętrzna średnica rury bezpieczeństwa powinna być większa o jedną dimensję, a-długość pionowego odcinka Rg do pierwszego kotła


Można też jebnąć układ kotłowy otwarty, układ grzejnikowy zamknięty i spiąć je wymiennikiem ciepła :)