Udoskonalone sposoby akumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach grzewczych

Transkrypt

1 39 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach grzewczych Leopold Nasręt Thermatic CB-Polsa INC., Warszawa Alesander Szarowsi Politechnia Koszalińsa 1. Wstęp Oszczędność energii cieplnej jest istotnym elementem strategii współczesnego budownictwa. Poszuiwanie coraz sprawniejszych i bardziej wydajnych uładów cieplnych do zastosowania w budynach o różnym przeznaczeniu, stymuluje ciągły rozwój branży ciepłowniczej. Jednym z najbardziej sutecznych ierunów opracowań nauowo-technicznych jest dosonalenie sposobów aumulacji i rozdziału ciepła [1, 5, 6]. Zagadnienie to szczególnie ompliuje się w przypadu ojarzenia zróżnicowanych, pod względem temperatury i mocy, obiegów dostarczających energię i obiegów odbiorczych w ramach jednego, zespolonego uładu cieplnego [4]. Niezgodności i różnice w pracy tych obiegów reują zjawisa, tóre można slasyfiować w następujący sposób: bra równowagi hydraulicznej i ostre sprzeczności współpracujących ze sobą obiegów; ujawnione podczas esploatacji przewymiarowanie lub niedowymiarowanie źródła ciepła; zwięszoną częstotliwość tzw. tatowania (włączenia-wyłączenia, zmiany stopni mocy), otła lub węzła cieplnego, a taże poszczególnych siłowniów urządzeń automatyi, sutiem czego staje się obniżona sprawność uładu, a w przypadu otła również zwięszenie emisji substancji szodliwych; ograniczoną zdolność wyorzystania i regulacji nadmiaru ciepła (np. ocioł na paliwo stałe; omine);

2 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi bra możliwości ojarzenia energii z różnych źródeł, o różnym potencjale energetycznym i przeznaczeniu jej do realizacji procesów grzewczych lub technologicznych założonych w obiecie; niewyorzystanie energii strumienia powrotnego instalacji odbiorczej przy niedostatecznym rozbiorze ciepła; zwięszony czas rozruchu źródła ciepła i instalacji; wydłużoną reację źródła ciepła na zmieniające się parametry czynnia, zapotrzebowanie na moc w instalacji i waruni termiczne otoczenia; zmniejszenie efetywności energetycznej i eonomicznej systemu. Sutecznym rozwiązaniem w taich sytuacjach jest dynamiczne oddzielenie obiegów zasilających i instalacyjnych za pomocą rozdzielacza hydraulicznego oraz termodynamicznie uzasadnione zwięszenie pojemności zładu grzewczego w postaci aumulatora ciepła, o doładnie oreślonej objętości, działającego według zasady uwarstwienia [2, 7]. Cały ten ierune ma jeszcze sporo niewyorzystanych możliwości. 2. Zasada działania udosonalonego aumulatora ciepła 2.1. Funcja uładu aumulacyjnego Specyfią uładów aumulujących ciepło, jest zdolność magazynowania energii w czasie minimalnego poboru ciepła, a oddawanie jej w oresach szczytu. Szczytowe zapotrzebowanie na energię porywane jest sumą masymalnej mocy źródła ciepła i strumienia pobieranej energii, wstępnie zgromadzonej w aumulatorze. W uładzie energetycznym, jai stanowi lub stanowią źródła ciepła z aumulatorem, zasadniczym zagadnieniem staje się uzasadnione zmniejszenie mocy źródła ciepła w procesie projetowania, zmierzającego do znalezienia pewnego ompromisu pomiędzy masymalnym ograniczeniem jego mocy a możliwością aumulacyjną zbiornia. Charater pracy źródła lub źródeł ciepła w taim uładzie energetycznym, jest wyznaczany stopniem naładowania aumulatora, niezależnie od potrzeb energetycznych uładu lub uładów odbiorczych, tóre na bieżąco są porywane z zapasów energii zmagazynowanej w zasobniu. Odpowiednio dobrany aumulator ciepła, może przyjąć ażdy nadmiar ciepła jai pojawi się w uładzie energetycznym, pełniąc tym samym rolę rezerwuaru bezpieczeństwa, co jest bardzo ważną funcją podczas ojarzenia źródeł ciepła nie gwarantujących stałej mocy, np. omina czy oletorów słonecznych. W tej sytuacji powstaje problem połączenia strumienia lub strumieni ciepła o nieznanych z góry parametrach z uładem aumulacyjnym, a następnie z uładami odbiorczymi. Uniwersalnym narzędziem do rozwiązania tego problemu jest, zdaniem autorów, zasada warstwowości buforów ciepła. 556 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

3 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach 2.2. Zagadnienie warstwowości Atutem stosowania udosonalonych warstwowych uładów aumulacyjnych jest możliwość wyorzystania taich źródeł ciepła, tóre, z racji brau stabilności termicznej, np.: w instalacjach solarnych, w uładach dostarczających ciepło potechnologiczne czy w strumieniu powrotnym obiegu wtórnego instalacji odbiorczej, nie mogą być zawalifiowane do źródeł ciepła pewnych, gwarantujących oreśloną moc. Rozwiązaniem może być tylo niezawodne, pionowe uwarstwienie czynnia grzewczego w objętości zasobnia. Zasada uwarstwienia powinna być przestrzegana niezależnie od tego, czy zasilanie medium grzewczym występuje ze źródła podstawowego, czy też ze źródeł wtórnych o różnym potencjale energetycznym ta, aby dopływało ono na odpowiedni poziom energetyczny aumulatora ciepła [5, 7, 8] Zasady działania segmentu uwarstwiającego Zgodnie z ogólną zasadą działania zbiornia warstwowego [2, 6], w objętości zbiornia nie występuje zauważalne mieszanie się warstw czynnia grzewczego o różnej temperaturze i możliwe są następujące stany pracy (rys. 1): gdy zapotrzebowanie na wodę ogrzaną po stronie wtórnej (II), równe jest mocy cieplnej po stronie pierwotnej (I), zbiorni działa na przelot, czyli na zasilaniu oraz 4-3 na powrocie; przy mniejszym zapotrzebowaniu energii strumień zasilający (1-9) rozgałęzia się na (9-2) i (9-18) i jednocześnie następuje ładowanie cieplne zbiornia z przesunięciem granicy wody ogrzanej (24) u dołowi. Przy czym, strumień powrotny (4-3) uzupełniany jest przez schłodzoną wodę wypychaną z dolnej części zbiornia (18-3); przy więszym zapotrzebowaniu ciepła, następuje rozładowywanie aumulatora (pobór zgromadzonego w nim ciepła) ta, że strumień zasilania (9-2) wspomagany jest przez strumień (18-2), a granica czynnia ogrzanego (24) przesuwa się u górze zbiornia. Ja można zauważyć, strumień powrotny z instalacji (4-18) odpowiednio rozgałęzia się na strumień powracający do źródła (18-3) i strumień zapewniający rozładowywania zbiornia (18-2). Istotnym szczegółem udosonalonej onstrucji warstwowego bufora jest róciec przyłączeniowy (5), tóry pozwala na łagodne włączenie się strumieni ciepła wtórnego (np. strumienia powrotu z instalacji o zawyżonej temperaturze czynnia przy brau rozbioru ciepła, wspomagającej pompy ciepła, ciepłą potechnologicznego itp.) na odpowiednim poziomie geometrycznym zbiornia, będącym analogicznie oreślonym poziomem temperaturowym, energetycznym. Tom 11. Ro

4 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi W tym celu, zbiorni wyposażony jest w segment ładowania warstwowego (15), tóry połączony jest z objętością zbiornia (23), przez odpowiednio rozmieszczone w pionie, poziome szczelinowe otwory (22), zamnięte uchylno-obrotowymi zaślepami (17). Medium ze źródła wtórnego (5), przepływa pionowo (w górę albo w dół, zależnie od jego temperatury) przez omorę segmentu ładowania (15) aż osiągnie poziom o tej samej gęstości, będącej funcją jego temperatury. W tym momencie, ciśnienie dynamiczne cieczy, wewnątrz omory ładowania, poonuje sprężystość i ciężar zaślepi (17), pełniącej funcję zaworu zwrotnego, tóra odchyla się na zewnątrz segmentu, a woda wpływa do zbiornia na poziomie o zbliżonej temperaturze. Rys. 1. Schemat działania aumulatora warstwowego Fig. 1. Operating principle of the layered buffer tan 558 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

5 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach Osobne przyłącze (20), zespolone z segmentem ładowania warstwowego, umożliwia przedstawionym sposobem niezależne ładowanie zasobnia energią z uładów solarnych lub innych źródeł wtórnych z definicji mających obniżoną temperaturę Konstrucja aumulatora warstwowego Aumulator warstwowy, stanowi sonstruowane na zasadzie pionowego rozdzielacza hydraulicznego, wielozadaniowe, złożone technicznie urządzenie, z odpowiednio powięszoną przestrzenią hydrauliczną (23) i wydzieloną przestrzenią ładowania warstwowego (15), opcjonalnie zintegrowane z separatorem gazów (9) z odpowietrzniiem (21) i płytą oporową (10) zmieniającą ierune strumienia po stronie zasilania uładu pierwotnego oraz magnetoodmulniiem (12; 13) po stronie strumienia powrotnego uładu wtórnego. Funcjonowaniu zbiornia, towarzyszą ciągłe procesy równoważenia hydraulicznego uładów dostarczających energię i uładów odbiorczych, odgazowywania, odszlamiania i wychwytywania ferromagnetyów z medium grzewczego całego zładu. Konstrucyjnie zbiorni wyposażony jest w urządzenie do ładowania warstw (15), połączenie szczelinowe (18), opcjonalnie we włady magnetyczne (12), odmulni segmentowy (13), płytę oporową (11), mufy przyłączeniowe czuje temperatury (6; 7; 8), izolację z mięiej piani poliuretanowej o grubości 100 mm (nie poazanej na rysunu), 5 róćców przyłączeniowych (1; 2; 3; 4; 5) zaończonych odcinającymi zaworami ulowymi, zaślepione przyłącze (20) do podłączenia zestawu solarnego, spustowy zawór szlamowy (14), automatyczny odpowietrzni z zaworem odcinającym (21) oraz wspornii (19) poziomujące zbiorni. Zbiorni wyposażony jest taże w tuleji do osadzenia czuje temperaturowych (6; 7; 8) [2, 8, 9]. 3. Aumulator z wieloma segmentami uwarstwiającymi 3.1. Założenia główne W ostatnich latach opracowano wiele nowych rozwiązań zarówno technicznych ja i technologicznych dla systemów grzewczych, tórych najbardziej dostrzegalnym, wyróżniającym ryterium projetowym jest: podział sieci wewnętrznej c.o. i c.w.u. w uładzie poziomym, gwarantujący indywidualne opomiarowanie ażdego obwodu mieszaniowego, ażdego odbiorcy mediów (np. puntów usługowych, handlowych), coraz częściej umożliwiający zdalny odczyt zużycia mediów, przy zminimalizowanej ilości pionów c.o.; Tom 11. Ro

6 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi coraz szersze stosowanie wymienniowych stacji mieszaniowych (WSM) w systemie decentralnego przygotowania c.w.u.; zróżnicowanie rodzaju ogrzewania, przypisanego oreślonym pomieszczeniom funcjonalnym obietu, mieszania przez podział wspólnego uładu c.o. na ila obwodów grzewczych, np. grzejniowych, podłogowych, ściennych; zmniejszenie bezwładności cieplnej instalacji, np. przez zastosowanie grzejniów o niewieliej pojemności czynnia grzewczego, z bardzo rozwiniętą powierzchnią radiacji, ja grzejnii wielopanelowe, onwetorowe; udział automatyi w sterowaniu procesami grzewczymi i przygotowania c.w.u. Rys. 2 obrazuje ideowy schemat zaopatrzenia obietu w ciepło i wodę. Na schemacie przyjęto następujący system oznaczeń: c.o. centralne ogrzewanie, c.w.u. ciepła woda użytowa, z.w.u. zimna woda użytowa, M 11 M 32 odbiorca ciepła (pion, loal), G z strumień czynnia zasilającego instalację, G p - strumień czynnia powracającego, t z temperatura zasilania czynnia grzewczego, t p temperatura powrotu czynnia grzewczego, G p123, t m123 strumień i temperatura zmieszania czynnia grzewczego w oletorze powrotnym z pionów 1, 2, 3, G p23, t m23 strumień i temperatura zmieszania czynnia grzewczego w oletorze powrotnym z pionów 2, 3, G p3, t m3 strumień i temperatura zmieszania czynnia grzewczego w oletorze powrotnym z pionu 3, G p1, t m1 i G p2, t m2 strumień i temperatura zmieszania czynnia grzewczego w ostatnim odcinu pionu odpowiednio 1, 2; G 11, t p11 ; G 12, t p12 ; G 21, t p21 ; G 22, t p22 ; G 31, t p31 ; G 32, t p32 strumień i temperatura powrotu czynnia grzewczego z obwodu odbiorczego (pion, loal). Przy ta założonym podziale obiegów instalacji odbiorczej, z omplesowym sterowaniem realizującym procesy technologiczne na poziomie ońcowego odbiorcy, strumień powrotny uładu wtórnego (G p ), będzie mieszaniną czynnia grzewczego, powracającego z wszystich pionów i obiegów funcjonalnych (G i ), z ciągle zmieniającym się: natężeniem przepływu, według wzoru: G m i n f (1) i 1 1 p G i temperaturą, zgodnie ze wzorem: p i p i t = f G ; t, (2) 560 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

7 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach gdzie: G p natężenie przepływu czynnia, G i natężenie przepływu czynnia powracającego z mieszania, t p temperatura powrotu, oznaczenie pionu, i oznaczenie mieszania w pionie. W przedstawionym przyładzie na rys. 2: m = 3 ilość pionów, i = 2 ilość mieszań w pionie. Rys. 2. Tradycyjny schemat instalacji grzewczej Fig. 2. Traditional heating system scheme Analiza parametrów powrotu czynnia grzewczego, tóre są zróżnicowane w czasie, pozwala przyjąć oncepcję dezintegracji głównego strumienia powrotnego na wiele strumieni doprowadzających czynni z obiegów funcjonalnych, do odpowiednio wielu segmentów uwarstwiających, zamontowanych w teoretycznym aumulatorze ciepła [10]. W ten sposób, zgodnie z przedstawioną zasadą warstwowego ładowania zbiornia, zasobni byłby ładowany jednocześnie w wielu puntach strumieniem powracającym z danego obiegu, na oreślonym poziomie temperaturowym. Pozwoliłoby to uninąć wielce prawdopodobnej sytuacji, w tórej wtórne strumienie o różnej temperaturze miałyby przepływać wewnątrz wspól- Tom 11. Ro

8 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi nej secji ładowania (15), w różnych ierunach wyniających z przypadowego stosunu temperatury tych strumieni. Wsteczny ruch strumieni doprowadziłby do wzrostu ciśnienia statycznego, otwarcia zaślepe szczelinowych otworów (17) na poziome wcale nie odpowiadającym temperaturze w głównej objętości bufora. Nietrudno wniosować, iż udaremniłoby to samą zasadę warstwowego ładowania. Podobnie można pogrupować w instalacji odbiorczej obietu piony, ierując się oreśloną specyfią zapotrzebowania na ciepło indywidualnych odbiorców, w dwie lub trzy magistrale powrotne, podłączone do segmentów uwarstwiających. Taie podejście obrazuje schemat na rys. 3 z następującym systemem oznaczeń: 29 wielosegmentowy (w tym przypadu trójsegmentowy) warstwowy aumulator ciepła, 1, 2, 3 segmenty uwarstwiajace, G zi strumień czynnia zasilającego uład, G pi strumień powrotny z uładu, 1 i 2 temperatura zasilania i powrotu uładu, G z strumień zasilający instalację, t z temperatura zasilania instalacji, G p1, t m1; G p2, t m2; G p3, t m3 strumień i temperatura powrotu czynnia grzewczego odpowiednio w pionie 1, 2, 3 (pozostałe oznaczenia ja na rys. 2). W ta przyjętym rozwiązaniu, segment 1 będzie ładowany strumieniem czynnia grzewczego o natężeniu: i o temperaturze: segment 2 odpowiednio: a segment 3: i 2 G p1 f G i (3) i 1 1 m1 i i t f G ; t, (4) i 2 G p2 f G i (5) i 1 2 t f G ; t, (6) m2 i i i 2 G p3 f G i (7) i Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

9 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach t f G ; t (8) m3 i i Rys. 3. Zmodyfiowany schemat tradycyjnej instalacji grzewczej Fig. 3. The modified scheme of traditional heating system Ponieważ prawdopodobieństwo wystąpienia zgodności G p1 = G p2 = G p3 oraz t m1 = t m2 = t m3 jest zniome, z uwagi na indywidualny charater funcjonowania grzewczych obwodów mieszaniowych, możemy założyć, że podczas pracy uładu cieplnego, strumienie powrotne po stronie instalacyjnej, zawsze będą różnić się wielością przepływu i temperaturą. Zróżnicowanie powrotnych temperatur zmieszania, gwarantuje osiągnięcie efetu wielowarstwowości w zbiorniu. Rozwiązanie to znacznie ompliuje onstrucję i technologię wyonania zbiornia. Aby je uprościć, autorzy proponują ograniczyć ilość segmentów uwarstwiających w zbiorniu do dwóch, poprzez łączenie w magistrale powrotne obiegów o taim samym lub zbliżonym schłodzeniu czynnia grzewczego. Tom 11. Ro

10 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi 3.2. Zasada działania aumulatora warstwowego dwusegmentowego Działanie dwusegmentowego bufora wygodnie jest rozpatrywać na przyładzie onretnego uładu z decentralnym przygotowaniem c.w.u. (rys. 4.), [2, 3, 10]. Na schemacie przyjęto następujący system dodatowych oznaczeń: M 11 M 32 odbiorca ciepła (pion, loal) wyposażony w wymienniową stację mieszaniową (WSM); G z natężenie przepływu czynnia zasilającego instalację; G co11, t co11 ; G co12, t co12 ; G co21, t co21 ; G co22, t co22 ; G co31, t co31 ; G co32, t co32 strumień i temperatura powrotu czynnia grzewczego z obwodu instalacji c.o. odbiorcy (pion, loal), G ws11, t ws11 ; G ws12, t ws12 ; G ws21, t ws21 ; G ws22, t ws22 ; G ws31, t ws31 ; G ws32, t ws32 strumień i temperatura powrotu czynnia grzewczego z obwodu mieszaniowej stacji wymienniowej, realizującej program przygotowania c.w.u. (pion, loal), G co1, t co1 ; G co2, t co2 ; G co3, t co3 strumień i temperatura zmieszania powrotu czynnia grzewczego w ostatnich odcinach pionu c.o. odpowiednio 1, 2, 3, G ws1, t ws1 ; G ws2, t ws2 ; G ws3, t ws3 strumień i temperatura zmieszania powrotu czynnia grzewczego w ostatnich odcinach pionów 1, 2, 3, realizujących program przygotowania c.w.u. w systemie WSM, G co23, t mco23 strumień i temperatura zmieszania powrotu czynnia grzewczego z pionu c.o. 2, 3, G co123, t co123 strumień i temperatura zmieszania strumienia powrotu czynnia grzewczego z pionu c.o. 1, 2, 3 wpływającego do 1 segmentu uwarstwiającego aumulatora ciepła, G ws23, t ws23 strumień i temperatura zmieszania strumienia powrotu czynnia grzewczego z pionów 2, 3, realizujących program przygotowania c.w.u. w systemie WSM, G ws123, t ws123 strumień i temperatura zmieszania strumienia powrotu czynnia grzewczego z pionów 1,2,3, realizujących program przygotowania c.w.u. w systemie WSM, wpływającego do 2 segmentu uwarstwiającego aumulatora ciepła. W ta zdefiniowanym schemacie można połączyć w jeden strumień, wszystie strumienie powrotne c.o. (obliczeniowe schłodzenie czynnia do 20K): m i n i 1 1 Gco 123 f Gco ; (9) i t f G ; t ) (10) co 123 ( co i co i i odpowiednio, wszystie strumienie powrotne czynnia zasilającego wymienniowe stacje mieszaniowe, przygotowujące c.w.u. (obliczeniowe schłodzenie czynnia do 40K) [8]: 564 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

11 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach m i n i 1 1 Gwc 123 f Gwc ; (11) i t f G ; t ) (12) wc 123 ( wc i wc i Rys. 4. Zmodyfiowany schemat instalacji grzewczej z decentralnym przygotowaniem ciepłej wody Fig. 4. The modified scheme of heating system with non-central hot water preparing Podczas pracy taiego uładu cieplnego, w objętości zbiornia możliwe są następujące stany pracy (rys. 5): 1. Gdy zapotrzebowanie na czynni grzewczy po stronie wtórnej (II), równe jest mocy cieplnej po stronie pierwotnej (I), zbiorni działa na przelot, czyli strumień zasilający czynnia płynie po drodze 1-9-2, natomiast strumień powrotny po drodze Przy mniejszym zapotrzebowaniu energii, następuje ładowanie cieplne zbiornia z przesunięciem całego słupa czynnia grzewczego, z zachowaniem granic wody ogrzanej do różnych temperatur u dołowi. Strumień powrotny obiegu wtórnego (II; róciec 3) łączy się z wypieranym czynniiem o najniższej temperaturze z objętości zbiornia (szczelina 18) i wypływa strumieniem powrotnym obiegu pierwotnego (róciec 4). Tom 11. Ro

12 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi Rys. 5. Schemat działania aumulatora warstwowego dwusegmentowego: 24, 25, 26, 27 granice ogrzanej wody o odpowiednich temperaturach, 28 róciec przyłączeniowy dodatowego segmentu uwarstwiającego. Pozostałe oznaczenia ja na rys.1. Fig. 5. Operating principle of the layered two-section buffer tan: levels of the heated water with appropriate temperatures, 28 branch pipe of additional layering section. Other indications as illustrated in Fig Przy więszym zapotrzebowaniu ciepła, następuje rozładowywanie aumulatora (pobór zgromadzonego ciepła), a cały słup ogrzanego czynnia grzewczego, z zachowaniem granic warstw ogrzanych do różnych temperatur przesuwa się u górze zbiornia. Część strumienia powrotnego obiegu wtórne- 566 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

13 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach go włącza się i miesza z warstwą o najniższej temperaturze zbiornia. Pozostałość strumienia zasila powrót obiegu pierwotnego. 4. Gdy zapotrzebowanie na czynni grzewczy po stronie wtórnej (II), równe jest mocy cieplnej po stronie pierwotnej (I) i zbiorni działa na przelot, natomiast nie została wyorzystana cała energia i powracające strumienie czynnia grzewczego, różniące się między sobą temperaturą, mają temperaturę wyższą od obliczeniowej. Wówczas, oba strumienie czynnia grzewczego, (sierowane przy pomocy prostego uładu termostatycznego zaworu trójdrogowego nie poazanego na rysunu) wpływają róćcami zasilającymi (28) i (5) do segmentów uwarstwiających i zasilają objętość zbiornia. Czynni o wyższej temperaturze przepływa przez segment uwarstwiający (16) do osiągnięcia poziomu o tej samej gęstości (24), będącej funcją jego temperatury, po czym łagodnie wpływa do objętości aumulatora (23) i następuje ładowanie warstwowe czynniiem o temperaturze t co123. Granica temperatur (25) przesuwa się u dołowi zbiornia. Drugi strumień czynnia o temperaturze t ws123 <t co123, przepływa przez segment uwarstwiający (15) również do osiągnięcia poziomu o odpowiedniej gęstości (26) i ładuje warstwowo zasobni czynniiem o temperaturze t ws123. Granica temperatur czynnia grzewczego (27) przesuwa się u dołowi. Podczas ładowania, warstwa zawarta pomiędzy granicami (24) i (25) zwięsza swoją objętość i warstwa (25) (26) przesuwa się u dołowi zbiornia, równocześnie wypierając, w tym samym ierunu, warstwę (26) (27). Strumień napływający przez segment uwarstwiający (15), zasila warstwę z olejnych szczelin, tóre uatywniają się w miarę przemieszczania się względem nich, stale zwięszającej swoją objętość warstwy (26) (27), o temperaturze t ws Tryb pracy przy mniejszym zapotrzebowaniu energii, iedy następuje ładowanie cieplne zbiornia i nie została wyorzystana cała energia z powrotnych strumieni czynnia, posiadających temperaturę powrotu wyższą od obliczeniowej. Podczas tego trybu pracy, następuje przesunięcie u dołowi całego słupa czynnia grzewczego, z zachowaniem warstw ogrzanych do różnych temperatur. Równocześnie, strumienie powracające z uładu instalacyjnego (róćce 5 i 28), różniące się temperaturami powrotu i natężeniem przepływu, przepływają przez segmenty uwarstwiające (15; 16) i zasilają warstwy aumulatora odpowiadające ich gęstości. Ponieważ medium zawarte w całej objętości aumulatora, jest wypierane u dołowi z racji ładowania od góry strumieniem nadmiaru energii oraz przez zwięszenie objętości ładowanych warstw strumieniami powrotnymi, stale zmienia się położenie ładowanych warstw, względem szczelin segmentów uwarstwiających. Strumienie ładujące, uwarunowane dynamią i termodynamią zachodzących zjawis, zasilają warstwy przez szczeliny znajdujące się na coraz niższym poziomie geometrycznym, gwarantującymi zgodność potencjału energetycznego z przesuwającymi się u dołowi Tom 11. Ro

14 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi warstwami. Nadmiar czynnia grzewczego, wypływa róćcem 3 z warstwy o najniższej temperaturze w zbiorniu do ponownego podgrzania. 6. Tryb pracy przy więszym zapotrzebowaniu ciepła, iedy następuje rozładowywanie aumulatora (pobór zgromadzonego ciepła) i nie została wyorzystana cała energia z powrotnych strumieni czynnia, posiadających temperaturę powrotu wyższą od obliczeniowej. Podczas tego trybu pracy, następuje przesunięcie u górze całego słupa czynnia grzewczego, z zachowaniem warstw ogrzanych do różnych temperatur. Strumienie powracające z uładu instalacyjnego (róćce 5; 28), różniące się temperaturami powrotu i natężeniem przepływu, przepływają przez segmenty uwarstwiające (15; 16) i zasilają warstwy aumulatora odpowiadające ich gęstości. Przemieszczanie się u górze zbiornia, czynnia zawartego w całej objętości aumulatora, z racji pobierania zaumulowanej energii i zwięszanie objętości ładowanych warstw strumieniami powrotnymi, stale zmienia położenie ładowanych warstw, względem szczelin, przez tóre są one zasilane z segmentów uwarstwiających. Strumienie powrotne czynnia z instalacji, zasilają ładowane warstwy przez szczeliny znajdujące się na coraz wyższym poziomie geometrycznym, gwarantującymi zgodność temperatur z przesuwającymi się ( u górze) warstwami. Nadmiar czynnia grzewczego, z warstwy o najniższej temperaturze w zbiorniu, wypierany jest (róćcem 3) do ponownego podgrzania. 7. Gdy zapotrzebowanie na ciepło jest niewielie, pierwotny obieg zasilający jest wyłączony, energia pobierana jest z aumulatora i powrotne strumienie instalacyjne niosą z sobą niewyorzystaną energię. W tym przypadu, następuje przesunięcie czynnia grzewczego u górze zbiornia, z zachowaniem granic wszystich ogrzanych warstw o różnej temperaturze. Strumienie powracające z uładu instalacyjnego (róćce 5 i 28), różniące się temperaturą powrotu i natężeniem przepływu, przepływają przez segmenty uwarstwiające (15; 16) zasilając warstwy aumulatora odpowiadające ich gęstości. Słup czynnia, przemieszczający się u górze z racji pobierania zaumulowanej energii oraz zwięszania objętości ładowanych warstw strumieniami powrotnymi, stale zmienia położenie tych warstw, względem szczelin, zasilających je z segmentów uwarstwiających. Strumienie powrotne czynnia z instalacji, zasilają ładowane warstwy przez szczeliny na wysoości, odpowiadającym ich poziomom energetycznym. Zbiorni warstwowy dwusegmentowy zbudowany jest podobnie ja aumulator opisany w 2.4. Urządzenie zostało wyposażone w dodatowy segment ładowania warstwowego (16), tóry połączony jest z objętością zbiornia (23), przez odpowiednio rozmieszczone w pionie, poziome szczelinowe otwory (22), zamnięte uchylno-obrotowymi zaślepami (17). Drugi strumień medium do uładu uwarstwiającego doprowadzane jest dodatowym róćcem (28), [10]. 568 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa

15 Udosonalone sposoby aumulacji i rozdziału ciepła w instalacjach 4. Wniosi Doświadczenie z wieloletnich obserwacji esploatowanych warstwowych aumulatorów ciepła oparte o opracowania teoretyczne przedstawione w niniejszym artyule, pozwala prognozować orzyści z ich zastosowania w udosonalonej wersji: obniżenie wielości obliczeniowej mocy zainstalowanego zasadniczego źródła ciepła; zdecydowane zmniejszenie zużycia energii cieplnej w esploatowanym obiecie; znaczące podniesienie sprawności cieplnej całego uładu cieplnego; możliwość ojarzenia źródeł ciepła o różnym potencjale energetycznym, w tym strumieni powrotnych czynnia grzewczego o zawyżonej temperaturze powrotu; złagodzenie niezgodności hydraulicznych i termodynamicznych w pracy poszczególnych obiegów uładów cieplnych; stałe i wieloletnio porównywalne obniżenie osztów zaupu energii, przy stosunowo niewielim naładzie inwestycyjnym stanowiącym oszt aumulatora, dodatowych magistral powrotnych, elementów sterowania i opomiarowania oraz oniecznej robocizny; osiągnięcie efetu eologicznego, przez zmniejszenie mocy źródła lub źródeł ciepła, ograniczenie liczby ich załączeń i zmiany stopni mocy oraz możliwość ojarzenia z odnawialnymi źródłami ciepła. Literatura 1. Mizielińsa K.: Zastosowanie pionowego rozdzielacza hydraulicznego w modernizowanych, małych źródłach ciepła. PI, nr 6, Nasręt L.: Udosonalone aumulatory ciepła. Magazyn Instalatora, 4/ Szarowsi A., Łatowsi L.: Ciepłownictwo. WNT. Warszawa, Nasręt L.: Komplesowe rozwiązanie energooszczędnego systemu grzewczego. Magazyn Instalatora, 5-6/ Szarowsi A., Nasręt L.: Zasady projetowania zrównoważonych hydraulicznie zrównoważonych uładów cieplnych. Magazyn Instalatora, 10/ Szarowsi A., Nasręt L.: Rozdział przepływu wody w instalacjach grzewczych. Magazyn Instalatora, 11/ Szarowsi A., Nasręt L.: Na straży przepływu. Magazyn Instalatora, 1/ Meibes. Materiały techniczne, Leszno Sinus. Materiały techniczne, Opracowanie własne autorów. Tom 11. Ro

16 Leopold Nasręt, Alesander Szarowsi Abstract Improved Methods of Accumulation and Distribution of Heat in the Heating Systems Saving the heat energy is an important element of the strategy of modern construction. The search for more efficient and more productive thermal systems for use in buildings for different purposes stimulates the continuous development of heating industry (Fig. 2, 3, 4). One of the most effective lines of such operations is improvement of the accumulation and distribution of heat (Fig.1). The issue is especially complicated in the case of associating different (in terms of temperature and power) energy supply and receiving flow section in a whole integrated heating system (Fig. 3). Effective solution in such situations is a dynamic separation of power supply and installation circuits using a hydraulic splitter and reasonable thermodynamic increase of heat transfer medium volume in heating system in the form of heat accumulator, a well-defined volume, acting according to layering rules (Fig. 4). Universal tool to solve this problem according to the authors is presented in the paper the extensive application of the principles of layered heat buffer tans (Fig. 5). Advantages of application of improved version of stratified heat accumulators are following: decrease of size of computational power of installed main heat source; significant decrease of consumption of thermal energy in the exploited object; significant increase of thermal efficiency of the whole heating installation; possibility of association of heat sources with different energetic potential, including return streams of heating medium with inflated temperature of recycle; appeasement of hydraulic and thermodynamical incompatibilities during wor of the individual circulations of heating installations; constant and long term comparable decreasing of costs of purchase of energy, at comparatively small investment outlays, which are the cost of accumulator, additional return mains, units of steering and measurement and necessary labour; achievement of ecological effect, by decrease power of heat source or sources, limitation the number of their power-ups and changes of the power stages and the possibility of association with the renewable sources of heat. 570 Środowo-Pomorsie Towarzystwo Nauowe Ochrony Środowisa