System centralnego ogrzewania

Transkrypt

1 System centralnego ogrzewania Zadaniem systemu ogrzewania jest zapewnienie odpowiedniej temperatury powietrza wewnątrz pomieszczeń w okresie zimy. Ogrzewanie wodne Ciepło dostarczane jest do budynku (instalacji centralnego ogrzewania) ze źródła ciepła. Ciepło za sprawą wewnętrznej instalacji c.o. doprowadzane jest do grzejników, a te oddają ciepło do pomieszczeń. Ponieważ z reguły zapotrzebowanie na ciepło danego pomieszczenia zależy nie tylko od aktualnej temperatury powietrza zewnętrznego, ale również od: wewnętrznych zysków ciepła, zysków ciepła od nasłonecznienia, preferencji użytkowników itd., dlatego też grzejniki wyposażone są w regulatory, umożliwiające lokalne sterowanie dystrybucją ciepła. System ogrzewania pokrywa straty ciepła wynikające z przenikania ciepła przez przegrody i ogrzania powietrza wentylacyjnego. Oprócz strat ciepła w pomieszczeniach występują również zyski ciepła, związane m.in. z obecnością i codziennymi czynnościami użytkowników oraz zyski od promieniowania słonecznego. Różnica pomiędzy stratami ciepła, a zyskami ciepła z uwzględnieniem sprawności wykorzystania zysków stanowi zapotrzebowanie na ciepło potrzebne w danej chwili do zapewnienia wymaganej temperatury powietrza. Jednak dopiero uwzględnienie sprawności wytworzenia ciepła, transportu ciepła, regulacji i dostawy ciepła, wykorzystania ciepła, i współczynnika uwzględniającego czasowe (w okresie doby) obniżenie temperatury w pomieszczeniu, pozwala określić: zapotrzebowanie na moc cieplną systemu c.o. w warunkach obliczeniowych wyrażoną w kw lub MW, zużycie ciepła na cele ogrzewania w sezonie ogrzewczym wyrażone w kwh lub GJ. Od tych wielkości bezpośrednio zależą rachunki za energię cieplną potrzebną do ogrzewania. Istnieje kilka kryteriów podziału instalacji centralnego ogrzewania: ze względu na rodzaj nośnika energii wyróżnia się instalacje: wodne niskotemperaturowe, wodne wysokotemperaturowe, parowe, powietrzne, z cieczą niezamarzającą, ze względu na rodzaj obiegu wody wyróżnia się instalacje: pompowe, grawitacyjne, ze względu na sposób połączenia instalacji z atmosferą wyróżnia się instalacje: zamknięte,

2 otwarte, ze względu na położenie przewodów głównych wyróżnia się instalacje: z rozdziałem dolnym, z rozdziałem górnym, ze względu na materiał z którego wykonane są przewody wyróżnia się instalacje: stalowe, miedziane, z tworzyw sztucznych, ze względu na sposób połączenia odbiorników ciepła wyróżnia się instalacje: dwururowe, jednorurowe, pętlicowe mieszkaniowe, rozdzielaczowe mikroprzewodowe, ze względu na pojemność wodną instalacji wyróżnia się instalacje: o małej pojemności, o dużej pojemności. W instalacjach wysokotemperaturowych temperatura wody zasilającej jest wyższa niż 95 C, natomiast w instalacjach niskotemperaturowych temperatura ta jest niższa od 95 C. Instalacje niskotemperaturowe powinny współpracować z kotłami kondensacyjnymi lub pompami ciepła oraz być wyposażone w grzejniki konwekcyjne płytowe lub konwektorowe, lub w grzejniki płaszczyznowe (podłogowe lub ścienne). Grawitacyjna instalacja centralnego ogrzewania wykorzystuje zjawisko zmiany gęstości wody spowodowane zmianą jej temperatury. Instalacja pompowa wyposażona jest w pompę, której zadaniem jest wywołanie przepływy wody w obiegu centralnego ogrzewania. Instalacje o małej pojemności wodnej powinny być stosowane w przypadku współpracy ze źródłami ciepła o dużych wahaniach mocy. Dzięki temu temperatura wody w instalacji ulega szybko zmianie, ponieważ pojemność instalacji jest mała. Do tego rodzaju instalacji powinno się stosować grzejniki stalowe, płytowe lub konwektorowe, wyposażone w zawory termostatyczne i zawory odpowietrzające. Instalacje o dużej pojemności wodnej współpracują z kotłami na paliwa stałe. Duża pojemność wodna instalacji współgra z dużą bezwładnością cieplną kotła oraz przeciwdziała niekontrolowanemu wzrostowi temperatury w instalacji. Kotły te muszą być zamontowane w systemie otwartym ( z otwartym naczyniem wzbiorczym). W przypadku pomp ciepła zwiększona pojemność wodna instalacji jest również korzystna. Pozytywnie wpływa na sposób pracy pompy oraz jej eksploatację. Ogrzewanie elektryczne Stosowane jest najczęściej, gdy nie ma możliwości wykorzystania innych źródeł ciepła. Może być stosowane jako ogrzewanie podstawowe i uzupełniające. Ogrzewanie elektryczne można podzielić na bezpośrednie i akumulacyjne. System ogrzewania bezpośredniego pobiera energię elektryczną i przekształca ją na ciepło. Elementami grzejnymi są np. konwektory, płyty promieniujące oraz grzejniki promieniujące kwarcowe a w systemie elektrycznego ogrzewania podłogowego kable, maty i folie. Elektryczne ogrzewanie podłogowe może być zastosowane nie tylko w pomieszczeniach, ale i na zewnątrz budynku do odmrażania podjazdów czy chodników. W systemie ogrzewania akumulacyjnego energia elektryczna przekształcana jest na ciepło i akumulowana w urządzeniach magazynujących. Następnie przekazywana jest do pomieszczeń.

3 Urządzenia magazynujące ciepło (ogrzewacze akumulacyjne nazywane są często piecami akumulacyjnymi) pracują w dwóch trybach: ładowania i rozładowywania. Energia akumulowana jest w rdzeniu urządzenia. System ten umożliwia wykorzystanie niższych cen energii eklektycznej związanych z taryfą nocną. System ogrzewania z kolektorami słonecznymi Kolektory słoneczne są elementami, w których następuje konwersja fototermiczna, tj. energia promieniowania słonecznego służy do podgrzania cieczy krążącej w instalacji. W Polsce kolektory słoneczne stosowane są głównie w instalacjach ciepłej wody użytkowej oraz instalacjach do podgrzania wody basenowej. Rzadko współpracują one z instalacją centralnego ogrzewania. Wynika to z tego, że gdy występuje zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania (od października do maja), zyski ciepła od promieniowania słonecznego są często niewystarczające do jego pokrycia. Najlepsze warunki do pozyskiwania energii słonecznej są od marca do października. Z tego właśnie względu kolektory słoneczne rzadko są stosowane jako źródło ciepła do ogrzewania. Nie zmienia to faktu, że zyski promieniowania słonecznego można wykorzystywać przez cały rok. Kolektory słoneczne są stosowane w instalacjach hybrydowych tzn. wyposażonych w dodatkowe źródło ciepła. Zapewnia ono pokrycie potrzeb wówczas, gdy ilość energii pozyskiwanej poprzez kolektory słoneczne jest za mała. Bardzo ważne jest odpowiednie zamontowanie kolektora słonecznego. Dotyczy to zarówno kąta względem kierunku północ-południe, jak i kąta pochylenia względem powierzchni ziemi. Przed doborem kolektorów należy się zastanowić czy mają one pozyskiwać energię słoneczną latem, zimą czy przez cały rok. Kolektory zazwyczaj skierowane są na południe. Zimą najbardziej efektywne było by zamocowanie kolektora pod kątem 60, natomiast latem pod kątem 60 do powierzchni ziemi. Natomiast kolektory dostarczające energię przez cały rok pod kątem 45 do powierzchni ziemi. Na rysunku poniżej przedstawiono sposoby montażu kolektorów słonecznych. Koszt instalacji z kolektorami słonecznymi obejmuje m.in. koszt samych kolektorów, zasobnika, dodatkowego źródła ciepła, pompy cyrkulacyjnej, przewodów, zaworów oraz automatyki. Koszt samego kolektora zależy od jego mocy oraz producenta. Prosty czas zwrotu instalacji z kolektorami słonecznymi wynosi około lat. Na rysunkach poniżej przedstawiono schematy systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz podgrzania wody basenowej z zastosowaniem kolektorów słonecznych.

4 Rys. Schemat systemu do przygotowania ciepłej wody użytkowej Rys. Schemat systemu do ogrzewania wody basenowej Systemy ogrzewania hybrydowego i urządzenia wielofunkcyjne Systemy hybrydowe wyposażone są w dwa (systemy biwalentne) bądź kilka (systemy multiwalentne) źródeł ciepła. Są to systemy łączące najczęściej niekonwencjonalne źródła ciepła (kolektory słoneczne, pompy ciepła) z konwencjonalnymi (kotły na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe). W systemach hybrydowych jedno ze źródeł ciepła (np. kolektory słoneczne) zaspokaja część zapotrzebowania. Pozostała część dostarczana jest z drugiego źródła ciepła (np. kocioł gazowy). Jego moc musi być tak dobrana, aby zaspokoić całkowite zapotrzebowanie na ciepło budynku. Bardzo ważną rolę pełnią w tym systemie układy kontrolno-pomiarowy oraz automatycznej regulacji. To one zapewniają bezawaryjną i płynną pracę całego systemu.

5 Rys. Biwalentny, niskotemperaturowy system grzewczy dla budynku jednorodzinnego. Źródło: