Polarczyk - Wezel cieplny w mieszkaniu.indd

Węzeł
cieplny
w mieszkaniu
W wielorodzinnych budynkach mieszkalnych, a także użyteczności
publicznej stosowane są węzły cieplne, których zadaniem jest dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła do instalacji centralnego ogrzewania
oraz układu przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Montaż współczesnego węzła dla budynku wielorodzinnego odbywa się w pomieszczeniu o powierzchni od kilku do kilkunastu metrów kwadratowych; wymiary
węzła w przybliżeniu: 800×600×200 mm
(wys.×szer.×gł.). Oczywiście, dostarcza on
ciepło i wodę tylko do jednego mieszkania
i nie można wyeliminować głównego źródła
ciepła. Jest ono jednak niskoparametrowe,
jednofunkcyjne, a system sterowania i regulacji mniej skomplikowany [6÷8].
Elementy systemu
System z indywidualnymi stacjami
mieszkaniowymi składa się z dwóch zasadniczych obiegów: pierwotnego (dopro-
rzanie ciepłej wody z zapewnieniem jej
priorytetu oraz rozdział czynnika grzewczego w poszczególnych lokalach użytkowych (rys. 1.). Źródłem ciepła może być
niskoparametrowa kotłownia gazowa, olejowa lub węzeł cieplny.
Temperatura zasilania wytwarzana
w źródle nie może być niższa niż 65°C
(w okresie letnim może wynosić 60°C).
W przypadku założenia parametrów obliczeniowych instalacji c.o. na poziomie
temperatury zasilania poniżej 70°C nie
zaleca się stosowania sterowania źródłem
ciepła w funkcji temperatury zewnętrznej. Stosuje się wtedy regulację stałowartościową – ilościową. W przypadku temperatur powyżej 70°C dopuszcza się sterowanie pogodowe i regulację jakościowo-ilościową.
Można również zastosować pompy sterowane w funkcji różnicy ciśnień z wyniesionymi zewnętrznymi czujnikami. Rozwiązanie to znacznie skraca czas uzyskania wymaganej wydajności pompy w stosunku do pompy elektronicznej.
W przypadku małych instalacji o niskiej
pojemności wodnej stosuje się w źródle ciepła zbiorniki buforujące układ. Ich
zadaniem jest wspomaganie źródła ciepła w momentach szczytowych rozbiorów c.w.u. oraz zaniechanie konieczności załączania źródła przy krótkotrwałych
rozbiorach. Zastosowanie zbiorników buforujących ma duże znaczenie w zakresie
trwałości i sprawności źródła ciepła. Bufor
wodny może również pełnić rolę zwrotnicy
hydraulicznej, odsprzęgającej układ źródła ciepła od układu wymuszenia pompowego instalacji wewnętrznej.
W celu zrównoważenia ciśnień w układach wielopionowych stosuje się dynamiczne regulatory różnicy ciśnienia i przepływu. Zawory dobierane są na maksymalne przepływy w pionie.
Węzły mieszkaniowe podłączane są
niezależnie do pionów grzewczych na każdej kondygnacji. Ostatnia stacja w pionie i każda oddalona ponad 8 m od pionu musi być wyposażona w termostatyczny zawór cyrkulacyjny, w celu utrzymania
odpowiedniej temperatury wody w pionie
grzewczym. Rozwiązanie takie znacznie
skraca czas oczekiwania na podgrzanie
c.w.u., zwłaszcza w okresie letnim.
Przygotowanie ciepłej wody użytkowej
w stacji odbywa się za pomocą lutowanego wymiennika ze stali nierdzewnej.
Regulacja przepływu realizowana jest
hydraulicznym – proporcjonalnym regulatorem typu PM-Regler. Sterowanie wewnętrzną instalacją centralnego ogrzewania realizowane jest poprzez zawór strefowy sprzężony z siłownikiem i odbywa się
w funkcji temperatury mieszkania. Zastosowany tygodniowy programator zapewnia indywidualne możliwości ustawiania
temperatury.
Indywidualny węzeł cieplny może być
wyposażony w licznik ciepła oraz wodomierz wody zimnej. Liczniki te zapewniają możliwość pełnego opomiarowania mediów zużywanych przez lokatora. Rodzaj
oraz typ zastosowanego licznika zależy od
lokalnych uwarunkowań. Odczyty zużywanych mediów, zarówno ciepła, jak i wody
dokonywane są indywidualnie z każdego
licznika lub centralnie (wykorzystując do
tego celu sieci przesyłu danych typu Mbus oraz centralki zbierające dane i przekazujące je liniami telekomunikacyjnymi
do punktów rozliczeń).
węzły cieplne
dr inż. Iwona Polarczyk
Politechnika Wrocławska
Katedra Klimatyzacji
i Ciepłownictwa
Rys. 1. System c.o. i c.w.u. z węzłami indywidualnymi [8]
Schemat hydrauliczny
wadzającego czynnik grzewczy do stacji)
oraz wtórnego – w mieszkaniu. Indywidualna stacja mieszkaniowa stanowi element systemu pozwalającego na wytwa-
Wymuszenie obiegu czynnika grzewczego odbywa się za pomocą pomp obiegowych standardowych lub ze sterowaniem elektronicznym prędkości obrotowej.
Pobór c.w.u. w mieszkaniu sprawia, iż
cały strumień ciepła pobierany z obiegu
pierwotnego kierowany jest na wymien-
Rynek Instalacyjny
czerwiec 2006
37
e
węzły cieplne
nergia
nik płytowy w stacji cieplnej (rys. 2.) –
wykorzystywane jest zjawisko akumulacyjności budynku. Instalacja wewnętrzna zasilana jest przez cały rok czynnikiem o temperaturze niezbędnej do przygotowania ciepłej wody. Z chwilą zakończenia poboru ciepłej wody, czynnik pierwotny kierowany jest ponownie do instalacji centralnego ogrzewania. Pełny priorytet przygotowania c.w.u. realizowany
jest poprzez hydrauliczny regulator przepływu PM-Regler (2), który dodatkowo
„czuwa” nad proporcjonalnym rozdziałem
czynnika grzewczego na cele przygotowa-
nia c.w.u. i c.o., w stosunku do pobieranej ilości ciepłej wody.
Instalacja c.o. zasilana jest czynnikiem
grzewczym z obiegu pierwotnego, dostarczonym do stacji (rys. 3.). Regulacja instalacji odbywa się poprzez zawór strefowy (6). Na tym zaworze można dokonać
wstępnej regulacji ilości przepływającego
czynnika grzewczego, zgodnie z wyliczonym zapotrzebowaniem na ciepło dla danego mieszkania.
Zawór z regulatorem lub tygodniowym
programatorem temperatury, umieszczonym w pomieszczeniu, steruje układem
2. Praca w układzie c.w.u. [8]
3. Praca w układzie c.o. [8]
38 Rynek Instalacyjny
czerwiec 2006
ogrzewania mieszkania w funkcji temperatury pomieszczenia. Zapewnia to lokatorowi komfort korzystania z instalacji oraz
oszczędności w zużyciu ciepła w okresach
obniżonej temperatury.
Niektóre rodzaje węzłów indywidualnych umożliwiają realizację wyłącznie
przygotowania ciepłej wody; układ centralnego ogrzewania jest wtedy rozwiązany, np. w sposób tradycyjny.
Projektowanie
Przyjęcie pełnego priorytetu ciepłej wody nie obniża komfortu cieplnego pojedynczego lokalu, a wpływa korzystnie na bilansowanie cieplne całego obiektu – moc
cieplna mieszkań przygotowujących w danej chwili ciepłą wodę nie jest wliczana
do całkowitej mocy źródła ciepła [6÷8].
Obniża to poziom tzw. mocy zamówionej
u dostawcy energii.
Obliczenia indywidualnych węzłów
cieplnych tylko pozornie wydają się skomplikowane. W rzeczywistości ich zakres
jest podobny, jak w przypadku typowej instalacji. Jeśli projektant będzie posługiwać
się instrukcją producenta, w której dokładnie, krok po kroku opisane jest wymiarowanie poszczególnych elementów, efekt
w postaci prawidłowo zaprojektowanej instalacji c.o. i c.w.u. powinien uzyskać bez
większych problemów.
W pierwszej kolejności należy prawidłowo zlokalizować stację cieplną w budynku. Z jednej strony odległość węzła
od pionu powinna być możliwie najkrótsza, z drugiej jednak strony najkrótsza powinna być odległość od punktów czerpalnych c.w.u. (ze względu na czas oczekiwania na ciepłą wodę). Należy zatem tak
ustawić stację, aby pojemność instalacji c.w.u. w mieszkaniu nie przekraczała
3 dm3. W przeciwnym razie należy zaprojektować instalację cyrkulacyjną ciepłej
wody w obrębie mieszkania (§ 120 [5]).
Dodatkowo, ustawienie węzła powinno
umożliwiać łatwy lub zdalny odczyt urządzeń pomiarowych. Niektórzy producenci zalecają, aby liczba stacji mieszkaniowych podłączanych na jednej kondygnacji do pionu nie przekraczała 4.
Aby prawidłowo dobrać system należy odpowiednio zwymiarować wszystkie
jej elementy:
parametry pracy stacji,
pion grzewczy i przyłącze stacji,
parametry źródła ciepła.
Określenie parametrów pracy stacji
obejmuje wyznaczenie:
przepływu na potrzeby c.w.u.,
schłodzenia wody grzewczej,
straty ciśnienia w stacji podczas przygotowania c.w.u.,
przepływu na potrzeby c.o.,
nastawy zaworu strefowego.
Obliczenia pionu grzewczego i przyłącza stacji polegają na zwymiarowaniu:
zła mieszkaniowego. Jest on podstawą do
obliczeń hydraulicznych (strat ciśnienia)
oraz doboru zaworów, pomp itp.
Wymiarowanie pionów oraz źródła ciepła przeprowadza się wykorzystując wykresy określające współczynniki jednoczesności pracy stacji mieszkaniowych
w zależności od liczby mieszkań. Ponieważ współczynnik ten określa liczbę jednocześnie działających węzłów, jego wartość zaokrągla się do pełnych jedności
w górę.
Fot. 1. Indywidualna stacja mieszkaniowa
(Thermatic)
L
iteratura
Fot. 2. Logoterma Saturn (Meibes)
Dodatkowym elementem, którego wielkość należy sprawdzić, jest zbiornik buforowy. Jego zadaniem jest kumulowanie
energii na potrzeby szczytowych rozbiorów
ciepła w okresie zimowym oraz pokrywanie krótkich rozbiorów bez konieczności
uruchamiania źródła ciepła w okresie letnim. Konieczność zastosowania zbiornika
i jego wielkość uwarunkowana jest liczbą
stacji oraz pojemnością części zasilającej
obiegu pierwotnego instalacji c.o.
Jeżeli obliczona pojemność zbiornika
jest większa od objętości wynikającej z obliczeń instalacji c.o., należy taki zbiornik
zastosować.
Podsumowanie
Ustawodawca określając warunki, jakim powinny odpowiadać instalacje c.w.u.
1. Bujak M., Projekt instalacji sanitarnych
w budynku mieszkalnym, praca dyplomowa, Wrocław 2004.
2. Polarczyk I., Malinowski P., Bujak M., Mieszkaniowe węzły cieplne – nowoczesne rozwiązania systemowe, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 12/2004.
3. Polarczyk I., Malinowski P., Bujak M., Mieszkaniowe węzły cieplne – nowoczesne rozwiązania systemowe, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 02/2005.
4. Polarczyk I., Jeżowiecki J., Ciepła woda
użytkowa z dwufunkcyjnych węzłów cieplnych, Rynek Instalacyjny 9/2005, s. 47.
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia
12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać
budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75,
poz. 690).
6. Thermatic – Indywidualna stacja mieszkaniowa – wytyczne do projektowania stacji
thermatic w systemach decentralnego przygotowania c.w.u. i zasilania mieszkaniowej
instalacji c.o.
7. www.meibes.com.pl.
8. www.thermatic.com.pl.
węzły cieplne
współczynnika jednoczesności pracy
stacji,
średnic pionów,
przyłącza stacji do pionu grzewczego,
regulacji termicznej pionu,
pomp lub zaworów podpionowych.
Parametry źródła ciepła określane są
przez:
temperaturę powrotu czynnika grzewczego,
pojemność zbiornika wody grzewczej
(buforowego),
pompy w źródle ciepła,
moc źródła ciepła.
Parametrami decydującymi o poprawności obliczeń są założenia dotyczące
przepływu ciepłej wody oraz obliczenia zapotrzebowania na ciepło. Dobierając węzły mieszkaniowe projektant musi ustalić
maksymalny strumień ciepłej wody, który najczęściej jest przyjmowany na poziomie 8÷10 l/min, co odpowiada w przybliżeniu wydajności baterii wannowej lub
natryskowej (baterii o największym wydatku). W większości przypadków (standardowe wyposażenia mieszkania) jest to
założenie poprawne.
W oparciu o przepływ c.w.u. oraz korzystając z wykresów lub nomogramów
producenta, w zależności od parametrów czynnika grzewczego i ogrzewanego, określa się przepływ pierwotny dla wę-
oraz c.o. w budynku narzucił taki sposób
rozwiązania tych instalacji, aby zachowane były określone w przepisie odrębnym
dotyczącym efektywności energetycznej
warunki, zaś instalacje powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób,
aby ilość energii cieplnej [...] była utrzymywana na racjonalnie niskim poziomie
(§ 118 [5]).
Stosowanie mieszkaniowych węzłów
cieplnych jest jednym z możliwych rozwiązań tego zagadnienia. Z porównań
ekonomicznych oraz danych eksploatacyjnych wynika, że oszczędności wynikające z ich stosowania mogą sięgać
kilkudziesięciu procent. Pomimo wielu obaw ze strony projektantów, dobór poszczególnych elementów systemu nie jest szczególnie skomplikowany i wystarcza podstawowa wiedza inżynierska.
NIEZAWODNE DETEKTORY GAZÓW
REKLAMA
OFERUJEMY:
• systemy wykrywania gazów toksycznych i wybuchowych
• ASBIG – Aktywny System Bezpieczeństwa Instalacji Gazowej
(urządzenie sygnalizacyjno-odcinające)
• mierniki stężeń gazów i wykrywacze nieszczelności instalacji gazowych
• mierniki CO2 i tlenu, kontrolery systemów wentylacyjnych
• detektory tlenku węgla do kotłowni, garaży i stacji diagnostycznych
• domowe wykrywacze gazu ziemnego, propan-butan lub tlenku węgla
• PROJEKTY, MONTAŻ i SERWIS systemów detekcji gazów
NASZE URZĄDZENIA POSIADAJĄ WYMAGANE ATESTY I CERTYFIKATY
Zapraszamy do udziału
w szkoleniach montażu
i użytkowania systemów
detekcji gazów
ĘDZIESZ
Z NAMI BIECZNIEJ!
P
Z
ŻYŁ BE
gazex
ul. Malinowskiego 5, 02-776 Warszawa
tel.: (0-22) 644 25 11, fax (0-22) 641 23 11
e-mail: [email protected], http://www.gazex.pl
Rynek Instalacyjny
czerwiec 2006
39