22.03.2017 Gospodarka energetyczna Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin Systemy spalinowe Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
Systemy spalinowe
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) Hermann Recknagel, Eberhard Sprenger , Ernst Schramek : „Kompendium wiedzy. Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda,
2) Ryszard Tytko: „Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej”,
3) Albers Joachim „Systemy centralnego ogrzewania i wentylacji. Poradnik dla projektantów i instalatorów”,
4) Adolf Mirowski, Grzegorz Lange, Ireneusz Jeleń: „Materiały do projektowania kotłowni i nowoczesnych systemów grzewczych”,
5) Opracowanie Viessmann: „Podręcznik architekta, projektanta i instalatora. Kolektory słoneczne”,
6) Halina Koczyk: „Ogrzewnictwo praktyczne”,
7) www.viessmann.pl,
8) www.schiedel.pl,
Literatura
22.03.2017 Gospodarka energetyczna 2
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 3
Systemy kominowe
Odprowadzanie spalin
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
Komin jest to konstrukcja, stanowiąca integralną część
budowli, lub też wolnostojąca murowana, betonowa,
metalowa lub inna zawierająca jeden lub więcej pionowych
przewodów.
4
Do podstawowych zadań instalacji kominowych należy: - - odprowadzenie spalin z paleniska na zewnątrz do atmosfery, - dostarczenie powietrza potrzebnego w procesie spalania oraz wymiana zużytego powietrza.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
ZE WZGLĘDU NA KONSTRUKCJĘ KOMINY DZIELIMY NA:
- kominy jednowarstwowe - ściana przewodu jest jednorodna np.
kominy murowane, ze stali grubościennej,
- kominy wielowarstwowe - ściana komina składa się z kilku
warstw np. kominy betonowe jako warstwa nośna, z izolacją
termiczną i okładziną wewnętrzną odporną na działanie spalin (np.
kominy Plewa, Schiedel, Ahrens), kominy ze szlachetnej stali
kwasoodpornej w otulinie termoizolacyjnej w płaszczu osłonowym.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
5 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
Komin jednościenny, wkład
sztywny
Komin jednościenny,
wkład giętki
6 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Komin dwuścienny
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
7 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
ZE WZGLĘDU NA LOKALIZACJĘ KOMINY DZIELIMY NA:
- Komin wewnętrzny - przewody kominowe różnego przeznaczenia grupowane w kominy, prowadzone wewnątrz budynku jako samodzielna konstrukcja niezwiązana z budynkiem, lub też związana ze ścianą nośną i prowadzona, jako ściana kominowa.
- Komin zewnętrzny - komin prowadzony na zewnątrz budynku, może być konstrukcyjnie powiązany z budynkiem, lub też szczególny rodzaj - komin niezwiązany z budynkiem - wolnostojący.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
8 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
9 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
ZE WZGLĘDU NA FUNKCJĘ KOMINY DZIELIMY NA:
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
- dymowe - służą do odprowadzenia spalin od palenisk opalanych paliwem stałym. Spaliny zawierają poza tlenkami gazowymi również pyły i sadzę oraz parę wodną,
- spalinowe - służą do odprowadzenia spalin z palenisk gazowych i opalanych paliwem płynnym, - wentylacyjne – nawiewne i wyciągowe służą do dostarczania powietrza koniecznego w procesie spalania i wymiany zużytego powietrza w pomieszczeniu.
10 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
ZE WZGLĘDU NA CHARAKTER PRACY ROZRÓŻNIAMY KOMINY:
- komin suchy - komin od palenisk na paliwo stałe, gdzie temperatura spalin wyższa jest niż 160°C,
- komin mokry - komin od niskotemperaturowych kotłów gazowych ,
kotłów kondensacyjnych, gdzie temperatura spalin zawarta jest w przedziale 80°C -160°C,
- komin pracujący w nadciśnieniu - gdy ciśnienie wewnątrz komina jest
wyższe od ciśnienia zewnętrznego (atmosferycznego). Są to kominy od
palenisk z palnikami nadmuchowymi, lub też kominy ze wspomaganiem
mechanicznym za pomocą wentylatorów,
- komin pracujący w podciśnieniu - gdy ciśnienie wewnątrz komina jest
niższe od atmosferycznego.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
Odprowadzanie spalin 11 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wymagania konstrukcyjne dla systemów kominowych
Systemy kominowe są wyrobami budowlanymi i w związku z tym powinny
spełniać wymagania zawarte w ustawie – Prawo budowlane oraz
w dyrektywie Unii Europejskiej: Wyroby budowlane.
W związku z powyższym każdy system kominowy powinien spełniać
podstawowe wymagania dla wyrobów budowlanych, takie jak:
- bezpieczeństwo konstrukcji,
- bezpieczeństwo pożarowe,
- bezpieczeństwo użytkowania,
- odpowiednie warunki higieniczne i zdrowotne oraz ochrona środowiska,
- ochrona przed hałasem i drganiami,
- oszczędność energii i odpowiednia izolacyjność cieplna przegród.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
12 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wymiary przewodów spalinowych i dymowych
Najmniejszy wymiar przekroju lub średnica murowanych przewodów
kominowych spalinowych o ciągu naturalnym i przewodów dymowych
powinna wynosić co najmniej 0,14 m, a przy zastosowaniu stalowych
wkładów kominowych ich najmniejszy wymiar lub średnica - co najmniej
0,12 m.
Wymiary przewodów wentylacyjnych
Przewody kominowe do wentylacji grawitacyjnej powinny mieć powierzchnię przekroju co najmniej 0,016 m2 oraz najmniejszy wymiar przekroju co najmniej 0,1 m.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
13 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Zabrania się stosowania
1) grawitacyjnych zbiorczych przewodów spalinowych i dymowych,
2) zbiorczych przewodów wentylacji grawitacyjnej,
3) indywidualnych wentylatorów wyciągowych w pomieszczeniach,
w których znajdują się wloty do przewodów spalinowych.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
14 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Dopuszcza się w pomieszczeniu kotłowni przyłączenie kilku
kotłów do wspólnego kanału spalinowego w przypadku:
1) kotłów pobierających powietrze do spalania z pomieszczenia,
pod warunkiem zastosowania skrzyniowego przerywacza ciągu
lub wyposażenia kotłów w czujniki zaniku ciągu kominowego
wyłączających równocześnie wszystkie kotły,
2) wykonania dla kotłów z palnikami nadmuchowymi przewodu
spalinowego o przekroju poprzecznym nie mniejszym niż 1,6 sumy
przekrojów przewodów odprowadzających spaliny z poszczególnych
kotłów, a także wyposażenie wylotu przewodu spalinowego w czujnik
zaniku ciągu kominowego, wyłączającego równocześnie wszystkie kotły.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
15 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Indywidualne koncentryczne przewody powietrzno-spalinowe lub
oddzielne przewody powietrzne i spalinowe od urządzeń gazowych z
zamkniętą komorą spalania mogą być wyprowadzone przez
zewnętrzną ścianę budynku, jeżeli urządzenia te mają nominalną moc
cieplną nie większą niż:
1) 21 kW - w wolnostojących budynkach jednorodzinnych,
zagrodowych i rekreacji indywidualnej,
2) 5 kW - w pozostałych budynkach mieszkalnych.
Wyloty z tych urządzeń powinny znajdować się 2,5 m ponad terenem,
dopuszcza się sytuowanie ich na wysokości poniżej 2,5m lecz nie
mniej niż 0,5 m ponad poziomem terenu , jeżeli w odległości do 8 m nie
znajduje się plac zabaw dla dzieci lub miejsce rekreacji.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
16 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
W budynkach produkcyjnych, magazynowych oraz halach sportowych i widowiskowych nie ogranicza się nominalnej mocy cieplnej urządzeń z zamkniętą komorą spalania, od których przewody powietrzno - spalinowe wyprowadzone są za ścianę zewnętrzną, jeżeli odległość tej ściany od granicy działki budowlanej wynosi min. 8,0 m, a od ściany innego budynku z oknami nie mniej niż 12,0 m, a także jeżeli wyloty przewodów znajdują się wyżej niż 3,0 ponad poziomem terenu.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
17
www.jeremias.pl
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
Dla zapewnienia prawidłowego działania kotła , komin powinien zapewnić, określony przez producenta urządzenia grzewczego, minimalny ciąg kominowy.
Wymiary przewodu spalinowego powinny być dobrane w zależności od rodzaju i mocy kotła. Wymagania dla przewodów dymowych, spalinowych, wentylacyjnych murowanych z cegły określa Polska Norma
PN-89/B-10425
18 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przy obliczeniach kominów należy uwzględnić - wpływ klimatu, - wiatr, - ciśnienie atmosferyczne, - nieszczelności instalacji kominowej, - temperaturę spalin.
Ciąg kominowy możemy obliczyć ze wzoru
ps = h*g *(p - s)
gdzie : ps - siła ciągu kominowego w (Pa) h - wysokość komina w (m) g- przyspieszenie ziemskie [m/s2] p- gęstość powietrza zewnętrznego= 1,24 [kg/m3]
s- gęstość spalin [kg/m3]
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
19 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przekrój poprzeczny komina
Według Redtenbacher'a:
2,6 * Q
n * h
A - przekrój komina, [m2],
Q - moc kotła, [kW],
h - wysokość komina, [m],
n - współczynnik liczbowy,
n = 900 dla drewna,
n = 1800 dla gazu, oleju,
n = 1600 dla koksu.
A =
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
20 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Według Sander'a:
A - przekrój komina, [cm2 ]
Q - moc kotła, [W],
h - wysokość komina, [m],
a - współczynnik zależny od charakteru komina i rodzaju paliwa;
a = 0,035 dla komina przy ścianie zewnętrznej;
a = 0,015 dla komina dla kotłów olejowych i gazowych;
a = 0,02 dla komina dla kotłów gazowych o mocy <=35 kW.
A = a *Q
h
Przekrój poprzeczny komina
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
21 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
22
Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
MATERIAŁY UŻYTE DO BUDOWY KOMINÓW POWINNY BYĆ:
- niepalne, posiadać odporność ogniową co najmniej 60 min.
- w przypadku przewodów spalinowych ich powierzchnia wewnętrzna
powinna być gładka, odporna na destrukcyjne działanie spalin,
- powinny zapewniać kominowi szczelność
- wszystkie materiały powinny być dopuszczone do stosowania
w budownictwie w zakresie sanitarnym, a także do parametrów
ciśnienia, temperatury, wilgotności.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
23 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
UZBROJENIE KOMINÓW Komin powinien być wyposażony w: - otwór wyczystny umieszczony poniżej podłączenia czopucha, - w częściach skośnych komina powinny być wykonane otwory rewizyjne, - w stopie komina powinien znajdować się odstojnik kondensatu wraz z odprowadzeniem skroplin na zewnątrz, - miejsce włączenia czopucha do komina powinno być wykonane za pomocą szczelnej niepalnej rozety.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
24 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
25 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Zasady budowania kominów
- Przewód kominowy musi być prowadzony pionowo.
Dopuszczalne odchylenie od pionu to 30o na odcinku nie dłuższym
niż 2 m.
- Powinien mieć efektywną wysokość (odległość od paleniska do wylotu
ponad dach) co najmniej:
4 m – gdy odprowadza spaliny z kotła gazowego lub
5 m – dla kotłów olejowych.
Dla kotłów gazowych z palnikami atmosferycznymi, o mocy do 35 kW,
odległość od okapu przerywacza ciągu do wylotu spalin ponad dach
musi wynosić co najmniej 2 m.
- Przekrój przewodów spalinowych (na całej długości) nie może się
zmniejszać.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
26 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Lokalizacja i wyloty kominów - Kominy powinny być prowadzone pionowo, - Kominy w zewnętrznych ścianach budynku oraz na zewnątrz budynku powinny być izolowane termicznie. - Kominy z przewodami o przekroju większym niż 0,075 m2 powinny być wydzielone z konstrukcji budynku, - Różnica wysokości od przerywacza ciągu do wylotu komina ponad dach dla kotłów o mocy do 35 kW nie może być mniejsza niż 2,0 m.
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
27 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wysokość komina ponad dach
a) Przy dachu płaskim o kącie nachylenia połaci dachowych nie większych niż 12º, niezależnie od konstrukcji dachu, wyloty przewodów powinny znajdować się co najmniej o 0,6 m wyżej od poziomu kalenicy lub obrzeży budynku przy dachach wgłębnych,
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
28 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
b) Przy dachach stromych o kącie nachylenia połaci dachowych powyżej 12º i pokryciu łatwo palnym, wyloty przewodów powinny znajdować się na wysokości co najmniej o 0,6 m wyżej od poziomu kalenicy,
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
29 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
c) Przy dachach stromych o kącie nachylenia połaci dachowych powyżej 12º i pokryciu niepalnym,niezapalnym i trudno zapalnym, wyloty przewodów powinny znajdować się na wysokości co najmniej o 0,3 m wyżej od powierzchni dachu oraz w odległości mierzonej w kierunku poziomym od tej powierzchni co najmniej 1,0 m.
30 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
d) Przy usytuowaniu kominów obok przeszkody, na dachach wgłębionych powinny się znajdować co najmniej:
• 0,3 m wyżej górnej krawędzi przeszkody dla kominów usytuowanych w odległości < 1,5 m od tej przeszkody;
• na poziomie górnej krawędzi przeszkody dla kominów usytuowanych w odległości od 1,5 do 3 m od tej przeszkody;
• ponad płaszczyzną poprowadzoną pod kątem 12° w dół od poziomu
przeszkody do kominów usytuowanych w odległości od 3 m do 10 m od tej przeszkody.
31
Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
32 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
33
Źródło [ 3]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przy spalaniu paliw stałych, płynnych i gazowych powstają spaliny, które muszą być bezpiecznie odprowadzone ponad dach, przez przeznaczone do tego instalacje. Prawidłowo wykonane instalacje odprowadzania spalin są ważnym warunkiem ekonomicznej i bezpiecznej eksploatacji instalacji grzewczych. Konieczne jest odpowiednie dobranie systemu spalinowego do zastosowanego paliwa, parametrów ciśnienia oraz temperatury.
Systemy spalinowe
34 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Aby kocioł z otwartą komorą spalania działał właściwie, komin musi wytwarzać niezbędny ciąg, który umożliwia zassanie wystarczającej ilości powietrza potrzebnej do procesu spalania, a następnie usunięcie spalin. Dlatego komin powinien mieć średnicę min. 120 mm i wysokość nie mniejszą niż 4-5 m. Kotły z zamkniętą komorą spalania oraz kondensacyjne wyposażone są w wentylator wymuszający przepływ powietrza i spalin, dlatego można stosować bardzo krótkie lub - jeśli zachodzi taka potrzeba – długie przewody powietrzno- spalinowe.
Systemy spalinowe
35 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Dobór systemu spalinowego
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wszystkie przewody spalinowe stosowane do kotłów gazowych muszą być odporne na działanie kwaśnego kondensatu, który będzie powstawał w kominie. Wytwarza się je więc ze stali lub ceramiki kwasoodpornej. Natomiast producenci kotłów z zamkniętą komorą spalania polecają do swoich urządzeń gotowe zestawy przewodów, które wykonuje się zazwyczaj ze stopu aluminiowo-krzemowego.
Systemy spalinowe
36 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Dobór systemu spalinowego
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 37
Systemy spalinowe
ODPROWADZANIE SPALIN W KOTŁACH KONDENSACYJNYCH
Kotły kondensacyjne wykorzystują ciepło utajone – ciepło parowania zawarte
w spalinach, które wyzwalane jest przy wykraplaniu pary wodnej zawartej
w spalinach.
Temperatura spalin może wynosić 35 - 40 ºC, zatem naturalny ciąg nie
wystarcza do odprowadzenia spalin.
Ciąg spalinowy jest wspomagany przez zastosowanie wentylatora.
Spaliny są wtłaczane z nadciśnieniem w przewód spalinowy.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
38
Przewody spalinowe do kotłów kondensacyjnych wykonane są z takich materiałów jak:
- aluminium,
- stal kwasoodporna,
- ceramika,
- szkło.
Przewody musza być szczelne ( nadciśnienie i gromadzony kondensat) i odporne na korozję Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
ODPROWADZANIE SPALIN W KOTŁACH KONDENSACYJNYCH
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
39
Dobór systemu spalinowego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Błędem jest stosowanie tych samych konstrukcji układów spalinowych do kotłów kondensujących i niekondensujących. W kotłach z zamkniętą komorą spalania niekondensujących należy bezwzględnie uniemożliwić skroplinom przedostanie się do kotła. W tym celu należy zastosować przed kotłem elementy mające możliwość odprowadzenia skroplin ( np. trójnik z odskraplaczem ). W przypadku kotłów kondensujących kondensat skroplin z przewodu spalinowego należy sprowadzić z powrotem do kotła, co powoduje wręcz poprawę jego sprawności. W przypadku stosowania przewodów powietrzno - spalinowych należy również zwrócić uwagę na możliwość wystąpienia „pocenia się” wewnętrznej ścianki przewodu powietrznego. Na przewodzie powietrznym również należy zaprojektować odkraplacz odprowadzający osadzającą się wilgoć, by nie doprowadzić do przedostania się wody do wnętrza kotła.
Systemy spalinowe
40 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Dobór systemu spalinowego
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
SYSTEM TYPU „LAS” ( Luft Abgas Systeme) SPS – system powietrzno- spalinowy W systemie tym pobór powietrza, niezbędnego w procesie spalania jest niezależny od powietrza w pomieszczeniu. Doprowadzenie powietrza do spalania i odprowadzenie spalin odbywa się jednym systemem.
Systemy spalinowe
41 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
42
SYSTEM TYPU „LAS”
Jeden szyb prowadzi spaliny ponad dach, drugim dostarczane jest
powietrze niezbędne w procesie spalania.
W celu uniknięcia zasysania spalin do przewodu powietrznego lub wahań
ciśnienia wywołanych wiatrem należy wylot spalin umieścić powyżej wlotu
powietrza i oddzielić tarczą.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
SYSTEM TYPU „LAS”
System ten składa się z dwóch połączonych szybów, biegnących
równolegle obok siebie lub koncentrycznie, jeden w drugim.
Układy takie wykonuje się z podobnych materiałów co układy
podciśnieniowe, różnica polega na sposobie połączenia poszczególnych
elementów, najczęściej poprzez zastosowanie specjalnej uszczelki
i opaski zaciskowej, a dla wkładów ceramicznych specjalnej masy
uszczelniającej.
43 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
44
Źródło [ 3] Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
Źródło [ 3]
45 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
46 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Zwykle producent kotłów oferuje kilka wariantów odprowadzenia spalin
i poboru powietrza:
- system poziomy,
- system pionowy współśrodkowy,
- system rozdzielczy,
- system szachtowy.
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
System poziomy.
W tej sytuacji kocioł najczęściej montuje się na ścianie zewnętrznej i podłącza do niego krótki, poziomy przewód powietrzno-spalinowy przechodzący przez ścianę. Składa się on z dwóch rur umieszczonych jedna w drugiej (taki układ nazywamy również współśrodkowym lub koncentrycznym). Wewnętrzną wypływają spaliny, a przestrzenią między tą rurą a rurą zewnętrzną napływa powietrze w kierunku kotła. Jest to niewątpliwie rozwiązanie najtańsze, ale nie pozbawione wad. Przede wszystkim na elewacji budynku po jakimś czasie może powstać ciemna smuga od spalin.
47 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Systemy spalinowe
[źródło: Jeremias]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
System pionowy
Do kotła podłącza się przewód koncentryczny, ale tym razem wyprowadza
się go do góry, ponad dach.
Zaletą takiego układu jest możliwość zbudowania nowego komina, gdy
istniejący nie nadaje się do wykorzystania.
Rozwiązanie to chętnie też wybierają inwestorzy, którzy zamierzają
zamontować kocioł na poddaszu. Dzięki temu przewody będą stosunkowo
krótkie, więc cały montaż nie okaże się ani skomplikowany, ani drogi.
Systemy spalinowe
48 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 49 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Systemy spalinowe
System szachtowy.
Odmianę systemu z rurami współśrodkowymi stanowi wkład ze stali
kwasoodpornej wstawiony w istniejący murowany przewód kominowy.
Rurą ze stali spaliny są odprowadzane na zewnątrz, a powietrze do
spalania dopływa w przeciwnym kierunku - przez przestrzeń między
kominem murowanym a stalowym przewodem spalinowym.
Warunkiem zastosowania tego rozwiązania jest odpowiedni przekrój
komina murowanego (co najmniej 14×14 cm).
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 50 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Systemy spalinowe
System rozdzielczy (inaczej połączenie dwururowe).
Gazowy kocioł połączony jest z dwoma oddzielnymi rurami –
powietrzną i spalinową .
Z uwagi na ich niedużą średnicę oraz małe opory przepływu, tak wykonana
instalacja pozwala na stosowanie dość długich przewodów.
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
51 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
Montaż przewodów powietrzno-spalinowych - połączenie z poziomym odprowadzeniem spalin oraz z pionowym odprowadzeniem spalin
52 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
53 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Montaż przewodów powietrzno - spalinowych - połączenie szachtowe oraz połączenie dwururowe.
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Systemy spalinowe
KOMINY STALOWE Nadają się do odprowadzania spalin z kotłów opalanych: - gazem, - olejem, - paliwem stałym. Wkłady kominowe lub kominy ze stali szlachetnej bardzo szybko się nagrzewają, tym samym powoduje to szybki ciąg oraz niskie straty w chłodzeniu źródła ciepła. Wyróżniamy : - wkłady kominowe do istniejących kominów z elementów sztywnych
lub elastycznych,
- kominy zewnętrzne montowane wewnątrz lub na zewnątrz budynku.
54 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
KOMINY STALOWE Wkłady kominowe mogą być : - Jednościenne – powierzchnia komina charakteryzuje się małym
współczynnikiem chropowatości, co ogranicza osadzanie się sadzy oraz powoduje większy ciąg kominowy.
Zestaw elementów wkładu kominowego składa się z: • rur, • elementu z otworem do czyszczenia, • zbiornika kondensatu z odpływem, • elementu zadaszenia.
- Wielościenne składają się z warstwy wewnętrznej wykonanej ze
stali kwasoodpornej, płaszcza zewnętrznego wykonanego ze stali nierdzewnej oraz środkowej warstwy izolacyjnej z wełny mineralnej w łupkach, izolacji cieplnej z włókien mineralnych lub kształtek izolacyjnych.
Systemy spalinowe
55 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
- Trójwarstowe – składają się
z warstwy wewnętrznej wykonanej z ceramiki szlachetnej, która jest odporna na wysoką temperaturę oraz częste zmiany temperatury.
Rura przewodowa obłożona jest warstwą izolacji z wełny mineralnej, która zapewnia możliwość wydłużeń termicznych.
Trzecia warstwa to pustak z betonu
lekkiego, zapewniający stateczność całej konstrukcji
Systemy spalinowe
KOMINY CERAMICZNO - BETONOWE
56
Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 57
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń
w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Zanieczyszczenie powietrza to zmiana naturalnego składu powietrza w szczególności przez:
- dymy,
- pyły,
- gazy,
- aerozole,
- substancje zapachowe,
- pary.
Emisja to wychodzące z instalacji przemysłowych zanieczyszczenia
powietrza, szumy, wibracje, światło, promienie itp.
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
58 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Elektrownie i elektrociepłownie mają znaczący wpływ na powietrze
atmosferyczne, glebę i wody.
Na środowisko naturalne oddziałują przede wszystkim:
• Produkty spalania paliw. Należą do nich: spaliny, zawierające popiół lotny ,
dwutlenek siarki, tlenki azotu itp.,
• Produkty siarki, tlenki azotu, tlenek i dwutlenek węgla, żużel, odpady i ścieki
z instalacji odsiarczania spalin,
• Hałas towarzyszący przy rozładowaniu, kruszeniu węgla, wytwarzany przez
wentylatory,
• Duży wpływ na środowisko naturalne mają ścieki przemysłowe, które wytwarzane
są przy uzdatnianiu wody do obiegu parowego i do obiegu chłodzącego oraz
z instalacji odsiarczania spalin, a także podgrzewanie wody w rzekach w przypadku
otwartego obiegu chłodzenia turbin,
• Obieg elektryczny poprzez hałas transformatorów i silników oraz oddziaływanie pól
elektromagnetycznych ma także niekorzystny wpływ na środowisko naturalne.
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
59 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Głównymi zanieczyszczeniami powietrza w energetyce są:
- pył,
- dwutlenek siarki,
- dwutlenek węgla,
- tlenki azotu,
- tlenek węgla,
- związki organiczne.
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
60 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Szkody wyrządzone przyrodzie produktami spalania konwencjonalnych nośników
energii można podzielić na następujące grupy:
• Globalne szkodliwe efekty, głównie luki w warstwie ozonowej i wzrost efektu
cieplarnianego;
• Tworzenie smogu, spowodowane dużą koncentracją tlenków azotu
i węglowodorów oraz reakcjami fotochemicznymi; smog sprzyja chorobom
układu oddechowego;
• Zakwaszenie głównie tlenkami siarki i azotu; kwaśny deszcz powoduje
zamieranie lasów, rzek i jezior;
• Braki tlenu w środowisku morskim powstające wskutek emisji tlenków azotu;
• Zanieczyszczenia wód podskórnych ciężkimi metalami wymywanymi
z nieprawidłowo składowanych popiołów i żużli, a także produktami ubocznymi
powstającymi podczas oczyszczania spalin metodami mokrymi i suchymi;
• Inne toksyczne emisje, takie jak węglowodory aromatyczne,
chlorowcopochodne, dioksyny (uszkadzają system immunologiczny i są
rakotwórcze)
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
61 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
lp
Paliwo
Emisja kg/MWh
SO2
NOx
CO
Pył
Związki
organiczne
1
Węgiel kamienny
1,80
0,36
23
0,9
0,9
2
Węgiel kamienny brykiety
1,80
0,18
36
0,9
1,8
3
Koks
1,80
0,036
25
1,36
0,07
4
Węgiel brunatny brykiety
0,83
0,056
25
1,26
0,54
5
Olej opałowy EL
0,47
0,18
0,18
0
0,04
6
Olej opałowy s
(ciężki)
1,76
0,65
0,04
0,11
0,03
7
Gaz ziemny
0,01
0,18
0,22
0
0,01
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
Emisja zanieczyszczeń dla podstawowych paliw
62 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA
z dnia 4 listopada 2014 r.
w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
63 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
64
Najskuteczniejszymi sposobami na redukcję substancji szkodliwych jest:
- zmniejszenie użytkowania energii (poprawa izolacji cieplnej,
rekuperacja ciepła, ulepszenie współczynnika sprawności),
- zamianę starych jednostek ciepłowni na nowoczesne, efektywne,
- zamianę nośników energii na odnawialne.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Metody ochrony powietrza :
1) wyeliminowanie pyłu ze spalin – odpylacze, filtry,
2) wyeliminowanie SOx ze spalin – instalacje odsiarczania spalin – IOS,
3) wyeliminowanie NOx ze spalin – odazotowywanie gazów spalinowych.
65
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) ODPYLANIE SPALIN
Poważnym wyzwaniem w dziedzinie filtracji jest problem odpylania
i oczyszczania spalin wylotowych z kotłów na paliwa stałe.
Dotychczas stosowano cyklony, multicyklony do odpylania spalin, jednak
obecnie są one niewystarczające z uwagi na dyrektywy środowiskowe,
które nakazują drastycznie zredukować zapylenie spalin i emisję tlenków
azotu NOx i dwutlenku siarki SO2 do atmosfery .
66
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) ODPYLANIE SPALIN
Rodzaje odpylaczy: - Suche: • komory osadcze – odpylacze wstępne • cyklony, • odpylacze filtracyjne (tkaninowe), • odpylacze elektrostatyczne ( elektrofiltry).
- Mokre: • płuczki dyszowe, • płuczki zwężkowe, • płuczki z wypełnieniem, • płuczki obrotowe, • płuczki wirowe,
67
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) ODPYLANIE SPALIN Komory osadcze – najprostsze odpylacze, stosowane na początku ciągu
technologicznego odpylania, jako odpylacze wstępne. Działanie oparte jest na wykorzystaniu zjawiska grawitacyjnego.
Cyklony - wykorzystana jest w nich zasada działania siły odśrodkowej do
oddzielania ziaren ze strugi zawirowanego gazu. Podczas ruchu spiralnego na ziarna pyłu oddziaływuje siła odśrodkowa powodując ich przemieszczanie się ku ściankom. Ziarna pyłu po zetknięciu ze ściankami wytracają szybkość i pod działaniem sił ciężkości opadają w dół.
Muliticyklony - stanowią połączenie równoległe kilkudziesięciu cyklonów
o małych średnicach umieszczonych we wspólnej komorze.
Przedstawione odpylacze charakteryzują się stopniem odpylania do 80%
i nie nadają się do pyłu drobnego <5 μm.
68
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) ODPYLANIE SPALIN Odpylacze filtracyjne: - filtr workowy – stopień odpylania >80%, - filtr rękawowy - stopień odpylania >90%, - filtr nabojowy - stopień odpylania >99%, - filtr kasetowy - stopień odpylania >99,9%, - filtr lamelowy - stopień odpylania >99%,
Wydajność oddzielania jest mocno uzależniona od zastosowanego
materiału filtracyjnego
69
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) ODPYLANIE SPALIN Odpylacze elektrostatyczne Działają na zasadzie oddziaływania pola elektrostatycznego na cząstki
ciała stałego zawieszone w gazie. Elektrofiltry są najczęściej stosowanymi urządzeniami służącymi do
redukcji emisji pyłu ze spalin kotłów węglowych. Stopień odpylania wynosi 90-99,9%.
70
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) ODPYLANIE SPALIN Odpylacze mokre
Zasada działania odpylaczy mokrych polega na tym, że ziarna są
wychwytywane na kroplach cieczy opadających w przeciwprądzie do zapylonego gazu. Dołem odprowadzany jest szlam.
Wyróżniamy: - płuczki dyszowe, - płuczki zwężkowe, - płuczki z wypełnieniem, - płuczki obrotowe.
Stopień odpylania powyższych urządzeń 90-95%.
71
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
2) ODSIARCZANIE SPALIN
Tlenki siarki powstają z siarki palnej zawartej w paliwie. Podczas procesu spalania, w obecności tlenu powstaje dwutlenek siarki i w niewielkiej ilości trójtlenek siarki (1-3%). Ich ilość zależy głównie od zawartości siarki w spalanym paliwie. W Polsce spalane są węgle zawierające od 0,6% do ponad 1,2%, przeciętnie około 1%. Siarka występuje w węglu w postaci różnych związków: w pirycie, w związkach organicznych oraz w częściach mineralnych jako siarczany. Jednak tylko część siarki zawartej w paliwie utlenia się (ok. 85 – 90% - tzw. siarka palna), reszta 5 – 15% przechodzi do popiołu w postaci różnych związków.
72
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
2) ODSIARCZANIE SPALIN Emisja tlenków siarki jest główną przyczyną korozji i tworzenia osadów
na powierzchniach kotłów oraz problemów środowiskowych. Osady na powierzchniach kotłów są tworzone w rezultacie reakcji tlenków siarki z alkalicznymi składnikami popiołu prowadzących do powstania siarczanów, które ułatwiają sklejanie się lotnego popiołu unoszonego w kierunku powierzchni kotłowych.
Opracowano wiele metod ograniczania emisji związków siarki dla
potrzeb przemysłu, jednak obecnie spośród nich tylko niektóre znalazły zastosowanie praktyczne. Należą do nich metody wapniowe, które polegają na trwałym związaniu dwutlenku siarki ze spalin za pomocą związków wapnia. Ze względu na sposób podania sorbentu do komory spalania oraz odebrania produktu odsiarczania wśród obecnych metod można wyróżnić suche wraz z odsiarczaniem w kotłach fluidalnych, półsuche oraz mokre.
73
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
2) ODSIARCZANIE SPALIN
Metody odsiarczania spalin:
- metoda sucha,
- metoda mokra,
- metoda półsucha.
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
74 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
W Polsce pierwszy zakład odsiarczania spalin wybudowano w 1994 r. w Bełchatowie. Produkował on na licencji holenderskiej gips syntetyczny dwuwodny jako surowiec do produkcji budowlanego gipsu syntetycznego. Niemiecka firma Knauf oddała do użytku w roku 1997 przy elektrowni Bełchatów, zakład produkcji płyt gipsowo-kartonowych. Uruchomiła również zakład produkcji suchych mieszanek tynkowych z gipsu syntetycznego w Jaworznie. Firma Norgips uruchomiła w 1998 r. zakład produkcji wyrobów z gipsu syntetycznego przy Elektrowni Opole. Zużycie gipsu syntetycznego w polskim budownictwie systematycznie rośnie (o 30% rocznie). Instalacje służące do produkcji gipsu syntetycznego są złożone i kosztowne. Finansowane są ze środków przeznaczonych na ochronę środowiska.
2) ODSIARCZANIE SPALIN
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
75 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 76
3) ODAZOTOWANIE SPALIN
Wyróżniamy metody odazotowania spalin:
- metoda niekatalityczna SNCR - z dodatkiem NH3 przy średnich temperaturach gazów spalinowych na poziomie 800-950 ºC
- metoda katalityczna SCR – z dodatkiem amoniaku, zachodząca w temperaturze 250-350ºC.
Zamiast katalizatorów można użyć filtrów stałych z węglem aktywnym. Te filtry pracują jednak przy niskich temperaturach i istnieje ryzyko powstania samozapłonu.
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
W 1992 roku w celu ograniczenia emisji związków azotu wprowadzono w Elektrowni Bełchatów metody pierwotne ograniczania emisji NOx polegające na optymalizacji procesu spalania. Zoptymalizowano nadmiar powietrza na wylocie z komór paleniskowych i ciśnienia w kolektorze gorącego powietrza kotłów. Zmodernizowano także układy automatycznej regulacji i elementy wykonawcze urządzeń ciągów technologicznych odpowiedzialnych za realizację zoptymalizowanych parametrów pracy kotłów. W wyniku tych działań osiągnięto redukcję NOx o ok. 40%. W chwili obecnej bloki 3 i 4 po przeprowadzonych modernizacjach, podczas których zastosowano, celem redukcji NOx, palniki niskoemisyjne, osiągają stężenie około 200 mg NOx/Nm
3.
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń w spalinach
77
3) ODAZOTOWANIE SPALIN
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Wymiana ciepła
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
1) Hermann Recknagel, Eberhard Sprenger , Ernst Schramek : „Kompendium wiedzy. Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda,
2) Halina Koczyk: „Ogrzewnictwo praktyczne”,
3) Albers Joachim „Systemy centralnego ogrzewania i wentylacji. Poradnik dla projektantów i instalatorów”,
4) www.viessmann.pl
5) Michał Strzeszewski Piotr Wereszczyński „Norma PN–EN 12831 Nowa metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego. Poradnik”,
6) PN-EN 12831: Instalacje ogrzewcze w budynkach Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego
7) Łukasz Nowak, Politechnika Wrocławska, Instytut Budownictwa „Obliczanie współczynnika przenikania ciepła”
Literatura
79 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
80
Definicja ciepła
Ciepło jest to forma energii przekazywana między dwoma układami
(lub układem i otoczeniem) w wyniku różnicy temperatur.
Wymiana ciepła występuje wyłącznie wtedy gdy mamy do
czynienia z różnicą temperatur.
Ciepło przechodzi od ciała o temperaturze wyższej do ciała o
temperaturze niższej przez:
- przewodzenie
- promieniowanie
- konwekcję
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
81
Formy wymiany ciepła
Przewodzenie ciepła Bezpośrednie przekazywanie energii wewnętrznej drobinom o niższej temperaturze przez stykające się z nimi drobiny tego samego lub innego ciała posiadające wyższą temperaturę.
Promieniowanie Wzajemne przekazywanie sobie energii przez drobiny materii o różnych temperaturach nie stykających się ze sobą ( np. słońce za pomocą fal emituje ciepło).
Konwekcja Przewodzenie ciepła, któremu towarzyszy wzajemne przemieszczanie płynu, cieczy, gazu (gdy gotujemy wodę, najpierw podgrzewają się cząstki będące na dole i przechodząc do góry będą oddawały ciepło cząstkom po drodze).
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przewodzenie ciepła jest sposobem przekazywania energii, który zachodzi w nierównomiernie nagrzanym ośrodku materialnym, lub przy bezpośrednim zetknięciu się dwu lub więcej ośrodków o różnych temperaturach. Przewodzenie ciepła w czystej postaci jest charakterystyczne dla ciał stałych. Natomiast w cieczach i gazach przewodzeniu ciepła towarzyszą zwykle inne sposoby wymiany ciepła (konwekcja i promieniowanie).
Formy wymiany ciepła
82 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 83
Formy wymiany ciepła
Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 84
Formy wymiany ciepła
Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 85
Formy wymiany ciepła
Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 86
Warunki powstania ruchu płynu
Ruch płynu powstaje na skutek różnych gęstości nagrzanych i zimnych
cząstek płynu, mówimy że jest to ruch swobodny.
W przypadku nadania cząstkom płynu prędkości w sposób sztuczny
(wentylator lub pompa) mówimy o ruchu wymuszonym.
Formy wymiany ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 87
Odmianą przewodzenia jest WNIKANIE przewodzenie ciepła w ciałach stałych, kontaktujących się na swojej powierzchni z płynem. Wymiana ciepła pomiędzy płynem a powierzchnią stykającego się z nim ciała stałego polega na dwóch zjawiskach: - promieniowaniu, - konwekcji. Połączone działanie tych dwóch zjawisk nazywamy PRZEJMOWANIEM CIEPŁA
Formy wymiany ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 88
Wymiana ciepła w przegrodzie
Źródło [ 3]
Formy wymiany ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 89
PRZENIKANIE CIEPŁA
pomieszczenie
otoczenie
wnikanie wnikanie
przewodzenie
wnikanie + przewodzenie + wnikanie = przenikanie
Przekrój ściany
Formy wymiany ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 90
Do obliczeń cieplnych przegród budowlanych ustalono współczynnik odpływu, napływu i przewodności ciepła. 1) WSPÓŁCZYNNIK NAPŁYWU POWIETRZA
Współczynnik napływu ciepła (hi) na wewnętrzną powierzchnię przegrody, określa ilość ciepła, którą przejmuje przez promieniowanie i konwekcję 1m2 przegrody w jednostce czasu przy różnicy temperatur, po obu stronach przegrody, równej 1K
hi = hk + hpr [W/m2*K]
hk – współczynnik konwekcji
hpr – współczynnik promieniowania
Formy wymiany ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 91
Współczynnik odpływu powietrza - he – z zewnętrznej powierzchni przegrody do otaczającego powietrza przez konwekcję i promieniowanie równa się ilości ciepła, które oddaje 1m2 przegrody w jednostce czasu, jeżeli różnica temp. między powierzchnią i powietrzem wynosi t = 1K
he = hk + hpr [W/m2*K]
2) WSPÓŁCZYNNIK ODPŁYWU POWIETRZA
Formy wymiany ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 92
Współczynnik przewodzenia ciepła wyznacza się doświadczalnie, zleży on od gęstości, temperatury i wilgotności rozpatrywanego materiału PN EN ISO 6946 Współczynnik przewodzenia ciepła charakteryzuje łatwość przewodzenia ciepła przez dany materiał. Dobrymi przewodnikami ciepła nazywamy materiały, dla których wartość współczynnika przewodzenia ciepła jest duża, natomiast materiały będące izolatorami cieplnymi charakteryzują się małymi wartościami Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła jest Wat na metr Kelwin (W/mK). Wyraża ona wielkość przepływu ciepła przez jednostkową powierzchnię z materiału o danej grubości, jeśli różnica temperatur między dwiema jego stronami wynosi 1 Kelwin.
Przewodzenie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 93
Przewodzenie ciepła
93 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 94
Przewodzenie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 95
Przewodzenie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 96
Przewodzenie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 97 97 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej Odprowadzanie spalin 98
Przenikanie ciepła
JEDNOSTKOWY STRUMIEŃ CIEPŁA
Jeżeli dwa płyny cieplejszy o temp. ti i chłodniejszy o temp. te
rozdzielone są przegrodą określonego kształtu to gęstość strumienia
ciepła przepływającego przez przegrodę wyraża równanie PECLETA
q = U (i - e) [W/m2]
d/ i
e
ti
te
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 99
Całkowity strumień ciepła Q = q * A [W]
q- jednostkowy strumień powietrza [W/m2]
A- powierzchnia przegrody [m2]
Ilość ciepła napływającego na powierzchnię i odpływającego z przegrody po stronie zewnętrznej są sobie równe. Q1 = hi * A (ti - i) wnikanie Qh = /d*A (i - e) przewodzenie Q2 = he * A (e - te) wnikanie
Q = U * A * (ti – te) [W]
Przenikanie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 100
1 1/hi +d/ + 1/he U =
1/hi = Rsi – opór termiczny wewnętrznej powierzchni przegrody podczas
napływu ciepła [m2K/W]
1/he = Rse - opór termiczny powierzchni zewnętrznej przegrody podczas
odpływu ciepła [m2K/W]
d = grubość przegrody [m]
U - współczynnik przenikania ciepła określa ile energii przenika przez metr
kwadratowy przegrody w czasie jednej sekundy gdy różnica między temperaturą na zewnątrz i wewnątrz wynosi 1 Kelwin.
Przenikanie ciepła
[W/m2K]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Im współczynnik przenikania ciepła niższy, tym przegroda lepiej izoluje przed
utratą ciepła.
Współczynnik przenikalności cieplnej wpływa na energochłonność budynku.
Im niższe parametry U dla poszczególnych przegród, tym mniej energii
potrzebujemy na ogrzewanie domu, czyli mniej pieniędzy wydajemy na gaz
czy olej opałowy, co również pozytywnie wpływa na zmniejszanie emisji do
atmosfery gazów cieplarnianych.
Przenikanie ciepła
101 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 102
Przenikanie ciepła
Opór cieplny (R)
wskazuje niezbędną różnicę temperatur, aby 1m2 wewnętrznej powierzchni przegrody przyjął w jednostce czasu ilość ciepła równą 1 Wat.
R = d/ [(m2K)/W]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 103
Opór cieplny ściany wielowarstwowej
Rsi wewnętrzny opór przejmowania ciepła zależy od
kierunku przepływu ciepła
Rse zewnętrzny opór przejmowania ciepła
R = Rsi + Ri + Rse
Przenikanie ciepła
Współczynnik przenikania ciepła
1/ R = U [W/m2 * K]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Opór cieplny obliczamy z dokładnością do trzech miejsc po przecinku.
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 104
Przenikanie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przenikanie ciepła
105 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Zasady wyznaczania wartości współczynnika przenikania ciepła przegród budowlanych podano w normie PN-EN ISO 6946:2008 Zamieszczono w niej metodologię wyznaczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła przegród o jednorodnym i niejednorodnym układzie konstrukcyjnym oraz skorygowanej wartości współczynnika przenikania ciepła, czyli parametru UC . W ścianach zewnętrznych można najczęściej zaobserwować następujące typy liniowych mostków ciepła: • na połączeniu ściany ze stropodachem, • na połączeniu stropu ze ścianą zewnętrzną z mostkami geometrycznymi na krawędziach ścian zewnętrznych, • na otworach okiennych lub drzwiowych, • na połączeniu balkonów ze ścianą zewnętrzną. Dodatkowo mogą wystąpić mostki punktowe wynikające z zastosowania łączników mechanicznych lub słupów konstrukcyjnych w ścianach.
Mostki cieplne
106 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
W obliczaniu skorygowanej wartości współczynnika przenikania ciepła UC należy stosować poprawki uwzględniające:
- pustki powietrzne, a właściwie nieszczelności w warstwie izolacji
cieplnej, oznaczone symbolem ΔUg,
- łączniki mechaniczne (metalowe) przebijające warstwę izolacji
cieplnej, oznaczone symbolem ΔUf,
- nieszczelności w warstwie izolacji cieplnej dachów o
odwróconym układzie warstw, oznaczone symbolem ΔUr.
Przenikanie ciepła
107 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Według normy PN-EN ISO 6946:2008 wpływ łączników mechanicznych w skorygowanej wartości współczynnika przenikania ciepła UC można uwzględnić poprawką ΔUf według jednej z dwóch zależności.
Pierwsza (szczegółowa) jest podana w wytycznych ETAG 004:2008–
zaleca się w niej stosowanie współczynnika przenikania ciepła punktowego
mostka cieplnego χ, który musi być określony dokładnie na podstawie
obliczeń według metodologii z normy PN-EN ISO 10211:2008.
Przenikanie ciepła
108 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
UC = U + ΔU,
ΔU = ΔUg + ΔUf + ΔUR
UC - skorygowana wartość współczynnika przenikania ciepła [W/(m²·K)],
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Poprawka do współczynnika przenikania ciepła uwzględniająca wpływ mostków cieplnych punktowych (od łączników z trzpieniami metalowymi) i mostków cieplnych liniowych (listew, profili metalowych), obliczana wzorem:
ΔUf = χp · n + ψi · li, χpwspółczynnik przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego od łącznika mechanicznego [W/K] – do obliczeń proponuje się przyjmować następujące wartości: – - 0,002 [W/K] – w odniesieniu do łączników ze stali nierdzewnej z główką z tworzywa i łączników ze szczeliną powietrzną przy główce, - 0,004 [W/K] – w odniesieniu do łączników ze stali galwanizowanej z główką pokrytą tworzywem, - 0,008 [W/K] – w odniesieniu do pozostałych łączników metalowych, n - liczba łączników mechanicznych przypadających na 1 m² przegrody, ψi - współczynnik przenikania ciepła liniowego mostka cieplnego od listew, profili [W/(m·K)], li - długość liniowego mostka cieplnego (listew, profili) przypadającego na 1 m² przegrody [m].
109 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Przenikanie ciepła
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Według drugiej (przybliżonej) poprawka może być stosowana wówczas, gdy łączniki nie są uwzględnione innymi metodami. W normie PN-EN ISO 6946:2008 podano, że poprawkę należy stosować w odniesieniu do kotew ściennych w murach wielowarstwowych, łączników dachowych lub łączników w złożonych systemach paneli. Poprawki nie należy wprowadzać w następujących przypadkach: – kotwie ścienne przechodzą przez pustą szczelinę, – kotwie ścienne między warstwą muru i drewnianymi słupkami, – gdy współczynnik przewodzenia ciepła łącznika, lub jego części, jest mniejszy niż 1 W/(m·K). Wynika z tego, że nie trzeba jej uwzględniać wówczas, gdy łączniki wykonane są z tworzywa sztucznego, należy natomiast – kiedy łączniki wykonane są z metalu.
Przenikanie ciepła
110 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Poprawkę ΔUf (określoną w sposób przybliżony) oblicza się według wzoru:
jeżeli łącznik całkowicie przebija warstwę izolacji;
α = 0,8 lub α = 0,8·d1/d0jeżeli łącznik wpuszczono w izolację, czyli częściowo
przebija izolację (w części jej grubości);
λf – współczynnik przewodzenia ciepła materiału łącznika [W/(m·K)];
nf – liczba łączników na 1 m²;
Af – pole przekroju poprzecznego jednego łącznika [m²];
d0 – grubość warstwy izolacji cieplnej z łącznikiem [m];
d1 – długość łącznika przechodzącego przez izolację cieplną [m];
R1 – opór cieplny warstwy – izolacji cieplnej przebitej przez łącznik
[(m²·K)/W];
RT,h – opór cieplny komponentu (przegrody) z pominięciem wpływu mostków
cieplnych [(m²·K)/W].
Mostki cieplne
111 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Mostki cieplne
112 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Źródło [7]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Poprawka na nieszczelności ∆Ug
113 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Mostki cieplne
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Mostki cieplne
114 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
UC = U + ΔU,
dla ścian zewnętrznych ΔU = ΔUg + ΔUf
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 115
Przenikanie ciepła
Rozkład temperatury w przegrodzie wielowarstwowej
Źródło [ 3]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 116
Przenikanie ciepła
Temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody w pomieszczeniu ogrzewanym powinna być wyższa o co
najmniej 1°C od temperatury punktu rosy w warunkach
obliczeniowych okresu ogrzewania.
Rozkład temperatury w przegrodzie wielowarstwowej
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
W celu sprawdzenia uniknięcia kondensacji powierzchniowej temperaturę wewnętrzną powierzchni przegrody należy obliczyć ze wzoru:
i = ti – Uo (ti - te) Rsi [ °C]
ti – temperatura obliczeniowa wewnętrzna [ °C]
te – temperatura obliczeniowa zewnętrzna [°C]
Uo – współczynnik przenikania ciepła
Rsi – opór przejmowania ciepła na wewnętrznej
powierzchni przegrody
Rozkład temperatury w przegrodzie wielowarstwowej
Przenikanie ciepła
117 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 118
Przenikanie ciepła
Temperatura punktu rosy
i pn p =
100 [hPa]
- znajdujemy temperaturę punktu rosy ts odpowiadającą ciśnieniu p.
Temperatura punktu rosy może być określona następująco:
- wyznaczamy ciśnienie cząstkowe pary wodnej nasyconej pn przy
obliczeniowej temperaturze powietrza pomieszczenia
- obliczamy ciśnienie cząstkowe pary nienasyconej p przy obl. wilgotności
względnej pomieszczenia i [%]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 119
Przenikanie ciepła
Wilgotność względna
Obliczeniowa wilgotność względna i
- 45% - dla pomieszczeń w budynkach użyteczności publicznej
i produkcyjnych, w których nie wydziela się para z otwartych
zbiorników lub w skutek procesów technologicznych i nie stosuje się
nawilżania powietrza
- 55% - dla pomieszczeń mieszkalnych ( w tym pokoi mieszkalnych,
kuchni, łazienek, WC, pokoi w szpitalach i sanatoriach, pokoi
dziecięcych w żłobkach i przedszkolach)
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 120
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 121
Przenikanie ciepła
Zadanie 1 Oblicz współczynnik przenikania ciepła przegrody zewnętrznej jednowarstwowej zbudowanej z cegły ceramicznej pełnej grubości 25 cm, współczynnik przewodzenia = 0,77 [W/mK]
U = 1/ R [W/m2K] l.p
Warstwa
d [m]
[W/mK]
R [m2k/W]
Opór przejmowania od strony wewnętrznej, Rsi
0,13
1
Cegła ceramiczna pełna
0,25
0,77
0,32
Opór przejmowania od strony zewnętrznej, Rse
0,04
R = Rsi+R+Rse
0,49
U = 1/ R = 1/0,49 = 2,04 [W/m2K]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 122
Przenikanie ciepła
Zadanie 2
Oblicz współczynnik przenikania ciepła przegrody zewnętrznej wielowarstwowej zbudowanej z:
- tynk cementowo wapienny gr. 2 cm, =0,82 [W/mK]
- bloczek z betonu komórkowego na zaprawie cem-wap gr. 24 cm, , =0,29 [W/mK]
- styropian gr 12 cm, =0,045 [W/mK]
- cegła ceramiczna pełna gr. 12 cm, =0,077 [W/mK]
- tynk cementowo-wapienny gr. 1,5 cm, =0,82 [W/mK]
U = 1/ R [W/m2K]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 123
Przenikanie ciepła
l.p
Warstwa
d [m]
[W/mK]
R [m2k/W]
Opór przejmowania od strony wewnętrznej Rsi
0,130
1
tynk cementowo-wapienny 0,020
0,820
0,024
2
bloczek z betonu komórkowego
0,240
0,290
0,828
3
styropian
0,120
0,045
2,666
4
cegła ceramiczna pełna
0,120
0,770
0,156
5
tynk cementowo-wapienny
0.015
0,820
0.018
Opór przejmowania od strony zewnętrznej Rse
0,04
R = Rsi+(R1+R2+r3+R4+R5)+Rse
3,856
U = 1/ R = 1/3,856 = 0, 259 [W/m2K]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 124
Zadanie 3
Dla obliczonej w zadaniu nr 2 ściany zewnętrznej wykonaj rozkład temperatury w przegrodzie oraz oblicz temperaturę punktu rosy i sprawdź czy wystąpi wykroplenie na wewnętrznej powierzchni ściany. Przyjmij temperaturę obliczeniową wewnętrzną ti = 20ºC, temperaturę zewnętrzną te= - 20ºC
Przenikanie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 125
Przenikanie ciepła
i = ti–Uo(ti - te)Rsi =20 – 0,259 (20 -(-20) * 0.13 = 18,65 [ °C]
1= ti–Uo(ti - te)Rsi =20 – 0,259 (20 -(-20)*(0.13 + 0.024) = 18,40 [°C]
2= ti–Uo(ti - te)Rsi =20 – 0,259 (20 -(-20)*(0.13 + 0.024+0.828) = 9,83 [°C]
3= ti–Uo(ti - te)Rsi =20 – 0,259 (20 -(-20)*(0.13 + 0.024+0.828+2,666) = -17,79 [°C]
4= ti–Uo(ti - te)Rsi =20 – 0,259 (40)*(0.13 + 0.024+0.828+2,666+0,156) = -19,41 [°C]
5=ti–Uo(ti - te)Rsi =20–0,259 (40)*(0.13+0.024+0.828+2,666+0,156+0.018)=-19,59 [°C]
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 126
Przenikanie ciepła
Wykres rozkładu temperatur w przegrodzie
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 127
Przenikanie ciepła
Obliczenie punktu rosy
1) wyznaczamy ciśnienie cząstkowe pary
wodnej nasyconej pn przy obliczeniowej
temperaturze powietrza pomieszczenia
dla 20 C pn = 23,40 hPa
2) obliczamy ciśnienie cząstkowe pary
nienasyconej p przy obl. wilgotności
względnej pomieszczenia i [%]
i pn p =
100
= 12,87 [hPa]
=
55 * 23,4
100
3) znajdujemy temperaturę punktu rosy
ts odpowiadającą ciśnieniu p:
ts = 10,7 ºC
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 128
Sprawdzenie warunku kondensacji powierzchniowej
ts + 1 ºC > i 10,7 +1ºC < 18,65ºC Warunek spełniony. Na wewnętrznej powierzchni przegrody w pomieszczeniu, przy założonych parametrów okresu ogrzewania nie wystąpi wykroplenie
Przenikanie ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Zadanie Przykład obliczeń skorygowanego współczynnika przenikania Ucmax z uwzględnieniem mostka ciepła na łączniki metalowe, przyjąć że izolacja cieplna układana jest metodą na zakład.
129 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Uc = U +ΔUf +ΔUg = 0,259 + 0,032 + 0,0 = 0,291 W/m2K
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 130
Wymagania ochrony cieplnej budynków
Obliczanie obciążenia cieplnego wg normy PN EN 12831
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 131
Prawidłowo zaprojektowane ogrzewanie budynku zależy od właściwego
obliczenia jego zapotrzebowania na ciepło, czyli określenia współczynników
przenikania ciepła, ustalenia temperatur obliczeniowych wewnętrznych i
zewnętrznych oraz obliczenia start ciepła na przenikanie i wentylacyjnej
straty ciepła.
Dla zapewnienia warunków mieszkalnych bez względu na porę roku
temperatura wewnątrz budynku powinna się utrzymywać w pewnym
subiektywnym, dostosowanym do wymagań osób w nim mieszkających,
przedziale, średnio ok. 16–24°C.
Zużycie energii
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Ocena jakości energetycznej budynków w Polsce
Jakość energetyczną budynku w Polsce można w dużym przybliżeniu
ustalić na podstawie znajomości rozwiązań konstrukcyjno- materiałowych
obudowy (cechy materiałowe i opór termiczny) , technologii realizacji
budowlanej oraz daty (roku) oddania do użytkowania obiektu, w którym
obowiązywały ustalone normami współczynniki przenikania ciepła U
[W/m2 K] oraz określone wielkości wskaźnika E [kWh/m2 ] - przeciętnego
sezonowego zapotrzebowania ciepła na ogrzewanie budynku.
Zużycie energii
132 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Okres budowy
Podstawa prawna,
Polskie Normy
Wymagane współ. „K"
[W/m2 K]
Obecnie U
Roczne zużycie energii
„E" [kWh/m2 a]
do 1966
Prawo budowlane
Mur z 2 cegieł
mur z 1,5 cegły
1,16
1,40
240 - 280
300 - 350
1967-1985
PN-64/B-03204
PN-74/B-03404
1,16
240 - 280
1986-1992
PN-82/B-02020
0,75
160-200
1993-1997
PN-91/B-02020
0,55
120-160
od 1998
Warunki
techniczne
0,20 - 0,50
45-120
Ocena jakości energetycznej budynków mieszkalnych w Polsce
Zużycie energii
133 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 134
Zużycie energii
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 135
Bilans energetyczny budynku
Źródło: www.rynekinstalacyjny.pl
strumień energii wytworzonej
strumień energii doprowadzonej
strumień energi odprowadzonej - straty ciepła
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 136
Wymagania ochrony cieplnej budynków
Zgodnie z:
ROZPORZĄDZENIEM MINISTRA INFRASTRUKTURY z dnia 12 kwietnia 2002r w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie
(Dz. U. Nr 75 z dnia 15 czerwca 2002 r. poz. 690) budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne , klimatyzacyjne, ciepłej wody użytkowej, a w przypadku budynków użyteczności publicznej, zamieszkania zbiorowego, produkcyjnych, gospodarczych i magazynowych – również oświetlenia wbudowanego, powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób zapewniający spełnienie wymagań minimalnych odnośnie wartości wskaźnika Ep oraz izolacyjności cieplnej przegród budowlanych.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 137
Wymagania minimalne:
1) wartość wskaźnika EP [kWh/(m2rok)] określającego roczne obliczeniowe
zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji,
chłodzenia oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej, a w przypadku budynków
użyteczności publicznej, zamieszkania zbiorowego, produkcyjnych,
gospodarczych i magazynowych - również do oświetlenia wbudowanego,
obliczona według przepisów dotyczących metodologii obliczania charakterystyki
energetycznej budynków, jest mniejsza od wartości obliczonej zgodnie ze wzorem:
EP = EPH+W + ΔEPC + ΔEPL; [kWh/(m2 · rok)]
2) przegrody oraz wyposażenie techniczne budynku odpowiadają przynajmniej
wymaganiom izolacyjności cieplnej określonym w załączniku nr 2 do
rozporządzenia oraz powierzchnia okien odpowiada wymaganiom określonym w
załączniku nr 2 do rozporządzenia.
Wymagania ochrony cieplnej budynków
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 138
Maksymalną wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie budynku na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oświetlenia oblicza się zgodnie ze wzorem:
EP = EPH+W + ΔEPC + ΔEPL [kWh/(m2 · rok)]
gdzie:
EPH+W - cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby
ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej,
ΔEPC - cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby chłodzenia,
ΔEPL - cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby oświetlenia.
Wymagania ochrony cieplnej budynków
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Nieodnawialna energia pierwotna, jest to energia ze źródeł
nieodnawialnych, niezbędna by dostarczyć nam energię końcową, czyli tą
za którą płacimy. W przypadku ogrzewania domu, będzie to ciepło zużyte
przez cały system grzewczy, czyli to dostarczone do pomieszczeń plus
straty ciepła z układu.
W przypadku czajnika na dostarczenie jednej kilowatogodziny energii
elektrycznej do naszego domu, trzeba zużyć ponad 3 kilowatogodziny
energii chemicznej pod postacią węgla w elektrowni.
Sprawność produkcji energii elektrycznej w elektrowni nie przekracza
35-40%, a trzeba jeszcze doliczyć straty energii elektrycznej na drodze od
elektrowni do naszego odbiornika, które sięgają 1/10 energii dostarczanej
przez elektrownię do sieci elektroenergetycznej.
W przypadku ogrzewania na węgiel, będzie to energia pod postacią
węgla, ale też energia zużyta na jego wydobycie, przygotowanie
(sortowanie, pakowanie) i transport do odbiorcy.
Wymagania ochrony cieplnej budynków
139 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 140
Wymagania ochrony cieplnej budynków
Cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP wynoszą:
1) na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej:
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
141
Wymagania ochrony cieplnej budynków
Cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP wynoszą: 2) na potrzeby na potrzeby chłodzenia:
Af - powierzchnia użytkowa ogrzewana budynku [m2],
Af,C - powierzchnia użytkowa chłodzona budynku [m2].
*) Jeżeli budynek posiada instalację chłodzenia, w przeciwnym przypadku ΔEPC =0 kWh/(m2 rok).
**) Od 1 stycznia 2019 r. - w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz
będących ich własnością.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 142
Wymagania ochrony cieplnej budynków
*) Jeżeli w budynku należy uwzględnić oświetlenie wbudowane, w przeciwnym przypadku ΔEPL = 0 kWh/(m2 rok).
**) Od 1 stycznia 2019 r. - w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz
będących ich własnością.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP wynoszą:
3) na potrzeby oświetlenia :
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 143
Maksymalne dopuszczalne Uc max
Wartości współczynnika przenikania ciepła UC ścian, dachów, stropów i stropodachów dla wszystkich rodzajów budynków, uwzględniające poprawki ze względu na pustki powietrzne w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacyjną oraz opady na dach o odwróconym układzie warstw, nie mogą być większe niż wartości UC(max) określone w poniższej tabeli:
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 144
Maksymalne dopuszczalne Uc max
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 145
Wartości współczynnika przenikania ciepła U okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych nie mogą być większe niż wartości U(max)określone w tabeli:
Maksymalne dopuszczalne Uc max
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 146
Izolacja cieplna przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (cyrkulacyji), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego powinna spełniać wymagania minimalne określone w tabeli:
Wymagania dla izolacji przewodów
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wymagania dla powierzchni okien
147
W budynku mieszkalnym i zamieszkania zbiorowego pole powierzchni A0, wyrażone w m2, okien oraz przegród szklanych i przezroczystych o współczynniku przenikania ciepła nie mniejszym niż 0,9 W/(m2K), nie może być większe niż wartość A0max obliczone według wzoru:
A0max = 0,15 x Az + 0,03 x Aw
gdzie:
Az - jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich
kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o
szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,
Aw - jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego
wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 148
W budynku produkcyjnym, magazynowym i gospodarczym łączne pole powierzchni okien oraz ścian szklanych w stosunku do powierzchni całej elewacji nie może być większe niż:
1) w budynku jednokondygnacyjnym (halowym) - 15%;
2) w budynku wielokondygnacyjnym - 30%.
Wymagania dla powierzchni okien
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 149
Obliczeniowe temperatury wewnętrzne
Do obliczania szczytowej mocy cieplnej należy przyjmować temperatury obliczeniowe zewnętrzne zgodnie z Polską Normą, a temperatury obliczeniowe ogrzewanych pomieszczeń - zgodnie z poniższą tabelą:
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczeniowe temperatury wewnętrzne
150 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 151
Projektowaną temperaturę zewnętrzną należy przyjmować zgodnie z:
PN-EN 12831 Projektowana temperatura zewnętrzna wg normy PN-EN 12831 odpowiada obliczeniowej temperaturze powietrza na zewnątrz budynku zgodnie z normą PN-82/B-02403
Projektowane temperatury zewnętrzne
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 152
Źródło [ 8]
Projektowane temperatury zewnętrzne
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 153
Norma PN-EN 12831:2006 :
„ Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania
projektowego obciążenia cieplnego”
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 154
Założenia metody
Metoda obliczeniowa została opracowana przy następujących
założeniach:
- równomierny rozkład temperatury powietrza i temperatury projektowej
(wysokość pomieszczeń nie przekracza 5 m),
- wartości temperatury powietrza i temperatury operacyjnej są takie
same (budynki dobrze zaizolowane),
- warunki ustalone (stałe wartości temperatury),
- stałe właściwości elementów budynków w funkcji temperatury,
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 155
Procedura obliczeniowa w odniesieniu do przestrzeni ogrzewanej
a) określenie wartości projektowej temperatury zewnętrznej i średniej
rocznej temperatury zewnętrznej;
b) określenie statusu każdej przestrzeni oraz wartości projektowej
temperatury wewnętrznej dla każdej przestrzeni ogrzewanej;
c) określenie charakterystyk wymiarowych i cieplnych elementów budynku
dla wszystkich przestrzeni ogrzewanych i nieogrzewanych;
d) obliczenie wartości współczynnika projektowej straty ciepła przez
przenikanie i następnie projektowej straty ciepła przez przenikanie
przestrzeni ogrzewanej;
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
e) obliczenie wartości współczynnika projektowej wentylacyjnej straty ciepła
i wentylacyjnej straty ciepła przestrzeni ogrzewanej;
f) obliczenie całkowitej projektowej straty ciepła;
g) obliczenie nadwyżki mocy cieplnej przestrzeni ogrzewanej, czyli
dodatkowej mocy cieplnej, potrzebnej do skompensowania skutków przerw
w ogrzewaniu;
h) obliczenie całkowitego projektowego obciążenia cieplnego przestrzeni
ogrzewanej.
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna 156
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 157
Obliczanie obciążenia cieplnego
Procedura obliczeniowa w odniesieniu do budynku lub jego części
Po przeprowadzeniu obliczeń dla wszystkich przestrzeni ogrzewanych
można obliczyć całkowite projektowe obciążenie cieplne budynku (części
budynku) w celu dobrania źródła ciepła.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna 157
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 158
W tym przypadku procedura obliczeniowa jest następująca:
a) obliczenie sumy projektowych strat ciepła przez przenikanie we
wszystkich przestrzeniach ogrzewanych bez uwzględnienia ciepła
wymienianego wewnątrz określonych granic instalacji;
b) obliczenie sumy projektowych wentylacyjnych strat ciepła wszystkich
przestrzeni ogrzewanych bez uwzględniania ciepła wymienianego
wewnątrz określonych granic instalacji;
c) obliczenie całkowitej projektowej straty ciepła budynku;
d) obliczenie całkowitej nadwyżki ciepła budynku, wymaganej do
skompensowania skutków przerw w ogrzewaniu;
e) obliczenie obciążenia cieplnego budynku;
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczanie obciążenia cieplnego
159 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczanie obciążenia cieplnego
160
Średnia roczna temperatura zewnętrzna
W PN-EN 12831 podano wartości średniej rocznej temperatury
zewnętrznej, wykorzystywane do obliczania strat ciepła do gruntu oraz
strat ciepła przez przenikanie do przyległych pomieszczeń.
Współczynnik projektowej straty ciepła
W nowej normie występuje pojęcie „współczynnik projektowej straty
ciepła”.
Jest to stosunek straty ciepła (przez przenikanie lub wentylacyjnej) do
projektowej różnicy temperatury. Jednostką współczynnika projektowej
straty ciepła jest W/K.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 161
Obliczanie obciążenia cieplnego
Projektowe obciążenie cieplne – obok całkowitej projektowej straty
ciepła – uwzględnia dodatkowo nadwyżkę mocy cieplnej, wymaganą do
skompensowania skutków osłabienia ogrzewania.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 162
Obliczanie obciążenia cieplnego
Projektowe obciążenie cieplne przestrzeni ogrzewanej oblicza się
w następujący sposób:
ΦT,i – projektowa strata ciepła ogrzewanej przestrzeni przez przenikanie
[W];
ΦV,i – projektowa wentylacyjna strata ciepła ogrzewanej przestrzeni [W];
ΦRH,i – nadwyżka mocy cieplnej wymagana do skompensowania
skutków osłabienia ogrzewania strefy ogrzewanej [W].
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 163
Obliczanie obciążenia cieplnego
Całkowita projektowa strata ciepła przestrzeni ogrzewanej
Do obliczania całkowitej projektowej straty ciepła przestrzeni ogrzewanej w
podstawowych przypadkach wg normy PN-EN 12831 służy następujący wzór:
ΦT,i – projektowa strata ciepła ogrzewanej przestrzeni przez przenikanie[W];
ΦV,i – projektowa wentylacyjna strata ciepła ogrzewanej przestrzeni [W].
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Projektowa strata ciepła przez przenikanie
Norma PN-EN 12831:2006 podaje następujący wzór do obliczania projektowej straty ciepła przestrzeni ogrzewanej (i) przez przenikanie:
Obliczanie obciążenia cieplnego
164 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wartość współczynnika straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej (i) na zewnątrz
165
Obliczanie obciążenia cieplnego
Orientacyjne wartości współczynników korekcyjnych podane są w załączniku
krajowym do normy PN-EN 12831:2006: ek=1, el = 1
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
W obliczeniach strat ciepła przez przenikanie, mostki cieplne można uwzględnić
metodą uproszczoną. Polega ona na przyjęciu skorygowanej wartości
współczynnika przenikania ciepła
166
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 167
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 168
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 169
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Straty ciepła przez przestrzeń nieogrzewaną
W normie rozpatrzono wymianę ciepła między przestrzenią ogrzewaną (i) i
otoczeniem (e) poprzez przestrzeń nieogrzewaną (u).
Współczynnik projektowej straty ciepła oblicza się w tym przypadku w
sposób następujący:
170
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Współczynnik „bu” może być określony w jeden z następujących sposobów:
Jeśli temperatura przestrzeni nieogrzewanej jest znana
171
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 172
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Straty ciepła między przestrzeniami ogrzewanymi do różnych wartości temperatury
Współczynnik HT,ij obejmuje ciepło przekazywane przez przenikanie z przestrzeni
ogrzewanej (i) do sąsiedniej przestrzeni (j) ogrzewanej do znacząco innej temperatury
Przestrzenią sąsiednią może być przyległe pomieszczenie w tym samym mieszkaniu
(np. łazienka), pomieszczenie należące do innej części budynku (np. innego
mieszkania) lub pomieszczenie należące do przyległego budynku, które może być
nieogrzewane.
fij – współczynnik redukcyjny temperatury, uwzględniający różnicę
temperatury przyległej przestrzeni i projektowej temperatury zewnętrznej;
Ak – powierzchnia elementu budynku [m2];
Uk – współczynnik przenikania ciepła przegrody [W/m2K].
173
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Współczynnik redukcyjny temperatury określony jest następującym równaniem:
θint,i – projektowa temperatura wewnętrzna przestrzeni ogrzewanej [°C];
θprzyległej przestrzeni – projektowa temperatura przestrzeni przyległej [°C];
θe – projektowa temperatura zewnętrzna [°C].
174
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wartości orientacyjne temperatury przyległych przestrzeni ogrzewanych
podano w tabeli, przy czym: θm,e – roczna średnia temperatura zewnętrzna [°C].
175
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 176
Obliczanie obciążenia cieplnego
Straty ciepła przez grunt
Strumień strat ciepła do gruntu może być obliczony w sposób:
• szczegółowy wg normy EN ISO 13370,
• uproszczony, opisany w normie PN-EN 12831:2006.
Metoda uproszczona polega na wykorzystaniu tabel lub wykresów,
sporządzonych dla wybranych przypadków.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wg normy PN-EN 12831:2006 współczynnik straty ciepła przez przenikanie
z przestrzeni ogrzewanej (i) do gruntu (g) w warunkach ustalonych oblicza
się w następujący sposób:
177
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Współczynnik redukcji temperatury wynosi:
θint,i – projektowa temperatura wewnętrzna przestrzeni ogrzewanej [°C]; θe – projektowa temperatura zewnętrzna [°C], θm,e – średnioroczna temperatura zewnętrzna [°C],
Załącznik krajowy do normy PN-EN 12831:2006 podaje dwie wartości orientacyjne współczynnika Gw
Gw = 1,15 jeśli odległość między założonym poziomem wody gruntowej i płytą podłogi jest mniejsza niż 1 m, Gw = 1,00 w pozostałych przypadkach
178
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 179
Obliczanie obciążenia cieplnego
Wymiar charakterystyczny podłogi
Równoważny współczynnik przenikania ciepła dla podłogi na gruncie
wyznacza się w zależności od wymiaru charakterystycznego podłogi B' (m).
Wymiar B' to pole powierzchni podłogi podzielone przez połowę obwodu:
B' = A/0,5P
A - pole powierzchni podłogi, m2;
P - obwód podłogi (uwzględniający tylko ściany zewnętrzne), m.
Obwód podłogi P uwzględnia długość całkowitą ścian zewnętrznych,
oddzielających ogrzewany budynek od otoczenia zewnętrznego lub
nieogrzewanej przestrzeni, leżącej poza izolowaną obudową budynku.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Równoważny współczynnik przenikania ciepła podłogi na poziomie terenu
180
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Równoważny współczynnik przenikania ciepła podłogi ogrzewanego podziemia z płytą podłogi położoną 1,5 m poniżej poziomu terenu
181
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 182
Obliczanie obciążenia cieplnego
Wymiary
Zgodnie z załącznikiem krajowym do normy PN-EN 12831:2006, podczas
obliczania strat ciepła przez przenikanie należy stosować wymiary zewnętrzne,
czyli wymiary mierzone po zewnętrznej stronie budynku.
W czasie określania wymiarów poziomych uwzględnia się połowę grubości
ograniczającej ściany wewnętrznej i całą grubość ograniczającej ściany
zewnętrznej.
Natomiast wysokość ściany mierzy się pomiędzy powierzchniami podłóg.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 183
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Zgodnie z załącznikiem krajowym do normy PN-EN 12831:2006, przy obliczaniu strat ciepła przez przenikanie przez przegrody zewnętrzne należy stosować wymiary zewnętrzne, czyli wymiary mierzone po zewnętrznej stronie budynku. Wysokość ściany mierzy się pomiędzy powierzchniami podłóg.
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 184
Obliczanie obciążenia cieplnego
Mostki cieplne
Uwzględnianie w obliczeniach mostków cieplnych:
• wg normy EN ISO 10211-2,
• w sposób przybliżony z wykorzystaniem wartości stabelaryzowanych
podanych w normie EN ISO 14683,
• metodą uproszczoną z użyciem współczynnika korekcyjnego, którego
wartości podano w załączniku krajowym do normy PN-EN 12831.
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
185
„Strata do sąsiada”
Według normy temperaturę w sąsiednim pomieszczeniu przyjmuje się na
podstawie przeznaczenia, tylko jeśli należy ono do tej samej jednostki
budynku (np. do mieszkania).
Natomiast jeżeli pomieszczenie należy do innej jednostki, to do obliczania
straty ciepła przyjmuje się średnią arytmetyczną z projektowej temperatury
wewnętrznej i rocznej średniej temperatury zewnętrznej.
Z kolei, gdy sąsiednie pomieszczenie należy do oddzielnego budynku
(budynku przyległego), przyjmuje się roczną średnią temperaturę zewnętrzną.
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 186
Należy również podkreślić, że opisane „straty ciepła do sąsiada" ciepła
uwzględnia się w obliczeniach obciążenia cieplnego poszczególnych
pomieszczeń w celu doboru grzejników, natomiast nie uwzględnia się ich
podczas określania obciążenia cieplnego całego budynku w celu doboru
źródła ciepła.
W skali całego budynku, jeżeli część pomieszczeń będzie ogrzewana w
sposób osłabiony, to uzyskana w ten sposób nadwyżka mocy pozwoli na
pokrycie zwiększonego zapotrzebowania na ciepło w pomieszczeniach
sąsiednich.
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wzór do obliczania projektowej wentylacyjnej straty ciepła przestrzeni ogrzewanej
Wentylacyjna strata ciepła
Vi = strumień objętości powietrza wentylacyjnego przestrzeni ogrzewanej (i), m3/h.
187
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 188
Wentylacyjna strata ciepła
W przypadku wentylacji naturalnej, jako wartość strumienia powietrza
wentylacyjnego przyjmuje się wartość większą z następujących dwóch
wielkości:
• strumienia powietrza na drodze infiltracji,
• minimalnej wartości strumienia powietrza wentylacyjnego, wymaganej ze
względów higienicznych.
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Wzór na obliczanie strumienia powietrza infiltrującego do przestrzeni ogrzewanej (i):
Obliczanie obciążenia cieplnego
189 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Wentylacyjna strata ciepła
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczanie obciążenia cieplnego
190 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Wentylacyjna strata ciepła
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczanie obciążenia cieplnego
191 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Wentylacyjna strata ciepła
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Minimalny strumień objętości powietrza, wymagany ze względów higienicznych,
dopływający do przestrzeni ogrzewanej określa się w sposób następujący:
nmin – minimalna krotność wymiany powietrza na godzinę [1/h];
Vi – kubatura przestrzeni ogrzewanej (obliczona na podstawie wymiarów
wewnętrznych) [m3].
Obliczanie obciążenia cieplnego
192 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Wentylacyjna strata ciepła
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczanie obciążenia cieplnego
Wentylacyjna strata ciepła
193 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczanie obciążenia cieplnego
Nadwyżka mocy cieplnej do skompensowania skutków osłabienia dla
przestrzeni ogrzewanej (i) może być określona w następujący sposób
Ai – wewnętrzna powierzchnia podłogi przestrzeni ogrzewanej (i), m2;
fRH – współczynnik nagrzewania
194 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Projektowane obciążenie cieplne
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 195
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Projektowane obciążenie cieplne
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 196
Obliczanie obciążenia cieplnego
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
[Źródło 5]
Projektowane obciążenie cieplne
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Obliczyć wartość straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej
(pokoju mieszkalnego) do otoczenia (e) przez ścianę zewnętrzną bez okna.
Liniowe mostki cieplne uwzględnić metodą uproszczoną.
Założenia:
– współczynnik przenikania ciepła: 0,29 W/m2 K,
– wysokość zewnętrzna ściany: 3,20 m,
– grubość stropów: 35 cm,
– kubatura pomieszczenia ≤100 m3 ,
– liczba stropów przecinających izolację: 0,
– liczba przecinanych ścian: 0,
– lokalizacja: Kraków.
197 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Przykład 1
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przykład 1
198 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Przykład 1
199 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 200
Określenie grubości izolacji cieplej
22.03.2017 Gospodarka energetyczna
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Podstawowym parametrem określającym właściwości izolacyjne przegrody budowlanej jest współczynnik przenikania ciepła.
Wartość tego parametru podaje się w projekcie nowo projektowanego
budynku (jest to jeden z elementów charakterystyki energetycznej budynku)
w celu wykazania zgodności z aktualnymi przepisami budowlanymi –
rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych, jakim powinny
odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
Bardzo ważne jest, aby współczynnik ten został poprawnie określony, a
następnie odpowiednio zastosowany przy obliczaniu wskaźników
zapotrzebowania na energię użytkową i końcową na potrzeby ogrzewania
oraz zapotrzebowania na energię pierwotną EP. Przekłada się to bowiem na
koszty eksploatacyjne obiektu, a także na inne właściwości, takie jak
wskaźniki ekologiczne czy odczucie komfortu cieplnego użytkowników
budynku.
201 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Określenie grubości izolacji cieplej
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 202 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
W większości przypadków granicę opłacalności stosowania izolacji wyznacza
współczynnik przenikania ciepła U na poziomie 0,15-0,20 W/(m²K), ale
najczęściej przyjmuje się ok. 0,20 W/(m²K).
W ścianach szkieletowych, przy izolacji poddaszy oraz w ścianach
trójwarstwowych o cienkich ścianach nośnych, wystarczy brać pod uwagę
ciepłochronność samego ocieplenia. Dzielimy wtedy przewodność cieplną
materiału przez wymagany współczynnik U i otrzymujemy potrzebną grubość
ocieplenia w metrach.
Przykładowo, przy założeniu, że chcemy uzyskać współczynnik przenikania
izolacji poddasza równy 0,20 W/(m²K) i użyjemy do tego celu wełny
mineralnej o współczynniku λ 0,04 W/(mK) grubość materiału wyniesie:
d = λ : U = 0,04 : 0,20 = 0, 2 m czyli 20 cm.
Określenie grubości izolacji cieplej
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 203 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
W ścianach warstwowych wyznaczenie grubości izolacji będzie trudniejsze. Musimy bowiem znać przewodność cieplną warstwy konstrukcyjnej oraz jej grubość. Informację o ciepłochronności bloczków czy pustaków możemy uzyskać od ich producenta. Orientacyjne współczynniki λ najczęściej używanych materiałów:
- bloczki z betonu komórkowego odmiany 600 – 0,13 W/(mK);
- pustaki szczelinowe typu Max – 0,45 W/(mK);
- bloczki silikatowe – 0,80 W/(mK).
Wyliczenie ciepłochronności samego muru polega na podzieleniu
współczynnika λ danego materiału przez jego grubość wyrażoną w metrach.
Przenikalność cieplna ściany z pustaka z betonu komórkowego o grubości
d = 25 cm (0,25 m) wyniesie:
U = λ /d = 0,13 : 0,25 = 0,52 W/(m²K).
Określenie grubości izolacji cieplej
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 204 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Aby uzyskać wymaganą ciepłochronność ściany, musimy następnie określić potrzebną grubość izolacji. Przy takich wyliczenia najwygodniej posłużyć się sumą oporów cieplnych poszczególnych warstw. Opór cieplny R jest odwrotnością przenikalności cieplnej U i wyznaczamy go ze wzoru R = 1 : U. W przykładowej ścianie wyniesie on więc: Rm = 1 : 0,52 = 1,92 (m²K)/W. Zakładamy, że chcemy uzyskać ciepłochronność izolowanej przegrody o wartości U= 0,25 W/(m²K), co odpowiada oporowi całkowitemu Rc = 1 : U = 1 : 0,25 = 4 (m²K)/W. Ponieważ opory cieplne poszczególnych warstw sumują się, więc opór cieplny warstwy izolacyjnej powinien wynieść: R = Rc – Rm = 4 – 1,92 = 2,08 (m²K)/W.
Określenie grubości izolacji cieplej
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 205 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Po zamianie oporu na przenikalność Ui = 1 : Ri otrzymamy Ui = 0,48 W/(m²K). Taką izolacyjność uzyskamy po ułożeniu warstwy ocieplającej grubości 9 cm (di = 0,04 : 0,48 = 0,083 m około 9cm). W powyższych obliczeniach nie uwzględniono warstw tynku, ani współczynników odpływu i napływu ciepła na powierzchniach zewnętrznych oraz wewnętrznych. Rzeczywista ciepłochronność przegrody będzie więc nieco lepsza niż obliczeniowa.
Określenie grubości izolacji cieplej
10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej
Zadanie domowe
206 22.03.2017 Gospodarka energetyczna
Dobierz odpowiednią grubość izolacji (λ = 0,038 W/mK) dla przegrody zbudowanej z cegły ceramicznej pełnej, obustronnie tynkowanej, o grubości 38 cm, tak aby obliczony współczynnik przenikania ciepła był nie większy niż Uc max dla budynków mieszkalnych przy temperaturze powietrza w pomieszczeniu wynoszącej 20°C.
Do obliczeń przyjąć kotwienie izolacji wykonane za pomocą łączników z tworzyw sztucznych oraz układanie izolacji na styk ( szczeliny > 5mm). Do obliczeń przyjąć λ cegły = 0,77 W/mK, λ tynku = 0,82 W/mK,
Rozwiązanie zadania proszę przesłać na maila
[email protected] do dnia 30.03.2017.
Dziękuję za uwagę
Zapraszam na kolejny wykład
29.03.2017
TM Instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne
05.04.2017 godz. 19.00
Systemy energetyczne
mgr inż. Alina Jeszke-Tymkowska
tel. 502 098 407
e-mail: [email protected]
www.viessmann.edu.pl
Gospodarka energetyczna