Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin Systemy spalinowe · Poradnik dla projektantów i instalatorów”, 4) ... - bezpieczeństwo konstrukcji, ... a przy zastosowaniu stalowych

04.04.2018 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

04.04.2018 Gospodarka energetyczna 2

10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 3

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.



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.


5 04.04.2018 Gospodarka energetyczna



Komin jednościenny, wkład

sztywny

Komin jednościenny,

wkład giętki



Komin dwuścienny




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.







ZE WZGLĘDU NA FUNKCJĘ KOMINY DZIELIMY NA:


- 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.



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.


Odprowadzanie spalin 11 04.04.2018 Gospodarka energetyczna


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.




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.




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.




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.




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.




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.


17

www.jeremias.pl




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



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]




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 =




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





22

Źródło [ 3]



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.




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.







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.




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.




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,




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,





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.



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 spalinowe



Systemy spalinowe

33

Źródło [ 3]


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



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


Dobór systemu spalinowego


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




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.



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]


ODPROWADZANIE SPALIN W KOTŁACH KONDENSACYJNYCH


Systemy spalinowe

39




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




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



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.



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.



Systemy spalinowe

44

Źródło [ 3] Źródło [ 3]



Systemy spalinowe

Źródło [ 3]



Systemy spalinowe


Zwykle producent kotłów oferuje kilka wariantów odprowadzenia spalin

i poboru powietrza:

- system poziomy,

- system pionowy współśrodkowy,

- system rozdzielczy,

- system szachtowy.


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.


Systemy spalinowe

[źródło: Jeremias]


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


10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 49 04.04.2018 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).


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.


Systemy spalinowe



Systemy spalinowe

Montaż przewodów powietrzno-spalinowych - połączenie z poziomym odprowadzeniem spalin oraz z pionowym odprowadzeniem spalin



Systemy spalinowe


Montaż przewodów powietrzno - spalinowych - połączenie szachtowe oraz połączenie dwururowe.


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.



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



- 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]



Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń

w spalinach



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.




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.




Głównymi zanieczyszczeniami powietrza w energetyce są:

- pył,

- dwutlenek siarki,

- dwutlenek węgla,

- tlenki azotu,

- tlenek węgla,

- związki organiczne.




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)




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


Emisja zanieczyszczeń dla podstawowych paliw



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





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.



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




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




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




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




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




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




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




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




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





Metody odsiarczania spalin:

- metoda sucha,

- metoda mokra,

- metoda półsucha.




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.





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.




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.


77

3) ODAZOTOWANIE SPALIN



Wymiana ciepła


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


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


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).



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).





Źródło [ 3]




Źródło [ 3]




Źródło [ 3]



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.




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




Wymiana ciepła w przegrodzie

Źródło [ 3]




PRZENIKANIE CIEPŁA

pomieszczenie

otoczenie

wnikanie wnikanie

przewodzenie

wnikanie + przewodzenie + wnikanie = przenikanie

Przekrój ściany




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




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




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














10.09.2013 Systemy energetyki odnawialnej 97 97 04.04.2018 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:

q = U (i - e) [W/m2]

d/ i

e

ti

te



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



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]



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



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]



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]


Opór cieplny obliczamy z dokładnością do trzech miejsc po przecinku.


Przenikanie ciepła



Przenikanie ciepła



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



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



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


UC = U + ΔU,

ΔU = ΔUg + ΔUf + ΔUR

UC - skorygowana wartość współczynnika przenikania ciepła [W/(m²·K)],


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].


Przenikanie ciepła


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



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



Mostki cieplne


Źródło [7]


Poprawka na nieszczelności ∆Ug


Mostki cieplne


Mostki cieplne


UC = U + ΔU,

dla ścian zewnętrznych ΔU = ΔUg + ΔUf


Przenikanie ciepła

Rozkład temperatury w przegrodzie wielowarstwowej

Źródło [ 3]



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.




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


Przenikanie ciepła



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 [%]



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)




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]



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]



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]



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



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]



Przenikanie ciepła

Wykres rozkładu temperatur w przegrodzie



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



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



Zadanie Przykład obliczeń skorygowanego współczynnika przenikania Ucmax z uwzględnieniem mostka ciepła na łączniki metalowe, przyjąć że izolacja cieplna układana jest metodą na zakład.


Uc = U +ΔUf +ΔUg = 0,259 + 0,032 + 0,0 = 0,291 W/m2K


Wymagania ochrony cieplnej budynków

Obliczanie obciążenia cieplnego wg normy PN EN 12831



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



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



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



Zużycie energii



Bilans energetyczny budynku

Źródło: www.rynekinstalacyjny.pl

strumień energii wytworzonej

strumień energii doprowadzonej

strumień energi odprowadzonej - straty ciepła




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.



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.




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.




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.





Cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP wynoszą:

1) na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej:



141


Cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP wynoszą: 2) na potrzeby na potrzeby chłodzenia:

.





Cząstkowe maksymalne wartości wskaźnika EP wynoszą:

3) na potrzeby oświetlenia :


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:





Wartości współczynnika przenikania ciepła U okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych nie mogą być większe niż wartości U(max)określone w tabeli:




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



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.



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



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:



Obliczeniowe temperatury wewnętrzne



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



Źródło [ 8]

Projektowane temperatury zewnętrzne



Norma PN-EN 12831:2006 :

„ Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania

projektowego obciążenia cieplnego”

Obliczanie obciążenia cieplnego



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,




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;




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.





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.



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;








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.




Projektowe obciążenie cieplne – obok całkowitej projektowej straty

ciepła – uwzględnia dodatkowo nadwyżkę mocy cieplnej, wymaganą do

skompensowania skutków osłabienia ogrzewania.


[Źródło 5]



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].


[Źródło 5]



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].


[Źródło 5]


Projektowa strata ciepła przez przenikanie

Norma PN-EN 12831:2006 podaje następujący wzór do obliczania projektowej straty ciepła przestrzeni ogrzewanej (i) przez przenikanie:



[Źródło 5]


Wartość współczynnika straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej (i) na zewnątrz

165


Orientacyjne wartości współczynników korekcyjnych podane są w załączniku

krajowym do normy PN-EN 12831:2006: ek=1, el = 1


[Źródło 5]


W obliczeniach strat ciepła przez przenikanie, mostki cieplne można uwzględnić

metodą uproszczoną. Polega ona na przyjęciu skorygowanej wartości

współczynnika przenikania ciepła

166



[Źródło 5]




[Źródło 5]




[Źródło 5]




[Źródło 5]


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



[Źródło 5]


Współczynnik „bu” może być określony w jeden z następujących sposobów:

Jeśli temperatura przestrzeni nieogrzewanej jest znana

171



[Źródło 5]




[Źródło 5]


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



[Źródło 5]


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



[Źródło 5]


Wartości orientacyjne temperatury przyległych przestrzeni ogrzewanych

podano w tabeli, przy czym: θm,e – roczna średnia temperatura zewnętrzna [°C].

175



[Źródło 5]



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.



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



[Źródło 5]


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



[Źródło 5]



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.


[Źródło 5]


Równoważny współczynnik przenikania ciepła podłogi na poziomie terenu

180



[Źródło 5]


Równoważny współczynnik przenikania ciepła podłogi ogrzewanego podziemia z płytą podłogi położoną 1,5 m poniżej poziomu terenu

181



[Źródło 5]



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.





[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.



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.



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.




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.




Wzór do obliczania projektowej wentylacyjnej straty ciepła przestrzeni ogrzewanej

Wentylacyjna strata ciepła

Vi = strumień objętości powietrza wentylacyjnego przestrzeni ogrzewanej (i), m3/h.

187



[Źródło 5]



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.



[Źródło 5]


Wzór na obliczanie strumienia powietrza infiltrującego do przestrzeni ogrzewanej (i):



[Źródło 5]





[Źródło 5]





[Źródło 5]



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].



[Źródło 5]








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


[Źródło 5]

Projektowane obciążenie cieplne




[Źródło 5]





[Źródło 5]



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.


Przykład 1


Przykład 1



Przykład 1



Określenie grubości izolacji cieplej



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.




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.



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).



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.



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.


Dziękuję za uwagę

mgr inż. Alina Jeszke-Tymkowska

tel. 502 098 407

e-mail: [email protected]

www.viessmann.edu.pl

Gospodarka energetyczna

http://www.viessmann.edu.pl/

http://www.viessmann.edu.pl/

Documents

Systemy kominowe. Odprowadzanie spalin Systemy spalinowe · Poradnik dla projektantów i instalatorów”, 4) ... - bezpieczeństwo konstrukcji, ... a przy zastosowaniu stalowych