Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
Strona 1
1. Kot
łownie wbudowane na paliwo
sta
łe
1. 1. Wymagania
Wymagania odnośnie kotłowni wbudowanych na paliwo stałe zawarte
są w normie PN-87/B-02411 “Kotłownie wbudowane na paliwo stałe”.
1. 2. Dobór kot
ła c.o.
Kocioł powinien być usytuowany możliwie centralnie w stosunku do
ogrzewanych pomieszczeń budynku. Może być umieszczony w piwnicy lub
na poziomie ogrzewanych pomieszczeń.
Dane wyjściowe:
•
obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną Q
o
[W];
•
typ kotła;
•
sposób ogrzewania budynku;
•
wysokość komina h m;
•
lokalizacja kotłowni.
Wymagana powierzchnia ogrzewalna kotła (dla kotłów bez atestu):
(
)
]
[m
;
q
a
1
Q
F
2
o
ok
+
⋅
=
[ 1. .1]
gdzie:
Q
o
- obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplną na cele c.o.,W;
q
- moc cieplna uzyskiwana z 1 m
2
powierzchni ogrzewalnej kotła:
•
kotły żeliwne: ..... q = 7800 W/m
2
;
•
kotły stalowe:...... q = 8100 W/m
2
.
a
- dodatek na nieuwzględnione straty ciepła, dla kotłów wodnych:
•
rozdział dolny: .... a = 0.15;
•
rozdział górny:.... a = 0.20.
Kocioł należy dobrać tak aby F
okrz
≥ F
ok
Wymagana moc znamionowa kotła (dla kotłów z atestem):
(
)
[W]
;
a
1
Q
1
,
1
Q
o
k
+
⋅
⋅
=
[ 1. .2]
gdzie:
oznaczenia j.w.
Kocioł należy dobrać tak aby Q
n
≥ Q
k
.
1. 3. Komin
Komin należy umieszczać jak najbliżej kotłów w najwyższej części
budynku przy ścianach wewnętrznych. Wysokość komina powinna
zapewniać ciąg wymagany przez producenta kotła.
Minimalne pole poprzecznego przekroju komina (wg uproszczonej
metody obliczeń, wzór Sandera):
F
Q
h
k
k
=
⋅
0 026
.
;
]
max
[cm
2
[ 1. .3]
gdzie:
Q
kmax
- maksymalna moc cieplna kotła, W;
h
- wysokość komina od rusztu kotła do wylotu, m.
Konstrukcja komina:
•
dla kotłów opalanych paliwem stałym:
◊
komin z cegły dobrze wypalonej i starannie zatartej;
◊
stosunek boków 1:1
÷
1:5;
◊
minimalne wymiary 20 x 20 cm;
•
dla kotłów opalanych paliwem płynnym (gaz, olej opałowy):
◊
komin z rur lub prefabrykatów kamionkowych lub ze stali
kwasoodpornej;
◊
minimalne wymiary 14 x 14 cm;
•
na dole komina musi być rewizja;
•
musi być zdylatowany od konstrukcji budynku.
1. 4. Czopuch
Czopuch łączy kocioł z kominem. Musi być szczelny i mieć dwa otwory
rewizyjne.
•
dla kotłów stalowych: ......... stalowy;
•
dla kotłów żeliwnych: ......... murowany;
•
musi być zdylatowany od konstrukcji budynku.
Mnimalne pole poprzecznego przekroju czopucha:
(
)
]
[cm
;
F
5
.
1
25
.
1
F
2
krz
cz
⋅
÷
=
[ 1. .4]
gdzie:
F
krz
- rzeczywiste pole przekroju poprzecznego komina, m
2
;
1. 5. Wentylacja
Minimalne pole przekroju kanału nawiewnego:
F
F
n
krz
=
⋅
0 5
.
; cm
2
[ 1. .5]
Minimalne wymiary kanału nawiewnego wynoszą 21x21 cm. Powietrze
powinno być nawiewane na tył kotła.
Minimalne pole przekroju kanału wywiewnego:
F
F
w
krz
=
⋅
0 25
.
; cm
2
[ 1. .6]
Minimalne wymiary kanału nawiewnego wynoszą 14x14 cm. Należy go
prowadzić przy przewodzie spalinowym w celu polepszenia ciągu. Otwór
wywiewny należy umieszczać pod sufitem kotłowni.
1. 6. Paliwo
Roczne zapotrzebowanie na paliwo dla kotłowni opalanych paliwem
stałym:
[ ]
kg/a
;
)
t
t
(
Q
w
w
Sd
Q
400
86
B
e
i
r
p
e
w
i
d
t
o
−
⋅
η
⋅
η
⋅
η
⋅
η
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
[ 1. .7]
gdzie:
Q
o
- obliczeniowe zapotrzebowanie na moc cieplna dla budynku, kW;
Q
i
- wartość opałowa paliwa, kJ/kg:
◊
dla węgla: ........24000 kJ/kg
◊
dla koksu: ........28000 kJ/kg
Sd - wg wzoru [1.11]
η
w
,
η
e
,
η
p
,
η
r
, - wg wzoru [1.12]
Powierzchnia składu paliwa:
(
)
[ ]
2
p
p
sp
m
;
a
1
h
B
F
+
⋅
⋅
ρ
=
[ 1. .8]
gdzie:
B - zapotrzebowanie na paliwo w całym sezonie ogrzewczym, kg/a;
a
- dodatek uwzględniający drogę komunikacyjną, a = (0.1
÷
0.25);
ρ
p
- gęstość nasypowa paliwa, kg/m
3
:
◊
węgiel kamienny:.............................
ρ
p
= 750
÷
850 kg/m
3
;
◊
koks:.................................................
ρ
p
= 550
÷
650 kg/m
3
;
h
p
- wysokość składowania paliwa, m (h
p
≤
1.7 m).
Ilość magazynowanego opału powinna stanowić zapas na określoną liczbę
dni, którą określa się w zależności od mocy cieplnej zainstalowanych
kotłów
◊
dla kotłów o mocy Q
k
≤
100 kW Zp – cały sezon
◊
dla kotłów o mocy 100 kW< Q
k
≤
350 kW Zp = 90 dni
Powierzchnia składu żużla:
[ ]
2
o
ż
ż
ż
ż
sż
m
);
a
1
(
S
h
Z
B
F
+
⋅
⋅
ρ
⋅
=
[ 1. .9]
gdzie:
B
ż
- ilość składowanego żużla i popiołu, kg/a;
◊
koks:........................B
¿
= 0.20
⋅
B kg/a;
◊
węgiel kamienny:....B
ż
= 0.25
⋅
B kg/a;
◊
miał: ........................B
ż
= 0.30
⋅
B kg/a;
PDF created with pdfFactory trial version
www.pdffactory.com
Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
Strona 2
a
- dodatek uwzględniający drogę komunikacyjną, a = (0.1
÷
0.15), jeśli
przewiduje się składowanie w pojemnikach a = 0;
Z
ż
- okres składowania żużla, dni, Z
ż
= 7
÷
14
ρ
ż
- gęstość żużla i popiołu, kg/m
3
(
ρ
ż
= 800 kg/m
3
);
h
ż
- wysokość składowania żużla, m (h
p
≤
1.2 m);
S
o
- liczba dni sezonu ogrzewczego.
Liczba pojemników na składowanie żużla:
[ ]
szt.
);
a
1
(
13
,
0
S
Z
B
N
o
ż
ż
ż
ż
+
⋅
⋅
ρ
⋅
=
[ 1. .10]
gdzie:
B
ż
, Z
ż,
ρ
ż,
S
o
- jak we wzorze [1.9];
0,13 - pojemność pojemnika, [m
3
].
Liczbę stopniodni Sd oblicza się z wzoru:
)
m
(
Ld
)]
m
(
t
t
[
Sd
e
o
w
L
1
m
g
−
=
∑
=
, [dzień
⋅K/rok]
[ 1. .11]
gdzie:
t
wo
- obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego, określona
zgodnie z Polską Normą dotyczącą temperatur ogrzewanych
pomieszczeń w budynkach, °C
t
e
(m) - średnia wieloletnia temperatura miesiąca m, określona zgodnie z
PN-B-2025, a w przypadku stropów nad nie ogrzewanymi
piwnicami lub pod nie ogrzewanymi poddaszami - temperatura
wynikająca z obliczeń bilansu cieplnego budynku, °C,
Ld(m) - liczba dni ogrzewania w miesiącu m, określona według
PN-B-2025
L
g
- liczba miesięcy ogrzewania w sezonie grzewczym, określona
według PN-B-2025
Sprawność regulacji systemu grzewczego
η
r
oblicza się z wzoru:
GLR
2
)
1
(
1
co
r
⋅
⋅
η
−
−
=
η
, [ 1. .12]
gdzie:
η
co
- współczynnik regulacji wynoszący:
1)
dla systemów grzewczych z centralnym systemem regulacji, bez
automatyki pogodowej i bez zaworów termostatycznych - co
najmniej 0,75,
2)
dla systemów grzewczych z centralnym systemem regulacji, z
automatyką pogodową lecz bez zaworów termostatycznych - co
najmniej 0,85,
3)
dla systemów z elementami grzejnymi z termostatami, o dużej
bezwładności cieplnej - nie więcej niż 0,95,
4)
dla systemów z elementami grzejnymi z termostatami, o
znikomej bezwładności cieplnej - nie więcej niż 0,99,
GLR - stosunek sumy zysków ciepła budynku do sumy strat ciepła
określony zgodnie z
Polską Normą dotyczącą obliczania
sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania
budynków mieszkalnych.
Tablica 1. Średniomiesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, liczba dni ogrzewania oraz liczba stopniodni dla wybranych stacji
meteorologicznych (na podstawie PN-B-2025)
PDF created with pdfFactory trial version
www.pdffactory.com
Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
Strona 3
Tabela 2. Sprawności wytwarzania ciepła
η
w
Rodzaj kotła/pieca
Rodzaj paliwa
Sprawność wytwarzania
ciepła*)
1
2
3
Kotły wyprodukowane przed 1980 r.
Paliwo stałe (węgiel, koks)
0,50÷0,65
Kotły wyprodukowane po 1980 r.
Paliwo stałe (węgiel, koks)
0,65÷0,75
Kotły z palnikami atmosferycznymi i regulacją włącz/wyłącz
Paliwo gazowe lub płynne
0,65-0,86
Kotły z palnikami wentylatorowymi i ciągłą regulacją procesu
spalania
Paliwo gazowe lub płynne
0,75÷0,88
Kotły kondensacyjne
Paliwo gazowe
0,95÷1,0
Piece ceramiczne (kaflowe)
Paliwo stałe
0,25÷0,40
Piece metalowe
Paliwo stałe
0,55÷0,65
Kotły elektryczne przepływowe
-
0,94
Kotły elektryczne
-
0,97
Kotły elektrotermiczne
-
1,00
Kotły wrzutowe z obsługą ręczną o mocy do 100 kW
Paliwo stałe (słoma)
0,57-0,63
Kotły wrzutowe z obsługą ręczną o mocy do 100 kW
Paliwo stałe (drewno polana, brykiety
drewniane, pelety, zrębki drewniane)
0,65-0,72
Kotły wrzutowe z obsługą ręczną o mocy powyżej 100 kW
Paliwo stałe (słoma)
0,65-0,70
Kotły wrzutowe z obsługą ręczną o mocy powyżej 100 kW
Paliwo stałe (drewno polana, brykiety
drewniane, pelety, zrębki drewniane)
0,77-0,83
Kotły automatyczne o mocy powyżej 100 kW do 600 kW
Paliwo stałe (słoma)
0,65-0,75
Kotły automatyczne o mocy powyżej 100 kW do 600 kW
Paliwo
stałe
(drewno
polana,brykiety
drewniane, pelety, zrębki drewniane)
0,80-0,85
Kotły z paleniskiem retortowym
Paliwo stałe (węgiel)
0,80-0,85
Kotły automatyczne z mechanicznym podawaniem paliwa o mocy
powyżej 500 kW
Paliwo stałe (słoma, drewno, pelety)
0,85
*) - Przyjmuje się w zależności od stanu technicznego.
Tabela 3. Sprawności przesyłania ciepła
η
p
Rodzaj ogrzewania
Sprawność
przesyłania
1
2
Źródło ciepła w pomieszczeniu
1,0
Instalacja c.o. z przewodami w dobrym stanie
technicznym
0,95
Instalacja c.o. z przewodami w złym stanie
technicznym
0,90
Tabela 4. Sprawności wykorzystania ciepła
η
e
Rodzaj ogrzewania
Sprawność
wykorzystania
ciepła
1
2
Ogrzewanie podłogowe
1,0
Ogrzewanie
tradycyjne,
grzejniki
prawidłowo
usytuowane w pomieszczeniu
0,95
Ogrzewanie tradycyjne, grzejniki z osłoną
0,90
Ogrzewanie tradycyjne, obudowa grzejników nie
uwzględniona w ich projektowaniu
0,80÷0,90
Tabela 5. Współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w
okresie tygodnia w
t
Czas ogrzewania
Typ budynku
lekki*)
Ciężki
1
2
3
7 dni
1,00
1,00
5 dni
0,75
0,85
*) - Budynek lekki, którego masa części ogrzewanej
odniesiona do kubatury ogrzewanej nie przekracza 150
kg/m3.
Tabela 6. Współczynniki uwzględniające przerwy w ogrzewaniu w
okresie doby w
d
Czas przerw w ogrzewaniu
Typ budynku
lekki*)
ciężki*)
1
2
3
Bez przerw
1,00
1,00
4 godziny
0,96
0,98
8 godzin
0,93
0,95
12 godzin
0,85
0,91
16 godzin
0,79
0,88
*) - Budynek lekki, którego masa części ogrzewanej odniesiona
do kubatury ogrzewanej nie przekracza 150 kg/m
3
.
PDF created with pdfFactory trial version
www.pdffactory.com
Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
Strona 4
1. 7. Dane techniczne wybranych kot
łów
wodnych na paliwo sta
łe
1. 7. .1. Kocioł żeliwny wodny typu KZ-3K
1. 7. .2. Kocioł żeliwny wodny typu KZ-5
Tabela 7. Dane dotyczące różnych typów paliw
Opis
Jedn.
koks
węgiel
miał
węglowy
olej
opałowy
lekki
drewno zrębki trociny pelety gaz GZ-
50
elektrycz
ność
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Wartość opałowa
GJ/ton
28
24
18
42
15
-
-
18
-
-
GJ/m3
-
-
-
-
-
7
6
-
0,0338
-
Cena jednostkowa
zł/ton
1200
500
280
-
-
-
-
470
-
-
Cena jednostkowa
zł/m3
-
-
-
2500
120
105
50
-
1,00
-
Cena
ciepła
energii
pierwotnej
zł/GJ
42,86
20,83
15,56
70,03
21,05
15,00
8,33
26,11
29,59
100,00
Sprawność źródła ciepła
-
0,75
0,75
0,75
0,85
0,72
0,72
0,72
0,72
0,85
1,00
Cena
ciepła
z
uwzględnieniem
sprawności źródła ciepła
z³/GJ
57,14
27,78
20,74
82,39
29,24
20,83
11,57
36,27
34,81
100,00
PDF created with pdfFactory trial version
www.pdffactory.com