plik

3.1. Metody pomiaru ciśnienia, temperatury i przepływu płynu

Metody pomiaru ciśnienia

Przyrządy do pomiaru ciśnienia ze względu na rodzaj czujnika pomiarowego:

a)  hydrostatyczne (cieczowe)
b)  tłokowe
c)  sprężyste
d)  parametryczne

a) Ciśnieniomierze hydrostatyczne działają na zasadzie określonej wzorem p –q

g h

Mierzone ciśnienie p jest równoważone przez słup cieczy manometrycznej o gęstości
ρc. W zależności od sposobu odczytu wysokości (różnicy wysokości) słupów cieczy
wyróżnić można ciśnieniomierze hydrostatyczne:

 szklane - z bezpośrednim odczytem,
 inne, w których różnica słupów cieczy jest przetwarzana na przesunięcie liniowe lub

kontowe

Ciecz manometryczna powinna posiadać następujące cechy: nie mieszać się i nie

wchodzić w reakcje chemiczne z innymi płynami, a w przypadku ciśnieniomierzy szklanych

powinna tworzyć wyraźny menisk i nie zwilżać szkła oraz posiadać mały współczynnik

rozszerzalności objętościowej. Najczęściej stosuje się rtęć, bromoform, wodę, alkohol

etylowy lub olej silnikowy.

Przykłady ciśnieniomierzy hydrostatycznych, szklanych:

a) barometr,

b) ciśnieniomierz absolutny,

c) ciśnieniomierz dwuramienny (U-rurka),

d) ciśnieniomierz jednoramienny (naczyniowy),

e) ciśnieniomierz jednoramienny z rurką pochyłą,

Ciśnieniomierz tłokowy - jest przyrządem czułym i o dużej dokładności (klasy

dokładności 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2). Tłok umieszczony w pionowym cylindrze stanowi

zamknięcie oleju, na który oddziałuje mierzone ciśnienie. Siły ciśnienia działające na tłok

poprzez olej są równoważone bądź siłą ciążenia masy odważników, bądź siłą rozciąganej

sprężyny. W przypadku drugim, proporcjonalne do zmian ciśnienia odchylenie tłoka jest

przetwarzane na sygnał elektryczny.

Przykład – manometr obciążnikowo tłokowy

Ciśnieniomierze  sprężyste  -  Zasada  działania  ciśnieniomierzy  sprężystych  polega  na
mierzeniu  wielkości  odkształcenia  elementów  sprężystych  różnych  typów.  Odkształcenie
czujnika pomiarowego jest przetwarzane za pomocą odpowiednich mechanizmów, na kątowe
lub  liniowe  przesunięcie  wskazówki  przyrządu.  Jeżeli  odkształcenie  elementu  sprężystego
będzie przetwarzane na wyjściowy sygnał  prądowy lub  pneumatyczny,  wówczas cały układ
pomiarowy można nazwać przetwornikiem ciśnienia.

Do zalet ciśnieniomierzy sprężystych należą:

  prosta budowa,
  uniwersalność,
  niezawodność działania,
  szeroki zakres pomiarowy oraz łatwość transportu.

Do wad należą:

 wpływ temperatury i czasu eksploatacji na właściwości sprężyste elementów

odkształcanych, ich histereza oraz trwałe odkształcenie przy przeciążeniach
ciśnieniomierza.

Ciśnieniomierze  sprężyste  są  najbardziej  rozpowszechnionymi  ciśnieniomierzami  w
pomiarach przemysłowych. Są one z reguły wykorzystywane do pomiaru i odczytu wartości
ciśnienia  bezpośrednio  w  miejscu  pomiaru.  Ze  względu  na  typ  elementu  sprężystego  dzielą
się na dwie podstawowe grupy:

 ciśnieniomierze z rurką sprężystą (tzw. rurką Bourdona),
 ciśnieniomierze z elementami sprężystymi powierzchniowymi, wykonanymi w

postaci: przepon, membran, puszek lub mieszków.

Od tych elementów ciśnieniomierze przybierają odpowiednią nazwę: rurkowe, membranowe,
przeponowe, mieszkowe.

Przykłady ciśnieniomierzy z rurką sprężystą:

 zwykły
 kontrolny z dwoma układami pomiarowymi

Czujniki i przetworniki do pomiaru ciśnienia - Istnieje wiele rodzajów czujników ciśnienia
(różnicy  ciśnień).  Były  one  i  są  wykorzystywane  w  licznych  odmianach  zależnie  od:
przeznaczenia,  zakresu  pomiarowego,  sposobu  przetwarzania  sygnału  przemieszczenia  lub
siły  oraz  od  doświadczeń  i  osiągnięć    firmy  produkującej  czujniki  pomiarowe  czy  też
przetworniki je wykorzystujące.

Wyróżnić można dwa podstawowe rodzaje sygnałów generowanych przez
czujniki ciśnienia i wynikające stąd metody ich pomiaru:

 jako przemieszczenie, którego pomiaru dokonuje się metodą odchyleniową
 jako siła, której pomiaru dokonuje się równoważąc jej oddziaływanie metodą

kompensacyjną.

Metody pomiaru temperatury

Termoelementy - należą do najpopularniejszych przyrządów do pomiaru temperatury. Jest to
spowodowane  bardzo  szerokim  zakresem  pomiarowym,  możliwością  wykonywania
pomiarów punktowych, dużą ilością rożnych wykonań specjalnych. Działanie termoelementu
oparte  jest  o  odkryte  przez  Seebecka  zjawisko  termoelektryczne.  Polega  ono  na  przepływie
prądu  elektrycznego  w  obwodzie  zamkniętym  utworzonym  przez  dwa  rożne  metale.
warunkiem  przepływu  prądu  jest  różnica  temperatur  spoin  tych  metali.  Jeżeli  taki  obwód
zostanie  otwarty  to  na  końcach  otrzymamy  siłę  termoelektryczną  zależną  od  różnicy
temperatur  i  rodzaju  użytych  metali.  Termoelement  to  obwód  złożony  z  dwóch  rożnych
metali.  Spoina  odniesienia  powinna  mieć  stałą  temperaturę  (charakterystyczną  dla  danego
termoelementu),  a  spoina  miernicza  –  temperaturę  mierzoną.  Na  skutek  różnicy  temperatur
między spoinami, powstaje różnica potencjałów – napięcie termoelektryczne, które mierzymy
za  pomocą  woltomierza  podłączonego  do  układu.  Znając  wartość  napięcia,  z  tablic,
odczytujemy  odpowiadającą  mu  temperaturę.  Tablice  są  charakterystyczne  dla  każdego
termoelementu.

Pirometry  -  pomiar  temperatury  metodą  pirometryczną  polega  na  określeniu  parametrów
energii  termicznej  wypromieniowanej  przez  obiekt  mierzony.  Opierają  się  na  prawach
Planck'a,  Wien'a  oraz  Stefan'a  -  Boltzmann'a  (S-B)  dla  promieniowania  ciał  rzeczywistych.
Praktycznie  w  pirometrii  wykorzystuje  się  promieniowanie  0,4-20  μm,  czyli  zakres
promieniowania widzialnego i  podczerwonego.  Biorąc pod uwagę zasadę działania możemy
wyróżnić pirometry:

  całkowitego promieniowania – radiacyjne
  monochromatyczne
  barwowe



fotoelektryczne

Termometry  cieczowe  szklane  -  Termometry  cieczowe  wykorzystują  zależność  zmiany
objętości cieczy termometrycznej od zmian temperatury. Termometr składa się ze zbiorniczka
wypełnionego cieczą termometryczną, stanowiącego  czujnik termometru i  połączonej  z nim
rurki  kapilarnej  zaopatrzonej  w  podziałkę.  Zbiornik  i  kapilara  wykonane  są  ze  szkła.  Jeżeli
objętość  zbiornika  termometru  wynosi  V

, wówczas dla przyrostu temperatury ∆t = t - t0,

przyrost objętości cieczy wynosi:

Przykłady termometrów: pałeczkowy, rurkowy prosty, rurkowy kątowy, przemysłowy w
osłonie stalowej.

Termometry  dylatacyjne  i  bimetalowe  -  Termometry  dylatacyjne  i  bimetalowe  są
zbudowane  na  zasadzie  wykorzystania  różnicy  cieplnej  rozszerzalności  liniowej  dwóch
rożnych materiałów. Ciałem termometrycznym jest ciało stałe charakteryzujące się cieplnym
współczynnikiem rozszerzalności liniowej α.

Termometry  manometryczne  -  Termometr  manometryczny  składa  się  z  czujnika
umieszczonego  w  ośrodku  mierzonej  temperatury,  manometru  sprężystego  oraz  łączącej  je
kapilary.  Urządzenie  stanowi  trwałą,  szczelnie  zamkniętą  całość.  Wykonywane  są  również
urządzenia,  w  których  manometr  jest  przyłączony  bezpośrednio  do  czujnika  Mierzona
temperatura powoduje zmianę ciśnienia płynu zawartego w praktycznie stałej objętości. Jako
elementy  sprężyste  stosuje  się  w  zakresie  niskich  ciśnień  takie  same  elementy  jak  w
manometrach  sprężystych,  w  zakresie  wyższych  ciśnień  rurki  spiralne  płaskie  lub  spirale
walcowe w kształcie jak bimetal w termometrze.
Wyróżniamy trzy podgrupy tych termometrów:

  termometry manometryczne cieczowe
  termometry manometryczne gazowe
  termometry manometryczne parowe

Metody pomiaru przepływu

Rotametr - przepływomierz o zmiennym przekroju – przyrząd do pomiaru natężenia
przepływu płynów. Po raz pierwszy urządzenia tego typu zostały opatentowane przez
niemieckiego producenta Rota, obecnie Rota-Yokogawa, stąd nazwa Rotametr. Ruch płynu
powoduje unoszenie pływaka do położenia, w którym zrównoważą się działające nań siły:

  siła ciężkości pływaka
  siła tarcia przepływającego płynu o powierzchnię boczną pływaka
  siła wyporu, wywołana różnicą ciśnień pod i nad pływakiem

Druga i trzecia z wymienionych sił zależą od szybkości przepływającego płynu, dodatkowo
druga zależy od rodzaju (lepkości) płynu. Szybkość z kolei zależy od przekroju szczeliny (o
kształcie pierścieniowym) między wewnętrzną ścianą rury a pływakiem. Przekrój tej
szczeliny w miarę rozszerzania się rury ku gorze wzrasta i pływak przy coraz większych
przepływach zajmuje coraz wyższe położenie. Wartość mierzonego natężenia przepływu
wskazuje górna krawędź pływaka. Istnieje możliwość przekształcenia natężenia na sygnał
elektryczny przy pomocy np. przetwornika indukcyjnościowego transformatorowego w
układzie różnicowym, a więc pływak musi być wykonany z materiału ferromagnetycznego.
Wówczas taki rotametr, który daje możliwość przesyłania sygnału elektrycznego na
odległość, nosi nazwę telerotametru.

Przepływomierz  błonkowy  -  działanie  przyrządu  opiera  się  na  optycznej  detekcji
przesunięcia  "bańki  mydlanej"  w  rurce  o  dokładnie  określonej  objętości.  Objętość  tej  rurki
oraz  pomiar  czasu  przejścia  "bańki"  pozwalają  na  precyzyjne  obliczenie  przepływu.  Czas
przesunięcia  jest  mierzony  elektronicznie  i  na  jego  podstawie  układ  oblicza  szybkość
przepływu. Stosowany do współpracy z chromatografem gazowym, kalibracji rotametrów lub
innych przepływomierzy czy aspiratorów.
Przepływomierz  wirowy.  W  przepływomierzach  oscylacyjnych  strumieniowych  wirowych
częstotliwość  spływu  wirów  inicjowana  jest  wirami  Karmana  –  tzw.  ścieżką  wirową.  Jak
wiadomo wiry te powstają przy opływie przegrody umieszczonej w strudze płynu w wyniku
okresowego  odrywania  się  warstw  przyściennych  od  przegrody.  Tworzenie  się  wirów
występuje powyżej liczby Reynoldsa uznanej w tym przypadku za krytyczną (Rekr ≈ 200). W
przepływomierzach  wirowych  wykorzystuje  się  zjawisko  generacji  wirów  na  elemencie
umieszczonym  w  przepływającej  strudze.  Jeżeli  do  strugi  płynu  przemieszczającej  się  pod
wpływem  działających  nań  sił  wstawimy  przegrodę  trójwymiarową  o  ostrych  lub
opływowych  kształtach,  to  warstwa  przyścienna,  wytworzona  na  jej  powierzchni,  może
opływać  kontur  lub  oderwać  się  i  wytworzyć  wir.  Przepływomierze  z  wirem  precesyjnym
Zasada pracy tego typu przepływomierza polega na wymuszeniu zawirowań strugi wokół osi
środkowej przewodu poprzez zastosowanie nieruchomego elementu o kształcie turbiny

Przepływomierze  wirowe  z  wykorzystaniem  efektu  Coandy  -  innym  przykładem
przepływomierza zaliczającego się do przepływomierzy strumieniowych jest przepływomierz
wykorzystujący  efekt  Coandy  Przepływomierz  ten  nie  posiada  elementów  ruchomych.
Natomiast korpus przyrządu wyposażono w uformowane w charakterystyczny sposób kanały,
w których okresowo zmienia się prędkość przepływu. Płyn, wpływając do rozszerzającej się
komory (dyfuzora , o dużym kącie rozwarcia ścianek bocznych, nie wypełnia od razu całego
przekroju kanału, lecz struga przywiera do jednej ze ścianek bocznych (tzw. Efekt Coandy), a
następnie  kierowany  jest  do  jednego  z  kanałów.  Przez  kanał  wsteczny  struga  przepływa  z
powrotem do początkowej części rozszerzającej się komory co powoduje odchylenie głównej
strugi  na  drugą  ściankę  i  proces  się  powtarza.  Częstotliwość  przerzutu  strugi  jest  mierzona
detektorem i jest wprost proporcjonalna do prędkości średniej przepływu głównego.

Przepływomierze  oscylacyjne  mechaniczne  -  przepływomierze  tego  typu  stosuje  się  do
pomiarów  czystych,  bądź  słabo  zanieczyszczonych  cieczy  i  gazów.  Zasada  działania
przepływomierzy  oscylacyjnych  mechanicznych  polega  na  odpowiednim  ukształtowaniu
strug  napływowych  rozdzielaczem  strugi  umieszczonym  w  przepływającym  płynie  i
wykorzystaniu ich energii do pobudzenia drgań mechanicznego oscylatora .

2.2

parametry pracy kotła
- kotły o przestawnym spalaniu, w których wymagana jest przebudowa paleniska w

przypadku zmiany rodzaju paliwa na inne,

- o przemiennym spalaniu z 1 lub 2 komorami spalania (bez przebudowy paleniska),

- kotły niskotemperaturowe i kotły kondensacyjne,

- kombinacje kotłowe (kotły podwójne). Czyli zespoły kotłowe na olej/gaz i paliwo stałe,

kotły specjalne z paleniskiem na olej lub gaz;

3.3. Budowa, zasada pracy i eksploatacji siłowni cieplnych
Można by tu pisać bez końca, także informacje tu zawarte są raczej ogólne i trochę
przypadkowe.
Podział siłowni cieplnych:



Siłownie z turbinami parowymi



Siłownie z silnikami spalinowymi



Siłownie z turbinami gazowymi



Siłownie gazowo-parowe



Siłownie jądrowe

W siłowni parowej opalanej węglem wyróżnia się układy:

1.  Paliwowy lub nawęglania
2.  Roboczy lubi inaczej obieg cieplny (zamienia en. cieplną na mechaniczną)
3.  Elektryczny (generator elektryczny i urządzenia rozdzielcze – przetwarzanie energii

mechanicznej w elektryczną i jej przesyłanie)

4.  Chłodzący usuwania energii cieplnej oddanej przez obieg roboczy do otoczenia
5.  Podawania powietrza oraz odprowadzenia spalin
6.  Odpopielania

Omówienie poszczególnych układów:



Układ nawęglania tworzy zespół urządzeń do odbioru węgla, mechanizacji
składowiska, wstępnego przygotowania węgla i transportu wewnętrznego.

Transport węgla ze składowiska lub wyładowanego z wagonów prowadzi się za
pomocą przenośników taśmowych.



Zadaniem układu odpopielania jest usuwanie popiołu z elektrowni i transportu do
miejsca składowania. Najogólniej wyróżnia się odpopielacze mechaniczne,
hydrauliczne i pneumatyczne. Najpowszechniej stosuje się odpopielacze hydrauliczne
( także dla największych kotłów). Przykładem takiego odpopielacza jest aparat do
odżużlania grawitacyjnego, w którym żużel spada spod komory paleniskowej do
komory żużlowej, gdzie jest schłodzony, częściowo granulowanyi okresowo
spłukiwany do kanału.



Układy chłodzenia skraplacza trubiny
Siłownie parowe zużywają dużą ilość wody, przede wszystkim do chłodzenia
skraplacza turbiny. Ze względu na rodzaj użytego czynnika wyróżnia się układy
chłodzenia skraplacza za pomocą powietrza i wody, w Polsce niemal zawsze jest to
woda. Ważniejszy jest podział na układ chłodzenia otwarty i zamknięty oraz ich
kombinacje.



Obieg cieplny

Woda w kotle ulega podgrzaniu 1-2, następnie odparowaniu 2-3 i w końcu
przegrzaniu 3-4. W turbinie para rozpręża się 4-5, a następnie ulega skropleniu w
skraplaczu 5-1.
Strumień ciepła doprowadzony do pary w kotle odpowiada polu P1, strumień ciepła
wyzyskiwany przez turbinę odpowiada P2.

Mała sprawność obiegów kondensacyjnych wynika przede wszystkim z
odprowadzania znacznej ilości ciepła z wodą chłodzącą skraplacz. Możliwość
wykorzystania tego ciepła jest znikoma, ze względu na niską temperaturę wody
chłodzącej (25-38°C)

Sposoby zwiększenia ekonomiczności elektrowni:

Podnoszenie temperatury i ciśnienia pary świeżej doprowadzonej do turbiny (same podnoszenie ciśnienia

powoduje spadek entalpii)

Międzystopniowe pojedyncze lub dwukrotne przegrzewanie pary (stosuje się by zakończyć przegrzewanie

pary dla stopnia suchości nie mniejszego niż 0,9)

Regeneracyjne podgrzewanie wody zasilającej

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej

Obniżanie parametrów wylotowych pary (wzrost sprawności poprzez spadek

𝑖

2𝑠

uzyskany niższym ciśnieniem

w skraplaczu, które wytwarza czynnik chłodzący, w Polsce najniższa temperatura to 20°C )

Zwiększenie sprawności kotła

Zwiększenie sprawności wewnętrznej turbiny

Zmniejszenie zużycia energii na potrzebny własne

Skojarzenie obiegów o różnych czynnikach roboczych

Ustalając parametry pary świeżej należy pamiętać, że:

Podwyższenie ciśnienia pary świeżej przy pozostawieniu bez zmian jej temperatury powoduje wzrost

zawilgocenia pary w końcowych stopniach turbiny, co skutkuje erozją łopatek

Zwiększanie wilgotności pary wpływa ujemnie na sprawność wewnętrzną turbiny

Wzrost ciśnienia początkowego pary powoduje wzrost zużycia energii na pompowanie wody

Podwyższanie temperatury pary na wlocie do turbiny kondensacyjnej zawsze korzystne ze względu na

sprawność obiegu, jest ograniczone prze wytrzymałość materiału łopatek turbiny

Przy określaniu parametrów początkowych pary należy pamiętać, że:

Ekonomicznie uzasadnione parametry pary są tym wyższe im wyższa jest moc bloku i im wyższy jest

stosunek kosztu paliwa do kosztów materiałów konstrukcyjnych

W instalacjach wysokoprężnych (powyżej 10MPa) w przeciętnych warunkach pracy, sprawność termiczna

rośnie o 1% na każde 2-3MPa wzrostu ciśnienia pary świeżej lub na każde 30-40°C wzrostu temperatury pary
świeżej

Wysokie temperatury pary przekraczające 580-590°C powodują konieczność stosowania stali

austenitycznych, cechujące się znacznie wyższymi cenami niż stale ferrytyczne, ale stale austenityczne
dodatkowo cechują się niższym współczynnikiem przewodności cieplnej oraz wyższym współczynnikiem
rozszerzalności, co skutkuje większymi naprężeniami dopuszczalnymi przy uruchamianiu i odstawianiu bloku

Wysokie ciśnienia wpływają na konstrukcje urządzeń i ilość użytych materiałów przy p=16-17MPa konieczne

jest stosowanie kotłów o cyrkulacji wspomaganej lub wymuszonej, po przekroczeniu ciśnień 18-19MPa
zachodzi konieczność stosowania kotłów przepływowych

Stosowanie międzystopniowego przegrzewania pary, mimo zwiększenia skomplikowania instalacji i jej

kosztów jest celowe

Z wysokimi parametrami pary dolotowej należy zawsze łączyć wysokotemperaturowe podgrzewanie wody

zasilającej

Parametry końcowe pary (parametry kondesacji i chłodzenia):

Rodzaj układu chłodzenia i związany z nim przebieg roczny temperatury wody chłodzącej, wielkość strefy

chłodzenia i krotność chłodzenia oraz spiętrzenie temperatur w skraplaczu i związana z tym wielkość
powierzchni przekazywania ciepła (największy problemy jest z wodą chłodzącą w układzie otwartym)

Bierze się pod uwagę zużycie ciepła przez turbinę w funkcji próżni (tak naprawdę w funkcji ciśnienia w

skraplaczu)

Charakter pracy bloku (bierze się pod uwagę czas wykorzystywania mocy znamionowej, oraz czy jest to blok

z grupy podstawowej, szczytowej czy podszczytowej)

Uwzględnienie kosztów paliwa na miejscu elektrowni

Zużycie energii na potrzeby własne

Koszty budowy i urządzeń związanych z układem chłodzenia

Urządzenia pomocnicze

Młyny węglowe
Rurosuszarki
Wentylatory ciągu i podmuchu
Obrotowe podgrzewacze powietrza (LUVO/PoPo)
Pompy kondensatu, zasilające
Wymienniki regeneracyjne
Skraplacz

Pompy zasilające dla bloków średniej mocy należy przyjmować w układzie 2 x 100%, tzn. z 100% rezerwą. Dla
bloków większej mocy stosuje się rezerwę 50%, tzn. są 3 pompy z czego 2 dwie pracują, a 1 jest rezerwą.
Znamionowa wydajność pompy zasilającej powinna odpowiadać 125% wydajności kotła walczakowego lub
maksymalnej wydajności kotła przepływowego.

Odgazowywacz (odgazownik) służy do usuwania z kondensatu turbinowego i wody uzupełniającej wszelkich
rozpuszczonych gazów w szczególności tlen i dwutlenek węgla. Odgazowywacz jest konieczny dla ochrony
kotła i urządzeń pomocniczych przed korozją. Umiejscowienie odgazowywacza w układzie cieplnym elektrowni
jest narzucone położeniem pompy zasilającej, odgazowywacz jest przeważnie jedynym podgrzewaczem
mieszankowym w układzie regulacji i dzieli ten układ na dwie części: niskoprężną, w której skropliny
przetłaczane są za pomocą pompy skroplin i wysokoprężną, w której wodę zasilającą przetłaczana jest za
pomocą pompy zasilającej.

3.4. Magazynowanie oraz transport gazu w magistralach
dalekosiężnych oraz w sieciach dystrybucyjnych



Gazociąg – rurociąg wraz z wyposażeniem, służący do przesyłania

i dystrybucji paliw gazowych.



Sieć gazowa     – gazociągi wraz ze stacjami gazowymi, układami
       pomiarowymi, tłoczniami gazu, magazynami gazu,
           połączone i współpracujące ze sobą, służące do
       przesyłania i dystrybucji paliw gazowych, należące do
       przedsiębiorstwa gazowego.

Gazociągi dzieli się według:
1) maksymalnego ciśnienia roboczego na:

a) gazociągi niskiego ciśnienia do 10 kPa włącznie,

b) gazociągi średniego ciśnienia powyżej 10 kPa do 0,5 MPa włącznie,

c) gazociągi podwyższonego średniego ciśnienia powyżej 0,5 MPa

do 1,6 MPa włącznie,

d) gazociągi wysokiego ciśnienia powyżej 1,6 MPa do 10 MPa włącznie.

2) stosowanych materiałów na:

a) gazociągi stalowe,

b) gazociągi z tworzyw sztucznych.

Podstawowe definicje dotyczące transportu gazociągami magistralnymi:

a) Przepustowość gazociągu magistralnego to objętościowy strumień przepływu

paliwa gazowego (liczony w mln m

/d). Jest to maksymalny dobowy strumień

przepływu, jaki można uzyskać utrzymując przez cały rok wszystkie przewidziane
projektem wartości parametrów.

b) Wydajność gazociągu magistralnego to objętościowy strumień przepływu gazu

liczony na rok, uwzględniający nierównomierność zapotrzebowania.

c) Efektywność pracy gazociągu określa współczynnik efektywności E, który wyraża

stosunek rzeczywistego strumienia przepływu gazu Q

vrz

do obliczonej teoretycznie

zdolności przepustowej gazociągu Q

Im bardziej czysty jest rurociąg, tym współczynnik efektywności pracy gazociąg bliższa wartości 1.
Czynniki zmniejszające efektywność pracy gazociągu:
- osadzanie produktów korozji,
– powstawanie i zaleganie hydratów,
– wydzielanie i zaleganie kondensatu
(E mniejsze nawet o 20-30%).

Rys.5. Schemat sieci gazowej z oznaczeniem kolejnych etapów eksploatacji gazu – począwszy od
odwiertu, poprzez transport aż do magazynu/odbiorców.

Funkcje magazynów gazu

:zrównoważenie sezonowych różnic między popytem i podażą na gaz,

zapewnienie niezawodności i bezpieczeństwa dostaw gazu do odbiorców, racjonalna i ekonomiczna
eksploatacja złóż gazu, tworzenie gospodarczych i strategicznych rezerw gazu.

Rodzaje magazynów gazu ziemnego

- magazyny podziemne:

-- w wyeksploatowanych złożach,

-- w kawernach solnych,

-- w warstwach skalnych o dużej porowatości (wodonośnych),

- magazyny naziemne:

-- zbiorniki sprężonego gazu

ziemnego CNG,

-- zbiorniki skroplonego gazu ziemnego LNG.

3.5. Zasady określania zużycia gazu przez grupy odbiorców

Obliczanie rozdzielczych sieci gazowych polega na takim doborze średnic gazociągów, aby w
godzinach szczytowego poboru gazu zapewnić wymaganie ciśnienie przed urządzeniem
gazowym, przy uwzględnieniu dopuszczalnej straty ciśnienia w instalacji wewnętrznej i w
przyłączu.
Dla sieci rozdzielczej średniego ciśnienia, ciśnienie wlotowe ze stacji redukcyjnej nie
powinno przekraczać 400 kPa, a w najbardziej niekorzystnym punkcie nie może ono być
niższe od 150 kPa.

3.6 Rozdział gazowych. Wytwarzanie tlenu na potrzeby energetyki
mieszanin

Rektyfikacja. Podstawowe własności mieszanin.

Omówienie własności mieszanin zacznijmy od przypomnienia znanej z

termodynamiki reguły faz Gibbsa:

p = s − f + 2 (1)

gdzie p – ilość stopni swobody układu (ilość niezależnych parametrów termodynamicznych),
s – ilość składników,
f – ilość faz.
Z  reguły  faz  wynika,    że  w  przypadku  układu  dwuskładnikowego  (np.  mieszaniny  dwóch
gazów) i dwufazowego (np. w postaci będących ze sobą w równowadze cieczy i pary) ilość
stopni  swobody  wynosi  dwa.  Oznacza  to,    że  jeżeli  znane  są  temperatura  i  ciśnienie
mieszaniny, to udziały molowe składników w obu fazach są zdeterminowane.
Podobnie  w  przypadku  takiej  mieszaniny  można  określić  wszystkie  jej  parametry,  jeżeli
znane są np. temperatura i udział molowy jednego ze składników w fazie ciekłej.  Dla każdej
temperatury  i  ciśnienia,  przy  których  mieszanina  dwuskładnikowa  występuje  w  postaci
dwufazowej, można więc określić równowagi fazowe ciecz para.

Na rysunku 1. pokazano równowagi fazowe, które mogą wystąpić w przypadku mieszanin
gazów skraplających się w temperaturach kriogenicznych.

Rysunek 1a przedstawia dwufazową mieszaninę składającą się z gazów, których

ciśnienia  krytyczne  są  znacznie  wyższe  od  ciśnienia  mieszaniny.  Górną  krzywą  nazywamy
linią  rosy,  gdyż  po  oziębieniu  mieszaniny  do  temperatury  wyznaczającej  położenie  tej
krzywej  pojawiają  się  pierwsze  kropelki  cieczy,  natomiast  dolną  krzywą  nazywamy  linii
pęcherzyków. Przykładem takiej mieszaniny jest ciekłe powietrze traktowane jako mieszanina
azotu i tlenu w zakresie ciśnień 100 – 1000 kPa.
W  przypadku  pokazanym  schematycznie  na  rysunku  1b,  ciśnienie  krytyczne  jednego  ze
składników jest niższe od ciśnienia mieszaniny. Taki przebieg krzywych równowagi fazowej
ciecz-para będzie charakteryzował np. mieszaninę azotu i helu przy ciśnieniu 2000 kPa.

Rysunek 1c przedstawia mieszaninę tworzącą azeotrop, której przykładem jest

mieszanina acetonu i chloroformu pod ciśnieniem normalnym (101,3 kPa). Mieszaniny takiej
nie  można  rozdzielić  poprzez  rektyfikację  po  osiągnięciu  przez  ciecz  składu  azeotropu.  W
przypadku mieszanin kriogenicznych azeotropy praktycznie nie występują.
Rozważmy  teraz  zachowanie  się  mieszaniny  dwóch  gazów  (np.  mieszaniny  azotu  i  tlenu)
tworzącej  równowagi  fazowe  typu  1a  w  trakcie  jej  oziębiania  od  stanu  1  (gaz)  do  stanu  5
(ciecz) - rysunek 2.

Po osiągnięciu temperatury linii rosy zaczyna się proces kondensacji, przy czym

pojawiająca  się  ciecz  jest  znacznie  wzbogacona  w  składnik  wyżej  wrzący  w  porównaniu  z
mieszaniną  wyjściową  –  punkt  2c,  rys.  2.  Przy  dalszym  obniżaniu  temperatury  mieszaniny
następuje dalsze zróżnicowanie składu cieczy i pozostałej pary, w cieczy zwiększa się udział
składnika  niskowrzącego  –  porównaj  punkty  3g,  3c.  W  miarę  sukcesywnego  obniżania
temperatury  ciecz  zaczyna  się  jednak  wzbogacać  w  składnik  niżej  wrzący  i  po  osiągnięciu

temperatury  punktu  4c,  kiedy  praktycznie  cała  mieszanina  zostaje  skroplona,  skład  cieczy
staje  się  identyczny  ze  składem  mieszaniny  wyjściowej.  Oznacza  to,  że  w  przypadku
analizowanego typu mieszaniny możliwe jest pewne rozdzielenie jej składników poprzez jej
częściową kondensację. Przykładowe składy pary i cieczy są określone przez punkty 3g oraz
3c. Dalszy  rozdział mieszaniny jest możliwy, jeżeli powstała ciecz zostałaby  oddzielona od
pary,  poddana  procesowi  odparowania  i  ponownie  częściowo  skroplona.  Na  wielokrotnej
realizacji  opisanego  jednostkowego  procesu  częściowej  kondensacji  opiera  się  działanie
kolumny rektyfikacyjnej.
Jednorazowy  proces  częściowej  kondensacji  mieszaniny  dwóch  gazów  może  być
wystarczający do osiągnięcia wymaganej czystości rozdzielanych gazów, jeżeli różnią się one
w istotny sposób temperaturami wrzenia. Przykładem takiej mieszaniny jest mieszanina azotu
i helu pod ciśnieniem 2,027 MPa.

*Budowa i zasada działania kolumny rektyfikacyjnej
Podstawowymi  elementami  niskotemperaturowych  instalacji  rozdziału  mieszanin  gazowych
są  kolumny  rektyfikacyjne.  Rektyfikacja  jest  procesem  rozdzielania  mieszaniny  poprzez  jej
wielokrotne  skraplanie  i  odparowywanie.  Procesy  te  zachodzą  w  kolumnie  rektyfikacyjnej.
Schemat kolumny rektyfikacyjnej pokazano na rysunku 7.

Inne metody
Większość  metod  cechuje  się      mała  ilością  pozyskanego  tlenu  lub  zbyt  dużą
energochłonnością,  aby  stosować  je  do  pozyskiwania  tlenu  na  cele  energetyczne.  Metoda  z
zastosowaniem sit molekularnych i  membranowa  charakteryzuje się niewielkimi  wymiarami
aparatury  w  stosunku  do  ilości  separowanego  tlenu  i    małym      jednostkowym
zapotrzebowaniem    energetycznym.          Najwięksi      światowi      producenci      gazów
technicznych wykorzystują metodą kriogeniczna (destylacja ciekłych gazów).

Metoda z zastosowaniem sit molekularnych.
Cykliczny,  zmiennociśnieniowy  proces  adsorpcyjno  -  desorpcyjny  nazywany  jest  w  skrócie
adsorpcją
zmiennociśnieniową (PSA).
Składa się z etapów:
• adsorpcja - łatwiej adsorbowany składnik jest pochłaniany przez adsorbent,
•  desorpcja  (regeneracja)  -  składnik  jest  usuwany  z  adsorbentu,  tak,  aby  zregenerowany
adsorbent mógł być ponownie użyty.
Produkt  użyteczny  może  powstawać  zarówno  w  etapie  adsorpcji  (rafinat  wzbogacony  w
składnik trudniej adsorbujący się) jak i desorpcji (ekstrakt = strumień wylotowy, wzbogacony
w składnik łatwiej adsorbujący się).

*Pełny cykl pracy kolumny separacyjnej składa się z etapów:
• sprężania,
• adsorpcji,
• wydmuchu,
• płukania.

*Stosowane adsorbenty:
• zeolity,
• węgiel aktywowany,
• tlenek glinu,
• żel kwasu krzemowego.

*Zalety metody PSA:
• małe zużycie energii w porównaniu z innymi metodami,
• krótki czas trwania pojedynczego cyklu (każdy z etapów kilkadziesiąt sekund - kilka minut),
• otrzymanie produktu o dużej czystości,
• duża wydajność procesu,
• długi okres pracy adsorbentu,
• brak odpadów zagrażających środowisku.

Metoda z zastosowaniem membran.
Membrana  jest  filtrem,  przez  który  co  najmniej  jeden  ze  składników  może  przechodzić,
podczas gdy inne są w mniejszym lub większym stopniu zatrzymywane.
Właściwości procesów membranowych:
•  rozdzielenie  przebiega  w  sposób  czysto  fizyczny  (składniki  nie  ulegają  przemianom
termicznym, chemicznym, biologicznym),
• istnieje możliwość dostosowania rozdzielania do każdej  skali produkcyjnej  ze względu na
budowę modułową.
Membrany  mające  znaczenie  w  technice,  to  membrany  niesymetryczne,  których  działanie
polega na mechanizmie rozpuszczalnościowo - dyfuzyjnym.
Składają się z:
• cienkiej warstwy aktywnej, która jest selektywną barierą dla transportu masy,
•  porowatej  warstwy  nośnej,  która  służy  do  zwiększenia  wytrzymałości  mechanicznej
membrany, nie ma wpływu na właściwości separacyjne.

Do  rozdzielenia  gazów  stosuje  się  membrany  nieporowate,  mikroporowate  i  porowate.  Do
rozdzielenia gazów trwałych, np. O2 i N2, stosuje się membrany pokryte warstwa silikonu z
materiału selektywnego. Stosowane   są   membrany   o   płaskim   kształcie,   z   których
budowane   są   moduły   typu   spiralnego, poduszkowego, w postaci cienkich włókien do
budowy segmentów rurowych.

Metoda kriogeniczna.
Przemysłowe pozyskiwanie tlenu opiera się głównie na destylacji frakcjonowanej cieczy.  W
metodzie  kriogenicznej  powietrze  jest  sprężane,  oczyszczane  z  dwutlenku  węgla,
węglowodorów, wody i innych zanieczyszczeń, a następnie schładzane. Skroplone powietrze
poddaje się wrzeniu w temperaturze 77 K oddestylowując lżejszy azot, lub w temperaturze 91
K oddestylowując tlen (rozdzielanie metodą destylacji na tlen, azot, argon i gazy szlachetne).

3.7. Zasady eksploatacji sieci cielnych

Eksploatacja na końcu pliku dlatego cały wstęp można wyrzucić albo
potraktować bardziej pobieżnie, wg uznania.

Sieci cieplne to zespół urządzeń technicznych służących do transportu energii cieplnej od źródła do
odbiorców, za pośrednictwem czynnika grzejnego (nośnika ciepła).

Podział sieci cieplnych ze względu na przeznaczenie:



Przemysłowe



Komunalne (miejskie lub osiedlowe)



Mieszane (przemysłowo-komunalne)

Przy budowie sieci cieplnej ważny jest dobór nośnika ciepła i jego parametry. Okres eksploatacji sieci
powinien wynosić przynajmniej 40 lat i powinna zapewniać jak największą energooszczędność.
Nośnik ciepła ma za zadanie odbiór ciepła w źródle transport i oddanie ciepła w odbiornikach. Z tego
względu powinien on mieć dużą entalpię (tzw. zawartość ciepła) w stanie ogrzewanym, powodować
małe straty energii na potrzeby transportu , być nieszkodliwym i nieagresywnym dla człowieka, rur i
środowiska i być stosunkowo tani. Najlepszymi nośnikami są woda, para wodna, ciecze o
podwyższonej temp wrzenia, spaliny, powietrze.

Projektując sieć cieplną należy określić zapotrzebowanie na ciepło do celów grzewczych,
technologicznych i socjalnych. Trzeba wyznaczyć odpowiednie wymagane i optymalne parametr
nośnika – temperaturę i ciśnienie.

Sieci cieplne dzielą się na magistralne (dosyłowe) oraz rozdzielcze (rozprowadzające). Kształt sieci
może być różny i zależy od charakteru zabudowy i odległości oraz usytuowania odbiorników ciepła od
źródła (centrali). Wyróżnia się sieci w postaci kratownicy, pierścieniowe i promieniste.

Węzły ciepła mają za zadanie obniżanie parametrów nośnika z sieci magistralnej na potrzeby sieci
dosyłowo-rozdzielczej i odbiorców.

Ze względu na ilość przewodów występują wodne sieci cieplne:



Jednoprzewodowe (niepraktyczne i nieekonomiczne)



Dwuprzewodowe (najczęstsze) – zasilanie i powrót



Trójprzewodowe – dwa zasilania i jeden powrót (np. 1 do orzewania, 2 do celów
technologicznych)



Czteroprzewodowe – dwa niezależne obwody (cele grzewcze i technologiczne – drogie w

eksploatacji)

Sieci cieplne parowe dwuprzewodowe.

Przy eksploatacji wodnego systemu cieplowniczego potrzebne są urządzenia zabezpieczające.
Zabezpieczenia temperaturowe zależa od wymaganej w sieci temp. czynnika.



Niskotemperaturowe – naczynie wzbiorcze łączące kocioł z atmosferą – system otwarty



Średniotemperaturowe – zabezpieczenia hydrauliczne z wylotem do atmosfery – system
otwarty



Wysokotemperaturowe – zawory bezpieczeństwa – system zamknięty

Obciążenie sieci cieplnej w czasie jej eksploatacji jest zmienne, co niekorzystnie wpływa na pracę
kotłów, dlatego dąży się do stabilizowanego obciążenia cieplnego kotła, która powinna być zbliżona
do wartości obciążenia optymalnego. Można to uzyskać w następujące sposoby:



Wykorzystanie pojemności cieplnej kotłów, czyli tzw. ich własności akumulacyjnych



Instalowanie dodatkowych urządzeń, których zadaniem jest zwiększenie własności
akumulacyjnych instalacji kotłowej, czyli magazynowania i oddawania ciepła przy zmiennym
obciążeniu cieplnym sieci



Instalowanie w kotłowni kotłów o bardzo płaskiej charakterystyce sprawności

Do budowy sieci ciepłowniczych stosuje się rury miedziane i stalowe, a także z tworzyw sztucznych
(wodne nisko i sredniotemp.).

Stosowane są dwa podstawowe sposoby łączenia rur:



Nierozłączne, uzyskiwane przez ich spawanie, lutowanie lub klejenie



Rozłączne, kołnierzowe lub za pomocą gwintowych łączników

Rury preizolowane stanowią konstrukcję zespoloną, składającą się ze stalowej rury przewodowej,
umieszczonej centralnie w osłonowej rurze z polietylenu twardego oraz izolacji cieplnej z pianki
poliuretanowej, wypełniającej przestrzeń między rurami. Końce stalowej rury są przygotowane do
spawania i nie są izolowane. Wzdłuż rurociągu wtopione są w piankę poliuretanową metalowe
przewody alarmowe, przeznaczone do sygnalizacji prawidłowości pracy przewodów cieplnych oraz
określenia miejsca uszkodzenia. Jako przewody alarmowe są stosowane dwa druty: miedziany i
ocynkowany. Z przewodów tych uzyskuje się sygnał alarmowy, gdy koncentracja wilgoci w izolacji
przekracza wartość dopuszczalną, lub gdy przewód ten zostaje zerwany.
Miejsca połączeń stalowych rur przewodowych są izolowane za pomocą specjalnych muf.



Mufy  metalowe  skręcane  (składają  się  z  kształtek  metalowych  wypełnionych  warstwą
polietylenu,  kształtki  te  są  szczelnie  skręcane  ze  sobą  śrubami  lub  zaciskane  odpowiednio
wykonanymi klinami)



Mufy termokurczliwe (na nieosłonięte końce spawanych rur są nakładane tuleje izolacyjne z
materiału podobnego do rury izolacyjnej, a całość jest usztywniana opaskami zaciskającymi
się szczelnie pod wpływem temperatury)



Mufy zgrzewane (stosowane dla rur o dużych średnicach, gdy ich średnica zewnętrzna wynosi
minimum 315mm. Mufa jest wykonana z takiego samego materiału i o takich samych
wymiarach jak zewnętrzny płaszcz osłonowy)

Do kierowania ruchem nośnika w sieci cieplnej służy armatura , w którą uzbraja się sieć. Ze względy
na zastosowanie wyróżnia się:



Armaturę sterującą ( dławiącą i odcinającą)

Do armatury odcinającej w ciepłownictwie należą zawory grzybkowe, zasuwy lub zawory kulowe.
Do armatury regulacyjno-dławiącej stosuje się zawory iglicowe (przy małych przepływach), zawory
kulkowe, tłoczkowe i ewentualnie w specjalnym wykonaniu zawory grzybkowe, które ostatnio często
stosowane są do bezpośredniej regulacji parametrów pracy nośników ciepła (temperatury i
ewentualnie ciśnienia), jako regulatory sterowane automatycznie sygnałami od czujników
regulowanych parametrów.



Armaturę zabezpieczającą - zawory bezpieczeństwa, zawory zwrotne i odmulacze.



Armatury pomocniczą - odwadniacze, odpowietrzniki, zawory spustowe, zawory

sygnalizacyjne itp. (np. gospodarka kondensatem)

Sieci cieplne powinny być układane w miejscach najbardziej obciążonych cieplnie, zazwyczaj
prowadzone są wzdłuż ulic, pod chodnikami. Wyróżnia się sieci nadziemne (podwieszana i układana
na słupach) oraz sieci podziemne, w tym : przechodnie – gdy jest dużo przewodów i potrzeby
konserwacji, półprzechodnie – rzadko, niższe niż przechodnie oraz nieprzechodnie – najczęstsze,
zabezpieczone przed wilgocią, przykryte płytą, lub bezkanołowo- zasypane ziemią i izolacją.
Studzienki kontrolne powinny znajdować się w odległościach co100 m najlepiej w rozgałęzieniach
sieci.

Kompensacja
Wskutek zmian temperatury czynników grzejnych, przepływających przez przewody, występuje
zjawisko zamian długości tych przewodów. W celu umożliwienia swobodnych zmian długości
przewodów sieci cieplnej należy stosować kompensatory wydłużeń. Są one umieszczone w środkowej
części między podporami stałymi. Na odcinku podpora stała – kompensator powinny być instalowane
podpory ruchome, pozwalające na poosiowe przemieszczenie się rurociągu.

Ze względu na zasadę działania kompensacji wydłużeń rozróżniamy:

Kompensacja naturalna
Ten sposób kompensacji przewodów może być stosowany wtedy, gdy sieć cieplna nie jest ułożona w linii
prostej, lecz w łamanej, a długość prostych odcinków sieci nie przekraczają

40𝑚. Każdy prosty odcinek jest

umocowany w środku długości w podporze stałej i wsparty na odpowiedniej liczbie podpór ruchomych. Dzięki
takiemu rozwiązaniu możliwe jest swobodne wydłużenie się tych odcinków przy nieznacznym ugięciu i
odchyleniu osi przewodów. W kompensacji tej ugięcie przewodów następuje w kolanach, łukach, ewentualnie
na prostych odcinkach. Ta metoda kompensacji wydłużeń jest najczęściej stosowana w pomieszczeniach
(kotłowniach), gdzie ze względów konstrukcyjnych naturalne wydłużenie przewodów sieci odpowiada
warunkom tej kompensacji. Wadą tego sposobu jest utrudnienie w eksploatacji, pojawiające się podczas
izolowania cieplnego przewodu. W tym przypadku musi być zapewniona swoboda przestrzeń między
zewnętrzną powierzchnią izolacji a ścianą, np. ścianą kanału.

Kompensatory wydłużeń



U-kształtowy

Podczas prac montażowych kompensator należy poddać wstępnemu rozciągnięciu, wynoszącemu

50%

przewidywanego wydłużenia przejmowanego przez ten kompensator. Kompensatory tego typu są przeważnie
stosowane w przewodach z czynnikiem grzejnym o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Są one więc
podstawowymi kompensatorami stosowanymi w dosyłowych sieciach cieplnych



Lirowy z rur gładkich

Ma większą sprężystość od kompensatora U-kształtowego i dlatego jego wysokość (wysięg) jest mniejsza o
𝑜𝑘.10% przy tym samym ugięciu. Wadą obu wymienionych kompensatorów jest występowanie stosunkowo
dużych naprężeń w miejscach ich gięcia. W celu zmniejszenia tych naprężeń, a tym samym zwiększenia
sprężystości kompensatora, stosuje się rury fałdowane (półfaliste) lub faliste. W tym wypadku przy tym samym
ugięciu wysokość kompensatora jest o

𝑜𝑘.30% mniejsza niż kompensatora U-kształtowego.



Soczewkowy

Są wykonywane jako proste odcinki z blachy wygiętej w kształt fali. Wykonuje się je najczęściej z blachy
stalowej, rzadziej z blachy miedzianej lub specjalnego stopu o dużej sprężystości. Kompensatory te mają
wytrzymałość mechaniczną oraz powodują duże opory przepływu. Z tego powodu nie są często stosowane w
ciepłownictwie.



Przegubowy

Odznaczają się dużą elastycznością, a ich wytrzymałość mechaniczna jest zależna od wytrzymałości elementów
rur falistych. Zwiększenie wytrzymałości mechanicznej uzyskać można przez stosowanie wielowarstwowych rur
falistych, wykonywanych z blachy.

W miejscu zakończenia sieci cieplnej instalowane są węzły cieplne przeznaczone do rozdziału
strumieni nośników ciepła i ewentualnej regulacji parametrów tych nośników, płynących do
poszczególnych odbiorników lub ich grup. Węzeł cieplny składa się z zespołu przewodów z armaturą

oraz aparaturą pomiarową, licząc od kołnierza zaworu odcinającego zewnętrzną sieć przesyłową do
króćca z zaworami odcinającymi wewnętrzną (rozdzielczą) sieć cieplną.

Prawidłowa praca urządzeń cieplnych wymaga między innymi ciągłego dostosowania parametrów
nośnika ciepła do aktualnych potrzeb. Najbardziej korzystnym rozwiązaniem jest wówczas
automatyczne sterowanie pracą węzłów cieplnych. W automatycznie sterowanych węzłach cieplnych
stosowane są urządzenia do sterowania przepływów i parametrów nośnika ciepła.



Regulator przepływu



Regulator ciśnienia



Do regulacji temperatury wody służą termostatyczne dwudrogowe zawory mieszające lub
rozdzielające strumień cieplny.

Do ważnych aspektów eksploatacyjnych dotyczących sieci cieplnych (parowych) należy gospodarka
kondensatem. Powinno się w jak największym stopniu unikać nieuzasadnionych strat kondensatu. W
tym celu m.in. stosuje się urządzenia odwadniające. Zapewniają one samoczynny odpływ skroplin z
równoczesnym zablokowaniem przepływu pary. Istnieją odwadniacze: syfonowe z pływakiem
zamkniętym lub otwartym, dławiące i płytkowe. Odwadniacze instaluje się w dobrze widocznym i
łatwo dostępnym miejscu rurociągu, poniżej odbiornika ciepła. Źle działający odwadniacz
(zapowietrzony) jest zimny, zaś prawidłowo działając z pływakiem charakteryzuje się miarowym
stukaniem.

Innym ważnym aspektem jest izolacja sieci cieplnych. Przed przystąpieniem do izolowania
powierzchni należy znać temperaturę powierzchni, parametry przepływającego wewnątrz czynnika,
czas eksploatacji oraz koszt wytwarzania ciepła. Następnie należy obliczyć wielkość strat ciepła
urządzenia.
Materiały izolacyjne

Materiały włókniste



Przędza szklana



Wata szklana



Wełna żużlowa lub mineralna



Wełna bazaltowa

Materiały sypkie

Ze względu na pochodzenia można podzielić je na dwie grupy: organiczne i nieorganiczne. Rodzaje
mas izolacyjnych:



Masa izolacyjna okrzemkowa NT – niskotemperaturowa jest mieszaniną ziemi okrzemkowej,

glinki szamotowej oraz sierści zwierzęcej



Masa izolacyjna WT – wysokotemperaturowa ekstra jest mieszaniną ziemi okrzemkowej i

drobnych włókien azbestu.



Masa izolacyjna krzemionkowa jest mieszaniną ziemi krzemionkowej, glinki szamotowej i
włókien pochodzenia organicznego lub nieorganicznego

Ceramiczne wyroby izolacyjne :

Cegly, Płyty, Otuliny

Lekkie betony izolacyjne:

Pianobetony, gazobetony

Specjalne materiały izolacyjne :



Folia aluminiowa



Filce azbestowe



Wulkanit



Mączka magnezowo-azbestowa



Pianki poliuretanowe

Przygotowanie sieci do uruchomienia

1. Przygotowanie sieci i urządzeń do uruchomienia

Przed przystąpieniem do uruchomienia sieci i urządzeń należy dokonać odbioru technicznego, zgodnie
z dokumentacją i obowiązującymi przepisami. Stwierdzenie gotowości do uruchomienia musi być
poprzedzone sprawdzeniem stanu technicznego urządzeń , przy czym szczególną uwagę należy
zwrócić na:



Prawidłowe zamocowanie armatury sterującej i odcinającej



Prawidłowe zamontowanie kompensatorów wydłużeń



Prawidłowy dobór i montaż aparatury pomiarowej oraz sterującej



Działanie urządzeń pomocniczych



Usunięcie ewentualnych zaślepek z uruchamianego odcinka sieci cieplnej



Stan i działanie komór oraz pomieszczeń, w których zainstalowano obsługiwane urządzenia



Działanie oświetlenia i wentylacji w kanałach przechodnich

Odpowiedzialny za uruchomienie jest dyspozytor sieci.

2. Uruchamianie

Bezpośrednio przed rozpoczęciem uruchamiania sieci należy sprawdzić stan armatury. Muszą być
spełnione warunki:



Zasuwy i zawory na odgałęzieniach i w węzłach cieplnych do odbiorców – zamknięte



W sieci parowej zawory odwodnień rozruchowych – otwarte



W sieci parowej zawory odwodnień ciągłych - zamknięte



Studzienki opróżnione z wody

Etapy uruchamiania sieci :



Napełnianie wodą



Płukanie sieci



Próby ciśnieniowe i szczelności



uruchomienie sieci

Napełnianie : Sieć magistralną należy napełniać etapowo, odcinkami wydzielonymi przez zawory
odcinające. W czasie napełniania otwarte zawory odpowietrzające, które zamyka się po rozpoczęciu
wypływu ciągłego strumienia wody. W zimie napełnia się ciepła wodą.

Płukanie: Polega na wypuszczeniu wody z płukanego odcinka. Wskazane jest, aby w czasie płukania
zmieniać kierunek przepływu wody. Czas jednego płukania powinien być równy min. 10 razy więcej
niż czas jednego przetłoczenia wody przez sieć (tzn. chyba że 10 razy ma przepłukać). Płukanie jest
skończone gdy:



w odmulaczach nie ma zanieczyszczeń



woda spuszczona z sieci wykazuje ślady zanieczyszczeń



spadek ciśnienia związany z oporem przepływu sieci jest zgodny z wymaganiem



armatura odcinająca zamyka się szczelnie

Próby ciśnieniowe i szczelności: Mają na celu określenie wytrzymałości i szczelności sieci. Próba
pozytywna gdy nie ma ciągłych przecieków, ilość wody uzupełniającej nie przekracza 0,2%
godzinowego strumienia wody a po podłączeniu odbiorców do 0,8%.

Uruchomienie sieci: ma na celu stopniowe podgrzewanie cieci i nośnika o odpowiednich parametrów.
Wodna – stopniowe nagrzewanie
Parowa – intensywna kondensacja – otwarte zawory urządzeń odwadniających

W czasie uruchamiania sieci należy prowadzić szczegółowe oględziny zewnętrzne:



pracę kompensatorów wydłużeń



szczelność połączeń kołnierzowych



pracę odwadniaczy



prawidłowość wskazań aparatury pomiarowej

Obsługa sieci podczas eksploatacji
Czynności związane z obsługą sieci podczas jej eksploatacji polegają głównie na utrzymaniu i kontroli
wymaganych parametrów pracy, a ponadto na kontroli stanu technicznego sieci i na pomocniczych.
Do podstawowych obowiązków personelu sprawdzającego stan techniczny należy kontrola:



połączeń kołnierzowych



pracy kompensatorów wydłużeń



stanu izolacji cieplnej i antykorozyjnej

Ubytki wody w sieci należy napełniać wodą odgazowaną i zmieszoną.
Do podstawowych zadań związanych z obsługą węzłów cieplnych należy:



regulacja strumieni przepływu



regulacja paremtórw nsnika ciepła



uruchamianie i zatrzymywanie urządzeń i węzła



sprawdzanie stanu technicznego i konserwacja urządzeń



konserwacja izolacji



sprawdzanie dzialania przyrządów pomiarowych i aparatury sterującej

Wyłączenie urządzeń i sieci
Może być planowane lub awaryjne., całej sieci lub odcinka. Po zasunięciu zasuwy trzeba zabezpieczyć
ją przed otwarciem.

Konserwacja w czasie postoju
Ma na celu utrzymanie należytego stanu technicznego i urządzeń pomocniczych. Polega na
konserwacji armatury, korpusów zaworów, dławików, napędów.
W okresie postoju przeprowadza się próby ciśnieniowe (pierwsza po 10 latach, druga po 7, następne
co 5 lat)
Kontrola kanałów i studzienek

Stany awaryjne urządzeń:



pęknięcie przewodu



pęknięcie armatury



uszkodzenie kompensatorów dławicowych



uszkodzeni podpory



zapadanie kanałów



ubytki wody



zbyt duży wzrost ciśnienia



zapowietrzeni sieci



odparowanie wody w instalacji u odbiorcy

Strumień przepływu reguluje się ze względu na zapotrzebowanie ciepła różne w czasie. Regulacja
może odbywać się:



w źródle ciepła – gdy siec zasila obornik o jednakowych parametrach i zużyciu ciepła ( np.
tylko C.O.)



u odbiorców – gdy odbiory ciepła są różne i zmienne w czasie

3.8. Użytkowania energii w budownictwie – zagadnienia prawne

Jednostka sektora publicznego stosuje co najmniej dwa ze środków poprawy efektywności
energetycznej:

1) umowę, której przedmiotem jest realizacja i finansowanie przedsięwzięcia służącego
poprawie efektywności energetycznej;
2) nabycie nowego urządzenia, instalacji lub pojazdu,charakteryzujących się niskim zużyciem
energii oraz niskimi kosztami eksploatacji;

3) wymiana eksploatowanego urządzenia, instalacji lub pojazdu na urządzenie, instalację lub
pojazd, o których mowa w pkt 2, albo ich modernizacja;
4) nabycie lub wynajęcie efektywnych energetycznie budynków lub ich części albo
przebudowa lub remont  użytkowanych budynków, w tym realizacja przedsięwzięcia
termomodernizacyjnego;

5) sporządzenie audytu energetycznego budynku o powierzchni użytkowej powyżej 500 m2,
których jednostka sektora publicznego jest właścicielem lub zarządcą.

Ubiegając się o prawo do budowy budynku większego niż dom jednorodzinny, trzeba będzie
udowodnić, że jego ogrzewanie będzie energetycznie efektywne. W ustawie o efektywności
energetycznej zapisano wprowadzenie reguły "efektywnościowej" w stosunku do nowych
obiektów o zapotrzebowaniu ciepła powyżej 50 kW (obiekty większe od standardowych
domków jednorodzinnych)

wybudowanie własnego odnawialnego źródła energii lub własnej instalacji kogeneracji,
ewentualnie wykorzystanie do ogrzewania budynku ciepła odpadowego z instalacji
przemysłowych.

sieci ciepłowniczej, która jest zasilana w 75 proc. energią z OZE, kogeneracji lub z ciepła
odpadowego, to musi się do takiej sieci przyłączyć. Chyba, że przedstawi audyt energetyczny,
z którego będzie wynikało, że proponowane przez niego dowolnie wybrane rozwiązanie jest
bardziej korzystne i efektywne energetycznie. Właściciel będzie więc miał różne możliwości
ogrzania budynku, muszą być one jednak energetycznie efektywne.
Dyrektywa 2006/32/We Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 05.04.2006w sprawie
efektywności końcowego wykorzystania energii i usługenergetycznychnałożyła na Polskę
obowiązek ograniczenia zużycia energii finalnej przezodbiorców końcowych o 9 % w latach
2008-2016.W Polsce podstawowym instrumentem wdrażania tej dyrektywy jest Ustawao
efektywnościenergetycznej, która wprowadza jako mechanizm wsparciasystem tzw. białych
certyfikatów potwierdzających przeprowadzenie
przedsięwzięć pro-oszczędnościowych i skutkujących określoną ilościązaoszczędzonej
energii.

  - Wsparciem dla wielorodzinnego budownictwa socjalnego i komunalnego.
  - Warunek - sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania budynków co najmniej o
15% mniejsze
  od wartości wymaganych przez przepisy techniczno-budowlane.
  - TBS i spółdzielnie mieszkaniowe.
  - Preferencyjne kredyty długoterminowe.

  Premia remontowa i kompensacyjna.
  Premia remontowa na remont starych budynków wielorodzinnych wybudowanych przed
14.08.1961 r.
  Dofinansowanie pokryje do 20% kwoty kredytu, (max. 15% wszystkich kosztów
inwestycji).
  Tylko raz na spłatę kredytu udzielonego na realizację przedsięwzięcia remontowego.
  Bank Gospodarstwa Krajowego (BGK).

  Premie kompensacyjne służą wspieraniu przedsięwzięć termomodernizacyjnych i
remontowych. Są one
  dodatkowym wsparciem dla właścicieli budynków mieszkalnych objętych w przeszłości
czynszem
  regulowanym, czyli np. starych kamienic.
  W pierwszym półroczu 2009 r. ani jedna premia kompensacyjna.
  Nowelizacja – osoba będzie mogła sfinansować remont z dowolnych środków
finansowych

EPBD (the Energy Performance of Buildings Directive) - dyrektywa 2002/91/WE,

dotycząca
charakterystyki i efektywności wykorzystania energii na ogrzewanie oraz klimatyzację
budynków.
  Podstawowym instrumentem dyrektywy EPBD, mającym na celu promocję budownictwa
  efektywnego energetycznie, są certyfikaty energetyczne budynków.

- zużycie energii przez budynek.

  Dla nowo-wybudowanych budynków i mieszkań oraz budynków wcześniej
wybudowanych,
  wprowadzanych do obrotu (sprzedawanych lub wynajmowanych).
  Dzięki informacjom zawartym w świadectwie właściciel, najemca, użytkownik może
orientacyjnie
  określić roczne zapotrzebowanie na energię, a tym samym koszty ogrzewania budynku.

ustawę
  Prawo budowlane.
  Ubiegający się o pozwolenie na budowę obiektu (powyżej 50 kW) będzie musiał:
  - zaproponować wybudowanie własnego odnawialnego źródła energii
  - lub własnej instalacji kogeneracji
  - lub wykorzystać do ogrzewania budynku ciepła odpadowego z instalacji
przemysłowych
  Jeśli nie chce takich rozwiązań, a jest w zasięgu sieci ciepłowniczej, która jest zasilana
w 75
  proc. energią z OZE, kogeneracji lub z ciepła odpadowego, to musi się do takiej sieci
przyłączyć.
  Chyba, że przedstawi audyt energetyczny, że proponowane przez niego dowolnie
wybrane
  rozwiązanie jest bardziej korzystne i efektywne energetycznie.

3.9. Budownictwo niskoenergetyczne i pasywne
Budynek niskoenergetyczny

Obiekt, który cechuje niższe niż w przypadku tradycyjnego budownictwa zapotrzebowanie na

ciepło. Nazywany jest też domem energooszczędnym. Zapotrzebowanie na ciepło dla domu

niskoenergetycznego kształtuje się na poziomie od 30 do 60 kWh / (m²•rok). W przypadku

budynku tradycyjnego wzniesionego zgodnie z obowiązującymi przepisami wartość ta wynosi

od 90 do 120 kWh/ (m²•rok). Dom pasywny potrzebuje poniżej 15 kWh / (m²•rok).

Charakterystyka budynków niskoenergetycznych



Obiekty wznoszone w standardzie domu niskoenergetycznego mają dobrą izolację

przegród zewnętrznych i okna o niskim współczynniku przenikania ciepła. Szczególną

uwagę poświęca się miejscom, w których na skutek przerwania ciągłości izolacji cieplnej

mogą tworzyć się tzw. mostki termiczne. Nie stosuje się w nich okien połaciowych.



Stosunek powierzchni przegród zewnętrznych do kubatury budynku jest z reguły niższy

niż w tradycyjnych obiektach.



Pomieszczenia są tak usytuowane, by można było korzystać z energii słonecznej do ich

dogrzewania i oświetlania (tzw. ogrzewanie pasywne).



Stosuje się wyłącznie wentylację mechaniczną z rekuperacją, aby wykorzystywać ciepło

zawarte w powietrzu usuwanym na zewnątrz jako urządzenie dodatkowe stosuje

się gruntową czerpnię powietrza.

Technologie wykorzystywane w budynkach niskoenergetycznych

Aby obniżyć zużycie energii, w domach niskoenergetycznych, podobnie jak w domach

pasywnych, powszechnie stosuje się kolektory słoneczne, pompy ciepła, rekuperatory czy

gruntowe wymienniki ciepła służące do pozyskiwania energii termalnej ze źródeł

odnawialnych nie zapominając o buforach (akumulatorach) ciepła.

Budynek pasywny

Standard wznoszenia obiektów budowlanych, który wyróżniają bardzo dobre parametry

izolacyjne przegród zewnętrznych oraz zastosowanie szeregu rozwiązań, mających na celu

zminimalizowanie zużycia energii w trakcie eksploatacji. Praktyka pokazuje, że

zapotrzebowanie na energię w takich obiektach jest ośmiokrotnie mniejsze niż w

tradycyjnych budynkach wznoszonych według obowiązujących norm (zapotrzebowanie

energetyczne w budynkach pasywnych wynosi poniżej 15 kWh/(m²·rok),

W domach pasywnych redukcja zapotrzebowania na ciepło jest tak duża, że nie stosuje się w

nich tradycyjnego systemu grzewczego, a jedynie dogrzewanie powietrza wentylacyjnego. Do

zbilansowania zapotrzebowania na ciepło wykorzystuje się również promieniowanie

słoneczne, odzysk ciepła z wentylacji (rekuperacja), a także zyski cieplne pochodzące od

wewnętrznych źródeł, takich jak urządzenia elektryczne i mieszkańcy. Idea domów

pasywnych nie jest opatentowana, zastrzeżona ani nie podlega innym formom ochrony

prawnej. Możliwe jest wznoszenie domów pasywnych w różnych technologiach

budowlanych.

Dom pasywny wyróżnia bardzo niskie zapotrzebowanie na energię do ogrzewania – poniżej

15 kWh/(m²·rok). Oznacza to, że w ciągu sezonu grzewczego do ogrzania jednego metra

kwadratowego mieszkania potrzeba 15 kWh, co odpowiada spaleniu 1,5 l oleju opałowego,

bądź 1,7 m³ gazu ziemnego, czy też 2,3 kg węgla. Istotą budownictwa pasywnego jest

maksymalizacja zysków energetycznych i ograniczenie strat ciepła. Aby to osiągnąć

wszystkie przegrody zewnętrzne posiadają niski współczynnik przenikania ciepła. Ponadto

zewnętrzna powłoka budynku jest nieprzepuszczalna dla powietrza. Podobnie stolarka

okienna wykazuje mniejsze straty cieplne niż rozwiązania stosowane standardowo. Z kolei

system nawiewno-wywiewnej wentylacji zmniejsza o 75-90% straty ciepła związane z

wentylacją budynku. Rozwiązaniem często stosowanym w domach pasywnych jest gruntowy

wymiennik ciepła. W okresie zimowym świeże powietrze po przefiltrowaniu przechodzi

przez to urządzenie, gdzie jest wstępnie ogrzewane. Następnie powietrze dostaje się do

rekuperatora, w którym zostaje podgrzane ciepłem pochodzącym z powietrza wywiewanego z

budynku. Charakterystyczny dla standardu budownictwa pasywnego jest fakt, że w

przeważającej części zapotrzebowanie na ciepło zostaje zaspokojone dzięki zyskom cieplnym

z promieniowania słonecznego oraz ciepłu oddawanemu przez urządzenia i przebywających

w budynku ludzi. Jedynie w okresach szczególnie niskich temperatur stosuje się dogrzewanie

powietrza nawiewanego do pomieszczeń.

Obecnie koszt budowy domu pasywnego w Polsce to 8 do 15 procent (a nawet do 35%)

więcej w stosunku do budowy standardowej. W Niemczech koszty dodatkowe wynoszą

jedynie 3-8 procent.

3.10. Zasady bilansowania cieplnego pomieszczeń

W celu utrzymania temperatury w pomieszczeniu na założonym poziomie nadwyżka strat nad
zyskami musi być kompensowana ciepłem dostarczanym przez instalację ogrzewania.

W bilansie cieplnym pomieszczenia uwzględnia się:

- straty ciepła związane z jego przenikaniem przez obudowę i wentylacją pomieszczeń,

- zyski ciepła od docierającego do pomieszczenia promieniowania słonecznego i wewnętrzne
od ludzi i wyposażenia.

Udziały ww. składników w bilansie cieplnym budynku zależą od:

- jego lokalizacji i usytuowania względem kierunków geograficznych i sąsiedniej zabudowy,
- wielkości i kształtu bryły budynku,
- ilości i rozmieszczenia okien i innych elementów przezroczystych w przegrodach
zewnętrznych,
- izolacyjności cieplnej obudowy,
- przepuszczalności promieniowania słonecznego części przezroczystych obudowy,
- intensywności i sposobu wentylacji pomieszczeń,
- częstości i sposobu eksploatacji pomieszczeń.

W budynkach z nieszczelną obudową, powodującą nadmierną infiltrację, największe straty
ciepła są związane z nadmierną wymianą powietrza w pomieszczeniach. W większości
istniejących budynków mieszkalnych z wentylacją naturalną jej intensywność w znacznym
stopniu jest kształtowana przez użytkowników, którzy ją ograniczają w okresie najniższych
temperatur w celu zmniejszenia napływu mroźnego powietrza i oszczędzania ciepła.

W jednorodzinnym budynku mieszkalnym o powierzchni użytkowej 250 m2 i wartości
wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło około 140 kWh/m2a, przy przyjęciu
najwyższych dopuszczanych wartości, zgodnie z obowiązującymi przepisami,
współczynników przenikania ciepła w odniesieniu do ścian, stropów i okien, udziały ww.
składników bilansu cieplnego kształtują się na zbliżonym poziomie.Największe straty ciepła
powstają w wyniku jego przenikania przez ściany i stropy.

We współcześnie wznoszonych budynkach mieszkalnych przegrody na ogół charakteryzują
się lepszymi niż wymagane wartościami współczynnika ciepła, zwłaszcza okna. Wartości
składników bilansu cieplnego w budynku o wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania
na ciepło około 100 kWh/m2a. W wielorodzinnych budynkach mieszkalnych zwykle większy
jest udział procentowy strat ciepła na wentylację pomieszczeń.

Podobnie jest w przypadku jednorodzinnego budynku, charakteryzującego się sezonowym
zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania na poziomie o około 25% niższym niż określony
w aktualnych przepisach budowlanych, który osiągnięto przez zastosowanie grubszej warstwy
izolacji cieplnej i energooszczędnych okien, przy zwiększonych lecz akceptowanych przez
przeciętnie zamożnych inwestorów kosztach. Dalsze obniżenie wskaźnika sezonowego
zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń wymaga ograniczenia wentylacyjnych
strat ciepła. Stosuje się w tym celu wstępne podgrzanie dostarczanego powietrza
w wymienniku gruntowym oraz odzysk ciepła z usuwanego powietrza w rekuperatorze.

Zyski

ciepła

- w pomieszczeniu to

suma

wszystkich energii generowanych w

pomieszczeniu oraz energii, które są do niego dostarczane.

Zyski ciepła można podzielić na:
Zyski z zewnątrz – to przenikanie ciepła z otoczenia przez przegrody

budowlane

takie jak

okna,

drzwi

ściany. Zyski ciepła wynikają bezpośrednio lub pośrednio z promieniowania

słonecznego. Dzielimy je na zyski przez przegrody przeźroczyste (okna) jak i
nieprzeźroczyste (ściany). Przy obliczaniu zysków od nasłonecznienia, lokalizacja
pomieszczenia względem

stron

świata ma duże znaczenie. Zyski ciepła przez ściany w dużej

mierze zależą również od jej izolacyjności.
Zyski wewnętrzne – są generowane w pomieszczeniu. Przykładem może być tu ciepło
wydzielane przez ksero, komputery czy

oświetlenie

. Zyski te dzielimy m.in. na zyski od

oświetlenia i sprzętu komputerowego.
Zyski od powietrza wentylacyjnego – jest to ciepło doprowadzone wraz z ciepłym
powietrzem atmosferycznym (w lecie).
Zyski od ludzi – to ciepło, całkowicie oddawane przez każdą osobę znajdującą się w
pomieszczeniu. Przeciętny człowiek pracujący w

biurze

generuje 100 W mocy cieplnej.

Straty ciepła

czyli utraty energii można podzielić w zależności od kierunku jego

„ucieczki”.
Straty przez przegrody nieprzeźroczyste – jest to ucieczka ciepła poprzez ściany. Skala
tego zjawiska jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur przed i za ścianą, ma na nią
wpływ także izolacyjności ściany.
Straty przez przegrody przeźroczyste – to ucieczka ciepła przez

okna

. Wygląda to tak jak w

przykładzie opisanym powyżej, lecz należy pamiętać, że okna mają 10-krotnie mniejszy
współczynnik izolacyjności, tak więc ucieczka ciepła jest dużo większa.
Straty przez podłogi oraz stropy – jest to ucieczka ciepła np. do piwnicy lub
stropodachu/

dachu

ze względu na niższe temperatury w tych pomieszczeniach.

Straty na podgrzanie powietrza wentylacyjnego – jest to ilość ciepła jaką musimy
dostarczyć do podgrzania zimnego powietrza, które wpada do pomieszczenia (szczególnie
zimą ).