Transcript AKADEMIA ROLNICZA IM. A.CIESZKOWSKIEGO W POZNANIU KATEDRA BUDOWNICTWA WODNEGO INSTALACJE SANITARNE Przygotowanie ciepłej wody użytkowej prof.

AKADEMIA ROLNICZA
IM. A.CIESZKOWSKIEGO
W POZNANIU
KATEDRA BUDOWNICTWA WODNEGO
INSTALACJE SANITARNE
Przygotowanie ciepłej wody użytkowej
prof. dr hab. inż. R. Błażejewski
mgr inż. Jakub Mazurkiewicz
www.au.poznan.pl/kbw/
3 listopada 2006
Spis zagadnień
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Definicja ciepłej wody użytkowej (CWU).
Energia do przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Rodzaje urządzeń do podgrzewu wody.
Podgrzewacze .
Kotły grzewcze.
Przygotowanie wody w podgrzewaczu warstwowym, a
z wężownicą.
Kominki płaszczem wodnym.
Obliczenie zapotrzebowania na CWU.
Obliczenie mocy urządzenia do podgrzewu CWU.
Dobór urządzeń przygotowujących ciepłą wodę
użytkową.
Układy CO i CWU.
3 listopada 2006
Definicja CWU

wg rozp. MI z 12 kwietnia 2002 w sprawie
war. tech., jakim powinny odp. budynki,
CWU to woda o temp. 55 – 60’C
z możliwością przegrzewu
powyżej 70’C.
3 listopada 2006
Przygotowanie ciepłej wody
użytkowej (CWU).

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej (CWU),
to ogrzanie wody do celów sanitarnych,

wzrost zużycia energii na CWU - obecnie
ok. 20 % ogólnego zużycia energii w gosp.
dom.,

w przyszłości udział ten będzie rósł:


wzrost komfortu korzystania z CWU,
obniżenie zużycia energii do celów grzewczych (CO).
3 listopada 2006
Rodzaje źródeł energii do
przygotowania CWU.
Typy ogrzewania
bezpośredni
pośredni
Paliwa płynne
Paliwa stałe
Ciepło przesyłane
na odległość
Energia geotermalna
(np. pompy ciepła)
Paliwa gazowe
Energia elektryczna
Ciepło odpadowe
Energia słoneczna
3 listopada 2006
Rodzaje urządzeń do podgrzewu CWU
Gł. indywidualne
(miejscowy)
Podgrzewacze
przepływowe
Gł. centralne
Podgrzewacze
pojemnościowe
Kotły grzewcze
Kominki
współpracujące
z wężownicą
Dwufunkcyjne
Jednofunkcyjne z
zasobnikiem wody ew.
podgrzewaczem
pojemnościowym
3 listopada 2006
Dwufunkcyjne ze
zintegrowanym
zasobnikiem wody
(warstwowy zasobnik)
Ogólne wymagania i wytyczne





Atest PZH dla urządzeń,
Niektóre – szczególnie ciśnieniowe
dopuszczenie UDT,
Ciśnieniowe układy - zabezpieczenie przed
nadmiernym wzrostem ciśnienia,
Nie zaleca się łączyć kotłów z zasobnikami lub
podgrzewaczami objętościowymi o mniejszej
mocy niż moc kotła (odwrotnie wolno).
Przeciętna moc kotła zainstalowanego w domu
jednorodzinnym to 24 kW.
3 listopada 2006
Podgrzewacze przepływowe.




Są higieniczne i bezpieczne, CWU użytkowana
okresowo (np. w domkach letniskowych).
Relatywnie prosty montaż i ewentualny demontaż.
W łazienkach stosować z zabezpieczeniem
antyrozbryzgowym,
Przed „pierwszym” włączeniem do sieci
podgrzewacz wymaga odpowietrzenia (zalania
grzałki wodą):

należy w tym celu odkręcić baterię z „ciepłą wodą”.,

Podgrzewacze pojemnościowe należy w całości wypełnić wodą
aż do pojawienia się jej na wylewce baterii.
Odpowietrzenia należy dokonać po każdorazowym braku wody
w sieci lub po spuszczeniu wody z podgrzewacza.

3 listopada 2006
Podgrzewacze pojemnościowe.
Podgrzewacze pojemnościowe dysponują w odróżnieniu
od zasobników własnym źródłem ciepła, dlatego mogą
być stosowane niezależnie od ogrzewania.



Odpowiedni regulator pozwala na podgrzanie wody do
pożądanej temperatury i utrzymanie jej na stałym
poziomie.
Wymaga mniejszej mocy przyłączeniowej niż
podgrzewacz przepływowy.
Bojlery są szczególnym przypadkiem podgrzewaczy
pojemnościowych – są montowane zwykle jako lokalne
urządzenia - ze wzgl. na brak izolacji termicznej
podgrzana woda powinna być od razu zużyta.
3 listopada 2006
Wady podgrzewaczy.

Podgrzewacze przepływowe:
- natężenie przepływu jest niewielkie,
- wysoka moc przyłączeniowa,
- zaopatrują każdorazowo max 1 pkt. czerpalny.

Podgrzewacze pojemnościowe:
- wraz z poborem wody maleje średnia
temperatura wody,
- wysokie straty przy długich okresach przestoju,
- „odstana” woda nie nadaje się do spożycia.
3 listopada 2006
Dwufunkcyjne kotły grzewcze.

Korzystną cenowo możliwością centralnego
podgrzewania CWU i jednoczesnego zapewnienia
ogrzewania pomieszczeń są kotły dwufunkcyjne.

Podgrzewanie CWU - regulowany elektronicznie
dyżurny przepływowy wymiennik ciepła z systemem
priorytetu CWU,

Za ich wadę przez długi czas uważano stosunkowo
wysokie koszty konserwacji kotłów tego typu. Dzięki
systemowi połączeń wtykowych oraz płycie wodnej ze
specjalnego materiału ich konserwacja jest dziś łatwa i
bezproblemowa.
3 listopada 2006
3 listopada 2006
Jednofunkcyjne kotły grzewcze z
zasobnikiem wody, ew.
podgrzewaczem pojemnościowym.

Zasobniki/podgrzewacze ogrzewane są
pośrednio przez zintegrowany wymiennik ciepła
lub zasilania poprzez wężownicę także ciepłem
solarnym - zaletami tego systemu są:

ekonomiczność (niskie zużycie energii),
zasilanie poprzez wężownicę także ciepłem
solarnym,
komfort (zawsze ciepła woda).


3 listopada 2006
3 listopada 2006
Dwufunkcyjne kotły grzewcze ze
zintegrowanym zasobnikiem wody
(warstwowy zasobnik).

Wysoki komfort korzystania z ciepłej wody, dzięki
zintegrowanemu ładowanemu warstwowo
zasobnikowi CWU, kompaktowe gabaryty.

Np. płynny system podgrzewu zasobnika CWU w kotle
wraz z automatycznym podwyższeniem mocy grzewczej
do 30 kW gwarantuje stałą dostępność CWU.

Przy zapewnionej produkcji ciepłej wody na stałym
poziomie 20 l/min możliwe jest jednoczesne napełnienie
wanny oraz korzystanie z natrysku. Czujnik temperatury
wypływu gwarantuje stałą temperaturę CWU.
3 listopada 2006
Charakterystyka podgrzewu wody w
podgrzewaczu warstwowym a z
wężownicą
3 listopada 2006
3 listopada 2006
Ewentualne ograniczenia dwufunkcyjnych
kotłów ze zintegrowanym zasobnikiem
wody (warstwowy zasobnik)

Możliwość niewłaściwej współpracy z
układami cyrkulacyjnymi ze wzgl. na
maksymalne dopuszczalne natężenie
przepływu wody cyrkulacyjnej,

Czułość na twardość wody, w takich
przypadkach należy stosować wężownice
bardziej odporne na kamień kotłowy niż
wymienniki płytowe o małych przekrojach.
3 listopada 2006
Kominki z płaszczem wodnym


-
-
Współpracuje z układem centralnego
ogrzewania, wg przepisów powinien być to układ
otwarty!
Jednak ze wzgl. na wyższą sprawność układu
zamkniętego w tej „kombinacji” zaleca się
zbudowanie systemu mieszanego:
Obieg wodny w kominku – otwarty,
Obieg wodny w instalacji grzejnikowej –
zamknięty,
Łącznikiem tych obiegów może być
wysokowydajny wymiennik płytowy.
3 listopada 2006
Kominki z płaszczem wodnym

Wykorzystanie kominka do podgrzewu ciepłej wody jest
możliwe poprzez zainstalowanie w układzie
podgrzewacza – wężownicy, przez którą przepłynie
woda grzewcza z kominka,
Taki układ należy wyposażyć w:
- Automatyczny regulator temperatury (najczęściej
zintegrowany awaryjny wymiennik ciepłą –
doprowadzający zimną wodę spoza układu (przepisy
unijne),
- Zawór bezpieczeństwa (spustowy),
- Urządzenie alarmujące,
- Pompę UPS – wyposażoną we własny akumulator, co
gwarantuje ciągły obieg wody i nie przegrzanie układu.

3 listopada 2006
Dobór urządzeń przygotowujących
ciepłą wodę użytkową.



Najważniejszymi parametrami uproszczonego
doboru są: moc i sprawność urządzenia
grzewczego,
Przy doborze układów podgrzewu ciepłej wody
użytkowej występuje wiele metod postępowania
uzależnionych od ilości oraz charakterystyki (np.
godzinowej) poboru CWU, dobor zasobników.pdf
Dla małych obiektów liczy się głównie rodzaj
armatury czerpalnej oraz zapotrzebowanie na
CWU, miarodajna jest więc wartość wydajności
krótkotrwałęj,
3 listopada 2006
Dobór urządzeń przygotowujących
ciepłą wodę użytkową.



wartość wydajności krótkotrwałęj obrazuje
zapotrzebowanie na CWU w określonym czasie
trwania jej poboru.
Np. oznaczać będzie napełnienie dużej wanny w
trakcie 10 min. 200 litrami CWU podgrzanej do
40’C:
Powód takiego podejścia do sprawy doboru jest
związany z profilem rozbioru wody w małych
obiektach (tj. domy jednorodzinne) – np.
procentowy rozkład czasów poborów CWU.
3 listopada 2006
Dobór urządzeń przygotowujących
ciepłą wodę użytkową.
PROCENTOWY ROZKŁAD ŚREDNICH CZASÓW POBORU CWU
(badania przeprowadzono na terenie Niemiec pod koniec lat 90-tych)
do 40 s
20%
2%1%
40 s do 2 min 44 s
2 min 44 s do 5 min 28 s
51%
5 min 28 s do 10 min 55 s
26%
powyżej 10 min 55 s
3 listopada 2006
Dobór urządzeń przygotowujących
ciepłą wodę użytkową.


Norma EN 13203 wprowadza 4-stopniową skalę
graficzną w celu umożliwienia oceny wydajności kotłów
grzewczych w wariancie ich pracy na potrzeby CWU,
System ten choć nieprecyzyjny, daję wystarczającą
dokładność w doborze kotłów grzewczych pracujących
nad przygotowaniem CWU w małych budynkach (tj.
domach jednorodzinnych),
Skala graficzna jest przejrzysta a ocena układów jest
przedstawiona za pomocą gwiazdek, np:
- jedna (max pobór: natrysk i umywalka) – wydajność
krótkotrwała np. 114 l/10 min,
- cztery (pobór na natrysk, umywalka, wanna) – wydajność
krótkotrwała np. 200 l/10 min.

3 listopada 2006
3 listopada 2006
Obliczenie zapotrzebowania na
CWU wg normy PN-92/B-01706
qdśr = U * qc
 qhśr = qdśr / ĩ
 qhmax = qhśr * Nh

Uwaga: obliczone zgodnie z normą PN-92/B-01706
wskaźniki zużycia CWU oraz nierównomierności jej
poboru dają zawyżone wyniki zapotrzebowania na
moc cieplną.
3 listopada 2006
Obliczenie zapotrzebowania na CWU
wg normy PN-92/B-01706, przykład
il. użytkowników (5 mieszkańców)
U=
5 j.n
jednostkowe dobowe zapotrzebowanie na CWU
użytkownika
qc=
120 l/d
liczba godzin użytkowania instalacji w ciągu doby
ĩ=
18 g/d
współczynnik godzinowej nierównomierności rozbioru
9,32*U^-0,244
Nh=
6 -
średnie dobowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę
qdśr=
600 l/d
średnie godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę
qhśr=
33,3 l/h
maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na ciepłą wodę
qhmax=
3 listopada 2006
209,8 l/h
Ecw  ccw * q * Qcw * (tc  t z )
Energia potrzebna do podgrzania
wody



Temp. na wypływie z wylewki ok. 45°C.
Przyjmujemy, że zimna woda wodociągowa ma temp. 10°C, a więc musimy
podgrzać wodę wodociągową o min. 35°C.
Ilość energii potrzebna do podgrzania 1 m3 wody wyniesie wg wzoru:
Ecw  ccw * q * Qcw * (tc  t z )







Ecw  ccw * q * Qcw * (tc  t z )
Ecw – energia potrzebna do przygotowania CWU [kJ/d]
Ccw – ciepło właściwe wody [kJ/kg*C]
q – gęstość wody [kg/m3]
Qcw – ilość wody do podgrzania [m3/d]
tc – temp. wody na wyjściu z „podgrzewacza”
tz – temp. wody na wejściu do „podgrzewacza”
Z powyższego wzoru wynika, że na podgrzanie wody do kąpieli np. w 100
litrowej wannie potrzebować będziemy: ?
3 listopada 2006
Energia potrzebna do podgrzania
wody, przykład
średnie godzinowe zapotrzebowanie na CWU l/h
(qhmax/1000)
qhmax=
0,2 m3/h
ciepło właściwe wody
Cw=
4,2
gęstość wody
g=
1000 kg/m3
temperatura wody ciepłej
tc=
60 st.C
temperatura wody zimnej
tz=
10 st.C
obliczeniowa moc cieplna urządzenia podgrzewającego
CWU
P=
1W = 1J/s dla 1 godz.= 3600s to P/3600 więc-
P=
3 listopada 2006
kJ/(kg*st.C)
34112 kJ
9,5 kW
Dobranie zasobnika, do w/w przykładu
(współpracującego z kotłem do 25 kW)
• Należy zamontować zasobnik pojemnościowy model SO160-1 firmy
Junkers, pojemność zasobnika- 153 l, o wydajności ciepłej wody w czasie
62 min. o temp. ok. 60 st.C, temp zasilania 85 st.C co daje 237 l/godz. Przy
mocy grzewczej 11,0 kW.
• Czy należy uznać ten dobór za właściwy?
• Jaki kocioł można by zaproponować, by spełnić wymagania komfortu
CWU?
• Porównaj swój wybór ze skalą „gwiazdkową” i ze skalą „uśmiechu”
3 listopada 2006
skala „uśmiechu” (rys.5)
3 listopada 2006
Prosty układ do CO i CWU
3 listopada 2006
Średnio skomplikowany układ do
CO i CWU
3 listopada 2006
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
ZAPRASZAM DO OWOCNEJ PRACY...
W opracowaniu wykorzystano fragmenty artykułów i zdjęcia z czasopism:
Rynek Instalacyjny nr 6/2006; Polski Instalator 9/2006, 7-8/2006, 7-8/2005
oraz materiały firm: Hoval, Junkers, Vaillant, Viessmann
3 listopada 2006