Загревни уређаји.�Централно и даљинско грејање�

Припрема санитарне топле воде

Загревни уређаји

• Загревни уређаји могу бити:
• Локални уређаји и
• Постројења централног грејања.
• Локални уређаји су они код којих се топлота производи и одаје у просторији која се греје. Уређаји код којих се топлота производи на једном месту, а троши на више различитих места и транспортује се помоћу посредника, представљају постројења централног грејања.Елементи централног постројења преко којих се врши одавање топлоте околини називају се грејна тела.

​

Услови који треба да задовоље грејна тела

• Техничке захтеве - обезбеђење угодности људи, везаних за оджавање температуре, влажности и струјања ваздуха, равномерно загрејаност у вертикалним и хоризонаталним пресецима,
• Естетске захтеве - Загревни уређаји не смеју да кваре спољашњи, ни унутрашњи изглед зграде. Они морају да буду прихватљивог облика, да не буду велики и да се уклапају у архитектуру.
• Економске захтеве - мора да буде најповољнији однос инвестиционих и експлоатационих трошкова. Због тога се мора узети у обзир потрошња горива, прекид ложења, брзина загревања, трајност уређаја, итд.
• Услове безбедности - спречавање избијања пожара, спречавање продирања штетних гасова у просторије, заштиту од експлозија, спречавање изливање воде и електричног удара.

​

Конвектори

Проветравање (вентилација)

• Мора се водити рачуна да се просторије стално снабдевају новим количинама свежег ваздуха и да се из просторија избацује ваздух из ког је кисеоник искоришћен или који је загађен различитим испарењима. Ове измене ваздуха представљају проветравање или вентилацију.
• Проветравање може да буде природно или механичко и не укључује термичку или било коју другу обраду ваздуха, који се убацује у просторију.

Климатизација

• Скуп процеса који омогућавају да ваздух добије одређену температуру и влажност, независно од услова у спољашњој атмосфери, назива се кондиционирање или климатизација.
• Клима инсталације су снабдевене уређајима за пречишћавање ваздуха од прашине, његово загревање, влажење, сушење, хлађење, мешање и расподелу, али и уређајима за аутоматску регулацију параметара.

Топлотни губици и топлотни добици

• У случају када је температура у просторији треба да буде виша од температуре околине (зими), треба доводити топлоту и тада говоримо о топлотним губицима – ово представља суштину технике грејања.
• Када температура у просторији треба да буде нижа од температуре околине (лети), потребно је да се од ваздуха у просторији одводи топлота, а то се остварује техникама хлађења. У овом случају количина топлоте, која треба да се одводи је одређена топлотним добицима.

Централно грејање

• Централно грејање представља систем грејања већег броја просторија, стамбених јединица или производних погона, са једним заједничким извором топлоте.
• У котлу се топлота предаје носиоцу топлоте, која се даље транспортује системом цеви до грејних тела. На тај начин се постиже мање загађење околине, грејна тела заузимају мање места и температура се одржава у просторијама помоћу аутоматске регулације. Међутим, већи су трошкови градње и одржавања.

Врсте централног грејања

• Према преноснику топлоте централно грејање може да буде:
• Топловодно,
• Парно и
• Ваздушно.
• Топловодно грејање, односно грејање топлом водом (максималне температуре до 110°С) има најширу примену. Регулација топловодног грејања се постиже променом температуре воде и прилагођавања одавања топлоте грејних тела.
• Вода се загрева у котловима и доводи цевним системом до грејних тела, хлади се одавањем топлоте и поново враћа повратним водом у котао.
• Према начину циркулације воде, топловодно грејање може да буде гравитационо и пумпно.

​

Топловодно гравитационо грејање

• Код гравитационог грејања котао се налази на најнижем месту постројења. Кружење воде настаје услед разлике густине воде у разводном воду и охлађене воде у повратом воду.
• Овакви системи су независни од снабдевања електричном енергијом, прилично су једноставни и дугог су века.
• Међутим, цевоводи морају да буду већих пречника, загревање је споро и зато је систем инертан. Користе се за грејање мањих једноспратних кућа или за етажно грејање.

Топловодно пумпно грејање

• У пумпним системима, циркулација воде се остварује пумпама, које покрећу електромотори.
• Ови системи су бржи, мање инертни и имају мање пречнике цевовода. Међутим, одржавање пумпних система грејања је скупље.
• Циркулациона пумпа се поставља у главни разводни вод, иза котла, што обезбеђује надпритисак у већем делу инсталације. Пумпа се може поставити и у главни повратни вод, па се тада већи део инсталације налази у „подпритиску“. Код великих система, када има више разводних грана, поставља посебна пумпа у сваку разводну грану, која се назива гранска пумпа.

Подела према начину спајања разводних и повратних водова са грејним телима

• Према начину спајања разводних и повратних водова са грејним телима, разликујемо једноцевни и двоцевни систем.
• Цевна мрежа код двоцевног система има променљив пречник, при чему се у разводном цевоводу попречни пресек деоница смањује, а у повратном повећава у смеру струјања воде.
• Код двоцевног система, свако грејно тело добија воду приближно исте температуре, јер су појединачно прикључени на разводни и повратни вод.
• Код једноцевног система разводна и повратна мрежа има јединствен цевовод. Без обзира на број грејних тела, једноцевни развод има цеви истог пречника и истог протока у разводном и повратном воду.

Предности једноцевног система у односу на двоцевне системе

• Краћа цевна мрежа (нижа цена, због мање дужине цевовода),
• Лакше и боље уравнотежење (регулисање) мреже,
• Једноставније мерење потрошње топлоте. У великим зградама је могуће издвојити за сваки стан посебан циркулациони круг, постављањем калориметра и тиме се плаћа стварно потрошена количина топлоте, а не паушално (према површини стана). Такође се мери проток воде, температура разводне и повратне воде.

Раздвајање протока кроз грејно тело: начином повезивања (лево) или кратком везом уз помоћ вентила са уронском цеви (десно)

Према положају главних разводних цеви постоји подела на горњи и доњи развод

• Код доњег развода двоцевног система пумпног топловодног грејања (слика десно) цеви пролазе испод најнижих грејних тела, кроз подрум, над подом најниже етаже или кроз подземне канале.

Горњи развод двоцевног система пумпног топловодног грејања

• Код вертикалног система горњег развода хоризонтални део цевовода за развод топле воде се поставља изнад највиших грејних тела.

​

Топловодно једноцевно грејање

• Код једноцевног грејања топла вода струји кроз сва грејна тела.
• Температура воде се снижава после сваког грејног тела и због тога свако следеће грејно тело мора да има већу површину.

Једноцевно грејање са обилазним водовима и вентилима за регулисање

• Побољшање се постиже тако што се кроз грејна тела пропушта само део воде, а други део воде пролази обилазним водом, тако да се иза грејног тела протоци мешају.
• Поред тога, уградњом вентила на грејним телима се омогућава регулисање одавања топлоте појединих грејних тела.

Експанзиони суд

• При пумпном топловодном грејању, брзина воде у цевима износи од 0,75 m/s до 1 m/s. Вода има најмању запремину на 4°С, а при 100°С повећање запремине је 4,3%.
• Ширење воде при загревању прихвата отворени или затворени експанзиони суд. Такође је битно да се предвиди одзрачивање, јер ваздух у цевима и грејним телима проузрокује сметње у циркулацији воде, корозију и шумове.

Парно грејање

• У системима парног грејања се користи засићена или прегрејана пара, која се грејним телима хлади и кондензује, а кондензат се поново враћа у котао.
• Парно грејање се више користи у индустријским предузећима, у којима се пара произоди за друге сврхе. Разликују се парно грејање ниског притиска, са нижим температурама грејних тела и парно грејање високог притиска, које се користи у индустрији.
• Грејање паром има предности, у односу на топловодно грејање:
• велике количине топлоте се преносе малом масом (у поређењу са водом) и
• преносе се на велике удаљености,
• због мале инерције просторије се брже загревају,
• површина грејних тела је мања,
• мања је опасност од замрзавања.

​

Ваздушно грејање

• Ваздушно грејање, као система централног грејања, такође имамо централни уређај за загревање ваздуха и топловода – канала кроз који струји загрејан ваздух, који је преносник топлоте.
• Међутим, за разлику од топловодног и парног грејања, код ваздушног грејања нема грејних тела, јер загрејани ваздух непосредно улази у просторију која се греје, меша се са ваздухом из просторије и на тај начин га загрева.
• Данас се користи вентилаторско ваздушно грејање, док се гравитационо ваздушно грејање (са циркулацијом ваздуха само услед разлика густина загрејаног и охлађеног ваздуха) веома ретко се користи.
• Попречни пресеци канала за ваздух (због малог топлотног капацитета ваздуха) су знатно већи од водова за топлу воду или пару. Због тога се тежи да се дужина канала за ваздух скрати и калорифери се стављају у средишњем делу.

Ваздушно грејање

• Ваздух који служи као преносник топлоте се обично загрева у специјалним уређајима – калориферима. Он се у њима загрева паром, врелом водом, електричном енергијом или сагоревањем гасовитих горива, а из калорифера се одводи до просторија које се греју.
• Ако се ваздух из просторије води посебним каналима у калорифер, поново загрева и убацује у просторију – то је систем са потпуном рециркулацијом. Када се део ваздуха из просторије избацује у околину, а из околине се узима одговарајућа количина свежег ваздуха (делимична рециркулација), функција грејања се повезује са проветравањем (обнављањем) ваздуха.
• Ради смањења трошкова за енергију, примењују се ситеми са рекуперацијом (поновним добијањем) топлоте. Ваздух који се избације из просторије, у измењивачу топлоте загрева свеж ваздух, који се убацује у просторију.

​

Даљинско грејање

• Даљинским грејањем се постиже грејање групе зграда, неког насеља, дела града из истог извора топлоте.
• Код даљинског грејања поједине функције се разграничавају: извор топлоте (централна котларница), топловод, кроз који струји врела вода или пара и унутрашњи (кућни) систем, помоћу ког се просторије непосредно греју.
• Ово се постиже тиме што флуид који протиче кроз топловод најчешће није истовремено флуид који протиче кроз грејна тела унутрашњег система.Преношење топлоте са грејног флуида у топловоду на грејни флуид из унутрашњих система остварује се у измењивачима топлоте који се налазе у предајним станицама (подстаницама). На овај начин се обезбеђује снабдевање топлотом и за друге сврхе: производња паре за перионице или кухиње, производњу воде потребне температуре (за кућну употребу или за разне технолошке процесе). Као топлотни извори за грејање користе се котловска постројења - топлане, које су опремљене са пратећим елементима.

Централна регулација топлотног учинка

• У току рада система централног грјања, потребе за топлотом се стално мењају, због променљивих спољних услова температуре спољног ваздуха и брзине ветра. Централна регулација количине топлоте која се испоручи у јединици времена може се остварити:

1.Променом температуре разводне воде, при константном протоку,

2.Променом протока воде, при константној температури развода,

3.Комбиновано променом оба параметра –и температуре разводне воде и протока.

​

Локална регулација

• Локална регулација подразумева одржавање жељене унутрашње температуре ваздуха у појединим просторијама.
• Немају све просторије у згради исте потребе за испорученом количином топлоте, јер су различито орјентисане или због намене или због броја људи који у њима борави или због различитог добитка топлоте од осветљења или других електричних уређаја. Када не постоји локална регулација, просторије усмерене ка југу се „прегревају“.

Локална регулација�Термостатски вентил

• Најчешћи начин локалне регулације је постављање собног термостата или радијаторских вентила са термостатским главама(биметални термостати или електронски).
• Електронски собни термостати имају могућност избора 4 режима рада: комфорни, stand by, ноћни и режим заштите од смрзавања.

Локална регулација�Електронска термостатска глава

• Постоје и електронске термостатске главе, у којима је обједињена функција собног термостата и покретача вентила.

Локална регулација.�Калориметар

• Како би коришћење енергије за грејање било ефикасно, неопходно је да постоји мерење утрошене топлоте. На тај начин корисник има могућност да прати потрошњу током одређеног временског периода и да коригује потрошњу, како би била рационална.
• Уређај за мерење утрошка топлоте назива се калориметар. У калориметру се налази мерна јединица, која даје податке о температури воде у разводном и повратном воду, као и податке о тренутном протоку воде, преко мерне бленде.

​

Системи за припрему санитарне топле воде

• Основна подела ових система, као и код система грејања и климатизације, је на локалне и централне системе. Такође, постоје поделе у зависности од начина припреме – на проточне и акумулационе системе, у зависности од врсте грејача – на системе са електричним грејачима, топловодним или парним грејачима и у зависности од извора снабдевања топлотном енергијом – на системе који користе конвенционална горива и системе са обновљивим изворима енергије.

Конвенционални системи за припрему санитарне топле воде

• Загрејачи воде могу бити проточни или акумулациони. Код проточних загрејача сва количина воде која се у одређеном тренутку троши, мора се загрејати на одређену температуру. Ови загрејачи се чешће примењују код појединачних потрошача.
• Акумулационо загревање користи се за централне системе, код којих је потрошња већа. Код мањих система, бојлер може бити саставни део котла, уроњен у котловску воду, при чему се размена топлоте између котловске и потрошне воде одвија преко омотача бојлера.

Централни систем припреме потрошне топле воде са издвојеним бојлером, са акумулацијом топле воде

Неконвенционални ситеми за припрему санитарне воде�Топлотне пумпе за припрему санитарне воде (шема на слици)

• Кондензатор топлотне пумпе може бити уграђен у облику цевног грејача у самом бојлеру СТВ (санитарне топле воде ) или потрошна вода из бојлера може помоћу пумпе да циркулише кроз кондензатор топлотне пумпе.

Заштита од бактерије легионеле

• За потрошњу енергије важан је избор температуре потрошне воде, који зависи не само од врсте потрошача, већ и условима заштите од легионеле.
• Легионеле су бактерије које изазивају легионарску болест (једну врсту упале плућа), која може бити смртоносна. Легионеле се размножавају на температурама између 32°С и 42°С, а уништавају се на температурама од око 60°С до 70°С. У акумулационим системима потребно је барем на кратко, углавном у ноћном периоду постићи такве температуре, како би дошло до уништавања легионеле (термичка дезинфекција).Термичку дезинфекцију је потребно извршити једном недељно у трајању од око сат времена. То се постиже временским програмом за рад система, тако да се, на пример, подеси повишење температуре у резервоару на 70°С од 3 до 4 h ујутро сваке суботе или неког другог дана у недељи.
• Могућа је дезинфекција ултраљубичастим зрацима. У централним системима могуће је уграђеним додатним електричним грејачем повремено загрејати воду на вишу температуру.

​

Соларни систем за припрему санитарне воде

• Соларни системи за припрему СТВ могу бити пасивни и активни. Пасивни системи подразумевају да не постоји никакав додатни уређај који би трошио додатну енергију за рад система. То су углавном различита архитектонска решења која имају улогу бољег прикупљања Сунчеве енергије, њене акумулације и коришћења у сврху грејања.
• Основни уређај активног соларног система је пријемник сунчеве енергије (ПСЕ) или како се још назива соларни колектор. По својој конструкцији, пријемник може да буде:
• Раван ПСЕ,
• Цевни и
• Параболични.

​

Раван пријемник Сунчеве енергије: 1 – апсорбер, 2 – прекривка, 3 – изолација, 4 – бакарна цев

Цевни пријемник Сунчеве енергије

Активни соларни системи

• Соларни системи за припрему СТВ могу бити са природном или принудном циркулацијом и могу бити директни и индиректни.
• На следећој слици је приказана шема рада соларног система са једним резервоаром и допунским грејањем.
• Регулатор који добија сигнале о температури радног флуида и воде у резервоару, шаље импулс за укључивање или искључивање циркулационе пумпе примарног круга. Са друге стране се мери температура потрошне топле воде. Уколико се температура СТВ снизи испод дозвољене, регулатор шаље импулс за укључивање додатног извора за грејање воде у резервоару. Када температура СТВ порасте, регулатор искључује додатни извор топлоте.

​

Индиректни систем са ПСЕ и једним складишником топлоте и допунским извором за грејање СТВ

Коришћење отпадне топлоте санитарне воде

• Око 80% топлоте утрошене за припрему санитарне топле воде неискоришћено одлази у канализацију. Ако се одводи воде из када, тушева и умиваоника изведу одвојено од фекалне канализације, могуће је остварити повраћај топлоте отпадне воде од умивања и тушева, као што је приказано на следећој слици. То је прикладно пројектовати и изводити за веће потрошаче (хотели, веће зграде), а инсталација оваквих уређаја је јефтинија у новоградњама него што је случај за већ постојеће зграде. Важно је да систем буде изведен тако да осигурава поуздан рад имајући у виду да отпадна вода садржи нечистоће и масноћу.

Систем за повраћај отпадне топлоте санитарне воде