Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Eksperymentalna instalacja do badań ogrzewania ściennego

System ogrzewania ściennego i sufitowego
System ogrzewania ściennego i sufitowego
Wavin

W artykule opisano instalację dydaktyczno-badawczą, która powstała na Wydziale Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Służy ona studentom do mierzenia parametrów pracy niskotemperaturowych systemów grzewczych, ale może być także wykorzystana do monitoringu rzeczywistych systemów grzewczych, np. w budynkach jednorodzinnych. Uzyskane wyniki mogą być przydatne przy opracowywaniu systemów sterowania instalacjami niskotemperaturowymi.

Niskotemperaturowe systemy ogrzewania wymagają dużych powierzchni grzewczych i często nazywane są ogrzewaniem płaszczyznowym. Zaletą ogrzewania podłogowego (wodnego lub elektrycznego), ściennego czy sufitowego jest praca przy niskich temperaturach medium grzewczego, co umożliwia osiągnięcie innego profilu temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach niż w przypadku tradycyjnych grzejnikowych systemów grzewczych. Z kolei do wad tego typu rozwiązań zaliczyć można wspomniane wymagania względem powierzchni grzewczych – potrzebne są duże płaszczyzny, które nie mogą być przykrywane czy przesłaniane (np. grubymi dywanami czy meblami).

Systemy te zyskują w ostatnich latach na znaczeniu dzięki coraz częstszemu stosowaniu niskotemperaturowych źródeł ciepła, np. pomp ciepła czy kolektorów słonecznych. Charakterystyka ich pracy skutkuje dodatkowo zwiększaniem sprawności gazowych kotłów kondensacyjnych. Zasadne jest zatem kształcenie studentów w tym zakresie w sposób zapewniający jak największą skuteczność dydaktyczną, a mianowicie poprzez pomiary laboratoryjne, a nie jedynie wykłady czy ćwiczenia rachunkowe. Z tego powodu na Wydziale Energetyki i Paliw AGH powstała specjalna instalacja dydaktyczno-badawcza do pomiarów parametrów pracy niskotemperaturowych systemów grzewczych.

Opis instalacji

Elementy instalacji grzewczej wraz z niezbędnymi układami zabezpieczającymi i monitorującymi umieszczono na tablicy o wymiarach 130×180 cm (fot. 1). W skład instalacji weszły następujące układy pomiarowe i wykonawcze:
bojler elektryczny BIAWAR OW-E 10 (o mocy grzewczej 2 kW, pracujący w zakresie temperatur 30–80°C) [1] z możliwością ustawienia temperatury, do jakiej ogrzewana jest woda – pełni on funkcję źródła ciepła,
pompa wirnikowa WILO-Stratos Eco 25/1-5 BMS wyposażona w sterowanie wydajnością za pomocą sygnału napięciowego 0–10 V [2],
analogowe przetworniki temperatura/napięcie w postaci układu LM35 [3],
przetworniki ciśnienie/prąd WIKA A-10 [4],
sterowany napięciem zawór Heimeier TSE-M [5],
wodomierz z impulsatorem BMeters GSD8 45R [6],
komputerowa karta pomiarowa DAQ (Multifunctional Data Acquisition) NI USB-6008 [7],
ściana grzewcza firmy NaturalSystem podłączona do instalacji w układzie obiegu zamkniętego przy użyciu rur wlotowych i wylotowych.

Oprogramowanie

Oprogramowanie bazuje na środowisku graficznym LabView 8.5. Kreuje ono tzw. „wirtualny przyrząd pomiarowy” (zob. np. [11]), dzięki czemu pozwala na monitorowanie wszystkich sygnałów i sterowanie. Możliwe są również automatyczne zmiany parametrów procesu ogrzewania (np. przepływu) oraz obserwacje wynikających z tego zmian w pracy układu.

Zapis danych do pliku (np. w postaci tekstowej) pozwala na późniejszą analizę obserwowanych wielkości. Przeprowadzone pomiary Poniżej podano przykłady pomiarów, które zostały wykonane przy użyciu opisywanej instalacji, jednak nie wyczerpuje to oczywiście wszystkich możliwości wykorzystania tego układu.

Testowanie pompy i zaworu

W ramach dydaktyki interesujące wydaje się zapoznanie studentów z pracą pomp i zaworów w instalacji grzewczej. Opisywany pomiar polegał na ustawianiu stopnia otwarcia zaworu i obserwacji przepływu. Wyniki zaprezentowano na rys. 1. Widać, że realna zmiana przepływu następuje dla otwarcia zaworu do ok. 30%. Powyżej tej wartości w zasadzie nie obserwuje się zmian przepływu. Pomiar został wykonany dla pompy pracującej przy 20, 50 i 100-proc. wydajności nominalnej.

Pomiar różnicy temperatur

Wyniki obserwacji różnicy temperatur na zasilaniu i powrocie dla zmiennego przepływu pokazano na rys. 2. Zgodnie z oczekiwaniami najbardziej zauważalna różnica temperatur występuje przy jak największej mocy źródła ciepła i jak najmniejszym przepływie. Wpływa na to oczywiście fakt, że przy minimalnym przepływie czas, podczas którego ciepło może być odebrane od medium grzewczego, jest najdłuższy.

Pomiar mocy cieplnej przekazywanej do ścianki grzewczej

Kolejny krok to przemnożenie zmierzonej różnicy temperatur oraz przepływu i obliczenie mocy cieplnej przekazanej do ścianki. Moc cieplna ścianki zwiększa się wraz z szybkością przepływu medium grzewczego dla każdej z zadanych mocy grzewczych bojlera (rys. 3). Różny jest natomiast przyrost mocy ścianki, od ok. 25 W przy wzroście przepływu o 1 l/min dla minimalnej mocy grzewczej bojlera, poprzez 40 W/(l/min) dla średniej mocy, do ok. 100 W/(l/min) dla mocy maksymalnej. Widać zatem, że sterowanie niezależnie mocą grzewczą bojlera i przepływem umożliwia osiągnięcie odpowiedniej mocy cieplnej ścianki.

   16.05.2011
mgr inż.  Andrzej Raźniak
mgr inż.  Andrzej Raźniak
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków więcej »
dr hab. inż.  Mariusz Filipowicz
dr hab. inż.  Mariusz Filipowicz
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego więcej »
dr inż.  Magdalena Dudek
dr inż.  Magdalena Dudek
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków więcej »
inż.  German Rico
inż.  German Rico
Polytechnic University of Valencia, Hiszpania więcej »
dr inż.  Alicja Rapacz-Kmita
dr inż.  Alicja Rapacz-Kmita
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Kraków więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jaki wentylator przyczyni się do ochrony środowiska i Twojego portfela »

wentylacja ekologiczna

 



Kolekcje sanitarne jakich jeszcze nie widziałeś » 8 nieoczywistych przyczyn usterek w przepompowniach »
kolekcja sanitarna przepompownie
czytam więcej » Nie ma przepompowni bezobsługowych, ponieważ w technice nie spotyka się urządzeń bezawaryjnych. Przepompownia bezobsługowa jest tylko w okresach między awariami. (...) czytam więcej »

 


Ogrzewanie ekologicznie - z jakich urządzeń korzystać »

ogrzewanie ekologiczne

 



Czy wiesz, w jaki sposób obniżyć koszty zużycia energii? » Poznaj 1 sposób na właściwy system wentylacji »
oszczędzanie energii wentylacja
Niskie zużycie energii jest ważne zarówno ze względów ekonomicznych jak i ochrony środowiska. W systemie grzewczym jest wiele czynników, które wpływają na całkowitą wydajność. (...) czytam więcej » czytam więcej »

 

Co zrobić aby ocieplić dom jeszcze lepiej »

ocieplanie domu

Dowiedz się więcej »>

>

 



Idą mrozy! Jak zaoszczędzić na ogrzewaniu » Zdradzamy innowacyjne rozwiązania dla oczyszczalni ścieków »
oczyszczanie ścieków
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
1-2/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 1-2/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Strugi z wentylatorów ppoż.
  • - Centrale dla inteligentnych domów
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl