Dobór elementów kotłowni wodnych małej i średniej mocy
Selection of components of small and medium sized water boiler plants
Przy projektowaniu kotłowni należy uwzględnić wymiary wymiennika
Miodoński
Artykuł zawiera opis procedur doboru elementów kotłowni w odniesieniu do schematów ideowych prezentowanych w poprzednich artykułach z cyklu.
Zobacz także
Hoval Sp. z o.o. Kotły w obudowach zewnętrznych – ważne aspekty projektowe
Na etapie projektowania budynku inwestor we współpracy z architektem i projektantem instalacji sanitarnych musi podjąć decyzję o zlokalizowaniu kotłowni gazowej. Często zdarza się, że z uwagi na moc projektowanej...
Na etapie projektowania budynku inwestor we współpracy z architektem i projektantem instalacji sanitarnych musi podjąć decyzję o zlokalizowaniu kotłowni gazowej. Często zdarza się, że z uwagi na moc projektowanej kotłowni oraz ograniczenia przestrzenne – zabronione jest jej wybudowanie w piwnicy i konieczne staje się jej zlokalizowanie na najwyższej kondygnacji budynku.
RESAN pracownia projektowa W jaki sposób zaprojektować źródło ciepła, aby prawidłowo ogrzać budynek?
Budynki komercyjne lub użyteczności publicznej mogą mieć własne źródła ciepła, (kotły, pompy ciepła) lub być podłączone do sieci miejskiej poprzez węzeł cieplny. Niezależnie od wybranego rozwiązania, prawidłowo...
Budynki komercyjne lub użyteczności publicznej mogą mieć własne źródła ciepła, (kotły, pompy ciepła) lub być podłączone do sieci miejskiej poprzez węzeł cieplny. Niezależnie od wybranego rozwiązania, prawidłowo zaprojektowane i wykonane źródło ciepło jest absolutną podstawą do tego, by ogrzewanie budynku było niezawodne, wydajne i energooszczędne.
ELTERM Konfigurator doboru kotłów elektrycznych ELTERM
Firma ELTERM zaprezentowała konfigurator doboru kotłów elektrycznych 2020. Wszystkie modele naszych kotłów współpracują z instalacjami fotowoltaicznymi i poza Wachmistrzem wyposażone są w dedykowane liczniki...
Firma ELTERM zaprezentowała konfigurator doboru kotłów elektrycznych 2020. Wszystkie modele naszych kotłów współpracują z instalacjami fotowoltaicznymi i poza Wachmistrzem wyposażone są w dedykowane liczniki zużycia energii pochodzącej z instalacji PV.
Dobór wymiennika ciepłej wody
Na podstawie bilansu cieplnego kotłowni wyznacza się zredukowane zapotrzebowanie na moc cieplną do przygotowania ciepłej wody. Współczynnik redukcji 20-minutowego (lub maksymalnego godzinowego według poprzednich zasad projektowania) zapotrzebowania na moc cieplną jest funkcją współczynnika akumulacji φ i współczynnika nierównomierności zapotrzebowania na ciepłą wodę przyjętego w odpowiedniej jednostce czasu.
W katalogu wymienników pojemnościowych ciepłej wody należy sprawdzić, czy podana przez producenta tzw. wydajność stała (nie jest to precyzyjne określenie – powinno ono brzmieć „moc trwała”) jest większa niż całkowita zredukowana moc cieplna do przygotowania ciepłej wody podzielona przez liczbę wymienników. W tabeli 1 zawarto wyciąg z danych katalogowych przykładowego wymiennika pojemnościowego [10].
Przy projektowaniu kotłowni należy uwzględnić wymiary wymiennika (średnicę i wysokość) i sprawdzić, czy drzwi pozwalają na ich ewentualny demontaż. Należy także ustalić położenie króćców przyłączeniowych wody zimnej, ciepłej, cyrkulacji i obiegu grzewczego (zasilanie i powrót). W większości typów wymienników wszystkie połączenia znajdują się po jednej stronie.
Dobór średnicy rurociągów obiegów
Średnice rurociągów określa się na podstawie strumieni masy w poszczególnych obiegach. Kryterium doboru średnicy jest najczęściej prędkość przepływu [m/s], wyznaczona z równania ciągłości:
gdzie:
m – strumień masy w danym obiegu kotłowni [kg/s],
r – gęstość płynu [kg/m3],
Ar – przekrój wewnętrzny rurociągu [m2], w przypadku przekroju kołowego pd2/4,
d – średnica przewodu [m].
Średnice przewodów należy przyjmować jako średnice wewnętrzne podane przez producenta, zgodne z szeregiem wymiarowym norm PN-EN.
Prędkość przepływu można przyjmować następująco:
- do 1 m/s – w obiegach grzewczych w przypadku przewodów z rur stalowych,
- do 0,5 m/s – w obiegach grzewczych w przypadku przewodów z rur miedzianych,
- do 1,5 m/s – w obiegu instalacyjnym ciepłej wody w przypadku przewodów z rur z tworzywa sztucznego i stali ocynkowanej,
- do 1 m/s – w obiegu cyrkulacji ciepłej wody w przypadku przewodów z rur z tworzywa sztucznego i stali ocynkowanej,
- do 0,5 m/s – w obiegu instalacyjnym ciepłej wody i cyrkulacji w przypadku rur miedzianych.
Prędkość przepływu jest kryterium wstępnym obliczeń hydraulicznych. Kryterium ostatecznym jest porównanie straty ciśnienia w obiegu z wartością przyjętą jako maksymalna. Czasem wartość maksymalnej straty ciśnienia w obiegu wynika z kryterium doboru pompy w obiegach grzewczych i cyrkulacji.
Średnice zaworów odcinających, zwrotnych, antyskażeniowych oraz elementów czyszczących (filtry i odmulacze) przyjmuje się tak, jak średnice przewodów w poszczególnych obiegach. Doboru magnetyzera dokonuje się na podstawie podanego przez producenta zakresu strumienia objętości wody.
Przepływowi cieczy rzeczywistej towarzyszą straty ciśnienia zarówno na długości (liniowe), jak i we fragmentach uzbrojenia i zmian konfiguracji rurociągów (miejscowe). Straty liniowe i miejscowe (łącznie) można określić ze wzoru:
gdzie:
Dp1+m – suma straty liniowej i miejscowej w odcinku rurociągu [Pa],
l – współczynnik oporów liniowych zależny od charakteru ruchu cieczy,z – współczynnik oporów miejscowych,
r – gęstość cieczy [kg/m3],w – prędkość przepływu cieczy [m/s],
l – długość rurociągu [m],
d – średnica wewnętrzna rurociągu [m].
Współczynnik oporów liniowych l w strefie ruchu burzliwego i przejściowej (Re ³ 2300) obliczany jest ze wzoru Colebrooka-White’a, a w strefie ruchu laminarnego ze wzoru Hagena-Poisseuille’a (cytowane w wielu pozycjach literatury):
gdzie:
d – średnica wewnętrzna rurociągu [m],
Re – liczba Reynoldsa,
k – chropowatość bezwzględna rurociągu [m].
Proponuje się przyjmowanie następujących obliczeniowych wartości chropowatości bezwzględnej przewodów k:
- 0,15 mm – w przypadku nowych rur stalowych,
- 0,5 mm – w przypadku starych rur stalowych,
- 0,1 mm – w przypadku rur miedzianych i z tworzyw sztucznych.
Podawane przez producentów i w literaturze wartości dla rur miedzianych i z tworzyw sztucznych są mniejsze, ale w trakcie eksploatacji na powierzchni wewnętrznej ścianki rury może nastąpić osadzenie pewnej warstwy zanieczyszczeń.
Równanie uwikłane opisane wzorem (3) rozwiązuje się łatwo metodami iteracyjnymi.
Dobór zaworów regulacji temperatury w obiegach ogrzewania i wentylacji
W obiegach ogrzewania zawory regulacyjne trójdrogowe mieszające instaluje się za rozdzielaczem zasilającym obiegów grzewczych. W przypadku obiegów wentylacji zawory regulacyjne mogą się znajdować bezpośrednio przy nagrzewnicach w centralach wentylacyjnych. Mogą to być zawory rozdzielające, wówczas wskazane jest umieszczenie zaworów trójdrogowych mieszających za odgałęzieniem z rozdzielacza obiegów.
Jeżeli zawory przy rozdzielaczach nie zostaną zainstalowane, regulacja nagrzewnic będzie ilościowa, gdy kotłownia zaprojektowana jest z funkcją przygotowania ciepłej wody.
Jeżeli układ regulacji nagrzewnicy jest wyposażony w zawór mieszający i pompę, wówczas lepiej go umieścić bezpośrednio przy rozdzielaczach ze względu na konieczność zapewnienia ujemnego lub bliskiego zeru ciśnienia dyspozycyjnego w punkcie włączenia przewodu mieszającego. W razie umieszczenia układu mieszania w dużej odległości od rozdzielacza obiegów może nastąpić efekt zablokowania układu mieszania przy dodatnim ciśnieniu dyspozycyjnym.
W jednym obiegu zasilającym szereg nagrzewnic w dość znacznych odległościach należy projektować układ regulacji nagrzewnic z zaworem rozdzielającym.
Trójdrogowy zawór regulacji temperatury dobierany jest na podstawie założonej straty ciśnienia przy całkowitym otwarciu zaworu w jednym z dwóch położeń, np. przy całkowicie otwartym dopływie wody z obiegu kotłów lub przy całkowicie otwartym dopływie z przewodu zimnego mieszania (woda powracająca z instalacji).
W poszczególnych stanach eksploatacyjnych zawór będzie otwarty w różnym stopniu, przez co możliwe będzie uzyskanie temperatury wody zasilającej obieg grzewczy w zakresie od temperatury zasilania w obiegu kotłów do temperatury wody powrotnej z danego obiegu instalacji ogrzewania lub wentylacji.
Strata ciśnienia [bar] w zaworze całkowicie otwartym jest równa:
gdzie:
r – gęstość wody [kg/m3],
V – strumień objętości płynu [m3/h],
Kv100 – współczynnik przepływu zaworu przy pełnym otwarciu [m3/h], podany w katalogu producenta.
Autorytet (stosunek straty ciśnienia w zaworze całkowicie otwartym do straty ciśnienia w obiegu) nie ma znaczenia przy zaworach mieszających. Z uwagi na umieszczenie pomp obiegowych w obiegach grzewczych ciśnienie obiegu może być traktowane jako bliskie 0. Strata ciśnienia w przewodzie mieszania jest zwykle niewielka ze względu na jago małą długość. Średnicę przewodu mieszania przyjmuje się taką samą jak średnica obiegu grzewczego lub o jedną dymensję mniejszą.
Dobór ciepłomierzy i wodomierzy
W kotłowni mogą być zainstalowane ciepłomierze w obiegu kotłów lub/i w obiegach grzewczych. Wodomierz do pomiaru zużycia ciepłej wody lokalizowany jest standardowo w przewodzie dopływowym wody zimnej.
Ciepłomierze i wodomierze dobiera się stosownie do strumienia objętości nośnika ciepła, poniżej nominalnego zakresu pomiarowego. Stratę ciśnienia w ciepłomierzu można obliczyć ze wzoru analogicznego do (5), na podstawie danych katalogowych. Elementy liczące zużycie ciepła, zwykle z innymi funkcjami mierniczymi, są kompletowane przez producenta.
W nietypowych przypadkach pomiar zużycia ciepła można zrealizować w formie procedur komputerowych na bazie wskazań czujników temperatury i przepływomierza. W przypadku montażu stacji uzdatniania wody w kotłowni należy zamontować wodomierz mierzący objętość wody uzupełniającej.
Dobór pomp obiegowych i cyrkulacyjnych
Pompy obiegowe w obiegach grzewczych ogrzewania, wentylacji oraz w obiegu cyrkulacji ciepłej wody dobiera się stosownie do wydajności i wysokości podnoszenia. Wydajność pompy V powinna być równa maksymalnemu strumieniowi objętości czynnika w obiegu:
Wysokość podnoszenia [m] w układach obiegowych i cyrkulacyjnych (zamkniętych) jest równa:
gdzie:
r – gęstość cieczy [kg/m3],
g – przyspieszenie ziemskie równe 9,80665 m/s2,
Dp – różnica ciśnienia konieczna do pokonania przez pompę [Pa] równa łącznej stracie ciśnienia (przy każdym wzorze podano wszystkie oznaczenia ze względu na czytelność formuł):
- w obiegach grzewczych ogrzewania i wentylacji w kotłowni bez pomp kotłowych:
gdzie:
Dpk1 – strata ciśnienia w obiegu pojedynczego kotła [Pa],
Dpk – strata ciśnienia w obiegu wspólnym kotłów [Pa],
Dpo – strata ciśnienia na odcinku przewodów obiegu od rozdzielaczy do miejsca włączenia instalacji ogrzewania lub wentylacji [Pa],
Dpi – strata ciśnienia w instalacji ogrzewania lub wentylacji (uwzględniająca stratę ciśnienia w odbiornikach) [Pa];
- w obiegu grzewczym przygotowania ciepłej wody w kotłowni bez pomp kotłowych:
gdzie:
Dpk1 – strata ciśnienia w obiegu pojedynczego kotła [Pa],
Dpk – strata ciśnienia w obiegu wspólnym kotłów [Pa],
Dpgcw – strata ciśnienia w obiegu grzewczym przygotowania ciepłej wody [Pa],
Dpw – strata ciśnienia w wymienniku ciepłej wody (po stronie wody grzejnej) [Pa];
- w obiegach grzewczych ogrzewania i wentylacji w kotłowni z pompami kotłowymi:
gdzie:
Dps-r – strata ciśnienia na odcinku od sprzęgła hydraulicznego (zbiornika buforowego) do rozdzielaczy [Pa],
Dpo – strata ciśnienia na odcinku przewodów obiegu od rozdzielaczy do miejsca włączenia instalacji ogrzewania lub wentylacji [Pa],
Dpi – strata ciśnienia w instalacji ogrzewania lub wentylacji (uwzględniająca stratę ciśnienia w odbiornikach) [Pa];
- w obiegu grzewczym przygotowania ciepłej wody w kotłowni z pompami kotłowymi:
gdzie:
Dps-r – strata ciśnienia na odcinku od sprzęgła hydraulicznego (zbiornika buforowego) do rozdzielaczy [Pa],
Dpgcw – strata ciśnienia w obiegu grzewczym przygotowania ciepłej wody [Pa],
Dpw – strata ciśnienia w wymienniku ciepłej wody (po stronie wody grzejnej) [Pa];
- w obiegach kotłów:
gdzie:
Dpk1 – strata ciśnienia w obiegu pojedynczego kotła [Pa],
Dpk – strata ciśnienia w obiegu wspólnym kotłów [Pa], jeżeli obiegi kotłów są połączone przed włączeniem do sprzęgła (zbiornika buforowego);
- w obiegu cyrkulacji przygotowania ciepłej wody (bez względu na schemat kotłowni):
gdzie:
Dpc – strata ciśnienia w instalacji cyrkulacji, na podstawie projektu [Pa],
Dpkc – strata ciśnienia w obiegu cyrkulacji w kotłowni, od miejsca włączenia instalacji cyrkulacji do wymienników (wymiennika) ciepła [Pa].
Strata ciśnienia w sprzęgle hydraulicznym i zbiorniku buforowym jest pomijana. Moc pompy (silnika) określa się na podstawie danych producenta z uwzględnieniem właściwości fizycznych pompowanej cieczy.
Nie jest wskazane przyjmowanie „zapasów” wydajności i wysokości podnoszenia pomp, gdyż pompa osiąga deklarowaną przez producenta wydajność i wysokość podnoszenia.
Obecnie standardowym rozwiązaniem jest stosowanie pomp z przemiennikiem częstotliwości (falownikiem), nawet jeśli nie zostanie wprowadzony algorytm regulacji wysokości podnoszenia pompy.
Pompy w obiegach kotłów działają w stałym punkcie pracy. Pompy wszystkich obiegów grzewczych i cyrkulacji powinny mieć regulację wysokości podnoszenia; zaleca się regulację stałowartościową.
Pompy z silnikami elektronicznie komutowanymi (silniki prądu stałego) mają znacznie wyższą sprawność niż pompy poprzedniej generacji. Do projektu elektrycznego należy podać lokalizację pomp, moc i napięcie zasilania – pompy są zasilane prądem o napięciu 230 V AC, do rzadkości należy stosowanie małych i średnich pomp zasilanych 3×400 V AC.
Dobór naczyń wzbiorczych
Doboru naczyń wzbiorczych dokonuje się zgodnie z normą PN-EN 12828 Instalacje grzewcze w budynkach. Projektowanie wodnych systemów instalacji ogrzewczych [13].
Naczynia wzbiorcze w obiegach dobiera się na podstawie pojemności obwodów i założonej maksymalnej różnicy temperatury wody w obiegu. Nie jest zalecane przyjmowanie wskaźników pojemności instalacji ze starszej literatury, gdyż prowadzi to do znacznego przewymiarowania naczyń wzbiorczych.
Pojemność użytkową naczynia wzbiorczego [m3] wyznacza się ze wzoru:
gdzie:
Dv – różnica objętości właściwej cieczy w przyjętym zakresie temperatury [m3/kg],
m – masa cieczy w układzie [kg].
Pojemność całkowitą naczynia wzbiorczego [m3] oblicza się jako:
gdzie:
pmax – najwyższe ciśnienie w obiegu (absolutne) [bar],
pmin – najniższe ciśnienie w obiegu (absolutne) [bar], tzw. ciśnienie wstępne.
Zakres zmiany temperatury w obiegach ogrzewania i wentylacji: tw−tmax, gdzie:
- tw – temperatura napełniania, najczęściej 10°C,
- tmax – najwyższa temperatura równa temperaturze wody zasilającej [°C].
Zakres zmiany ciśnienia w obiegach ogrzewania i wentylacji:
- pmin – ciśnienie napełnienia z nadmiarem 0,2−0,5 bara,
- pmax – ciśnienie dopuszczalne w obiegu [bar].
Zakres zmiany temperatury w obiegu przygotowania ciepłej wody: tmin−tmax, gdzie:
- tmin – średnia temperatura ciepłej wody przyjęta na początku okresu postoju instalacji, propozycja: 30°C,
- tmax – najwyższa temperatura ciepłej wody, równa 55−60°C.
Zakres zmiany ciśnienia w obiegach ogrzewania i wentylacji:
- pmin – ciśnienie w instalacji wodociągowej [bar],
- pmax – ciśnienie dopuszczalne instalacji ciepłej wody, zwykle 6 barów.
Montaż naczynia wzbiorczego w obiegu ciepłej wody nie jest konieczny, ale przy jego braku będzie się otwierał zawór bezpieczeństwa przed wymiennikami c.w.
Trzeba zwrócić uwagę na fakt, że w niektórych miastach ciśnienie w sieci (i instalacji) wodociągowej jest wyższe w nocy niż w ciągu dnia. W koniecznych przypadkach należy zamontować reduktor ciśnienia.
Dobór zaworów bezpieczeństwa kotłów
Procedury doboru zaworów bezpieczeństwa podano na podstawie materiałów Urzędu Dozoru Technicznego [9]. Wzory przeliczono na układ jednostek przyjętych obecnie w projektowaniu kotłowni. Normy przywołane w [2] zostały wycofane bez zastąpienia, jednak procedury w nich podane są zgodne z procedurami UDT.
Przepustowość zaworu bezpieczeństwa (zaworów, jeżeli jest ich kilka) pojedynczego kotła oblicza się ze wzoru [2, 9]:
gdzie:
m – przepustowość zaworu (zaworów) bezpieczeństwa [kg/s],
Fk – największa trwała moc cieplna kotła [kW],
r – ciepło parowania wody w temperaturze nasycenia odpowiadającej dopuszczalnemu ciśnieniu [kJ/kg], określone z programu dotyczącego właściwości pary wodnej (np. N258 [12]).
Strumień masy m przy wypływie z zaworu rozdziela się na dwie fazy: wodę wrzącą i parę suchą nasyconą. Mieszanina jest charakteryzowana tzw. stopniem suchości x, stanowiącym udział pary suchej nasyconej w łącznym strumieniu masy. Strumień pary suchej nasyconej i wody wrzącej można obliczyć ze wzorów:
gdzie:
mp – strumień masy pary suchej nasyconej [kg/s],
mw – strumień masy wody wrzącej [kg/s].
Stopień suchości pary mokrej i odpowiednie strumienie masy oblicza się z równań bilansu masy i strumieni entalpii:
gdzie:
hp – entalpia właściwa pary wodnej (suchej nasyconej) przy ciśnieniu maksymalnym w kotle [kJ/kg],
h1 – entalpia właściwa wody przed zaworem bezpieczeństwa przy ciśnieniu maksymalnym w kotle [kJ/kg],
h2 – entalpia właściwa wody przy ciśnieniu wypływu z zaworu bezpieczeństwa [kJ/kg].
Po przekształceniach wzór wygląda następująco:
Parametry wody i pary wodnej można określić z programu N258 [12]. Powierzchnię przekroju dopływowego zaworu bezpieczeństwa oblicza się jako sumę powierzchni obliczoną przy wypływie wody Aw i wypływie pary suchej nasyconej Ap z następującej zależności [2, 9] z uwzględnieniem zmiany jednostek na powszechnie używane:
gdzie:
Aw – powierzchnia przekroju dopływowego (dolotowego) przy wypływie wody [mm2],
mw – strumień masy wody wrzącej [kg/s],
p1 – ciśnienie bezwzględne przed zaworem bezpieczeństwa [bar],
p2 – ciśnienie bezwzględne za zaworem bezpieczeństwa – odpływowe [bar], zwykle p2 = 1 bar,
r1 – gęstość wody przy ciśnieniu p1 i temperaturze nasycenia [kg/m3],
ac – współczynnik wypływu zaworu bezpieczeństwa dla cieczy, podany w katalogu.
gdzie:
Ap – powierzchnia przekroju dopływowego (dolotowego) przy wypływie pary wodnej [mm2],
mp – strumień masy pary suchej nasyconej [kg/s],
p1 – ciśnienie bezwzględne przed zaworem bezpieczeństwa [bar],
a – współczynnik wypływu zaworu bezpieczeństwa dla pary, podany w katalogu,
K2 – współczynnik zależny od ciśnienia maksymalnego pary wodnej, przy nadciśnieniu w kotle powyżej 0,73 bara można przyjmować K2 = 1,
K1 – współczynnik zależny od ciśnienia pary nasyconej [2, 9], z uwagi na trudną dostępność [9] można podać kilka charakterystycznych wartości (tabela 2).
Z katalogu dobiera się zawór, którego powierzchnia przekroju dopływowego jest nie mniejsza niż suma wartości obliczonych ze wzorów (23) i (24). Średnicę przyłączeniową (nominalną) zaworu bezpieczeństwa (połączenie gwintowane lub kołnierzowe) odczytuje się z katalogu.
Dobór zaworów bezpieczeństwa zbiorników ciśnieniowych
Ciśnienie maksymalne w obiegach grzewczych kotłowni jest zwykle przyjmowane w zakresie 2,5–6 barów. Ciśnienie dopuszczalne w instalacji ciepłej wody jest równe 6 barom. Zatem w typowych przypadkach nie ma potrzeby obliczania zaworów bezpieczeństwa pojemnościowych wymienników ciepłej wody na tzw. przebicie, gdy woda z obiegu grzejnego w wyniku pęknięcia rurek wężownicy przedostaje się do części instalacji c.w.
Procedura odbiorowa UDT dotyczy urządzeń ciśnieniowych (zbiorników), w przypadku których iloczyn pojemności całkowitej [dm3] i nadciśnienia [bar] jest większy niż 300. Urządzenia o wskaźniku pV nie większym niż 50 nie podlegają żadnej procedurze, a o wskaźniku większym od 50 i nie większym niż 300 – procedurze UDT wyłącznie na etapie wytwarzania.
Wymaganą przepustowość zaworu bezpieczeństwa zamontowanego przy pojemnościowych wymiennikach ciepłej wody i naczyniach wzbiorczych oblicza się ze wzoru [2, 9]:
gdzie:
m – przepustowość zaworu bezpieczeństwa [kg/s],
V – pojemność zbiornika [m3].
Powierzchnię przewodu dopływowego (dolotowego) zaworów bezpieczeństwa należy obliczyć ze wzoru (23), przyjmując odpowiednie wartości ciśnienia p1 i p2 oraz gęstości wody. W przypadku podanej w katalogu średnicy przewodu dopływowego należy obliczyć powierzchnię przekroju.
Dobór regulatorów kotłów i obiegów grzewczych
Producenci kotłów [10, 11 i in.] mają zwykle opracowane typowe układy regulacji kotłów. W przypadku pojedynczego kotła jest to najczęściej jeden regulator obsługujący wszystkie pętle regulacji i zabezpieczeń. Są to przeważnie następujące funkcje:
- regulacja temperatury wody wypływającej z kotła (stało- lub zmiennowartościowa w funkcji temperatury zewnętrznej),
- ograniczenie temperatury wody wypływającej z kotła (tzw. układ STB),
- ograniczenie temperatury (z dołu) wody powracającej do kotła w układzie gorącego mieszania – tylko przy kotłach niekondensacyjnych,
- kontrola stanu poziomu wody w kotle (czujnik poziomu wody zamontowany w przewodzie zasilającym nad kotłem),
- włączanie i wyłączanie palnika (stref palnika) w zależności od przyjętej wartości regulowanej temperatury za kotłem (kotłami),
- regulacja temperatury zasilania w obiegach grzewczych – należy sprawdzić, ile obiegów może obsługiwać regulator kotła, w razie konieczności należy dodać moduły regulacyjne obiegów,
- regulacja temperatury w wymiennikach pojemnościowych ciepłej wody na podstawie czujników temperatury w górnej i dolnej części zbiornika.
Do układu regulacyjnego włączone są sygnały z czujników: temperatury zewnętrznej, temperatury zasilania, temperatury c.w. w wymienniku pojemnościowym, poziomu wody w kotle.
Z regulatora wyprowadzone są sygnały do elementów wykonawczych: napędów zaworów regulacyjnych, pompy obiegu grzewczego przygotowania ciepłej wody, czasem do pompy cyrkulacyjnej ciepłej wody. Z regulatora mogą być wyprowadzone przewody sterujące działaniem pomp obiegowych w obiegach grzewczych ogrzewania i wentylacji.
W przypadku kotłowni z kilkoma kotłami regulator jednego z kotłów powinien pełnić funkcję regulatora nadrzędnego. Może zostać zastosowany także odrębny regulator kotłów i obiegów grzewczych. Dodatkowe funkcje regulacyjne w przypadku kilku kotłów to:
- włączanie i wyłączanie palników (stref palników) kilku kotłów w zależności od obciążenia,
- zmiana funkcji kotłów: kotła wiodącego i uzupełniającego w określonym przedziale czasu, np. co tydzień.
Sygnały wejściowe i wyjściowe mogą być wyprowadzone z regulatora do systemu zarządzania budynkiem (BMS – Building Management System) w systemie przewodowym lub zdalnego przekazywania sygnałów, np. w protokole GSM.
Literatura
- Nantka M., Ogrzewnictwo i ciepłownictwo, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
- Zaborowska E., Projektowanie kotłowni na paliwo ciekłe i gazowe, Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2012.
- Żarski K., Termodynamika. Zagadnienia praktyczne w ogrzewnictwie i klimatyzacji, Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w budownictwie”, Warszawa 2005.
- Żarski K., Obiegi wodne i parowe w kotłowniach, Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w budownictwie”, Warszawa 2000.
- Żarski K., Komputerowe wspomaganie obliczeń układów cyrkulacyjnych ciepłej wody, „Instal” nr 5/2008.
- PN-EN 303:2000/A1:2005 Kotły grzewcze z palnikami nadmuchowymi. Terminologia, ogólne wymagania, badania i oznaczenie.
- PN-EN 806-3 Wymagania dotyczące wewnętrznych instalacji wodociągowych do przesyłu wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi; Arkusz 2. Projektowanie, Arkusz 3. Wymiarowanie przewodów.
- DT-UC-90/WO Warunki techniczne dozoru technicznego. Urządzenia ciśnieniowe. Wymagania ogólne.
- DT-UC-90/KW Warunki techniczne dozoru technicznego. Urządzenia ciśnieniowe. Kotły wodne.
- Katalog produktów Viessmann.
- Katalog produktów Buderus.
- N258, program do określania właściwości pary wodnej.
- PN-EN 12828 Instalacje grzewcze w budynkach. Projektowanie wodnych systemów instalacji ogrzewczych.