O pompowaniu w ciepłowniach

Ciepłownictwo jest bardzo trudną branżą z powodu interdyscyplinarności. Konieczna jest znajomość (przy najmniej podstaw) wymiany ciepła, hydrauliki, teorii spalania, fizyki budowli, teorii sterowania i wielu, wielu innych. Jest to przyczyna bardzo częstych błędów, gdyż rozwiązanie jakiegoś problemu cząstkowego może powodować znaczne szkody w innym miejscu. Dużą część podstawowego podręcznika z zakresu ciepłownictwa, Kamler [1] poświęcił ciepłowniom. Dotychczas ukazało się kilka książek na temat ciepłowni (np. [2], [3] i [4]). Natomiast specjalną pozycją dotyczącą układów hydraulicznych w ciepłowniach jest książka Żarskiego [5]. Jednak w środowisku zajmującym się pompami nie znalazła ona uznania [6]. 

Wiele artykułów dotyczyło poszczególnych rozwiązań modernizacji układów pompowania w ciepłowniach. Do analizy przedstawianych rozważań konieczne jest, przynajmniej pobieżne, zapoznanie się z tymi publikacjami. Nie należy się kierować rokiem wydania poszczególnych książek i artykułów, gdyż niestety niektóre podstawowe wiadomości są zapominane. Dość często mamy obecnie do czynienia z autorami, który więcej piszą, niż przeczytali.

Dobór pomp odbywa się na podstawie zakresu potrzebnej wydajności i wymaganej wysokości podnoszenia (niezbędnego do pokonania oporów przepływu wody sieciowej w obiegu). Te parametry ustala się na postawie rozwiązań technologicznych zastosowanych w ciepłowniach.

Schemat technologiczny ciepłowni

Podstawowym elementem ciepłowni jest kocioł. Zwykle stosuje się zespoły kotłów złożone z 2 do 4 lub nawet 6 kotłów. Wbrew pozorom dobór wielkości kotła jest bardzo istotnym problemem ze względu na sprawność wytwarzania energii cieplnej w ciepłowni. Liczba pracujących kotłów decyduje o średniej sprawności wytwarzania energii cieplnej.

W ciepłowniach mamy do czynienia z trzema rodzajami potrzeb zastosowania pomp. W klasycznym rozwiązaniu układu hydraulicznego są to pompy:

1. obiegowe, 
2. mieszające (podmieszania gorącego),
3. stabilizujące i uzupełniające (czasami pracujące jako stabilizująco-uzupełniające).

Podstawowe parametry pracy ciepłowni

Konstrukcja oraz wymagania technologiczne narzucają temperaturę wody sieciowej przed kotłem T_pk^min ≥ 70°C. Wynika to z minimalnej dopuszczalnej temperatury spalin. Przy zbyt niskiej temperaturze spalin następuje kondensacja pary wodnej, co w połączeniu z dwutlenkiem siarki powstającym z siarki zawartej w węglu powoduje powstawanie kwasu siarkowego.

Kotły WR (WLM) stanową zdecydowaną większość kotłów pracujących obecnie w ciepłowniach. Kotły płomienicowo-płomieniówkowe występują bardzo rzadko ze względu na dość przestarzałą konstrukcję i znacznie niższą wydajność.

Temperatura wody sieciowej za kotłem może wynosić maksymalnie T_zk^max = 150°C. Dodatkowo istnieje dolne ograniczenie temperatury wody za kotłem: T_zk^min = 110°C ze względu na możliwość odgazowania wody (usunięcie gazów agresywnych zawartych w powietrzu znajdującym się w wodzie). Ostatecznie temperatura wody sieciowej za kotłem powinna wynosić: T_zk = 110–150°C, a przed kotłem nie powinna spadać poniżej T_pk = 70°C. Temperatura T_zk = 150°C jest temperaturą, przy której kocioł osiąga swoją maksymalną moc, czyli parametry kotła T_zk/T_pk = 150/70°C gwarantują maksymalną moc kotła. Jedną z metod uzdatniania wody sieciowej jest jej odgazowanie. Proces ten zwykle przeprowadzany jest metodą termiczną. Temperatura procesu, przy którym następuje odgazowanie, wynosi T_og^min = 105°C, ale aby proces odgazowania odbywał się stabilnie, wymagana jest pewna nadwyżka temperatury (w celu pokrycia strat na trasie od kotła do odgazowywacza).

Zgodnie z wykresem regulacyjnym na zasilaniu sieci ciepłowniczej temperatury są inne. Dlatego w układzie ciepłowni muszą być dodatkowe urządzenia, które zapewniają z jednej strony stały przepływ przez kocioł, a z drugiej strony właściwe temperatury przed i za kotłem oraz właściwe temperatury i przepływy do sieci. Sieć ciepłownicza i obieg ciepłowni są zupełnie różnymi obiektami i dlatego ważne jest określenie miejsca instalacji takich urządzeń, aby uzyskać pożądany efekt.

Podmieszanie gorące

Pierwszym układem jest podmieszanie gorące, czyli pompa mieszająca, a dokładnie pompa podmieszania gorącego. W chwilach kiedy temperatura wody sieciowej wracającej z sieci jest niższa niż 70°C, trzeba część wody zza kotła domieszać od wody powracającej z sieci, aby uzyskać jej temperaturę równą lub wyższą od wymaganych 70°C.

Jeżeli system ciepłowniczy wymaga temperatury zasilania rzędu 80°C, to do zasilania sieci upuszcza się pewne ilości chłodnej wody z powrotu sieci, mieszając ją z wodą zasilającą o temperaturze 110°C w takich proporcjach, aby otrzymać wymagane 80°C.

Podmieszanie zimne

Drugim układem jest podmieszanie zimne, którego zadaniem jest otrzymanie temperatury, jaka jest aktualnie wymagana w sieci ciepłowniczej, niższej od temperatury wody za kotłem (przez cały czas temperatura wody za kotłem powinna wynosić co najmniej 110°C, również latem). Aby wszystko mogło właściwie pracować, umieszcza się pompy obiegowe oraz pompy uzupełniająco- stabilizujące tak jak na rysunku 1. Temperatura wody płynącej do sieci ciepłowniczej zmienia się w zakresie T_sz = 130–70°C, natomiast temperatura powrotu wynosi teoretycznie Ts_p = 70–40°C.

W powyższym schemacie uwzględniono już ograniczenie maksymalnej temperatury zasilania na sieci do T_zs^max = 130°C – przez pewien czas przepływ powinien być większy od nominalnego.

Podstawowe obwody regulacji

Prowadzenie ciepłowni polega na rozwiązaniu kilku problemów:

• sterowania wydajnością pomp podmieszania gorącego,
• sterownia podmieszaniem zimnym,
• sterowania pomp obiegowych,
• sterowania pomp stabilizujących,
• sterowania pomp uzupełniających,
• uruchomienia kolejnego kotła.

Do właściwego wyznaczenia parametrów pracy ciepłowni konieczna jest znajomość wykresu regulacyjnego dla sieci oraz zmienności przepływu wody w sieci. Sterowanie mocą kotła po stronie spalania

Regulacja wydajności kotła (po stronie spalania) może się odbywać przez:

1. Zmianę prędkości rusztu.
2. Grubość warstwy paliwa.
3. Ilość powietrza do spalania. 

Ad. 1. Ruszt napędzany jest silnikiem elektrycznym. Zmiana prędkości może odbywać się za pomocą przekładni bezstopniowej, autotransformatora lub przetwornicy częstotliwości. Określona jest maksymalna prędkość posuwu rusztu dla warunków nominalnych (wydajności znamionowej) pracy danego kotła (dobór napędu) i można ją dostosowywać do aktualnych potrzeb, zmieniając prędkość obrotową wałka napędowego rusztu. Nie zawsze spalanie odbywa się na całej długości rusztu. W zależności od potrzeb spalanie odbywa się na długości rusztu. Prędkość przesuwu decyduje o „długości” odcinka ze spalaniem oraz ilości węgla, jaką można spalić w jednostce czasu.

 Ad. 2. Grubość warstwy utrzymywana jest mechanicznie poprzez odpowiednio ustawioną przepustnicę nad rusztem, a tuż pod lejem zasypowym paliwa. Jest to tzw. warstwownica. Niestety, w praktyce zmiana grubości warstwy węgla na ruszcie stosowana jest rzadko. Korzystne jest wykonanie warstwownicy w formie grzebienia. W widoku z przodu przypomina ona grzebień lub piłę, której zęby pozostawiają w warstwie paliwa bruzdy pozwalające na lepszy kontakt paliwa z powietrzem i jego lepsze spalanie.

Ad. 3. Konieczne jest dostosowywanie profilu powietrza do obciążenia kotła. Jeżeli wymagana jest moc kotła, którą można uzyskać, utrzymując płomień na połowie długości rusztu, to profil nadmuchu powietrza jest inny niż w przypadku pełnej mocy kotła.

Są to trzy podstawowe wielkości, za pomocą których można otrzymać potrzebną moc kotła.

Główne błędy eksploatacji ciepłowni

W systemie ciepłowniczym oporność sieci decyduje o sposobie pracy ciepłowni. Często zdarza się, że podmieszanie gorące nie pracuje i wówczas temperatura na wyjściu z kotła jest temperaturą zasilania do sieci, czyli brak jest przez większość sezonu ogrzewczego i latem odgazowania termicznego. Najczęściej przyczyną braku podmieszania gorącego jest zbyt mała wysokość podnoszenia pompy mieszającej w stosunku do wyższych oporów przepływu w kotłach spowodowanych zawyżonym przepływem wody sieciowej.

Standardowo pompa podmieszania gorącego dobierana jest na opory kotła z pewną rezerwą wysokości podnoszenia. Przykładowo, przy nominalnym przepływie wody przez kocioł WR-25, spadek ciśnienia wynosi około ΔP_k = 0,25 MPa (ΔH_k = 25 m H₂O), a przepływ nominalny wody sieciowej wynosi G_k = 312,5 m³/h.

Jeżeli ilość wody sieciowej jest zbyt duża, to zwiększa się również przepływ przez kocioł, wywołując większy spadek ciśnienia w kotłach – wysokość podnoszenia pompy podmieszania gorącego jest zbyt mała. Rozwiązaniem nie jest zwiększenie wysokości podnoszenia pompy przez jej wymianę lub dodanie kolejnej pompy – należy zwiększyć oporność sieci ciepłowniczej przez wykonanie jej regulacji hydraulicznej, wtedy ten układ w ciepłowni sam zacznie pracować poprawnie.

Innym bardzo poważnym błędem jest „prowadzenie” kotłów w taki sposób, aby temperatura wody za kotłami była równa temperaturze wody sieciowej na zasilaniu. Powoduje to brak odgazowania termicznego przez znaczną część sezonu ogrzewczego i latem.

Brak regulacji hydraulicznej skutkujący zawyżeniem przepływu wody sieciowej powoduje jej małe schłodzenie i, co za tym idzie, znaczne zużycie energii elektrycznej do napędu pomp obiegowych.

Bezkrytycznie obniża się temperatury wody sieciowej na zasilaniu, argumentując to obniżeniem strat ciepła na przesyle i odpornością izolacji z pianki poliuretanowej stosowanej w sieciach ciepłowniczych. Zaprojektowane kiedyś systemy ciepłownicze na temperatury wody sieciowej T_zs/T_ps = 150/70°C muszą pracować przy temperaturach np. T_zs ⁿ/T_ps ⁿ = 135/70°C, a nawet T_zs^n’/T_ps^n’ = 120/70°C. Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że przepływ wody sieciowej musi wzrosnąć: G_sⁿ = 1,6 G_s, a wysokość podnoszenia pomp: ΔH_pⁿ = 2,56 ΔH_p! Z ogólnie znanej zależności można wyliczyć wzrost mocy silników elektrycznych do napędu pomp obiegowych:

   Nie zawsze możliwe jest uzyskanie niezbędnych wówczas ciśnień rozporządzalnych w źródle ciepła.

Nawet znaczna redukcja potrzeb cieplnych w systemach ciepłowniczych nie powoduje takiego obniżenia przepływu wody sieciowej, aby zrównoważyć obniżenie temperatury wody sieciowej na zasilaniu. Ponadto zmiana obciążenia w systemie ciepłowniczym następuje nierównomiernie.

Obciążenie kotłów wodnorurkowych

Kotły wodnorurkowe ze względu na swoją konstrukcję wymagają stałego przepływu wody. Wykres obrazujący zmienność temperatur wody przed i za kotłem w zależności od jego obciążenia przedstawiono na rysunkach 2 i 3. Jak widać, są trzy podstawowe sposoby prowadzenia kotła:

1. ze stałą temperaturą za kotłem,
2. ze stałą temperaturą przed kotłem,
3. ze zmiennymi temperaturami przed i za kotłem.

Moc kotła wodnorurkowego, ze względu na stały przepływ, uzależniona jest od różnicy temperatury wody za i przed kotłem.

We wszystkich trzech przypadkach konkretna moc kotła odpowiada takiej samej różnicy temperatur ΔTk. Wykres kończy się temperaturami T_zk/T_pk = 150/70°C, co odpowiada q_k = 100% obciążenia kotła i jego maksymalnej mocy. Przez krótki czas kocioł może być przeciążany (ponad q_k > 100%), można otrzymywać moce większe niż moc podawana przez producenta jako nominalna.

Na wykres, oprócz temperatur 150°C i 70°C, nanosi się dodatkowy warunek pracy kotła: minimalną temperaturę wody za kotłem T_zk^min = 110°C ze względu na odgazowanie (zgodność ze średnią temperaturą wody za i przed kotłem jest przypadkowa).

Temperatury przed i za kotłem mogą być bardzo różne i teoretycznie można przyjąć różne układy, jak pokazane na wykresie (rys. 4). Przy obciążeniu np. q_k = 0,30, temperatury przed i za kotłem mogą być bardzo różne, ale różnica ΔT jest zawsze taka sama (ΔT_K = 24,0 K).

Dodatkowe ograniczenie minimalnej temperatury przed kotłem na poziomie T_pk^min = 70°C wpływa na sposób postępowania przy konstruowaniu tego wykresu oraz ma bardzo istotny wpływ na wielkość strumieni wody, szczególnie wody podmieszania gorącego.

Przy stałym przepływie przez kocioł do uzyskania odpowiedniej mocy wymagana jest odpowiednia różnica temperatur przed i za kotłem, a utrzymanie takich temperatur przed kotłem i za kotłem kształtuje się według przesłanek projektanta.

Na tak skonstruowane pole zmian temperatur trzeba nałożyć potrzeby technologiczne. Teoretycznie, jeżeli kocioł jest prowadzony bez podmieszania gorącego, oznacza to, że jest prowadzony z temperaturami do sieci ciepłowniczej (takimi jak w sieci), czyli zawyżona jest temperatura wody na powrocie z sieci i można przyjąć, że temperatura przed kotłem jest niższa niż 70°C przez przeważającą część sezonu ogrzewczego.

Na rysunku 5 pokazano hipotetyczny wykres regulacyjny systemu ciepłowniczego, w którym zawyżenie przepływu wody sieciowej wynosi G_sⁿ = 2 · G_s. Przyjęto także, że maksymalna temperatura wody sieciowej na zasilaniu wynosi T_zs = 120°C.

W rzeczywistym systemie ciepłowniczym bez regulacji hydraulicznej możemy się spodziewać parametrów pracy kotłów jak na rysunku 5.

Należy pamiętać, że średnia temperatura w sezonie ogrzewczym waha się od t_zewn = +2 do t_zewn = +4°C, a najczęściej temperatury zewnętrzne zmieniają się od od t_zewn = +2 do t_zewn = +10°C. W tym przypadku temperatura za kotłem jest taka, jak w wykresie regulacyjnym. Widać, że temperatury przed i za kotłami są niemal zawsze poza właściwym zakresem.

Na kolejnym wykresie przedstawione są temperatury przed i za kotłem, przy jakich powinien pracować kocioł. Chodzi o to, aby nawet przy małym obciążeniu, np. wynoszącym qk = 30%, temperatura za kotłem wynosiła minimum T_zk^min = 110°C.

 Kocioł typu WR dobrze pracuje przy minimalnym obciążeniu rzędu q^k = 30%. Kocioł powinien być tak dobierany, aby jego minimalne obciążenie wynosiło q_k = 30%. Można natomiast przeciążyć kotły nawet o 5–10% (qk = 1,05–1,10) .

Temperatura za kotłem powinna być najniższa z możliwych, czyli T_zk^min = 110°C. Przyjmuje się, że temperatura za kotłem utrzymuje się na poziomie Tpk = 110°C, aż do momentu, kiedy temperatura przed kotłem osiągnie wartość T_pk = 70°C.

Ponieważ przepływ jest stały, to schłodzenie wody jest proporcjonalne do obciążenia kotła: przy qk = 100% obciążenia różnica temperatur wynosi:

Dla różnicy temperatur: osiąga się obciążenie q_k = 50%.

Przy większym niż q_k = 50% obciążeniu kotła, temperatura wody przed kotłem będzie utrzymywana stale na poziomie T_pk = 70°C, bo nie może już być niższa.

Natomiast na wyjściu z kotła temperatura będzie podwyższana tak, aby uzyskać odpowiednią moc (różnicę temperatur). Istnieje możliwość zwiększenia o parę procent przepływu i przeciążenia kotła, czyli nie trzeba przekraczać T_zk = 150°C za kotłem dla uzyskania większej mocy.

Temperatura za kotłem ma bardzo istotny wpływ na przepływy w podmieszaniu zimnym i gorącym, temperatura przed kotłem powinna być relatywnie niska. Nie wymaga się stałego utrzymywania temperatury za kotłem na poziomie T_zk = 150°C. Przy tej temperaturze zwiększają się straty np. na odgazowaniu, ponieważ układ sterowania odgazowania jest niesłychanie wrażliwy na drobne zmiany, np. straty na przesyle od rozdzielacza kotła do kolumny odgazowywacza.

Przy tak wysokich temperaturach zasilania (T_zk = 150°C) temperatura zewnętrzna może mieć wpływ na ilość wody potrzebnej do odgazowania oraz straty ciepła do otoczenia. Dla obciążeń niższych od q_k < 50% mocy kotła można utrzymać za kotłem temperaturę 110°C. Przy obciążeniu q_k = 30% schłodzenie wody jest równe:

Temperatura wody przed kotłem wynosi więc będzie:

Czasami ciepłownia dostarcza energię cieplną także w postaci wody technologicznej o stałej temperaturze, np. T_zt = 120°C lub T_zt = 130°C przez cały rok. Wówczas minimalna temperatura za kotłami powinna być równa temperaturze wody sieciowej do technologii. Nie należy wydzielać oddzielnych kotłów do technologii, gdyż to niweczy część zalet systemu ciepłowniczego. Polega to na możliwości wykorzystywania części komunalnej (budynków mieszkalnych) jako „zasobnika” ciepła dla odbiorów technologicznych.

Podstawowe warunki pracy ciepłowni

Ciepłownia, w odróżnieniu od kotłowni, jest źródłem ciepła przesyłanego wysokoparametrową siecią ciepłowniczą do wielu odbiorców [7]. Przez wysokie parametry rozumie się ciśnienia powyżej atmosferycznego i temperatury wody sieciowej na zasilaniu (wyjściu z kotła) powyżej 100°C, czyli takie systemy muszą być zamknięte.

W ciepłowniach stosowane są dwa zasadnicze rodzaje kotłów:

• płomienicowo-płomieniówkowe,
• wodnorurkowe.

Rodzaj zastosowanego w ciepłowni kotła lub kotłów ma zasadniczy wpływ na sposób prowadzenia całej ciepłowni oraz sposób sterowania jej pracą, gdyż:

• Kotły płomienicowo-płomieniówkowe – zmienny przepływ wody przez kotły,
• Kotły wodnorurkowe (typu La Monta, obecnie WR) – niemal stały przepływ wody przez kotły.

Regulacja wydajności kotła płomienicowo-płomieniówkowego

Sterowanie wydajnością kotła (po stronie wody sieciowej) o takiej konstrukcji może odbywać się poprzez zmianę przepływu przez kocioł; zakres zmian przepływu wody ogrzewanej (sieciowej) jest tu relatywnie duży, np. dla kotłów KR wynosi od g_kz = 30% do g_kz = 100% przepływu nominalnego.

Temperatury wody kotłowej powinny spełniać następujące warunki:

• temperatura za kotłami powinna być równa lub wyższa niż potrzebna temperatura wody sieciowej na zasilaniu,
• temperatura wody za kotłami powinna zapewniać termiczne odgazownie wody sieciowej (praktycznie wyższa niż T_zk = 110°C),
• temperatura wody przed kotłami powinna być wyższa niż T_pk = 70°C ze względu na niedopuszczenie do zbyt niskiej temperatury spalin (niedopuszczenie do powstawania kwasu siarkowego w kominie).

Powinno się dążyć do tego, aby temperatury wody za kotłami była najniższa z możliwych. Należy zwrócić uwagę na to, że aby uzyskać pełną moc kotła, konieczne jest uzyskanie za kotłem temperatury wody kotłowej T_zk^max = 150°C. Ponadto można zauważyć, że przy minimalnej temperaturze za kotłami (T_zk^min = 110°C) temperatura przed kotłami jest najniższa przy wydajności wynoszącej q_k = 50%, a wówczas przepływ wody kotłowej powinien być równy nominalnemu.

 Z analizy pracy kotłów zmiennoprzepływowych (płomienicowo-płomieniówkowych) wynika, że zmianę przepływu wody kotłowej można wykorzystywać w zakresie wydajności kotła od q_k = 30% do q_k = 50%. Najmniejszy przepływ wody kotłowej występuje przy minimalnym zalecanym obciążeniu równym qkmin = 30% i wynosi g_kz^min = 60%.

Na rysunku 7 pokazano najwłaściwsze temperatury wody przed i za kotłami oraz wynikające stąd zmiany przepływu wody kotłowej.

Na rysunku 7 przyjęto następujące oznaczenia:

g_ks – względny przepływ wody kotłowej w kotłach stałoprzepływowych,

g_kz – względny przepływ wody kotłowej w kotłach zmiennoprzepływowych. 

Pozostałe oznaczenia jak na rysunku 1.

Istotną zaletą kotłów płomienicowo -pło mieniów kowych jest możliwość kompensacji wahań chwilowych potrzeb cieplnych systemu ciepłowniczego przez zmianę przepływu wody kotłowej. Zalecany przebieg temperatur wody przed i za kotłami ma istotne skutki determinujące wielkości strumieni wody w ciepłowni.

Wykres ciśnień piezometrycznych w ciepłowni

Istotnym aspektem eksploatacji ciepłowni oraz wyznaczenia parametrów pracy pomp jest wykres ciśnień piezometrycznych (Ancony). Na podstawie wymagań stawianych przez PN-70/B- 02415 [8] na rysunku 8 przedstawiono zalecany wykres ciśnień piezometrycznych w klasycznej ciepłowni wodnej (rys. 1).

Na wykresie posłużono się oznaczeniami ciśnień (P, Pa), ale znacznie wygodniej jest posługiwać się wysokością ciśnienia (H, m H₂O). Znacznie ułatwia to kontrolę warunków pracy całego systemu ciepłowniczego, a zwłaszcza wpływu rzędnych geodezyjnych i wysokości budynków na kształtowanie ciśnień w różnych jego punktach.

Należy zauważyć, że sposób ustalenia ciśnienia stabilizacji (PST) wynika z warunków utrzymywania odpowiednich ciśnień w sieci ciepłowniczej. Jest to wynik odrębnej analizy, która wymaga osobnego opisu. Tutaj należy tylko podkreślić konieczność utrzymywania stałego ciśnienia średniego w systemie ciepłowniczym.

Wynika to z dużego zakresu zmian przepływu wody sieciowej w sezonie ogrzewczym, który powoduje zmianę ciśnień (w drugiej potędze) w sieci ciepłowniczej. Często pomijanym warunkiem pracy sieci ciepłowniczej jest konieczność zachowania odpowiedniej stateczności hydraulicznej (A_h). Ten wskaźnik powinien być większy niż A_h > 0,5 i jest definiowany jako:

 Warunek ten pozwala na uodpornienie sieci ciepłowniczej na rozregulowanie powodowane przez wahania ilości wody potrzebnej w poszczególnych węzłach ciepłowniczych. Ważne jest, aby spadek ciśnienia w sieci ciepłowniczej był odpowiednio mały, czyli najniższe ciśnienie dyspozycyjne w węźle ciepłowniczym nie może być mniejsze niż:

 Do utrzymywania ciśnienia stabilizacji (PST) wykorzystuje się „przewód modelowy” znajdujący się na obejściu pomp obiegowych. Za pomocą właściwego dławienia na zaworach regulacyjnych ręcznych, które znajdują się przed i za punktem pomiaru ciśnienia stabilizacji (PST) w „przewodzie modelowym”.

Wysokość podnoszenia pomp mieszających (P_m) podmieszania gorącego musi być odpowiednio wyższa od oporów kotłów (dodatkowymi stratami ciśnienia, np. zaworu regulacyjnego podmieszania gorącego). W przypadku kotłów stałoprzepływowych spadek ciśnienia na kotłach jest praktycznie stały.

W przypadku kotłów płomienicowo-płomieniówkowych określony zakres zmian przepływu wynosi g_kzmin = 60% do g_kzmax = 100%. Odpowiada to zmianom strat ciśnienia na kotłach, które wynoszą Δp_kzmin = 0,36 do Δp_kzmax = 1,00. Opory kotłów tego typu są relatywnie niskie, szacuje się je na ΔPkz = 20–40 kPa (ΔH_kz = 2–4 m H₂O). Znacznie większe spadki ciśnień występują w kotłach stałoprzepływowych (np. WR-2,5– WR-46), które wynoszą ΔPks = 90–300 kPa (ΔHks = 9–30 m H2O).

Ciśnienie na ssaniu (P_ss) pomp obiegowych (PO) powinno być wyższe niż P_ss > 100 kPa (H_ss > 10 m H₂O)

Również z wykresu ciśnień piezometrycznych można wyznaczyć spadek ciśnienia na układzie regulacji podmieszania zimnego.

W roku 1991 norma [8] została znowelizowana [9]. Zasadnicza zmiana, w kontekście powyższych analiz, polega na zmianie włączenia przewodu modelowego. Wyższe ciśnienie przewodu modelowego jest umieszczone w przewodzie zasilającym sieć ciepłowniczą.

Podsumowanie

Parametry pracy pomp w ciepłowniach zależą od koniecznych warunkach dostawy ciepła do poszczególnych odbiorców. Należy brać pod uwagę rodzaj kotłów (stało- lub zmiennoprzepływowe) oraz wahania przepływu wody sieciowej i powodowane przez to wahania ciśnień piezometrycznych. O przepływach wody w ciepłowni decydują przyjęte jej temperatury przed i za kotłami. Zaproponowano najniższe temperatury za kotłami gwarantujące odgazowanie termiczne wody sieciowej.

Literatura

1.  Kamler W., „Ciepłownictwo”, PWN, Warszawa 1979.
2. Mizielińska K., „Centrale cieplne”, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1986.
3. Mizielińska K, Rubik M., „Źródła ciepła. Ciepłownictwo – Poradnik”, Fundacja Rozwoju Ciepłownictwa UNIA CIEPŁOWNICTWA, Warszawa 1994.
4. Mizielińska K., Olszak J., „Gazowe i olejowe źródła ciepła małej mocy”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
5. Żarski K., „Obiegi wodne i parowe w ciepłowniach”, Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w budownictwie”, Warszawa 2000.
6. Butros S., „W kotłowniach nic o pompach”, „Pompy Pompownie” nr 8/2000, s. 41.
7. PN-90/B-01421 Ciepłownictwo. Terminologia, PKNMiJ, Warszawa 1990.
8. PN-70/B-02415 Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie wodnych zamkniętych systemów ciepłowniczych. Wymagania, PKN, Warszawa 1970.
9. PN-91/B-02415 Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Zabezpieczenie wodnych zamkniętych systemów ciepłowniczych. Wymagania, PKNMiJ, Warszawa 1991.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!