Magazynowanie i dostarczanie czynnika grzewczego. Kombinowanie z połączeniami

zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Niniejszy artykuł stanowi kontynuację tematyki związanej z łączeniem buforów ciepła w baterie. W poprzednich artykułach omówiłem połączenie równoległo-przepływowe oraz równoległo-kompensacyjne.

Ważne definicje
Na wstępie chciałbym przypomnieć definicję połączenia równoległo-przepływowego oraz równoległo-kompensacyjnego. Połączenie równoległo-przepływowe buforów ciepła z instalacją to takie połączenie, gdy struga czynnika grzewczego przepływa przez bufor lub bufory ciepła. Przy tak zdefiniowanym połączeniu równoległo-przepływowym buforów można wyróżnić trzy przypadki.

Pierwszy przypadek ma miejsce, gdy każda struga czynnika grzewczego o wysokiej temperaturze przepływa przez bufory ciepła, tj. połączenie równoległo-przepływowe po stronie zasilania.

Drugi przypadek ma miejsce, gdy każda struga czynnika grzewczego o niskiej temperaturze przepływa przez bufory ciepła, tj. połączenie równoległo-przepływowe po stronie powrotu.

Trzeci przypadek ma miejsce, gdy każda struga czynnika grzewczego o wysokiej temperaturze oraz o niskiej temperaturze przepływa przez bufory ciepła, tj. połączenie równoległo-przepływowe po stronie zasilania i powrotu. Trzeci przypadek stanowi kwintesencję tradycyjnego łączenia buforów ciepła z instalacją.

Połączenie równoległo-kompensacyjne buforów ciepła z instalacją to takie połączenia, gdy czynnik grzewczy przepływa przez bufor lub bufory ciepła w trakcie występowania niezrównoważenia po stronie wytwarzanie czynnika grzewczego lub poboru czynnika grzewczego. Bardziej właściwe wydaje się zastąpienie słowa „przepływ” czynnika grzewczego słowami „wpływ” lub „wypływ” czynnika grzewczego.

Trzy przypadki
Przy tak zdefiniowanym połączeniu równoległo-kompensacyjnym buforów można wyróżnić trzy przypadki.
Pierwszy przypadek ma miejsce, gdy połączenie kompensacyjne jest po stronie zasilania, tj. połączenie równoległo-kompensacyjne zasilania.
Drugi przypadek ma miejsce, gdy połączenie kompensacyjne jest po stronie powrotu, tj. połączenie równoległo-kompensacyjne powrotu.
Trzeci przypadek ma miejsce, gdy połączenie kompensacyjne jest po stronie zasilania i powrotu, tj. połączenie równoległo-kompensacyjne symetryczne lub połączenie równoległo-kompensacyjne zasilania i powrotu.

Połączenie przepływowo-kompensacyjne pokazano na rysunku 1. Jest to przypadek połączenia równoległo-przepływowego po stronie zasilania, gdzie czynnik grzewczy o wysokiej temperaturze przepływa przez bufory ciepła oraz połączenie kompensacyjne powrotu, gdzie czynnik powracający wpływa do buforów ciepła lub z nich wypływa.

W połączeniu przepływowo-kompensacyjnym w buforach ciepła będą następowały zjawiska związane z ruchem poduszki gorącej i zimnej wody w zależności od relacji strumieni zasilania i powrotu po stronie źródła lub źródeł ciepła i odbiornika lub odbiorników ciepła.

Na początek załóżmy, że bufory są do połowy wypełnione czynnikiem grzewczym o wysokiej temperaturze tw (rys. 1), który znajduje się w górnej części buforów.

Górną część buforów, zajętą przez czynnik grzewczy o wysokiej temperaturze, nazwiemy umownie „poduszką gorącej wody”. Pozostałą część buforów wypełnia czynnik o niskiej temperaturze tn, którą nazwiemy „poduszką zimnej wody”. Poduszkę gorącej i zimnej wody oddziela umowne lustro, stanowiące granicę obszaru z gorącą i zimną wodą. Możemy wyodrębnić trzy możliwe relacje strumieni czynnika grzewczego, zasilającego bufory Vzź, i odbiorniki ciepła:

Vzo :

Vzo =Vzź,

Vzo zź,

Vzo >Vzź.

* Przypadek 1: (Vzo = Vzź)

Jeśli strumień czynnika zasilającego bufory ciepła, pochodzący ze źródła ciepła Vzź, ma taką samą wartość co strumień Vzo, który zasila odbiorniki ciepła, wówczas mamy swoisty stan równowagi w buforach ciepła, poduszka gorącej wody nie ulega zmianie, nie kurczy się, ani się nie powiększa. Lustro oddzielające obszary gorącej i zimnej wody nie przemieszcza się w pionie.

* Przypadek 2: (Vzo < Vzź)

W sytuacji, gdy pobór czynnika grzewczego przez odbiorniki Vzo jest mniejszy od strumienia czynnika grzewczego wytworzonego przez źródła ciepła Vzź , wówczas nierównomierność poboru w stosunku do produkcji kompensowana jest wzrostem objętości poduszki gorącej wody. Namacalnym objawem jest obniżanie się lustra oddzielającego poduszkę gorącej i zimnej wody (rys. 2).

Stan taki może się utrzymywać do momentu osiągnięcia przez lustro oddzielające poziom „1”. Dalsze obniżanie poziomu lustra wiąże się ze swoistym zakłóceniem, polegającym na mieszaniu się czynnika o wysokiej temperaturze (tw) z gorącej poduszki z czynnikiem powracającym z instalacji (Vpo) o niskiej temperaturze (tn).
W efekcie tego zakłócenia podnosi się temperatura czynnika powracającego do źródła ciepła (t > tn). Stan taki uznawany jest za niekorzystny, ponieważ często pogarsza parametry pracy źródła ciepła. W przypadku prostych systemów regulacyjnych, sterujących pracą źródła ciepła, zalecane jest wyłączenie źródła ciepła wraz z pompą obiegową lub redukcja mocy i wydajności pompy obiegowej.

W przypadku zaawansowanych systemów regulacyjnych z płynną regulacją mocy grzewczej źródła ciepła oraz płynną wydajnością pompy obiegowej podwyższona temperatura czynnika grzewczego powracającego do źródła ciepła powinna być sygnałem do redukcji mocy grzewczej oraz wydajności pompy obiegowej. Redukcja mocy grzewczej i wydajności pompy obiegowej powinna trwać do momentu, aż temperatura czynnika powracającego do źródła nie obniży się do wartości pierwotnej (tn).

* Przypadek 3: (Vzo > Vzź)

W sytuacji, gdy pobór czynnika grzewczego przez odbiorniki Vzo jest większy od strumienia czynnika grzewczego wytworzonego przez źródła ciepła Vzź , nierównomierność poboru w stosunku do produkcji kompensowana jest kurczeniem się objętości poduszki gorącej wody. Namacalnym objawem jest podnoszenie się lustra oddzielającego poduszkę gorącej i zimnej wody (rys. 9). Stan taki może się utrzymywać do momentu osiągnięcia przez lustro oddzielające poziomu „3”. Dalsze podnoszenie się poziomu lustra wiąże się ze swoistym zakłóceniem, polegającym na mieszaniu się czynnika o niskiej temperaturze (tn) z zimnej poduszki z czynnikiem grzewczym o wysokiej temperaturze z (tw) gorącej poduszki. W efekcie tego zakłócenia obniża się temperatura czynnika zasilającego odbiorniki ciepła (t < tw).

Stan taki jest niekorzystny, ponieważ obniża wydajność cieplną odbiorników ciepła. W przypadku prostych, jak i zaawansowanych systemów regulacyjnych, sterujących pracą źródła ciepła, należy zwiększyć moc cieplną źródła lub zredukować odbiór czynnika grzewczego. Jeśli źródło lub źródła ciepła pracują przy pełnej mocy, zaś zwiększony pobór czynnika grzewczego jest cykliczny i chwilowy, to należy rozważyć możliwość zwiększenia pojemności buforów ciepła lub innego połączenia buforów ciepła z instalacją i źródłem ciepła (rys. 3).

Wnioski
Ważnym wnioskiem, jaki można wysnuć, jest fakt, że robocza pojemność (także cieplna) baterii buforów ciepła ograniczona jest przestrzenią pomiędzy najbliższymi króćcami zasilania (poziom „3”) i powrotu (poziom „1”). Aby zwiększyć pojemność roboczą baterii buforów ciepła, należy wpiąć dodatkowe bufory ciepła. W przypadku połączenia równoległo-kompensacyjnego pojemność (także cieplna) baterii buforów ciepła ograniczona jest przestrzenią pomiędzy najbliższymi króćcami zasilania (poziom „4”) i powrotu (poziom „1”). Aby zwiększyć pojemność roboczą baterii buforów ciepła, należy wpiąć dodatkowe bufory ciepła.

Przedmiotem następnego artykułu będzie omówienie wad i zalet różnego łączenia buforów ciepła na przykładzie bufora pojedynczego.

Grzegorz Ojczyk

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij