Instalacje z mieszkaniowymi węzłami cieplnymi. Stabilne parametry

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa  zobacz pdfa

Istotną rolę w instalacji opartej na mieszkaniowych węzłach cieplnych odgrywa źródło zaopatrujące instalację w ciepło. Powinno być ono zaprojektowane z uwzględnieniem wszystkich istotnych wymogów projektowych oraz aspektów związanych z późniejszą eksploatacją.

Dwa obiekty
Artykuł ten jest podsumowaniem wykonanej analizy dwóch obiektów wyposażonych w mieszkaniowe węzły cieplne. W obu obiektach doprowadzenie ciepła do poszczególnych lokali projektuje się z obiegu ciepła technologicznego za pośrednictwem mieszkaniowych stacji wymiennikowych. Stacje zaopatrują lokale w zimną wodę oraz ciepło na potrzeby instalacji grzejnikowej oraz służą do przygotowywania ciepłej wody użytkowej [1]. Dla potrzeb badań obiekty te nazwano A i B.

Obiekt A to apartamentowiec, obiekt turystyczno-wypoczynkowy, wyposażony w centralny węzeł cieplny, z którego zaopatrywane są instalacje ośmiu budynków wyposażonych w mieszkaniowe węzły cieplne.
Każdy z ośmiu budynków wyposażany jest każdorazowo w 9-11 stacji mieszkaniowych, o mocy wymiennika 33 kW każda. Omawiany obiekt charakteryzuje zmienne obłożenie, zdarza się, że użytkowany jest on z pełnym 100% obłożeniem, w innych okresach czasu pozostający wyłączony z pracy na okres nawet 2-3 tygodni. Instalację charakteryzuje duża rozległość.
Ciepło ze źródła (węzła cieplnego) transportowane jest rurociągiem DN 80 do odległych o około 100 m budynków.

Obiekt B to apartamentowiec, obiekt mieszkalny 6-kondygnacyjny, na każdej kondygnacji 12 węzłów mieszkaniowych. W sumie budynek został wyposażony w 72 węzły mieszkaniowe o mocy wymiennika 33 kW każda. Węzeł cieplny budynku zlokalizowany jest w piwnicy. Przyjęto również, jak w przypadku obiektu A, parametry wody instalacyjnej 80/60. Piony grzejne zlokalizowane są we wnękach instalacyjnych na klatkach schodowych.

Instalacje w obiektach
Projektowane instalacje grzewcze są instalacjami wodnymi, niskoparametrowymi systemu zamkniętego, zabezpieczonymi naczyniami wzbiorczymi przeponowymi oraz zaworami bezpieczeństwa. Omawiane instalacje to instalacje dwuprzewodowe pompowe z rozdziałem dolnym.

W obiekcie A stacje wymiennikowe zlokalizowane zostały bezpośrednio w obsługiwanych lokalach (pokojach hotelowych/apartamentach), zaś w przypadku budynku B – w szachtach na klatkach schodowych. Podejście przewodów instalacyjnych do stacji odbywać się będzie za pośrednictwem konsoli zaworów odcinających.

Mieszkaniowy węzeł cieplny (jak np. zastosowany Regudis W-HTU) pośredniczy w zaopatrywaniu pojedynczych apartamentów w ciepło oraz ciepłą i zimną wodę użytkową. Przygotowywanie ciepłej wody odbywa się w trybie przepływowym, z użyciem wymiennika zabudowanego bezpośrednio. Stacje wymiennikowe wyposażone są w zawory typu PM-Regler dla zapewnienia priorytetu ciepłej wody użytkowej. Regulacja temperatury ciepłej wody użytkowej zapewniona jest przy pomocy mieszaczy termostatycznych [2]. Stacje wyposażone są w wymiennik c.w.u., regulator/programator c.o, ciepłomierz, wodomierz wody zimnej. Zastosowane w obu budynkach mieszkaniowe węzły cieplne przeznaczone są do stosowania, jeśli rozbiór maksymalny c.w.u. pojedynczej stacji nie przekroczy 12 l/min.

węzły cieplne

Każdy węzeł posiada już zabudowany, indywidualny regulator różnicy ciśnienia różnicowego o nastawie 100-400 mbarów, stosowanie dodatkowych regulatorów różnicy ciśnienia nie jest konieczne. Regulator różnicy ciśnienia fabrycznie nastawiony jest na ciśnienie 15 kPA (zalecane jest pozostawienie nastaw fabrycznych [3]). Dzięki regulatorowi różnicy ciśnień zapewnione są stałe parametry, w tym przede wszystkim stałe ciśnienie dyspozycyjne przed wymiennikiem, co zapewnia stabilny równomierny podgrzew wody w trybie przepływowym. Mieszkaniowe węzły cieplne umożliwiają przygotowanie wody na potrzeby każdego z apartamentów osobno bez potrzeby jej magazynowania, zapewniając tym samym higieniczne przygotowanie wody pitnej. Sterowanie obiegami instalacji centralnego ogrzewania w poszczególnych lokalach odbywa się przy pomocy zaworów regulacyjnych z siłownikami współpracującymi z regulatorami 230 V.

Dla zapewnienia ciągłości krążenia czynnika grzewczego w instalacji zasilenia stacji wymiennikowych w okresie letnim zakończenia pionów instalacyjnych uzbrojono w termostatyczne mostki cyrkulacyjne.

węzły cieplne

Parametry wejściowe
Przy obliczeniach i projektowaniu instalacji w budynku założono, zgodnie z wytycznymi Uniwersytetu Drezno (TUD) [3], równoczesność pracy węzłów mieszkaniowych na poziomie 6 sztuk. Założenie te dotyczy obu analizowanych budynków. Omówione wyżej instalacje były badane pod względem optymalnych parametrów i wymogów. Obliczenia przeprowadzono:

* w okresie zimowym – pełna moc obliczeniowa c.o. oraz c.w.u.;
* w okresie letnim – brak zapotrzebowania na c.o., pełna moc obliczeniowa c.w.u.;
* w okresie przejściowym dla połowy zapotrzebowania na ciepło c.o. i pełnej moc obliczeniowej c.w.u.

Obliczenia przeprowadzono w oparciu o program OV Plan. Wyniki obliczeń uporządkowano w tabeli. Zestawione zostały w niej wymagane parametry węzłów cieplnych po stronie instalacji z mieszkaniowymi węzłami cieplnymi. W wyniku obliczeń otrzymaliśmy moc i temperatury pracy systemu. Węzeł cieplny, w przypadku instalacji z mieszkaniowymi stacjami wymiennikowymi, musi pokryć relatywnie wysokie zapotrzebowanie na ciepło, tak aby zapewnić sprawne i efektywne działania instalacji. Zapotrzebowanie to wynika z obliczeń OZC oraz z mocy potrzebnej na podgrzew wody w trybie przepływowym na wymiennikach o mocy 29 kW każdy. Przy obliczaniu mocy potrzebnej do podgrzewu wody ciepłej uwzględnić należy jednoczesność pracy więcej niż jednego węzła. W przypadku projektowania przyłącza i węzła ciepłowniczego pamiętać należy o zapewnieniu odpowiednich parametrów. Odpowiednio zaprojektowany/dobrany węzeł zapewni odpowiednie parametry zarówno w okresie zimy, lata, jak i okresów przejściowych.

Moc źródła ciepła może zostać skutecznie zmniejszona w przypadku zastosowania bufora ciepła. Zadaniem bufora ciepła jest wspomaganie źródła ciepła w momentach szczytowych rozbiorów c.w.u. oraz zaniechanie konieczności załączania źródła przy krótkotrwałych rozbiorach. Przy zastosowaniu bufora moc źródła może zostać zmniejszona średnio o 25 do 40%. W naszych przypadkach z różnych względów nie zdecydowano się na zastosowanie bufora. W związku z uzyskaną pojemnością zładu i jednocześnie projektowaną ilością mieszkaniowych węzłów cieplnych wynoszących odpowiednio 72 i 86 – nie było konieczne zastosowania bufora ciepła.

Jeśli chodzi o zapewnienie odpowiednich parametrów źródła to, oprócz mocy, bardzo istotnym parametrem jest temperatura zasilania. Uwzględnić tu należy spadki temperatury na rurach/w wymiennikach, a także na przesyle do położonych z dala od źródła ciepła budynków, jak ma to miejsce budynku A.

W większości przypadków nie ma większego problemu z zapewnieniem odpowiednich parametrów w okresie zimy. Przedsiębiorstwa ciepłownicze w okresie zimowym (okresie grzewczym) dystrybuują czynnik o wysokich parametrach rzędu 90-120°C. Przy takich parametrach bez trudu można uzyskać temperatury zasilania instalacji wyposażonej w mieszkaniowe węzły cieplne na poziomie 80 czy 70°C jak w przypadkach obliczeniowych.

Znacznie gorzej sytuacja wygląda w przypadku lata oraz okresu przejściowego. W okresach przejściowych (wiosna, jesień) uwzględniać trzeba część zapotrzebowania na ciepło poszczególnych pomieszczeń (np. połowę OZC) oraz moc wymaganą do pracy 6 wymienników (zgodnie z założoną równoczesnością). W większości przypadków instalacja w okresie „przejściowym” zaopatrywana jest z węzła cieplnego z już obniżonymi parametrami. W większości przedsiębiorstw obsługujących sieci ciepłownicze gwarantowana temperatura zasilania w okresie letnim (również w części okresu przejściowego) to zwyczajowo 65-70°C.

Pamiętając o konieczności stałowartościowej regulacji temperatury w źródle ciepła, zadbać należy, aby temperatura zasilania była o 15 K wyższa niż wymagana temperatura ciepłej wody.

Po stronie instalacji z mieszkaniowymi węzłami cieplnymi musi być zapewniona odpowiednia temperatura oraz ciśnienie dyspozycyjne. Ze względu na straty ciśnienia w obiegu grzewczym na wymienniku wymagane ciśnienie przed każdym z węzłów mieszkaniowych to minimum 30 kPa. Bardzo istotny jest dobór odpowiedniej pompy zasilającej. Powinna być to elektroniczna pompa, najlepiej pracującej na stałym ciśnieniu.

W artykule omówiono aspekty, które należy uwzględnić, dobierając źródło ciepła dla instalacji z mieszkaniowymi węzłami ciepła. Również istotną kwestią jest umiejętna eksploatacja takich instalacji. Ważne jest, żeby parametry węzła/źródła ciepła pozostawały niezmienione w czasie użytkowania obiektu. Uczulić należy użytkowników, aby unikali zmian charakterystyk pracy pomp zasilających czy temperatur systemu. Szczegółowe zalecenia eksploatacyjne odnoszące się do instalacji w budynkach A i B zostaną omówione w kolejnym artykule.

Joanna Pieńkowska

Literatura:

[1] „Regudis W Wohnungstationen”, „Prospekt – materiały informacyjne firmy Oventrop w języku niemieckim” 3/2014.

[2] „Regudis W-HTU” dane techniczne w języku polskim, wydanie 2011.

[3] Armatura Premium + Systemy, Regudis W-HTU – mieszkaniowy węzeł cieplny, Instrukcja montażu i obsługi.

[3] Wytyczne AGFW, Arkusz roboczy FW 420-2.

[4] Logoterma „Mieszkaniowa Stacja Wymiennikowa, Informacje techniczne i projektowe”, Meibes Sp z o.o Leszno.

[5] „Nowoczesne węzły cieplne” RI, 6/2009.

[6] „Badania eksploatacyjne systemu ogrzewczego wykorzystującego mieszkaniowe węzły cieplne. Część I i II Analiza wielkości zużycia ciepła dostarczanego do mieszkań w budynku mieszkalnym wielorodzinnym”, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 2 i 3 /2009.

Fot. Mieszkaniowy węzeł cieplny z arch. firmy Oventrop.

Rys. Diagram doboru równoczesności (jednoczesności) pracy mieszkaniowych węzłów cieplnych [4].

 

Prenumerata Magazynu Instalatora

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