ΚΑΒΑΛΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2000

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧ Ο Λ Η : Τ Ε Χ Ν Ο Λ Ο Γ ΙΚ Ο Ν Ε Φ Α Ρ Μ Ο ΓΟ Ν ΤΜ Η Μ Α : Μ Η Χ Α Ν Ο Λ Ο ΓΙΑ Σ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ-ΨΥΞΗΣ-ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ Τ.Ε.Ι ΚΑΒΑΛΑΣ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ ΝΑΜΛΗΣ Κ. ΘΕΟΦΙΛΟΣ ΚΑΒΑΛΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2000 ΣΠΟΥΔΑΣΤΕΣ; ΙΩΑΝΝΙΔΗΣ ΣΩΚΡΑΤΗΣ ΚΑΨΑΛΗΣ ΠΑΝΑΠΩΤΗΣ ΚΟΝΤΟΥΛΗΣ ΙΑΚΩΒΟΣ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ A ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΜΕΡΟΣ Β ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΒΑΘΜΟΥ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΛΕΒΗΤΑ-ΚΑΥΣΤΗΡΑ 1.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ 1.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 1.3 ΘΕΩΡΙΑ 1.4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ-ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ 2.1 ΘΕΩΡΙΑ ΟΡΙΣΜΟΙ ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΠΕΡΙΣΣΕΙΑΣ ΑΕΡΑ 2.2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3 ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ ΧΩΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΓΕΝΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4 & 5 ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΔΑΠΕΔΟΥ ΜΕ ΖΕΣΤΟ ΝΕΡΟ 4.1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΓΕΝΙΚΑ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ-ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ 4.2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΠΟΡΕΙΑ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΕΩΝ 4 & 5 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 5 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ 6.2 ΕΝΑΛΑΚΤΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΓΕΝΙΚΑ 6.3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΑΛΑΜΟΣ ΔΟΚΙΜΗΣ ΠΡΑΠνίΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΚΑΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΘΑΛΑΜΟ ΔΟΚΙΜΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΤΟΝ ΘΑΛΑΜΟ ΚΑΙ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΠΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΕΙ ΤΟ ΘΑΛΑΜΟ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Κάθε σπουδαστής είναι υποχρεωμένος να εκπονήσει μια πτυχιακή εργασία με θέμα που θα έχει άμεση σχέση με το αντικείμενο σπουδών του. Με τη συγκεκριμένη εργασία επιδιώξαμε να ανταποκριθούμε στην υποχρέωση μας αυτή και ταυτόχρονα να παρέχουμε στους επόμενους σπουδαστές μια πληρέστερη και ευκολότερη κατανόηση της Πειραματικής Μονάδας Θέρμανσης του εργαστηρίου Θ.Ψ.Α. του Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ, Τέλος θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον καθηγητή μας ΘΕΟΦΙΛΟ Κ. ΝΑΜΛΗΣ για την αμέριστη βοήθεια που μας παρείχε καθ όλη τη διάρκεια εκπονήσεως της εργασίας μας,καθώς και για τη συμμετοχή του στην διεκπεραίωση του εργαστηριακού μέρους. ΚΑΒΑΛΑ 2000

5 ΜΕΡΟΣ A ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ

6 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ Σαν προορισμός της θέρμανσης χαρακτηρίζεται η θέρμανση των χώρων παραμονής του ανθρώπου τον Χειμώνα. Συγκεκριμένα προορισμός της θέρμανσης είναι να ρυθμίζει έτσι την απαγωγή της θερμότητας από τον άνθρωπο τις ψυχρές εποχές, θερμαίνοντας το περιβάλλον του, ώστε να δημιουργείται ισορροπία μεταξύ παραγωγής και απαγωγής θερμότητας και να αισθάνεται ο άνθρωπος θερμοφυσιολογικά ευχάριστα. Οι παράγοντες που εττηρεάζουν την ευεξία είναι εκτός της ενδυμασίας, η θερμοκρασία του αέρα, η μέση θερμοκρασία των τοίχων, η υγρασία του αέρα, η ταχύτητα της κίνησής του και η καθαριότητά του. Η θέρμανση επηρεάζει δύο από τους παραπάνω πέντε παράγοντες; τη θερμοκρασία του αέρα και τη μέση θερμοκρασία των τοιχωμάτων που περιβάλλουν το χώρο. Οι δύο θερμοκρασίες μαζί χαρακτηρίζονται με τον όρο αισθητή θερμοκρασία. Οι άλλοι παράγοντες επηρεάζονται μόνο από τις κλιματιστικές εγκαταστάσεις που θεωρούνται και οι πιο τέλειες για την παραγωγή ενός άνετου "κλίματος" του χώρου. Απαιτήσεις από μια θέρμανση : 1. Η θ αισθητή θερμοκρασία (μέση τιμή της θερμοκρασίας του αέρα και της ε θερμοκρασίας των τοιχωμάτων) στο θερμαινόμενο χώρο πρέπει να είναι κατά το δυνατόν ομοιόμορφη και κατά την οριζόντια και κατά την κατακόρυφη διεύθυνση περίπου 20 ως 23 C, με μια απόκλιση + Γ C. Στην περίπτωση αυτή αποκαθίσταται μια διαρκής θερμική ισορροτήα μεταξύ της θερμότητας που παράγει ο άνθρωπος από την καύση της τροφής και της θερμότητας που απάγεται από αυτόν προς το περιβάλλον. 2. Η θέρμανση πρέπει να είναι ρυθμιζόμενη, δηλαδή πρέπει η αισθητή θερμοκρασία να μπορεί να μεταβάλλεται σε ορισμένα όρια ανάλογα με την επιθυμία οποιουδήποτε. Στην περίπτωση αυτή η ρύθμιση πρέπει να έχει μικρή αδράνεια, δηλαδή να γίνεται γρήγορα, μεγάλη σημασία έχει να θερμαίνεται ο χώρος σε μικρό διάστιιμα.

7 3. Δεν πρέτιει με τη θέρμανση να τιέφτει η ποιότητα του αέρα του χώρου ιαιρίως δεν πρέπει να παράγεται αισθητή ποσότητα σκόνης, βλαβερών αερίων και ατμών. Επίσης δεν πρέπει να εμφανίζονται ενοχλητικοί θόρυβοι και "ρεύματα" αέρα. Τα θερμαντικά σώματα πρέπει να καθαρίζονται εύκολα. 4. Το κόστος κατασκευής και λειτουργίας της θέρμανσης πρέπει να είναι μικρό. Δεν υπάρχει ακόμη θέρμανση που να εκπληρώνει όλες τις παραπάνω απαιτήσεις στον ίδιο βαθμό. Όλες οι θερμάνσεις από την ανοικτή εστία, μέχρι τις σύγχρονες θερμάνσεις ακτινοβολίας έχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η εκλογή του είδους θέρμανσης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: το είδος του κτιρίου, τη διάρκεια λειτουργίας, το είδος του καυσίμου κ. α. ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ πόλης. Σύμφωνα με τη θέση της εστίας : Τοπική, κεντρική και κεντρική θέρμανση Σύμφωνα με το καύσιμο ; θερμάνσεις άνθρακα, αερίων καυσίμων, πετρελαίου και ηλεκτρικές. Σύμφωνα με το φορέα της θερμότητας : θερμού και υπερθερμοατμού και Σύμφωνα με τον τρόπο απόδοσης της θερμότητας : θερμάνσεις με μεταβίβαση, με ακτινοβολία, με αέρα καθώς συνδυασμοί των παραπάνω τρόπων. ΘΕΡΜΑΝΣΗ

8 ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΘΕΡΜΟΥ ΝΕΡΟΥ ( Θ. Θ. Ν.) Στις Θ.Θ.Ν. ο φορέας της θερμότητας είναι νερό με μεγίστη θερμοκρασία 110 C. Το νερό θερμαίνεται στο λέβητα, διοχετεύεται με σωληνώσεις στα θερμαντικά σώματα όπου αποδίδει θερμότητα και ψύχεται και επιστρέφει πάλι στο λέβητα οπότε αρχίζει ο κύκλος από την αρχή. Οι Θ.Θ.Ν. διακρίνονται ανάλογα με : α) Τον τρόπο κυκλοφορίας του νερού: Θ.Θ.Ν. με φυσική και εξαναγκασμένη κυκλοφορία. β) Επικοινωνία με την ατμόσφαιρα (ανοικτές και κλειστές Θ.Θ.Ν). γ) Όδευση νερού στις σωληνώσεις : (συστήματα δύο σωλήνων και μονοσωλήνια). δ) Θέση κύριας διανομής ; διανομή πάνω και κάτω. ε) Είδος ενέργειας : Θ.Θ.Ν. με στερεά καύσιμα, πετρέλαιο, φωταέριο, ηλεκτρικό ρεύμα. Τα πλεονεκτήματα στις I Θ.Θ.Ν. είναι: η ευκολία στο χειρισμό και η μεγάλη ασφάλεια στη λειτουργία. Ακόμα έχουμε απαλή και ευχάριστη θέρμανση που είναι συνέπεια της χαμηλής θερμοκρασίας των επιφανειών των θερμαντικών σωμάτων. Δυνατότητα κεντρικής ρύθμισης με τη μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού. Μικρός κίνδυνος οξείδωσης με αποτέλεσμα τη εγκατάστασης. μεγάλη διάρκεια ζωής της Σαν μειονεκτήματα μπορούμε να χαρακτηρίσουμε τη μεγάλη αδράνεια και επομένως το μεγάλο χρόνο προθέρμανσης και το ψηλό κόστος κατασκευής. Ακόμα υπάρχει κίνδυνος να παγώσει το νερό στις σωληνώσεις.

9 ΘΕΡΜΑΝΣΗ Θ.Ν. ΜΕ ΦΥΣΙΚΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ Ο λέβητας στον οποίο παράγεται η θερμότητα βρίσκεται στο χαμηλότερο σημείο της εγκατάστασης και συνδέεται με σωληνώσεις με τα θερμαντικά σώματα. Η κυκλοφορία του νερού οφείλεται στη διαφορά του ειδικού βάρους του θερμού και ψυχρού νερού. Η διαστολή του νερού κατά τη θέρμανση παραλαμβάνεται από το δοχείο διαστολής. Οι εγκαταστάσεις μπορεί να είναι ανοικτές ή κλειστές. Στις ανοικτές θερμάνσεις το δοχείο διαστολής είναι ανοικτό και ετηκοινωνεί με την ατμόσφαιρα. Στις κλειστές θερμάνσεις νερού δεν υπάρχει επικοινωνία με την ατμόσφαιρα. Το δοχείο διαστολής εδώ είναι τοποθετημένο στο πιο ψηλό σημείο της εγκατάστασης ή χαμηλά στο λεβητοστάσιο και είναι κλειστό. ΘΕΡΜΑΝΣΗ Θ.Ν. ΜΕ ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ ΚΥΚ.\ΟΦΟΡΙΑ Και σε μικρές και σε μεγάλες εγκαταστάσεις τοποθετείται σχεδόν πάντα κυκλοφορητής και ειδικά σε εγκαταστάσεις με λέβητες υγρών ή αερίων καυσίμων όπου είναι απαραίτητο η θερμοκρασία του νερού επιστροφής να μην είναι μικρή. Τα πλεονεκτήματα είναι : Γρήγορη προθέρμανση και μικρή αδράνεια, καλύτερη ρύθμιση, εύκολη ανάμειξη του νερού της προσαγωγής με το νερό της επιστροφής. Ακόμα έχουμε μικρότερες θερμικές απώλειες που είναι συνέπεια της χρήσης σωλήνων με μικρότερη διάμετρο, λιγότερο αυστηρή διαδρομή των σωληνώσεων και φθηνότερο δίκτυο σωλήνων. Τα μειονεκτι'ιματα τώρα είναι ότι χρειάζεται μεγαλύτερη συντήρηση, εξαρτάται από την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος καθώς και συνεχής κατανάλωση ρεύματος.

10 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΩΑΗΝΩΣΕΩΝ ( Σ. Σ. ) 1. Σύστημα δύο σωλήνων : Βρίσκει εφαρμογή στις μεγάλες εγκαταστάσεις. Κάθε θερμαντικό σώμα έχει και ρυθμιστικό διακόπτη. Οι απώλειες τριβής που έχει εδώ να υπερνικήσει ο κυκλοφορητής είναι μικρότερες από τις αντίστοιχες του μονοσωλήνιου συστήματος (θα μιλήσουμε παρακάτω γι αυτό) επειδή όλα τα θερμαντικά σώματα είναι παράλληλα συνδεδεμένα. 2. Μονοσωλήνιο σύστημα : Φθηνή και απλή μέθοδος ειδικά για μονοκατοικίες με διαδοχική σύνδεση των θερμαντικών σωμάτων. Το νερό της θέρμανσης διατρέχει διαδοχικά όλα τα σώματα. Σε μεγαλύτερα κτίρια μπορεί να εφαρμοστεί ετήσης το είδος αυτό, αλλά με περισσότερα θερμαντικά κυκλώματα καθένα από τα οποία θερμαίνει ένα τμήμα του κτιρίου. Για κάθε κύκλωμα προβλέπεται και μια ρυθμιστική βαλβίδα που παίρνει εντολές από τον αντίστοιχο θερμοστάτη. Μια σημαντική βελτίωση του μονοσωλήνιου συστήματος είναι η σύνδεση των σωμάτων σε διακλαδώσεις του κύριου αγωγού διανομής και η τοποθέτηση ρυθμιστικών βαλβίδων. Έτσι μπορεί και ρυθμίζεται η απόδοση κάθε σώματος. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για την κατασκευή αυτή: α) Στραγγαλιστικά εξαρτήματα Τ στον αγωγό βραχοκύκλωσης, χρησιμοποιούνται σπάνια τηα σε μεγαλύτερες αντιστάσεις. β) Μειωτήρες - εξαρτήματα Τ στον κύριο αγωγό στη σύνδεση του θερμαντικού σώματος. γ) Αναρροφητικά ειδικά εξαρτήματα στον κύριο αγωγό, στην επιστροφή του σώματος. Αυτοί αναρροφούν την απαραίτητη ποσότητα νερού από το σώμα. Η απόδοσή τους υπολογίζεται από πίνακες των κατασκευαστών. Αν οι διαστάσεις είναι σωστές τότε τα θερμαντικά σώματα δέχονται την ποσότητα νερού που είναι απαραίτητη για την απόδοσή τους και χωρίς ειδικά εξαρτήματα. Με τις τρίοδες και τετράοδες βαλβίδες, ρυθμίζεται κατά βούληση η παροχή στα σώματα. Βαλβίδες ειδικές για θερμάνσεις σε μονοσωλήνια συστήματα που είναι και τα πιο συνηθισμένα, συντομεύουν τον υπολογισμό και περισσότερο την κατασκευή. Η σωλήνωση μπορεί να είναι κατακόρυφη ή οριζόντια. Η κατακόρυφη μπορεί να είναι ή με πάνω ή με κάτω διανομή ή και συνδυασμός πάνω και κάτω διανομής. Η

11 θερμοκρασιακή διαφορά στο σώμα πρέπει να εκλέγεται κατά το δυνατό μεγάλη για να ρυθμίζεται καλά η απόδοση των σωμάτων. Πλεονεκτήματα της οριζόντιας σωλήνωσης και της κατακόρυφης (γενικά του μονοσωλήνιου συστήματος) είναι: α) Δυνατή η παροχή του ζεστού νερού κατά ορόφους. β) Λιγότερα "περάσματα" από πλάκες. γ) Εύκολη η μελλοντική επέκταση σε πρόσθετο όροφο. δ) Οικονομία στους σωλήνες. ε) Εύκολη η μέτρηση της κατανάλωσης θερμότητας. στ)με την οριζόντια σωλήνωση αυτοβελτιώνεται η αισθητική εμφάνιση των χώρων. ζ) Περιλαμβάνει κλειστό δοχείο διαστολής με αποτέλεσμα καλύτερη προστασία από τα άλατα και τις οξειδώσεις. η) Λόγω μεγάλης ταχύτητας του ζεστού νερού επιτυγχάνουμε γρήγορη και ομοιόμορφη θέρμανση όλων των θερμαντικών σωμάτων και θ) Οικονομία καυσίμου γιατί η ταχύτητα κυκλοφορίας του ζεστού νερού επιτρέπει καλύτερη απόδοση. Μειονεκτήματα του μονοσωλήνιου συστήματος: Η διακοπή παροχής σε ένα σώμα επηρεάζει τα άλλα, ακόμα χρειάζονται μεγαλύτερες θερμαντικές επιφάνειες. Οσον αφορά το κόστος δεν υπάρχει καμιά σημαντική διαφορά με το σύστημα των δύο σωλήνων. Οι κατακόρυφες μονοσωλήνιες θερμάνσεις είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για ψηλά κτίρια, επειδή εδώ η διακοπή της παροχής σε κάποιο σώμα σε επηρεάζει αισθητά τα υπόλοιπα. Για μονοκατοικίες και πολυκατοικίες είναι κατάλληλο το μονοσωλήνιο σύστημα με κυκλοφορητή και χαλκοσωλήνες. Εκείνο που προσέχετε κυρίως στο μονοσωλήνιο σύστημα είναι πως κάθε κύκλωμα πρέπει να περιλαμβάνει κατά προτίμηση από 2 ως 5 θερμαντικά σώματα. Για το λόγο αυτό τα διαμερίσματα περιλαμβάνουν περισσότερα από 1 κυκλώματα. Κάθε κύκλωμα αναχωρεί από το συλλέκτη προσαγωγής ζεστού νερού και διατρέχοντας τα θερμαντικά σώματα κατά τρόπο ώστε να χρειάζεται ελάχιστο μήκος σωλήνων και να μη δημιουργούνται απότομες καμπύλες, καταλήγει στο συλλέκτη ΘΕΡΜΑΝΣΗ

12 ετηστροφής. Εκείνο δε που επιδιώκεται είναι κάθε κύκλωμα να περιλαμβάνει περίπου το ίδιο μήκος σωληνώσεων με τα άλλα, ίδιο αριθμό διακοπτών και τιεριπου το ίδιο θερμικό φορτίο. Με τον τρόπο αυτό χρησιμοποιούμε την ίδια διατομή σωληνώσεων και έχουμε ομοιομορφία αντιστάσεων στα διάφορα κυκλώματα. Αν τα φορτία είναι διαφορετικά η ομοιομορφία στις αντιστάσεις ετηδιώκεται με αυξομείωση της διατομής των σωληνώσεων. Για τους υπολογισμούς τόσο των σωληνώσεων όσο και των θερμαντικών σωμάτων χρησιμοποιούμε έντυπα στα οποία αναγράφονται ο τύπος και η διατομή του σωλήνα, ο αριθμός των καμπύλων και των διακλαδώσεων, η πτώση πίεσης σε κάθε μέτρο, η συνολική πτώση του κυκλώματος, η παροχή του νερού και η συνολική πτώση της θερμοκρασίας. ΧΑΛΚΟΣΩΛΗΝΕΣ Οι εύκαμπτοι οριζόντιοι σωλήνες των κυκλωμάτων διανομής ζεστού νερύ στα θερμαντικά σώματα μπορεί να είναι χαλκοσωλήνες ειδικής κατασκευής με μονωτική επένδυση PVC. Λέγοντας ειδικής κατασκευής εννοείται ότι είναι ακριβείας χωρίς ραφή και παράγονται με εξέλαση. Χρησιμοποιούνται περισσότερο από τους χαλυβδοσωλήνες γιατί είναι ευκολότεροι στη συναρμολόγηση, παρουσιάζουν μεγάλη αντοχή στις διαβρώσεις και ηλεκτρολύσεις και εμφανίζουν μικρότερες τριβές στη ροή του νερού. Στην Ελλάδα είναι διαδεδομένος ο χαλκοσωλήνας W1CU-SPECIAL κατάλληλος για κεντρικές θερμάνσεις που η θερμοκρασία του νερού διατηρείται κάτω από 100 C. Αν και η χρήση των επενδεδυμένων χαλκοσωλήνων είναι διαδεδομένη όσο και γνωστή ωστόσο χρειάζεται να παίρνονται ορισμένα μέτρα προστασίας για τους σωλήνες π. χ. να προσέχετε από τυχόν τραυματισμούς, κτυπήματα ή γδαρσίματα ή ακόμα και η υπερβολική έκθεση στο φως καταστρέφει τΐ] μονωτική επένδυση. Όπου ξετυλίγεται η κουλούρα του χαλκοσωλήνα να είναι καθαρισμένο το έδαφος από τυχόν αιχ}.ιηρά αντικείμενα. Η κοττι'ι του χαλκοσωλήνα να γίνεται με λάμα. Για τη σωστή κοτιή να αφαιρείται πρώτα η επένδυση και κατόπι να χρησιμοποιείται σωληνοκόφτης.

13 ο χαλκοσωλήνας οτυνδέεται απόλυτα στεγανά με τους διακόπτες και τους σωλήνες όταν το άκρο του τοποθετείται σε ευθεία στο στόμιο του συνδέσμου. Μετά την τοποθέτηση των χαλκοσωλήνων στο δάπεδο είναι καλό να προστατεύονται με το γνωστό τσιμεντάρισμα, (κάλυψη με τσιμεντοκονίαμα). Πριν από το τσιμεντάρισμα συνήθως οι χαλκοσωλήνες τυλίγονται ή επικαλύπτονται με ρυτιδωτό χαρτί ή τησσόχαρτο. ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Γ ια να έχουμε ασφαλή λειτουργία της εγκατάστασης πρέπει να εξασφαλίσουμε : α) Ότι η θερμοκρασία και η πίεση του νερού δεν θα υ^ρβούν κάποια προκαθορισμένα όρια. Έτσι θα πρέπει να τοποθετηθεί στο λέβητα θερμοστάτης που θα διακόπτει τη λειτουργία του καυστήρα όταν η θερμοκρασία του νερού υπερβαίνει κάποια προκαθορισμένη τιμή. β) Ότι η διαστολή του νερού κατά την έναρξη της θέρμανσης θα παραλειφθεί από κάποιο σύστημα της εγκατάστασης ώστε να αποφύγουμε τον κίνδυνο υπερτηέσεων. Για την παραλαβή αυτών των διαστολών χρησιμοποιούμε δοχεία διαστολής που στο μονοσωλήνιο σύστημα είναι κλειστά. γ) Ότι οι μικρές ποσότητες νερού που χρειάζεται να προστίθενται στην εγκατάσταση κάθε τόσο εξασφαλίζονται από το δίκτυο ύδρευσης. Με τη χρησιμοποίηση του κλειστού δοχείου διαστολής έχουμε το πλεονέκτημα της περιορισμένης διάβρωσης, την κατάργηση των σωλήνων ασφαλείας και την αποφυγή κινδύνου παγώματος.

14 ΚΥΚΛΟΦΟΡΗΤΗΣ Ο κυκλοφορητής μπορεί να τοποθετηθεί ή στην προσαγωγή ή στην επιστροφή του νερού. Αλλάζει βέβαια η διανομή των πιέσεων στο δίκτυο. Στο σημείο σύνδεσης του αγωγού πλήρωσης με το δίκτυο των σωληνώσεων επικρατεί η στατική πίεση. Η (πίεση ηρεμίας) που αντιστοιχεί στην υψομετρική διαφορά μεταξύ κυκλοφορητή και δοχείου διαστολής. Ο κυκλοφορητής παράγει μια πρόσθετη πίεση με την οποία καλύπτονται οι απώλειες του δικτύου και που εμφανίζονται στο δίκτυο αλλού σαν υπερπίεση και αλλού σαν υποπίεση σε σχέση με την στατική πίεση. Αυτή η μεταβλητή πίεση λέγεται πίεση λειτουργίας. Από τον κυκλοφορητή μέχρι το σημείο σύνδεσης με το δοχείο διαστολής επικρατεί υπερπίεση και στη συνέχεια υποπίεση. Σαν κυκλοφορητές χρησιμοποιούμε φυγοκεντρικές αντλίες που κινούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες ή ατμοστροβίλους. Για να αποφεύγεται η μεταφορά θορύβων χρειάζεται ηχομόνωση στα σημεία επαφής των σωληνώσεων μετά τα στοιχεία του κτιρίου. Όσο μεγαλύτερο είναι το μανομετρικό ύψος της αντλίας τόσο μικρότερη είναι η διάμετρος των σωλήνων αλλά και μεγαλύτερη η κατανάλωση του ηλεκτρικού ρεύματος. ΔΟΧΕΙΟ ΔΙΑΣΤΟΛΗΣ Τοποθετείται στο ψηλότερο σημείο της εγκατάστασης αν είναι δυνατόν κατακόρυφο πάνω από τον λέβητα, για να καλύπτει τη διαστολή του νερού και τον εξαερισμό της εγκατάστασης. Οι μικρές εγκαταστάσεις έχουν κλειστά δοχεία διαστολής, ενώ οι μεγάλες έχουν ανοικτά δοχεία. Το δοχείο διαστολής παίρνει νερό από το σύστημα ύδρευσης. Το σύστημα δοχείου διαστολής και σωλήνα πλήρωσης εξασφαλίζουν την ενίσχυση νερού στην εγκατάσταση σε περίπτωση διαρροών.

15 ΜΕΡΟΣ Β ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ

16 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΟΣΛΙΟΡΙΣΜΟΣ ΒΑΘΜΟΥ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΛΕΒΗΤΑ - ΚΑΥΣΤΗΡΑ

17 ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΕΒΗΤΑ - ΚΑΥΣΤΗΡΑ 1.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Το λεβητοστάσιο είναι η καρδιά του συστήματος μιας κεντρικής θέρμανσης και η ρύθμιση του καυστήρα πάνω στο συγκεκριμένο λέβητα πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή έτσι ώστε να πετύχουμε, ασφάλεια λειτουργίας, περιεκτικότητα στα καυσαέρια CO2 % υψηλή, CO % χαμηλή, δείκτη αιθάλης μικρό, σταθερότητα λειτουργίας της φλόγας χωρίς τυαλμώσεις. Η ρύθμιση αυτή γίνεται με χημικούς αναλυτές καυσαερίων (BRIGON.BACC ARAH) ή με ηλεκτρονικούς αναλυτές καυσαερίων (KANE-MAY,IMR,TESTO). Στην τιειραματική μονάδα του εργαστηρίου γίνεται χρήση δύο μονάδων θέρμανσης δύο εναλλακτών θερμότητας (boiler) και σωμάτων διαφόρων τύπων τα οποία αναφέρονται λεπτομερέστερα στην πειραματική άσκηση ΤΓ 3. Για τη μέτρηση του βαθμού απόδοσης του συστήματος Λέβητα - Καυστήρα θα χρησιμοποιηθεί η χημική συσκευή BRIGON. Η συσκευή αυτή αποτελείται από : 1. Ένα ενδείκτη CO2 με φούσκα για την αναρρόφηση του καυσαερίου. 2. Ένα θερμόμετρο με στέλεχος εισχώρησης στον καπναγωγό. 3. Όργανο μέτρησης της αιθάλης (τρόμπα) με διηθητικό χαρτί και με κλίμακα σύγκρισης των χρωμάτων αιθάλης. 4. Ένα όργανο μέτρησης ελκυσμού. 5. Ένα κανόνα με κινητό τμήμα για τον προσδιορισμό του βαθμού απόδοσης.

18 Σχήμα 2.1. Συσκευή BRJGON ελέγχου καυσαερίων. Μια καλή μέτρηση με τη συσκευή BRIGON προϋποθέτει: Θερμοκρασία οργάνων ρύθμισης περίπου τη θερμοκρασία του χώρου δοκιμών (Χρόνος αποδοχής 20 min περίπου). Ενεργοποίηση της φούσκας του σωλήνα αναρρόφησης στον ενδείκτη CO2 18 φορές. Ενεργοποίηση της φούσκας του σωλήνα αναρρόφησης της τρόμπας (όργανο μέτρησης της αιθάλης ) 10 φορές. Εισχώρηση του μεταλικού άκρου των σωλήνων αναρρόφησης και του θερμομέτρου πίσω από το λέβητα περίπου 20 ^ 30 cm και κάθετα στο νοητό άξονα που οδηγούνται τα καυσαέρια στο κέντρο της διατομής της καπνοδόχου.

19 1.2 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Β.1. Boiler Χαλύβδινα ετπσμαλτωμένα διπλής ενέργειας. Χωρηπκότητα 200 λίτρα χ 2 τεμάχια = 400 λίτρα, Ηλεκτρικές αντιστάσεις 4 KW χ 2 τεμάχια. Χωρητικότητα χιτωνίου 16 λίτρα χ 2 τεμάχια = 32 λίτρα, Β.2. Αέβητες Καυστήρες Β Αέβητας Πετρελαίου : Vlessmann Vltola - u - e ΤΥΠΟΣ : U E ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ : ΙΣΧΥΣ ΕΞΟΔΟΥ : ΚW. ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ : 64 LT. ΜΕΓΙΣΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ : 110 C. ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΙΕΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ : 3 BAR. Β Καυστήρας : W elshaupt ΤΥΠΟΣ ; WL 2 / 2 - A (Normal). ΚΑΥΣΙΜΟ; EL (DIN 51603). ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : 2,0-4,0 KG / Η. ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ : 1984.

20 Ε. A. 1" Β Λέβητας Πετρελαίου : EuroWarm ΤΥΠΟΣ : GTS 30. ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ : ΙΣΧΥΣ ΕΞΟΔΟΥ : 28,3-31,2 ΚW. ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ : 26 LT. ΜΕΓΙΣΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ : 110 C. ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΙΕΣΗ ΑΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ : 3 BAR. Β Καυστήρας : Riello ΤΥΠΟΣ : 40 G 3. ΚΑΥΣΙΜΟ : EL (DIN 51603). ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ : 1,8-3,0 KG / Η. ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ; ΘΕΩΡΙΑ Υγρά καύσιμα στην καθημερινή πρακτική συνηθίσαμε να ονομάζουμε τους ορυκτούς υδρογονάνθρακες, που αποτελούνται από μείγματα διαφόρων ενώσεων του άνθρακα και του υδρογόνου. Τα μείγματα αυτά δεν είναι καθαρά, αλλά έχουν και άλλες προσμίξεις. Η πιο σημαντική από αυτές τις προσμίξεις είναι το θείο. Η καύση των υγρών καυσίμων είναι η χημική ένωση των συστατικών με οξυγόνο, με ταυτόχρονη παραγωγή θερμότητας, Το οξυγόνο παρέχεται από τον αέρα της ατμόσφαιρας, που είναι μείγμα 20,9 % σε όγκο ( ή 23,15 % σε βάρος) οξυγόνου, και 79,1 %σε όγκο ( ή 76,85% σε βάρος ) αζώτου και μερικών αδρανών αερίων (αργού κ.λ,π, ). Το άζωτο (Ν2) δεν παίρνει μέρος στη χημική αντίδραση, αλλά θερμαίνεται από τη θερμότητα που εκλύεται, δεσμεύοντας μέρος της θερμότητας που παράγει η καύση. Τα προϊόντα της καύσης διακρίνονται σε Αεριώδη και Στερεά. Τα αεριώδη αποτελούνται από διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από την καύση του άνθρακα όταν αυτή είναι τέλεια, από μονοξείδιο του άνθρακα (CO) όταν πραγματοποιείται ατελή καύση του άνθρακα, από διοξείδιο του θείου (SO2) από την

21 καύση του θείου, από υδρατμούς από την καύση του υδρογόνου, από άζωτο (Nj) το οποίο περιέχετατ στον αέρα της καύσης και από ατμοσφαιρικό αέρα ο οποίος δεν χρησιμοποιήθηκε κατά την καύση. Τα στερεά προϊόντα είναι αιθάλη και σκουριά. Η αιθά/.η είναι άνθρακας υπό μορφή κόκκων και η σκουριά προέρχεται από διάφορες άκαυτες ύλες οι οποίες είναι αναμεμιγμένες στο καύσιμο. Η μέση σύνθεση του DIESEL OIL είναι κατά βάρος 88 % C και 12 % Η. Αν ή καύση πετρελαίου γίνει σε ιδανικές αναλογίες αέρα, τότε κάθε κιλό πετρελαίου χρειάζεται 1 Im^ αέρα, τα οποία πρέπει να αναμειχθούν τέλεια μαζί του για να μας δώσουν kcal.στην ενέργεια αυτή (Ανωτέρα θερμογόνος δύναμη) οφείλεται η εξάτμιση του νερού από την καύση του Η2 (λανθάνουσα θερμότητα) και η αύξηση της θερμοκρασίας των αερίων Η2Ο, CO2 και Ν2. Ανωτέρα θερμογόνος δύναμη (Ηα) ονομάζεται το ποσό της θερμότητας το οτιοίο αποδίδει το καύσιμο όταν τα καυσαέρια περιέχουν όλο το νερό ως υγρό. Κατωτέρα θερμογόνος δύναμη (Hu) ονομάζεται το ποσό της θερμότητας το οποίο αποδίδει το καύσιμο όταν τα καυσαέρια περιέχουν όλο το νερό ως υδρατμό. Επομένως η κατώτερη θερμογόνος δύναμη του καυσαερίου βρίσκεται εάν από την ανωτέρα θερμογόνο δύναμη, αφαιρεθεί ή ενέργεια που απαιτείται για την εξάτμιση όλου του νερού που περιέχουν τα καυσαέρια. Στους λέβητες η θερμοκρασία των καυσαερίων δεν πρέπει να κατέρχεται των 100 C, για να μην έχουμε προβλήματα από την υγροποίηση του υδρατμού (σκούριασμα λέβητα, σκούριασμα καμινάδας κ.λ.π.) και συνεπώς δεν εκμεταλλευόμαστε την θερμότητα ατμοποίησης του νερού. Γία τους λέβητες επομένως μας ενδιαφέρει ή κατώτερη θερμογόνος δύναμη. Η ανωτέρα θερμογόνος δύναμη ενδιαφέρει τις εργαστηριακές μετρήσεις. Η κατώτερη θερμογόνος δύναμη του DIESEL OIL είναι kcal / kg καυσίμου. Από την κατώτερη θερμογόνο δύναμη πρέπει να πάρουμε όσο περισσότερο μέρος της γίνεται και να το στείλουμε στο δίκτυο διανομής της κεντρικής θέρμανσης. Το υπόλοιπο μέρος της κατώτερης θερμογόνου δύναμης θα χαθεί κυρίως με τα καυσαέρια που απάγονται από την καπνοδόχο και ένα μικρότερο μέρος θα σκορπίσει μέσα στο ίδιο το λεβητοστάσιο από τα εξωτερικά τοιχώματα του λέβητα. Ο ολικός βαθμός απόδοσης του συστήματος λέβητα-καυστήρα μπορεί να προσδιορισθεί με ακρίβεια εντοπίζοντας τις απώλειες αυτές. Η μέθοδος αυτή βρίσκει εφαρμογή σε εργαστήρια και όχι επί τόπου μέσα σε ένα λεβητοστάσιο κάποιου κτιρίου. Αυτό γίνεται στην εργαστηριακή άσκηση Ν 2 αυτών των σημειώσεων. Στη πράξη ο ολικός βαθμός απόδοσης μπορεί εύκολα να μετρηθεί επί τόπου μέσα στο λεβητοστάσιο με τη χημική ανάλυση των καυσαερίων με τη συσκευή BRIGON. Όταν έχουμε κακή καύση, εξαιτίας αντικανονικών συνθηκών καύσης στο θάλαμο, η ακόμα από κακή ανάμιξη του αέρα με το καύσιμο στην κεφαλή του καυστήρα, τότε

22 Ε. A, I είναι τηθανή ή τιαρουσία μεγάλου τιοσοστού CO. Η μέτρησή του είναι αρκετά δύσκολη και ο προσδιορισμός του είναι καλύτερα να γίνει έμμεσα μετρώντας το CO2 % και το 02 %. Με το τρίγωνο OSTWALD έχουμε έμμεση εκτίμηση της περιεκτικότητας των καυσαερίων σε CO % (τιμές β ). Μετρώντας το CO2 % (τιμές α ), και το 02 % (τιμές ω ), προσδιορίζουμε το CO % και την πραγματική περίσσεια του αέρα λ %. Η καύση του C προς CO δίνει Kcal / Kg καυσίμου αντί των Kcal / Kg καυσίμου που δίνει η καύση προς CO2. Για κάθε 1 % παρουσίας CO στα καυσαέρια έχουμε μείωση του βαθμού απόδοσης κατά 3 %. Είναι μια απώ>.εια πολλαπλά πιο σημαντική από την απώλεια που προκαλεί η παρουσία αιθάλης, και το χειρότερο είναι ότι δεν γίνεται αντιληπτή η παρουσία του όπως γίνεται με την αιθάλη. Σε καλούς καυστήρες ή παρουσία του CO δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,1 %.

23 Σχήμα 2.2. Τρίγωνο OSTWALD

24 Σχήμα 23. Διάγραμμα στοιχείων καύσης.

25 Ε. /L 1 Ο καυστήρας ρυθμίζεται σε πρώτη φάση έτσι ώστε να μην ξεπερνάει ο δείκτης οκθάλης το 3 (κανονισμός DIN 4787), στη συνέχεια μετρά με το CO2 % και τη θερμοκρασία ΔΤ= θερμοκρασία καυσαερίων μείον θερμοκρασία του αέρα στο λεβητοστάσιο. Από τα δύο αυτά στοιχεία έχουμε τον βαθμό απόδοσης του συστήματος λέβητα-καυστήρα όπως είναι φορτωμένος τη στιγμή εκείνη ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Με τη συσκευή BRIGON ελέγχεται ο βαθμός αιθάλης στα καυσαέρια, η περιεκπκότητα των καυσαερίων σε CO2 % και η θερμοκρασία των καυσαερίων. Ο καυστήρας ρυθμίζεται σε πρώτη φάση έτσι ώστε να μην ξεπερνάει ο δείκτης αιθάλης το 3 (κανονισμός DIN 4787), στη συνέχεια μετράμε το CO2 % και τη θερμοκρασία ΔΤ (ΔΤ = θερμοκρασία καυσαερίων - θερμοκρασία του αέρα στο λεβητοστάσιο). Από τα δύο αυτά στοιχεία έχουμε τον βαθμό απόδοσης του συστήματος λέβητα - καυστήρα όπως είναι φορτωμένος τη στιγμή εκείνη. Η θερμοκρασία των καυσαερίων πρέπει να βρίσκεται μεταξύ 160 C-^250 C. Αυτό σημαίνει ότι τα καυσαέρια δεν πρέπει να είναι πιο θερμά από 250 C γιατί αυξάνουν αδικαιολόγητα οι απώλειες θερμότητας, αλλά δεν πρέπει να είναι και κάτω από I60 C γιατί τότε η υγροποίηση του τριοξειδίου του θείου θα προκαλέσει περιβαντολογικά προβλήματα διάβρωσης στο λέβητα και στη καπνοδόχο. Η θερμοκρασία εξόδου εξαρτάται από τη σχεδίαση του λέβητα. Για τη ρύθμιση του καυστήρα επεμβαίνουμε στην παροχή του πετρελαίου και στην ποσότητα του αέρα. Η παροχή του πετρελαίου εξαρτάται από το ακροφύσιο (μπεκ) και από την πίεση του πετρελαίου σε αυτό. καύσιμο σέ πΐ ση 2..) Κατανομή καοαίμοο

26 Πάνω στον κορμό κάθε μπέκ αναγράφονται; η τιαροχή του σε US G/H ή KG/H ή LT/H για πίεση καυσίμου 100 PSI (7 atm ). Η εφαρμογή άλλης πίεσης δίνει παροχή Qv = Q -Jp/7 η γωνία του κώνου εκτόξευσης των σταγονιδίων του πετρελαίου (30, 45, 60, 8 0 ). η κατανομή του καυσίμου μέσα στον κώνο διασκορπισμού (περιμετρική, κανονική, κεντρική)

27 Σχήμα 2.5. Διάγραμμα βαθμού απόδοσης. Σχήμα 2.6. Ρνθμιζόμενη κεφαλή σε καυστήρα RIELLO. Σχήμα 2.7. Κεφαλή διβάθμιοο καυστήρα RIELLO, τα δύο μπεκ, ο δίσκος ελέγχου ροής αέρος και ο στροβιλιστήρας σε καυστήρα RIELLO PRESS - G.

28 ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ 1η Μ ΕΤΡΗΣΗ 2η Μ ΕΤΡΗΣΗ 3η Μ ΕΤΡΗΣΗ L T SEC Φ Ο Ρ Τ ΙΣ Η ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (Nm ' / Kgl Π Ε Ρ ΙΣ Σ Ε ΙΑ Σ Ε Α Ε Ρ Α [% ] ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΙΘΑΛΗΣ C 0 2 1%) Τ κα υσ α ερίω ν Τ χ ώ ρου ΔΤ Πολ. θ21% 1 C O Π Α Ρ Α Τ Η Ρ Η Σ Ε ΙΣ

29 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ - ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ

30 ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ - ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΣ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ Γενικά Στον λέβητα κεντρικής θέρμανσης, όττως και σε κάθε θερμική μηχανή, η αξιοποίηση του αποδιδόμενου θερμικού έργου δεν είναι πλήρης, δηλαδή κατά τον μετασχηματισμό του σε ωφέλιμο θερμικό έργο, χάνεται ένα μέρος προς το περιβάλλον με τη μορφή διαφόρων θερμικών απωλειών. Οι θερμικές απώλειες οφείλονται: στις σχετικά υψηλές θερμοκρασίες των καυσαερίων με τις οποίες αυτά εγκαταλείπουν τον λέβητα και, στην ενέργεια η οποία χάνεται λογω ακτινοβολίας και μεταφοράς από το περίβλημα του λέβητα προς το περιβάλλον. Ωφέλιμο θερμικό έργο του λέβητα είναι εκείνο το οποίο προσδίδεται στο νερό ε^στροφής από τα θερμανηκά σώματα - boiler για να ανεβεί η θερμοκρασία του. Εάν he η εν'θαλπία του νερού προσαγωγής στο λέβητα και hn η ενθαλπία του νερού στην έξοδο του λέβητα, τότε το έργο που προσδίδεται στη μονάδα μάζας του νερού είναι Ηη - he και η ωφέλιμη θερμική ισχύς στο λέβητα είναι: 0, = m { h - h c ) = Q - E Q i...(2.1.)

31 ότιου : m ω η παροχή του νερού και ^ Q i το άθροισμα όλων των θερμικών απωλειών του λέβητα Σαν προσδιδόμενο θερμικό έργο στο λέβητα θεωρούμε στη γενική περιττκοση εκείνο που προέρχεται απότην καύση του καυσίμου ( υγρού, στερεού ή αερίου). Q = m Β X Η...(2.2.) όπου : m Β η παροχή καυσίμου και, Η ^ η κατώτερη θερμογόνος δύναμη του καυσίμου. Με τον όρο «βαθμός απόδοσης» του συστήματος λέβητα καυστήρα ορίζεται ο λόγος του αποδιδόμενου προς κατανάλωση θερμικού έργου (ωφέλιμο) προς το Q αντίστοιχο θερμικό έργο που προσδίδεται, η =...(2.3.) Όπως αναφέρθηκε, το καυσαέριο που εγκαταλείπει το λέβητα έχει σχετικά μεγάλη θερμοκρασία (περίπου 160 C 250 C) η οποία είναι ανάλογη της ποιότητας του λέβητα και της φόρτισης του. Η θερμότητα που περιέχεται στο καυσαέριο εξ αιτίας της θερμοκρασίας αυτής διαχέεται στο περιβάλλον και είναι η σημαντικότερη θερμική απώλεια του λέβητα.. Η απώλεια αυτή εκφρασμένη σαν θερμική ισχύς είναι: Q ο = m Β X μ ο X ( h ο. - h )...(2.4.) όπου : μ ο η μάζα των καυσαερίων ανά kg καυσίμου. hoa η ενθαλπία των καυσαερίων στην έξοδό του από το λέβητα.

32 π qq η ενθαλπία των καυσαερίων στη θερμοκρασία του τιεριβάλλοντος Οι απώλειες στο περιβάλλον με επαφή, μεταφορά και ακτινοβολία παρατηρούνται ατιό το γεγονός ότι τα εξωτερικά τοιχώματα του λέβητα, παρά την θερμική τους μόνωση, διατηρούνται πάντα σε μεγαλύτερη θερμοκρασία από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος Το ύψος αυτών των απωλειών, εξαρτάται από το μέγεθος του λέβητα και το φορτίο λειτουργίας του ΟΡΙΣΜΟΙ: Σημείο Ανάφλεξης: Είναι η κατώτερη θερμοκρασία στην οποία εάν θερμανθεί το καύσιμο αναφλέγεται κάτω οπό ορισμένες συνθήκες, αν το πλησιάσει μια πηγή θερμότητας, αλλά δεν συνεχίζει να καίγεται όταν απομακρυνθεί η πηγή. Σημείο Καύσης: Είναι η κατώτερη θερμοκρασία του καυσίμου, στην οποία αυτό αναφλέγεται και συνεχίζει να καίγεται και μετά την απομάκρυνση της πηγής έναυσης. Σημείο Αυτανάφλεξης: Είναι η θερμοκρασία, στην οποία αν θερμανθεί το καύσιμο αναφλέγεται κάτω από ορισμένες συνθήκες χωρίς την προσέγγιση πηγής θερμότητας. Στοιχειομετρική Καύση: Ονομάζεται η τέλεια καύση, στην οποία χρησιμοποιείται τόσο οξυγόνο, όσο ακριβώς απαιτείται για την οξείδωση των στοιχείων του καυσίμου. Καύση με Περίσσεια Αέρα: Ο λόγος της πραγματικά χρησιμοποιούμενης ποσότητας αέρα κατά την καύση ορισμένης ποσότητας καυσίμου προς εκείνη που

33 θεωρητικά απαιτείται για στοιχειομετρική καύση ονομάζεται λόγος αέρα της καύσης και συμβολίζεται με λ^,....(2.5.) Καυσαέριο στην καύση ue πεοίσσεια αέοα: μ G = μ L (2.6.) Για ννοά καύσιαα: μ ε ο =345,2 Η^ xl0' -0,296 kg αέρα / kg καυσίμου (2.7) με Hu σε KJ/KG καυσίμου. Μέγιστη Περιεκτικότητα σε CO: :Κατά την στοιχειομετρική καύση παρέχεται το μέγιστο C02%. Η χρησιμοποίηση ποσότητας αέρα μεγαλύτερης της στοιχειωμετρικώς απαιτούμενης, επιφέρει ελάττωση της περιεκηκότητας του C02% στα καυσαέρια. Μέγιστο 00^% 2 1(α + - χ γ ) ,3 7 α - 2 γ...(2.8.) C = α % κατά βάρος, Η = β % κατά βάρος, S = γ % κατά βάρος. Συντελεστής Περίσσειας Αέρα

34 π ρ C ο j 3β -X Μεγ-CO, χ πρ C Ο, X Μεγ-COj χ πρ-coj..(2.9.) Όπου: πρ.ο θ 2 η πραγματική περιεκτικότητα καυσαερίων σε C02% κατ όγκο, α, β, γ αναλογία κανονικού καυσίμου σε C και S Για κανονικό καύσιμο C = 0,85% κατά βάρος. Η = 0,13 5% κατά βάρος. 8 = 0,01% κατά βάρος. ω = 0,005% κατά βάρος...

35 Στοιχείο Απαιτούμε VO οξυγόνο m V K g Kg/Kg Απαιτούμ; ενός αέρας m\/kg Kg/Kg Καυ<ταέρια Kg/Kg Προϊόντα καύσης C 22,39/12,011 32/12,011 22,26/12,011 44,011/12,011 COj = l,864.nc =2,6642.pc =8,87666.Pc = ll,4807.pc = 1,8533.Pc =3,6642.Pc S 22,39/32,066 32/32,066 21,89/32,066 64,066/32,066 SO2 =0,6982,ps =0,9979.ps =3,3248 ps =4,3002. Ps =0,6827.ps =l,9979.ps Hi 22,39/4,032 32/4,032 44,8/4,032 36,032/4,032 H2O = 1,864 pn2 =7,9365. μ,,2 =26,4433.p 2 =34,2002.pH2 = ll,llll.p 2 8,9365.μιΐ2 Οι(καυσίμου) -22,39/32-32/32 =-0,6997. μο2 =-μο2 =-3,3319.po2 =-4,3092. po2 Οι(αέρα) (n-l)0,21 Vlo (n-1)0,232. Vlo O2 Νι 22,4/28,016 =0,7995.Ni 1 Ni Νι(αέρα) n 0,79. Vuo n.0,768. Vlo Ni ΗιΟ(αέρα) n.vlo.xiiio nμιότ Xii2o H2O ΗιΟ -- 22,4/18,016 H2O Π ίν α κ α ς 2.1. = 1,243.p,12 μιΐ2

36 Θερμογόνος Ικανότητα Υγρών Καυσίμων α/α Καύσιμο Θερμογόνος Ικανότητα (KJ/Kg) 1. Αιθύλη αλκοόλη CjHjOH (Μ=46,1 Kg/Kmole) Ηο Ηο Εξάνιο C&H14 (Μ=86,1 Kg/Kmole) Οκτάνιο CgHig (Μ =114 Kg/Kmole) Βενζόλιο ΟδΗβ (Μ=78,1 Kg/Kmole) Βενζίνη , Μίγμα βενζίνης - Βενζόλιου Καύσιμο Diesel Πολύ ελαφρό πετρέλαιο (EL) Ελαφρό (L) Μέσο (Μ) Βαρύ (S) Π ίν α κ α ς 2.2.

37 /7/yV4A/LT2.i.Πραγματικές και τυπικές ιδιότητες (κατά DIN 51603) πολύ ελαφρού πετρελαίου (EL) και βαρέως ΙΙολύ ελαφρό (EL) Βαρύ (S) DIN Πραγμ. (μέση συνηθ. τιμή) DIN Πραγμ. (μέση συνηθ. τιμή) Πυκνότητα στους 15 C [g/ml] max 0,860 περίπου 0,840 χωρίς στοιχεία χωρίς στοιχεία Σημεία αναφλέξεως C (σε κλειστό δοχείο) 55 >55 65 >80 (90-180) Ιξώδες Ιξώδες Ιξώδες cst σε 20 C Ε σε 20 C cst σε 50 C Ε σε 50 C ο 8 ίσ ε1 0 0 Ο Ε σε 100 C max 6 max 1,5 περίπου 4 Σημείο πήξεως C μικρότερο από -10 μικρότερο από -15 Περιεκτικότητα σε εξανθρακδιματα κατά 1,3 max 450 max 59 max 40 5,3 περίπου περίπου περίπου Conradson (Κ.μ. %) <0,05 περίπου 0,02 max 15 < 12 Περιεκτικότητα σε Sa (Κ.μ. %) max 0,8 0,3-0,8 max 2,8 2-2,5 Περιεκτικότητα σε νερό (Κ.μ. %) max 0,1 ελεύθερο max 0,5 περίπου 0,1 Περιεκτικότητα σε στερεά (Κ.μ. %) Κατώτερη θερμοκρασιακή ικανότητα (KJ/Kg) max 0,05 ελάχιστο 4 1,870 ελεύθερο περίπου max 0,5 ελάχιστο περίπου 0,1 περίπου Τέφρα (Κ.μ. %) max 0,01 ίχνη max 0,15 περίπου 0,04

38 Σύσταση και θερμογόνος ικανότητα υγρών καυσίμων (πετρελαίων) Είδος Πυκνότητ Σύσταση (κατά μάζες) % Ηο Hu Πετρελαίου α g/ml C Π Ο Ν S MJ/Kg Kcal/K MJ/Kg Kcal/Kg g Πολύ ελαφρό 0,840 85,9 13,0 0,4 0,7 45, , (EL) Ελαφρό 0,880 85,5 12,5 0,8 1,2 45, , (L) Μέσο 0,920 85,3 11,6 0,6 2,5 43, , (Μ) Βαρύ 1S) 0,970 84,0 11,0 1,11 0,3 9 3,5 42, , Π Ι Ν Α Κ Α Σ 2.4.

39 ΕΝΘΑΛΠΙΕΣ ΑΕΡΑ Ja-Jao (Jao = 2271,93 KJ/Mole) 9 C I Π ΙΝ Α Κ Α Σ 2.5.

40 ΕΝΘΑΛΠΙΕΣ ΚΑΥΣΑΕΡΙΟΥ ΚΑΝΟΝΙΚΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Jr-Jro (KJ/Mole) e c Jr-Jro 0 C Jr-Jp JrJr,

41 Π ΙΝ ΑΚΑΣ (KJ/Mole) ' 9588

42 Π ΙΝΑΚΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Η ετηδιωκόμενη ακρίβεια στα αποτελέσματα της άσκησης αυτής προϋποθέτει προσεκτική παρατήρηση κατά τη διαδικασία πραγματοποίησης του πειράματος. Η σταθεροποίηση του συστήματος για μεγάλο χρονικό διάστημα είναι δύσκολη, και απαιτεί συνδυασμένες ενέργειες στην προσδιδόμενη ποσότητα του καυσίμου και στην ποσότητα του νερού το οποίο αποχετεύεται, συμπαρασύροντας την ωφέλιμη ενέργεια της μονάδας. Ο συνδυασμός των εξισώσεων 2.1, 2.2, και 2.3 μας δίνει τη δυνατότητα εύρεσης του ολικού βαθμού απόδοσης του συστήματος λέβητα - καυστήρα. Έχοντας από την εξίσωση (2.9) τον λόγο αέρα της καύσης λ^, και από την (2.7) την θεωρητική ποσότητα αέρα η οποία απαιτείται για στοιχειομετρική καύση (μlo) μπορούμε να εντοττίσουμε την μάζα των καυσαερίων (μο) (σχέση 2.6) γνωρίζοντας όπ pl = x«x Plo Με την εύρεση της μο μας δίνεται η δυνατότητα εντοπισμού των θερμικών απωλειών των καυσαερίων Qg (σχέση 2.4), και των απωλειών ενέργειας τις οποίες έχουμε λόγω ακηνοβολίας και μεταφοράς από το περίβλημα του λέβητα προς το περιβάλλον (Qp) Οι τέσσερις μετρήσεις οι οποίες θα πραγματοποιηθούν για τις τέσσερις διαφορετικές θερμοκρασίες του νερού εξόδου από το λέβητα, θα μας δώσουν τέσσερις διαφορεηκές τιμές απωλειών λόγω ακηνοβολίας και μεταφοράς από το περίβλημα του λέβητα και τέσσερις διαφορετικές τιμές απωλειών των καυσαερίων Να κάνετε τα αντίστοιχα; διαγράμματα της μέσης θερμοκρασίας νερού του λέβητα χ = συναρτήσει των απωλειών αυτών Qf και Qg m 2 Τι παρατηρείτε από τα διαγράμματα αυτά και ποια είναι τα δικά σας συμπεράσματα από το συγκεκριμένο πείραμα;.

43 Ι1ΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ. Vw ΓΠ\ν Tc Τη he Hh Q.,., nib Q Tea T c hcu heo [IpC02 λα Me Qe Qf ^Qf It/min C C It/min C c: l * Μέτρηση 2" Μέτρηση 3" Μέτρηση 4" Μέτρηση Q i = Qmφ+ Q(i + Q i //«=... K ca l/k g κ α υ σ ίμ ο υ Α κ ρ ο φ ύ σ ιο (μ π έκ ) :... U S G / Η - 60" Π ίεση καυσίμου : 10 bar

44 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3η ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ ΧΩΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ

45 ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΑ ΧΩΡΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ 3.1. ΓΕΝΙΚΑ Σε αυτή την εργαστηριακή άσκηση προσδιορίζεται η θερμική ισχύς των θερμαντικών σωμάτων τα οποία είναι εγκατεστημένα στη μονάδα θέρμανσης του εργαστηρίου και τα οποία αποδίδουν θερμότητα με ακτινοβολία και θερμική μετάβαση. Τα θερμαντικά σώματα ακτινοβολίας (Ραντιατέρ) εκπέμπουν μέρος της θερμότητας τους με ακτινοβολία, ενώ τα σώματα θερμικής μετάβασης (Κονβεκτέρ) αποδίδουν θερμότητα σχεδόν αποκλειστικά με μετάβαση της θερμότητας με τη φυσική ροή των μορίων του αέρα. Τα θερμαντικά σώματα χρησιμοποιούν ως πρωτεύων μέσον το νερό το οποίο παρέχεται από δύο Boiler μέσα στα οποία μπορεί να θερμανθεί με ηλεκτρικές αντιστάσεις ή με τη βοήθεια λέβητα καύσης πετρελαίου ΘΕΩΡΙΑ Η ενέργεια που παρέχει στο θερμαντικό σώμα το πρωτεύον μέσο, μπορεί να προσδιοριστεί με μέτρηση της παροχής του κατά τη ροή του στο θερμαντικό σώμα και των θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών του στην είσοδο και στην έξοδο. ( h i - h. ) Q m h h2 Watt Kg/sec J/Kg

46 Ότιου m η μέση τιαροχή μάζας του πρωτεύοντος μέσου hi και h2 οι ειδικές ενθαλπίες του πρωτεύοντος μέσου, αντίστοιχα στην είσοδο και στην έξοδο του θερμαντικού μέσου [h,,h2= f (p,t)] Η ισχύς που υπολογίζεται με αυτόν τον τρόπο πολλαπλασιάζεται με τον ^, παραγοντα διόρθωσης 1+ β χδ Ρ για να γίνει αναγωγή στις συνθήκες πίεσης. Στη σχέση αυτή : β συντελεστής με την τιμή 0,3 για θερμαντικά σώματα ακτινοβολίας, και 0,5 για θερμανπκά σώματα θερμικής μετάβασης. Δρ = ρ - ρο όπου ρ είναι η μέση ατμοσφαιρική πίεση κατά τη διάρκεια της δοκιμής Ρο είναι η ατμοσφαιρική πίεση αναφοράς m bar Οι απαιτήσεις του πειράματος για σταθερές συνθήκες κατά τη διάρκεια της δοκιμής θεωρείται ότι έχουν ικανοποιηθεζ εάν οι αναγνώσεις που πραγματοποιούνται στο διάστημα έξι ίσων και διαδοχικών περιόδων, αποκλίνουν από τη μέση τιμή περισσότερο από: δεν ± 2 % για την παροχή. ± 0,2 C για τη θερμοκρασία. + 2% για την πίεση, ± 1 % για την ενέργεια που παρέχεται.

47 ΕΑ 3" Η τκχροχή πρέπει να ετπλέγεται με τέτοιο τρότιο. ώστε, όταν η μέση θερμοκρασία του νερού είναι τιερίπου 80 ± 3 C, η πτώση της θερμοκρασίας στη συσκευή να κυμαίνεται μεταζύ 20 ± 2 C για θερμανπκά σώματα απόδοσης θερμότητας με ακτινοβολία και μεταξύ 10 ± 2 C για τα σώματα απόδοσης θερμότητας με θερμική μετάβαση ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στη μονάδα θέρμανσης του εργαστηρίου είναι τοποθετημένα έξι θερμαντικά σώματα τα οποία είναι εφοδιασμένα με τα απαραίτητα όργανα για τον προσδιορισμό της θερμικής ισχύος καθενός χωριστά. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των σωμάτων είναι γραμμένα στον πίνακα ο οποίος ακολουθεί και η διάταξη των φαίνεται στο παρακάτω σχέδιο. Σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν στο θεωρητικό μέρος για κάθε θερμαντικό σώμα, εκτελούμε έξι μετρήσεις. Οι μετρήσεις αυτές λαμβάνονται στο τέλος έξι ίσων και διαδοχικών περιόδων και για να γίνουν αποδεκτές θα πρέπει να ικανοποιούνται οι συνθήκες οι οποίες αναφέρθηκαν σε σχέση με την παροχή, τη θερμοκρασία, την πίεση και την παρεχόμενη ενέργεια και συμπληρώνουμε μετρήσεων. τον αντίστοιχο πίνακα Συμπληρώστε τους αντίστοιχους πίνακες μετρήσεων..κάντε τις δικές σας παρατηρήσεις για την εκτέλεση και τα αποτελέσματα του πειράματος και αναπτύξτε τα συμπεράσματά σας για τα θερμαντικά σώματα με τα οποία ασχοληθήκαμε.

48 3.4. ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΩΜΑΤΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΨΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΑΞΟΝΩΝ ΜΗΚΟΣ ΕΝΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΟΝΒΕΚΤΟΡΑΣ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ FEROLI ΜΑΝΤΕΜΕΝΙΟ ALITUN PANEL DEF ΑΕΡΟΘΕΡΜΟ ΑΞΟΝΙΚΟ

49 ΔΙΑΤΑΞΗ ΘΕΡΜ ΙΚΩΝ ΣΩΜ ΑΤΩΝ 1. ΑΚΑΝ IV 505/20 2. ΚΟΝΒΕΚΤΟΡΑΣ 2Κ 650/ ΑΑΟΥΜΙΝΙΟΥ FEROLI KAL 700/10 4. ΜΑΝΤΕΜΕΝΙΟ AUTUN 3Κ 865/9 5. PANEL DEF 22/900/ ΑΕΡΟΘΕΡΜΟ ΑΞΟΝΙΚΟ Η ΔΕΙΚΤΗΣ ΡΟΗΣ 8. BOILER 9. ΚΥΚΑΟΦΟΡΗΤΗΣ 10. ΕΞΑΕΡΙΣΤΙΚΟ

50 EAJ] ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θερμαντικό Σώμα Ν... Τύπος θερμαντικού σώματος ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ρ εισόδου Ρ εξόδου V in T εισόδου T εξόδου hi hz Q ΜΟΝΑΔΕΣ m bar m bar 1/ min Kg / sec C «C J/Kg J/Kg Watt Π ΜΕΤΡΗΣΗ 2" ΜΕΤΡΗΣΗ 3 ΜΕΤΡΗΣΗ 4'' ΜΕΤΡΗΣΗ 5 ΜΕΤΡΗΣΗ 6 ΜΕΤΡΗΣΗ Ί'' ΜΕΤΡΗΣΗ Θερμοκρασία Χώρου ta =...C Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση ρ =... m bar Q n = ^ x Q =

51 Ε A 3'' ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θερμαντικό Σώμα Ν... Τύπος θερμαντικού σώματος : ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ρ εισόδου Ρ εξόδου V m T εισόδου T εξόδου h h: Q ΜΟΝΑΔΕΣ m bar m bar 1/ min Kg / sec c J/Kg J/Kg Watt 1" ΜΕΤΡΗΣΗ 2 ΜΕΤΡΗΣΗ 3" ΜΕΤΡΗΣΗ 4" ΜΕΤΡΗΣΗ 5" ΜΕΤΡΗΣΗ 6 ΜΕΤΡΗΣΗ 7 ΜΕΤΡΗΣΗ Θερμοκρασία Χώρου ta =... C Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση ρ =...ιη bar Qri = x Q =

52 ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θερμαντικό Σώμα Ν... Τύπος θερμαντικού σώματος ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ρ εισόδου Ρ εξόδου V m T εισόδου T εξόδου h h2 Q ΜΟΝΑΔΕΣ m bar m bar 1/ min Kg / sec C c J/Kg J/Kg Watt 1" ΜΕΤΡΗΣΗ 2" ΜΕΤΡΗΣΗ 3" ΜΕΤΡΗΣΗ 4 ΜΕΤΡΗΣΗ 5" ΜΕΤΡΗΣΗ 6" ΜΕΤΡΗΣΗ Τ ΜΕΤΡΗΣΗ Θερμοκρασία Χώρου ta =..."C Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση ρ =... m bar Q n - x Q =

53 ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θερμαντικό Σώμα Ν... Τύπος θερμαντικού σώματος ;. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ρ εισόδου Ρ εξόδου V m T εισόδου T εξόδου h h2 Q ΜΟΝΑΔΕΣ m bar m bar 1/ min Kg / sec C C J/Kg J/Kg Watt Π ΜΕΤΡΗΣΗ Ι'' ΜΕΤΡΗΣΗ 3" ΜΕΤΡΗΣΗ 4 ΜΕΤΡΗΣΗ 5 ΜΕΤΡΗΣΗ 6 ΜΕΤΡΗΣΗ 7" ΜΕΤΡΗΣΗ Θερμοκρασία Χώρου ta =... C Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση ρ =... m bar Q n = ^ x Q =

54 Ε A 3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θερμίχντικό Σώμα Ν... Τύπος θερμαντικού σώματος ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ρ εισόδου Ρ εξόδου V m T εισόδου T εξόδου hi h2 Q ΜΟΝΑΑΕΣ m bar m bar 1/ min Kg / sec C C J/Kg J/Kg Watt 1" ΜΕΤΡΗΣΗ 2" ΜΕΤΡΗΣΗ 3 ΜΕΤΡΗΣΗ 4" ΜΕΤΡΗΣΗ 5" ΜΕΤΡΗΣΗ 6" ΜΕΤΡΗΣΗ 7" ΜΕΤΡΗΣΗ Θερμοκρασία Χώρου ta =... Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση ρ =... m bar

55 ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Θερμαντικό Σώμα Ν... Τύπος θερμαντικού σώματος : ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ρ εισόδου Ρ εξόδου V m T εισόδου T εξόδου h h2 Q ΜΟΝΑΔΕΣ m bar m bar 1/ min K g /sec C J/Kg J/Kg Watt 1" ΜΕΤΡΗΣΗ 2" ΜΕΤΡΗΣΗ 3" ΜΕΤΡΗΣΗ 4 ΜΕΤΡΗΣΗ 5 ΜΕΤΡΗΣΗ 6 ΜΕΤΡΗΣΗ Τ ΜΕΤΡΗΣΗ Θερμοκρασία Χώρου ta =...C Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση ρ =... m bar

56 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4'' ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΔΑΠΕΔΟΥ ΜΕ ΖΕΣΤΟ ΝΕΡΟ

57 ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΔΑΠΕΔΟΥ ΜΕ ΖΕΣΤΟ ΝΕΡΟ 4.1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ γενικά Στόχος μιας σωστά ετηλεγμένης εγκατάστασης θέρμανσης αποτελεί η εξασφάλιση θερμικής άνεσης με τη μικρότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας στους χρήστες του κτηρίου.τα συστήματα θέρμανσης με ακτινοβολία υπερτερούν - κατά κανόνα - σε σύγκριση με τα συστήματα που λειτουργούν με μεταφορά.από αυτά τα συστήματα μεγάλων επιφανειών ή χαμηλών θερμοκρασιών, κυρίως η θέρμανση δαπέδου, προσφέρει την καλύτερη κατανομή θερμοκρασίας στο χώρο, και ακόμα είναι οικονομικότερη συνολικά ( κατασκευή, λειτουργία, ποιότητα ζωής ) σε κτήρια μόνιμης διανομής, κτήρια με μεγάλο ελεύθερο ύψος καθώς και σε περιπτώσεις θέρμανσης ανοικτών επιφανειών βασικές αρχές Το ανθρώπινο σώμα παράγει θερμότητα με το μεταβολισμό του σημαντικού της μέρος αποβάλλεται από το δέρμα προς το περιβάλλον, παρουσιάζοντας μια λειτουργική ομοιότητα - από φυσικά άτομα - με ένα θερμαντικό σώμα. Επομένως οι θερμικές συνθήκες του χώρου, που μέσα σε αυτό ζει και εργάζεται ο άνθρωπος, είναι καθοριστικής σημασίας τόσο για τη θερμική του άνεση όσο και για την ποιότητα ψύξης και εργασίας του. Οι συνθήκες αυτές καθορίζονται από :

58 τη θερμοκρασία του αέρα στο χώρο ( ti = C ) τη θερμοκρασία των επιφανειών που περιβάλλουν τον χώρο ( απόκλιση μικρότερη των 3 C από τη θερμοκρασία του αέρα του χώρου ). τη σχετική υγρασία ( 60 % έως 70 % για τις θερμοκρασίες αυτές) και τη κίνηση του αέρα μέσα στο χώρο (0,15-0,25 m / sec ). Επιδρούν ακόμη αποφασιστικά : η διατήρηση στα ετηθυμητά επίπεδα, σταθερή θερμοκρασία στο χώρο. η ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας σε οριζόντια έννοια. η σε κατακόρυφο έννοια υψηλότερη θερμοκρασία στο δάπεδο, σε λίγο χαμηλότερη στο ύψος κίνησης του χρήστη ( Ν 1, 60 m ) και ακόμη χαμηλότερη στο ύψος της οροφής και οππκά μεγέθη, το είδος ντυσίματος και εργασία, ο μεταβολισμός, η ηλικία, το γένος, η φυλή, και οι συνήθειες του χρήστη. Η μέση θερμοκρασία ( tw ) των ετηφανειών που περικλείουν τον χώρο ( τοίχοι οροφή δάπεδο, παράθυρα, πόρτες, θερμανηκά σώματα, αντικείμενα ), από τις οποίες ο χρήστης δέχεται και ταυτόχρονα εκπέμπει προς αυτές ακτινοβολία υπολογίζεται από τον τύπο : tw = Σ (Ρί ti) / ΣΓι όπου Ρί είναι οι επιφάνειες και ti οι αντίστοιχες θερμοκρασίες τους. ΡΙ επιφανειακή θερμοκρασία του δαπέδου με το οποίο ο χρήστης έρχεται σε άμεση επαφή, είναι κλειδί που έχει ξεχωριστή σημασία και πρέπει να είναι μικρότερη από οριακές τομές που καθορίζουν σχετικές αρχές της ιατρικής. Η θερμοκρασία δαπέδου χώρου συνεχής παραμονής δεν επιτρέπεται να είναι μεγαλύτερη από C, γιατί σε αντίθετη περίπτωση δεν επάγεται από τα πόδια το απαραίτητο ποσό θερμότητας. Για λουτρά και πισίνες όπου η κυκλοφορία γίνεται με γυμνά πόδια, η μέγιστη θερμοκρασία μπορεί να κυμανθεί από C και για χώρους ή ζώνες χωρών που σπάνια χρησιμοποιούνται ( περιφερειακές ζώνες δίπλα σε τοίχους ή παράθυρα) μέχρι 35 C,

59 Ε.Α, 4''&5 ' Η θερμοκρασία που αισθάνεται τελικά ο άνθρωπος ( αισθητή θερμοκρασία Ιε ) καθορίζεται κατά προσέγγιση από τον αριθμητικό μέσο των θερμοκρασιών αέρα και περιβαλλόντων επιφανειών. te=(t. + t<,)/2 Στο σχήμα 4.1 φαίνεται η θερμοκρασία άνεσης ανάμεσα στην αισθητή θερμοκρασία του αέρα του χώρου C σε συνάρτηση με τη μέση θερμοκρασία tw των επιφανειών που περικλείουν το χώρο. ΙΟ C 30 δ ε ρ μ ο κ ρ α σ ί α τοο ά έ ρ α Σχήμα 4.1. Περιοχή ανέσεοις για διάφο/. θερμοκρασίαν; επιφανειών tw θερμοκρασίες αέρα ti. Από το διάγραμμα αυτό προκύπτει ότι χαμηλή θερμοκρασία επιφανειών σε συνδυασμό με υψηλές του αέρα ( παραδοσιακά συστήματα θερμοκρασίας, ελλυτής θερμομόνωση ) καθώς επίσης χαμηλές θερμοκρασίες αέρα σε συνδυασμό με υψηλότερες θερμοκρασίες περιβαλλόντων επιφανειών (θέρμανση με μεγάλη επιφανειακή ακηνοβολία, ενισχυμένη θερμομόνωση ) μπορεί να οδηγήσουν σε αποδεκτές αισθητές θερμοκρασίες.

60 Ε Α. 4 & S" Στα συστήματα θέρμανσης με ακτινοβολία ο αέρας του χώρου θερμαίνεται από τους τοίχους, την οροφή, το δάπεδο και η θερμοκρασία του είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία ακηνοβολίας του περιβάλλοντα χώρου. Αν και στην περίπτωση αυτή η θερμοκρασία του αέρα ανεβαίνει αργότερα, το αίσθημα της θερμικής άνεσης δημιουργείται σύντομα. Ο ψυχρός καθαρός αέρας που προσάγεται στο χώρο για ανανέωση, θερμαίνεται σύντομα ερχόμενος σε επαφή με τους τοίχους και εδώ γίνονται αισθητά ψυχρά ρεύματα. Οι διαφορές θερμοκρασίας καθ ύψος πλησιάζουν το ιδεώδες και οι θερμικές απώλειες είναι μικρότερες από τα συστήματα μεταφοράς. Σχήμα 4.2. OLθέρμανση με κοινό θερμαντικό σώμα, β. θέρμανση δαπέδου. ί θερμός οίρας Κρύος αίρος

61 16* * "20*24* 1. Θεωρητικά ιδανική θέρμανση. 2. "Ρυθμιζόμενη" δατιεδοθέρμανση. 3. θερμαντικό σώμα σε εσωτερικό τοίχο. 4. θερμαντικό σώμα σε εξωτερικό τοίχο. 5. Θέρμανση με ζεστό νερό. 6. Θέρμανση οροφής. Σχήμα 4.3. Διαγράμματα κατακόρυφης κατανομής θερμοκρασιών για τη σύγκριση διαφόρων συστημάτων θέρμανσης. Το σύνολο της θερμότητας που προσάγει με μεταφορά και ακπνοβολία το σύστημα θέρμανσης στο χώρο, μπορεί να παρασταθεί απλοποιημένα με την σχέση : Q o l = F a o ( t l - t 2 ) σ ε W όπου A η επιφάνεια σε m 3οΐ συντελεστής συνολικής μεταβίβασης W / m" Κ 3οι= 3 κ + 35 (συνήθως= ll,6w/m^k)

62 3κ μεταβίβαση με μεταφορά 3$ μεταβίβαση με ακτινοβολία ti η θερμοκρασία της θερμαντικής ε^φάνειας σε C Ϊ2 η θερμοκρασία του αέρα του χώρου σε C Η παραπάνω σχέση οδήγησε στη δημιουργία των όρων σύστημα θέρμανσης υψηλής θερμοκρασίας με θερμοκρασία εισόδου νερού C και μικρής σχετικά επιφάνειας θέρμανσης και σύστημα θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας με μέγιστες θερμοκρασίες εισόδου C και μεγάλης επιφάνειας θέρμανσης. Ουσιαστικό σημείο διαφοροποίησης των δύο συστημάτων είναι το μεγαλύτερο ποσοστό μετάδοσης θερμότητας με μεταφορά στα υψηλής θερμοκρασίας (περίπου 70% μεταφορά και 30% ακτινοβολία ) ενώ οι αναλογικές είναι αντίστροφες στα χαμηλής θερμοκρασίας συστήματα που για αυτό το λόγο αυτό συχνά αναφέρεται και στα συστήματα ακπνοβολίας. Η απόδοση θερμότητας από τις θερμαντικές επιφάνειες ακτινοβολίας περιορίζεται σε ορισμένα όρια επειδή οι θερμοκρασίες που επιτρέπεται να αναπτυχθούν σε αυτές είναι περιορισμένες. Συνήθως έχουμε για θερμαντική επιφάνεια οροφής μέση θερμοκρασία οροφής ίο = 35 C απόδοση θέρμανσης q = 140 w/m^ to = 40 "C απόδοση θέρμανσης q = 175 w/m^ to = 45 C απόδοση θέρμανσης q = 200 w/m^ και για θερμαντική ετηφάνεια δαπέδου, μέση θερμοκρασία δαπέδου ίρβ = 25 C απόδοση θέρμανσης qpb= 70 w/m^ tpb = 30 "C απόδοση θέρμανσης qpb = 105 w/m" Από τα παραπάνω γίνεται φανερό όη μια σωστή, από πλευράς οικονομίας και λειτουργίας, θέρμανσης δαπέδου προϋποθέτει την καλή θερμομόνωση του κηρίου.

63 αρχή λειτουργείας Σαν πρώτη ύλη καυσίμου - ενέργειας χρησιμοποιούνται στερεά, υγρά ή αέρια καύσιμα, ηλεκτρισμός και ηλιακή ενέργεια. Η αναγκαία θερμότητα παράγεται με λέβητες, σύστημα αποθήκευσης νυχτερινού ρεύματος, αντλίες θερμότητας, ηλιακούς συλλέκτες. Η τελική επιλογή καυσίμου και συστήματος θέρμανσης του νερού - που μεταφέρει τη θερμότητα με τις ακτινώσεις στο δάπεδο - γίνεται κάθε φορά μετά από σχετική τεχνικοοικονομική μελέτη. Οι δηλώσεις - σήμερα σχεδόν πάντα από πλαστικό υλικό - ενσωματώνονται συνήθως μέσα σε ένα στρώμα από λεπτό σκυρόδεμα (κολυμβητό δάπεδο) και θερμαίνοντας το θερμαίνουν στη συνέχεια με ακτινοβολία κυρίως (56-77 %) το χώρο. Το όλο σύστημα συμπληρώνεται με αυτοματισμούς για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας της επιφάνειας δαπέδου, ρυθμίζοντας τη θερμοκρασία εισόδου - εξόδου του νερού, σε συνάρτηση με τις εξωτερικές συνθήκες με στόχο τη δημιουργία θερμικής άσκησης στο χώρο, κατασκευή Η κατασκευή και η εγκατάσταση της θερμοκρασίας δαπέδου χαρακτηρίζεται από ευκολία και ταχύτητα. Οι εργασίες που γίνονται κατά σειρά είναι: εξομάλυνση της πάνω επιφάνειας της φέρουσας κατασκευής. πιθανή τοποθέτηση φράγματος υδρατμού της υγρασίας αν ο κάτω χώρος είναι υγρός (φύλλο P.V.C.). τοποθέτηση περιμετρικά ηχομονωηκών - θερμομονωτικών περιθωρίων. τοποθέτηση πλακών θερμοηχομονωτικού σε κατάλληλο πάχος.