ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Σ.Τ.ΕΦ. ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΕΞΕΤΑΣΤΩΝ Απρίλιος 2014 Μιχαήλ Βλαχογιάννης Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός Νικόλαος Απ. Καμπούρας Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός M.Sc.
Συστήματα θέρμανσης Κεντρικά Τοπικά ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 2
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΠΗΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΗΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΥΣΗΣ (Λέβητας, καυστήρας κ.λπ.) ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ (ψυκτικά μηχανήματα, αερόθερμα) ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 3
Το σύστημα παραγωγής θερμότητος Ένα σύστημα κεντρικής θέρμανσης (σύστημα καύσης) αποτελείται Το σύστημα διανομής με τον φορέα θερμότητος Τις τερματικές μονάδες ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 4
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 5
Αρχή λειτουργίας λέβητα ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 6
Ελαττώνοντας την πίεση ελαττώνουμε το σημείο βρασμού του ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 7 νερού
Σύμφωνα με τον ΕΛ.Ο.Τ. 234 σαν Λέβητες Θέρμανσης θεωρούνται οι συσκευές παραγωγής θερμότητας, για θέρμανση νερού ή παραγωγή ατμού, με εστίες καύσης για στερεά καύσιμα ή καυστήρες για υγρά και αέρια καύσιμα, όταν η θερμοκρασία εξόδου του νερού σαν φορέα θερμότητος δεν ξεπερνά τους 130 o C και η πίεση λειτουργίας του ατμού σαν φορέα θερμότητος δεν ξεπερνά τα 2,5 bar. Ονομαστική ισχύς του λέβητα είναι η μέγιστη διαρκής ισχύς (η μέγιστη ωριαία ωφέλιμη ποσότητα θερμότητος που μεταδίδεται στον φορέα θερμότητος νερό ή ατμό) και η οποία δηλώνεται από τον κατασκευαστή για συγκεκριμένα καύσιμα. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 8
Εναλλάκτης θερμότητας, είναι η συσκευή, η οποία διευκολύνει την μετάδοση θερμότητας, από ένα θερμό μέσο σε ένα άλλο ψυχρότερο. Παράμετροι που χαρακτηρίζουν έναν εναλλάκτη θερμότητας : συντελεστής θερμοπερατότητας επιφάνεια εναλλαγής διαφορά θερμοκρασίας (θερμού ψυχρού) χρόνος επαφής θερμού-ψυχρού ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 9
Ο ΛΕΒΗΤΑΣ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΧΡΟΝΟΣ ΕΠΑΦΗΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟ ΤΗΤΟΣ ΔΙΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΕΝΑΛΛΑΓΗΣ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 10
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 11
Κατηγορίες Λεβήτων I. Ανάλογα με το καύσιμο σε : στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων. II. Ανάλογα με τα καυσαέρια σε : φλογοαυλωτούς και υδραυλωτούς. III. Ανάλογα με την πίεση στον θάλαμο καύσης : υπερπιεστικούς και ατμοσφαιρικούς. IV. Ανάλογα με το υλικό κατασκευής σε : χαλύβδινους και χυτοσιδηρούς. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 12
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 13
Φλογοαυλωτοί λέγονται οι λέβητες στους οποίους τα καυσαέρια κυκλοφορούν μέσα στους αυλούς. Υδραυλωτοί λέγονται οι λέβητες στους οποίους το νερό κυκλοφορεί μέσα στους αυλούς. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 14
Υπερπιεστικοί λέγονται οι λέβητες που παρουσιάζουν υπερπίεση στον θάλαμο καύσης. Υποπιεστικοί ή ατμοσφαιρικοί λέγονται οι λέβητες που παρουσιάζουν υπoπίεση στον θάλαμο καύσης. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 15
ΧΥΤΟΣΙΔΗΡΟΙ ΧΑΛΥΒΔΙΝΟΙ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 16
Αντίθλιψη λέβητα λέγεται το σύνολο των γραμμικών αντιστάσεων και των αντιστάσεων μορφής που συναντούν τα καυσαέρια κατά την κίνησή τους μέσα στον λέβητα. Επιφάνεια εναλλαγής του λέβητα ονομάζεται η επιφάνεια ανάμεσα στην παραγόμενη θερμότητα και στο νερό. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 17
Παράπλευρη επιφάνεια θαλάμου καύσης Επιφάνεια εναλλαγής λέβητα : Παράπλευρη επιφάνεια αυλών Εμβαδόν καθρέπτη Εμβαδόν μετωπικής ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. επιφάνειας 18
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 19
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 20
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 21
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 22
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 23
Εμπειρική τιμή αναφοράς θερμικού φορτίου, για λέβητα θέρμανσης νερού φλογοαυλωτό. 23.000 kcal/h m 2 35.000 kcal/h m 2 Ανεξάρτητα από το ποσό θερμότητος που θα δημιουργηθεί στον θάλαμο καύσης του λέβητα, στον φορέα θα μεταφερθεί θερμότητα αντίστοιχη προς την επιφάνεια εναλλαγής. Το επιπλέον ποσό θα αποβληθεί με τα καυσαέρια. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 24
Αρχή λειτουργίας επίτοιχου ατμοσφαιρικού λέβητα αερίου για θέρμανση και παραγωγή ΖΝΧ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 25
Επίτοιχος λέβητας αερίου ατμοσφαιρικός ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 26
Αρχή λειτουργίας επίτοιχου υπερπιεστικού λέβητα (αερίου) για θέρμανση και παραγωγή ΖΝΧ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 27
Επίτοιχος λέβητας αερίου υπερπιεστικός ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 28
Σκοπός του καυστήρα είναι η δημιουργία η διατήρηση και ο έλεγχος της φλόγας στον θάλαμο καύσης του λέβητα. Το τρίγωνο της φωτιάς Τα εξαρτήματα του καυστήρα αποσκοπούν : στην παροχή καυσίμου στην παροχή αέρα στην δημιουργία σπινθήρα στην επιτήρηση της φλόγας ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 29
Ορισμός Καυστήρες ονομάζουμε, τις συσκευές εκείνες που διαθέτουν τον κατάλληλο εξοπλισμό και τους αναγκαίους αυτοματισμούς για: 1. Την προσαγωγή της απαιτούμενης ποσότητας καυσίμου. 2. Την ανάμειξη του καυσίμου με τον απαραίτητο ατμοσφαιρικό αέρα, για να καεί. 3. Την ανάφλεξη του καυσίμου. 4. Τον έλεγχο της καύσης. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 30
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 31
Οι καυστήρες διασκορπισμού διακρίνονται σε: 1 Καυστήρες με έγχυση 2 Καυστήρες διασκορπισμού 3 Καυστήρες περιστροφής ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 32
Σε πολύ μικρές ισχείς (π.χ. σόμπες πετρελαίου) χρησιμοποιούνται καυστήρες που βασίζουν την λειτουργία τους στην εξάτμιση του πετρελαίου, η οποία πραγματοποιείται σε μια μικρή λεκάνη που θερμαίνεται από την ίδια την φλόγα. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 33
Τόσο οι καυστήρες διασκορπισμού όσο και οι καυστήρες περιστροφής επιδιώκουν να: Μετατρέψουν το υγρό καύσιμο σε μικροσκοπικά σταγονίδια δηλαδή να το εκνεφώσουν. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 34
Στους καυστήρες διασκορπισμού η εκνέφωση του καυσίμου επιτυγχάνεται μέσω ειδικών ακροφυσίων τα επονομαζόμενα «μπέκ» Το καύσιμο ευρισκόμενο υπό υψηλή πίεση αναγκάζεται να διέλθει από μια μικρή στένωση και κατόπιν να εκτονωθεί απότομα. Τα μπέκ μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε καύσιμα τα οποία έχουν σχετικά μικρό ιξώδες. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 35
Στους καυστήρες διασκορπισμού η εκνέφωση επιδιώκεται να γίνει μέσω της περιστροφικής κινήσεως ενός κυπέλλου. Από τον πυθμένα του κυπέλλου εισέρχεται καύσιμο. Ο υψηλός αριθμός στροφών με τις οποίες περιστρέφεται το κύπελλο δημιουργεί τεράστιες φυγόκεντρες δυνάμεις οι οποίες πιέζουν το καύσιμο στα τοιχώματα ενώ ο εσωτερικός χώρος παραμένει κοίλος. Φτάνοντας το καύσιμο στα χείλη του κυπέλλου εκσφενδονίζεται στον χώρο υπό μορφή σταγονιδίων. Η μέθοδος εφαρμόζεται σε καύσιμα με ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 36 μεγάλο ιξώδες.
Στους καυστήρες περιστροφής το πετρέλαιο μέσω ενός κοίλου περιστρεφόμενου άξονα, με φυσική ροή φθάνει σε ένα κυλινδρικό κύπελλο στο άκρο του άξονα. Το πετρέλαιο κατανέμεται ομοιόμορφα στην εσωτερική επιφάνεια του κυπέλλου λόγω της φυγοκέντρου δυνάμεως και εκσφενδονίζεται με μεγάλη ταχύτητα από τα χείλη του κυπέλλου. Οι καυστήρες πετρελαίου είναι κατάλληλοι για κάθε καύσιμο και κυρίως για μαζούτ. Η παροχή τους μπορεί να φθάσει μέχρι 4.000 kg/h. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 37
Αρχή λειτουργίας καυστήρα διασκορπισμού ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 38
Σε κάθε καυστήρα πετρελαίου διακρίνουμε τα παρακάτω συστήματα : Σύστημα παροχής καυσίμου Σύστημα παροχής αέρα Σύστημα έναυσης Σύστημα ελέγχου και αυτοματισμού ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 39
Καυστήρας πετρελαίου ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 40
Καυστήρας πετρελαίου ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 41
Ανατομία ενός καυστήρα πετρελαίου ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 42
Τα μέρη ενός καυστήρα πετρελαίου ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 43
Η εξοικονόμηση ενέργειας στην θέρμανση εξαρτάται και από τον βαθμό απόδοσης της καύσης 1 Όσο καλύτερη είναι η εκνέφωση του καυσίμου τόσο αυξάνεται ο βαθμός απόδοσης της καύσης 2 Η καλή εκνέφωση εξαρτάται από την καλή λειτουργία του μπέκ 3 ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 44
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 45
Διάφοροι τύποι μπέκ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 46
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 47
Πρίν εκτονωθεί το καύσιμο αποκτά μια περιστροφική κίνηση με την βοήθεια αυλακών ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 48
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 49
Κίνηση του αέρα σε κοίλο κώνο ψεκασμού ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 50
Κίνηση του αέρα σε πλήρη κώνο ψεκασμού ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 51
0,14 bar έως 0,21 bar 0,21 bar έως 0,70 bar ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 52
0,30 bar έως 7 bar 0,35 bar έως 20 bar ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 53
Τρόποι ψεκασμού μπέκ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 54
Χυτοσιδηρός λέβητας με ενσωματωμένο καυστήρα Χυτοσιδηρός λέβητας με ενσωματωμένο καυστήρα και μπόιλερ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 55
Σώματα Ακτινοβολίας Τερματικές μονάδες σε κεντρικό σύστημα θέρμανσης με λέβητα καυστήρα Κονβέκτορς φυσική μεταφορά Fan coils εξαναγκασμένη μεταφορά ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 56
Τα θερμαντι κά σώματα ακτινοβο λίας διακρίνο νται στα: Διακοσμητικά Τύπου «Άβακα» Τύπου Πάνελ Κλασσικά σώματα με φέτες «Ακάν» ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 57
Κατανομή θερμοκρασίας σε εσωτερικό χώρο με θερμαντικό σώμα ακτινοβολίας Κατανομή θερμοκρασίας σε ένα θερμαντικό σώμα ακτινοβολίας όταν αυτό λειτουργεί σωστά και όταν η ροή του νερού εμποδίζεται ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 58
Ακάν Πάνελ Κονβέκτορ Άβακας ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 59
Τα σώματα τύπου «Ακάν» και τα τύπου πάνελ, για την ίδια θερμική απόδοση και την ίδια διάσταση βάθους, έχουν το ίδιο ύψος και το ίδιο πλάτος. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 60
ΚΚΜ Συσκευές τύπου Fan coil Τερματικές μονάδες σε συστήματα θέρμανσης με πηγή ενέργειας την ηλεκτρική ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 61
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 62
TOΠIKA ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΠΗΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΗΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΥΣΗΣ (Σόμπες) ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ, ΑΕΡΟΘΕΡΜΑ, ΘΕΡΜΟΠΟΜΠΟΙ, ΘΕΡΜΟΣΥΣΣΩΡΕΥΤΕΣ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 63
Οι σόμπες ανάλογα με το καύσιμο διακρίνονται σε : ξυλόσομπες πετρελαίου αερίου αλογόνου Τα αερόθερμα είναι συσκευές οι οποίες αποτελούνται από έναν ανεμιστήρα και μια ηλεκτρική αντίσταση. Ο ανεμιστήρας αναρροφά αέρα από το περιβάλλον. Ο αέρας ερχόμενος σε επαφή με την ηλεκτρική αντίσταση θερμαίνεται και με την ώθηση του ανεμιστήρα προσάγεται στον χώρο. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 64
Σόμπα υγραερίου Αερόθερμο Σόμπα πετρελαίου Σόμπα αλογόνου ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 65
Οι θερμοπομποί εξωτερικά ομοιάζουν με τα θερμαντικά σώματα τύπου «πάνελ». Αποτελούνται από ηλεκτρικές αντιστάσεις. Όταν θερμανθούν οι αντιστάσεις μεταδίδουν την θερμότητα και με ακτινοβολία και με μεταφορά. Δημιουργείται μια φυσική κυκλοφορία του αέρα όπως και στα θερμαντικά σώματα. Ουσιαστικά η λειτουργία τους είναι ίδια με αυτή των θερμαντικών σωμάτων, διαφέρει μόνο η πηγή ενέργειας. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 66
Οι θερμοσυσσωρευτές εκμεταλλεύονται την παροχή φθηνότερου νυχτερινού ρεύματος από την ΔΕΗ. Η αρχή λειτουργίας τους στηρίζεται στην αποθήκευση θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτα και την απόδοση της ενέργειας αυτής κατά την διάρκεια όλου του 24ώρου. Οι θερμοσυσσωρευτές αποτελούνται από πυρίμαχα τούβλα και ηλεκτρικές αντιστάσεις. Το ηλεκτρικό ρεύμα διαβιβάζεται στις αντιστάσεις κατά την διάρκεια της νύχτας, οπότε και ισχύει το φθηνότερο νυχτερινό τιμολόγιο ρεύματος, και έτσι παράγεται θερμότητα, η οποία αποθηκεύεται στα πυρότουβλα, τα οποία έχουν ιδιαίτερα μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Η θερμότητα αυτή, με διάφορους τρόπους, ανάλογα με τον τύπο του θερμοσυσσωρευτή, αποδίδεται στο περιβάλλον κατά την ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 67 διάρκεια όλου του 24ώρου.
Οι θερμοσυσσωρευτές είναι κυρίως δύο τύπων: Στατικοί και Δυναμικοί. Θερμοσυσσωρευτές χωρίς ρυθμιζόμενη εκφόρτιση, γνωστοί ως στατικοί θερμοσυσσωρευτές. Σ αυτούς, η θερμότητα εκφορτίζεται με φυσική μεταφορά και με ακτινοβολία, η δε θερμική τους ροή δεν είναι δυνατόν να μεταβάλλεται από τον χρήστη, παρά μόνο με ρύθμιση εκ των προτέρων της απορροφούμενης ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ ηλεκτρικής Ν. ενέργειας. 68
Οι Θερμοσυσσωρευτές με ρυθμιζόμενη εκφόρτιση, γνωστοί ως δυναμικοί θερμοσυσσωρευτές. Σ αυτούς, η θερμική ροή είναι δυνατό να μεταβάλλεται από το χρήστη με την βοήθεια ανεμιστήρων, διαφραγμάτων, περσίδων ή αυτομάτων ή μη διατάξεων ενσωματωμένων στην συσκευή, ώστε να ρυθμίζεται η θερμοκρασία του χώρου στον οποίο είναι εγκατεστημένοι. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 69
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 70
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 71
ΜΟΝΟ ΓΙΑ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΜΕ ΛΕΒΗΤΑ- ΚΑΥΣΤΗΡΑ Το σύστημα διανομής μπορεί να είναι: Μονοσωλήνιο Δισωλήνιο ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 72
Βρόγχος μονοσωληνίου συστήματος ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 73
Σε κάθε βρόγχο μονοσωληνίου συστήματος δεν πρέπει να τοποθετούμε περισσότερα από δύο θερμαντικά σώματα διότι: 1. Δεν είναι δυνατός ο υπολογισμός της μέσης θερμοκρασίας του τρίτου σώματος κλπ. 2. Η πτώση της θερμοκρασίας του νερού μετά το δεύτερο σώμα είναι τόσο μεγάλη, ώστε ελαχιστοποιείται η απόδοση οποιουδήποτε σώματος. Η ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΟΤΑΝ ΣΕ ΚΑΘΕ ΒΡΟΓΧΟ ΥΠΑΡΧΕΙ ΜΟΝΟ ΕΝΑ ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΟ ΣΩΜΑ Δισωλήνιο σύστημα ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 74
«Αντίστροφη επιστροφή» (reverse return) Σε κάθε δισωλήνιο σύστημα πρέπει να υπάρχει αντίστροφη επιστροφή, ούτως ώστε το υδραυλικό κύκλωμα να είναι εξισορροπημένο. Εξαίρεση μπορούν να αποτελέσουν οι οικιακές εγκαταστάσεις όπου τα μήκη των σωληνώσεων είναι πολύ μικρά. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 75
ΜΟΝΟ ΓΙΑ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΜΕ ΤΕΡΜΑΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΤΥΠΟΥ FAN COILS Μπορούμε να έχουμε τετρασωλήνιο σύστημα διανομής ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 76
Ελάχιστα απαιτούμενα εξαρτήματα συστήματος κεντρικής θέρμανσης 1. Λέβητας 2. Καυστήρας 3. Κυκλοφορητής 4. Θερμαντικά σώματα 5. Σωληνώσεις δικτύου 6. Δοχείο διαστολής 7. Δικλείδα εκτόνωσης 8. Καπναγωγός 9. Καπνοδόχος 10. Αυτόματος πλήρωσης 11. Όργανα ελέγχου 12. Πίνακας ελέγχου λέβητα ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 77
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 78
1 2 Εάν κατά την εγκατάσταση του συστήματος θέρμανσης η πτώση πίεσης στο σύστημα διανομής προκύψει μικρότερη από την υπολογισθείσα, τότε ο κυκλοφορητής θα διακινεί μεγαλύτερη παροχή από την υπολογισθείσα, με αποτέλεσμα το νερό να μην μένει μέσα στον λέβητα τον απαραίτητο χρόνο και συνεπώς να μην θερμαίνεται. Εάν συμβεί το αντίθετο τότε ο κυκλοφορητής δεν θα μπορέσει να στείλει το νερό στο πιο απομεμακρυσμένο σημείο. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 79
Το δοχείο διαστολής απορροφά τις διαστολές του όγκου του νερού λόγω αύξησης της θερμοκρασίας και διατηρεί την πίεση του κυκλώματος σταθερή. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 80
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 81
Διατάξεις ασφαλείς στον λέβητα καυστήρα: 1. Θερμοστάτης καυστήρα 2. Θερμικό 3. Σύστημα επιτήρησης φλόγας (φωτοκύτταρο-εγκέφαλοςηλεκτρομαγνητική) Διατάξεις ασφαλείς στο υδραυλικό κύκλωμα: 1. Ασφαλιστικό 2. Δοχείο διαστολής 3. Εξαεριστικό 4. Βαλβίδες διαφορικής πίεσης ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 82
Μονοζονικό σύστημα με θερμαντικά σώματα και fan-coils ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 83
Πολυζονικό σύστημα με θερμαντικά σώματα, fan-coils και κλιματιστική μονάδα ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 84
Σύστημα αυτονομίας σε πολυκατοικία ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 85
Η διαστασιολόγηση μιας εγκατάστασης Κ.Θ. με λέβητα καυστήρα περιλαμβάνει: Υπολογισμό Θερμικών απωλειών Υπολογισμό επιλογή θερμαντικών σωμάτων Υπολογισμό ισχύος λέβητακαυστήρα Διαστασιολόγηση σωληνώσεων ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 86
Οι θερμικές απώλειες οφείλονται στην μεταφορά θερμότητος με αγωγιμότητα και μεταφορά, από τον εσωτερικό χώρο στο εξωτερικό περιβάλλον. Σε αντίθεση με τον κλιματισμό δεν έχουμε ακτινοβολία. Η «έξοδος» της θερμότητος γίνεται από τους εξωτερικούς τοίχους και ανοίγματα, την οροφή και το δάπεδο. Θα πρέπει λοιπόν να υπολογισθούν οι συντελεστές θερμοπερατότητος για τα ανωτέρω. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 87
Οι συντελεστές θερμικής μετάβασης «α» και θερμικής αγωγιμότητος «λ» επιλέγονται ανάλογα με το υλικό από τους αντίστοιχους πίνακες της ΤΟΤΕΕ 20701-2 ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 88
Από κάθε εξωτερικό στοιχείο το ποσό θερμότητος που «διαφεύγει» λόγω αγωγιμότητος είναι: Q A = UF(t i t a ) Οι θερμικές απώλειες είναι το άθροισμα των απωλειών λόγω αγωγιμότητος, των απωλειών λόγω διείσδυσης του αέρα από τις χαραμάδες και των απωλειών λόγω των θερμογεφυρών. Q AΠ = ΣQ Α + ΣQ a + ΣQ ψ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 89
Οι απώλειες αγωγιμότητος προσαυξάνονται με δύο συντελεστές. Τον συντελεστή προσανατολισμού Ζ Π Τον συντελεστή διακοπτόμενης λειτουργίας Ζ Δ Q AΠ = ΣQ Α (1+Ζ Π +Ζ Δ ) + ΣQ a + ΣQ ψ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 90
Η επιλογή του συντελεστή Ζ Δ γίνεται από τον ανωτέρω πίνακα και με την βοήθεια του συντελεστή μέσης διαθέρμανσης D ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 91
ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 92
Σε μια εγκατάσταση κεντρικής θέρμανσης με λέβητακαυστήρα ισχύει η θεωρητική παραδοχή ότι το νερό εξέρχεται από τον λέβητα και φθάνει στα σώματα σε θερμοκρασία 90 o C και εξέρχεται από τα σώματα και φθάνει στον λέβητα σε θερμοκρασία 70 o C. Όλοι οι κατασκευαστές θερμαντικών σωμάτων έχουν διαστασιοποιήσει και τυποποιήσει τα προϊόντα τους για θερμοκρασία εισόδου 90 o C και εξόδου 70 o C ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 93
Ονομάζουμε ενεργό θερμοκρασία θερμαντικού σώματος: Για θερμοκρασία εισόδου 90 o C, θερμοκρασία εξόδου 70 o C και θερμοκρασία εσωτερικού χώρου 20 o C η μέση ενεργός θερμοκρασία λαμβάνει την τιμή 60 o C Η ισχύς ενός θερμαντικού σώματος αναφέρεται σε μέση ενεργό θερμοκρασία 60 o C και συμβολίζεται Q 60. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 94
Όταν χρησιμοποιείται διαφορετική μέση ενεργός θερμοκρασία t m τότε η θερμαντική ισχύς που πρέπει να έχει το σώμα είναι: Όταν έχουμε μεγάλα μήκη σωληνώσεων θα πρέπει να υπολογίζεται και η πτώση της θερμοκρασίας πρίν την είσοδο του νερού στο θερμαντικό σώμα. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 95
Παράδειγμα: Να επιλεγεί θερμαντικό σώμα για έναν χώρο με θερμικές απώλειες 2.000 kcal/h. Η εγκατάσταση εργάζεται με νερό σε θερμοκρασίες 70 o C / 55 o C. Η πτώση θερμοκρασίας πρίν την είσοδο στο θερμαντικό σώμα είναι 0,5 o C Εσωτερική θερμοκρασία χώρου 20 o C. Θερμοκρασία εισόδου του νερού στο σώμα 70 o C - 0,5 o C = 69,5 o C Θερμοκρασία εξόδου του νερού από το σώμα 69,5 o C - 15 o C = 54,5 o C ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 96
Άρα η μέση ενεργός θερμοκρασία είναι : Η θερμαντική ισχύς Q 60 είναι : ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 97
Στην θέρμανση ισχύουν οι σχέσεις: 1000W = 860 kcal/h 1kW = 860 kcal/h. Συνεπώς για να μετατρέψουμε τα kw σε kcal/h πολλαπλασιάζουμε με 860 και αντιστρόφως για να μετατρέψουμε τα kcal/h σε kw διαιρούμε με 860. ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 98
Παράδειγμα: Να επιλεγούν τρία όμοια θερμαντικά σώματα για έναν χώρο με θερμικές απώλειες 3.000 kcal/h. Η εγκατάσταση εργάζεται με νερό σε θερμοκρασίες 80 o C / 65 o C. Πρόκειται για εγκατάσταση μονοσωληνίου. Εσωτερική θερμοκρασία χώρου 20 o C. Εφ όσον πρόκειται για τρία όμοια σώματα τότε σε κάθε ένα θα αντιστοιχεί ισχύς 1.000 kcal/h. Συνολική παροχή νερού (3.000 kcal/h)/(15 o C)= 200 lt/h ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 99
Συνήθως υπάρχει προρύθμιση από κάθε σώμα να περνά το μισό της συνολικής παροχής: 0,5 x 200 lt/h = 100 lt/h ανά σώμα ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 100
Η θερμοκρασιακή πτώση σε κάθε σώμα θα είναι: στο πρώτο σώμα (1000 kcal/h)/(100 lt/h) = 10 o C στο δεύτερο σώμα (1000 kcal/h)/(100 lt/h) = 10 o C στο τρίτο σώμα (1000 kcal/h)/(100 lt/h) = 10 o C Οι ημιπτώσεις θερμοκρασίας είναι Δ r1 = Δ r2 = 5 o C Συνεπώς θερμοκρασία: εισόδου στο πρώτο σώμα t V1 = 80 o C εξόδου από το πρώτο σώμα t R1 = t V1 10 o C = 70 o C εισόδου στο δεύτερο σώμα t V2 = t V1 Δ r1 = 80 5 =75 o C ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 101
εξόδου από το δεύτερο σώμα t R2 = t V2 10 o C = 65 o C εισόδου στο τρίτο σώμα t V3 = t V2 Δ r2 = 75 5 =70 o C εξόδου από το τρίτο σώμα t R3 = t V3 10 o C = 60 o C Οι μέσες ενεργές θερμοκρασίες για τα σώματα είναι: o 1 o t m1 = 55 o C o 2 o t m2 = 50 o C o 3 o t m3 = 45 o C ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 102
Η θερμική ισχύς των σωμάτων ανηγμένη στην μέση ενεργό θερμοκρασία των 60 o C είναι: 1 o Q 60 = (1000 kcal/h)(60/55) 1,33 = 1.123 kcal/h 2 o Q 60 = (1000 kcal/h)(60/50) 1,33 = 1.274 kcal/h 3 o Q 60 = (1000 kcal/h)(60/45) 1,33 = 1.466 kcal/h Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία εξόδου από το τρίτο σώμα είναι 60 o C. Ο λέβητας όμως λειτουργεί για την θερμοκρασιακή διαφορά 80 o C 65 o C. Αυτό σημαίνει ότι ο λέβητας δεν θα μπορέσει να θερμάνει το νερό μέχρι τους 80 o C και συνεπώς το σύστημα μας δεν θα λειτουργήσει όπως σχεδιάστηκε γι αυτό και δεν θα ανταποκριθεί στις ανάγκες. ΕΙΝΑΙ ΦΑΝΕΡΟ ΛΟΙΠΟΝ ΟΤΙ Η ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΩΝ ΤΩΝ ΔΥΟ ΣΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΕΝΑ ΒΡΟΓΧΟ «ΔΕΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ». ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 103
Η θερμική ισχύς του λέβητα πρέπει να καλύπτει τις θερμικές απώλειες, όπως επίσης και κάθε απώλεια που μπορεί να υπάρξει στο σύστημα διανομής αλλά και τερματικά σώματα. Q λεβ = Q ΘΑ + Q ΔΙΑΝΟΜΗ + Q ΣΩΜΑΤΑ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 104
1 2 Ο μηχανικός θα πρέπει να υπολογίσει την θερμοκρασιακή πτώση κατά μήκος των σωλήνων, οι οποίες θα πρέπει να είναι ΜΟΝΩΜΕΝΕΣ. Ο μηχανικός θα πρέπει να υπολογίσει τον βαθμό απόδοσης των τερματικών μονάδων. Δεδομένου ότι οι σωληνώσεις είναι πάντα μονωμένες και τα τερματικά στοιχεία ως εναλλάκτες θερμότητος έχουν απώλειες περίπου 7%, οι απώλειες στο σύστημα διανομής και στα σώματα δεν πρέπει να υπερβαίνουν το 10 15% ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 105
Για τον υπολογισμό του καυστήρα απαιτείται να υπολογιστεί η απαραίτητη παροχή καυσίμου: Q λεβ η ονομαστική ισχύς του λέβητα Η u η κατώτερη θερμογόνος δύναμη του καυσίμου η ο βαθμός απόδοσης του λέβητα ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 106
Διάγραμμα για τον υπολογισμό διαμέτρου σωληνώσεων όταν είναι γνωστή η παροχή και πτώση πίεσης ανά μέτρο μήκους ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 107
Λαμβάνω την μέγιστη παροχή νερού και επιλέγω την μέγιστη ταχύτητα του νερού γι αυτήν την παροχή. Η πτώση πίεσης ανά μέτρο μήκους που αντιστοιχεί θα αποτελέσει την βάση των υπολογισμών ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 108
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ ΒΛΑΧΟΓΙΑΝΝΗΣ Μ. & ΚΑΜΠΟΥΡΑΣ Ν. 109