Системи грејања

Степен угодности данас условљава развој цивилизације. Један од главних елемената угодности је грејање, које је од великог значаја  за човеково здравље.

Учешће грејања просторија у укупној потрошњи енергије је највеће ако се упореди са другим секторима који троше енергију. Ако се овоме дода и припрема топле воде за домаћинства и све већа употреба климатизације, онда је реч о огромној потрошњи енергије.

С обзиром на чињеницу да се највећи део топлотне енергије добија сагоревањем фосилних горива при чему се ослобађа ЦО2, овај сектор има велики удео у глобалном загрејавању планете.

Концепт система за грејање (и климатизацију) треба направити на самом почетку код идејног решења објекта, при чему треба имати координацију са пројектантима (за архитектуру, машинство, …) и инвеститором.

Одговор на питање какво грејање одабрати зависи од сваког појединачног случаја и од многих фактора:

• тип објекта (намена), његова величина,
• тип расположивих горива, време коришћења,
• број људи,
• коштање опреме и монтаже, трошкови у експлоатацији, локација,
• загађивање околине итд.

Tипови система за грејање се могу груписати према различитим аспектима:

•Према концепту:

–Појединачно, централно и даљинско (топлификација)

•Према врсти горива:

–Гас, нафта, дрва и дрвени брикети, угаљ, електрична енергија и топлотне пуме

•Према носиоцу топлоте:

–Топловодно, парно и ваздушно

•Према начину одавања топлоте:

-Кондукцијом, зрачењем и комбиновано

Сви загревни системи и уређаји морају да испуне одређене услове од којих су главни: хигијенски, естетски, економски, безбедоносни

Који од ових услова је примарни зависи од појединачног случаја. Овде се мора водити рачуна о томе да садашњи извори конвенционалне енергије све брже пресушују. Ретко је постићи потпуно идеално задовољење свих ових услова па се њихов приоритет сврстава према намени самог објекта.

 Топловодно грејање

Постоје разни типови топловодног грејања, и то према

•начин циркулације воде: пумпно и гравитационо;

•цевни систем: једноцевни и двоцевни;

•положај развода: доњи и горњи развод;

•врста експанзионе посуде: затворено и отворено;

•гориво: на чврсто, течно и гасно гориво;

Најпримењиванији тип је пумпно грејање са двоцевним системом, са доњим разводом, са затвореном експанзионом посудом и по могућности са природним гасом.

Код система са радијаторима димензионисање цевне мреже и избор грејних тела врши се за температуре воде 90/70 °C (развод/поврат), а код неких земаља у новије време се иде са нижим температурама (код примене кондензационих котлова). Код система са вентилаторским конвекторима (fan-coil units) узима се 70/60 °C, а ако се користе топлотне пумпе за грејање воде иде се на 45/40 °C. Код подног грејања температуре су још ниже: 35/30 °C.

Једноцевни систем је наједноставнији и најефтинији у односу на цевну мрежу. Постоје и специјални четворокраки вентили за овај тип грејања тако да је монтажа још више олакшана. Принцип рада: грејна тела су редно повезана на заједничкој доводној цеви. Топла вода која излази из првог грејног тела улази у заједничку доводну цев чиме се смањује температура воде која улази у следеће грејно тело.То значи да у свако наредно грејно тело вода улази са нижом температуром што треба узети у обзир кад се димензионише грејно тело које треба да је због тога са већом површином.

Будући да вода пролази кроз сва грејна тела, хидраулички отпори су већи и систем треба да има јачу пумпу. Проблем представља и хоризонтално вођење цеви, на пример при преласку врата. Зато се они често воде заливени у бетону у поду што није практично у односу на изолацију, пражњене воде и евентуалне поправке.

Једноцевни систем понекад се примењује и у индивидуалним кућама и становима (етажно грејање), али је његова примена ретка.

То је најчешће примењивани систем у погледу изведбе цевне мреже. Свако грејно тело повезано је са једним разводним цевоводом са кога долази топла вода и са посебним повратним цевоводом у који улази вода која излази из грејног тела. На тај начин до сваког грејног тела долази вода са истом температуром. Испред сваког грејног тела ставља се вентил за регулацију протока који не утиче на остала грејна тела. На највишем  месту система врши  се централно обезваздушавање.

Код горњег развода разводни цевовод из котла води се директно према горе до крова и затим се разграњује на вертикале према доле. Горњи развод се ређе примењује.

 Парно грејање

Од топлоте сагоревања у котлу вода испарава и преко цевне мреже пара се транспортује до грејних тела у којима кондензује. Са повратном цевном мрежом кондензат (вода) враћа се назад у котао. Постоји неколико типова изведби: са ниским и високим притиском, са доњим и горњим разводом, са гравитационим и пумпним повратком кондензата итд.

Парно грејање се врло ретко користи у стамбеним зградама. У индустрији је често пута потребна пара због технолошких процеса и у том случају део паре се користи за загрејавање просторија и погоне у објекту. Код нископритисног парног грејања стамбених објеката, притисак паре је око 0,2 бар (max 1 бар), а код високопритисног грејања од 1 до 3 бар.

У јавности се погрешно употребљава термин „парно грејање“ за системе са централним грејањем када су они повезани на топлификацију или раде самостално. У тим системима циркулише топла вода, а не пара.

Предности парног у односу на топловодно грејање:

•мала инертност, значи брже загрејавање система;

•мања опасност од смрзавања;

•мање димензије цевне мреже.

Недостаци:

•нема централне регулације, јавља се презагрејавање просторија, а то значи већа потрошња енергије;

•висока (неповољна) температура грејних тела;

•већа опасност од корозије (у кондензним водовима);

•потребна је допунска опрема за већу заштиту и сигурност система.

 

Котлови у системима грејања

 

Котлови су најзначајнија компонента у грејним системима, од њих највише зависи енергетска ефикасност једног система. Они служе за добијање топле (ређе вреле) воде или паре, а за то могу да се користе разни видови горива. Котлови се називају и генератори топлоте.

 Подела према врсти коришћеног горива:

Котлови на гасно гориво

Котлови на течно гориво

Котлови на чврсто гориво

 Котлови на гасно гориво

Гасни котлови имају следеће карактеристике: чисто и бездимно сагоревање; нема потребе за простором за складиштење (код прикључка на гасоводну мрежу); једноставна и квалитетна контрола; флексибилност при избору места за постављање.

У односу на материјал израђују се као ливени, од челичног лима и од алуминијумских легура. Има их са природном и принудном промајом (са вентилатором).

Постоје разне конструктивне изведбе, а карактеришу се са комором за сагоревање са довољном висином, са конвективном површином са малим струјним отпорима, са ребрима и ламелама на месту струјања врелих гасова за побољшање прелаза топлоте. Потпаљивање је аутоматско са електричном искром. Код котлова без вентилатора (атмосферских) горионици су у виду цеви са малим отворима, а код котлова са вентилатором уграђују се специјални горионици при чему мешање гаса и ваздуха треба да буде адекватно ради потпуног сагоревање. Гасни котлови производе се за мале, средње и велике топлотне капацитете.

Ако има могућности за прикључак на гасоводну мрежу, пожељно је коришћење природног гаса. То је најеколошкије у поређењу са другим фосилним горивима.

Котлови на течна горива

За мање котлове најчешће се користи нафта, а за веће користи се мазут због ниже цене. Због високе вискозности, мазут се мора претходно загрејавати да би се могао разводити кроз цеви и да би струјао кроз горионик. За разлику од гаса, течна горива морају претходно да се распрскавају и да се мешају са ваздухом да би се постигло потпуно сагоревање, а ту улогу врше специјални горионици (бренери).

Котлови на течна горива имају исте (или сличне) карактеристике као и они на гасна горива. То се односи на конструктивне изведбе и могућност за квалитетну регулацију, тј. са добром енергетском ефикасношћу. Велики број произвођача израђују котлове који могу да раде и на течна и на гасна горива.

Код система са течним горивом мора да се предвиди резервоар (цистерна) за гориво са одговарајућим цевним разводом, пумпом, вентилима и са сигурносном опремом.