Sustavi grijanja

Sustavi grijanja

Osnovne znaajke i podjela

Sustavi grijanja se mogu podijeliti na nekoliko osnovnih naina:

prema energentu

prema nainu zagrijavanja

prema izvedbi ogrjevnih tijela.

Podjela sustava grijanja prema energentu osniva se na izvoru energije koji se koristi za pretvorbu u toplinu pa oni mogu biti:

plinski

na loivo ulje

elektrini (na struju)

na kruta goriva

solarni

na toplinu iz okolia

spojeni na toplinarski sustav (tzv. daljinsko grijanje) itd.

Podjela sustava grijanja prema nainu zagrijavanja u obzir uzima poloaj izvora topline (loita) u odnosu na prostoriju koju je potrebno zagrijavati. Sustavi grijanja tako mogu biti:

Lokalni ili pojedinani sustavi grijanja: prostorija se zagrijava izravno iz izvora topline koji je u njoj smjeten. Primjeri: kamini (plinski, na kruta goriva), tednjaci (elektrini, na kruta goriva), pei (na kruta goriva, elektrine, plinske, uljne), zagrijai zraka (elektrini, plinski infracrveni), grijalice (plinske, elektrine), elektrino podno grijanje itd.

Centralni sustavi grijanja: prostorija se zagrijava posredno, pomou ogrjevnih tijela kroz koje struji prikladni prijenosnik energije, odnosno ogrjevni medij (topla ili vrela voda, para, topli zrak) koji se zagrijava u izvoru topline smjetenom na jednom mjestu u graevini. Primjeri: radijatorsko toplovodno centralno grijanje (na plin, loivo ulje, kruta goriva, elektrino, solarno, spojeno na toplinarski sustav), toplovodno podno grijanje, toplovodno grijanje velikih prostora zranim grijaima itd. Podjela sustava grijanja prema izvedbi ogrjevnih tijela se temelji na nainu na koji se toplina predaje prostoriji. Oni tada mogu biti:

izravni (objedinjeni s izvorom topline): npr. kamini, pei, grijalice, tednjaci itd.

radijatorski: npr. toplovodni, vrelovodni, parni, elektrini itd.

konvektorski: npr. toplovodni, elektrini itd.

ventilokonvektorski: npr. toplovodni itd.

povrinski (podni, zidni i stropni): npr. toplovodni, elektrini itd.

Sustavi centralnog toplovodnog grijanja, koji su danas u primjeni najei i u pravilu se pojavljuju pod nazivima centralno ili etano grijanje, mogu se podijeliti na jo nekoliko naina:

a) prema izvedbi strujanja ogrjevnog medija (tople vode):

s prisilnom cirkulacijom (crpni ili pumpni)

s prirodnom cirkulacijom (gravitacijski)

b) prema temperaturi ogrjevnog medija:

standardni: s tzv. standardnim temperaturama polaznog i povratnog voda (90/70 C)

niskotemperaturni: sa snienim temperaturama polaznog i povratnog voda (npr. povratnog voda do 55 C)

c) prema vezi razvoda s atmosferskim tlakom:

otvoreni

zatvoreni (tlani)

d) prema izvedbi razvoda:

jednocijevni

dvocijevni

Tichelmannovi

Osnovni pojmovi o grijanju

Sustav grijanja su svi elementi (izvori topline, ogrjevna tijela, razvod, regulacija, opskrba energentom itd) koji u nekom objektu (graevini, vozilu, plovilu i sl) slue za grijanje prostorija, odnosno za ostvarivanje osjeaja (toplinske) ugodnosti kod osoba koje u njima borave ili pak za zadovoljavanje zahtjeva procesa koji se u njima odvijaju.

Izvor topline je glavni dio sustava grijanja i u njemu dolazi do pretvorbe energije iz njezinog primarnog oblika ili izvora (npr. kemijske energije goriva, elektrine, Suneve itd) u toplinu. U lokalnim je sustavima grijanja objedinjen s ogrjevnim tijelom, tj. njime se prostorija zagrijava izravno (npr. plinska pe, kamin na drva, elektrina grijalica i sl), dok kod centralnih sustava grijanja izvor topline najprije zagrijava prikladni prijenosnik energije koji se potom do ogrjevnih tijela smjetenih u prostorijama prenosi odgovarajuim razvodom (npr. etano grijanje s plinskim kotlom).

Loite je dio izvora topline u kojemu dolazi do pretvorbe kemijske energije goriva u toplinu procesom izgaranja. Toplina se pri tome pomou odgovarajueg izmjenjivaa topline prenosi izravno na prostoriju ili na prikladni prijenosnik energije.

Razvod je dio centralnih sustava grijanja koji slui za prijenos toplinske energije do prostorija pomou odgovarajueg prijenosnika energije (najee tople vode).

Prijenosnik energije ili ogrjevni medij je tvar koja u centralnim sustavima grijanja slui za prijenos energije od izvora topline do ogrjevnih tijela smjetenih u prostorijama. Kao prijenosnik topline danas se koriste topla ili vrela voda, para ili topli zrak.

Ogrjevno tijelo je dio sustava grijanja koji slui za prijenos topline na prostoriju. U lokalnim sustavima grijanja ogrjevno tijelo je ujedno izvor topline, dok kod centralnih sustava grijanja predstavlja zaseban element (npr. radijator, cijevi podnog grijanja, toplovodni zrani zagrija zraka i sl).

Standardni kotao je izvor topline u centralnim sustavima grijanja s konstantnim temperaturama polaznog i povratnog voda 90/70 C te izlaznom temperaturom dimnih plinova 230 - 300 C, odnosno kod kojeg su pogonske temperature ograniene njegovom izvedbom. Niskotemperaturni kotao je izvor topline u centralnim sustavima grijanja koji ima mogunost trajnog pogona pri temperaturi povratnog voda izmeu 35 i 40 C te kod kojeg pri odreenim okolnostima moe doi do kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova.

Kondenzacijski kotao je izvor topline u centralnim sustavima grijanja kod kojeg postoji mogunost iskoritavanja topline kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova, odnosno latentne topline ili energije promjene agregatnog stanja vode iz parovitog u kapljevito pri emu dolazi do izdvajanja vodene pare u kapljevitom obliku, kao kondenzat.

Donja ogrjevna vrijednost (Hd, Hu, Hi) nekog plinovitog ili kapljevitog goriva je toplina koja se oslobaa pri potpunom izgaranju odreene koliine goriva pri emu su poetna (s kojom tvari ulaze u proces izgaranja) i krajnja temperatura (s kojom produkti izgaranja izlaze iz procesa) jednake okolnoj temperaturi i iznose 15 C, a voda nastala procesom izgaranja nalazi se iskljuivo u parovitom agregatnom stanju. Drugim rijeima, to je toplina koja je osloboena procesom izgaranja bez dodatnog iskoritavanja topline kondenzacije vodene pare.

Gornja ogrjevna vrijednost (Hg, Ho, Hs) je toplina koja se oslobaa pri potpunom izgaranju odreene koliine nekog goriva pri emu su poetna i krajnja temperatura jednake okolnoj temperaturi (15 C), a voda nastala procesom izgaranja nalazi se u kapljevitom agregatnom stanju. Drugim rijeima, to je toplina osloboena pri izgaranju goriva nakon ega se jo dodatno iskoritava toplina kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova, odnosno najvea mogua energija koja se moe dobiti izgaranjem nekog goriva.

Uin (Q) je veliina koja pokazuje koliko neki izvor topline u jedinici vremena na neki prijenosnik energije ili na neposrednu okolicu (prostoriju) moe predati toplinske energije.

Nazivni toplinski uin (QN) je najvei doputeni uin nekog izvora topline koji se pri trajnom pogonu moe predavati prijenosniku energije ili neposrednoj okolici, a odreuje ga proizvoa ureaja. Kod plinskih ili uljnih kotlova za centralno grijanje jednak je gornjoj granici podruja toplinskog uina.

Nazivno toplinsko optereenje (Qopt) je toplinski uin koji je odreen u odnosu na donju ogrjevnu vrijednost, a po iznosu je jednak toplinskom uinu izgaranja.

Toplinski uin izgaranja (Qizg) je toplinski uin koji je ostvaren tijekom izgaranja goriva u loitu izvora topline do postizanja nazivnog toplinskog uina.

Gubici topline putem dimnih plinova (qDPg) su jednaki omjeru toplinskog toka koji nakon izgaranja neiskoriten odlazi s dimnim plinovima kroz dimnjak u okolicu i toplinskog uina izgaranja:

Gubici u stanju pripravnosti (qpr) su jednaki omjeru topline koja se zraenjem i konvekcijom predaje neposrednoj okolici kotla i toplinskog uina izgaranja, a odreuju se pri srednjoj nadtemperaturi kotla 55 C, pri emu u vrijeme kada je kotao u pripravnosti na izlazu dimovodne cijevi mora postojati ravnomjeran podtlak 0,05 mbar i ne smije se odavati korisna toplina.

Stupanj djelovanja pri izgaranju ((izg) je jednak je razlici ukupne dovedene energije iskazane kao donja ogrjevna vrijednost (100%) i gubitaka topline putem dimnih plinova:

Stupanj djelovanja kotla ((K) je jednak omjeru nazivnog toplinskog uina pri postojanom pogonu (kada su temperature vode i kotla jednake, a temperature polaznog i povratnog voda konstantne) i toplinskog uina izgaranja:

Godinji stupanj iskoristivosti (god) je osnovna vrijednost kojom se opisuje uinkovitost izvora topline i prema VDI 2067 odreen je jednadbom:

pri emu su:god - godinji stupanj iskoristivosti,%k - stupanj djelovanja kotla,%qpr - relativni gubici u stanju pripravnosti, %b - vrijeme ukljuenosti cijelog sustava grijanja tijekom godine, h godinjebpl - vrijeme ukljuenosti plamenika tijekom godine, h godinje.

Normalni stupanj iskoristivosti ((N) je osnovna vrijednost za usporeivanje izvora topline. Izraunava se na temelju pet vrijednosti djelominog optereenja prema odgovarajuim dnevnim vanjskim temperaturama iz kojih se dobiva pet pojedinanih stupnjeva iskoristivosti iz kojih se potom kao srednja vrijednost rauna normalni stupanj iskoristivosti.

Temperatura dimnih plinova ((DP) je temperatura koja se mjeri u neposrednoj blizini izlaska dimovodne cijevi iz kotla, a ovisi o temperaturi vode u kotlu, stupnju oneienja i optereenju kotla. Za dimenzioniranje dimnjaka i odreivanje gubitaka putem dimnih plinova mjerodavna je temperatura dimnih plinova koja je odreena pri postojanom pogonu i uz temperaturu vode u kotlu od najmanje 60 C.

Pad tlaka na strani dimnih plinova ((pDP) je razlika tlakova dimnih plinova izmeu mjernog mjesta u dimovodnoj cijevi i loita izvora topline.

Pad tlaka na strani vode ((pV) je razlika tlakova na prikljucima polaznog i povratnog voda u centralnim sustavima grijanja uz protok prijenosnika energije (tople ili vrele vode) koji odgovara nazivnom uinu.

Podjela izvora toplineIzvori topline su dijelovi sustava grijanja u kojima dolazi do pretvorbe prikladnog primarnog izvora energije (npr. kemijske energije goriva, elektrine energije, Suneve energije, energije iz okolia itd) u toplinu koja se potom izravno ili posredno (pomou odgovarajueg prijenosnika energije - ogrjevnog medija) predaje u prostoriju.Izvori topline dijele se na nekoliko osnovnih naina:

a) prema izvedbi:

kotlovi i kombinirani kotlovi (omoguavaju i pripremu PTV-a)

grijalice i zagrijai zraka

pei, tednjaci i kamini

solarni sustavi

toplinske crpke

toplinske stanice

razni posebni izvori

b) prema vrsti goriva:

plinski

uljni

na kruta goriva i biomasu

elektrini

solarni

na toplinu iz okolia (toplinske crpke i sl)

izmjenjivaki (toplinske stanice i sl)

c) prema prijenosniku energije (ogrjevnom mediju):

toplovodni

vrelovodni

parni

uljni

toplozrani

izravni (izravno zagrijavaju okolni zrak, bez posrednika)

d) prema mjestu postavljanja:

podni ili samostojei

zidni

ovjeeni o strop i sl

Ogrjevna tijela

Ogrjevna tijela su dijelovi sustava grijanja koji slue za izmjenu topline s prostorijom (tj. zrakom, osobama i objektima u njoj), kako bi se u njoj ostvarili uvjeti toplinske ugodnosti, odnosno zadovoljile potrebe radnog procesa. Kod centralnih su sustava grijanja izvedena kao zasebni elementi i do njih se pomou cijevnog razvoda dovodi prikladan ogrjevni medij zagrijan u izvoru topline smjetenom na jednom mjestu za cijelu zgradu, odnosno za vie prostorija. Za razliku od toga, kod lokalnih su sustava grijanja s izvorom topline objedinjena u jedinstveni element, pri emu dodatni prijenosnik topline i njegov razvod nisu potrebni jer se toplina izmijenjuje izravno.

S obzirom na izvedbu, nain izmjene topline i koriteni ogrjevni medij, postoji nekoliko osnovnih vrsta ogrjevnih tijela:

radijatori (npr. lankasti, ploasti, cijevni i sl)

konvektori

kaloriferi i zraei paneli

povrinski sustavi grijanja (podno, zidno i stropno grijanje)

toplozrana

s izravnom izmjenom topline (pei, grijalice, kamini i sl)

u posebnim izvedbama.

Potreban toplinski uin ogrjevnog tijela je osnovna znaajka prema kojoj se ona odabire. Odreuje se na osnovi prorauna potreba prostorije za toplinom (npr. prema HRN EN 12 832), a mogu se koristiti i razni raunalni programi koje daju proizvoai ili priblini postupci.

Temperature ogrjevnog medija u ogrjevnim tijelima centralnog toplovodnog grijanja znaajka je o kojoj ovisi izvedba sustava. Pri odabiru temperatura treba se rukovoditi potrebama prostorije za toplinom i zahtjevima za toplinskom ugodnosti u njoj, a ne izvedbom izvora topline. Ogrjevni medij moe imati tzv. standardne (90/70 C) ili sniene temperature (75/65, 70/60, 70/55, 55/45 C itd) koje su danas sve ee, to treba zahvaliti sve veoj primjeni suvremenih izvora topline kao to su niskotemperaturni i kondenzacijski kotlovi, solarni sustavi ili toplinske crpke, a i tome to se time ostvaruje mnogo bolji temperaturni profil (raspored temperaturnih slojeva) po visini prostorije.

Mjesto ugradnje ogrjevnog tijela u prostoriji vrlo je utjecajan imbenik i njegov je pravilan odabir jedan od osnovnih preduvjeta njegovog ispravnog rada, odnosno ostvarivanja osjeaja ugodnosti za osobe koje borave u prostoriji. Taj se utjecaj ponajvie ogleda u tome kako su ostvareni izmjena topline, strujanje toplog zraka po prostoriji i raspored temperaturnih slojeva po njezinoj visini. U veini se sluajeva najprikladnijim mjestom za ugradnju ogrjevnog tijela smatra podruje u kojemu su toplinski gubici najvei, a to je prostor ispod ostakljenih ploha ili u njihovoj neposrednoj blizini. Primjerice, radijatori se gotovo redovito postavljaju u podruje ispod prozora (tzv. parapet), konvektori se najee ugrauju u pod ispod velikih ostakljenih ploha (npr. izloga i sl), dok se cijevi ili elektrini grijai podnog grijanja u podruju blizu ostakljenih ploha u pravilu gue rasporeuju. Uz to, pri postavljanju ogrjevnih tijela u prostoriju, treba omoguiti njihov ispravan rad, rukovanje, odravanje i ienje pa njihove ogrjevne plohe i oprema (npr. prikljuci, regulacijski elementi i sl) ne smiju biti zaklonjeni graevinskim elementima i dijelovima pokustva.

Radijatori su ogrjevna tijela sustava grijanja kod kojih se izmjena topline odvija zraenjem i konvekcijom, a graena su od jedne ili vie ogrjevnih ploha razliitog oblika, izvedbe i veliine. Kod radijatora koji se koriste u centralnim sustavima grijanja tijelo je uplje i kroz njega struji odgovarajui radni medij (topla ili vrela voda ili niskotlana para), dok radijatori za lokalne sustave grijanja mogu imati tijelo punog poprenog presjeka u koje su ugraeni elektrini grijai (tzv. mramorni radijatori) ili je uplje i ispunjeno nekim medijem koji se zagrijava elektrinim grijaima (tzv. uljni radijatori). Ipak, pod pojmom radijatori danas se uglavnom podrazumijevaju oni koji se koriste u centralnim sustavima toplovodnog grijanja. Radijatori se mogu podijeliti na dva osnovna naina:

a) prema materijalu izrade:

lijevanoeljezni

elini

aluminijski

od posebnih materijala

b) prema izvedbi ogrjevnih ploha:

lankasti

ploasti

cijevni (tzv. kupaoniki)

u raznim posebnim izvedbama.

lankasti ili rebrasti radijatori sastoje se od vie lanaka izraenih od tlano lijevanog aluminija, lijevanog eljeza ili elika koji su meusobno povezani spojnicama s lijevim i desnim navojem dimenzija R 32, pri emu se njihov broj mijenja ovisno o potrebnom toplinskom uinu radijatora. Ukupne dimenzije i uin radijatora jednake su zbroju dimenzija i uina svakog lanka.Ploasti radijatori sastoje se od tijela koje ini ogrjevna ploha, odnosno ploa s ravnom i glatkom vanjskom povrinom koja je izraena od elinog lima i koja je najveim dijelom svoje unutarnje povrine u doticaju s ogrjevnim medijem. Ploe se mogu postaviti u vie redova, a za poboljanje izmjene topline na njih se postavljaju tzv. konvekcijske lamele. Odabiru se s obzirom na uin koji se uobiajeno izraava po duljini. U odnosu na lankaste imaju nekoliko osnovnih prednosti:

razmjerno male ugradbene dimenzije (posebice dubina)

glatka povrina za izmjenu topline ime se olakava odravanje i ienje pa se ostvaruje mnogo vea higijenska razina uporabe

kompaktna izvedba to olakava odabir, isporuku i ugradnju.

Cijevni radijatori se sastoje od dvije ili vie elinih cijevi postavljenih vodoravno ili okomito koje su na odgovarajui nain spojene na krajevima, pri emu se spojevi u pravilu izvode zavarivanjem. S obzirom na to da se vrlo esto koriste u kupaonicama i drugim sanitarnim prostorijama, nazivaju se i kupaonikim radijatorima. U posljednje vrijeme takvi radijatori u pravilu imaju lijep dizajn i za njihovu se povrinsku zatitu koriste visokokvalitetni materijali koji daju boju i sjaj. Konvektori su ogrjevna tijela za centralne sustave grijanja (toplovodne, vrelovodne ili parne) kod kojih se toplina gotovo iskljuivo izmijenjuje konvekcijom. Sastoje se od jednog ili vie izmjenjivaa topline u obliku cijevi na koju su ugraene gusto rasporeene lamele za izmjenu topline. Mogu se podijeliti na dva osnovna naina:

a) prema mjestu ugradnje

zidni ili za ugradnju u nie

podni

s pokrovom

b) prema ostvarenju strujanja zraka

s prirodnom konvekcijom

s prisilnom konvekcijom ili ventilatorski

Uglavnom se koriste za grijanje velikih prostora s velikim ostakljenim plohama (npr. izloga, automobilskih salona i sl), a mogu se izvesti i tako da se do njih dovodi svjei zrak izvana, odnosno mogu se povezati sa sustavom ventilacije. Ipak, u odnosu na radijatore, imaju nekoliko nedostataka, meu kojima su najvei sloena izvedba i ugradnja, oteano odravanje i ienje, odnosno razmjerno nia higijenska razina uporabe. Odabiru se s obzirom na dimenzije (ugradbenu visinu i dubinu) i uin koji se izraava po duljini.

Zidni kaloriferi su ogrjevna tijela sustava grijanja koja se uglavnom vijeaju na zid, pri emu se toplina gotovo iskljuivo izmjenjuje konvekcijom, a u pravilu su namijenjeni za grijanje velikih prostorija kao to su proizvodni pogoni, sportske dvorane, skladita i sl.Ako su dio centralnog sustava grijanja (npr. toplovodnog, vrelovodnog ili parnog), predstavljaju zaseban element, a ako su dio lokalnog sustava, ujedno su i izvori topline pri emu se kao energent moe koristiti plin ili elektrina energija. U njihove se osnovne dijelove ubrajaju:

kuita s elementima za vjeanje na zid

prikljuci za spajanje na cijevni razvod ogrjevnog medija (kod toplovodnih, vrelovodnih i parnih izvedbi)

prikljuci za dovod energenta i odvod produkata izgaranja (kod plinskih izvedbi)

izmjenjivaa topline (izravno ili izvedenog kao cijevni registar)

ventilatora kojim se omoguava strujanje zagrijanog zraka po prostoriji

ulaznih i istrujnih reetki, odnosno otvora sa zaklopkama.

Postavljaju se na zid prostorije, na visinu najmanje 2,5 m iznad poda, pri emu se otvor za ulazak zraka mora nalaziti najmanje 1,5 m od podruja u kojemu treba ostvariti uvjete toplinske ugodnosti. Nain rada je sljedei: u kuite se usisava zrak iz prostorije koji se zagrijava prolaskom preko izmjenjivakih ploha i zbog djelovanja ventilatora preko usmjerivakih aluzina istrujava u prostoriju. Pri tome takoer postoji mogunost mijeanja s vanjskim, svjeim zrakom koji se dovodi posebnim ventilacijskim kanalom, a vrlo esto i filtracije ime se, uz grijanje, ostvaruje i ventilacija prostorije.

Zraei paneli su ogrjevna tijela sustava centralnog (toplovodnog, vrelovodnog ili parnog) grijanja velikih prostora kao to su proizvodni pogoni, sportske dvorane, skladita i sl, a kod kojih se najvei dio topline izmjenjuje zraenjem (radijacijski udio iznosi oko 80%). Sastoje se od nosive ploe s metalnim plohama koje imaju velik emisijski koeficijent i u koje su ugraene cijevi kroz koje struji ogrjevni medij. Kako se izmjena topline odvija zraenjem, a izmjenjuje se posredno, odnosno uz primjenu prijenosnika energije, zraei paneli predstavljaju dobro rjeenje u sluajevima kada se zagrijavanje odreenih dijelova prostorije treba ostvariti zraenjem, a zbog raznih razloga nije mogue koristiti izravne zagrijae kao to su, npr. plinske IC grijalice.

Sustavi povrinskog grijanja kao ogrjevna tijela koriste graevinske elemente, odnosno plohe prostorije: pod, zidove i strop, pri emu se toplina izmijenjuje zraenjem i konvekcijom, a s obzirom na ogrjevnu plohu dijele se na:

podne

zidne

stropne

Mogu biti izvedeni kao elektrini ili toplovodni, pri emu se koriste sniene temperature ogrjevnog medija (npr. 55/45, 40/30 C), a kao izvori topline slue niskotemperaturni i kondenzacijski kotlovi, solarni sustavi i toplinske crpke.Za primjenu sustava povrinskog grijanja nuno je provesti konstrukcijsku prilagodbu graevinskih elemenata, odnosno ploha prostorije kako bi se u njih mogle ugraditi cijevi, odnosno grijai i ostali elementi sustava, a esto je potrebno i postavljanje toplinske izolacije na vanjskoj strani ploha (tj. prema okolici) kako bi se smanjili toplinski gubici. Uz to, potrebno je pridravati se smjernica o doputenim povrinskim temperaturama ogrjevnih ploha ime se ograniava uin.

Pri dimenzioniranju i izvoenju sustava i pri odabiru odgovarajueg modela ogrjevne plohe valja obratiti pozornost na izvedbu i znaajke pokrovnih slojeva, odnosno podnih, zidnih i stopnih obloga. S obzirom na pokrovne slojeve plohe, postoje etiri osnovne izvedbe sustava povrinskog grijanja:

u mokrom estrihu

u suhom estrihu

u suhom estrihu u sloju toplinske izolacije

u suhom podu (samo za podno grijanje).

Cijevni razvod sustava povrinskog toplovodnog grijanja sastoji se od primarnog i sekundarnog kruga. Primarni dio ine polazni i povratni vodovi od izvora topline do razdjelnika, odnosno razdjelnog ormaria smjetenog u prostoriji, a sekundarni dio polazni i povratni vodovi ugraeni u ogrjevnu plohu prostorije, koji zapravo predstavljaju ogrjevno tijelo. Za izradu cijevi sekundarnog, odnosno ogrjevnog kruga danas se u pravilu koriste polimerni materijali kao to su polipropilen, polibuten i polietilen. Dimenzije cijevi i duljine krugova pri tome se odreuju uz ogranienja, kako se u njima ne bi pojavili ekstremni padovi tlaka, pri emu okvirne vrijednosti iznose 25 - 35 kPa.Prijenos topline s ogrjevne plohe u prostoriju ovisi o protoku ogrjevnog medija i razlici temperatura polaznog i povratnog voda, dimenziji i razmaku cijevi, duljini ogrjevnog kruga, povrini ogrjevne plohe, modelu koji je koriten u proraunu i temperaturi zraka u prostoriji.

Broj ogrjevnih krugova ovisi o potrebnom toplinskom optereenju, veliini i obliku prostorije te tehnikim mogunostima. Pri tome se sekundarni, odnosno ogrjevni krug uobiajeno razvodi na etiri osnovnih naina:

usporedno s jednakim smjerovima strujanja

usporedno sa suprotnim smjerovima strujanja

spiralno s jednom cijevi

spiralno s dvije cijevi.

Uz to, kod spiralnog razvoenja cijevi za sustave podnog grijanja postoje etiri mogunosti za izvedbu kruga s obzirom raspored cijevi u boravinoj i obrubnoj povrini (il. 8.15). Pri tome se prikljuci na polazni i povratni vod primarnog cijevnog razvoda, bez obzira na nain razvoenja sekundarnog kruga, moraju nalaziti na istom mjestu, u razdjelniku, odnosno u razdjelnom ormariu

Energenti za sustave grijanja

Plin

Loivo ulje

Kruta goriva

Elektrina struja

Suneva energija

PlinPlinska goriva su plinovi i plinske smjese ijim izgaranjem nastaje toplina. Kao energenti se koriste u sustavima grijanja i pripreme potrone tople vode, proizvodnji elektrine i toplinske energije, motorima s unutarnjim izgaranjem za pogon vozila itd. Zahvaljujui svojim iznimnim uporabnim svojstvima (jednostavnost uporabe, povoljna cijena, dostupnost u svako vrijeme i sl), ali i smanjenom tetnom utjecaju na okoli, plinska se goriva (posebice prirodni plin) danas smatraju najprikladnijim energentom za sustave grijanja i pripreme PTV-a

Izvori topline

Podjela izvora topline

Kotlovi za grijanje

Plamenici

Kotlovnice

Pei, zagrijai zraka i IC grijalice

Solarni sustavi

Toplinske crpke

Toplinarski sustavi

Toplinske crpkeToplinske crpke su ureaji koji rade na termodinamikom naelu dizalice topline, dovode energiju s nie temperaturne razine na viu uz dodatnu energiju (rad) pomou ljevokretnog krunog procesa prikladnog radnog medija te mogu posluiti kao izvori toplinskog i rashladnog uina u sustavima grijanja, odnosno hlaenja i klimatizacije. Za svoj rad zahtijevaju pogonsku energiju koja je funkcija temperaturnih razina toplinskih spremnika:

toplinskog izvora - prostora ili medija nie temperaturne razine kojemu se uzima toplina, najee neposredna okolica: okolni zrak, tlo, povrinske ili podzemne vode, oneieni zrak iz prostorija, otpadna toplina itd.

toplinskog ponora - prostora ili medija vie temperaturne razine kojemu se predaje toplina, npr. prostorija, ogrjevni medij sustava grijanja, potrona topla voda itd.

Toplinske se crpke mogu koristiti kao osnovni ili dodatni izvor topline u sustavima grijanja stanova, obiteljskih kua, stambenih ili poslovnih zgrada pa i manjih naselja (tablica 6.51). Osnovna zamisao njihove primjene temelji se na iskoritavanju dijela topline iz neposredne okolice ime se zamijenjuje jedan dio potronje pogonske energije (elektrine ili dobivene izgaranjem plina). S obzirom na dodatni izvor energije, one mogu biti:

kompresijske, kod kojih se strujanje radne tvari ostvaruje djelovanjem mehanike energije pomou kompresora ili crpke pogonjenih elektrinim, dizelskim ili plinskim motorom

difuzijsko-apsorpcijske, kod kojih se strujanje radne tvari ostvaruje djelovanjem toplinske energije nastale izgaranjem prikladnog goriva ili elektrinim grijaem.

Faktor uinka (COP) je osnovni pokazatelj uinkovitosti rada toplinskih crpki.

Kotlovi za grijanjeKotlovi su neizravni izvori topline za sustave (centralnog) grijanja u kojima na jednom mjestu dolazi do pretvorbe primarnog oblika energije u toplinu koja se potom pomou ogrjevnog medija dovodi do ogrjevnih tijela (radijatora, konvektora, podnog grijanja i sl) i preko njih predaje korisnicima. Kotlovi su danas, u raznim izvedbama, najei izvori topline u europskim zemljama i takoer se mogu podijeliti na vie osnovnih naina:

a) prema materijalu izrade tijela

elini

lijevanoeljezni

od kombinacije materijala

b) prema veliini, odnosno uinu:

mali - malog uina: 5 - 30 (80) kW

srednji - srednjeg uina: 50 (80) - 150 (200) kW

veliki - velikog uina: > 200 kW

c) prema nainu iskoritavanja energije (ujedno i prema temperaturama ogrjevnog medija i dimnih plinova na izlazu iz kotla te stupnjevima djelovanja kotla):

standardni (s tzv. standardnim temperaturama polaznog i povratnog voda 90/70 C)

niskotemperaturni (sa snienim temperaturama polaznog i povratnog voda, npr. 70/50, 60/40 C)

kondenzacijski (s mogunou iskoritavanja topline kondenzacije vodene pare iz dimnih plinova).

Kotlovi kod kojih se toplina dobiva izgaranjem goriva takoer se dijele na nekoliko osnovnih naina:

a) prema vrsti goriva:

na plinska goriva

na tekua goriva

na kruta goriva

kombinirani (za vie vrsta goriva)

b) prema nainu uzimanja zraka za izgaranje, odnosno izvedbi plamenika:

ovisni o zraku iz prostorije (s atmosferskim ili pretlanim plamenikom)

neovisni o zraku iz prostorije (sa zatvorenom komorom izgaranja)

u posebnoj izvedbi

c) prema izvedbi spoja s plamenikom:

u kompaktnoj izvedbi (s ugraenim plamenikom i svom drugom potrebnom opremom)

jedinini ili tzv. unit (s ugraenim plamenikom)

s mogunou dogradnje plamenika

d) prema izvedbi izmjenjivakih ploha, odnosno broju nastrujavanja dimnih plinova na izmjenjivake plohe:

jednovlani (s jednim nastrujavanjem)

dvovlani (s dva nastrujavanja)

trovlani (s tri nastrujavanja)

u bloku

s plamenom cijevi.

Standardni plinski kotlovi su izvori topline sustava grijanja ija je radna temperatura ograniena izvedbom i utvrena pri projektiranju pa je cijelo vrijeme pogona konstantna. Inae, takvim se kotlovima smatraju oni ije temperature polaznog i povratnog voda imaju tzv. standardne vrijednosti (90/70 C) i u skladu s tim vie temperature dimnih plinova i manje stupnjeve djelovanja. Pri tome valja napomenuti da se pojam standardni odnosi na standarde koji su u veini europskih zemalja vrijedili prije dvadesetak godina, a takvi su kotlovi i sustavi grijanja uglavnom naputeni (npr. u Njemakoj se vie ne smiju ugraivati nakon 1.1.1998. godine), iako su kod nas jo esti.

Niskotemperaturni plinski kotlovi su izvori topline sustava grijanja koji imaju mogunost namjetanja uina izgaranja prema zahtjevima koji se postavljaju na stupnjeve djelovanja koji openito iznose 88 - 90% i oni koji su kao takvi oznaeni u skladu s Izjavom o usklaenosti EU-a. Stalni pogon takvih kotlova, ovisno o konstrukciji, mogu je i do temperature povratnog voda 40 C pa i nie, ali ne bi smjelo doi do pojave kondenzacije. Takva izvedba kotlova danas prevladava u primjeni u najveem broju europskih zemalja, iako ih u posljednje vrijeme sve vie potiskuju kondenzacijski kotlovi. Pojavljuju se u svim podrujima uina, odnosno u svim veliinama, u podnim ili zidnim izvedbama, za postavljanje i u boravine prostore i u kotlovnice, a vrlo su este kombinirane izvedbe, tj. s mogunou pripreme PTV-a (il. 6.5 i 6.6).

Kondenzacijski plinski kotlovi su izvori topline sustava grijanja koji kao gorivo koriste plin i imaju mogunost dodatnog iskoritavanja topline kondenzacije (latentne topline) vodene pare iz dimnih plinova u posebnom izmjenjivau topline kojim se predgrijava ogrjevni medij (voda) iz povratnog voda sustava grijanja (il. 6.7 i 6.8). Time se postiu mnogo bolja iskoristivost goriva (plina) i poveanje stupnjeva iskoristivosti na vrijednosti koje premauju 100% (il. 6.9 i 6.10). S obzirom na to da ponajvie slue i za pripremu PTV-a, kondenzacijski su kotlovi najee izvedeni kao kombinirani.

Latentna ili toplina kondenzacije je ista ona toplina koja je bila potrebna za stvaranje vodene pare u procesu izgaranja, tj. jednaka je toplini isparavanja. Prolaskom kroz kondenzacijski izmjenjiva topline dimni se plinovi hlade na temperaturu 35 - 73 C pri emu dolazi do izdvajanja kondenzata. Kako tada nastaju agresivni spojevi, primjena kondenzacijske tehnike postala je mogua tek s razvojem novih materijala koji su visokopostojani na koroziju. Poveanje iskoristivosti goriva u kondenzacijskim kotlovima nije posljedica samo dodatnog iskoritavanja topline kondenzacije, ve i smanjenja gubitaka topline putem dimnih plinova jer je njihova temperatura nia i gubitaka topline zraenjem s tijela kotla jer je njegova povrina takoer nia.

Uljni kotlovi su izvori topline sustava grijanja koji kao primarni izvor energije koriste neko kapljevito gorivo, odnosno loivo ulje koje moe biti mineralnog ili biolokog porijekla (tzv. biodizel). Takvi se kotlovi danas uglavnom postavljaju u zasebne prostorije (kotlovnice), iako su sve ee kompaktne izvedbe koje se mogu postavljati i u stambene prostore.Kao i plinski, suvremeni se uljni kotlovi takoer pojavljuju u standardnoj, niskotemperaturnoj i kondenzacijskoj izvedbi, mogu se postavljati na pod ili na zid, a isto tako mogu sluiti samo za grijanje ili imati dodatnu mogunost pripreme PTV-a. Uz to, isporuuju se i u kompaktnoj (posebno za manje uine), jedininoj (s ve ugraenim plamenikom) ili izvedbi s mogunou naknadne ugradnje plamenika, kada je vrlo esto mogua i primjena plina kao goriva. U posljednje su vrijeme ei i kondenzacijski uljni kotlovi, pri emu se postavljaju visoki zahtjevi na kvalitetu loivog ulja (primjena loivih ulja s niskim udjelom sumpora), a isto tako poveanu pozornost treba posvetiti odvodnji kondenzata koji sadrava mnogo vie agresivnih tvari (tablice 6.13 - 6.15).

Kotlovi na kruta goriva kao primarni izvor energije koriste neko kruto gorivo: ugljen ili biomasu (cjepanice, piljevinu, brikete, pelete i sl). Pri tome moe biti rije o kotlovima koji slue kao izvori topline za sustave centralnog grijanja (a esto i za pripremu PTVa) ili pak o peima, tednjacima, kaminima i sl. koji su istodobno ogrjevna tijela, a mogu posluiti, npr. za kuhanje i sl. Iskljuivo se pojavljuju u podnim izvedbama, pri emu se kotlovi uglavnom postavljaju u zasebne prostorije (kotlovnice), iako se za manje uine mogu postavljati i u stambene prostore.

Kotlovi na biomasu se danas pojavljuju u dvije osnovne izvedbe:

s runim punjenjem (za cjepanice)

s automatskim punjenjem (za pelete, piljevinu i sl).

Kotlovi na biomasu s runim punjenjem imaju ugraen spremnik iz kojeg gorivo drvo samo upada u prostor loita, odnosno u komoru za izgaranje ime se ostvaruje potpuna udobnost primjene (jer ne treba stalno ubacivati gorivo, ve npr. samo jednom dnevno) i vea kvaliteta izgaranja jer se promjene temperature dimnih plinova i ogrjevnog medija svode na najmanju moguu mjeru pa se smanjuje mogunost pojave korozije (il. 6.24). Kako bi se smanjila potreba za estim punjenjem kotla tijekom najhladnijih dana u godini (npr. svaka 2 - 4 h dnevno), projektiraju se na 2 - 3 puta vei nazivni uin kotla nego to su stvarne potrebe zgrade za toplinom. Stupanj djelovanja suvremenih izvedbi takvih kotlova uobiajeno iznosi 75 - 90%.

Kotlovi na biomasu s automatskim punjenjem omoguavaju gotovo posve automatiziran pogon, dok stupnjevi djelovanja iznose 85 - 92%. Uvijek trebaju raditi blizu punog optereenja, dok nazivni uin pri punom optereenju ne bi trebao prekoraiti najveu vrijednost potreba zgrade za toplinom. U prijelaznim razdobljima (proljee i ljeto), potrebe za toplinom najee ine 20 - 40% nazivnog uina kotla, to znai vrlo malu uinkovitost pogona. Potrebe zgrade za toplinom ljeti su jo manje (samo za pripremu PTV) i iznose svega 5 - 10% nazivnog uina, ime se uinkovitost jo vie smanjuje, a negativni uinak na okoli raste.

Izvori topline

Podjela izvora topline

Kotlovi za grijanje

Plamenici

Kotlovnice

Pei, zagrijai zraka i IC grijalice

Solarni sustavi

Toplinske crpke

Toplinarski sustavi

KotlovnicePlinska kotlovnica je samostojea zgrada ili posebna prostorija u zgradi u kojoj se nalazi jedan ili vie izvora topline koji kao osnovno gorivo koriste plin i iji ukupni instalirani toplinski uin iznosi vie od 50 kW. Najvii doputeni radni tlak plina za opskrbu izvora topline (troila) u kotlovnicama koje su smjetene u zgradi u kojoj se zadrava ili boravi vie ljudi iznosi iznosi 100 mbar, a u samostojeim kotlovnicama do 4 bar. Projektiranje, izvoenje i pogon plinskih kotlovnica odreeno je Pravilnikom o tehnikim normativima za projektiranje, izgradnju, pogon i odravanje plinskih kotlovnica iz 1990. godine.Kotlovnica moe biti izvedena kao zasebna zgrada (tzv. samostojea kotlovnica), manja zgrada prislonjena uz veu ili se pak moe smjestiti u odgovarajuu prostoriju u zgradi (il. 6.16). Samostojea kotlovnica ne mora nuno biti u zatvorenom prostoru ako je njezina oprema na prikladan nain zatiena od oteenja.

Smjetaj kotlovnice u zgradi ovisi o njezinoj visini (tablica 6.24). Kotlovnica koja kao gorivo koristi prirodni plin se moe smjestiti u podrumske prostorije ako je podrum ukopan najvie do 2/3 visine s time da je gornja treina (jedan vanjski zid) u slobodnom prostoru. U zgradama u kojima se stalno ili povremeno okuplja vei broj ljudi (npr. kazalita, kina, dvorane za razne priredbe, bolnice, domovi itd), za kotlovnice se odabiru prostorije koje nisu ispod razine okolnog tla, a najmanje dva zida su im u slobodnom prostoru. Isto tako, kotlovnica mora imati barem jedan vanjski zid. Njihov smjetaj u zgradi odabire se u suradnji s arhitektom tako da su zadovoljeni termotehniki i sigurnosni zahtjevi (odgovarajui smjetaj dimnjaka, propisni ulaz i nuni izlaz, mogunost ispravne izvedbe unutarnje plinske instalacije, zvuna izolacija), a ako se na jednu kotlovnicu prikljuuje vie zgrada, treba odabrati sredinji poloaj u odnosu na sve zgrade.

Kotlovnice na loivo ulje izvode se i opremaju uz potivanje slinih pravila kao za plinske kotlovnice te odredbi Pravilnika o zapaljivim tekuinama (NN 54/99). Mogu se smjetati na krovu (uz ogranienje veliine spremnika loivog ulja), u prizemlju ili u podrumu zgrade (samo ako postoji prirodna ventilacija i ako se pri tome mogu osigurati dovoljne koliine zraka za izgaranje). Podovi kotlovnice trebaju biti izvedeni tako da se sprjeava proputanje loivog ulja prema tlu, a kanalizacijski sustav mora biti opremljen hvataem ulja. Isto tako, u vezi s protupoarnom opremom, ventilacijom i dovodom zraka za izgaranje u kotlovnicu, mogu se koristiti iste smjernice kao za plinske kotlovnice

Energenti za sustave grijanja

Plin

Loivo ulje

Kruta goriva

Elektrina struja

Suneva energija

Kruta gorivaUgljen je kruto gorivo fosilnog porijekla koje je ranije bilo vrlo esto, a danas je njegova primjena u sustavima grijanja obiteljskih kua, stambenih i poslovnih zgrada uglavnom naputena te se kao energent najvie koristi u velikim energetskim postrojenjima i u industriji. Najveim se dijelom sastoji od ugljika, vodika, kisika, a ostatak otpada na sumpor, duik, vodu, pepeo i razne druge primjese koje ovise o porijeklu ugljena i o njegovoj obradi.S obzirom na porijeklo, nain dobivanja i obrade te sastav, postoji nekoliko vrsta ugljena koje se prema svojstvima mogu znaajno razlikovati:

kameni ugljen

mrki ugljen (udio vlage 45 - 60%)

lignit (s drvenastom strukturom)

briketi (dobivaju se mljevenjem, suenjem i briketiranjem kamenog ili mrkog ugljena)

ugljena praina (dobiva se mljevenjem osuenog kamenog ili mrkog ugljena)

koks (dobiva se suhom destilacijom ugljena na temperaturi oko 1000 C)

drveni ugljen (dobiva se izgaranjem drveta bez prisutnosti kisika).

Biomasa je kruto gorivo biolokog porijekla, odnosno obnovljivi izvor energije, a moe biti u raznim oblicima: ogrjevno drvo, osuena slama ili ivotinjski izmet, treset itd. Prema Uredbi o graninim vrijednostima emisije oneiujuih tvari u zrak iz stacionarnih izvora (NN 140/97), biomasa je gorivo koje se dobiva od biljaka ili dijelova biljaka kao to su drvo, slama, stabljike itarica, ljuture itd. Biomasa se dijeli na:

drvnu biomasu (ostaci iz umarstva, otpadno drvo)

drvnu uzgojenu biomasu (brzorastue drvee)

nedrvnu uzgojenu biomasu (brzorastue alge i trave)

ostatke i otpatke iz poljoprivrede

ivotinjski otpad i ostatke.

Za primjenu u sustavima grijanja obiteljskih kua, stambenih i poslovnih zgrada u pravilu se koristi ogrjevno drvo ili razni proizvodi koji se dobivaju obradom drveta, drvnih ostataka i otpadaka kao to su piljevina, briketi, peleti i sl

Energenti za sustave grijanja

Plin

Loivo ulje

Kruta goriva

Elektrina struja

Suneva energija

Loivo uljeLoivo ulje je tekue gorivo koje se dobiva frakcijskom destilacijom sirove nafte, a koristi se u malim i velikim energetskim postrojenjima (sustavi grijanja i pripreme PTV-a, industrijske energane, termoelektrane itd). Po kemijskom se sastavu najveim dijelom sastoji od ugljika (oko 86%), a ostatak ine vodik (11 - 13%), kisik i duik (0,5 - 1%) itd.

Prema hrvatskim se propisima loiva ulja mogu podijeliti u nekoliko osnovnih skupina s obzirom na fizikalno-kemijska svojstva i namjenu:

ekstralako loivo ulje (EL): destilatno gorivo namijenjeno za izvore topline koji su opremljeni isparnim i pretlanim plamenicima bez mogunosti za njegovo predgrijavanje (tj. za sustave grijanja i pripreme PTV-a), a boji se crvenom bojom kako bi se lake moglo prepoznati i time onemoguile zlouporabe

lako specijalno loivo ulje (LS): preteno destilatno gorivo namijenjeno za izvore topline u sustavima grijanja i industriji

lako loivo ulje (L): mijeano (destilatno i ostatno) gorivo namijenjeno za izvore topline koji imaju mogunost za njegovo predgrijavanje pri skladitenju i uporabi

srednje loivo ulje (S): ostatno gorivo namijenjeno za izvore topline u industriji (industrijske pei) i energetska postrojenja koja imaju mogunost za njegovo predgrijavanje pri prijenosu, skladitenju i uporabi

teko loivo ulje (T): ostatno gorivo namijenjeno za velike izvore topline u industriji (industrijske pei) i velika energetska postrojenja koja imaju mogunost za njegovo predgrijavanje pri prijenosu, skladitenju i uporabi

ekstrateko loivo ulje (ET): ostatno gorivo namijenjeno za velika energetska postrojenja u industriji.

Osim standardnih loivih ulja, postoje i tzv. niskosumporna loiva ulja ije su znaajke gotovo jednake, osim to udio sumpora iznosi najvie 1% pa zadovoljavaju zahtjeve koje propisuje EU. Spremnici za loivo ulje su zatvorene posude namijenjene skladitenju loivog ulja u koliini koja je dostatna za pokrivanje potronje tijekom odreenog vremena, u pravilu tijekom sezone grijanja. Projektiraju se, izvode i opremaju s obzirom na odgovarajue norme i protupoarne propise (npr. Pravilnik o zapaljivim tekuinama, NN 54/99), arhitektonske uvjete (poloaj graevine, raspored prostorija u njoj, smjetaj i veliina kotlovnice itd) i predvienu potronju loivog ulja.

Spremnici za loivo ulje mogu se podijeliti na dva osnovna naina:

a) prema izgledu i mjestu postavljanja

cilindrini ukopani (podzemni)

cilindrini nadzemni leei i uspravni

samostojei ili baterijski za postavljanje u prostorije

pravokutni zavareni za postavljanje u prostorije

b) prema materijalu izrade:

elini (cilindrini, etvrtasti itd)

polimerni (cilindrini, etvrtasti, baterijski itd)

armiranobetonski.

Ukopani ili podzemni spremnici danas su u primjeni najei. U veini sluajeva izrauju se od elika i cilindrinog su oblika, s jednostrukom ili dvostrukom stijenkom, prevueni izolacijom i zatieni od korozije, mogu biti izraeni i od poliesterske smole armirane staklenim vlaknima. Postavljaju se u iskopanu rupu u tlu ije je dno u pravilu betonirano (zbog zatite podzemnih voda), sidre kako bi se sprijeilo djelovanje sila uzgona i zatrpavaju slojem prikladnog materijala (najee ljunka). Na vrhu spremnika se nalazi otvor s prikljucima oko kojega se izvodi betonsko okno koje se mora zatvarati poklopcem, a takoer treba izvesti odzrani vod. Samostojei ili baterijski spremnici u posljednje se vrijeme sve ee koriste. U pravilu se izrauju od polimernih materijala (polietilena, poliamida ili poliesterske smole armirane staklenim vlaknima), a postoje i eline izvedbe. Isporuuju se s volumenima ak do 10 000 l, a vie spremnika se moe povezivati u baterije pri emu se uvruju elinim profilima ili bandaama. Polimerni spremnici imaju nekoliko osnovnih prednosti u odnosu na eline:

ne korodiraju

imaju malu masu to olakava ugradnju

prozirni su pa omoguavaju uvid u koliinu ulja izvana.

Zavareni elini etvrtasti spremnici izrauju se prema narudbi, odnosno prema stanju na licu mjesta. Prikladni su kada nije mogu prijevoz, unos i postavljanje ve gotovih spremnika (npr. kod postojeih zgrada). Mogu se tono prilagoditi postojeim dimenzijama prostorije, a jedino to treba izvesti je izolacija poda i zidova kako bi se onemoguilo proputanje ulja u tlo. Sustavi za opskrbu loita izvora topline loivim uljem mogu biti izvedeni na tri osnovna naina:

jednocijevni

dvocijevni

prstenasti

Jednocijevni sustav opskrbe loivim uljem sastoji se od samo jednog voda izmeu spremnika i uljnog filtra iza ega prema plameniku mogu ii jedan ili dva voda, a uljna crpka mora imati mogunost odzraivanja (il. 5.4). Kada od fitra prema crpki, odnosno plameniku idu dva voda, filtarski je ureaj opremljen i odgovarajuim odzranikom. Takvi se sustavi u pravilu koriste za izvore topline malih uina i s gravitacijskim dovodom ulja.

Dvocijevni sustav opskrbe loivim uljem sastoji se od dva voda izmeu spremnika i uljne crpke plamenika: polaznog (usisnog) i povratnog (il. 5.5). Na taj je nain osiguran povrat vika ulja i zraka koji u njega moe ui natrag u spremnik, a ujedno i hlaenje crpke. Prstenasti sustav opskrbe loivim uljem slui za opskrbu vie izvora topline istodobno, a pri tome je redovito potrebna ugradnja tzv. meucrpke.

Pei, zagrijai zraka i IC grijalicePlinske pei ili grijalice su izvori topline sustava grijanja kojima se zrak, a time i osobe u prostoriji izravno zagrijavaju, bez prijenosnika topline, tj. koji ujedno slue kao ogrjevna tijela. Radi se o individualnim sustavima grijanja kojima se moe zagrijavati samo jedna prostorija pri emu su osnovni naini izmjene topline konvekcija i zraenje. Pri tome se moe koristiti jedna ili vie pei, to se odre- uje na osnovi potrebnog toplinskog uina, dok nazivni uin plinskih pei najee iznosi 2,9 - 12 kW.S obzirom na izvedbu odvoda dimnih plinova, plinske pei mogu biti s prikljukom na dimnjak (dimovodnu cijev) i s tzv. fasadnim prikljukom.

Plinski zagrijai zraka ili kaloriferi su izvori topline sustava grijanja koji poput grijalica takoer ujedno slue kao ogrjevna tijela pri emu se toplina s okolicom uglavnom izmijenjuje konvekcijom, ali koji su u pravilu namijenjeni za zagrijavanje velikih prostorija (npr. tvornikih hala, sportskih dvorana, skladita i sl). Po svojoj su izvedbi gotovo jednaki plinskim grijalicama za prostorije te za njih takoer vrijede propisi za plinske instalacije, a jedina je znaajna razlika to to su u pravilu predvieni za postavljanje visoko na zid, odnosno za vjeanje o strop. U oba sluaja na odgovarajui nain treba rijeiti odvod dimnih plinova.

Plinske infracrvene grijalice su izvori topline sustava grijanja koji su uglavnom namijenjeni za zagrijavanje jednog dijela prostorije ili otvorenih prostora (npr. radnog mjesta, terasa i sl) i koji ujedno slue kao ogrjevna tijela pri emu se toplina izmijenjuje zraenjem. Takav se nain prijenosa topline odvija putem elektromagnetskih valova u spektralnom podruju IC zraenja. S obzirom na to to za zagrijavanje nekog tono odreenog dijela prostorije ili prostora ne treba zagrijavati i okolni zrak, takvo je rjeenje vrlo prikladno za grijanje velikih zatvorenih prostora (industrijske hale, sportske dvorane, trnice, crkve itd), pojedinanih radnih mjesta ili robe u skladitima, poluzatvorenih i natkrivenih prostora (tribine, terase i sl) itd. Izvor IC zraenja je ugrijano tijelo s kojeg toplina zrai na hladniju okolicu, pri emu ue podruje IC zraenja obuhvaa valne duljine 0,75 - 10 m. Pri visokim se temperaturama, uz toplinske pojavljuju i svjetlosne zrake, tj. EMV ije su valne duljine manje od 0,75 m. Zbog toga se toplinsko zraenje moe podijeliti na tamno, kod kojeg ne dolazi do pojave svjetlosnih valova i svijetlo, kod kojega se pojavljuju svjetlosni valovi.S obzirom na to, IC grijalice se takoer dijele na:

svijetlozraee ili IC grijalice svijetlog zraenja

tamnozraee ili IC grijalice tamnog zraenja

PlameniciPlinski plamenik je dio plinskog izvora topline u kojemu dolazi do mijeanja plina sa zrakom i potom do njegovog izgaranja pri emu nastaje toplina. Plinski se plamenici mogu podijeliti na nekoliko osnovnih naina:

a) prema vrsti plamena:

difuzijski (sa svijetlim plamenom)

injektorski (s plavim plamenom)

b) prema nainu dovoda zraka:

atmosferski (s prirodnim dovodom zraka za izgaranje)

pretlani (s prisilnim dovodom zraka za izgaranje, odnosno pomou ventilatora)

c) prema vrsti plina:

za gradski plin

za prirodni plin

za ukapljeni naftni plin

za vie vrsta plinova

za vie vrsta goriva

za prirodni plin

d) prema tlaku plina:

niskotlani (za tlak < 100 mbar)

visokotlani (za tlak > 100 mbar)

e) prema nainu voenja pogona:

poluautomatski

automatski

f) prema broju plamita:

pojedinani

skupni (prstenasti, plosnati, rotiljasti itd).

Atmosferski plamenici zrak za izgaranje dobavljaju prirodnim putem i prije izgaranja dolazi do njegovog mijeanja s plinom na osnovi injektorskog djelovanja. Mijealite je izvedeno kao Venturijeva cijev u kojoj zbog promjene brzine struje plina nastaje razlika tlaka 0,1 - 0,2 mbar. Zbog injektorskog djelovanja usisava se primarni zrak, dok sekundarni zrak iz okolice u plamen dolazi u podruju plamena pa je mijeanje nekontrolirano. Kako bi se dobio stabilan plamen, brzina strujanja smjese plina i zraka mora odgovarati brzini irenja plamena, to se postie odgovarajuom konstrukcijom sapnice i injektora, tj. namjetanjem tlaka sapnice. Materijali za izradu plamenika su elik i lijevano eljezo. Razmjerno su jednostavne konstrukcije, prilagodivi obliku loita, beumni u radu, nemaju pokretnih dijelova, razmjerno su jeftini i ne zahtijevaju posebno odravanje, a regulacija se svodi ili na ukljueno/iskljueno (on/off) ili na djelomino/puno optereenje. Pri malim uinima se mogu paliti runo, a pri veim iskrom visokog napona. Pri manjim uinima plamen se obino kontrolira termoelektrino, a kod veih elektroniki. Izvode se u raznim oblicima koji su prilagoeni obliku i dimenzijama loita, a uin im se kree od 4 do 930 kW.

Pretlani plamenici zrak za izgaranje dobavljaju pomou ventilatora, tj. prisilno (il. 6.13). Zbog velikih stupnjeva iskoristivosti goriva i mogunosti regulacije uina koriste se kod gotovo svih suvremenih izvora topline sustava grijanja, u rasponu uina od 6 kW do vie stotina MW. Njihova je oprema odreena prema HRN EN 676.

Zraei ili iaravajui plamenici imaju posebno izvedenu plameniku plohu koja omoguava da se najvei dio topline nastale izgaranjem plina na okolni prostor loita predaje zraenjem. Danas su vrlo esti kod kondenzacijskih kotlova. Plin se do plamenika dovodi prisilno, pomou ventilatora, pa su zraei plamenici podvrsta pretlanih. Pretiak zraka pri tome iznosi izmeu 1,1 i 1,3 te se ostvaruje potpuno mijeanje sa zrakom. Nastala se smjesa plina i zraka ravnomjerno dozira i struji do polukuglaste plamenike plohe izraene od fine mreice od nehrajueg elika na kojoj dolazi do izgaranja gotovo bez plamena. Ploha, koja je postojana na visoke temperature, pri tome se uari i najvei dio topline odaje zraenjem. Potpuno predmijeanje i visok udio odavanja topline zraenjem uzrokuju vrlo niske emisije CO i NOX. Inae, osim polukuglaste izvedbe plamenike plohe, mogua je i ravna, odnosno ploasta izvedba, pri emu se kao materijal izrade koristi keramika.

Uljni plamenik je dio uljnog izvora topline u kojemu dolazi do stvaranja smjese loivog ulja i zraka, odnosno njegovog rasprivanja u struji zraka te do njegovog izgaranja pri emu nastaje toplina. Kao i plinski, uljni se plamenici takoer mogu podijeliti na nekoliko osnovnih naina:

a) prema nainu pripreme goriva, odnosno rasprivanja ulja:

s tlanim rasprivanjem

s injektorskim rasprivanjem

s ultrazvunim rasprivanjem

s rotacijskim rasprivanjem

s isparivaem ulja

b) prema nainu dobave zraka za izgaranje:

s ventilatorom

bez ventilatora

s kompresorom

s predgrijavanjem zraka

c) prema nainu stvaranja smjese ulja i zraka:

predmijeajui

s djelominim mijeanjem

s difuzijskim plamenom

d)prema nainu stabilizacije plamena

rotacijski (s diskom za zaustavljanje povrata plamena)

povrinski (sa smanjenjem toplinskog toka)

e) prema izvedbi regulacije:

jednostupanjski

dvostupanjski (klizni)

modulirajui.

Solarni sustaviSolarni sustavi su izvori topline za grijanje i pripremu PTV-a koji kao osnovni izvor energije koriste toplinu dozraenu od Sunca, odnosno Sunevu energiju. Solarni se sustavi za grijanje u najveem broju sluajeva koriste kao dodatni izvori topline, dok kao osnovni slue plinski, uljni ili elektrini kotlovi. Njihova je primjena kao osnovni izvori topline za sustave grijanja rijetka i ograniena na podruja s dovoljnom koliinom Sunevog zraenja tijekom cijele godine, u kojima su ujedno i klimatski uvjeti povoljniji pa je sezona grijanja kratka. Solarni se sustavi stoga ponajvie koriste za pripremu PTV-a.

Osnovni dijelovi solarnih sustava su:

kolektor

spremnik tople vode s izmjenjivaem topline

solarna stanica s crpkom i regulacijom

razvod s odgovarajuim radnim (solarnim) medijem.

Kolektor je osnovni dio svakog solarnog sustava i u njemu dolazi do pretvorbe Suneve u toplinsku energiju. Dozraena Suneva energija prolazi kroz prozirnu povrinu koja proputa zraenje samo u jednom smjeru te se pretvara u toplinu koja se predaje prikladnom prijenosniku topline: solarnom radnom mediju (najee smjesi vode i glikola).

U njihove najvanije dijelove ubrajaju se:

kuite s odgovarajuom toplinskom izolacijom, prikljucima, sabirnim vodovima i privrsnim elementima

apsorberske plohe koje slue za potpunu apsorpciju toplinskog (IC) dijela Sunevog zraenja i njegovu pretvorbu u korisnu toplinu

pokrov koji se izrauje od uobiajenog prozorskog ili vodenog bijelog stakla ili od polimernih materijala ojaanih staklenim vlaknima.

Kolektori se pojavljuju u dvije osnovne izvedbe

ploasti ili ravni

cijevni, vakuumski ili s vakuumskim cijevima.

Dvije osnovne izvedbe solarnih kolektora

Spremnik tople vode je dio solarnog sustava koji slui za izmjenu topline s ogrjevnim medijem sustava grijanja ili potronom toplom vodom te za njihovu pohranu. Uobiajeno se pojavljuje u dvije osnovne izvedbe:

jednostavan - samo za pripremu PTV-a

kombiniran - za sustave grijanja (sastavljen od dva spremnika - jednog u drugom).

U oba sluaja, spremnik mora biti dobro izoliran. Solarna stanica s crpkom predstavlja sredinji dio cijelog solarnog sustava jer omoguava strujanje solarnog medija, dok automatska regulacija vodi rauna o sigurnom pogonu cijelog sustava i uskla- ivanju njegovog rada sa sustavom grijanja i pripreme PTV-a, odnosno uvjetima u okolici kao to su promijenjene potrebe za toplinom, iznimno niske ili visoke vanjske temperature koje mogu otetiti sustav i sl. Treba napomenuti da postoje i izvedbe solarnih sustava koje ne koriste crpku (tzv. termosifonski sustavi), ve se u njima strujanje osniva na gravitacijskom djelovanju zbog razlike temperatura, odnosno gustoe solarnog medija

Suneva energijaSuneva energija je obnovljiv i neogranien izvor energije od kojeg, izravno ili neizravno, potjee najvei dio drugih izvora energije na Zemlji. Suneva energija u uem smislu podrazumijeva koliinu energije koja je prenesena Sunevim zraenjem, a izraava se u J. Suneva se energija u svojem izvornom obliku najee koristi za pretvorbu u toplinsku energiju za sustave pripreme potrone tople vode i grijanja (u europskim zemljama uglavnom kao dodatni energent) te u solarnim elektranama, dok se za pretvorbu u elektrinu energiju koriste fotonaponski sustavi.

Sunevo zraenje je kratkovalno zraenje koje Zemlja dobiva od Sunca. Izraava se u W/m2, a ovisno o njegovom upadu na plohe na Zemlji moe biti:

neposredno: zraenje Sunevih zraka

difuzno zraenje neba: raspreno zraenje cijelog neba zbog pojava u atmosferi

difuzno zraenje obzorja: dio difuznog zraenja koji zrai obzorje

okosunevo difuzno (cirkumsolarno) zraenje: difuzno zraenje blie okolice Sunevog diska koji se vidi sa Zemlje

odbijeno zraenje: zraenje koje se odbija od okolice i pada na promatranu plohu.

Uin Sunevog zraenja iznosi oko 3,8 1026 W, od ega Zemlja dobiva 1,7 1017 W. Zemlja od Sunca godinje dobiva oko 4 1024 J energije to je nekoliko tisua puta vie nego to iznosi ukupna godinja potronja energije iz svih primarnih izvora. Prosjena jakost Sunevog zraenja iznosi oko 1367 W/m2 (tzv. solarna konstanta).

Toplinarski sustaviSustavi daljinskog grijanja ili toplinarski sustavi predstavljaju nain opskrbe potroaa toplinskom energijom za grijanje pomou vode kao prijenosnika energije koji se na potrebnu temperaturu zagrijava na jednom mjestu za vie zgrada ili cijelo naselje te preko distributivne mree prenosi do objekta potroaa.

Sustavi daljinskog grijanja mogu se podijeliti na dva osnovna naina:

prema energetskom stanju prijenosnika energije

prema vrsti izvora topline u kojem se proizvodi toplinska energija.

Prema energetskom stanju prijenosnika energije sustavi daljinskog grijanja mogu biti:

vrelovodni, s temperaturom vode < 120 C

vrelovodni, s temperaturom vode > 120 C

parovodni.

Prema vrsti izvora topline sustavi daljinskog grijanja mogu biti:

sa zajednikom proizvodnjom toplinske i elektrine energije uobiajeno u termoelektranama-toplanama u kojima se u spojnom (kogeneracijskom) procesu proizvode elektrina i toplinska energija (takvi su sustavi najvei i uobiajeno se nalaze u veim gradovima)

s blokovskim kotlovnicama za proizvodnju iskljuivo toplinske energije koje su uobiajeno smjetene u veim ili manjim naseljima te proizvode toplinsku energiju za manji broj zgrada uz koje se nalaze ili vee infrastrukturne objekte (npr. bolnice, kole, uilita, vojna postrojenja i sl)

sustavi industrijskog grijanja, pri emu se otpadna toplina nastala koritenjem toplinske energije u proizvodno-tehnolokim procesima distribuira i koristi za grijanje stambenih objekata u blizini tvornice.

U osnovne dijelovi sustava daljinskog grijanja ubrajaju se:

postrojenje za proizvodnju toplinske energije

razvodna mrea (toplovodi, vrelovodi, parovodi)

toplinske stanice

kune instalacije grijanja (sustav grijanja objekta).