Ogrzewnictwo praktyczne

Rok: 2009, pod redakcją prof. dr hab. Haliny Koczyk, dr inż Bronisawa Antoniewicz dr in. Magorzata Basiska dr in. Andrzej Górka mgr in. Radomira Makowska-Hess, ISBN 978-83-61265-12-2

Ogrzewnictwo, klimatyzacja i chłodnictwo są dziedzinami będącymi od lat przedmiotem zainteresowania Wydawnictwa SYSTHERM.
Po serii Kalendarzy Ogrzewnictwo oraz cieszącej się uznaniem czytelników książki „Ogrzewnictwo dla praktyków” rok wydania 2002, przedstawiamy Państwu kontynuację – wydanie drugie rozszerzone, praca zbiorowa pod redakcją wybitnej specjalistki ogrzewnictwa - prof. dr hab. inż. Haliny Koczyk, pod tytułem – „Ogrzewnictwo praktyczne. Projektowanie, montaż, certyfikacja energetyczna, eksploatacja”.
Pierwsze jej wydanie było w 2005 roku.

Książka jest poradnikiem, opracowanym przez autorów, z którymi współpracuję od bardzo wielu lat – dr inż. Bronisławy Antoniewicz, dr inż. Małgorzaty Basińskiej, prof. dr hab. inż. Haliny Koczyk, przy współudziale dr inż. Andrzeja Górki – pracowników naukowo-dydaktycznych Zakładu Ogrzewnictwa, Klimatyzacji i Ochrony Powietrza, Instytutu Inżynierii Środowiska Politechniki Poznańskiej.
Wydany podręcznik zawiera niezbędne informacje dotyczące najczęściej stosowanych systemów ogrzewań wodnych oraz ich elementów składowych a także powietrznych na przykładzie popularnych kominków.
W przejrzystej formie zawarto w nim całość wiadomości potrzebnych przy projektowaniu, montażu i eksploatacji systemów ogrzewania, a w szczególności:
● wymagania ochrony cieplnej budynków, obliczenia cieplne i wilgotnościowe przegród,
● obliczenia zapotrzebowania (również sezonowego) na moc cieplną pomieszczeń i budynków,
● zasady doboru urządzeń kotłowni oraz niezbędnych zabezpieczeń,
● zasady projektowania sieci przewodów, doboru grzejników, armatury i automatyki.
W drugim wydaniu uwzględniono wnioski z rozwoju branży budownictwa i ogrzewnictwa, ciągłych zmian wprowadzanych ustaw oraz zmieniające się technologie. W nowych rozdziałach podano całość informacji z zakresu.:
● Nowe tendencje w projektowaniu budynków – omówienie budownictwa energooszczędnego i budownictwa
pasywnego poparte przykładami już istniejących obiektów,
● Certyfikacja energetyczna budynków - zamieszczono tutaj aktualne przepisy zgodne z dyrektywa
parlamentu europejskiego w sprawie charakterystyki energetycznej budynków oraz polskimi uwarunkowaniami prawnymi.
Opisy zasad projektowania i metod obliczeń poparto przykładowymi projektami instalacji dla budynku jednorodzinnego wraz z kosztorysami opracowanymi przez mgr inż. Radomirę Makowską - Hess.
Podręcznik zawiera liczne ilustracje w postaci schematów a także zdjęć wybranych wyrobów instalacyjnych
oraz zbiorcze dane o wyrobach i producentach w formie tabel.
Nowe spojrzenie i rozszerzenie książki o takie tematy jak: projektowanie i wykonywanie ogrzewań podłogowych, układy solarne, a także miejscowe źródła ciepła w postaci kominków, zagadnienia termomodernizacji budowlanej oraz eksploatacji instalacji ogrzewań w połączeniu z wiedzą praktyczną i wieloletnim doświadczeniem naukowo-dydaktycznym autorów daje pewność zainteresowania czytelniczego.
Książka przeznaczona jest dla specjalistów z zakresu ogrzewnictwa i branży ciepłowniczej, do korzystania z niej w codziennej pracy oraz dla środowisk akademickich, w tym zwłaszcza studentów kierunków technicznych oraz osób szukających wiedzy praktycznej.

SPIS TREŚCI:

Od Redakcji 11
Recenzja 12
1. Wykaz oznaczeń 13
2. Obliczenia cieplne i wilgotnościowe przegród budynków 16
2.1. Obliczenia współczynników przenikania ciepła 16
2.1.1. Podstawowe definicje 16
2.1.2. Obliczenia współczynników przenikania ciepła przegród złożonych z warstw jednorodnych 21
2.1.3. Obliczenia współczynnika przenikania ciepła dla przegrody budowlanej złożonej 23
2.1.4. Współczynniki przenikania ciepła podłóg na gruncie i ścian przyległych do gruntu 25
2.1.5. Opór cieplny przestrzeni nieogrzewanych 26
2.2. Obliczenia współczynników przenikania ciepła przegrody z mostkami cieplnymi 27
2.3. Obliczenia rozkładu temperatur w przegrodzie wielowarstwowej 30
2.4. Obliczenia stanu wilgotnościowego przegród 32
3. Wymagania ochrony cieplnej budynków 36
3.1. Maksymalne wartości współczynników przenikania ciepła 36
3.2. Wymagania dotyczące podłóg na gruncie 39
3.3. Wymagania dotyczące maksymalnej powierzchni okien 40
3.4. Wymagania dotyczące szczelności na przenikanie powietrza 41
3.5. Graniczne wskaźniki zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania E0 42
4. Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych 43
4.1. Wprowadzenie 43
4.2. Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło według wymagań normatywnych 44
4.3. Uproszczona metoda obliczeń 48
4.4. Wybrane dane klimatyczne 50
5. Obliczanie zapotrzebowania na moc cieplną pomieszczeń ogrzewanych o kubaturze do 600 m3 53
5.1. Podstawowe definicje 53
5.2. Straty ciepła przez przenikanie 53
5.3. Dodatki do strat ciepła przez przenikanie 54
5.4. Zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji 55
5.5. Obliczeniowe wartości temperatury zewnętrznej i wewnętrznej 56
5.6. Wymagania dotyczące wentylacji w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej 59
6. Grzejniki konwekcyjne 62
6.1. Ogólna klasyfikacja grzejników 62
6.2. Wymagania i przegląd typów grzejników konwekcyjnych 62
6.3. Zasady doboru grzejników konwekcyjnych 72
6.3.1. Powierzchnia ogrzewalna grzejnika 72
6.3.2. Dobór grzejników dla ogrzewań dwururowych i parametrów pracy różnych od katalogowych 75
6.3.3. Dobór grzejników dla ogrzewań jednorurowych 77
7. Ogrzewanie przez promieniowanie 83
7.1. Podstawy teoretyczne wymiany ciepła przez promieniowanie 83
7.1.1. Wstęp 83
7.1.2. Emisyjność powierzchni 84
7.1.3. Współczynniki konfiguracji 85
7.1.4. Udział promieniowania w wymianie ciepła między powierzchnią grzejną, a pomieszczeniem 85
7.2. Zagadnienia fizjologiczne i wynikające z nich ograniczenia dla ogrzewań płaszczyznowych 86
7.2.1. Komfort cieplny człowieka 86
7.2.2. Ograniczenia dla ogrzewań podłogowych 92
7.2.3. Ograniczenia dla ogrzewań sufitowych i ściennych 93
7.2.4. Aspekty zdrowotne ogrzewań podłogowych 94
7.3. Przegląd typów ogrzewań płaszczyznowych 95
7.3.1. Ogrzewania podłogowe 95
7.3.2. Ogrzewania sufitowe 99
7.3.3. Ogrzewania ścienne 100
7.3.4. Aktywowanie termiczne rdzeni stropów 107
7.3.5. Ogrzewanie przestrzeni otwartych 108
7.4. Układy hydrauliczne i regulacja wydajności wodnych ogrzewań płaszczyznowych 109
7.4.1. Układy hydrauliczne wodnych ogrzewań płaszczyznowych, rozdzielacze 109
7.4.2. Dynamika i regulacja eksploatacyjna ogrzewań płaszczyznowych 113
7.5. Łączenie ogrzewania płaszczyznowego i grzejnikowego w jednym systemie 115
7.5.1. Wariant A 116
7.5.2. Wariant B 119
7.5.3. Warianty C i D 119
7.6. Wykorzystanie instalacji ogrzewania płaszczyznowego do chłodzenia pomieszczeń 121
7.7. Wodne ogrzewanie podłogowe, wylewane na mokro – charakterystyka szczegółowa 123
7.7.1. Budowa, wymagania wg EN [13] 123
7.7.2. Sposoby mocowania przewodów grzejnych do podłoża 127
7.7.3. Prowadzenie przewodów, rozkład temperatury na powierzchni podłogi 129
7.8. Wodne ogrzewanie podłogowe, wylewane na mokro – projektowanie 132
7.8.1. Wprowadzenie, ogólne zasady projektowania 132
7.8.2. Uwarunkowania i obliczenia wstępne 135
7.8.3. Obliczenia cieplne 135
7.8.4. Obliczenia hydrauliczne 138
7.8.5. Wybrane zagadnienia szczegółowe 142
7.9. Wykorzystanie programów komputerowych do wspomagania projektowania 144
7.9.1. Zdefiniowanie warunków brzegowych 145
7.9.2. Wykonanie obliczeń zapotrzebowania ciepła dla pomieszczeń. 146
7.9.3. Wybór typu ogrzewania płaszczyznowego 146
7.9.4. Zlokalizowanie płaszczyzn grzejnych 146
7.9.5. Zlokalizowanie rozdzielacza i przyłączenie wszystkich obiegów grzejnych 147
7.9.6. Założenie temperatury zasilania dla instalacji 147
7.9.7. Obliczenia cieplno-hydrauliczne 148
7.9.8. Wydruk rysunków i zestawienia materiałów 148
7.10. Przegląd podstawowych danych aktualnie dostępnych wodnych ogrzewań podłogowych 148
7.11. Ogrzewanie promieniowe obiektów o dużej kubaturze 152
7.11.1. Wodne promienniki taśmowe 153
7.11.2. Gazowe promienniki podczerwieni 154
7.11.3. Elektryczne promienniki podczerwieni 157
8. Przewody 158
8.1. Stosowane materiały 158
8.2. Kompensacja wydłużeń cieplnych przewodów 166
8.3. Przegląd podstawowych danych technicznych przewodów wybranych firm 169
8.4. Obliczanie strat ciepła przewodów 174
8.5. Wymagania dotyczące izolacji 177
8.5.1. Właściwości materiałów termoizolacyjnych 178
8.5.2. Materiały termoizolacyjne 179
8.5.3. Wymagania 180
8.5.4. Temperatura pracy i grubość izolacji 180
9. Źródła ciepła 184
9.1. Klasyfikacja źródeł ciepła 184
9.2. Stosowane paliwa 184
9.2.1. Charakterystyka paliw 184
9.2.2. Obliczanie rocznego zapotrzebowania paliwa 187
9.3. Kotły centralnego ogrzewania 191
9.3.1. Podział kotłów c.o. ze szczególnym uwzględnieniem kotłów gazowych 191
9.3.2. Parametry kotłów wodnych 193
9.3.3. Przegląd podstawowych danych technicznych aktualnie produkowanych kotłów mniejszej mocy 196
9.3.4. Ogólne zasady doboru kotłów 212
9.4. Zasady projektowania i wymagania dla kotłowni 214
9.4.1. Kotłownie na paliwo stałe 214
9.4.2. Kotłownie na paliwo gazowe 216
9.4.3. Kotłownie na paliwo olejowe 225
9.5. Sterowanie i automatyka źródła ciepła 230
9.5.1. Podstawowe układy sterowania 230
9.5.2. Przegląd podstawowych danych technicznych wybranych regulatorów kotłowych 235
9.5.3. Regulacja mocy kotła 242
9.5.4. Funkcje zabezpieczające układu sterującego 242
9.5.5. Układ sterowania a sprawność kotłowni i instalacji ogrzewczej 243
9.5.6. Możliwości komunikacyjne regulatorów 244
9.6. Przygotowanie c.w.u. 245
9.6.1. Wprowadzenie 245
9.6.2. Obliczanie zapotrzebowania ciepła na cele przygotowania c.w.u. 245
9.6.3. Wybór systemu przygotowania c.w.u. 248
9.6.4. Dobór zasobnika w centralnej instalacji c.w.u. 249
9.6.5. Dobór kotła na cele c.o. i c.w.u. 251
9.6.6. Wykorzystanie układu kotłowni c.o. dla przygotowania ciepłej wody użytkowej 252
8 OGRZEWNICTWO PRAKTYCZNE – projektowanie, montaż, certyfikacja energetyczna, eksploatacja
9.6.7. Przegląd podstawowych danych technicznych aktualnie produkowanych zasobników i podgrzewaczy c.w.u. 252
9.7. Pompy w instalacjach centralnego ogrzewania 258
9.7.1. Charakterystyka wydajności pompy 258
9.7.2. Zapotrzebowanie na moc napędu pompy 259
9.7.3. Sprawność pompy 260
9.7.4. Korekta wydajności pompy przy zmianie prędkości obrotowej wirnika 260
9.7.5. Korekta wydajności pompy przy zmianie średnicy wirnika 261
9.7.6. Dobór pompy obiegowej dla instalacji centralnego ogrzewania 262
9.8. Układy odprowadzania spalin 264
9.8.1. Klasyfikacja kominów 264
9.8.2. Uwarunkowania ciśnieniowo – temperaturowe 264
9.8.3. Dobór wysokości i przekroju 265
9.8.4. Wymagania materiałowe 267
9.8.5. Wymagania konstrukcyjne 268
10. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych 276
10.1. Zadania i rodzaje zabezpieczeń 276
10.2. Zabezpieczenie systemu otwartego 276
10.3. Zabezpieczenie instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego 279
10.4. Charakterystyka danych technicznych zamkniętych naczyń wzbiorczych 284
11. Układy ogrzewań wodnych i zasady ich wymiarowania 287
11.1. Schematy instalacji c.o. wodnych 287
11.2. Obliczenia hydrauliczne instalacji centralnego ogrzewania 291
11.2.1. Podstawowe zależności obliczeniowe 291
11.2.2. Zasady doboru średnic przewodów 295
11.2.3. Jednostkowe liniowe straty ciśnienia dla przewodów z różnych materiałów 299
11.2.4. Straty ciśnienia wywołane oporami miejscowymi typowych elementów instalacji 303
12. Armatura i automatyka instalacji centralnego ogrzewania 307
12.1. Armatura 307
12.2. Automatyka wewnętrznej instalacji centralnego ogrzewania 308
12.2.1. Wprowadzenie 308
12.2.2. Termostatyczne regulatory grzejnikowe 308
12.2.3. Stabilizacja hydrauliczna instalacji c.o. 320
13. Systemy instalacyjne 324
13.1. Ogólna klasyfikacja systemów 324
13.2. Elementy systemów instalacyjnych 331
14. Kominki 335
14.1. Rodzaje i konstrukcja kominków 335
14.2. Instalacje ogrzewań centralnych z kominkami 338
14.2.1. Ogrzewania powietrzne z kominkami 338
14.2.1. Ogrzewania wodne z kominkami 340
14.2.3. Ogrzewania kombinowane z kominkami 341
14.3. Przegląd podstawowych danych technicznych aktualnie dostępnych kominków 341
15. Wykorzystanie energii słonecznej w instalacjach c.o. i c.w.u. 343
15.1. Zasoby helioenergetyczne Polski 343
15.2. Kolektory słoneczne 344
15.2.1. Konstrukcje i materiały stosowane w kolektorach słonecznych 344
15.2.2. Sprawność kolektorów 347
15.2.3. Ogólne zasady doboru kolektorów i elementów instalacji słonecznej 349
15.3. Schematy ideowe układów słonecznych 354
15.3.1. Klasyfikacja układów słonecznych 354
15.3.2. Schematy ideowe i charakterystyki wybranych układów słonecznych 354
15.4. Schematy techniczne układów słonecznych 360
15.4.1. Instalacje jednofunkcyjne c.w.u. 360
15.4.2. Instalacja dwufunkcyjna c.o. i c.w.u. 366
15.5. Przegląd podstawowych danych technicznych aktualnie dostępnych na rynku kolektorów słonecznych 370
16. Termomodernizacja 372
16.1. Ogólna charakterystyka działań termomodernizacyjnych 372
16.2. Metody termomodernizacji budowlanej 373
16.2.1. Metody ociepleń ścian zewnętrznych 373
16.2.2. Ocieplanie stropodachów 377
16.2.3. Termomodernizacja okien 377
16.3. Materiały izolacyjne stosowane do ocieplania przegród zewnętrznych 377
16.4. Termomodernizacja instalacyjna 381
17. Ocena efektywności ekonomicznej inwestycji termomodernizacyjnych 385
17.1. Wskaźniki oceny opłacalności inwestycji termorenowacyjnych 385
17.2. Sposób określania kosztów 386
17.3. Ocena opłacalności przedsięwzięć termomodernizacyjnych według przepisów 387
17.3.1. Metoda oceny opłacalności i wyboru usprawnień termomodernizacyjnych prowadzących do zmniejszenia strat ciepła w wyniku przenikania przez ściany, stropy, stropodachy 387
17.3.2. Metoda oceny opłacalności i wyznaczenia optymalnego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego polegającego na wymianie okien lub drzwi oraz poprawie systemu wentylacji (naturalnej i mechanicznej wywiewnej) 389
17.3.3. Metoda oceny opłacalności i wyznaczania optymalnego wariantu przedsięwzięcia dotyczącego zmniejszenia zapotrzebowania na energię przez system wentylacji nawiewno-wywiewnej 393
17.3.4. Metoda oceny usprawnień prowadzących do zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło na przygotowanie ciepłej wody użytkowej 393
17.3.5. Metoda oceny termomodernizacji systemu grzewczego 394
17.3.6. Metoda wyboru optymalnego wariantu przedsięwzięcia termomodernizacyjnego 395
18. Zagadnienia inwestycyjne 397
18.1. Wybór rodzaju paliwa 397
18.1.1. Paliwo gazowe 397
18.1.2. Olej opałowy 397
18.1.3. Energia elektryczna 398
18.2. Zagadnienia organizacyjno – prawne 398
18.2.1. Przyłącze i kotłownia gazowa 398
18.2.2. Kotłownia na propan techniczny 399
18.2.3. Kotłownia olejowa 400
18.3. Uwagi końcowe 400
19. Projekty instalacji centralnego ogrzewania dla wybranego budynku 404
19.1. Opis techniczny budynku 404
19.2. Obliczenia współczynników przenikania ciepła 404
19.3. Obliczenia wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło 405
19.3.1. Wprowadzenie 405
19.3.2. Obliczenia metodą uproszczoną 406
19.4. Obliczenia zapotrzebowania na ciepło dla pomieszczeń 408
19.5. Projekty wybranych rozwiązań instalacji centralnego ogrzewania 409
19.5.1. Wariant St – zastosowanie przewodów stalowych 410
19.5.2. Wariant Cu – zastosowanie przewodów miedzianych 412
19.5.3. Wariant PET – zastosowanie przewodów z polietylenu sieciowanego w układzie rozgałęźnym 415
19.5.4. Wariant PER – zastosowanie przewodów z polietylenu sieciowanego w układzie rozdzielaczowym 418
19.5.5. Wariant OP – zastosowanie ogrzewania podłogowego na parterze
i przewodów z polietylenu sieciowanego w układzie rozgałęźnym w piwnicy 421
19.6. Przykład obliczeń hydraulicznych dla jednego obiegu czynnika grzewczego 425
20. Wycena kosztów inwestycyjnych 430
20.1. Rodzaje kosztorysów 430
20.2. Zakres kosztorysu 430
20.3. Metody kosztorysowania robót budowlanych 431
20.3.1. Metoda kalkulacji uproszczonej 431
20.3.2. Metoda kalkulacji szczegółowej 431
20.4. Zasady ustalania kosztu budowy (robót) 433
20.5. Przykłady kosztorysów wybranych rozwiązań projektowych instalacji centralnego ogrzewania 433
21. Warunki techniczne montażu instalacji centralnego ogrzewania 443
21.1. Montaż przewodów 443
21.1.1 Materiał na przewody 443
21.1.2 Kompensacja wydłużeń 445
21.1.3 Prowadzenie przewodów 447
21.2. Montaż grzejników 449
21.3. Montaż armatury 449
21.4. Montaż pomp 450
21.5. Błędy montażowe 450
22. Eksploatacja urządzeń c.o. 453
22.1. Odbiór instalacji 453
22.1.1. Kontrola jakości i zgodności wykonania 453
22.1.2. Badania odbiorcze szczelności 453
22.1.3. Badania odbiorcze odpowietrzenia 454
22.1.4. Badania odbiorcze zabezpieczenia instalacji przed przekroczeniem granicznych wartości ciśnienia i temperatury 455
22.2. Badania efektów regulacji 455
22.3. Wymagania dotyczące jakości wody 456
22.4. Regulacja montażowa i eksploatacyjna 456
22.4.1. Regulacja montażowa 457
22.4.2. Regulacja eksploatacyjna 457
22.5. Zasady ogólne eksploatacji i konserwacji 460
22.6. Rodzaje remontów i przeglądy okresowe 463
22.7. Nieprawidłowości eksploatacyjne 465
23. Certyfikacja energetyczna budynków w świetle aktualnych przepisów 453
23.1. Dyrektywa europejska 453
23.2. Stan polskich przepisów prawnych na dzień 1.01.2009 roku 453
23.2.1. Prawo budowlane [16] 453
23.2.2. Szkolenia 453
23.2.3. Zakres i forma projektu budowlanego [20] 454
23.2.4. Wymagania ochrony cieplnej budynków i oszczędności energii 455
23.2.5. Metodologia obliczania charakterystyki energetycznej budynków 455
24. Obliczanie projektowego obciążenia cieplnego zgodnie z normą europejską [14] 453
24.1. Zależności ogólne 453
24.2. Obliczanie projektowych strat ciepła przez przenikanie 453
24.2.1. Zależność podstawowa na projektowe straty ciepła przez przenikanie 453
24.2.2. Współczynnik projektowej straty ciepła przez przenikanie bezpośrednio na zewnątrz 453
24.2.3. Współczynnik projektowej straty ciepła przez przenikanie przez przestrzeń nie ogrzewaną 453
24.2.4. Współczynnik projektowej straty ciepła przez przenikanie z przestrzeni
ogrzewanej (i) do gruntu (g) 453
24.2.5. Współczynnik strat ciepła przez przenikanie między przestrzeniami ogrzewanymi do różnej temperatury 453
24.2.6. Uwzględnienie strat ciepła przez przenikanie w obliczeniach projektowego obciążenia cieplnego budynku lub jego części 453
24.3. Obliczanie projektowych wentylacyjnych strat ciepła 453
24.3.1. Zależność podstawowa na projektowe wentylacyjne straty ciepła 453
24.3.2. Strumienie objętości powietrza wentylacyjnego przyjmowane dla wentylacji naturalnej 453
24.3.3. Strumienie objętości powietrza przyjmowane dla wentylacji mechanicznej 453
24.3.4. Uwzględnianie wentylacyjnych strat ciepła w obliczeniach projektowego obciążenia cieplnego budynku lub jego części 453
24.4. Obliczania nadwyżki mocy cieplnej do kompensacji skutków osłabień ogrzewania 453
24.5. Metoda uproszczona obliczeń projektowych strat ciepła i projektowego obciążenia cieplnego 453
25. Nowe tendencje w projektowaniu budynków 453
25.1. Budynek energooszczędny 453
25.2. Budynki pasywne 453
25.2.1. Przykład pierwszego budynku pasywnego [2] 453
25.2.2. Przykład biurowego budynku pasywnego [24, 25] 453
24.2.3. Przykład polskiej realizacji w standardzie pasywnym 453
Wykaz norm związanych z ogrzewnictwem 466
Literatura 473