Техническое оборудование

Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e.V. 11

Техническое Оборудование


Отопление

Отопительный прибор служит для того, чтобы из источника конечной энергии, например, газ или мазут обеспечить потребление тепла для отопления или нагрева воды

Он состоит из:• Теплогенератора• Системы рапределения• Отапливаемых

площадей• Регулировки отапления

Grafik: WI 1996


Выработка тепла

Теплогенератор• Отопительный котел

– Стандартный отопительный котел– Низкотемпературный котел– Конденсационный котел– Котел на твердом топливе

• Тепловой насос• Централизованные сети

теплоснабжения• Мини-BHKW• Топливные ячейки


Параметры отопительных котлов

• Потеря тепла с уходящими газами [%] содержит количество теплоты в отработанных газах, измеряется трубочистом и служит как основание для оценки и классификации отопительных котлов относительно утвержденных законодательно параметров

• КПД котла [%], также называемый теплотехническим КПД, учитывает потери тепла с уходящими газами и потери внешних поверхностей котла, которые возникают во время процесса работы.

• Годичная степень использования [%] учитывает наряду с потерями тепла с уходящими газами и потерями тепла при излучении во время выработки еще и потери при выработке во время состояния покоя за целый год. Высокие потери при выработке старых котлов значительно сокращают годичную степень использования.


Стандартный отопительный котел

Постоянная температура (90°C), которая ориентируется на максимальное потребление тепла.

Высокие теплопотери и плохой показатель годичной степени использования

Не соответствует современному уровню технологии

С 1 января 1998 года до мощности 400 kW не могут больше устанавливаться на постоянное пребывание.


Степень использования стандартного котла

0 10 20 30 40 50

110

100

90

80

70

60

50

Auslastung des Heizkessels [%]

Te

illa

st-

Nu

tzu

ng

sg

rad

[%]

KonstanttemperaturkesselBaujahr 1975


Низкотемпературный котел Контролируемая температура котла,

соответствующая потреблению тепла

Низкая температура горячей воды от 40°C до 75°C.

Высокая производительность при низкой мощности

Низкий уровень шума

Высокая степень использования

Малое содержание вредных веществ

Легкая инсталяция

Малые площади установки

Хороший вариант с точки зрения общей системы

Foto: Buderus


Степень использования низкотемпературных котлов

0 10 20 30 40 50

110

100

90

80

70

60

50


Te

illa

st-

Nu

tzu

ng

sg

rad

[%]

Niedertemperaturkessel


Brennwertkessel

Выигрывает дополнительную энергию из конденсации водного пара в отходящих газах

Преобладание газа как энергоносителя

– Доля водяного пара очень высокая

– Не содержится серы в отходящих газах, отсутствует агрессивная серная кислота

Foto: Bosch-Junkers


Степень использования конденсационного котла

0 10 20 30 40 50

110

100

90

80

70

60

50


Te

illa

st-

Nu

tzu

ng

sg

rad

[%]

Brennwertkessel


• Водяной пар, возникающий при сгорании и содержащийся в отходящих газах, конденсируется.

• При этом свободное тепло от конденсации (латентное тепло) подается дополнительно в отопительную систему.

Grafik: WI 1996

Принцип использования верхней теплоты сгорания


Нейтрализация кислоты

• Мощность котла до 25 кВт: слив конденсата без последующей обработки. Достаточное разрежение и нейтрализация водами канализации.

• Приборы от 25 до 200 кВт: слив возможен только определенными дозами (соблюдение установленного количества кислоты, задерживающие устройства, слив только экономией воды).

• Устройства до 200 кВт: В любом случае требуют устройство по нейтрализации.


Котел на твердом топливе

Альтернатива, когда древесина может быть экономически выгодна

С автоматической подачей предоставляет такой же комфорт как и котлы на газу или на мазуте

Foto: Buderus


Котел на древесной щепе

Котел с нижней подачей топлива Автоматическое зажигание Автоматический вынос пепла Теплотехнический КПД до 92% Диапазон мощности до 5MW Простая, надежная техника при

относительно низкой стоимости инвестиций

Применима для горючих материалов с низким содержанием пепла (древесина)

Quelle: EA-NRW


Котел на древесной щепе - пример

Quelle: EA-NRW


Печь для сжигания пеллет, Чертеж системы

Grafik: Pelletmax

Древесные пеллеты как регенеративный источник энергии

С автоматической подачей обеспечивает такой же кофморт как котлы на газу и жидком топливе

Низкий коэффициент выбросов CO2

Необходимо помещение для хранения пеллет


Тепловой насос

Извлекается тепло среды на нижнем температурном уровне и поднимается до высокого температурного уровня, который пригоден для технического использования.

Источник тепла– Подземные воды– Почва– Наружный воздух

Foto: Viessmann


Quelle: Richtlinie BMVBS Entwurf

Принцип работы теплового насоса

1. В компрессоре газообразный хладагент сжимается.

2. Сильно нагретый хладагент течет дальше в конденсатор где у него отбирается тепло.

3. В жидкой форме он проходит через расширительный вентиль.

4. Хладагент берет тепло с нижнего температурного уровня , например, из окружающего воздуха или грунтовых вод. Хладагент испаряется из-за низкой точки кипения при поглощении тепла.

Funktionsschema einer Wärmepumpe (Grafik: VdEW)

Wärmepumpe Animation


Водный тепловой насос с колодцем

Нагнетальный насос берет воду через колодец из грунтовых вод

Вода отдает свое тепло до 5 °C – на работу или охлаждение

Далее вода возвращается через сливной колодец в грунтовые воды


Источник тепла - почва

Солнечная энергия, накопленная в почве, собирается через горизонтально проложенные грунтовые теплообменники -грунтовые коллекторы или через грунтовые зонды

Коллектор прокладывают на глубине, примерно, на 20 см ниже местной границы промерзания почвы

Площадь над коллектором может быть засажена растительностью и использована как обычно.


Тепловой источник - воздух

Для использования воздуха в качестве источника тепла существует две возможности:

– Непосредственное охлаждение с помощью компрессора, воздух проходит через испаритель

– Непрямое охлаждение с контуром соляного раствора в промежутке

Воздушные тепловые насосы, как правило, бивалентны с дополнительным котлом или электрическим нагревательным элементом в отопительном буфере


Способы производства

моновалентный (только тепловой насос)

бивалентный (тепловой насос и отопительный котел)

моноэнергетический (тепловой насос и электрический резистивный нагреватель)


Когенерация тепла и электроэнергии

При производстве электроэнергии на традиционных термических электростанциях удается использовать только треть энергии от сгорания топлива на выработку тока. Две трети теряются как уходящее тепло. При когенерации данные потери идут на низкотемпературное использование(Тепло для помещений и нагрева воды).

Термические электростанции с централизованным теплоснабжениемПри больших масштабах Электростанций распределение осуществляется через сеть централизованного теплоснабжения.


Малые - BHKW

Локальная когенерация производится с помощью блочных теплоэлектростанций

Мотор на газу или дизельном топливе вырабатывает ток через генератор, выделяющееся тепло может быть использовано для других целей (Отопление здания)

Малые-BHKW приспособлены для нужд малых предприятий или многоквартирных домов

Grafik: Senertec


BHKW на топливных элементах

В технологии BHKW на топливных элементах энергия топлива высвобождается не через горение, а через химическую инверсию водного электролиза

В качестве источника энергии может использоваться метан из домашних сетей природного газа

Преимущества: более высокий КПД, малое количество вредных выбросов и шума, низкие затраты на эксплуатацию

Достойные для рынка модели появятся только через несколько летGrafik: Vaillant


Размещение теплогенератора

Теплогенераторы центрального отопления, работающие на мазуте и твердых видах топлива, устанавливаются, как правило, в подвале, вблизи мест для хранения топлива.

Газовое отопление и станции центрального теплоснабжения могут быть альтернативно установлены в квартире или под крышей.

Это экономит площади и затраты в случае отказа от подвала, или дымохода газового отопления

Теплопотери котла идут на пользу для отопления здания


Система отведения газов

Традиционные дымоходы: Выводят теплые отходящие газы из-за роста температуры в атмосферу

Выпускные газопроводы: Выполняются непроницаемо, чтобы выводить отходящие газы современных сжигающих устройств повышенного давления

Воздушно газовый дымоход: В параллельных ветках отходящие газы и приточный воздух для теплогенератора зависимого от воздуха


Однослойные дымоходы

Выполняется из кирпича или из легкого бетона

Состояние техники до 1950/60

Для современных котлов на газу и мазуте не подходят, но могут быть приспособлены

Имеют значение для открытых каминов и голландских печей


Трехслойные дымоходы

До недавних лет соответствовали состоянию техники для стандартных котлов.

Изоляция обеспечивает температуры отходящих газов ниже точки росы.

Для современных низкотемпературных и конденсационных котлов больше не используются.


Влагостойкие дымоходы

Пригодны для присоединения к низкотемпературным котлам,

При правильном выборе размеров также пригодны для конденсационных котлов.


Расположение дымохода

С подветренной стороны здания возникают вихри, которые при плохо размещенном дымоходе могут гнать отходящие газы обратно к земле.

Таким образом, дымоходы должны:

При двухскатных крышах быть с наветренной стороны (главное направление ветра) или посередине фронтона.

При плоских крышах находиться значительно выше.


Свободностоящие выпускные газопроводы


Воздушновытяжные дымоходы

Всасывание воздуха для горения через крышу.

Подходят для теплогенераторов зависимых от воздуха в помещении, например, водонагреватель с высоким стандартами теплоизоляции и герметичными окнами/

Всасывание относительно чистого воздуха для сгорания.


Двухканальная приточновытяжная система

Подходит для размещения под крышей котлов, зависимых от воздуха в помещении

Предварительный подогрев воздуха для горения

Максимальная длина 4 m.


Газовыпускное оборудование для конденсационных котлов

Герметичная труба с малым сечением

На нижнем конце слив конденсата

Количество конденсата в одноквартирном доме зимой:около 10 литров вдень


Системы регулирования

Потребление тепла здания не постоянно.

Внешняя температура

Ветер

Солнце

Внутренние источники

Факторы влияния:


Системы управления I

При независимом от погоды регулировании приточной температуры температура приточного воздуха замеряется с помощью датчика и при необходимости включается котел. Должна поддерживаться постоянная температура приточного воздуха.


Системы управления II

При погодном регулировании приточных температур они подстраиваются под внешние температуры, т.е. при низких внешних температурах приточная температура повышается

Температурный сенсор охватывает внешнюю температуру. Затем устройство управления регулирует приточную температуру на управляемом с помощью моторов смесителе (Стандартный котел)

В низкотемпературных котлах температура котла настраивается в соответствии с фактической необходимой приточной температурой.


Системы управления III

При регулировании приточных температур зависимом от температуры в помещении в референтном помещении здания устанавливается температурный датчик, который задает приточную температуру.

При таком режиме контроля следует учитывать, что все другие помещения здания зависят от температуры в референтном помещении.


Расположение термостатических клапанов


Формы термостатических клапанов


Прерывистый режим работы

В случае прерывистого режима работы можно выбирать между различными режимами эксплуатации- Нормальный режим работы без снижения отопительной

температуры.- Снижение отопительной температуры путем

переключения на более низкий отопительный уровень (режим пониженной отопительной эксплуатации).

- Полное отключение отопления до установленного уровня температуры в помещении (Температура поддержки) (Режим прерывистой эквплуатации).

- Полное отключение отопления, но с сохранением защиты от мороза (эксплуатация в режиме ожидания).

Регулировки времени позволяют, например, сократить температуру в помещении ночью или на время отпуска или работы .


Дистанционный контроль

При дистанционном контроле отопительное оборудование связано через телефонную сеть с сервисной компанией.

Она может контролировать режим работы оборудования и при отклонениях принимать меры быстрее, чем потребитель.

Это повышает комфорт и позволяет сэкономить энергию.

Grafik: Viessmann


Прокладка трубопровода


Одноканальная система


Двухканальная система труб


Изоляция трубопровода I

Строка Вид трубопровода и оборудованияНаименьшая толщина

Теплоизоляции

1 Внутренний диаметр до 22 mm 20 mm

2 Внутренний диаметр от 22 mm до 35 mm 30 mm

3 Внутренний диаметр от 35 mm до 100 mmРавная внутреннему

диаметру

4 Внутренний диаметр от 100 mm 100 mm

5Трубы и оборудование в строках 1 – 4 в разрывах стен и перекрытий, а также в зоне пересечения труб, в местах соединения труб, при центральном распределении труб

½ от требуемых значений в строках1 - 4

6

Трубопроводы и центральное отопление в строках 1 - 4, которые при вступлении в силу данных предписаний

находились в строительных элементах между отапливаемыми помещениями разных потребителей.

½ от требуемых значений в строках1 – 4

7 Трубопроводы в строке 6 при постройке теплого пола. 6 mm


Изоляция труб в старых зданиях

Собственники здания должны теплоизолировать неизолированные отопительные устройства доступные трубопроводы теплового распределения, водопроводы, а также оборудование, которое не находится в отапливаемых помещениях, в соответствии с вышеназванными требованиями для ограничения теплоотдачи.

В жилых зданиях с не более чем двумя квартирами, в одной из которых живет сам собственник, требования надо соблюдать только в случае смены собственника.


Теплоотдача

Теплоотдача в помещение может происходить разными способами:

При нагреве горячей воды через

– Радиатор

– Половое-, Стенное- и отопление в перекрытиях

При отоплении воздухом через вентиляционную систему

При электрическом прямом нагревании через регенеративную печь или теплоупорную отопительную систему


Теплоотдача посредством излучения и конвекции I

При излучении происходит перенос энергии от поверхности. Этот температурный обмен от излучения зависит от разницы температур и от площади поверхности радиатора.

При конвекции тепло отдается проходящему воздуху. Доля конвекции может быть увеличена посредством ребер пластин или конвекционных конструкций. Важным является низкое аэродинамическое сопротивление.


Теплоотдача посредством излучения и конвекции II

Kонвекция

Излучение


Радиатор

Радиаторы: Излучающие радиаторы изготавливаются из нескольких элементов в один блок. Наряду с радиаторами из стальных труб существуют чугунные радиаторы

Пластинчатые или плоские радиаторы изготавливаются из гладкой или профилированной стали. Теплоотдача лицевой стороны происходит главным образом в форме излучения


Радиатор

Ковекторы: Теплоотдача среде происходит посредством конвекции, а не излучения. Конвекторы являются рациональным продолжением напольного отопления и в переходный период могут выполнять функции отопления. Так называемое отопление зонами помогает избежать падение температуры около окон необорудованных защитным остеклением.


Размещение радиаторов

В зданиях с плохой теплоизоляцией

В зданиях с очень хорошей теплоизоляцией


Панельное отопление


Лучистое отопление


Воздушное отопление


Горячая вода


Горячая вода

Трубопроводы горячей воды должны быть изолированы также как трубопроводы отопления в соответствии с требованиями EnEV.

Изоляция трубопровода


Централизованный нагрев воды


Циркуляция горячей воды

Из соображений комфортности при длине трубопровода выше 10 m

Теплопотери (утепленных труб) в неотапливаемых помещениях (подвал): около. 46 kВт/ч на метр трубы в год

Теплопотери (утепленных труб) в отапливаемых помещениях: около. 15 kВт/ч на метр трубы в год

По существующим EnEV предписаны таймеры

Предписано в многоквартирных домах с емкостью для хранения более 400 литров для предотвращения роста бактерий Легионеллы.


Легионелла I

Палочкообразные бактерии, которые попадают в трубопровод с питьевой водой

– В холодной воде содержатся в неопасной концентрации– Наилучшие условия для роста 30 - 50°C – После 50°C больше не размножаются– при 60° до 65°C погибают


Легионелла -- мероприятия

Малые устройства в однои двухквартирных домах: Нет особых требований (Накопитель до 400 литров,10 - 20 m длины провода)

Накопитель свыше 400 литров: Ежедневный одноразовый подогрев свыше 60°C, große Большие отверстия очищать

Достаточное расстояние между трубами холодной и горячей воды

Циркуляционная система в больших устройствах


Децентрализованный нагрев воды


Подогрев воды с помощью электроэнергии

Децентрализованный подогрев воды осуществляется при помощи газовой колонки или электроэнергии. Здесь следует принять во внимание:

Электрический подогрев воды характеризуется высокими затратами

первичной энергии при выработке электроэнергии и поэтому должен

устанавливаться только в качестве исключения когда это рационально !


Хранение горячей воды

Никзое потребление энергии при хорошей изоляции

Высокий комфорт из-за постоянной возможности иметь большое количество теплой воды

Возможно подключение солнечных коллекторов

Очень гигиеничны при правильном использовании (образование бактерий легионеллы)

Grafik: Viessmann


Солнечный коллектор Хорошая изоляция Два теплообменника

– Солнечный контур– Контур нагревания

Дифференциация температуры имеет значение при:– Подключении солнечных

коллекторов– Тепловых насосов


Вентиляция


Потребление воздуха зданиями

Качество воздуха определяется следующими факторами:

Количество находящихся в помещении человек или их потребление кислорода и транспирация

Влажность воздуха

Газы и пыль которые выделяются конструкциями здания иили строительными элементами

Бактерии, вирусы и грибковые споры


Природная вентиляция

Вентиляция через

– Неплотности в конверте здания

– Через дополнительные отверстия в здании

Зависимые от погоды колебания

Достаточная вентиляция не всегда достижима

Опасность возникновения сквозняков и избыточного потребления энергии


Вентиляция через швы

Вентиляция через швы не контролируемая и редко соответствует потреблению воздуха. Проблемными факторами являются:

- Воздухообмен зависим от природных изменений, возникают значительные теплопотери или необходимый гигиенически минимальный уровень воздухообмена не достигается.

- Зимой из-за осаждения талых вод в строительных элементах может быть нанесен ущерб из-за влажности.


Оконная вентиляция

Оконная вентиляция в наших широтах самая часто используемая техника для вентиляции квартир.

Проблематично рассчитать фактическую скорость воздухообмена. Эффективное регулирование человеком из-за своих дел и чувства времени не производится


Вентиляция через вентиляционные шахты


Механическая вентиляция

Воздухообмен с помощью вентиляторов через определенные отверстия

Посредством независимой от погоды и температуры работы возможен круглогодичный и контролируемый воздухообмен

три механические вентиляционные системы: Только система отходящего воздуха без рекуперации

тепла Только система отходящего воздуха с рекуперацией

тепла Приточно/отточная система с рекуперацией тепла


Устройства отходящего воздуха


Устройства отходящего воздуха с рекуперацией тепла


Вентиляционные приточно-отточные устройства

Education

Техническое оборудование