Zadania węzłów cieplnych
Węzeł ciepłowniczy (lub inaczej cieplny), łączy wewnętrzną instalację centralnego ogrzewania w budynku z siecią cieplną zewnętrzną. Może być przy tym własnością:
– przedsiębiorstwa cieplnego w danej miejscowości
– zarządcy budynku
Podstawowe funkcje węzła cieplnego to:
· Dostarczenie i transformacja ciepła z sieci ciepłowniczej do instalacji,
· Pomiar zużycia ciepła do celów rozliczeniowych,
· Automatyczna regulacja temperatury w obwodach wtórnych,
· Automatyczna regulacja dyspozycyjnej różnicy ciśnienia,
Dodatkowymi funkcjami węzłów cieplnych mogą być:
– rejestracja i zdalna komunikacja parametrów pracy węzła
– zdalna regulacja parametrów pracy węzła
Podział węzłów cieplnych
Węzły ciepłownicze można dzielić według szeregu kryteriów. Podstawowym jest podział ze względu na sposób połączenia sieci c.o. z instalacją c.o. w budynku, który wyróżnia:
– węzły bezpośredniego działania, ( w sieci i instalacji płynie ten sam czynnik)
– węzły pośrednie wymiennikowe, (sieć i instalacja tworzą dwa osobne obiegi połączone przeponą w postaci wymiennika ciepła)
Węzły bezpośredniego działania można dalej podzieli na:
– węzły bez zmiany parametrów czynnika
– węzły ze zmieszaniem za pomocą hydroelewatora (węzły hydroeolewatorowe), przy użyciu pompy
Ze względu na przeznaczenie:
– węzły c.o.
– węzły c.w.u. (które w zależności od sposobu przygotowania ciepłej wody i ilości stref, można dalej dzielić na jednostopniowe i II-stopniowe)
– węzły c. i c.w.u.
– węzły ciepła technologicznego
Ze względu na wielkość:
– węzły indywidualne (tylko dla jednego mieszkania, domu)
– węzły grupowe, dla wielu budynków
Ze względu na lokalizację węzły cieplne można podzielić na:
· wbudowane węzły cieplne (w budynku o innym przeznaczeniu, jako kompaktowe lub wykonywane na budowie),
· wolno stojące węzły cieplne (stanowiące odrębny budynek, zwykle wykonywane na budowie).
Węzły bezpośrednie bez zmieszania
W węzłach tego typu woda sieciowa wpływa bezpośrednio do instalacji bez zmiany parametrów (temperatura, ciśnienie). Spadek ciśnienia w węźle i instalacji jest tutaj związany tylko z oporami przepływu. Dyspozycyjna różnica ciśnienia jest utrzymywana jako stała przez zawór regulacji różnicy ciśnienia. Ciepłomierz i zawór regulacji różnicy ciśnienia mogą być instalowane w przewodzie powrotnym lub zasilającym. Montaż w przewodzie zasilającym może być wymagany przez Przedsiębiorstwo Ciepłownicze. Nastawa zaworu regulacji różnicy ciśnienia (i ograniczenia
przepływu) jest ustalana w wyniku obliczeń węzła cieplnego.
Rys. Węzeł bezpośredniego działania. Ozn. 1,2 główne zawory odcinające, 3- spinka (bocznica)
Węzły tego typu stosowane są w odniesieniu do budynków w których panują takie same parametry pracy czynnika, jak w sieci cieplnej. Są to głównie budynki przemysłowe, z ciepłem technologicznym i procesowym. Odcięcie budynku od sieci umożliwiają zawory (1,2). Ich zamknięcie pozwala na remont węzła, usuniecie awarii po stronie instalacji, itp. W takim czasie zostaje otwarta „spinka z zaworem (3), dzięki czemu możliwy jest obieg wody z ominięciem węzła. Jest to istotne w warunkach zimowych i zabezpiecza sieć zewnętrzną przed zamarznięciem czynnika. Węzeł na rys. powyżej posiada dwie kryzy:
– pomiarową do określania wielkości spadku ciśnienia po stronie węzła
– dławiącą, do ograniczania wielkości ciśnienia dopływającego do instalacji
Dodatkowo przed nadmiernym wzrostem ciśnienia chroni instalację zawór bezpieczeństwa. Regulacja przepływu przez instalacje dokonywana jest przez zawór regulacyjny, którego stopień otwarcia regulowany jest w w funkcji temperatury zewnętrznej.
Węzeł hydroelewatorowy
Obecnie ta opcja nie jest już stosowana, ale podaje ją z uwagi na testy egzaminacyjne. Hydroelewator jest elementem mieszającym czynnik dopływający z sieci z czynnikiem powracającym z instalacji bez udziału dodatkwoego źródła energii, na zasadzie praw fizyki. Wykorzystuje zjawisko podciśnienia w przewodzie o zmiennym przekroju. Schemat takiego węzła i budowę samego hydroelewatora pokazuja ponizsze rysunki.
Rys. Węzeł hydroelewatorowy Ozn. 1- hydroelewator.
Hydroelewator zwany też pompą strumieniową wykorzystuje efekt podciśnienia powstający w wyniku zmiany przekroju strumienia cieczy. Przy spadku przekroju następuje wzrost prędkości przepływu, tym samym spada ciśnienie czynnika. W miejscu dopływu czynnika o wysokich parametrach występuje strefa obniżonego ciśnienia, które zasysa czynnik o niższych parametrach z przewodu powrotnego instalacji. Następuje zmieszanie obu strumieni i obniżenie końcowej temperatury, do wartości bezpiecznej dla instalacji.
Rys. Przekrój przez hydroelewator. Ozn. 1-wlot (dopływ) czynnika o wysokich parametrach zakończony dyszą, 2-korpus, 3-dopływ czynnika o niskich parametrach, 4- komora zmieszania, 5- przewężenie przekroju wywołujące efekt podciśnienia, 6- dyfuzor.
Węzeł bezpośredni ze zmieszaniem pompowym
W tym rozwiązaniu funkcję mieszania wody powracającej z instalacji z wodą z sieci c.o. pełni pompa mieszająca. Pompa taka może być zamontowana na zasileniu węzła, na jego powrocie lub na przewodzie łączącym zasilenie i powrót. Rozwiązania powyższe pozwalają na modyfikację ciśnienia po stronie instalacji
Rys. Węzeł ze zmieszaniem pompowym.
Węzeł wymiennikowy
To najpopularniejszy obecnie typ węzłów cieplnych. Woda sieciowa i instalacyjna stanowią w tym przypadku dwa odrębne obiegi, chociaż, przy dużych układach, może występować między nimi połączenie w postaci układów stabilizacyjnych, mających za zadanie regulować wartość ciśnienia po stronie instalacji przy zmianie temperatury czynnika.
Rys. Węzeł wymiennikowy.
Węzły wymiennikowe mają szereg zalet, jak:
– brak wpływu wahań ciśnienia w sieci na ciśnienie w instalacji
– mniejsze ubytki wody sieciowej
– większe bezpieczeństwo jakości wody sieciowej (woda ta jest uzdatniona, bardzo droga i jej ubytki jak i możliwość wtórnego zanieczyszczenia są niepożądane)
– możliwość dowolnej parametryzacji wody instalacyjnej
Węzły wymiennikowe coraz częściej wykonywane są jako kompaktowe, przywożone na plac budowy w gotowej ramie montażowej, sprawdzone pod względem szczelności i z prefabrykowaną izolacją cieplną. Zadaniem montera na budowie jest jedynie połączenie króćców węzła z instalacją w budynku. Pozwala to na szybki montaż, optymalizację miejsca do zabudowy, jak też daje gwarancję szczelności i spełnienie wymagań termoizolacyjności.
Fot. Kompaktowy węzeł cieplny (fot. Sanpro)
Fot. Przykład węzła cieplnego kompaktowego, mieszkaniowego Cetetherm Mini City.