Slobodan Zrnic-Grejanje i Klimatizacija

SLOBODAN ZRNIC

Z!VOJIN CULUM

GREJANJE I KLIMATIZACIJA SA PRIMENOM SOLARNE ENERGIJE OSMO IZDANJE

Slohodan Zrnic Zivojin CUlum GREJANJE 1 KLIMATIZACIJA _ sa primenom solarne energije -

SADRZAJ lzdavac »Naucna knjiga« Beograd, Uzun-Mirkova 5

Predgovor petom izdanju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. XI 5istem meounarodnih (51) jedinica u 5FIU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X II Upotrebljene oznake i merne jedinice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' XV Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DEO I - GREJANJE I KLIMATIZACIJA

Recenzent Mirosf([v Lamhic, dipr mi.

Za izdavaca Dr Blaio Perovic

Tiraz 500 primeraka

ISBN 86·23·43015·8

Odeljak I I. Opsti dee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Istonjat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Pocetak koriscenja indirektnc Sunceve energijc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Fizioloski uslovi . . . . . . . . . ',' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 131 Termoregulacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 132 Sastav vazduha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 1330 regulisanju ventilacije vazduha (provetravanje) . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Uticaj vlage na zdravlje coveka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Prasina i ostale necistoce u vazduhu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 14 Strujanje vazduha (promaja) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 141 Uticaj vazduha na proizvode i proizvodnju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 15 Odavanje toplote covecjeg organizrna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 151 Opsta razmatranja i reakcije organizma na klimatsku promenu sredine .. ' 152 VlaZnost vazduha j temperatura koZe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 153 Kolicina odavanja toplote covecjcg organizma . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 154 Odavanje toplote cove cjeg organizma pomocu vlage izrazene masom vodene pare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 16Podrucje ugodnosti .. , ...... ' , . . . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Raspon temperature i relativne vlaznosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 162 Ostali uticaji na ugodnost odnosno aktivnost coveka . . . . . . . . . . . . . ..

5 5 6 6 7 7 8 8 11 11 12 15 15 15 16 18 21 21 22

Odeljak II Stampa: SIP ,.Bakar" Bor

25 2. Osnovi prenoS
•••••

,

•••

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

••

V

IV 221 .Prelaz toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Prolaz toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Sprovodenje toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Prelaz toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Koeficijenti prelaza toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Uticajne velicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25 Prolaz toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26 26 26 31 31 32 32

251 Odreaivanje koeficijenta prolaza toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. 33

Odeljak HI 3. Termotehnicki prora6un gubitaka toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31 Opsti deo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Podaci za proracun potrebne kolicine toplote . . . . . . . . . . . . , . , . . . . . . . 33 Osnovi proracuna . . . . . . . . . . , . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . .. 34Gubici usled prolaza toplote kroz obuhvatne povrsine . . . . . . . . . . . . . . . .. 341 Koefidjenti prolaza toplate k za prakticnu upotrebu . . . . . . . . . . . . . .. 35 Temperaturski padaci .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 351 Unutrasnja projektna temperatura (UPT) prostorije . . . . . . . . . . . . . . . , 352 Spoljna projektna temperatura (SPT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 353 Stepen-dan i njegova primena . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 354 Temperature u prastorijarna koje se ne zagrevaju .... , . . . . . . . . . . . . 36 Dodaci na proracunate gubitke toplote Qo ........................ 361 Dodatak na prekid lozenja ... _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , 362 Dodatak Z A radi izjednacenja temperature usled hladnih povrSina . . . . .. 363 Dodatak na strane sveta Zs ..... , . . _ . . . . . . . . . . . . . . . .. 364 Dodatak usled propustljivosti pregradnih povrsina. Propustljivost prozora ivrata . . . . . . . . . . . . . . . . ' " _ . . . . . . . .. 365 Dodatak na uglovni poloZaj prozora Zu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37 Proracun ukupne kolicine toplote QJi . . . . . . . . • . • . . . . . . . . • . . . . . • .• 371 Uproscen nacin proracuna. Dodatak na uticaj vetra Zv ............. 372 Priblitni proracun potrebne kolicine tovlote . . . . . . . . . _ . . . . . . . . .. 373 Primer proracuna . . . . . . . . . . . . . . ~. . . . . . . . . . . . . . , , . . . . . . .. 38 Specija1ni slucajevi .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . .. 381 Zgrade koje se retko zagrevaju . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 382 Masivne i VIlo lake konstrukcije objekata . . . . . . . . . . . . . . . , ..... ,. 383 Gubici toplote velikih povrSina u dodiru sa zemljom ... . . . . . . . . . . ..

37 37 38 39 39

3 M _ . . . . . . . . . . . . . . . ....................

~

40 47 47 50

52 53 54 55 56 56 56 59 59 60 60 61 65

65 66 67

Odeljak IV 4. Sistemi grejanja. Generalna podela . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 69 41 Kratakistorijat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , ... 42 Uslovi sistema i ureoaja za zagrevanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43 Uredaji za lokalno grejanje . , . . . . . . . . . . . . . . .. . , . . . . . . . . . . 431 Peci za cvrsta gonva. Osnovni l.ahtevi .. , , , , , . . . . . . . . . .. 432 Vazdusno grejanje keramickim pecima . , .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 433 MetaJneped .,., . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69 70 71 71 74 74

434 Odreilivanje jacine ped . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 Dimnjak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~. . . . . . . . 436 Gasne peci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 Uljne peci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 Odreilivanje jacine grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 Zagrevanje prostorija elektricnom energijom . . . . . . . . . . . . 44 Oprema i uredaji sistema centralnih grejanja . . . . . , . . . . . . . . . ,

. . . . . . .. 75 . . . . , .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

.. .. .. .. .. ..

76 78 83 84 85 87

441 Kotlovi za cvrsta gonva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87 442 Kotlovi sa ga!.'llim i tecnim gorivom . . . . . . . . . . . . -. . . . . . . . . . . . .. 443 Elektricni kotlovi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 Pribori, armatpre i sigurnosni uredaji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 Jacina i grejna povrSina kotla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 Ekonomicnost kao kriterijum za izbor goriva . . . . . . . . . . . . . . . . , ... 45lzmenjivaci toplote . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451 Proracun izmene kolicine toplote u izmenjivacu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Kotlamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 Prostorije za smestaj goriva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . 462 Dimnjaca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 Dinmj.k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Snabdevanje toplom vodom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 Velicina bojlera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 Dnevna potroSnja tople vode u zgradarua . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . 48 Radijatori (grejna tela). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 Cevni radijatori . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482110casti radij.tori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 Clankasti radijatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 SmeStaj radijatora ... _ . . . . . . _ . . . . . . . . . . . . . . . . . _ .. __ . . . . . 485 Maskiranje radijatora . _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ . . . . . , 486 OpSle primedbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 Proracun radijatora . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . 49Konvektori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..........

94 100

100 103 104

105 106 107 108 108 109 114 liS 116 116 117 117 118 119 121 122 127 131

Odeljak V 5. Razvodenje toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 51 Opsti deo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 52Podela mreze prema kretanju fluida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 53 Podela prema poloz.aju razvodne mreze . . . . . . , .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 54 Uredaji za zatvaranje .... , . . . . . . . . . . . . . . , . ' , . . . . . . . , . . . . . . . . 139 55 Izolacija cevi .' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 551 Proracun izolacioneg sleja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _ . . . . . . . . 141 552 Uprosceni proracl.Ul za kR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 553 OdreUivanje debljine izolacije ... , _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . '. 147 554 Odredivanje ekonomske debljine izolacije . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . _ 147 56 Cevne mreze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 561 Opsti deo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 562 Dva nacina postavljanja zadatka kod proracl.Ula mreza . . . . . . . . . . . . . . 149

VII 563 Simuitani proracun sa viSe pretpostavki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 564 Uproscenje proracuna upotrebompomocnih listova . . . . . . . . . . . . . . . 151

OdeJjak VI 6. Sistemi centra1nih grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 61 Uporedne karakteristike sistema grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 611 Prednosti centralnog grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 612 Nedostaci centralnoggrejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 613 Prednosti pamog grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 614 Nedostaci parnog grejanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 62 Grejanje toplom vodom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 621 Gravitacioni sistern vodenog grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. 155 622 Otyorcni i zatvoreni sistemi vodenog grejanja . . . . . . . . . . . . . . 160 623 Sigurnosni ureaaji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . , . 160 624 Opste napomene za izradu projekta i izvoaenje centralnog grejanja top1orn vodom . . . . ........ . ....... 166 625 Proracun gravitacionog vodenog grejanja . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . 166 626 Proracun hlaaenja u cevima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . 180 627 Proracun etaznog (spratnog) grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. 187 628 Pumpno grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 63 Panelno grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 631 Opm deo ........ . . . . . . . . .... 206 632 Akurnulacija' i regulisanje toplote kod panelnih grejanja ..... 208 633 Prednosti i nedostaci panelnih grejanja . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . 209 634 GrejaCi za panelna grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . 210 635 Plafonsko grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 636 Podno grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 637 Zidno grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. 225 638 Odredivanje temperature na spoljnim povrSinarna panelnih grejaca ...... 226 639 Podaci za proracllli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 640 Mreze za panelna grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . 236 64Pamo grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 641 Panio grejanje niskog pristiska . . . . . . . . . . , ...... , . . . . . . . . . . . . 239 642 Pamo grejanje visokog pritiska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , ...... 244 643 Vakuumsko grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 644 Proracun mreze pamog grejanja niskog pritisk:a ........ . .... 245 65 Grejanje pregrejanom vodom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 651 Ekspanzioni sud . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 652 Sistem bez ekspanzionog suda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 653 Opste napomene i nporedne karakteristike <

•

,

•••

Odeljak VII 7. Vazdusna postrojenja ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Opsti deo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Provetravanje (ventilacija) .............................. 721 Prirodna ventilacija . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

257 257 258 258

722 Mehanieka (prinudna) ventilacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 73 Vazdusno grejanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . 262 731 Individualno zagrevanje prostorija ..... , . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . 263 74 Klimatizacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . , . , , , , . , , , , . , 265 741 Temperatura u klimatizovanim prostorijama , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 742 Zimske i lctnje SPT za klimatizaciju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 743 Uticajvlainosti vazduha· . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 744 Brzina vazduha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 745 Sistemi klimatizacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . 269 746 Praces vJ~zenja vazduha u klima·komorama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 747 Osnovi proracuna klima·uredaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 748 Izmena toplote kod klimatizacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 749 Proracunjednog klima·ureaaja .. ', .......................... 311 75 Principi autoinatskog regulisanja kod klimatizacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 751 Primer regulisanja klirnatizacije jedne prostorije . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

Ode 1j a k VIII 8. Daljinsko grejanje. Toplifikadja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , , . . . . . . . . . . . . 325 81 Prednosti i nedostaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . 325 82Postrojenja daljinskog grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 83Prenosenje toplotne energije . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 831 Cevne mreze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 832 Izbor vrste i lokacije toplana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .... 344 833 Proracun cevnih mreza za daljinske toplovode ...... , . • . . . . . . . . . . 345 834 Balansiranje opterecenja toplote i snage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 84 Glavni tehnieki parametri topliflkadje . . ...... , . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 85Paralelan rad toplana u snabdevanju toplotom .... , . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

Ode\jak IX 9. Regulisanje postrojenja centralnog grejanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . 353

Odeljak X 10. Toplotni bilans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 101 Potrosnja toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 102 Korisna toplota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 103 Gubici toplote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 104 Stepen korisnog dejstva grejnog postrojenja . . . . . . . '.' . . . . . . . . . . . . . 360

DEO II - PRIMENA SUNCEVE ENERGIJE U GREJANJU I KUMATlZAClJI

Odeljak XI Ii. Suneeva energija ... ; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 VaZniji podaci 0 Suncu i njegovoj energiji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Raspodela Sunceve energije na Zemlji 113 Energija Suncevog zracenja na gomjoj granici atmosfere " . , . . . . . . . . . 114 Snaga Suncevog zracenja na povrSini Zemlje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . <

•••••••••••••••••••••••••

363 363 364 365 365

IX

VIII 115 Pravac Suncevih zraka i atmosferska propustljivost . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 116 Zavisnost od godiSnjih doba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 117 Vreme trajanja obdanice i uglovi polozaja Sunca za geografsku sirinu od 45° . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 118 Dijagram poloZaja Sunca U odredene sate i prividnih Suncevih putanja na nebu tokom godine za odrcucne sate na 45° geografske fuine . . . . . . . . 370 119 Zavisnost intenziteta insolacijc jedne povrSine od njene orijcntacije u prostom . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

Odeljak XII 12. Ureoaji za koriscenje direktne Sunceve energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 121 Ravni salami kolektori ." . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 122 Apsorber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 123 Prednji pokrivac solarnog kolektora . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . 386 124 Izolac~ia i zaptivanje solamih kolektora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 125 Vazdusni salami kolektori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 126 Primena solarne energije .. , . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 127 Optimalni nagibni ugao solamog kolektora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 128 Koeficijent korisnog delovanja iIi stepen iskoriscenja ravnog solarnog kolcktora , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 129 Koeficijent korisnog dclovanja solarnog kolektora u zavisnosti od imenziteta Suncevog zracenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

Ode Ij a k XIII 13 Vezivanje solamih kolektora u sistem ' . . . . . . . . , ..... , . . . . . . , . . . . . . 399 131 Sistemi za koriscenjc solame energije "." .. , . . . . . . . . , . . . . . . , .. 400 132 Aktivlli solami sistemi . . . . . . . . . . . . . . , . , , , , . , ..... , . . . . . . . . 400 133 Solami bojleri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 134 Postavljanjc solarnih bojicra koji funkcionisu prema tcrmosifonskom principu na razne objekte , ..... '., . . . . . . . . ,., .. 403 135 Solami bojleri sa prinudllom cirkulacijom fluida . . . . ' .... , .... 404 136 Solami bojleri sa dopunskim grejanjem ..... , .... , . , .. , .... , ... ' 404

Odeljak XIV 14 Akumulatori toplote .......... . · . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 141 Raspodela i regulacija toplote u solamom sistemu · . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 142 Dopunsko grejanje u solarnoll1 sistemu ... , · ................. 413 143 Topiotna pumpa. . . . . . . . . . , . , . , . . . . . . . . . . . . . . , .... 414

Odeljak XV 15. Grejanje prostorija solamom energijom .

163 Koris6enje Sunccve energije u visokoj zgradi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 164 Priprema topIc higijenske vode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429 165 Veza solarnih bojlera i bojJera po horizontali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 166 Grejanje stambenog prostora u visokoj gradnji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

Ode lj a k XVII 17. Pasivni solami sistem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . 435 171 Prednost pasivnog nad aktivnim solamim sistemom za zagrevanje kuCa ' . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , ... 435 172 Uslovi za primenu pasivnog solarnog sistema za grejanje kuca . . . . . . . . . . 437 173 Pasivno kOriscenje Sunceve energije bez protoka vazduha . . . . . . . . . . . . . 437 c: 174 Problerrri pregrevanja prostora i njihovo otklanjanje . . . . . . • . . . . . . . . . . 438 175 Koeficijent korisnog delovanja ill stepen iskoriscenja pri solamom zagrevanju prostora . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . , .. , , , .. , 440 176 Prakticni proracuni solamog sistema sa akumulatorom bez topiotne pumpe . . . . . . . , . . . . . . • . . . . . . . " . . . . . . . . . . . . . 443 177 Prakticni proracuni solarnog sistema sa toplotnom pumpom ... , . . . . . . . 445 178 Automatika u solamim sistemima ... ,., . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . 446

Ode Ij a k XVIII 18. Koncentrisana Sunceva energija i njena primena ' . . . . . . ' . . . . . . . . . . . ', .. 449 181 SoiarnepeCi., . . . . . . ~ ..... , . . . . . . . . , . . . . . . . . , . . . . . . . ,. ,453 182 Solami tomjevi . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .. ,', ..... , .. " . . . . . . 455 183 Opticka sociva kao koncentratori . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . , .... 456

Odeljak XIX 19. Solami bazeni ... , . . . . . . . , .. , . . . . . . . , ..... , . • . . . . . . . . . . . . . 459 191 Vrste i zagrevanje bazena ... , , . . . . . . . , ... , ..... , . . . . . . . . . , .459 192 Solami sisterrri za zagrevanje bazena . , . . . . . . . . , . . . . . . . . , . . . . . . . '460 193 Plasticm apsorberi za zagrevanje apsorbera ... . . . . . . . . . . . . . . . . ,. 460 194 Kolektorski sistemi za zagrevanje bazena .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 195 Smanjivanje toplotnih gubitaka bazena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 196 Zagrevanje bazena pomocu dva odvojena solama sistema ... , . . . . . . . . . 464197 Proracuni broja kolektora za .,'.:larne bazene . . . . . . . . . . . . . , .... , .. 465

Odeljak XX 20. Solame sUSare i destilatori .................. 469 201 Solami destilatori vode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , ... 470

Ode Ij a k XXI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

Odeljak XVI 16. Trombcov zid. Pasivno koriScenjc Sunceve energije sa protokom vazduha .. , .. 423 161 Varijanle Trombeovog zida .. ' ,. , ... " . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . 427 162 Stepcn iskoriS6enja Trombeovog zida . . . . . . . . . , . , . . . . . . . . . . ' ... 427

21 Konverzija Sunccve u clektricllu energiju. Spoljni fotoelektricm efekat. Fotoeelija . . . . . . , " , . . . . . . . . , .. , ..... ,., .. 473 211 Poluprovodnici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , .... ' . . . . . 474 212 UnutraSilji fotoelektricni efekat. Fotonaponske ill solame celije .... , ... 477 213 p~n spoj. Po}uprovodnicke diode . . . . . . , . , .. , , . . . . . . . . . . ' .... 478 214 Potcncijalna barijera p~n spoja, Sopstveni napon diode . . . . . , . . . . . . . 480

x 215 Silicijumske fotonaponske ceUje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 216 Dopingovanje kristala silidjuma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483

217 Fotonaponski efekat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 218 Energija veze i Suncevo zracenje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 219 Koeficijent korisnog delovanja silicijumske solame celije ....... ; ..... 487

Ode J j a k XXII 22 Izrada sllicijumsldh solamih cellja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 221 Tehnologija dobijanja cistog silicijuma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 222lzgradnja p-n spojadopingovanjem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 223 Obrazovanje antirefleksnog zida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 224 ObIada zadnje strane solarne celije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 225 Omski kontakti sa povriinama solame cellje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 226 Solame cellje od amorfnog silicijuma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 227 Silicijumska solama celija domace proizvodnje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 228 Solame celije sa osnovarna od raznih poluprovodnika ............... 494 229 Primena koncentratora svetlosti s ciljem poboljsanja efikasnosti solarnih celija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 Ij a k XXIII 23 Solami moduli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 231 Solm:ni panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 232 Napajanje akumulatora strujom iz solamog paneia . . . . . . . ... 499 233 Dobijanje neizmeniCne struje za primenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 234 Proracun VISne snage solarne telije modula i pancla . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

Ode

n5~

PREDGOVOR Materijal koji je obuhvacen U ovom udzbeniku, prvobitno je bio pripremljen za izdavanje skripata na osnovu predavanja koja sam driao iz ovog predmeta na Masinskom fakultetu u Novom Sadu. Medutim, prilikom ispitivanja potreba za ovim izdanjem i nacina njegove obrade, pokazalo se da su za sada iscrpljcna ranija izdanja skripata i udZbcnika iz ovog predmeta i na 'drugirn fakultetima a pri tome postoji takode interesov;anje za OVom materijom i u drugiro institudjama ~ projektnim biroima i izvodatkim preduzecima. Zbog ovoga je rukopis, pripremljen za skripta, dopunjen potrcbnim podacima koji mogu korisno posluziti i prilikom prakticnih radova iz ove discipline. D ovom udibeniku kod primene izvesnih izraza, oznaka i simbola, mada je zaddan ugJavnom internacionaini nacin obelezavanja, gdegod je bilo moguce vodena je racuna i 0 logici iZfaZavanja na nasem jeziku, narobto u pogledu indeksa liZ pojedine oznake. Princi.pi automatskog regulisanja kod klimatizacz)·c u OVOID izdanju obradeni su od strane dr inz. Dusana JaksiCa, zbog cega mu i ovom prilikom izraiavam svoju iskrenu zahvalnost. Isto tako se zahvaljujcm i dipl. int. Slobodanu Knezevicu na veliko; pOlloei oko tehnicke pripreme ovog izdanja. Novi Sad, maja 1966. god.

S. Zrnic

............. ·································~

236 UsaglaSavanje potrebe, prijema i potrosnje solarne energije . . . . . . . . . . . . 502

Ode I j a k XXIV 24. Primena solarnih cclija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 241 Ukopcavanje solarnog generatora u centralnu mrcfu . . . . . . . . . . . . . . . . 509

OdeJjak XXV 25. Primena nukleame energije za grejarije i klimatizaciju . . . . . . . . . . . . . . . . . - 51 0 251 Nukleama fuzija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512 252 SadaSnji izvori energije i Sanse za njihovo korlscenje u buducnosti ....... 514 253 Solarna energija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516

~!~E~:::::::::·:::··:···· . ::·::::::::::::·:::::::::m

PREDGOVOR PETOM IZDANJU Napredak tchnologije u oblasti gn:janja i klimatizacije, definitivno usvqjen Meaunarodni sistem memih jedinica SI, primena solarne energije, kao i nedostatak odgovarajuce literature, podstakli su nas da pripremimo ovo izdanje. U c.ilju korucenja savremene tehnologije i zadr2avanja ohima knjige prethodnog izdanja, izostavljena su izlagarya 0 vee dobro poznatim sistemima grejanja koji su s~ manje u upotrebi, a uvedeni su savremeni i ekonomicniji sistemi koji se danas koriste kod nas i u svetu, Striktno je sproveden Medunarodni sistem mernihjedinica. Primena solarne energije u sve vecoj energetsk.oj krizi kojoj je ovde posvccena narocita painja, data je na taj nacin sto je izlaganje 0 njoj delirnicno utkano u tekst prethodnog izdanja knjige na odgovan< 'lCim mestirna, a vecim delom dato posebno u drugom delu knjige. Tako se dobija jed.instvena celina koja omogucava pregled razno~ vrsnih re.senja pojedinih problema grejanja i kl1matizacije. Nadamo se da ce ovako zarniSljena knjiga korisno posiunti svima kqjl su zainteresovani za oblast koja se u njoj tretira, time bi ovo izdanje imalo svoje potpuno opraydanje.

Autori

XIII Decimalni numerilki Cinioci, njihovi predmeci £ oznake

- - - - - - - - - - - - - - - --------

~---------

Oznaka

Oznaka

Cinilac

eksa peta

E P

10- 1

deo

d

10-2

T

10-3

G M k

10-6 10_ 9

centi mili roikro nano piko femto

c

tera giga mega

ato

a

Predmetak

Cinilac

Predmetak

---~.,-----

1016

1015 1012 1D' 10' 10' 10' 10

kilo

hekto deka

to-1 \! 10_ 15 1O_ 1S

h

da

m

"

n

P f

Merne fedinice izvan SI sistema eija je upotreba i dalje dozvolj.;tla

----------

SISTEM MEDUNARODNIH (SI) JEDINICA U SFRJ 1. Osnovne mune jedinice

--------VeliCina duiina masa vreme jaCina elektricne struje termodinamicka temperatura svetlosna jacina kolicina rnaterije

Osnovne meme jeclinice

Oznaka

metar

m

kilogram sekunda amper kelvin kande1a mol

kg

,

Velicina

Jedinica

Temperatura zapremina vreme

stepeo Celzijusa litar minuta cas Hi sat

1°C I min

dan

d bac

pritisak energija, rad, toplota

A K

cd

...

mol

zapreminska Il).asa (W..lstinfl) brzina zapreminski protok maseni protok sila pritisak (napon) dinamicka viskoznost kinematiCka viskoznost energija, rad i koliCina toplote snaga, termicki fluks termodinamicka temperatura entropija masena kolicina toplote termitka provodnost (koeficijent) temperaturni gradi;ent ugao u ravni prostomi ugao energetska jacina zraeenja

kilogram po metru kilogram po kvadratnom metru kilogr~ po kubnom metru metar u sekundi kubni metar u Nekundi kilogram u sekundi njutn paskal paskal-sekunda kvadratni metar u sekundi

diu! vat kelvin diut po kelvinu diul pc kilogram-kelvinu vat po metarkelvrnu kelvin po metru radijan steradijan vat u steradijanu

Wh VA l

+ 273,15

K.

ODNOS NEKiH VELlaNA MEDUNARODNOG (51) I DRUGIH SISTEMA MERA

kgm-

1

I:=-'~-----'-'----- .~------

kgm- 2

kgs- 1 N Pa's

i

m2

J

I

W

II--p-ri-:-,:-y-n----- __

JK- '

Jkg-~K-l

Wm-1K- 1 Km' tad 1

I

~"'---I

0,101972

'

SHa

Pa

K

---I---'0m

kg

I____9,8066~____L __'_. ~~_.

m~ 1)-1

8- 1

---- -----------..--

Jedinica oznaka 1 kilogram kg 1 tehniCka jedinica mase _______ .tjm _ _

kgm- 3

ms- I

"Wsr-

IW

----_._-

-~------

1) Izmerena temperatura (t) u "C jednaka je

2. lzvedene jedinice Medunarodnog (SI) sistema koje su u vem sa materijom u ovom izdanju poduina masa povrsinska masa

1 Kl) 1 dm 3 60 s 3600 s 86400 s 100 000 Fa 3600 J

h

bac vateas voltamper

snaga

Odgovara u S I sistemu

Oznaka

I

II

I

jedinica 1 njutn 1 kilopond

~e~~~~l I bar 2 1 kilopond' m1 mm VS

:\ oznaka i N N::: kg· ms-~ 1 kp \ 9,80665

kp 0,102 1

l

I~Y~_--____

LI_-1-0---'____

I p~=~am_2 i a _I i

I--i-~~:S~~r~ cm-~'--I

I'

10' 9.8066~5

_~==~ ~rcffi:"-Y--I 98066.5

~1-,02-1O--'--'----~~~----\

I' i

_I

ba" 2 kpmmm VS

__

dyn 105 9,81 . 10 5

~~:5

9,807' 10-5

I

I

I'

r;o~;~. 10-5 \ 1,01972 10-4

II

O,9807--_-_~__-,_'-_-_'-_-__ -___-~~~_

XIV Energija jedinica 1 diul 1 kilovatcas 1 kilokaloL

1 kilopondmetar

Snaga

'UPOTREBLJENE OZNAKE I MERNE JEDINICE Koeficijent provoden;a toplote

Oznaka

I~~-~e-r"-"~"i--:f-:O-in-:~e-tru---~'i":--Z:-ok-_,~~,~~-I-- -;-(-m~'-Kl~"--

II

:1:;:-'

h'

'C)-;--

A

metru-I'

1 kilokalor. po -Casu i stepenu C . kca1m- ' h-1 "C- 1

i

Koefjcijent prelaza i prolaza taplote I------"~~-"" . ~-,-~------~--- . . · i jedinica ! oznaka

1,163

- - - ' ' ' ' -""--'----,,-~---,,-

-..~~~--.-.---~~---.-.---. Wm-l·K- ' kcalm- 1 h- 1 "C- 1 1 0,8598

I I W m K -\ ! I,~~_l_ ~~:~l~te~e:~ C2~ I kcal ~~_.~-I °C-1 __._._I_l~.~~._____:____1_ _ _ _ .._._._____~ 1 vat po m ll i kelvinu

I

_2

SpecifiCni toplotni protok

jedinica 1 vat po ro 2 1 diul po mil i Casu 1 kilokalotija po m! i casu

B, B,

,

D

E

f, fa g

G

oznaka

Wm- 2

Wm- l J m- 2 • h- 1

1 2~8'

kcal m- l h- I 0,8598 2,388' 10-4

10

1,163

G"

G.

G Wl,

G WN

h

4178

i

J, J,

Koefici;ent dinamiCke viskoznosti oznaka Pa's kp s m- 2

jedinica 1 paskal sekunda 1 kilopond sek. po mil

a

Pa·s

kpsm- 2

1 9,80665

0,102 1

J,.

J, k

kR Kl,K2 K

Koeficijent kinematske viskoznosti _-----

, 1

jedinica 1 mil po sekundi

I,

oznak~~~-I~":1,-,--,--" m~

5- 1

,

stoks mil po Casu

8t= emil

10--.1

m 1 h- 1

2,8' 10-"

"'-----'-""-----"

K'

St

In

10'

I, L Np P

2,8

PH

temperaturska provodljjyost propustljivost fuga povrsma kata - bra) potrosnja goriva propustljivost zracenja masena kolicina toplote precnik ~,DE vrednost" sopstveni otpor dimnjaka efikasnost filfra faktor povecanja brzine faktor preenika gram ubrzanje Zemljine teie m,sa protok protok vode za hladenje koliCina vlage od osoba kolicina vlage od masina

''''

entalpija koeficijent Suneevog 7IaCenja 7..a horizontalne povrsine uclubIjenia prozora koeficijent Suncevog zracenja za POVTsine u ravni zida koeficijent Suncevog zracenja 7.a vertikalne povrsine udubljenja pr07-ora koeficijent Suncevog zracenja koeficijent pralaza toplote koeficijent prolaza toplote kroz 1 m cevi procenat delimicnog koeficijenta prolaza toplote konstanta proJaza vazduha kroz kruine otlmre konstanta prolaza vazduha kroz pravougaone otvore prirodni (Neperov) logaritam razmak grejnih cevi duiina nominalnB jaCina peel pritisak napor

g

m S-2 kg kgh- l kg h-1 g h-' g h-1 h W hkg-l Wm- 2 K-1

W

m-~

K- 1

W m-~K-l Wm- 2 K-1 Wm-1K-1

m

m W

p, Pa

XVI

PK P

Q Q, Q, QM QGII

QHL

Qi

Q.

,

R R, Rp SK

Sp

SV

t

T t. t,

v

V

VS

W WH x X

Z Zo ZD Z,

°0>0 0"

~

p a

,

pritisak kotla snaga kolicina taplate kolicina taplote po casu kolicina toplote koju odaju asabe - direktna kolicina toplote koju daju masine koliCina toplete potrebna za grejanje

koliCina toplote koja se oduzima hl~denjem . koliCina taplate koju odaju osabe lsparaV:ln}em

(indirektna) ukupna koli(;ina toplote koju odaju asabe toplota isparavanja masa sagorelih gasava od, 1 kg goriva . pad pritiska po 1 m ceVl usled otpora ttema protok sagorclih gasova karakteristika prostorije specifieno optereeenje grejne povdine ketla specifiena laCina peei suvl vazduh temperatura Celzijusove skale temperatura Kelvina temperatura unutrasnjeg vazduha temperatura spoljasnjeg vazduha zapremina brzina vodeni stub vodeni ekvivalent aCina promaje dimnjaka sadriaj vlage domet vazdusnog mlaza pad pritiska usled pojedinacnih otpora otpOr loiista dodatak gubidn1.u teplote na prekid loienja dodatak gubicima toplote na strane sveta koeficijent prelaza taplote .. koeficijent prciaza toplote usled konvekCIJe koeficijent prelaza toplote usled zraeenja koeficijent zapremiuskog sirenja zapreminska masa (gustina) debljina

":t

A

d, pojedinaCni (mesni) otporf koeficijent korisnog dejstva pad temperature (razlika t) delimieni koefidjent prolaza toplote koeficijent toplotne provodljivosti toplotna propusdjivost

~

dinarniCka viskoznost

1;

"

& 3C

A

,

<,

7,

~

"

cinilac u zavisnosti V i prostorni ugao

n

odnos

~

""

odnos

~ A

W hkg~l kg kg-I

Pam-I kg h- I Wm-2

Wm- 2

·c K

°c

·C

m' ms-I mm WhK-1 Pa

g(kgSV)-l

m Pa P. % % W m-lK-1 Wm-lK-1 Wm-ZK-1 K-' kg m-a m,mm kg m- 3 K-1

K W m-lK-1 W m-1K-1 W m-lK-1

s

%

4"

'"

W W

h

..

uglovni Ninos --

W,kW Wh W W W W W

Pa'S mls-l

kinematska viskoznost vreme vreme relativna vlainost

~1

Pa

(J,)U

won Energetski embargo u novernbru 1973. godine podsetio je covecanstvo na svelsku energetsku krizu ciji koreni potiCti iz ranijih epoha. Otpoceia su istraZivanja svet· skih rezervi fosilom goriva i utvrueno je da ce pri sadasnjem trendu rasta potrebne enef~ gije rezerve uglja biti iscrpene za oko 100 godina, nafte, zemnog gasa i urana za oko 30 godina. Energetska kriza je nastala i postaje sve veta usied neracionalrlOg trorenja naveD denih iscrpijivih izvo1a eoergije, narocito sagorevanje nafte (uijazalo:renje,mazuta) i tada kada to nije potrebno. na primer, za dobijanje tople vode niskih temperatura. tj. do 100°C. Sem iscrpljivanja nafte koja je neophodna za drumski. i vazdusru saobracaj. za dobijanje sintetickih mateiijala, lekova, mane i dr., njeno sagorevanje i sagorevanje ostalih fosilnih goriva dovelo je do kriticnog zaga&vanja tivotne sredine. Nastavak ovog zagaOivanja moZe da ima te~e posledice za opstanak tivota na Zemlji. Iznad Zernlje je vee stvorena j dalje se obrazuje dimna zavesa od Cestica ugijen. .dioksida. dima, sitne praSine (aerosoli) i dr., nastalih vekovnim sagoreva.rUem fosilnih goriva. Dimna zavesa SUlarYuje zracenje Sunca koje dospeva na pominu Zemlje, fto ima Za posledicu njeno hladenje. Meuutim, ugljen-dioksid u dimnoj zavesi propuSta kratkotalasno SuncevG zrace· nje prema Zemlji, ali ne propuSta dugotalasno zracenje koje Zemlja zraCi u kosmos. Na t31 nacll izmectu povdine Zemlje i dimne zavese stvara se efekat staklene baste, zbog cega se temperatum Zemlje povecava. Od odnosa OV"J ova efekta zavisi da li ce na Zem· Iji nastati sniZavarYe ill povi~enje srednje godis.nje temperature. Stoga se ovaj 00005 svestrano ispituje. Dosadasnja istraZivanja pokazuju da je srednja godiS111a temperatura od pocetka ovog veka do 1940. godine opala za O,3~'C, a od 1940. godine do danas porasla za O.S¢C u odnosu na srednju godiSnju temperaturu ZernlJe pocetkom ovog veka. Utvrdeno je da hi porast srednje godisnje temperature Za 1°C GOveo do toplJenja arktickog leda, ~to bi imalo za posledicu povisenje morskog nivo<1 za oko 180 m. RazumIjivo je da hi ovo izazvalo katastrofalne poplave u svetu . Kao sto se viai sagorevanjem fosilnih goriva poremecen je prirodni oanos izme~ au zracenja Sunca prema Zemlji i Zemlje prema Suneu, odnosno kosmo&u. Stoga se pri resavanju problema energetske krize mora obratiti pdnja i na pornenuti odnOs. ra" di zaStite Zivotne sredine. Iziaz, iz energetske krize vidi se u stednjj. konvencionalne klasicnot. energije dobi" jene sagorevaJ~em fosilnih goriva i iznaiazenji.-' novih nekonvendonalnih. h:NOrlJ. energij6,

StednJa sadasnjih k(invend(m~1nih iz.vOH! energijf, moze se posticl us;wfSavanJem termiCkili mstalacf
Drugi nil-Gin je korlMenje fotonapcmskih celija. Ow celije su za sada joll: skupe, ali njiho~ va cena sta!no i naglo opadrL N2 primer, u SAD je 1975. godine: 1 vat energij6 dobijen pomoClJ fotonaponskili celijz, stajao 2000 dolan!, a danas sarno 5·10 dolara.

Razumljivo

j6

aa. Z2

-

sad::, solanl1.\- energija sluZi kan dopunskll energij,,'; konvenck-

q

nalnoj. Odnos izmeCi.u primene solarne j konvencionalne energ~e, pOl:!m}~, Sif!~; vee; 1;;0" rillt solamr- energije, jef usavrSava~em tehnologije primena solanw energijeSVf ekonomicnija, dok istovremeno klasicr~~ en0rg~j(J, sve vise posk.upljv.lje zhog P"""'''ii:mja

mora, Stogr, se

-U ovol knjizi refrav~a problern&l grejanja i idirnatit;a~ije ko:ri~, cenjtI kOl1vencion.a]nih izV0f? energije, razma:i:no. 1. reSiiiViu.-Yf, ovih koribnjem nekonvencionalnft! !lVOH! energije; pf1lemtvr)1'lr-, f,,\)lamt', hirrfl';l1&- oolM:m;; energijr; je- po.veZa:t1a 1m odgovaraiu6irn probtemimEt klasicne takn an lli}' '1Ji~i veZ3._ Ovc je u sagiasn(Jst~ S4 praksonl, ,jeT 6c. 8-Dbmc ins-talx~f' "",d""".j',ti gradnju, dopunu j izmenu mdaSnJili terraicidh in~tci~_cjja< Nadamo $'- at C0 ovz f-.njigH. ktdsnc_ pasIu:ti.ti ~haocima 1.<:' uv-oae-r~je U obla-'TI_ g> savargr tennickili ko.H F energe%skoj kdz' ufi-. tedu energije J zll.stitn ti'if0t!1~- r,'(odi't(;.

! DlEO

GREJA10E

X KLIMATIZACUA

ODELJAK I

1. OPSTI DEO II

ISTORIJAT

Evolw:ija tovek. od najstarijih vremena izarivala ie u njemu zallleve za poboijla· niem njegovog nyola, lito je doprinosilo efektu njegovog rodo i umnog razvitka. DIlI!IlS ie i nau¢no dokazano do poboljiianje ugodnom eovekovog nvota doprino,; njegovoj produklivnom I razvoju u ..skorn pogledu. Prvi uslov ugodnom toveka hila je tempe· ratura sredine u kojoj ie nveo i radio. Greki ftlozof Sokrat je ovo shvatio.jos u petom veku pre nale ere i projektovao wlarnu katu, koja ie na jUtiloj fasadi msksimaino koriltila Sunuvo .munje ziml. • leti go isklju¢ivala. Na slid 1 prikazana je koncepcija Sokr.tove solame kate u pre ..ku (a) i planu (b). Gri:lki istoricar Ksenofon pisao je u Sokratovo VIeine: ,) UZnu manu kute treba graditi vile da se uhvali zlmako sunce". Ova korisna koncepcija izgrsdnje starnbenlh ob· jekala u skl.du sa prlrodom, kasnlje je zanemarena, lito je pored ostaiog doprinelo sad~ nioj enelgetskoj krizi. Kao lito 50 vidi ljudi so io! od najm· rijih vremena allv.till do be. Sunca nema n· vota i stoga so ga obouvali. Tokom vekova ijudi su saznali da je Sunce svojom energijorn omogutilo nvo! na Zemlii i do ga odna...

0.) SUb 1 - SWltevO ouacav8rVe nlljumoj mad! Ie. 11 (1); Sun~evo ozracavaJVe m. juhloj (asadi zimi (2);-pokrivem. teJU& (3}; stambeni proltoI (4); ostava ltao zaltit1l2. (tampon) zona (5); iZolacioni tid prema severo (6)

7 12

Jedina energija k~orn $'C( raspolagaH start namd~ hila jl;' (;lata i neiscrpljiw, Sunce," va energija, pa su stoga svoj fivot podetlavrui tako dn mogu obilno koristiti ow oospiatllU eneIgiju, Kute za stanovanje gradili !ru tako dll lie mllksirr.alno moz. koristiti Sunile· va energija u toku celog dana. Problemi SlJ bili notl i druri kada nije bilo BUile&. Ove proir

!erne reSavali su uk.opavaxgem svojih Zv"'munb~ koriscenjem akumu1is1uw energije u toku suno.nih dan. j ilestim seoham. u toplije i suntan. krajo", , lzgradnJ•. ,tamb.nih zgrad. stalno re uaavriavala tako da su se jos u swom \'eku pojavili veleiep,ru dvmovi fAt kupatilim. i balitam•. lskopine ovm grado•• pokazuju dll su zgrade gmileDe U skisdu sa milt· roklimom mesta izgradnje, Provetravanje je vrieno prirodnim putem sio jf: omogul:av& I. otijentacija cele zuade i '1ionih p~edinih delova. Kupatila !!U izgraaena SO jufue slra· ne talco da su zagrevana Suni!evom energijom. Velikije napredak po&tignut U ovom mris-, iu ond. kidll ie, covek poteo dll korim vaw kllko za njego," rWle potreoo, taka i>to i za zagrev~e 8Vqie &redine. U poeetku je ovo postizao lotenjem ognjimt bllo nm otvo~ renom prostoru bila u prirodnim zaklonima, koji vremenom evolmraju u primitivno gradene prostorije, Posle ovoga dolazi evakuaclja dima kroz ra.z.ne otvore:, obicmt na gornjim stranama tih prostorija t & zatim kroz izgraikme dimnjake. Dalji napredak jf: 'Oil) u primerd jednostavnih peel kqje su sluZile kio i1ednjaci za pombe dOlUaCinstva, a u bIadnim danim. j za zagrevanje "edine. Docnije je potela prim""" peel u m;liCitim prosrorijama domatinstva k~e su slntil. iskljuCivo za zagrevanje. Medutim. 11- ovakvoj situacij4 )judi au zaboravili da su konvencionruni won enex" gije u marl indirek:t'na Sunma energijii t ~ oni nisu neiscrpni. Najpre O!l.fC r 2, 2:8tim, ugalj, naita i gas sagorevani SU oozobzimo kio dll au to neiscIpljivi tr;or! ""ergije. Mill· anima godina Suneew eneIgija ie akumuliram i sacuvana pod zemijom, a ljudl fill ie potrotili uglavnom Z& posledniili 200 godina. Tako ie dolio do energetske krize koja !< podeetil. CO"'CIUllIOO dll '" mora lledeli eneIgija fosilnih goriva i korioliti. novi war!

energije, prvenstveno Sunceva.. Sunce }t ne samo omoguCi16 celokupni tivot n~ Zemiji. vee ga i odtt... oka pet rnilijardi godina. Odalde poliCe ova ogro= z. ljudake p'
13

FlZIOLOSKl USUJVI

Savremenc zagre~e pojedinih proutorij&. mon dw. odgovara fwolo!ikirn U\UOvi."l12 koji ce Ie ovde napomenuti Coveeie: telo- je orgarrizarn Cij& 1(;; bitruli karakterisillu; dz. mu se oddaVli konstanma- teniperatura od 37° (stepeni Ce1:z;ijusaI) sa vdo usko!!:" gr'a,,"licom. tolenmicje njene promene. Poznato je' da je temperatura coveCjeg tela ispoQ 36" ve{ iZl'8Z bolesnog stanjs. a takode i elm so ?Opne' iznad 37"'. S droge' strane y CDvek" ZiveCi u razuim delovima sveta izloZen je bile izrazito vetUn spoljnirrL tern}Y$&turl'm1ll i io& CeSCe manjim ad temperature njegovog organizma. Nt, pri",Iler~ u afd6~, kim pusrlnjskim. oblastima covek proiazi i kroz mesta u kojima dnevrut 'erl1p':r~· turBo dootiZe 53() u hladu;- dok u sibirskim krajevima temperatura. pada fiB 0ztWa, litepem:. "' oanosi 5t: natOBtc drukCijc omaCeuu.

'U

(WO]

knjizi nil CeIzijusovu.

tem:Jh."ntJ:t,.'1l~tti

ala1.h;~

h.'f;,-;y; '. Z:.atirfi.: t!.rg'::-;:~; '--f.",_" ,F.. ""'","'m,. vu{1onik:~ ~ dL I"iJrOO O\'ill ''''m~''';l. '.• t, v.c;rhib;' ,,' r'T' I •• -~J_-illnc C'Q oko 0[C1,2'% swtniL g1l;J;ov.\; n;is.;:,,::i";;~> \.' 1/9, t\L ,.&,,;;;;;:.,," Ltdii'~;:iin;;." V,:r.lCi,.,: r'4~i;,J F{'4.1Mz~L, ,xrii.::x:ob,: i :ntZll(~ 1llh'tcrn,c" E;i.- l}z'ic;""".,, '-'_F"I.• ~!,,·.',','.">}.-, --, -'.,-",~£ ;ii.1L, un (t;,~-, ht'~;h..!i,~, ~

'"'''!"'''

~ b"':'flb''BfUtiCM..'"; Zli-t'iM f I;:tlCil';

"'! .. " ,

-"

,

9

8 Problem post.je joo kompleksniji cinjenicon; sto ~e atm~~. z"ll~d~je produktima sagorevanja goriva u motorima, razrum maSinama 1 mdustn)sk:i.n.' postroienjinta iz kojih se ispuSlaju joo i otpadni produkti raznih tehnoloSko bemi)sIdh proc:esa. Na Zalost uko1ilto je podruCje tehni&i razvijenije, uto1ilto se ova; problem polucije atmosfere i otpadnib voda joo drastiarlje ispoljava i do danas jo! nije nigde resen, made 50 preduzintaju veoma ozbiljne mere za njegovo reSavaI1ie. PreporuCuju se sledeee najmanje kolicine vazduha koje treba ubaciti u prostorije po jednoj osobi u zavisnosti spoljne temperature: T-I Kolitina yazduba u prostoriji po osobi najrnanje Spoljna temperatura (Ie

sa zabranjenim puknjem

sa pu§aCima

Potnato

Iz fizike i termodinamike a i iz Z8pda.nja U obiatom fivotu je da je BUV vazd.uh apsorbuje odredenu kolicSn.u vlage pri odredenim tempetaturama. Ova ap8Ol'pClona. moe vazduha raste sa temperaturom. Ona koHena vodene pare, kilo ito je poznato, koju sadril 1 rns vazduha. merena obil!no u gramima, naziva ae apsolutna vlalnost vazduha. . . Postoji granica do koje vazduh na odredenoj teInperaturl moie primiti maJcsjma1nu koh&u vodene pare. Pod ovim uslovima apsorbovana koliana vldnosti nazvana je flidnote aancmja. Odnos izmedu stvame vldnosti i vlaZnosti zasiCenja nuiva Be relaritma vlainost, koja se lZraZava u procentima. ' Iz tabele T - 2 1mja se mofe predstaviti i grafi&i (vidi - ~. dijagram na al.. 2) m?gu se nael velicrne zasieenja za odgovarajuCe temperature vazduha, kao i koliana vodene pare pr~ procentima relativne vlainosti od 10 do 100%, tj. apsolutna. vlatnost vazduha. Na primer pn temperatori od 15" i zasicenju od 100% koliiSna v1age u vazduhu iznosi 12,82 gr. po kubnom metro. Alto hi relativna vlaZnost bila svega 70%, onda bi na isto; temperp.turl ko1.i&a apsolutne vlaZuosti izoosila 9,00 grim'S vazduha. .

~groskopan tj.

•

v

T-2 KoU&a vlage u vazduhu g/m3 pri % re1ativne vldnosti

-20 -15 -10

-5

o do

26

preko 26

133

8 10 13 16 20 15

12 15 20 24

30 23

0 ItBGULlSAl'ijU VENTlLACIJE VAZDUHA (pROVETRAVANJE)

Ventilacija prostorija ima za zadatak da izvrii obnovu zagai1enog vazduha sa vrSenjem joo i preCiSeavanja sveZeg iii obnovljenog vazduba oslobadojul:i ga, raznim filtriranjem, neporeljne praSine. Do poCetka ovog veka 0 drugim uslovinta kvaliteta vazduha i 0 njegovOID fiziolc,,~'\com uticaju na coveCji organizam nije vodeno naroCito racuna. Ali tada se vee ~uje potreba da se ostvari u unutraSnjosti prostorija atmosferska sredina odredenog sastava, znaei sa povoljnim stepenom vlaZnosti, sto manje Stemih gasova, koji mogu postojati u spoljnjem vazdubu, pa je potrebno podvrguuti vazdub, koji se dovodi, jednom mnogo sloZenijem postupku • ne sarno jedoostavnom odstranjenju praSine. Usled ovoga ova tehnika, u mnogome vee usavrSena, obezbeduje istovremeno pripremu i raspode1u vazduha zeljenog sastava i tempe.ratnre i omoguCuje najpovoljnifu rea1izaciju uslova u zatvorenim lokalima, ona ima i svoje narocito ime kJ.imatizacija (na francuskom Conditionnement de l'air na engleskom Air conditioning, na nematkom Klimatechnik) i sa time se razlikuje od obiene ventilacije koj. znaCi jednostavnu zamenu vazduba. 134

\JTICA.lVLAGENAZDRAVUECoVEKA

Ako se tehnieari slaZu u pogledu potrebne temperature za sredine u kOjima borave ljudi, nije isti sluea; sa uslovima vlaZnosti vazduha, gde se jos razilaze pojedina miIljenja. Ovde ~mo sarno napomenuti da se za ugodnost covecjeg organizma preporueuje stepen vlaZnosti negde izmec!u 45-55%. Natavno gde su u pitanju i drugi materijalni ill laboratorijski uslovi ove brojke dobijaju drugu vrednost) sto se definiSe projektnim zadotkom.

'C -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

25 30 35 40 45 50

1

100

%

90%

0,64

O~S7

1,05 1,58 2,31 3,37

0,95

4,89 6,82 9,39

12,82 17,22

1,42

2,OS 3,03

4,40 6,14 8,44 11,SO 15,50

22,93

20,60

30,21

27,20

39,41

35,50 45,80 58,60 74,30

50,91 65,14 82,63

I

I

80%

0,51 0,84 1,26 1,85 2,70 3,91

5,45 7,50 10,30

1

70

%

0,45 0,73 1,10 1,62

2,36 3,42 4,77 6,57

13,80

9,00 12,00

18,70 24,20 31,60 40.70 52.20

66,20

1

60

%

0,38 0,63 0,95

1,38 2,02 2,93 4,09 5,63 7,70

1

50

%

0,32 0,52 0,79 1,16

1,68 2,44 3,41 4,69

6,41

10,33

8,61

16,10

13,75

11,45

21,20

18,15 23,62 30,58 39,10 49,60

15,11 19,70

27,60 35,60 45,60 57,80

25,45 32,60 41,41

1

40

%

0,26 0,42 0,63 0,92 1,35 1,95 2,72 3,75 5,12 6,90 9,16

1

30

% 1

0,19

0,31 0,47 0,69 1,01 1,46 2,04 2,81 3,85

20

%1

0,13 0,21 0,31 0,46 0,67 0,97

12,10

9,rn

1,36 1,87 2,56 3,45 4,58 6,05

15,75 20,40 26,10

11,81 15,29 19,55

10,20 13,05

33,10

24,80

16,55

5,16

6,87

7,82

10%

0,06 0,10 0,16

0,23 0,34 0,49 0,68 0,94 1,28 1,72 2,29 3,02

3,94 5,()9 6,51 8,26

Iz iste tabele moZemo konstatovati do ako se topliji vazdub, u kome postoji procenat vlafuosti odoosno odgovarajuea kolicina apsolutne viage, ohladi na niZu temperaturu, pri kojoj je vlaZnost zasiCenja manja od koliCine .psolutne vlage vazduba na viSoj temperaturi, viSak vlage Ce se kondenzovati u obliku rose iii kondeuzata. Na primer. ako je vazdub na temperatur! od 30· raspolagao relativnom vlnnoieu od 80%, tj. apsolutna koli
IZVesran

10

,~

w· ,~

11

"

., "

.

IJ!

"

,. "

jl jl

~

1/ -

-

,

1,,!§

,

II

! •1/

.,

-

-

--.'

,,,~

,

-

-

I

--

,

~

-

,

,

~J , I

,

,

,

.'

-

,>If?

U neprovetravanim prostorijama gde hi bilo viSe osoba, naroCito koje vde fizicki rad, kolicina kiseonika hi se brzo smanjivala. Ovo smanjenje postalo hi opasno aim bi sislo no 12 % ili ispod toga. Ova opasnost se umanjuje kao Sto je to vee nap<>-menuto, nepotpunim zaptivanjem prostorija u kojima se .tivi i radio Na ta; naCin kroz razne pukotine se obnavl;a vazduh i u prostorijams. gde nisu instalirani uredaji za ventilaciju, sveZ vazdub sa normalnorn koliCinom kiseonika ulazi i izbacuje onaj vee dosta obogaeen sa CO.. ~liCipa Co. u vazdubu gde Zive Ijudi, no preporuCuje se da prede 0,14%. ovorne so vodi ra~un. prilikom proraeuna potrebne kolicine vazduha kod instalaeija zaventilaciju i klimatizaciju. Meilutirn, pasivna i ak!ivna solarna arhitektma zahteva potpunu lermleku izolll. ey" grejanihobjekata, Itoje usuprotnosti sa nepotpuuhn zaptiwnjem prostorija u k(!ji. ma se :lim i radi. Sloga so obnavljlll\ie vazduha, kan Ito ¢emo vldetl, mora vrilti tako do so zadrl:i §to ve¢. kolian. topiole dobijene Suneevom energijom.

°

135

PRAlilNA I OSTALE NBCISTo<::i! U VAmllHU

U atmoaferi se uvek nalazi izvesna koli~ organske i neorganske praSine i drugih skodijivih sastojaka. Organaka pr.sine mooe nasrsjati od rasp-danja tkanina biljnog ili :livotinjskog poreklll. U neorgansku PraSinu spadaju esd, pesak, merali, razne soli i drug! skodijivi sastojci. Sve je viSe im. ukoJiko je kraj industrijski vise razvijen, a narol:ito kada se sagorevanje ne vrii potpuno ~o je za sada normalan slocaj. Problem dirna se umanjuje primenom centrainog grejanja na tceno ili ga_ sovito gorivo pod pretpostavkom da je efikasno reSeno pitanje sagorevanja_ donesenim i sprovedenim propisima. Medutirn, wed iscrpljenosti wora te~nlh i gasovitlh gonva i zabrane upoll'ebe ovlb goriva u eneJgetskoj krizi, problem !reba ubls:!iti i resavati primenorn novlb nekonvencionalnih izvora energije prvenmeno direktne i alte Suneeve energije, Ii zathn energije biomase 1 hidro i aeroenergije i geotennalne energije. POsl'lie dodufe vrlo efikasnj IDtri za prealtavlll\ie _dulls (sa efikasno§¢U olw 98,5%), ali bn je otpor VIlo voJiki tako de su VIlo neekonomiim4 a pored ovlb posl'lii jo! i jedoa drugs VISta kompJikovanih IDler. sa ispiIlu1lem vazduho. Cuveni francuski nauCnik Paster ustanovio je pm do u vazdubu poatoje i zive cestice - mikrobi. Ustvari mikrobi i gljivice nemaju, kako bi se reldo, svoju postojbinu u vazduhu, vee se uzeliZu sa zem1je kome.sanjem vazduh&, Ovi se mi!crobi skoro uvek nalsze u PraSini (od ispljuvaka, capica, begin;. i dr.) ili su uesureni u vlal:ne kapljice od govorn i isksSljavanj. p. kod naglog rasbladenja atmosfere slull. kao podioga kondenzacije pare. Preciltavlll\ie vazdulls detaljnijo .. proucev. " odeijku _duinlh posIr(!jenj ..

12

13

Strujanje vazduha moZe imati i pozitivnih i negativnih pos\edica u pogIedu odrZavanja mikroba u njemu. Nairne energiCnim strujanjem se odvode mikrobi, ukoliko je ono dosta efikasno, ali se maZe desiti de strujanje ne dozvoli njihovo taloZenje po tin koje bi inaCe usIedilo n mimom vazduhu. Pored ovoga strujanje moZe dovesti u kontaltt i zaraziti inaCe sterilne kapljice, mikrobnom prdinom. Mnogobrojna ispitivanja su pukazala de obiCni venti1stori, koji s1uie za "evakuaciju" zakuZenog vazduha po raznim lokalima i restoranima, najviie doprinose povetanju sadrZaja mikroba u njemu. Njihovu primenu od nestrUauh lica trebslo bi izbegavati. 141

T-3 Vrsta industrije

De1atnost

proizvodnja

potapanje hirurikih instrumenata u gumu

Temperatura °C

I

Delatnost

Temperatura "e

%

proizvodnja stokiranje

22 ·do 23

15

50 50

Automobili

lanac sklopova

18 do 26

40 do 55

precizni delovi, o~trenje, obrada

24 do 26

35 do 45

izrada kolaea pakovanje u parafinsku hartiju vrenje testa

glazura kolaea hladenje hleba prostorija gde se sprema testo stokiranje bralna

stokiranje kvasca

24 21 do 26 26,5 21

65 55 76 do 80 50

21

60 do 70 65 do 70

24 do 26 18 do 24

o do 7

vrenje u sudovima

6 do 10

stokiranje uta

15~5

55 do 65

Re1ativna v1daost

%

32 24 do 32 23

50

prostorlje za meianje sulen;e vatrostalnih modcla suienje ilovsle

26 4S do 65 15 do 26

60 do 70 50 do 90 35 do 65

izrada tvrd.ih bombona pakovanje OOkolade stokiranje

21 do 26

16do18. 15d020~

50 do 55 50

Inkubatori

pillCi

37 do 39

55 do 75

Ko!a

suienje kofe ltavijenje koZe

32 35 do 38

95

stoJdranje !ita

IS do 24 15

30 do 45 45 do 65

15 do 26

35 do 50

15 do 26 15 do 26

60 do 70 5 35 do 50

stdenje krzna stoltiranje ktzna

43 -8 do 10

50 do 65

Instrumenti

optavke i kalibriranje

20

35 do 45

Laboratorije

hemij8ke i fizi&e stokiranie materifala

23 15 do 21

35 do 50

Knjjfare

stokiranje lcnjiga

18 do 21

40 do 60

Plastibte materije

pakovanje u eelofan

24 do 26

45 do 65

21

55

15 do 26 24 do 26 23

40 do 60 40 do 60 50

KetamiI:a

25 do 35

'lzrada 00k01adbombona

Deatilacije opite

B1ektroin.duatrija

proizvodoja e1ektril!nih kablova proizvodnja lice oblofene pamukom

poStavljanjc izo1acije stokiranje elektritnog materijala Krzno

Municij.

60 do 7S

50 do 70 30 do 45

I

laboratorija za ispitivan;e

R.elattvna vlainoat

Zifice

Pivare

Guma

I

Ul'lCAJj VAZI>UHA NA PROIZVODE I PROIZVODN,JU

Nije ni potrebno napominjati koliko zaprdeoi vazduh ill vazduh pun mikroba maZe skoditi pojedinim proizvodima. U ovakvlm slucajevima mora se govoriti o klimatizaciji pojedinih vrsta industrije. Tsko isto poznato je de je i preterana temperarura u nekim prostorijama gde se drZe neke vrste proizvoda, naroCito skodijiva. To isto v.zi i za pretert!!JU vlaZnost, h1adnol:u ill iswenost vazduha, opet za specifiene proizvode. U svakom slueaju od koristi je de se znaju usIovi koji se preporueuju za prostorije pojedinih vrsta trgovins i industrije. U tabeli T - 3 izI0Ze0i su uslovi temperature za neke de1atnosti i materljale pri cemu nije vodeno raCuna 0 ugodnosti eoveka vel; sarno 0 navedenim proizvodima a covek ako je i sam primoran de se nalazi u takvoj sredini pti1sgodava svoju odeCu ill preduzima druga zaStitna sredsrva.

Pekare

Vrsta industrije

Hanlja

aavijanje~

18

40

40 30 do 40

50

se
povezivanje, lepljenje aroltiranje

laboramrija za ispitivanje

IS 14

~rsta industri;e

I

Delatnost

izazivanje filmova su§enje upresovanje seeenje

Fotografija

Prebmmbeni proizvodi

proizvodn;a butets.

hladni proston za mleko prerada Zitarica prerada mesa seeenje alanine stokiranje limuna srokiranje ia;a stokiranje jabuka stokiran;e §etera stokiranje mesa:

smrzavan;em smrznutog proizvodnja cigareta i cigara omek§avanje setenje

Duvan

Tekstil -

tkanine

pamuk: _ premotavanje _ Wljanje - preda - grebenanje - tkanie vuna: - grebenanje _ -

preda tkanje

najlon -

pletivo

Temperatura °C

21 do 24 24 do 26 21

22

apl'ctura pre&!

- pletenje - tkanje .... Laboratorija za lspluvanJe

Reiativna vlainost

%

4 15 do 21 4

15 0 -1 -1 do 1

26 -18 do-5

2 21 do 24

15

ODAVJ!JIijll TOPLOTEl:OVECjilG ORGANIZMA

lSI

Ol"liTA RAZII!ATRA~A , lU.lJll'(CQA ORG!I.NIZl\iA Nile I!CUl\IIJ\.TSXru PROMlllW S!IlIDINll

Radi ispitivanja najpovoljnijih usiova zagrevanja, provetravanja i v_osti

50 70

VOZduha bo 1postizanj. najpogodnijih usIova za rod i boravak eoveka u ograniCenlm prootorima, vratieemo se na detaijnije prouCavanje odavanj. toplcte coveka. _ oitolnoj sredini. Jer sve instalacije i uredaji za grejanje, provetravanje i ldilnotizaciju

65

60 60

15

38 70 do 80 45 do 70

80 80 75 do 8S 75 do 85 35 85 85 55 do 75

32 24 do 29

85 70 do 80

24 do 26 24 do 26 24 do 26 24 do 26 20 do 24

50 50 50 50 70

do do do do do

60 55 65 60 85

24 24 24 24

do do do do

26 26 26 26

65 55 50 35

do do do do

70 60 5S 45

24 24 24 24 22

do do do do

26 26 26 26

60 65 65 60

do do do do

65 70 70 75

avila: -

I

somo 8U onOO ispravni ako eoveku prujaju u .vim pravrima najpovoljnije uslove zs radnu sposobnost i njegovo prijatno os<:Conj. u sredlni u kojoj se bavi i mdi. Svakako ukoliko je vee; broi oooba i ako s. one CeSCe menjaju u pojedlnim prestorij....., onOO i ovi uslovi te:!oe postiZu. 0 oVOlDe treba dobro vodili raeuna. prilikom projektovanja instaIacija i uredaja za grejanje i kliInatizaciju. Zato je potrebno do •• ova postrojenja pri!agodavaju odgovarajuCim Zivotnim usIovima • zbog toga je i zadotak njihovog projektovanja doom komplikovan. Otgan termoreguioA:ije, kao Ito je vet reeeno. joate koifA. OOOVOllje toplnte je opet funld< u moguenosti da odaje odgoV8l1\lufu! toplotu ~~ oredinl<

s.

50

ture i relativna vlaZnost ko;e su prema dosadasnjem iskustvu . . .. 1 O VO su tempera . . traZivan;ima najpogodnije za navedene delatnosn 1 matenJa e. .', . 1 18 Gomji podaci su manje vise orijentacioni tim p:e sto t(:hn.oloSki proces~ . odn' . aten·,·al. stalno evoluiraiu pa u konkretnun siuca)evuna treba tra pr01zv Je 1 m , . Ziti uslove 00 proizvodaca.

Pomenut je zna¢aj koji koZa ima u termoregu1aciji coveCjeg organ.imla~ Ovde je dosta valln. cinjenica loS i stabilizacija temperature kate u zavisnosti vlaZnosti vazduha. OseCai toplote iIi hl.dnol:e kod coveka ••a tim i njegov oseeaj ugodnosti u odgovarajuooj sredini zavisi 00 dobro stabilizovane temperature njegovo tote. Zato se i usvaja bo meriIo ove ugodnosti temperatura cOveCje ko~e. Pooie mnogobrojnih istraZivanja i merenjs temperature koze u razliCitim stanjima vazduha doole se do zakljucka cia najstabilnije rezultatc u tome pogledu daje temperatura tela, koja se waee mruo razlikuje od sredn,ie temperature drugi.h mesta na CoveC,ol kozL Istovremeno temperatura teia najaosiecinije reaguje DB. prom..,. okoln< temperntu.. ! VIlo malo _ koo m:iiCitili. pri _ ...1~

_0

16

17

153

KouCINA ODAVANJA TOPLOn! COVEilplG OaGANIZMA

Kod proraeuna zagrevanja nekih prostorija, a naroci~ .onih gd~ je u pitanju kretanje znatnijeg broja osoba, morale hi se uzeti U obZlr 1 odavanJe toplote od strane tih liea. Na odavanje toplote Coveka utieu jo! i ove einjenice:

- velicina fiziekog napora - temperatura okoline - brzina vazduha - starost i 08obenost Iica Pod temperaturom okoline ne treba uzeti temperaturu vazduha, vee pribIil\nu atednju temperaturu kako okolnog vazduha tako i okolnih predtneta, zidova, tavanice, poda itd. Toplota koju odaje eovek ...toji se iz direktne (iii po nekim autotinta suve - ose· eojn. - neposredne) odavane toplot. (zraeenjem - radijacijom, sprovodenjem - kon· dukcijom, stnljanjem - konvekcijom) i indirektne (posredne, latentne) toplote, koiu eovek odaj' Isparavanjem putem znojenja i disania. Ako .. kolieina direktne odavone toplote omaei sa Qd, koHana indirektne sa QI, onda njihov zbi< daje ukupnu koli&u odavania toplote eoveqeg organizma Qu:

I Qu - Q,d Qd

. .Dijagr~ na s1. 3. daje gr~fic~ pr:dstavu. vr.e~osti gornjih tabela. IspitlvanJa su vrsena u Insntutu za lStraz1vanJe amenckih inienjera za grejanje i klimatizaciju (ASHRAE).

Karakteristicno je da je zbh: odate toplete u granicama izmedu 20" i 28° na temperaturama pri kojima se covek ugodno oseea, skoro konstantan odnosn~ sa malim varijacijama. ' Za praktiene p~oraCon~ moze kOrisn? posluZiti tabela T - 5 (prema VDI 2078 od 1971). Kao sto se Vldl 1 ovde kohcma toplote koju u granicarna od 22" 0 i 26 o~je .coveeji o~ganizam iznosi oko lOOW. pa se ova vrednost primenjuje u proracununa gde Je to potrebno.

(1.\)

[WI

Po BerestnefU (Berestneff) data je jedna tabela koja predstavlja odavaoje koliCine toplote Coveka (po caau) koji je normalno odeven a raw sedeei vrlo \ok poaao (tabela T -4). sa V

T-4

U tab.1i su date vrednoati kako za rniran vazdub tako i za vazdub u pokretu = 1,0 ms- 1 • Stika 3 - Odavanje toplote normalno odevenog Coveka u miru i radu. Qa: - direktna toplota, Q. - indirektna toplota. Qu _ ukupna toplota

KoDama toplote koJu aovek odaje pri razWD1 temperaturama Oda.. toplota W

I

Temperatura vazduha °C 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

V-O

Q., Q,

Q. Pti kretanju

vaz.duha brzinom y- 1,0 ms- 1

T-5

Toptota ispareJ1ja ad coveka

Temperatura okoline

Pri mimom vazduhu 136 126 115 106 98 92 85 77 69 58 47 33 21 21 21 21 23 27 33 41 49 59 69 81 157 147136127 121119 118 118 U8 117 U6 114

Q., I 151 141 130 121 112 104 97 _ _Q. _ _ 119 19 19 19 19 20 24 Q,.

lOG]

26"

Direktna odata toplota (konduk. cijom.konvekcijom i radijacijom) Indirektno adata toplota

Q.,

doW

40

90

85

80

75

70

isparavanjwn

Q,

doW

20

20

50

60

70

75

Q.

okoW

120

115

115

US

115

115

Ukupno odata toplota

87 80 69 55 37 31 38 49 61 77

1170160 149 140 131 124121 118 118 118 116114

(za promcWl - nge zbir!)

. . Tabela T - 6 daje uporedni pregled odavanja toplote covecjeg tela i nekih greJnih uredaja ·pod slicnim uslovima.

19

18

l

T-6

Odavani_ toplote Wm-'

30 64000-100000 3500 140-300 70-140 35 -150 30-120

60 70000-105000

5000 700-950 450-700 40-180 35 -160

Sve veliane odavanja topiote ~vek. odnose se na osobe pros~e rnase: (75 kg) i visine (175 em). 154

ODAVAN}E TOPLOTE COVECjIlG ORGANIZMA POMoCu VLAGE

IZIlA1ENE MASOM VODENE PARE Kod

OWL koja

Pri vlilZnosti v~j od 70% i viSoj temperaturi okolnog vazduha ispu!tanje vodene pare oct ~oveCjeg organizma gotovo prestaje dol< kod vlilZnosti ispod 30% i niZih temperatura izvanredno raste. Vidi se iz tabela T - 5 i T - 6 da je odavanje toplote ~oveqeg organizma u temperatUrakom razmaku izmedu 18'; 28' oko 1200W. • pri niZirn temperaturama ukupna koJilina toplote koju odaje organizam je U porastu. Medutim zapata s. da je odnos direktno i indirektno odate toplote promenIj;v tako da u temeperaturskom podru~ju od !00 do 16' u kome koli~ina direktno odavane toplote skoro linearno opada sa pove6mjem temperature okoinog VlIZduha, indirektna koli~ina toplote je konstantna a sa daljim pove6mjem temperature ova kolicina toplote progresivno raste postiZuCi svoj maksimurn u podrucju temperature okolnog vazduha koja odgovara temperaturi toveejeg organizma. Ravnomernost smanjivanja odnosno pove6mja ovih dveju koHCina toplote na.ocito dolazi do izrataja u podruCjinta u kojima;e njihov zbir konstantan, tj. od 22 0 do 28°, Tako islo ; odnos sastavnih kolicina toplote koje cine direktnu topiotu, odnosno toplotu odavaou kondol
roraeuna ldima-uredaja bolje je uzimati U obZir muu ~ene p~ ~a .adrZini v~e, urnesto koliane odate toplote usled !Sparavan)a

\

Q.. Ona se raeuna po formuli:

~\O-W-L-=-~-I-'l-OOO""\

[gh-')

(1.2)

[Jkg-']

(1.3)

gde je r toplol. isparaV8l\ia koja iznosi:

-;1

'Ir-:--c 6t 24-:c:9-=-S-_-=2:-::;1.:7

pri COrnu je t srednja tempe11ltura povrline tela normaino odevenog ~veka. Kod odevenog coveka sa nepokrivenim _1e1?vima tela srednje temperature povriine su od 25' do 33', pajer= 2430Jkg ,tj.

II

OWL

= Q. 1000 \ [gh-']

(1.4)

2430

T-7

Kolitina vodene pare G

\ 1°C]

I

IlKn\

(X,tv •

A . Atu =

oc kll •

A.la )

Q,:;'r

txzr'

A . At,

OC zr -

6.t z I

(1.5)

koeficijent prelaza toplete konvekci;om [Wrn-2 K- 1 ] - koeficijent prelaza toplete zracenjem [Wm- 2 K- 1 ] - spoljna povrsina tela, [m'] Ll,t. temperaturska razlika izmedu okolnog vazduha i sredn;e temperature tel. odnosno odel. ['C) Atz - temperaturska razlika izmedu povrlina zidova i tela odnosno odela [0C) Ako je temperatura zida ;ednaka temperaturi okolnog vazduha (na primer kod ustaljene letnje temperature), onda gomji izraz dobija prostiji oblik (jer je Atu = = Ll,t,):

gde je IXk.

, Qkv = oc•• \ I Qzr

(1.6)

IXzr

Na ovaj naein jedna osoba koja ne radi fizicki, pri mim",?, .vazduhu ; relativnoj vlatnosti izmedu 30 i 70% ispu!ta sledeee vrednostt koliCine voden. pare u zavisnosti temperature vazduha:

Temperatura vazduha

QkV =

10 31

16

18

20 22 24 26 28 30 35 37

12

14

31

31 31 34 40 48 60 73 88 102 ISO 160

Sa OC,h = !Xu ::::: 4,5, takode je i Qkv = Qzr tj. obe kolicine toplote koje se odaju - i konvekcijom i zracenjem - bile bi jednake. Ako je naprotiv temperatura zida manja nego okolna temperatura vazduha sto je opet najCeSci sluea; zimi, onda se gornje brojke znamo menjaju. Ako se, na primer, uzme za zimske prilike unutraSnja temperatura tu = 20'" a sredn;a temperatura zidova manja za 2,5 0 , tj. 17,5° i ako se dalje racuna srednja povrsinska temperatura normalno odevenog coveka tn po formuli Bedforda onda je: tn = 12,5

+ 0,67 tu

gde je tu sredn;a temperatura okolnog unutrasn;eg vazduha

(1.7)

21 20 znaCi:

= 12,5 + 0,67' 20 = 26 0

tu

ifk-" = ~~~6 Q"

20) 4,5 (26 - 17,5)

= ~ "" 0,7 8,5

Jz poslednjeg odnosa izlazi Q,." = 0,7 Qu. Ako ie Qu = 1, o~da ie Q.. = 0,7, p. . n. + Q = I 7 Preroa tome od ukupne odate toplote na konvekClJU dolan: Je ':atv zr "

- Q,"-- = 0,7 1,7 Qkv T Q"

= 41% '" 40%,

a na zraeenje

_J22'"___ Qk'O' + Qzr

I = - - = 59% "" 60%. 1,7

Iz ovog primera se vidi da odate toplote konvek~ijO~ i zracerge~. iako u vecini slue'ieva pribliZno podjednake, ponek.d mogu pOkaziV.tl osetne razlike. Z. srednje vrednosti vaZi sledeca tabela:

T-8

Raspodela ukupne toplote koju oda;e covek. normalno odeven,u miru, pri srednjoj temperaturi i vlai:nosn

Konvekcijom sa sprovodenjem Zracenjem Isparayanjem Disanjem Usled ishrane i dr.

16

PODRUCjE UGODNOSTI

161

RASPON TEMPERATURE I RELATIVNE VL.QNOSTI

0

35 35

18 6 6

35 35 18 6 6

Ove vrednosti se ne mogu uzeti uvek za definitivne, utoliko. p~e sto post?ji bitna individualna razlika kod ljudi kao: veiiCina, pol, rasa, odevanJe ltd. NaroC1~o nije tacno ni utvrdeno koliko utiCe, kako je receno, i rela:i~n~ ylat~ost ~a odav~nJe toplote covecjeg organizma a pokazani primeri su r:zultat1lSpltl~anJa kOJa su v:sena pri srednjem stepenu vlaznosti. Novija istra~iva~)a. dozvoljavaJ.u da sc veruJc ?a su ukupna odavanja toplote manja od gore lzlozenih ~rednostl. Ipak se sa onun sto je reCeno dobija jcdna jasnija stika kako telo reaguJe na Frome~u temper~ture i kakav uticaj na organizam imaju ove promene a za proracune klima uredaJa se mogu smatrati dovoljnim.

Covek se relativno lake prilagodi spoijnjem klimatskom stanju sirih granica ali ipak posto;i izvesna me podrucje ugodtwsti u kame se najprijatnije oseca i njegova aktivnost dolazi do najefikasnijeg izrazaja. Neka stroga granica ovoga podrucja ne moze se precizirati jer mnoge c:injenice na to udell, kako je ranije pomenuto: individualnost, navike, poreklo, odevanje, starost; godisnj e doba, vrsta delatnosti i dr. Mogu se dati sarno proseene vrednosti stanja u kame se Ijudi najugodnije oseeaju sa izuzedma oko 5%. Cetiri elementa stanja su od bimog znacaja: temperatura i vlainost vazduha, promaja i temperatura okolnih zidova. Temperatura i vlainost vazduha sredine od posebnog su znacaja i njihov uticaj je ovde detaljno izlozen i rezultati sluZe kao osnova za projektt~e zahteve. Druga dva - temperatura zidova i strujanje vazduha (promaja) vise spadaju u domen klimatizacije i vazduSnih postrojenja pa ee 0 tome biti vise reci u odgovara;ucim oqeljcima, dok drugi elementi kao sto su cistoea vazduha, mirisi, stanj e elektriciteta itd. nisu od presudne vainosti pa se kao manje znacajni mogu u veCini slucajeva zanemariti prilikom tretiranja sredine u veCini objekata. Klimatizacija vazduha takode obuhvata n;egovo tretiranje i u OVOID pogledu. Ispitivanja 0 uticaju covekove sredine na njegovu ugodnost a time i na njegov efekat rada najobimnije su Vfsena u Sjedinjenim americkim driavama (Institut udruZenja americkih inZenjer. za grejanje, hl.denje i klimatizaciju - ASHRAE) a zatim u razvijenim evropskim zemljama (Danska, Francuska, Nemacka i dr.). Sva- ova istfaiivanja pokazala su da ugodnost coveka prvobimo zavisi od temperature i relativne vlaZnosri vazduha njegove sredine. Druga generalna konstatacija je da su individualne granice ovm uslova veoma uske, tj. da je kod 95%) ispitivanih razliCitih osoba i pri razliCitim uslovima ustanovljena vrlo uska granica ugodnosti u pogledu temperature i relativne vlainosti vazduha tako da se ovi rezultati mogu prihvatiti i generalisati smatrajuCi ostalih 5% ispitanih lica kao izuzetke. Rezultati ranijih istraZivanja u SAD pokazala su da je u pogledu· temperature sredine za ugodnost coveka bila 22° do 26" (zaokrugljene veliCine Farenhajtove skate od 72-78"F) pri relativnoj vlainosti vazduha od 50%. Pri ovome treba imati u vidu navike Amerikanaca da u biroima pa i u pogonima lakSe inqustrije obavljaju posao na svojim radnim mestima u kosuljama kratkih rukava bez obzira na godisnje doba. Ovakva odeea bi odgovarala otporu toplotne provodljivosti od 0,5 do 0,6 cloa a aktivnost oko 1,1 meta. I )

rea

1) Usvojena ;edinica termiCkog otpOra odeee je od 1 doa (cita se "klo" od engleskog odeta) = 0,155 m2 KW-'. Srednje vrednosti jedinice do za razlicito odc\-'llilje u m 2 KW- l su:-

clothing _

nago telo 0 vrlo laka odeca - kosulja bez rukava 0,08 Kosulja dugih rukava, laksa odeca 0,11 Kompletno radno odelo 0,12 -0.16 Teia radna odeea 0,19 Normalna odeta i ogrtac (mantil) 0,23-0,31 Zimska odeea s kaputom 0,47 -0,62 Jedinica za aktivnost od 1 meta odgovara laksem radu coveka u sedeccm stavu.

22

23

OCigledno da variranjem odece moze se temperatura ugodnosti menjati u izvesnim granicama. Priblizna zavisnost temperaturske promene od 10 je oko

12,5 doa. Relacija bi se mogia izraziti relacijom: I do = 3,5

1 ,

--l

(1.8)

8 Ova promena odeee hi se mogla primeniti priblizno u temperaturskim granicama ad 16 do 28° inace ako hi se teiilo za korekcijom -kod niZih temperatura npr. od go trebalo bi uzeti odevanje prema 2,5 doa ali usled hladenja ruku pri ovoj temperaturi ne bi se mogao obavljati ne:ki lakSi (1,1 met) rad ni sa ovom odecom. Ako se uzme u obzir da se u razvijenim zemljama, poglavito u SAD, sarno za pode!avanje ugodnosti coveka utrosi preko 30% od ukupno utrosene energije, onda je jasno zbog cega se pojavom energetske krize pocelo razmatrati kakve hi se mere mogIe sprovesti radi smanjenja ove ogromne potrosnje i kakve bi zakonsite propise trebalo U ovom smislu doneti da bi se ogranicile temperaturske marie u zimskom i letnjem periodu. Po nekim ispitivanjima varijacija temperature od 1° regulisanjem odgovarajucih uredaja (zimi smanjenjem a leti povisenjem) donela hi oko 5% uStede energije kod tih uredaja. U SAD gde je izrazito mnogo veci bro; uredaja za grejanje i klimatizaciju, kao i najrazvijenijoj zemlji sveta, ovo rasipDiCko troSenje energije U ovom domenu nije samo posledica navike vee se ima nenametljiv utisak da tu igra ulogu i veliki pritisak kompanija za distribuciju energije i .za proizvodnju opreme. Kako bi se inaee mogio shvatiti da se mnoge prostorije zimi zagrevaju i do 27°, a leri se rashladuju i ispod 20°, 1sto tako i u pogledu vlainosti vazduha, na cije reguJisanje se troSi velika koliCina energije, vee se razmatraju realne granice od 35-70% da se ozakone jer ne remete ugodnost coveka pri radu. Ranije granice su bile 50~60% cijim prosirenjem bi se takode postigle ogromne uStede. PrateCi ova zbivan;a u svetu trebalo bi izvoditi neke zakljucke i sprovoditi neke korisne mere i u naSoj Zemlji. Tu se radi 0 donosenju standarda aUS) i 0 propisima radi ogranicenja maksimalne temperature grejanja po ustanovama, biroima i preduzecima. Ovo bi se primenjivalo kako pri izradi projekata tako isto i u eksploataciji. Nije redak slucaj da u sezoni grejanja naidu vrlo visoke temperature, cak: nepodnosljive, u nekim zgradama i objektima. Ako su naCinjeni i neki propusti prilikom projektovanja u eksploataciji nije teSko suziti granice temperatura strUCnijim regulisanjem, oddavanjem instalacija grejanja i ako ie potrebno izvrSenjem izvesnih izmena i dopuna koje bi se ekonomski isplatile. N esumnjivo da bi se i kod nas U ("Ivom smislu Mogle postici matne uhede u energiji. Ovo predstavlja

imperativ u sada§ojoj energetskoj krizi. 162

OSTALI UTICAJI NA UGODNOST ODNOSNO AKTIVNOST COVlEKA

Pored napred pomenutih cinjenica ovde se navode jos neki rezultati ispitivanja koja su mena da hi se ustanovio utica; dnevnog ritmR) buke~ boja i elektro-· statiCkog pol;a atmosfere na ugodnost i aktivnost coveka. Dnevni ritam, tj. razliCitost doba tokom 24 casa, zatim buka i boje nemajn nikakvog prakticnog uticaja na tenrucku ugodnost coveka a samim tim i na n;egovu aktivnost. Sto se tice uticaja dektrostatickog poIja annosfere ispitivan;a su jos u toku i za sada nema odredenih rezultata.

Neki &iguran i je~o~~an na~~ za rnererge ugodnosti sredine iIi jedan jedini in. strument za svrh~ lot n~e defmlt.VIlo u upotrebi lebnici grejanja i klimatizacije. Ov~ se mgurn,ge ~~ merenjem s vile instrumenata pomocu a,ga Be dolazi do pome~ nutih osnovnih "'liana: temperature vazdub•• temperature zidow. vlatnosti vazdub.

0.:'"

1 njegovog kretanja

U

- prom.ye.

Osntrmi instrumentje kombinovan suvi i vlaZni tennometar.

. ,NaCi . kon:tpro~ u ostvarenju ugodnosti coveka prema izlozenim rezultatmla lStraZiv~Ja pnm:nom tehnike grejanja i klimatizacije ali sa minimumom utroSka ,:"er~,e - to ,e zadatak koji OCekuje inienjera termitehnike kako pri izboru. proJektnih zahteva tako isto pri izboru odgovarajuceg sistema ko;i treba primerun u svakom konkretnom slueaju.

. Pre ~~ na materiju koja de poslufiti da so ovi problemi rele na optimalan ~c:inJ ra~ l~:ge predstave dotaci Ce se teor.gski osnovi prenoJenja toplote boz raz~

liate sredme I pregradae zide,..

ODELJAK

II

2. OSNOVI PRENOSA TOPLOTE 21

WOD

Radi obezbedenja grejanja jednog objekta) potrebno je najpre utvrditi koliku koliCinu toplote je potrebno uneti na ;edan najpodesniji naCin a u najnepovoljnije doba godine, tj. pri najveeim gubicima toplote. Ovi guhici zavise od spoljnih meteoroloskih i klimatsldh uslova za pojedina mesta a zatim i od same vrste objekta usled cega se moraju za svaki objekat zasebno i racunati. Proracun ovih gUbitaka je veoma slozen posao i treba ga 8tO tacnijc izvrsiti uzimajuCi U obzir sve specificnc demente kako u pogledu mesta na kome se objekat nalazi take i u pogledu njegove konstrukdje. Ovaj proracun ne zavisi od vrste sistema grejanja koji ce se primeniti vee tck posIe svrsetka proracuna treba izvditi analizu primene onih sistema grejanja koji bi vee prerna konsrrukciji i narneni objekta mogIi doci U obzir. Pre prelaza na duektno proucavanje proracuna gUbitaka toplote osvrnucerno se na principe prenosenja toplote, koji se mace proucavaju U odgovara;ucim disciplinama.

22

PRENOSENJE TOPLOTE

Proces prenosenja toplote nailazimo u tehnici grejanja i klimatizacije u mnogobrojnim primenama. Iz zagrevanih zgrada na primer, toplota se prenosi u s10bodnu atmosferu. VeliCina ovih gubitaka je veoma rnerodavna za izbor sistema grejanja. Tako isto i odredivanje povrsine grejnih tela - radijatora, kao i veHeine odnosno kapaciteta kotlova sigurnije ce se izvrSiti ukoliko se bol;e poznaju zakoni prenosenja toplote. U mnogim slucajevima pravilna primena ovih zakona omogucice inzenjeru da poboljsa racionalnom koncepcijom, procese izmene toplote a sa tim i da poveca efekat grejnih povrsina sa istim materijalom odnosno troskovima. Poznavanjc ove materije takode se u mnogome koristi kad je potrebno spreciti odvodenje toplote vrsenjem racionaine izolacije obuhvatnih povrsina. U osnovi principi proracuna kod oba slueaja su isti. Ovde ce se ponoviti samo najpotrebniji osnovni zakoni i obrasc1, dok za dubije studije prenosenja toplote postoji vrlo opsezna literatura.

1'-

26 Na pm pogled proces izgleda jednost2van buduci ds. se toplola prenosi ad predmet& vise temperature na p~edmet ni~e .. U stva~ proces je yrlo sloten i Cesto teZak da se i matematicki posta·". D. postavlmo razliku odroah lZIIledU 3 omovna slueaja prenoSenja toplote, a to su:

Sprovoaenje (kcndukcija). To. je prel100enje topiote ~ ~utraSojoati oekog tela preko qjegovih sastavnih COSUCH, pn cemu ne postO)1 nikakvo medusobno kretanje tih cestica (~ta tela). Srrujanje (kcnvekcija). Prenosenje toplote kretanjem ceatica tela u gaaovitom iii teenom ,tanju. Zraeenje (radijacija). Prenooenje toplote s jednih na drugs tela energijom ..acenja bez direkmog dodira. Prooooenje toplote sprovodenjern (kondukcijom) se pre svega vIii sarno kod evrstih tela. PrenoSenje toplote konvekcij~ je I;;.od tecnih i .g~.ovitih. ~at7rija a ,prouzrokovano je bilo sopstvenom raziikom u temperatun 111 gusnm bilo razlikom pritiska postignutom prinudnim putem. Prvi slueaj je s/Qbodno a drugi prinudno strujanje. 221

PRELAX TOPLOTE

teslo .. izmena !opiote konvekcijom prepUe. .. zracenjem. Takoll. je bilo. izmena topiote koj. so vrti izme(!u cvrstih zidova i tecnoati iii gasova koji au qjima obubvaeeni. Ov'1i nsoin izmene toplote Be nazi.. pre/tu; topiot.. 222

22301 SproYOlflenje toplote Iaoz /'limn zidi. N'1il""

Ju",

e. ..

llImlotrlti veCi zid homogenog

sastaw ; paralelruh spoljnih kqji lMlji lapiota (sllka 4). Temperature povriine
(2.1)

Villi .. d. je koli~ina topIote koja prolazl kro. zid proporcionaina pOYriini zida i rszlici tempersture povriin& zida, dol< je obmuto proporcionalna debJini zida. Koeficijent A predstavlja lcoeficVent top/otne provodQiYo.ti mater!jala zida. Ro. lavaqjem j~dn~ine (2.1) po ~vkli .. de je dimenzlja ovog koeficijenta Wm-' K-'. Kada so uJednac1ini(2.1) staVIA = 1m'. 6 = 1m i ru , - t.., = lK, dob, ... A= Qh. Proma tome koeficijenl A .. mot.. definisati kao koliCina loplote koj. proa" za jeeli. nicu vremena kroz 1 m' povriine sloja nekog mater!jala debliine 1 m pIi tempe"'torskoj rszlici obeju povriina zide od 1 K. Koeficijen! lopioloe provodiivosl! za isl! materijal meron pIi 0setn!iim temperatorskim raalikama nije isti, ali u izvemim maqjim tempe",. torsklm mtervalima moSe .. za protaCune smalIal! da je konstsntan, tako da tempera. ture kroz zid lincarno opad. u smem .~aI1i' loplote.

PROI.AZ TOPWTB

Aka se toplota iz ;ednog prostora iIi od iedne teenosti prenosi u drugi prestor ill teenost kroz neki zid) kojim :;u ramvojeni izmedu sebe;< onda je' ree 0 prolazu topiote. Ovi razdvojeni zidovi). koj~ se u p:or~Cunima ~~e t~plote k~ radijatora ill rashladnih povriina uzun~~u u obz1r lesu u. stvan . Z~dOVl} prozo!1' vrata i ostali otvori nB zgradama~ kOO kOJih se proracunavaJu gublC1 toplote. Pn ovome kretanje toplote treba deliti na tri dela, naime prelaz toplote od zagre;anog prostors na oj.gave unutrsll1ie povriine, zatim od unutnlil1ie do spoljail1ie povriin& zida i najzad ioo j_cIan prelaz toplote od ave spoljail1ie povriine zida n. hIadan proator n.polju. Obmut SIDer kretaqja toplote bio bi kod hlaiIeqja prootorija.

223

27

SFROVOlE>EN}E TOPLOrn (KONDUKCIj!l.)

Sprovodenje toplote u j~ci?0m evrstom telu p~~stog goometrijs~og oblika} obieno se pretstavlja matematlcktm putem bez naroCltih teSkoCa, ukoHko tempe-.' faUlra ostaje bez promena za izvesna vreme, (posto;ano ill. stacionarno strujan;e toplote). Sve pretpostavke su dopuSt~e u pogledu obrade i potrebne taro.osti zadataka koji se budu ovde proucavali. Za term.otehnicke proracune od naroCitog znacaja je sprovodenje toplote u stacionarncm sranju kroz rayne i cilindriene zidove.

Sli!ta 4- -

Prolaz toplote kroz

bomogenJ,1 ravnu pioeu

SUka S - Prolaz toplote viiesiojnu ploru

mE

it gornjes izraza vieli so da je tempersturska raalik. povriina zid. l''''POI'cionam. odnosu: IS/A.• lcqjl Be nazivs etpoy toplotnoj P"'Pustljivosti sieja.

Reclproena vrednost ovogs izr"". SO obolefo.... III II. = ~ i nazi.. Sf; toplD"'" propustqiYostsloja[Wm-'r']. 6 Aka so raeli 0 proJazu toplote i<:roz viie ~""'" na primer, trl .lqja (slika 5) e~; 1m koefi~enti !oplotne provodiivostf A" X, i A,. debijine 6, , &, i 6, •• tempornture na granianlm povriinama sIojeva t" i t". Gila. . . ! cad:roz svaki si'li prod. ma kolle!. "" !opiate; to:

29

28 Qh

:=

I)

Ii tWl - t' = Qh A ~1

;

t' -

(2.3)

t" = Qh

"WI

"1(1,

O.3m

'"

kJh-' = 3126,2933kJh-'= 3126·0,28 W= 875W

Primer 2. Dodatkom jednc izoladone ploCe od 3 em debljine sa A = 0)08 poboljsava se top-lotna, zasrita u prirneru hr. 1. Izracunati gubitke toplote pd istim temperaturama spoljnih povrstna zlda. Tennicki otpor propustljivosti U ovom slucaju iznosi: O,3m

1

odakle izlazi:

Il. (tW - 1') . (t'- t") : (t" l'

O,7·4.187kJh-lm-lK-l·16m~(15+S)K

_'1-)=

7'4.18~'16'20

=

Iz jednaeina (2.2) dobija se:

A~(t:.

3, 3, 3,[

tw') = - : - : -

O.o3m

4.187 '0,08 kJh- 1 m- I K- 1

(2.4)

)\lA2Aaj

I . .

+

A

= (0.102 + 0.90)

.

m

kJh- 1 m- I K- 1

Sabiranjem levih i desnih strana jednacina (2.3), bie.:

tWl - twz =

(~+ ~ +~)

Qh

Al

A

A,

(2.5)

A,

223-2 Tennicki arpar propust/jivosti. Uvodenje tennickog otpora propustljivosti l/A [m'KW· j u proraeun Una prakticnog znaeaia, jer kod vi!eslojnih zidova uko-

' pan otpor propustljivosti je ravan zbiro poiedinacnih otpora, dakle:

_!..=~+32+~ 1\

Al

A2

(2.6)

),3

Za tri slqj. tennieki otpor propustljivosti i e nom u relaciju (2.5) izlazi t w , - t"" =

Qh

A

I A

0,

-

A,

+

Na osnovujednaCine (2.7) dobija se Qh:= O}92 k1 m- 2 h- 1 K _1 • 20K ·16 m2 "" 1667kJh- 1

_0, Ii. + -" A, A,

izame~

Odavde se vidi od kakvog ie znaeaja iedna izolaciona proea za spreeavanje toplotnih gubitaka.

223-3 Sprovodenje toplote kroz cilindrican zid (zid cem). Posmatrace se cev vece duzine kruznog preseka sa debelim zidom, kroz koji struji top Iota iz nekog toplotnog izvora preko nekog toplotIlog fluida. Na duZini L cevi zanemarice se gubici kroz krajeve. Temperature spoljne i unutrasnje povrsine cevi su tWl i ttdJ. Toplota koja dolazi iznutra ukoliko se udaljava od centra struji kroz sve vecu . povrsinu. Dijagram opadanja temperature nije vise prava linija. Za jedan vrlo tanak elemenat cevi precnika D i debljine 1/2 dD i za temperatursku razliku dt, strujanje-topiote prema jednaCini (2.1) bilo bi:

tdD

1

A' odakle se dobija: [W]

=:

= 1667 . 0,28W= 467W.

i .

(2.7)

Kada se u iednacird (2.7) stavi tW1 - t"" = 1 K, A = 1 m', brqjno i e A = Qh· Prema tome toplotna propustljivost slqja A predstavlja kolieinu toplote koja u iedinici vremena proile kroz j ediniC\l povriine kada ie razlika tempeI1lture povrSine zIda 1K. Primer 1. Treba izraeunati gubitak toplote kroz jedan spoljni zid povdine A = 16 m ll sa tcmperaturom unutrasnje povdine lwl = 15° a spoIjasnje od twll = _5°. Debljina zida je 0,3 m. Koeficijent provodljivosti je A = 0,7.

znak minus dolazi usled opadanja temperature porastorn preenika (slika 6).

fdQh = 2AnL(tw1 -tWZ )

f d~ D,

D

I

II~II

~

Transformacijom i integracijom ovog izraza u granicama od Dl do D2 dobija se po apsoiutnoj vrednosti

D,

.

2AW L «Wl - tm ) InD, - InD,

Stika 6 - Prolaz toplote kroz cevi

31 30

dskJe: (2.9)

[W]

Umesto povrsine A i debljine zida 3 pojavljuje se

U

ovoj jedn.aCin.i pored .duiine

L joS i prirodni logaritam oOOosa V./D,. Temperatursk. ktlva Ie logatltamska linija.

"k . Kod relativno male razlike izmedu spoljasnjeg i unutrasnjeg precm a ceVl

. D,+J), izraz dobija vreOOost jednacine (2.1) stavljanjem sreOOjeg precnika Dm = - 2

.

Odsrupanje je no primer za odnos J),/D, = 1,5 nekih 1,5% za J),/D, ~ 2,0, 4o/~ itd. Ali kod izolovanih vodova malih p~Cnika iIi veCe debljine potreb no ,e racunatl sa srednjim logaritamskim vrednosuma. . Ako se izmer-i gubitak toplote jedne izolovane cevi, onda se lZ poz~t~ unutraSnje temperamre zida twl i koeficijenta sprovodljivosri toplote A pomocu Jednac· (29) odredi temperatura povrsine t!(12. Ako se izmere obe temperature kao i ~~1ichta toplote onda se pomoeu jednacine (2.1) izracunava toplotna provodIjivost cevne izolacije. . .. . Na ,sliean nacin kao i za ravnu ploeu raeuna se 1 kohcma toplo~e kOJa pr~e na sat kroz cev, koja je sastavljena iz vise slojeva razlicitog materlJala, pomocu izraza:

i Q. = --:--'D"'-'I--;~YC"'---'I--JJ),'k . 2" L (IWI 1 1 . _ + - l nD' - + ... +An - 1n D A,

II

-. Al

Iw,)

[)"_1

(2.10)

Zato se kod prorsruna izmene toplote uzimaju koeficijenti koji vaJ:e za sreOOje tempersture. (U tabelama Ce biti dati koeficijenti provodljivosti toplote joo i za druge materijale i izoIatore). U easopisu Kgh hr. 2/78 pokazan ie detaljan protaeun debljine optimalne izolacije,

23

PRELAZ TOPLOTE

u sredini u kojoj vlada izvesno strujanje izmena toplote se poboljsava reIativnim kretanjem Cestica. Raeunska analiza ovih proces. se oteZava isprepletanjem procesa strujanja i sprovodenja toplote. Ovo se takode ispoljava kod najvaznije oblasti prenosa toplote a to je prelaz toplote izmedu jedne evrste povrSine i njome pregradene teenosti. lItOBFIC\lllNTl PRIlLAZA TOPLOTE

Izmena topiote izmedu jedne pomine oij. je temperatura '" i jedne ogranicene t~osti temperature tt zavisi od velicine povrsine A i temperaturske razlike (tp - It). Pri tome temperatura teenosti se menja sa rastojanjem od povriine. Mooe Be pretpostaviti da je mi odredenom odstojanju cd zida podjednaka temperatura teCnosti, koja se u prora¢une uvodi sa oznakom It. Ako se predpostavi da je prenesena kolicina toplote u jedinici vremena proporcionalna padu temperature, onda najprostiji oblik jednaeine prelaza toplote glasi: Q. = oc A (tp

-

't)

[W]

(2.11)

Vrednost Cl predstavl;a koejicijent prelaza toplOle, koji saddi sve [aktore koji su od uticaja na izmenu toplote. Dimenzija ovoga koeficijenta proizilazi iz izraza

T-9

Aluminijum Gvoide Prirodan kamen Beton (nabijen) Beton (porozan) Staldo

JDBterijale koeficijenti provodJjivosti toplote poveCavaju se sa temperaturom.

231

[W]

gde su D' i 0" spoljni preenici slo;eva i odgovarajuei koefici;enti provodljivosti toplote At, M ... U tabeti T - 9 dati su k<>eficijenti toplotne provodljivosti za ;,;vesne materijale. Vim so da su <>Vi koeficijenti llIliveci ked metal•. Kod voCine metal. oni su proporclOnalni'llihovoj e!ektricnoj provodljivoSti.

IIakar

Za gradevinske materijale vrednosti ovID koeficijenat. su u proseku 0,5 do 0,2 u zavisnosti strukture i poroznosti. Ako su u porama vazdusni mehuri, i ukoliko Sll oni veCi i pravilnije rasporedeni, utoliko je manja provodljivost materijala. Za izolatore (toplotne) smattaju se materijali sa koeficijentom provodljivosti manjim od 0,1. Teenosti uop!te imaju manje koeficijente toplotne provodljivosti od evrstih tela, a gasovi joo manje. Kaleo je koeficijent provodljivosti vode oko 0,5 a vazduha 0,022, onda Ce porozni materijal, kada su vlaJ:ni, imati mnogo veCu provodljivest toplote nego kada su 8uvi, po§to se u pore uviaci vlaga u mesto suvog vazduha. Gomje vrednosti vaie za obienu sobnu temperaturu. Inace skoro za sve

350 230 - 200 60 - 35 2,3 -1,8 2,0 -0,9 0,8 - 0,4 0,8

Toplotni izolatori Vazduh

Veda (100'-10') Glicerin Alkohol Zejtin -

op - 0,06 0,06 0,67 - 0,58 0,28

(2.12)

0~9

uJje

0,14 - 0.13

Kada SO ujednacini (2.12) .taviA = 1m', tp - t, = 1 K, vim se dakoeficijent prelaza toplote " predstavlj. jednu men: gustine 'In\iaqja toplote po jednom .tepenu temperaturske razlike Jzme4u jedinice povriine zida i

te~nostt

Kod OVOP; koeficienta.

Be

32

ne radi 0 -izrazu flZikalnog znacenja na sto upucuje i prihvatanje sredrUe temperature teeno'ti. Ipak, ovaj broj se prihvata kao racunska velicina, ier se izraz iednacine (2.11) pokazao u prakticnim proracunima kao pogodan i koristan. GraniCne vrednosti u koiirna se nalaze neki koeficijenti prelaza toplote utvrdeni ogledirna kod lzve,nib fluida, date su u narednoj tabeli: T-IO Vazduh u mire Vazduh u strujanju Tecnosti u strujanju Tecnosti u klil.1.canju Vodena para pri kondenzovanju

4 - 20

33

251

ODRIl&9IVAN]E KOEFIqJI!NTA l'liOLAZA TOPLOTE

2~1 Ravan zid. Ako je zid, kroz koji struji toplom, homogen i veoma vellki u o osu na .P<>sm.atranu porninu A, tok promene temperature pretstavl'en 'e ne 01. 4, gde ~ ,. • t, temperature t.enost; iii prostora izmedu koji .. ..:nena !opiote, I... 1 t.... temperature na povriini tid. ['C], • <>, 1<>, koeficllenti prolliz£ topic> teo Iz onoga ito ie do ..da izIozeno 0 prolazu toplote Ijednacina(2.1) I (2.!!), oolslodno je da se z. stacionamo stanj. mugu upotteblti za prota
vJi

15 -120 230 -11600

[W]

(2.13)

1160 - 23300 7000 -70000

(2.14)

Kako se vidi razmaci Sli take veliki da se svaki empiricki obrazac za proracun koeficijenta prelaza toplete maze upotrebiti samo za jedno usko podrutje primene.

I

Q. = '" A ('w, - '.)

24

UTlCAJNE VEUCINE

Koeficijent prelaza toplate zavisi od osobina i stanja tecnosti) brzine strujanja kao i oblika, dimenzija i rapavosti povrsina u kojima se·vrsi strujanje i prenosenje toplate. Kao oznake preseka strujanja cesto je dovoljno malo duzinskih podataka, na primer za pravu cev krufnog preseka unutrasnji precnik D u , kod strujanja okolo cilindra spoljni precnic~ kod savijene cevi jos i polupreenik krivine R. Od osobina materijala vawisu koeficijent provodljivo'ti toplote A [Wm-'K-'], masena koliCina toplote c [J kg-' K-'], gustina p [kgm-'] i viskozitet p [pa . ,]. Pored gore pomenutih faktora koji uticu na prenosenje toplote teskoce se javljaju kod svake teorijske iii eksperimentalne posmvke problema, posto su osobine materijala zavisne od pritiska i temperature. Radi uproscenja kod nekih posmatranja ove se uzimaju kao konstantne vrednosti, Za pojedine odredene slucajeve dolazi se do matematickih resenja pomoc:u Prantlove (Prandtl) teorije 0 granicnirn s10jevima ali svakako u formule ulaze vrednosti koje se eksperimentalno odreduju. Kako vdo komplikovana postavka ovih fonnula otezava primenu u praksi, u opstirn slueajevima daje se _prednost opitima izvedenim prostijim odnosima. Pomoeu razmatranja sHenih slucajcva rezultati opita se sreduju i ponovo koriste u jednostavnim oblicima jednacina za podrueja odredene vaznosti. j

25

I

(2.15)

. ~e!enjem ovih jedn~ p? temperaturskim razlikama i ••biran·err: levih • desnih strana, ten1p....ture z.dnih povrSina se elirnini!u i dobija s. '

" - to =

(2. +.! + 2.) Q.A 00.

A

'to

I

(2 '"

.lo)

~o=~~ ~~ciprocne vredoosti koeficllenata prelaza tnpiote i tnplotnog oip_ proPalto I/o. oznooava otpor preI.... toplote, izraz u ..grad! predlltavlj•. lIkupru otporprolaza tnplote i dobij. se zbirom delirnicnib otpora prel... toplow 1/O;i.p,0voo"l1l' tnplote 6/1.. Ako so stavi 1

/

I

a

I

-k=~+>:+~

(2.17)

ondajedoOOina(2.16) dobija oblik:

IQ. = kA ("- '.)1

[WI

(2.18)

PROLAZ TOPLOTE Ovo je osnovna jecinacina prolaza toplote, gde je:

Proracun prolaza toplote, tj. strujanja topiote od jedne toplije tecnosti ka drugoj hladnijoj, koje su medusobno razdvojene zidom, kroz koji prolazi toplota, pretpostavlja poznavanje koeficijenata prelaza toplote na povrsinama, zatim mere i podatke 0 toplotnoj provodljivosti zida. Za postojana - stacionarna stanja) tj. kada Za izvesno vreme toplotno strujanje ostaje stalno, mogu se upotrebiti jednaCine prelaza i provoden;a topIote u zidu u svome jednostavnom obliku, jer koliCina toplote koja se prenosi s jedne povrsme zida kroz zid na drugu povrsinu ostaje ista.

k = koeficijent prolaza toplote [W m -, K -']

I

k

= otpor proi... toplote [m' KW-']

Ako se iednOOina (2.18) reli po k, vidi se da k im. diffien,,"u Wm-' K- 1 Kad se u istu J' ednaCinu stavi A-I 2 .~. a - m, I, - I, = lK, dobija se Qh = k, ito zn.~j da koo"

3S flclJont prolau tnploto p",datavlja kolll!lnu tnplote kqa u jedlnlcl .,.,me"" plOlle laoz

jodlnlcu pOl'rilno, kada mllk. temporaturo teenoall Dl ptoalOra lzmo!Iu kojlh .. VIlli lzmona !oplote Jznooll K. Relm.qjom po mllkam. tomporaturo I dolJOIIlom levih I deonlh _ . jocilllll:lno (2.13), (2.14) I (2.15), dobij ...: 1 3 I (t, - '10,) : (110, - 110,) : ('''' - t,) - - : - : !Xl A «t

251·2 Zid cevI. Pri staclooamom 8tOI\lu .. prolaz '-lote kod J dne It t1I!njOS pre
II

1\1__ -+-+-+-+1 S, 3, 3, 1 .. -+:1:-+1 a '"

M

....

«.

«,

A

(2.20)

'"

Ukupan otpor prelaata toplo.. jednak j. Mbiru olpora prelua "" ahoma poor-

Iinama

ukupnog orporo provodljwo'li S'fJih 'kliB'IJa. Aka je koji od ovill slojeva vazdub, and. se ne :me uzeti de ie Dlpor toplotne propustljivosti 1/1. jednak debljlnl a pode1jenoj .. koeficijentom provodljivosti vazduba Ao, jet s. kod vazdoinih SIDjev. preno. tnplote ne vrii samo provodenjern. Otpor pro\aza a .. njlm i koeficijent pro\aza toplote k odredeni au koefldjentom prelaza toplote, pri <:emu je vrlo cesto odlucujuCi pte1az roplate no jednoj strani. Ake bi s. ie1e1o de pojaea intenzitet izmene roplote ande mba pabaljiati pte1az toplate DB sttani man!. vrednosti oc. Ova j. vaZoo naroeito za povriina '~. gasovitim srodin..".. j

~m,n."L(t... -t.) I

Q

[W!

(2.22)

[W]

(2.23)

ga. 8U t.,. i ''''' rakod. tempetatute povriine .de unutrdnje mane, znaci t 1 > t Wl>tWS>t,. Z1 t e. uzeto je dm se cev zagreva sm SlWnim poa"'pkom kao i .. z1d dn (2.22) ! (2.23) po razlicl tomporalura"":,•.....: 0 ::OJ ~Jem jeolhaeina (;!.21). jednaj!!'n•• lzlati: . '~-'Jem ~.." mon. taka dobjlmlh

(&.24) odnosno:

Pritfuw: Z& jedan radijator koji Ie I&lItoji od aanaka livenog gvoi&. sa i) .... o~oos m debljjne zida i A =' 40 W m~1 It ~1 • a pripade, sklopu vodenog grejani&., unut:rain;i koefici;cnt prolaza toplote je !Itt "'" 500,

(2.21)

(2.19)

Ij. tompetatursk. razlike d.limi~nih proces. prenoienja toplate ou proporclolllllne adgovstajuam otporima. Ova medusobna z.vianos! omogueavs iznaldenje tomperatura povriina zide kade su obe tempetature t1 i I. i delimlmi otpori poznatI. Z. vlIoalojni zid debijln. 6,. 8•• 6" ! kaoflcijenatt provod\jlvoatl tnpioto I.,. A., A. p""avijonje menn. p!Olll1!jednaelnl (2.19), daee:

.11

[W]

(2.25)

spoljni ~ .... 10. Delimibli otpori 8U

! I 20 I - ...,-_ --~ ocinoano 02% 0011/. S60 10000 • it 1

a

0.004 ! - _ -- _ -).

40

10000'

I "

odnoano 0 01% cd-

.'

1 I 1000 I - .... - .... --~ OOnOlno 10% ad0;, 10 1(J()()() It

KIlo §to se vidi, j.an. radijarora praltticuo zavis; od pre\aza toplote na unutrainjoj strani.

Pri izmenl toplot. .. obostran1m visoklm koeficijentom prelaza toplate, kao "" primer kod predgrevanj. vade param, moZe rakode Imati .naeaja otpor toplotne propustljiyosti grejuih povriina. To naroeito 1m, vaioosti kade naatupe naslage kamenc< s. niskim koeficijentom ,oplotne provodijivosti.

od,I
[wl

(2.26)

36

k R=

"

I

I

'" Dl

21.

D'

I

D

..,Do

[Wm-1K-1j

(2.27)

--+l:-I,,-+--

gde je D' spoljru • D unutraSnji preCnik jednog sloja aji je koeficijent provodljivosti I.. Jednatine (2.26) i (2.27) nslaze praktiCnu primenu kod prora~una gubitaka . ' • toplote izolovanib cevnib vodova. Koeficijenti preiaza i prolaza toplote za neke pregra~e. \I;<»e sn n n.)~~Co) upotrebi dati su u sledeeem Odeljku III - Termotebni~ki prora~ gubltaka toplote (tabele T -11 do T -16). . Koeficijenti provodljivosti toplate za materijale koji se ektuelno konste u gradevinarstVU kod nos dati su u dodatku no kraju. . Ukolil
0 D E LJ A K ill

3. TERMOTEHNICKl PRORACUN GUBITAKA TOPWTE 31

Ol'SnDEO

SIsterni "" grej8l\ie I njlhovl ure&lJl !reba kod centralnlh siSte:ma d. omogu¢e I IlIVDomemo zapwnje objekata i pri razoovrsnim j~Inam.1 peliodima blad· neg vremeno tako da uslod nekog propusta no doll. do ptegreveJ\ja ill nedovoljnog zag. rev8l\ia pcJedInlh proatotija. dOVO~DO

Potrebna kolic:ina toplote za zagrevanje objekta zavisi u pogledu "unutraSnje klime" od projekt:nih zahteva s jedne strane a s druge od vrste, veliCine, polomja njegovog i njegovih elemenata i apoljnih vremensklh uslova. Ova kolicina

toplote treba da nodoknadi gubitke koji nastajuusled prolaza toplote kroz obubvatue povriine objekta. Pror~vanje ovih gubitaka, ito je predmet ovog odeIjka, miCe se pod pretpostavkom da se kolicina toplote gubi prolazom kroz prograde i sredinu u stacioDBmom sranju, tj. da je opoljna temperatura konstantns a ,akode temperaturska razlika DB spoljnoj i unutraSnjoj .trani istog zida ('", = const., 401 - tw2 = const.). Gubici toplote uglavnom su dvojski: prolazom toplote kroz zidove i druge obubvame pomine i odvodenjem toplote (konvekcijom) prom.jom vazduba kroz ~jeno i D9e1jene otvore - precepe. S. poznatim i relativno t~nim podacima o karakteristikarn. obubvatnih povriina prvi gubici se doota ~no izrs<:unavaju (zovu so joA i transmiswni gubici) dok prorsCuni za drugu vrstU gubitaka ("infiltradom") daju same pribliWe rezultate DB oonovu prihyaCenih pretpostavki 0 uticaju vetta i nedovoljnog zaptivanja prozora i vr.ta. Radi jedDoobraznosti pror~ gubitaka toplote koja je potrebna za zagrevanj. objekata u pojedinim zemijama usvojene su i ozvanitene odredene norme (u SAD - ASHRAE, u Nems&oj - DIN ltd.). Kod DOS su podneseni predioz; z. izradu potrebnih notrni i u ovoj oblasti aUS) i do njihovog ozvanitenja u upotrebi su uglavnom DIN Donne. U njima su propisani potrebni parametri i veiicine kao temperature, koeficijenti za razne vtllte izvodenj. i drugi podaci koji su od znaeaja za ove pro~e.

Napredak tehnike izaziva i povremenu izmenu i dopunu prihvacenih normi pn lli treba a±UffiO pratitLl) Objckti za koje su norrnirani podaci za proracuTI potrebne koliCine toplote za zagrevanje jesu:

Pri IOlA>I"enju zidOVIl, podova , taWllica .. dWlinu ! ilirinu uzinlaju .. &te m
zgrade za stanove i ustanovc> ttgovacki magacini,

robne kuce) !kole,

. . Premo utvrdenim nonnatllll postojl razlika iztned" gubitaka toplote u jedinic! """"ena Q. IW 1 i pottebne kolitine toplote Q. [W 1 za zagrevanje n~e "rooloriie. Q. predBtavlja .biT svih gubitaka toplO'. usled prolsza kroz ave uId)uCtve ei~enle pri IIIIjniZoj ~vojenoj opoljno; tomperaturi.. Medutim stvarno pottebna ~aru. toplole. Q. ~O~lja Be kada s.• izraCunata veli~ina Q. uveCa fm<>rom Z, ko)1m se lzrUawJu uticaj' no poveCan). gubitw toplO'e, tako cia je

koncermt dvoranc}

sluSaonice -

uCionice,

kasarne, hoteli, radionice, hale obdanista i dr. U specijaine objekte spadaju zgrade koje se rede zagrevaju, zgrade sa plafonima visine iznad 8 m, objekti u zemlji, sklonista i sL Za ovu vrstu objekata postoje odstupanja od normalnih proracuna,

Z= I

PODACI ZA PRORA(;UN POTREBNE KOLICINE TOPLOTE

Zs -

UV - unutraSnja vrata spoljnu vrata SV

DP -

UZ SZ

unutrasnji zid spoljni zid

PD

pod

dvostruki prozor DZ - dvostruka zastaldiena pregruda JS - jednostruki svetlamik DS - dvostruki svetlarnik KR - krov

TV

-

tavanica

K) U SAD Americko UdlUienjC inteqiCI1l, za greja"[lje, hlail.eme i klhnatizaciju (ASHRAE) wm.e pete godine obnavlja iZGRJVll propisa kQji !ill ozvanieeni za ovu oblast. U Svajcarskoj je 1976. gooine pripremljeno i tek nedavno objavlJeno novo izdanie Propisa za proraeun gubitw, toplote (,.Regies de calcu1 des dCperditiotls de chaleur''),

neto izroC1.lXl£tu koliClnu toplote

Pottebllll

dodatak usled polotaja prostorije u odoosu

koli~ina

34

D1I

strane .veta

topiot. iznosi oncla:

I Qu -

Q. (1

+ Z1' + Z" + Zel

[Wj

(3.1)

GUBIC!: usum PROLAZA TOPLOTE l!{i!(l\Z OllUHVATNE POVRiiINE

.4?' ~. obuhvatn,: pomin~ ;~dn~ p~t.orije kroz koju se veS! izroena top-

delimi~m gublC1 topiote Q. se raeunaju prema Z2kamms. 0 pre1azu roplote za staClonarno smnje;

lote, (ill neld nlen sastavm deo)

I

Oznake e1emenata zgradr koje su upotrebljene u primerima:

JP - jednostruki prozor PK - prozor na krilo

Ill!,

predstavljaju:

21' - dodatak usled prekida zagrevanja objeltta Z A - dndatak raeli izjedna~enja usied h1adnih obuhvatnih pomina

Za proracun potrebne koiicine toplote potrebni su slede6i podaci: _ situacioni plan zgrade; nll. kome treba da je oznacena strana sveta i po moguestvu pravci udara yetta. Pored toga na ovom planu treba da su ucrtani polofaji i velicine okolnih zgrads, _ plan omove zgrade sa potrebnim kotama i prozora i vratfl; _ preseci zgrade sa podadma 0 cistoj visini prostorija, "isina od poda do podas visine prozora i vrata~ _ podaci 0 vrsti zidova} tav,. ,tica i krova, narocito a.k:o se tice spedjalnog izvoden;a po;edinih radova, da bI se koefidjentl prolaza toplote mogli izracunati., _ podaci 0 prozorima: konstrukcija (jednostruki) ,)na krilo'\ dvostruki), materijal, veliCina otvora krila (iii duiina procepa - fuga)) _ podaet" 0 vratima, sa iIi bez praga) _ podaci 0 nameni prosumja gde treba da bude oznacen raspored zagrevanja, tj. koli je nacin i koji su dodaei. odredeni za proracun potrebne koliCine toplote.

+ Zp + ZA + Z9

0vI ...tam faktori koji. oznaeava;u dodatke

12., 32

Q._Q.·z

gda j.

Q.

= k· A (t __. t,)

I

{W 1

gao je:

Q' - gubit>k toplotelcroz element tidoll'",tmije [\'\'] t.

pomlna clementa [mOl koeficijent prol""" topiot. [W m -, K-' I unutraSnj. temperatura prostorije [K]

£(1

spoljna iii okolna temperatura [K]

A k

(3.2)

41

Kada hi bilo I, > I. and. hi vrednost dobij .... za Q. bila negativna ~to bi znacilo da """",gubi"" vet: aobl.... ,oplote. Ukupan gubitak toplote bio bi zbir pojedlnaCnih gubi.. tl.

T-ll (.....vak)

tao prethodni aa izol. od plute ill treseta sa unutraln;e strIDe debljine: 2 em debljine: 3 em: debljine: 4 em: debljine: S em:

(3.3)

Gore om&Cenu povriinu A moze da ima zid, prozor, vrata, pod, tavanica ; ",",1m drugl! pregrada kroz koju se vrii izmena toplote. Za dimenzije rashladnib povrlim. " I'tornl;un .. uzima za zidove Cista unutratnja Sirina dok se za visine w:ima 8Pmtna meta t.j. ad pods do pode sledeeeg sprata. Za vrata i prozore se takode ne uzime. Cista povriina vee unutraSnje "arhitektonske" mere, tj. od zida do zida. Za podove i tavanice se uzim. asta unutratnja sirina i duZina. Pri ovome aka se jedna obuhvatna povriina prostorije sastoji iz razlicitih elemenaw, materi;ala ill debljine (Ato utice na promenu pomenutog koeficijenta pro!... toplote k) iii ako se ista olruhvatna povrsina graniCi sa sredinama u kojim. su razliCiw temperature) onda. se gubici toplote za svaki t&kav e1ernenat povriine odvojeno obtotlunavoju. N. primer, tako se pootupa aka so na zidu naIaze prozori, vrala m .. grsniCi dellmiCno .. nekom unutrainjom prostotijom•• delimiOno je spoljallnji do<> zgrade, ltd. Koeficijent prol... toplote k za poj.dine obuhvatne pregrade moZe se izr.coo.ti za rszne sluCojeve kada se prethodno odrede velicine «, A i 8. Ovo je u oraksi rede porrebno jet za mooge standardizovane ovakve pregrade postoje eksp.rimentalno utvrdene vrednosti koj< su prikazane u tabe1ama raznib telmiCltih priruCoika i udtbenika. 341

~

..c.

I

ZtII

-

-

Zicl cd opeke ~ spoljni, iednostrano omaiteriaBn spaljni obostrano

I

I [

omaiterisin

\

_ k.. prethodni .. vazd",· \ nom. izol. 5 do 12 em

3,0

2,2

I

2S

12

.2.9

omalterisan _ UDutrainji obostrano

,

I

38

2,1

1,6

2.0

loSS

1.55

1,2

1,6

1.3

I 51

II

~nl 1,0

I

1.0

I

64

77

90

2,8

spoljni obosttano

unutrainji obostrano

omalteriaan spoljni oboatrano omalterisan unutralnji obostrano omalterisan

0.53 60

0;58) 05

0,5

0&6

70

80

0,6 0.53 '0,48 0,43 !IO

2,3

2.1

1,9

1.7

1.6

1,4

2.7

2,3

2.1

1,9

1,65

1,5

1,4

2,2

2,0

1.7

1.6

1,45

1,35

1,25

3.+

3.0

2,8

2.6

2.3

2,2

2.0

2.9

2.7

2.4

2,2

2,1

2.0

2.3

2,2

2,1

1,9

1.7

1.7

3.3 2,6

I

I

10

5

15

-

spoljni neomalterisan spoljni obostrano

4.9

4,2

3.6

3,1

2.6

I

omalterisan -

unutrainji neomalterisan unutrainji obostrano omalterisan

4.1

3,5

3.1

2,8

2,3

I

3,6

3,1

2,8

2,6

3.1

2,8

2,6

20

30

40

I SO

2,1

1,9

2.0

1,1

2,1

1,9

1,6

2.3

2.0

1.7

I

1,5

-

apoljni neomalterisan

5,1

4.4

-

spoljni obostrano omalterisan

3.8

3,4

2.8

2,3

2,0

4,2

3,7

3,3

2,9

2,4

2.1

1,9

3.6

3,3

2,9

2.7

2,3

2.0

1,8

3,1

2,9

2.7

2,4

2,1

1,9

1.6

-

unuttalnji

-

neomalterisan unutrainji obostrano omalterisan

WSI

0.93

0.81

II

1.06

0,91

0,8

I

-

ad dasaka .poljoi

0,82 [

0.72

0.64 [

-

ism omalterisan iznutra

0.94\

0,81

0.73 [

-

unutraln;i malteriaan

I

SO

40

0.6

0.73 0,63 0.56

Armirano betonski zid

Debljina zida u em.

I

0,66 0.58,

0.81 0.7

spoljni jednostrano

Betonskl zid debljine em:

-

I

omaI_ omaI_ omaI_

0.78

Zldadtdegkamena (> 2600 (lcgm-'! - spoljni jednostrano

.Ieiov.

,

~

-

Tabel. T - lJ daje vrednosti k po DIN-u za wesne vrste zidova koji su u upotrebi.

Vrste zida

!

-

0.93

1.08 0.64

30

oj

I 0.88 0,74

0.71

Zld ad IakIeg kamena em:

ItOBFICl.Jl!Nl1 PII.OLAZA TOPLOTll k ZA PIlAKuCNiJ UPOT!I.EBU

34 \.! K...!lcljenti k

1.3 1.00 0.82

I

lmmi zid debijine em:

Za

druse

I

I

2

3

3$

3,3

2,4 I

2.0

1,6

2,9

2.2 1.7

1,9 1.4

1,5 1.1

I 3,4

I

I

2,6

2,2

I

5

,I

7

I

10

[

15

I

20

1,1

0,9

IJ 0.8

0.6

0,9

I

vrstc zidova koji au relic u upotrebi k je dat u Dodatku od D-l1 do D-18

43 . . uzimaju U obm razliku temperatura opoljainjih i un"iu koeficijenato k toko da 5U oni raz.liati za ave zidove ~nldim~ Zldo~ .• P!;. ".:.~ ~!2 pokazuje neke cd ovih koeficijenats, prj ~u /I, lStih eDZiJi. J.a~ ... , __ r._" W -lX-I oznaa.va koeficijent zs spolln1 ZlQ a "" ZS 1111""'....'. U m . .

.

341-2 Ko.Clollenti k z .. waC.. 1 proE"""

.~""!caroki l?r~18ldi

Vl"ata:

" [1II.,-'I(-'l

-

-

deblj'" u em Vrsta zida

112

6

I

I 20

25

1 30 1

I

38

2.1 3,() 2.2

1,6 2.3 1.8

30

40 2,6

50 2,2

3.0

1,4 2,1 1.6

1.3 1,9 1,4

1,1 1,6 1,2

O~

70 1.6

SO 1,6

90

2,()

I 60

I

I.

I", 1,1

105 10

9 1,9

1,11

i

1

Za "dw:iaol~' blokove koji ae n. mju (D-ll do D-18)

balkonska staklena dV08t:ruk!t

-

unutrainja

Spoljni prozon"

--- dvosttukozastak!jeni (razmak 6 mrn) -

dvost:rukorazmaknuti (razmak 12 mm) ,.krilo nR krilo" dvokrilni prozor

-

svetlamik jedn08tRVan (spolja) !lvetlamik dvostruk:i (spolia) izlozi (prema izlO!en08ti vetru) prozori od udubljenog stakla

4.0

2.9 3.0 2,,8

3.1 3,5 3,3 7,0

3.5

1'-13

I II

I

I

2

""

I

weanost

iWm~irl~

k-liman;em vrednOlit

" " "

S~O

7,0 do

2.9

-

jedn08trulti dvostruiti

-

prema tRvanu - ;ednosttuld prema tavanu _. dvoatruki

Ive viie ked nes upotrebl)avs)u koefid,enti Ie dati su u dodatkl!

Zit ukope.ne de10ve zidoVil p!'ost~rija ~o!.e 8~ noloze delimicno pod zemijom (suterem) koef.ctlent! k se smanjuju u zavisnosti visinske razlike nivoa II zemlje i pod" ukopane prostorlje (aIlka 7), T.beIa T -13 powuj. smanjenj. nominslne vrednosu k ZIl .voki mew dubin. H.

k~1m:

7.0

3,3

Kod besprekome izrade i pri dobrom zaptivanju velicine k T-14 mogu so smanjiti za 10 do 20%.

H(m)

meWni

drveni. 5,8

jednostrano zaatakljeni

Unutrahtii prwmri

0,9 1 o,e 1,1 0,9 j

51

i~ I ~~ It11:~ i~ I HI ~~ I 2,9 3.7 2,8

spoljrHI, drvena spoljna metalna balkonsta staklena jednostruka

I

I I I

I,

1,2

0,6 1 I

0.$2 0,46

0,.

0,35 02 ,9

I II

I

1,11

•

I 0,9

0,8 0,7 0,6 0,5

I

1,4 l,1.

1.1 0,9 0.7

I

2.3

I I

I

Z. podo.. , tavanice i krovovo, koji 8U U naj&l!OOJ prlmenl, kool'ioijo"l pro.... lop!ore k nalazi .. u tobeli T - 16. Z. istu kooSlrukciju pods odnom" tavanice,koeficl. jont k jo vee; pd promu toplate naviie ill bolj. lOOono I'd pro.... prenu. hladnijoj ""'dlni (lcroz tavanicu) nogo pIi prolazu naniZe (zs prom box pod). Alro .. proJaz topiate vrti lcroz pod pre"'" hladnijoj prostoriji - (npr. podrum) onda .. vrednosti k uzlmaju kao ZI proJaz novile. Z. grube proratuno U ovom sluEaju mogu .. uzeli sI.deC! kooll. cijenti pro.... toplote Ii; za pod odnosno tavenlcu; Pro... "'plole [Wm-' K"'J Z8

2.3 2.0 1,8

II

gcm)ol tabcli

341·3 Koonellonti prol""a toplOlo ." I ..vanlo. ! p"dove

2.~

•

1.9 1.1 1,4 1.Z 0.9

Il

1.5 1,2

,

Z8

drveni pod ~,hladni'" pod (beton~ temco ... )

..vii, l,2

1,8

I I

IlIlIliie 1,3 1.4

Meautim :z;a tacnije proracune koeficijent k treb& w:imati prem& odredenoj xm~ au.pratnoj konSlrukciji. U sledetoj tobeH (T - ! 6) ukollko je koel'ioijent k clat u vidu

45

44

razlomka. brojka u brojitelju omaeava k za prow odozdo navi!e (kroz tavanicu), •

u Imenitelju za prow odozgo nani1e (kroz pod). . Ako primenjena meduspratna konstrukcija, kroz koju se prorac~~~aJ~ oaetnO adudara ad ovih u datim tabciama, onda se koef!Cllenn tOP::: t~I~~~' za njih moraju ob,acunati prema datoj fonnuli (2.32). Pri ovome ~:ricijent. prelaZa toplote • uzeti iz sledeee tabele T -15: I

.

T - 16 (na"avak) 4. Ista kao i pod 3. sa uba~om izolacijom ad presovane strugotine "iverica"

b"

debljina armiranobetonske plo~e [em]

I

5,5 10

1-15" Koeficicnt Otpot plOlaza toplote prolaza toplote a(Wm-~K-l1 a-l(W-lm~

Za unuttalnje sttane vertikalnih pregrada, prozora vratazidova

at,,:=

I

Za tavanice i podove. ptelaz odozdo naviAe Za tavanice i padove, prelaz odozgo naniZe

\

Za spoljainje s~e vertikalnih pregrada,

I

prozora, vrata, Zldova

1

.. - 8 at" =

6

lX, =

23

I

".

. I.

I

1.. =0.125 .l. = 0,167

\

I

I

-,

-=0,043

oznaeava do se koeficijent prelaza topiote odnosl na unutraSnju (topliju) stranu prostorije, indeks s na spoljaSnju. Indeks

U

20

I

35

2~6{1,98

1,86{1~1

1~1{1,34

2,44/1,86 2,09/1,75 1,98/1,69

1,75{1,45 1,63/1,40

1,45{1,28 1,34{1,22 1.23/1.16

1,51/1,69

S. Isto kao pod 3. sa ubatenom izolacijom od plute

debljina armiranobetonske plob! [em]

5

7,5 10 IS 20

•

debljina izolacione plote [mm] 10

I

I

2~6/1.97

1,98/1.69 1,86/1.20 1.75/1.51 1.63/1.40

2.44/1,86 2.09/1.75 1.98/1.69

I

I

IS

1.63/1.40 1,57/1.34 1.45/1.28 1.40/1,22

6. Montdna rebrasta meduspratna konstrukcija, ispunjena lupljim blokovima, debljine iznad 12 em., sa zamnim slo;em s donje strane. Odozgo je postavljen:

.

pod od drvenih

I

1,28/1.14

I

dasab na gredicama.

parket na bitumenu

I

ksilolit. teraco, plooce. plastika

I cemenIni zawln; siol

2,23/1/36

1.94/1.63

2,42/1.98 \

\

7. Monolitna rebrasla meduspratna konstrukcija, ispunjena §upljim blokovima, sa zavdrum slo;em s donje strane, debljine iznad 20 em. Odozgo poploama kao pod 6.

1-16 1. Prosta tavanica od drvenih greda, pokrivena daskama a) debljina daske: b) debljine. daske c) debljina daske

2 T

IS

debljina izolacione plo&: [nun] 25

K}

1.. -= 0.125

S

I

IS

II

2,5 em

\

3,5 em

6,0 em

2,44{1,98

2.09/1,69 1,49{1,29

I

1,57/1.34

. ':V:::tje

10 em 10 em

0,80/0.71 0.62/0057

1.75/1,49

\

0,93/0.86

\

poplo~a

7,5 em 10 em

3.49/2,56

c) debljina d) debljina

15 em 20 em

2.74/2),1

1.22/1.11

1.35/1,20

\

\

1.42/1.26

Ukoliko se ispod tavanica nalaze izrazito prolazne prostorije, ove koeficijente treba poveeati za oko 5%.

9. Pod betonski na zemlji

2.33

3,2612.44 2056/2.09

1.86/1,57

kao pod 6.

3. Tavanica ad armiranog berona, bez obloge. sa zavrinim slojetn cementa

a) debljina b) debljin.

I

8. Sitnorebrasta i polumontaina meduspratna konstrukcija, sa zavrinim slo;em s donje strane, debljine 30 em. Odozgo

'ca ad drvenih greda debljine 26 em, sa pokrivaOOn cd dasaka debljine 3,5 Cll!l. sttalle oplata od 1,8 em poktivena malterom:

_ med.uprostot ispunjen peskom ad _ meduprostor ispunjen Aljakom ad

1.09/0.99

10. Pod drveni preko gredica na zemlji, sa lupljinom

1,28

47 341-4 K"eflclje"ti proia.e toplot. k za itrovove

341-6 Vud"h be topl",,,, Ioolator I prover" '"'' vl ..ge Ix n!ella

Toplotna provodljivost vazduha je veome niska pa se on cesto upotrebljava kao ~oplotni iz?iator isp~njavajuci prostor izmedu dveju pregrada. U ovak-

'I' - 16 (..""Yak) 1. Krovovi bel. opIate a) crep Hi talasasti lim na ,letv!ffiR be,z .zaptivanja

b) crep na letvama st< 2aptlvemm spo1Dlcarm, ,. c) staklo jednostavno, 3-5 mm, zaptlVene spo)ntce

I !l.63

I,

yom slu~~J.u ne rad! se

I

I

5.82 5,82

I

dodatkom ploCa od plute debljine 2 em, iii slime

T-17

I

I I !!

7 10

15

talne, kod kojih se prenos vrlii odozdo na vile [Wm-'X- 1 ]

Za horizontelne slojeve pri prenosu toplote oaozgo naniie [Wm-~K-'l

3,14 1.75

.

I I

I I

1,57 1,40

1..35 0,93

goU

4.19 3.72 3,26

1

I

I

I

0.16

i

0,20

i

2

0.21

i

I

5

I

0,23

I

I i

0.23

0,24

I I

I I I

10

0,23 0,28

I I

I

I

15

0,22

0,28

1

II I

Mnogl materijali i poste suienja zgrade zadriavaiu izvesnu koliCinu vlage. Zbog ovogll

e..~ uopilte, .treba p~ekontrolisati d,& Ii ce u nekaj ptostoriji doci do kondenzaciie vlage ntl unutras:~

II

:I

debljina betonske ploce u em

i

3.14

I

,i

[

Za vertikalne slojeve i za horizon·

I

!

4. Krovovi sa orlatom iznad i iSpoo. rogova so. vazdusnim.. med::~ prostorom, pokrivcni crepom, hmom, kro,:~om hartl}Om lH §kriljccm, Daske z& oplatu od 2,5 em deblJtne a) unutrBinja oplata rabic sa siojem od 1,5 em b) \L~utrainja oplatl! od d~aka. 1,8 em debljine sll:. malterom c) unutfa§nja oplata od glpsamh ploes 5 em debhtne d) unutrainja opista od tresetnih ili plutanih pio?:&' odozgo omalterisanih 2 em debljinc , 5. Rsvni armirilIlo-betonsld krovovi, pokriveni krovnom hartijom

prelazu, naroc:ito

proratun prelaz.R toplote cd jednog zida na drugi primenjuje se tzv, "ekvivaJentni. u

1,16

izolacije

0

otpar pravaden)a, Z. ovaj otpor maze po,lm!ti ,Iedets tabela:

2.79 2.44

b) ter-papir. lim III §krillac

3. Krovovi sa oplatom ispod rogova, pokriveni crepom, }imom i si. bez zaptivenih spojnica a) opIate od dasaka 2,5 em debljine sa meduprostorom od rogova . . b) opIate. od gipsaruh plo?:a debehh 5 em c) kilo pod a) sa ispunjenim pronorom lljakom

o:t)lcnom. sprovodenju toplote vee

Debljina sloja vazduinog fern)

a) crep na letvam~. bez. ~ptivanja Si.

0

ked. deblJtna vazdulnag slaJa postaJ. relativno velika, U praksi cta bi '0 izbegao

2. Krovovi se jednostavnom oplatom preko rogova, drvena oplata 2,5 em bex proreda

c)

l"""ll.,,*aellu

II

n1~m. po,:iIn~a zldo,!,a) prozora I dr. Gde postol!:: uslovi da se poveea vla:lnost ovo treba ios stro~ il,e lma~ u v~du.,Ra~! o~oga treba odredi~ ~~ku rose, tj. temperaturu kada nastupa kondenzscija, Odredu,~ 8e 12: »~-x. dlJ~ma (pomocm hst 1). Zatim treba izra¢Unati unutra!nju temperaturu '" rashlad~lh povrima 1 ako .Je on." veea od .~emperature koja odgovara ta&i rose Z1l. odgovarajuclt pro~t~flJU, 0!l?1l nett' dO.Cl do kondr:nZ8ClJe vlage. Medutim u suprotnom slucaju treba izvr~iti :eVIZIJU u ~IJU po,!,.cean)a unutra~n)e temperature. Temperatura unutrainje povdine zide se lzraeunava. 12 relaCl)a

Q«-k(t~-t,) "I

I

I . Isa dodatkom I I terae:: ili ploCH;&

gde je:

3.49 3.26 2,79

341-5 Koeficijenti prowdljhosti toplote ).. Koeficijenti provodijivosti toplote A za materijale koji su teste u upotrebi dati Sil u dodatku. Kompletni pregledi koefici;emita mogu se nati u prirucnicima (pr. Prirucnik za izracunavanie toplotnih gubitaka, D. Greorka, izdanje 9~adbe­ nog centra Slovenije) 8. takode u standardima i nonnama (ASHRAE, DIN 1 dr.). Svi koefidjenti prenosa toplote se menjaju pri promenama temperature pa ukoliko su te promene od veceg znacaja treba racunati i sa tim promenama ,

t~ -

t" tw -

[w]

(3.4)

[w)

(3.5)

.temperatura zida temperatura prostorije spoljna temperatura

unutra~nja

35

TE.MPERATURSKI POllACK

351

UNUTIIA~NJA PROJEKTNA 'l'EMPImATDRA (UPT) PROS'l'ORIJIl

. Ako se ~o.smatra normaino izolovana prostorija u kojoj je vazduh u mirnom stanl u sa ~tabll~:>vanom temI?eraturom (tv) i okolni zidovi srednje temperature t z .s, ~a~o Ie. ranIJe re~eno da Ie temperatura ugodnosti u granicama od 15 do 25° pri relatlvnoJ vlaznosu 35% do 70% moze se usvo;iti da je: _ tv+tz tp - - - -

2

48

49

tj. temperatura prostorije je jednaka srednjoj temperaturi vazduha i pregradnih zidova prostorije u unutrasnjoj strani. Ova temperatura lp naziva se joB i osecajna temperatura jer izmava merilo temperature pri kojoj se covek ugodno oseea. IdeBlno bi bilo da je t. = t" sto bi se moglo dogoditi u blagim letnjim danima stabilne temperature izmedu 23 i 25' pri mimam vazduhu. lnace je u temperaturskam rasponu vazduha ad 15 do 25' obicno t, = t, - (2 do 3') kada se prenes toplate ("fluks") vrii kroz pregradne zidove prema hladnijoj sredini. U proseku se usvaja da je pnbliino tp = 20°, a to je srednja unutrasnja prajektna temperatura (UPT). U nekim zem1jama ie ranije bila usvojena veea UPT, npt. u SAD (22,), a u Engleskai mania (18'), Sto ie zavisilo od standarda, navika:, klime, naeina gradenja itd. U danaSnje vreme usled energetske krize tendencije su svuda da se sa UPT ide sta niZe. UnutraSnja temperatura se meri u sredini prostorije na 1,5 m od poda pri l:emu treba eliminisati uticaj zracenja. un ad 20°, iii druga usvojena, treba da odgovara ugodnosti liea koja borave u toj prostoriji bez fizicke aktivnosti. Medutim, ona mOfa biti prilagodena mogucnosti tertnoregulacije prisutnih osoba, tj. treba voditi racuna 0 njihovom bro;u, aktivnosti itd. Takode se mogu predvideti niZe temperature za prostorije u kojiroa se ljudi zadrZavaju manje vremena. Zbog ovoga su za UPT usvojene norme za razlicite prostorije i aktivnosti. U tab.1i T -18 izlazene su UPT ad kajih su pai... dine predlozene da se unesu u JUS Standarde. T-18

T - 18 (nastawk)

3. BolnU~! D01tWtJJ' zdravlia, staralki dbmotIi (ukoliko nije drukaJe odredeno) - bolesni&e sobe, spavaee aobe, laboratorije za ispitivania, hodnici, we - hinuiko odeljenje - opera:cione dvorane - bolesni1!ki we - kupatila - gimnas~&e dvorane za terapiju - Pft?Stonle ~ ?O"lOCno osoblje - ku~e,. peno~, porn.oene prostorije, hodnici - SUSIOruce rubba

'e +20"

+18

-

,

+15 +10 do +15 +22 do +24 +5 do +10

-

Uaonice za omladinu iznad 15 godina, aobe za tebni¢ko vaspitan;e u¢ionice za omladinu ispod 15 godina, muzitlte uaonice, crtaonice, biblioteke, sobe za vefbanje, sale za konferencije, kabineti, administracija trpezarije, garderobe, prostorije 1..8 odmor spremiita za ufila:, hodnici, pro1azna stepeniAta, toaleti i we vetrobrani gimnasti&'e dvorane, hodnici, sVlal:ionice dvorane za gimnastiku i atletiku dvorane za igre

- umivaonlci -

kupatila s tuievima pliva&i bazeni (v. pod sportske dvorane)

-

ambulante de&e jasliet

-

~i vrtlCi

- we za

dew

+18 +20 +18

+15 +10 +18

I I I I

+22 do +24

+22 +20

+18

+55

+22 do +24

+20

kategorija ,,D" i gostio"ice - prostorije za spavanje ostale prostorije za "B"~ "C' i ,,D" kategoriju i - trye.zarije i za boraVak, dorubk - bue! sa uslugama u stojeeern stavu - WC sa prttprostorijama

gostionice

-

un1ivaonici

-

barovi, prostorije za zabavu dvorane za igru kupatila vettobrani za ulaz

-

radne prostorije, kujne, pomoene prostori;e hodnici mehani&e perioniCt " bazeni za plivanje (vidi pod S. sportske dvorane)

-game

5. Spornke dvorane i dfJorane za priredbe - pozorime dVorane, pozornice, auditorijumi foajea - bioskopste dvorane • - sportske dvorane (prema vrsti sportske discipline) - &kaonice za odmaranje i osveienje - kupatila sa ka1;.inama., kadarna i Mevima i nJihove sparedne proston)e - pliva&i bazeni i prostorije za pliv8ee u kop.am

kostimima

+20

+15 +20 +22

+25 +30 +22 +25 +24

+2P do +22

kategorija "B" " "C", prmsiom' I f II kat6gon"ie: - spavaee i kombinovane sobe za horavak

-

2. Slwl.

sve ,proStorij: u kojitna borave ill kroz koje prolaze gosti zahtev&}u ravnomemo .tBgreVanje

kategorija ,,A": - pr08tori;e kao kod ,,De lux"

II

I

+22 +20 do +20 do +20 do +22 do +22 do +22 +18 +45 do

4. Hoteh', .'!Wtali, pansionf, zostionice, restoram~ biles' kategonJ4 ,,De lux":

UnutrainJe projektne temperature

1. Zg'f'CkU Jl'a stanofJa,vi - prostorije za boravak, apavaee robe, trpeZarije - mjne - predsoblja, bodnio, steptniha bez prozora, we - atepenUta sa prozorima bez spoljnih vrata - kupatila sa i bez we - vetrobrani .

·c

-

vazdwna kupatila parna kupatila

Za ostal~ spareeine prostorije slufiti se podacima za hotele kategoriJe "B" i "C"

+18 +20 do +22 +15 do +18 +15 +20 +22 do +24 +18 do +20

+22 do +24 +10 +5 +18

+20 do +22 +18 do +20 +5 do +20 +20 +24 do +26 +25 do +32 +48

+42

50

51

T - 18 (nastavak) 6.

?v~ka~o da ~i se tacna vr~dnost .lw dobiIa registrujuCim termomctrom CIJe pero l~plsuJe tek~.lCu tvemperaturu sredme na Obrtnoj pantljici koju obrce satni mehamzam. Manle tacan podatak daje merenje spoljnc temperature svakog casa

Radion£ce i fabrike Tcmperaturske ~slovc ~ ptostorija~a ~)Vih objekata odreduju tehnolosh p~cesl sv:kog odcl)cfl)a ponaosob., Ka~a je u pitanju i kontrohsa.na v~azn:?st vazdu~a tu se r:t0raJu prt-

i uzimanjem aritmeticke sredine u toku 24

meniti uredaji za khmattzacIJu. Don)l padnel u sarno orijentacione prirode. ,.. • _. lak fiziCki posao (rad sedecl oblcno za zene) _ tad na masinama precizne mehanike

_ _ _ _

+20 do +22 +20

farbarnicc, lepljenje, iakiranje, susionice (prcma vrsti

posIa)

y

+22 do +30

•

+18 do +20 + 18 + 18 + 10 do + 15

stolarnice za ruenl tad masinske stolarnice masinske radionice za obradu metala teii ~oslovi na montazi, livnice

t.--=-. 352

casa .. Prvi je naCin re1ativno skup a drugi odUZlma mnogo vremena osobJju. Na 81. 8 je dijagram temperature vazduha u Beogradu za vreme vedrih dana, merenih u toku duzeg vremenskog perioda. Druga kriva sa manjim amplitudarna oscilacija je dobijena u istom rnesecu (januaru) sarno za vreme oblacnih dana. Oscilacije obeju krivih skorn se poklapaju tokom 24 casu.

SPOIJNAPROJEKTNATEMPERATURA

SPT je najniza spoljna temperatura koja se usvaja za proracun. Instalacija grejanja mora dovoljno zagrcjati odredcne prostorije i pri najzeSCim hladnoCam~, prema kojima se odreduje SPT. Svakako ova najniZa temperatura nije ona koja Je ikada zabeleZcna kao minimalna pri najnepovoljnijem sticaju okolnostL To se nc moze ocekivati kao testa i.. sistemats~a. pojava ~podudara~je najnize :eI?peratur~, najjaceg vetra i gusta oblacnost). Bas 1 kada bi se ponovlO takav sluca), za kra~e vreme to se kompenzuje nesto toplotnom akumulacijom zgrade a ne~to [ors1ranim lozenjem. postoje razliCiti naCini za odredivanje SPT. Nemacke norme predvidaju srednju vrednost. ~psolUtn?g g~disnje? mini~uma za duzi niz godina (15, 20 i vise). Ruski naucmk Caplin dale ova} praktlcan obrazac:

SFT = 0,4 thm

+ 0,6 tmin

(3.7)

gde je: tft

-

~ 1mm

t~

tm = _:' -- ,-,_-,-:-='''',,:'_T,-·,-2=-."t',,-'

241

~

m

12'

im goel-BEOGRAD

101

!I

BEOGRAD

2'

S~ I II III IV V VIVII VII IX X XI XI(

mesec; _

Stika 9

(3.8)

4

gde Sil [7, t14 i £21 temp~:ature ocitane u 7) 14 i 21 cas. Ovako postignuta tacnost PQkazuje grciku od naJV1se 1/5 .

Na s1. 9 prikazane su godit.emperature za Beograd i Split oa hazi srednjih mcsccnih vrednosti. Kriva za Split ima izrazito manju razliku amplituda godisnih vrednosti Sto jc posledica bIage sredozemske klime sa velikom akumulacijom toplote mora. sOje

26'

sredn;a temperatura najhladnijeg meseca u godini apsolutna minirnalna temperatura u odredenom mestu.

U SAD se preporucuje da se za SPT ne uzima visa temperatura od najnize temperature zabelezene u poslednjih 10 godina, povecane za 8"'. Za grubi proracun potrosnje toplote u nekom objektu sluzi pored koliCine toplote potrebne za dnevno zagrevan;e jos i broj dana perioda grejanja. R~cuna se da grejanje treba zapoceti kada srednja spoijasnja temperatura padne lspod + 12° i da ga treba odri~ati sve dok se ova temperatura ne stabilizuje iznad + 12". Pored statistickog podatka 0 srednjoj dnevnoj spoljasnjoj temperaturi ona se moze bez oseme greske racunati po sledecem obrascu:

Slika 8

352-1 SPT nekih glavnijih mesta u Jugoslaviji Kao SPT glavnijih mesta u nasoj zemlji dat.e su nizc navedene zaokrugljene temperature koje su racunate pomocu obrasea Caplina na bazi desetogodisnjih metcoroloskih pOdat8ka.

SPT nekih glavnijih mesta u JugoslnYiji Banja Luka Bar Beograd Bijeljina RitoIj BJed Bar Budva Bukovicka Banja Valjevo Vinkovci Vranje Vrbas Vrnjacka Banja Vrsac

-20 - 1 - 16 - J8 -19 -16 -15 - I

-15 -18 - 20 -15

-18 -17 - 20

Cq

Gorazde Gornji Milanovac Doboj Dubrovnik Zadar Zagreb Zajccar Zenica Zrenjanin Knjazevac Koviljaca Kopaonik Koper Kosovska J\1itr0vica Kragujevac

-15 -19 -20

_. 2

- 5 -15 -19 -16 -20 -18 --17 -20 - 8 -17 -18

53

52 Kraljevo I
Maribor MostBr Negotin NikSic NiS Nov! Sad Opatija Osijek Obrid Prijedor Pola Prokoplje Rijeka Revinj

-19 -19

-16 -18 -16 -17 - 6 -20 -13 -15 -19 -6 -18 -10 -20 -

6

-17 - 8

-6

RogaAka SI.tina Sarajevo Skoplje Smederevo Smederevska Palanka Sombor Split Sremska Mitrovica Subotica Tetovo Trebinje Tuzla Cuprija Hvar Herceg-Nov! Celje Corinje Catak Sabac

-17 -I~

-18 -18 -19 -18

Proizvod Z ('r - r".) uveden je u SAD pod nazivom stePen-dan (SD). Uzevsi U obzir da ,e unutra'nj. srednja temperatura objekta u grejnom periodu 'u = 19°, q konstanta odredena primenjenim. naeinom izgradnje objekta a t.,. se dobij. iz statistickih podataka, onda se mote orirediti potrebna kolitina toplote za grejanje objekta za period od Z dana. Iz ovoga se svakako nalazi i potrebna ko1ii~ina oriredenog goriva.

-4 -18 -19 -17

353-1 Stepe..

-

I

6

-17 -19

Beograd

-

Ban;a Luka

-20 -13 -19 -18

Bled

Bor Vm;a&a Banja Dubrovnik Zagreb

Za zgrade i objekte gradene iznad 1500 m nadmorake visine po moguCatvU pribaviti temperaturake podatlce merene tokom od najrnanje 10 godina all nlukutn SPT ne uzimati povoljnlje- iznad _24°. slublju

.a

353

STllPBN-DAN 1 NjIlGOVA PRIMBNA

Godi§nja potroinja toplote za grejanje jednog objekta zavisi od njegovih tertnotehniatih karakteristika i spoljne temperatUre za weme perioda grejanja. Iz dijagrama kretanja temperature u Beogradu od septernbra do maja (sl. 10, merenja vrieoa tokom duZeg wemenskog perioda) period grejanja je kada je srednja spoljna temperatura bila ispod +12°. Ovaj period je na slici izmedu _ A i B. i predstavija broj dana grejanja Z. Ako se oznaCi srednja spoljaAnja

temperatura

SIIJI;.a 10 - Kretanje srednjih temperatura u Beogradu

U

Mesto

-2 I

ovom periodu sa t.,.,

srednja temperatura unutraSnjih prostorija objekta sa tp , a masena kolleina toplote zagrevaqa objekta sa q (ij. potrebna k~ina toplote da se U objekto poveta .... dnja temperatura za I·) - onda k~ina topIote potrebna za greJanje objekta u jednoj sezonl iznooi: (3.9) Q=q' Z (tp-tu) (kll

-cl..... Z i tlr za neb melts u jugoslavijl

Zlatibor Kopaonik

Kumanovo Ljubljana Maribor NiA Novi Sad Opatija Pri~tina

S~jevo

Split Titograd

Tuzla Herceg-Novi Ceije

I

Cetinje

354

I

SD 2520 2774 3276 3090 2784 1057 2525 371" 5337 2517 2985 3108 2613 2680 1775 2915 3077 1264 1618 2881 1Il3 3208 2830

I

Z

175 188 218 200 194 111 180 239 311 178 198 209 17. 181 159 195 211 126 142 201 120 212 205

I

<" 4,6 4,2 4,0 3,5 4,7 9,5 5,0 3,4 1,8 4,8 3,9 4,1 4,4 4,2

7,. 4,1 4,4 9,0 7,6 4,7 9,7

3,. 5,2

TEMPIlRATURI! U PROSTORIjAMA KOjE SE NE ZAGREVAJU

U OCekivanju statistitkih meteoroloSkih podataka za duti vremenski period mogu se bez veCih otstupanja koristiti i ovi proratunati podaci za SPT. Pored spoljnih zidova, kroz koje se toplota gubi usled nltih temperatura izvan zgrade, pos!oje i unutrasnji zidovi kojima su pregradene prostorije koje se ne zagrevaju ill im je temperatura nita od susednih pa se toplomi gubici koji proizilaze i usled ovih temperaturskih razlika moraju proraeunati. Ukoliko nlsu naroCito odredeoe, temperature pojedinlh manje zagrevanih ill nezagrevanih prostorija mogu se naa u tabell T - 19.

54

55

T -19

Temperature koje se usvaja;u za prostorije ko;e se ne zagrevaju

Ova karakteristicna veliCina naziva se "D-vrednost" i racuna se po obr::lscu:

Pri spoljnoj temperaturi od:

(3.10)

I

Potkrovlje'

krov sak k

<2 =

'I'

2 do 5

i-

k>5 Susedne prostorije koje su okruzenc: -

spoljnim vazduhom, bez spoljnih vraw, podrumske prostorije spoil. vazduhorn sa spolj. vratima kao pro!azi, hodnici, stepenista

-

I

o o [3

-

0 3 6

;1'

I I-

I

3 6 - 6[' - 9 __ 9 ,,-12

-

- 9 -12 -15

I

i

I:

i

I

I

-15 -18

I

::~: ": 1_ : I~ :

i : 1:

zemlja ispod pada prostorijc zemlja sa strane prostorije

I I -12

[[

I + 51 41 0: - 1 - 2

..;.. 6,

______L_~L_

T

T

-

gde je:

Au

Ak? se toplota gubi sarno kroz spoljnc zidove, onda se ovaJ izraz moze ovako predstaVltI :

T--I

3 3

As

centralnim

+15

sa peCima

-1-10

D=

k ut ' As (tu _.- t s) Au (tu - ls)

I

A, k,n'--, Au ,I

(3.! I)

'------

gde je:

Susedne zgrade sa grejanjem u neposrednom dodiru

-

ukupna l?ovrsina svih obuhvatnih pregrada tj. spoljnih zidova sa prozorllna, unutrasnjih zidova sa vratima, podova i tavanice [m2J gubitak toplote prostorije [W]

zbir povrsina kroz kojc se gubi toplota tj. spoljni zidovi zajedno sa otvorima, prozorima i vratUna u njirna

km, - srednji koefici;cnt prolaza topiote spoljnih povrsina v.Ka~ ~to se :rIdi za specijal~n .slue-aj kada je gubitak topl~te sarno kroz spoljnc

Kotlarnice

-'-20

po,":r~me lIt ako je k~oz unutrasnJe zanemarljiv ova; izraz dobija prostiji obEk i zaVlSl sarno ad srednjc vrednosti k m i odnosa spoljnih i svih obuhvatnib povrsina.

Kotlarnice sa promajom zbog automatskih gorionika sa tecnim iIi gasovitim gorivima

-+ 15~

361

354-1 Toplotni dobici pri proracunu gubitaka

Pri proracunu gubitka toplote treba uzeti U obzir i eventualne dobitke. To moze biti od proizvedene toplote usled mnogobrojnih lica, masina, aparata iIi neke druge susedne prostorije sa viSom tCPlpcraturom.

36

DODACI NA PRORAGUNATE GUBlTKE TOPLOTE Qo

Ovi dodaci, kada se ustanove a koie treba dodati proracunatim gubicima toplote za sve prostorije, zavise od karakteristike samog objekta, dnevnog trajanja loienja, potrebnog izjednacenja temperature usled hladnih povrsina i poloza;a objekta - zgrade - U odnosu na strane sveta. Kao termicka karakteristika jedne prostorije po normama uzima se srednja toplotna propustljivost svih obuhvatnih povrsina. Sto je ona veea, mania je !Oplotna za..~tita a dolazi od veliCine prozora, granicnih povrsina, slabe izolacije i dr. Aka je ova vrednost manja onda je obrnut sIu.caj.

DODATAK NA PREKID LOZENJA

Ako se .loz:nje u odredenim intervalimn ogranicava iii sasvim prekida, za pox:ovno . podl~anJ~ temperature potrebno je dovodcnje toplote privremeno poiacaU. Rad! postIzanJu ravnomernog zagrevanja i kod ovakvih slucaiev3 treba unckoliko ~zmeniti vel~Cin~ vgr.ejnih povrsi~aJ nego 5tO bi bilo kod neprckidnog grejanja; ove lZIllene zavl~~ JOs I ad toplotmh osobina prostorija zgradc. OV0 se postiie dodatkom Zp_, kOjl sc kod neprekidnog zagrcvanja ne dodaje. Prema tome da Ii je i koliko vremcna prcdvideno prckidanje zagrevanja objekta razlikujerno tri naCina: 1. neprekidno zagrevanje ali sa smanjcnjcm za vreme n06 2. 8 do 12-to casovni prekid 11n dan> 3. 12 do 16-to casovni prekid lozenja na dan. D?datak Zp rastc sa trajanjem prekida, a vezan jc zn D vrednost U obrnuto; srazmerL Postupak pIema kome ce se prirneniti jedan od ova tri slucaja kao merodavan, jeste naCin zagrevanja za vreme srednjih zimskih temperatura. Prvi naCin se preporucujc za zgradc za stanovanjc, bolnicc} obdanist8, dnrn~ve s~.aracv~ i sli~ne obj~kte; drugi naCin za n,-~d}estva) Iobnc i trgovinske kuce i 51.} tree! nacIO za sko!e s Jednom smenom} Z8: fabrike takode s jcdnom smenom itd.

56 362

57 DODATAK ZA RADI IZJEDNAeENJA TEMPERATURE USL!ID HLADNIH POVRSINA

Oseeaj ugodnosti osoba u nekoj prostoriji zavisi ne sarno od temperature

vazduha vee i od temperature okolnih granicnih povrSina. U tome pogledu povoljnije je ukoliko Sll prostorije sa debljim i manjim zidovima i manjim prozorima nego prostorije sa rankim i velikim zidovima i velikim prozorima. Tako isto povoljnije su prostorije opkoljene zgradama s tri strane od prostorija na slobodnom uglu. Srednja temperatura takode se odriava i kod D vred.nosti, jer ona zavisi od srednjeg koeficijenta k spoljnih pomina i odnosa velieine spoljnih povrsina prema celokupnim obuhvatnim pominama. Vrednost D je rakode merilo i za dodatak ZA'

Nalet Vetta je. ~jnepovoljniji ako je upravan na zid sa otvorima. U ovom P?gledu ~u. nepovoljnIJe zgrade na otvorenom prostoru nego zgrade u redovima ill StaIlOVl ,OOan uz drugi na jednom 5pratu.

. Kao ~novns. karakteri;'tll
T-20

(3.12) D

().(),26

0,27-0,43

0,44-ll.60

0.61-ll.76

O,77.(),91

O.92~l.OS

1.06-1.19

1,2().1.32

ZA%

2,00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

'14.00

16.00

363

DODATAK NA STRANE SVETA Z.

Vrednosti dodataka koji zavise od orijentacije objekta prema stranarna sveta i treba ih uvesti u proracun, mogu' se izvesti iz tabe1e T - 21. Ako prostorija ima samo ;edan slobodni spotjni zid, onda je njegov poloza; U odnosu strana sveta merodavan. Isto taka ako je prostorija na uglu, polaza; simetrale ugla zgrade je merodavan za odnos strana sveta. Ukoliko ova simetrala pada neodredeno izmedu dye ad strana sveta uzima se nepovoljnija u proraeun. Za zgrade sa tri ili cetiri slobodna zida treba uzeti najveee dodatke. Za zaklonjene elemente zgrada (uzana dvorista, svetlarnici i s1.) ovaj dodatak otpada. T -21

Strana sveta

Dodatak

364

Dodatak na strane sveta ZS 1%) 1

sz

J

1-

5

-5

I

0

I

S

SI

+5 1+5

+5

I

I

JI

o 1-5 I

DODATAK USLED PROPUSTLJIVOSTI PREGRADNIH POVRlIINA. PROPUSTLJIVOST PROZORA I VRATA

Usled nedovoljnog zaptivanja procepa duz iviea prozora i vrata vrSi se prirodno provetravanje prostorija strujanjem vazduha eija ;aeina zavisi od razlike temperature i pritiska izmedu spoljne annosfere i unutrasnje prostorije. Ovo strujanje je neznatno kad je vazduh u mirnom stanju, tj. kad je bez vetra ali se ono izrazito potencira naletima naroeito boenog vetra. KoliCina vazduha koji OVOID prilikom pfadire zavisi od ugla vetra i efikasnosti zaptivanja svm procepa i, kako je receno razlike temperature i pritiska spoljnjeg i unutrasnjeg vazduha.

gdeje: :E(aL) - propustljivost prozora i vram na promaju, a - speclfiCna propustliivost vazduha [m3/mhPa2l3]. tu - temperatura vazduha u unutrainjosti prostolije. t. - temperatura spoljnog vazduha. Z. - faktor dodatka za uglovnu prostorjju ako su prozor i vrata

S

obe

strano ugaonog zida. Ako je a. prop~tljiv~t vazduha jednog prozorskog procepa iii procepa vrata po. merru d,:,:"me (dimenzl,a; [m'h-'] pri odredenoj razlici pritisaka onda je pri ~~nepovolJruJem udaru vetta na prozore i vrata sa pojedinaCnim duzinama procepa (lVlca), L, propustljivost izr.zena sa 1: (aL). .Kod 1lll!ovnih prostorija, kod kojib su S obe strane ugla prozori i spoljni zidov!, pomme su sa najveCom propustljivosti vaz
ali

(3.13)

58

59 Propustljivost spo;nica a po ddnom metru {rn B jh· m

T -22

'Pa~J3)

T-24

(Odnosi se na dobro izradene prozore i vrata normalnih veliCina) Odnos povrsina

--D-r-v-e-n-i-i-P-1-.·-st-i'-n-i-p-m-z-.o-n-·----r-J-ed-n-o-s-tr-u-k-i-----'-0-,8---1-,2-(p-r~:~·~~alitetu)! "krilo na krilo"

______________.1 Celicni i metalni prozori

I

0,7 -0,9

'

_.. ____ .__ 0,6

_II'

Jednostruki "krilo na krilo"

0,6 0,6

I

dvostruki

0,4

dvostruki

Karakteristika prostorije Rp

------.--.

Drveni i plasticni prozori ! CeIicni i metalni prozori _·------1·_·· unutrasnja vrata ' unutraSnja vrata ,

zaptiveno dobra

rdavo zaptivcna

-------_._--

,

i

•

1

zapttvcna dobra

'-.----j-----:.----+-<1,5

ApiA"

<3

1,5 do 3

3 do 9

rdavo zaptivena

i I

.-----f---

<2;5 2,5 do 6

I-----------i--------

I , I

15

Unurm'n;. vmm

nezaptivena zaptivena

Spoijna vrata

Uzeti kao za prozore

7

--'-1 I

364..2 Karakteristika zgrade

Ek:

Ova veliCina je data u tabeli T - 25. Ona zavisi od polozaja zgrade prema udaru vetra. Mogu se uzeti tri slucaja: zasticen poloiaj, slobodan poloia; i naroCito izlozen poloza; (na uzvisicama i s1.).

T -23

Orlnos duZine spojnica L prema povrsini prozora odnosno vrata A za prethodno odredivanje

T-25

L

Wi!

=

A lm-'J

Podrucje

Normalno

Visina prozora iii vrata

w,

1m]

Prozori bez obzira na broj krila

0,50 0,63 0,75 0,88 1,00 1,25 1,50

2,00 2,50

7,2 6,2 5,3 4,9 4,5 4,1 3,7 3,3 3,0

Vrata i prozorska vrata -

dvostruka

-

jednostruka

2,50 2,10

Karakteristika zgrade H"

L I

3,3 2,6

Vetrovito

Kuee u nizu zasticen poloiaj izloien poJoiaj naral-ito izloien polozaj normalan polotaj i?Ioien polozaj narocito iZlozcn polozaj

! POjedin~cne kuee I

0 , 2 ; 1 '-

"-0-,40---1

0.48

0,68

0,70

0,98

0,48

0,68

0,70

0,95

I

0,98

1,31

---'--_._------

i

--J

I

365

DODATAK NA UGLOVNI POLOZAJ PROZORA Z t

H

Ovaj koefici;ent se odnosi sarno na prozore i vrata koja se dodiruju i nalaze na dva spoljna zida koji cine jedan ugao zgrade. Za ovaj slucaj je Zu = 1,2, za sve druge prozore i vrata Zit = J .0.

._-37

364-1 Velicina karakteristike prostorije Rp

Ova ve1iCina Rp koja je izrazena kao funkcija odnosa Ap/Av, gde Ap oznacava ukupnu povrsinu prozora i vrata izlozenih pritisku vetra a A v ukupnu povrsinu vrata na suprotnoj stram od vetra, data je u tabcli T - 24. Kod upotrebe kliznih vrata (siber) moze se uzeti da je Rp = 1.

PRORACUN UKUPNE KOLICINE TOPLOTE Q,

Ukupna koliCina toplote koja s-e gubi u prostoriji nekog objekm a koju treba nadoknaditi zagrevanjem, prema izrazu (3.1), kada se primcni proracun dodataka lisled propustljivosti od vetra iznosi:

IQ, = Qu + Qp = Q, (1 + ZD ~ Zs) + Qp

[WJ

(3.14)

60

61

llde ie:

UPROSCEN NACIN PRORACUNA. DODATA!{ NA tlTlCA,J V1lTlIA Z,

371

Ceo postupak za iznalaZenje dopunake koli&e toplote

usled propustIjivosti promoje iz prethodnog stava, moie se uprostiti uvodenjem jednostavnog dodatka usled uticaja vetta Z., koji treba primeniti prema Tabeli T - 26. Ova se narotito preporu~uje z. sve jednostavnije objekte i pre1iminarne pro~e gde se ne zahteva velika tatnost. Dodatak Z, [%1

T -26

I

I I

zaklon;en palotaj

I

otvoren polo!aj

I

I

I 2713

zaIdonjen palata; otvoren poloiaj

Vetroviti prede1i

22 40

I I I I I I II

III

12

IV

9 19

24

7 14

15

20

12

T-23).

Usvajanj~ Prop~jlv?,,~

1: (~). Treha. UZen

+ ZD + Z, + Z.)

(W]

se

tanJU, bez o~ da Ii se neka od njih ne predvida za otvaranje. Za dalJ' redoaled proroWna najbDlje ce poalmlti primer kojl je ovde izraden.

~ti ~trebn~ k?licSnu toplote za zagrevanje proatoriJa hr. 1, 2 i 3 jedne ~e

uglu U ulimom ruzu, ISJa JC 08nova data na 81. 11.

l

1U1

s

Alto je zgrada slobodna sa svih strona onda pov~je ovog dodatka dobivaju ssmo prostorije okrenute izmedu pravaca sever-istok. lzuzetno otVoren polataj imaju zgrade pored otvorenog mora i na uzviSenjima, za koje se onda pro~ VIii po specijalnim uslovima. Zsklonjen polamj ima prostonja koju zaklon nadviSava najmanje za 213 odatojanj. izmedu njega i prostorije. Ukupna kolicina toplote iznosice

Q. = Q. (l

pr~va

u. obair SpoJruce na svim vratima I prozorima koji su u pl_

I: prostorije ogradene sa tri strane II: prostorije na uglu s. prozorima ill vratima n. jednom spoljnjem zidu III: prestorije na uglu sa prozorima ill vratim. na oba spoljna zida IV: prestorije sa proznrima na spoljnim zidovima koji leU jedan prenta drugom

I

fuga a (iz tabele T-22)

(tabela

I 28 I 35 I 20

Ovde se pod "vrsta prostorije" podrazumevaju sledeei razni slubljevi: slu~j sl~j slu~j .Iu~j

p~ . do~iJonos odredenog zadatka najpre treha, radi p r o _ gubitaka top~ "p,tan Bve ualove na osnovu kojih s.-usvajaju pojedini dodaci I odrediti k~ICI,...t~ ~~182a toplote za sve pregradne povriine. Utvrduju se strane sveta, naJnepovol,m" pravac Vetta za svaku prostonju I svi spoljni OlVon (vrata, prozon I dr.) tije dutine spojnica se uzimaju u obzir radi iznalaZenja odnosa w,' L

Vrsta prostorije Normalni predeli

ukupna povri~ spoljnib zidova zgrade (zajedno sa proznrima) [mal At, - ukupna povrima osnove zgrade [ml]

A, -

Q~

..

~i

S!

i!!:>

...

"''''

~!~

~" ~!:!

38

@

~

(3.15)

Alto au u pitanju Boliteri sa viSe od 7 spratova onda gubitak toplote, dobijene proraWnom p<'kazenim na&om, treba povec!ati kako sledi: - za spratove izmd 7· do 12· za 20% - za spratove iznad 12· do 20. za 30% - za spratove iznad 20· do 27. za 40% za 50% - za spratove iznad 28. i dalje 372

PRmUfm PRORACUN POTlUlBNE KOuClNE TOPLOTE Za preliminame predroWne gubici toplote jedne zgrade mogu se pribliino

SJIta 11 -

Osnova za proraWnski primer

prora{:unati po sledeeem obrascu:

I

Q. = 80 A,

+ 28 An

I

Ostali podaci:

(W]

(3.16)

. Zarac:'~ je u ~u n~ vetrova ali ima izloten pokdaj. Orijentaclja zgrade je ptema OZM:c.i

na s1ici. Predvida sc %ag:teVanJe centralnim grejanjem sa 100to

aaovnim prekidom loten;&..

62

63 Konstruktivni podaci: -

meduspratna visina: 3AO m

- meduspratna konstrukcija je sitnorebrasta debljine 30 em. Na gornjem spratu pod je poploCan tcraco ploeama. U prostorijama za kaje se vdi proraeuo toplotnih gubitaka oa podu je parket, lepljen bitumenom. Ispod prostotija je podrum. -

zidovi su od

opeke~

::: M"

N

+

obostrano maltetisani

-

prozori su drveni, dvostruki

-

vrata su drvena, jednostruka

0

N

""

..,.'t.

0

00

-

.,.

0

~ 't.

N

- .,.;:;: -'"

~ ~

" + '<:• + "'.

i

Temperaturski podaci:

q

0

- '"-'" 0

0

- spoljna projektna temperatura (SPT): - 20° - unutIaSnja projektna temperatura (UPT): u prostorijama 1 i 2: 20°, u prostoriji 3: 15°, u prostorijama gornjeg spmta: Hf'. u stepeniStu 10°. u podrumu 3°. U ostalim prostorijama kako je oznaceno U osnovi.

Koeficijenti prolaza toplote k (tabele T-ll, T-12, T-14 i T-15)

[Wm- Kl

l

I

..

I

"O·Nldol )jtll!qni)

spotjni rid od 38 em

1,56

-

unutraSnji zid od 38 em

1,21

m

.,;

I

'" 0

II

1]

?{

-

I, ~ I", I

00

.,.

~

II

m m

~

t:"'tl;;l;

~

0

N

_

~

--.

0

,..;

I

00

-£ 't.

001."0

'"

"8 +

..

·1\1

1\1 U)j!I

'8

!:. 0

~

",'

:?

i_

:!

-

unutrasnji zid od 25 em

1~5

-

unutrasnji zid od 12 em

2,20

~

-

unutrasnja vrata

2,90

~

-

drveni dvostruki prowr

3,26

-

tavanica, poplocana teracom plocica

1,35

-

pod

1,22

"

~

H

"

01

Iz tabele T -22 nalazi se propustljivost spojnica na pro7A>rima za duzine spojnica od 9,3 13,8 i a = 0,4.

Karakteristika zgrade iz tabele T-25,

E

Hit = 1,31

-- --

Karakteristika prosrorije prema tabeli T-24:

:e'" ~ '" ;!; m

Prostorija 1. povrSina prowra Ap

=

povrsina vrata A v

1,20·2,1 = 2,52 m 2

=

2,40· 1,50

=

m

3,60 ml:

N

N

.f ..p

Ap = 3,60 = 1 43: Rp~ 0,9 Av 2,52 "

0

:3

00

A 1,

=

2,52 m2;

~A =

,

1,43; Rp= 0,9

.~

~

I/) ,.,."

'"

'" .""

~;J~~

0

m

A,

m.,

:2: ..; ..; N

0

- '" N

00

m

~

;;:

m",

-N_

N ..; ..; ~ ..; ~

Prostorija 2. Ap = 1,2·1,5·2 = 3,60 m 2;

't.

m

_

m

I I I

E

80.

=

1

Podaci i rezultati proraeuna unose se,n uobieajeni formnlar:,

P

'"

,..> '" '"

N N ;0 ;0

0 II

m 4-

","

~

!

~

II

-li

" "

•.

I.5

Ji

I

"'" '" '<:1'<:

)3

j .¥

~ -0 p

N '" ~5

5:

-0

0

Uglovni fahar za obe prostorije Zv,

"

;;i:

m

"'0

II

"

Ii

"'

SS

;;, of II II , ~

~

'<:'<:

65 Provera gubitaka toplote ovim proracunom pokazuje da je on minimalan u prostoriji 3 pa je nepotrebno racunati i "D-vrednost" niti predvidati rna kakav uredaj Za zagrevanje ave prostorije, jer kada bi se usvojio i maksimalni dodatak tj. 20%, opet bi gubitak taplate bio neZnatan.

~~~~o~go~~ ("1_

-

I

I

"7

~

r:.~W'J."l ~~ ~~ Oi

.- "'"'i

I

I

I

SPECIJALNI SLUCAJEVI

381

ZGRADE KO}E SE RETKO ZAGREVAJU

;.

I

'It IoD "lI'''otOf'"o\D 0\(1 \0

38

Objekti koji se zagrevaju Eamo u rerum slucajevima a koji imaju neke kon{struktivne specificnosti, ne mogu postiCi termiCku stabilnost u pojedinim prostorijama. Za ovakve objekte ne mogu se primeniti normalni proracuni potrebnih kolicina toplote. Zbog teskoca da se racunski uobicajenim nacinom postignu dobri rezultati korisno je primeniti izvesna uproscenja proracuna. Tu treba razlikovati elemente koji akumulisu i ko;i ne akumulisu toplotu. Ukupna potrebna kolicina toplote onda je (3.17) Od onih koji ne akumulisu na prvom mestu su prozori. Gubici topiote kroz ove elemente se nalaze poznatim naCinom. Tako je [W] gde je:

'8

L:Ap hB -

---rn-- ___ _

(3.18)

povrsina prozora [m:!] odgovarajuca h - vrednost [Wm-ZK-1]

Kolicina toplote QA povrsina, koje akumulis.u toplotu moze se naCi slicnim pOstupkom, naime

IQA:'-~~ .qa~([u =- 'a)

...

AA -

i

1e

[W]

(3.19)

unutrasnje povrsine ko;e akumulisu, ukljuCivo povrSine stubova, galerija i dr. [m2] qa - potrebna koliCina toplote na cas u zavisnosti od vremena zagrevan;a i vrste materijala pregrada po [m2] povrsine i stepenu povisenja temperature [W m -2 K -1 ] tu - potrebna unutrasnja temperatura [()C] to - potetna temperatura [DC]

I I IU 11i!

.

J

gde suo

I I I I I I I I I I

Iz dijagrama na s1. 12 nalazi se qa,.

66 67

Merodavne vrednosti stepena zagrevanja zida date su relaci;om V).~:-c~p tj. stepenom prodora toplote. Za kamen (peSear) i punu opeku na 51. 12 krivulje su odvojeno izvucene, Za zidove koji sa unutrasnje strane imaju kakav izolacioni sIo; (drvena vuna, stiropor i dr.), treba izvrsiti popravku potrebne koliCine topiote q~ po m2 prema obrascu

383

GUBIa TOPLOTE VELiKIH POVRSINA U DODIRU SA ZEMLJOM

I za ove povrsine (veliki podovi na 2cmlji i 81) mogu se prora b" prenosa toplote slitno kao i za spoline zidovi..C KOd ovih slue"'l)'c' ,cun 3vatl ¥l! IC! d' d . , . ' " < -va re b a va ctItt racuna 0 ? \0 cnJu toplete struJanJcm vazduha i vedom gde 50 ... . 1" I d konvekclja dolazi do veceg izrazaja). > . " lO POJ3V JUJe I..g e v

Tabe1,a T -}7 daje o:ijentaci~ne podad;;:c voda u neklm naSlm glavmm mestima.

(3,20)

qa se uzima iz dijagrama na slid 12,01 [m]je debljina, Ai [Wm- K-

1

]

koeficijent

provodljivosti izolacionog sloja. Beograd Zagreb Ljubljana

6

2 6,o

t

4, 8

~3, 6

""

.....

.~~

f0"

'\ '-..

2,4

'"

~

"-

:r~ ~ ,-::

"

1, 2

r-- - ---. "3~

:1

4

6

Vf'IImtI> Slika 12 -

"

.

I

S 10 12 14 16 18 20

zag,.;;;;;;;

"0 [h)

Kolicina toplote za zagrevanje povrSina koje akumulisu toplotu u zavisnosti od vrcmena zagrevanja

382

MASIVNE I VRLO LAKE KONSTRUKCIJE OBJEKATA

Masivni objekti obieno imaju neznatne gubitke toplote tj. niske vrednosti za k (bunkeri, podzemne prostorije). Njima je u veCini slucajeva potrebna sarno ventilacija. U slucaju zagrevanja treba uzeti U obzir sarno vreme za koje je potrebno odrzavati odredenu temperaruru, znaci radijatore treba racunati za vreme 24/TB, gde je "'B vreme za koje je potrebno da prostorija bude zagrejana. KoliCina toplote iznosi (24/TB) ' Q" Lake gradevine (zimske baste, barake) imaju zidove roalog toplotTIog kapaciteta (znaci i vreme zagrevanja im je kratko). "D-vrednost" ovih gradevina je velika, dodatak na prekid lozenja Zp je mali. Dodatak na hladne spoljne zidove ZA je veliki. Dodatak Zn moze se be:£! ustezanja uz;eti kao i za druge zgra_de,

L

----- -

I

_

Dubina

podz~mne vode lSP0r' flrY\rSmc terena

384

ill

11 12 11 11,5

12 10 8 6

Nis

11,5 7,5 8 9

1,5

3-5 22 1,5 3

15 1,5 7 1,5 1,5 3

1,2

HALE

Prt:?racun koli~ina toplote Z:J hale Od3tupa dvostruko od normainih slucajeva. 11 o.vakv1m ~rostonJamQ nema toli~o unl!-trasnjih zidova, povrsina koie, zagrejane d~ lzve¥s~~ mef~, .. medusobno zrace toptotu sa prozorima i spoljnim zidovima. Umr~:;asn2i koeflC1Jent prelaza roplo.tc za ..spoljne clemente zgrade je manji od 8 ' . :ako da kod .rd:Jve lzolaC1JC ovih demenata takodc 5U k _ vredW~ K nostl O~~tno 11l.z~ od normalnih slucajcva. Drugo, trcba voditi racuna i 0 tome da ked ,:ecme gre,nih sistema" nambta kod ?n~h gdc je odavanjc toplote konvekcijom povecano) temp~ratura vnzduha rastc sa VlSlllOlTL Us1cd toga kao merodavnu temp~raturu za gubltak toplotc, racunati da je u polovini visinc halc i treba je uzeti V;S~ nego tempera~Llru u ~o~1i bav!jcnj3 (koja sc inacc meri na ],5 m iznad poda) .. Nel"ada treba UZetl U obzu- 1 odstupanj3 uslcd gubitaka zbor: dodira sa tlom~ . Unutrasnji koeficijent prclaza toplote nn spoJjne e1c;1CDtC i k - vrednosti za Jednostavno zastakljcne povrsinc treba izabrati 1Z sledeec tab-e1e; T

T -28

I

-------~-:---~-- - - __ J

.--------.-~---- _______________ , ______ ~"_i_,." __

-./

101

tcmpcfaturi i dubini Dodzemnih

Temperatura podzemne vode °C

Sarajevo Skoplje Titograd Banja Luka Kranj

Novi Sad Rijeka Celje

IJ §

~ ::-:::- t-- .JQ1

5

o

... " ~ "

{};CO I

0

T-27 Mesto

1

•

¥

68 . k za zidove krovove viSestruko zastakljene prozore i dr. racunaiu Vrednos tl ~, '.. ... se na pok azan nacin sa odavde usvoJcmm koeflclJentom CI..u. , . T asn'u temperaturu kod proracuna gUbitaka toplote trcl?a poveca~l ~a o Uonutr sio bi bila potrebna u norrnalnim zgradama a prema SlSt~~U greJanJa

1 ~o 4, n~~o.

rostorije. Dodaci u proracunu kao za normalne slu~aJeve otpa-

U ,clstO} VlSlUl PanJ'e treba predvideti u zavisnosti specificnog slucaJa. daJu. Provetrav

ODELJAK

IV

4. SISTEMI GREJANJA. GENERALNA PODELA Sistemi grejanja su lokalni i centraIni Lokalni sisterni BU oui kod kojih se toplotni izvar nalazi u prostoriji koju treba zagrevati. Negde se isti izvor moze koristiti i za zagrevanje jos neke obliZnje prostorije bez dopunskih ureaaja. Centralni sistemi su kod kqiih se zagrevanje vrSi prenoSenjem toplote posredstvom fluid a, radijatora i dodatnim uredajima u viSe prostorija, ceo objekat ill viSe objekata od jednog ill viSe toplotnih izvora uglavnom sa jednog mesta.

41

KRATAK ISTORIJAT

Stepen ugodnosti danas svakako uslovl;ava razvoj civili:,wcije. Jedan od glavnih e1emenata ugodnosti je grejanje koje je, kako ie u uvodu pokazano, jos i od velikog znaeaja za eovekovo zdravlje . .Mnogo vekova je proslo dok je covek stekao iskustvo da na pogodan nacin dode do toplote. Mnogo brZi napredak tehnike grejanja usledio je prosiog veka sa Opstim uslovima razvoja masinstva i naucne higijene. Napomenuto je da je najstariji naCin zagrevanja bilo obicno ognjiste u poemu bez a zatim sa dimnjakom. Kao primitivan naCin zagrevanja treba napomenuti i mangal sa drvenim ugljem, koji je doziveo veliku rasprostranjenost ali ima veliki nedostatak usled mogucnosti razvijanja ugljen-monoksida. Dalje, pomenueemo i jednu vrstu centralnog VazdtiSfiOg grejanja kod Rimljana. To je hipokaust, tj. vrsta niskog zasvodenog podruma ispod prostorijakoje su zagrevane. Posle dovoljnog zagrevanja podrumskih prostorija, vatra je bila obustavljena i kroz hipokaust sprovoden svez vazduh, odakle se zagrejan odvodio u prostorije drugim kanalima. Postojalaje mogucnost mesanja zaostatka dima i vazduha u prostorijama. Kod Rirnljana su postojali docnije i drugi bolji nacini kanalskog gr
70

71

U XIV veku pojavljuje se kaljeva pee, kOja stalno evoluira tako da i danas zauzima u. izvesnim zemljama vrlo vawo mesto u tehnici zagrevanja prostorija. Englez Kuk (Cook) prvi prcdlazc parno grcjanJc 1745. godine koje poCinje od tada da se postepeno primenjuje. U XIX veku dulje se siri na Francusku i Ne-

macku dn bi se dalje razvilo po Citavom svetu. Ndto posIe parnog grcjanja razvija sc i 'vodeno grcfanfc. Najpre jc za zagrevanje prostorija korisccna vod3. vre1ih izvora nn dosta primitivan naCin. Aii prvu stvamu instalaciju vodenog grejan,ia sa syima osnovnim elementima primenio je Francuz Bonmen (Bonnemain) 1777. godine za grejanje inkubatora Z8 izvodcnjc

pilica. Ova grejanje dahija primcnu u rasadnicima a docnije uzima maha ZB zagrevanje zgrada u celom svetu. VarijaDta grejanja sa prcgrcianom 1)odnnt, (po nekim autorima sa "vrelom vodom") prema p3tentu Engleza Perkinsa od 193 J. godinc zauzima zascbno mcsto u tehnici grejanja 0 cemu ce vec biti g(wora U odredenom poglavlju. Sokratova solaina kuta (slika 1) u V veku pre uaSc ere predstavlja u stvarl pnr.1 pasivnu solamu kueu. Od pocetka na~e ere do pocetka sadaSnje energetske krize bilo je

U izvesnim slucajevima, a naroCito kod primene e1ektricnog grejanja, treba voditi racuna 0 mogucnosti pojavc elcktricnog udaxa i kratkog spoja. Retko

ie

postiCi potpuno idealno zadovoljenje svih (Ivih uslova pa se njihov

prioritet svrstava preroa nameni samog objckta.

43

DREDMI ZA LOKALNO GREIANJE

Najjednostavniji oblik grejaI1ia danas je pomOCtl pofedinacnih pea razlicite vrsc teo Pee je postavijena u prostoriji na pogodno mesto i u njoj se, sagorevanjem, topiot. na energija odgovar.yueeg goriva pretvara u toplotu. koja se preko povrSina peci prenQ-o si na okolni prostor vazduhom (konvekcijom) i direktno zracenjem. Pojedinacne peCi su rentabilne gde se ukazuje potrcba zagrevanja na raznim i nevezanim prostorijama nezavisno ad susednih prostorija. PeCi se razlikuju i prema materijalu od kojeg su nacinjene (metalne, kaljeve), i prema gorivu iIi energiji koje koriste (ugalj, nafta, gas, struja itd.).

pqjedinacnih pokuSaja korisCerYa solame energije. Vecma istrativaca je nastqjala da

konsti koncentrisanu Suncevu energiju po ugledu na grckog matematicara, flzicara i sociva kon" centrisanim SlUlcevim zracima palio rimske brodove pri opsadi Sirakuze. Ovim probo iemom uspesno su se bavili Nemd Kirher (Kircher, 1640) i Crinhaus (Tschrinhaus, ] 699 ), Francuzi Bifon (Buffon, 1747), Kasini (Cassini, 1747), rusk; nauonik Vajnberg 1925" i dr. Od manjeg broja istrativaca koji su se bavili istrazivanjem nekoncentrisa.."1c Sunceve energije za dobljanje toplote niskih temperatura treba istatt svajcarskog naucnika Sosira (Saussure, 1770). On je pet providnih sta.'\.;:lenih plot:! postavio na emu tabiu i raspore~ c dio taka daje U ovom stakieniku dobio temperaturu ad +87 e,

431

PECI ZA tVRSTA GORIVA

OSNOYNI ZAHTEYI

j filozofa Arhimeda, koji je u lIT veku pre n. c. pomocu sfernih ogledala

42

USWVI SISTEMA I UREDAJA 'LA ZAGREVANJE

Svi zagrevni sistemj i uredaji mony'll ispunjavati izvesne uslove od kQiih su glavni: higijenski, estetski, ekonomski i uslovi bezbednosti. KQii od ovih uslova je pretezne

Peci za cvrsta goriva moraju da zadovolje tehnicke i higijemke uslove kao potpuno racionalan uredaj. Ovi su uslovi: 1. 2. 3. 4.

visoko iskoriscenje toplote~ ;ednostavno i lako regulisanje, jednostavno rukovanje i Cist rad, omogucenje ravnomernog zagrevanja bez suvisnog pregrevanja.

Iskoriscenje toplote na prvom mestu zayisi od tehnickc izrade peCi, racionainog izhora goriva i pazljivog odrZavanja. Prema konstrukciji peCi i temperaturi. njenih spoljnih povrSina odavanje toplote zracenjem i kODvekcijom je veoma razliCito. Odavanje toplote konvekcijom prouzrokuje cirkulacija vazduha u prostori;ama usled temperaturske razlike, kako je to prikazano na slid 13.

,

vat.nosti zavisi od pqjedinacnog slucaja. Higijenski uslovi Z2.hteY2.ju ujednacenost temperature pri cemu mora da budu vlaznost vazduha i zracenje U odreCienhn granicama. Estetski uslovi su teste u opred sa ekonomskim pa se usvajaju sarno ako za to postoje materijalne mogucnost, Uslovi ekonomije sistema zagrevanja zahtevaju da se pre definitivne odluke 0 njegovom izboru izvrli analiza koSt
0

tome da sadaSrTIi jzvori konvencionalne energije

,0

II

I

5 ,--

0,

:l I "

Slika 13 -

II

i

J i

16

:12 C'

Strujanje tClp\Og vazduha i rasporcd temperature kod zagrcvanja pcCima

we brze presus"yu. lJsliwi bezbcdnosti zahtcvaju do se vodi rae.una 0 mogucnosti pojavr rozara~ prodiranja opasnih gas(w(J u prostorije g:de horave ljudi) mogucnosti eksplozije ko:18., smrz3vanja insl'aiacijc i izlivanja vode u zgradL

PeCi sa visokom tcmperaturorn p0vrsina nisu pozeljne zbog prevelikog zracenja i sagorevanja organske prasine. Danas je ohlik svih vrsta peCi sto nizi i sto

73

72

sm. Glatke povrSine omogucavaju bolje i lakse ciScenje, a time i odavanje toplote. Pec treba da je dovoljno odvojena od zida i radi ciScenja i radi cirkulacije vazduha, tj. boljeg iskoriSCenja zadnjih povrsina peeL Za sve VIste pe6i vee postoje u svetu norme kojirna su odreo.eni zahtevi koje treba da ispune i uslovi ispitivanja. Mada su pojedinacne peci u novirn objektirua prakticno naptiStene i zamenjene centralnim grejanjem, zbog energetske krize panovo njihova proizvodnja i korueenje uzima maha, naroCito u podrucju gde za ~ih postoje dobri uslovi za snabdevanje gorivom. Kod proizvooaca i u trgovinskqi mIen mogu se dobiti tehnicki podaci i zata Ce se

Kaljeve peci su pogodne za duZe zimske periode sarno treba da njihovo regulisanje bude dobro podeSeno. Ali suprotno tome za prelazne periode nisu najpogodnije kada potreba za zagrevanjem pos~e promenljiva.

Da bi se i donja strana kaljeve peCi iskoristila kao zagrevna povrsina, u poslednje vreme grade se izdignute od poda na nogama iIi nosaCima te se i ispod peCi obavlja strujanje i odvodenje toplote. KeramiCki delovi peCi tzv. 1ciljevi su normirane velicine 22 X 22 em kao svi drugi metaini delovi: vrata, reSetke i dr.

ovde napomenuti sarno glavne vrste. 431-1 Kamini

Kamini spadaju u najstarije vrstc domacih uredaja za zagrevanjc. Oni su danas kao srcdstvo zagrevanja skora potpuno izbaceni iz upotrebe usled njihovog veoma neraciona1nog iskoriscenja, ali se jos uvek ponegde grade vise radi ukrasa i prijatnog izgleda. --~ Sematski presek jednog kamina pokazan je na sL 14. Jos ga najvise ima u Engleskoj, koja je poznata kao dosta konzervativna zemlja i cuva SVO}c stare navike bez obzira na ekonomicnost. Odavanje tap10te kamina je ugla'lllom sarno zracenjem. Koeficijent iskoriscenja je veoma nizak: 20-30% a UkfOS"O zahteva dosta truda oko oddavanja i lozenja. Ranije su to bila potpuno otvorena lozista, docnije sa rcSetkom i resetkastim vratima.

J

Kod ovih peei se upotrebljavaju goriva dugog plamena: mrld ugalj, briket, lignit, treset, drvo i neke vrste kamenog uglja koji nemaju preterano visoku temperaturu sagorevanja. Usled temperature lotiSta pojedini elementi pe6i se sire. Resetka stoga mora imati dovoljno zazora. Iz istog razloga i zidovi loziSta se wode nezavisno od spoljnih kaljeva. S gomje strane loZiste se pokriva samotskim plocama tako da se i sa te strane ne prenosi visoka temperatura na k~eve, i sprecava 11iihovo smicanje, (slika 15).

PovrSina resetke iznosi od 1/40 do 1/120 spoljne povrsine peCi u zavisnosti vrste goriva i natina izvodenja. . . ~rema ~ebljini zida ~aljevih peei ima tri vrste: teske, srednje i lake. Karaktenstlene bro)ke za ove tn vrste date su u tabeli T - 29.

I

T-29

- - - - . - - - - - ..

Karakteristike tri kategorije kaljevih peei ~

~

-~

....

~

'''--I

--~-----i

teske

I

1--.---.._- ,~~._.. Slika 14 _ Presek jednog kamina

431·2 Kaljeve peci

Kaljeve peCi se grade iskljuClvo iii preteino od kcramickog matcrijala. U syomc dugom razvitku pretrpe1e su mnoge izmene. Od visokih, isaranih raznim ukrasima i vencima, loiene isklju0ivo drvetom, danas su kaljeve peCi dobile tehnitki racionalniji obIik, niske su i glatke, loze se ugljem, uljem ali i drvima ako je na domaku (npr. u planinskim kucama) i daju vrl0 dobre rezultate u higijenskom i ekonomskom pogledu (za male objcktc). Vrl0 prostrano loiist~ i reSetka podes~na za regulisunje omoguCavaju cfikasllo sagorcvanje i brzo prenosente topiote na spolJne .povrsine peti, koja sc dulje odajc zraccnjem sa dobrim koeficijentom korisnog dejstva. Pobolj-sanim naCinom unutrasnjeg zidanja keramickim materijalom povecana je akumulaciona moe peel a smanjena osemo njena teZina. Za manje pro:;torije ove peCi se danas grade i kao pre-nosne. Kaljeve peel veceg kapaciteta, narocito ako sluie za vise prostorija, dobiiaju metaini umetak, koji sluzi kao loziste za trajno lozenje, narocito pogodno za goriva siromasna gasovima .

Srednie debljine zid a [nun] : Specrl'iena te-iina [kg"~-"f-I

I'

(grejne povdine)

I'---S;~-"jacina "'[W m-"r--..----

srednje,

I

...... -

...-.

lake

I

T-~~~I~~T-·~=-110'-'-r 6~90

~,~u_---:---_"-~-il __,_--_m_'_!_'~" ____ '~---r 250 200 i 100---150 ~-- 1--7oo-----1--930--I-izoo-1800·. ; I

I

~umulacion; mot~ 'awva~=_:::~:____=i--8-:-12_~:.:~ ....~8·=r~l:....5=1 I

NaCin lofenja

I povIemeno I povremeno 1 put jako

i

I

i

trajOo

1 put jako ,I 1 put jako 1 put

.1 dodavano

_--'-_.

i I

vise puta dodavano

._._'_.~ .... _

I'

!

..J

Specificna JaCina peci Sp [W m c..2 ] je koliCina toplote koju pee odaje sa m Z svoje greine povdine Ap u toku jednog casa.

74

75

N ominalna faCina peCi N p [W] je ukupna kolicina toplote koju pee odaje u toku jednog casu pod punim i trajnim lozenjem. Aka je grejna povrsina peCi Ap, onda je

[W]

(4.1)

Pri nominalnoj jacini pee mba da radi sa najboljim stepe* nom iskoriseenja (fl max )'

Lake peei su obicno sa

-'

/

I Slika 15 _. Presek jedne i zdignute 1ake kaljevc pCCl

ver~

tikalnim kanalima; njihova aku~ mulaciona moe nije dovoljna aka je lozenje sa redim razmacima. Za hladnija podrucja bolje su teze pe. ci. Stepen iskoriseenja goriva kod kaljevih pec; pri dobr~ izradi je 70 do 80%.

Keramicke peCi male i srednje jacine izvode se i kao prenosne. Akumulaciona moe ovih peci je manja dok je temperatura zidova veta. Za gradenje i ispiti\'anje transportnih peel u svetu takode su propisane norme, kaje vaie kako za industrijsku tako i za zanatsku proizvodnju.

Kod nas ill iroa na trZiStu raznih tipova gde se mogu dobiti obavestenja 0 njihovim karakteristikama, vrsti gonya, opsluzivanju itd. U Nemackoj, tehniCki uslovi za .nve peCi propisani su sa DIN 18890 (man 1956). Grejne povrsine ovm peCi krccu se od O~8 do 3~5 m 2 , Prema koncepciji lozista ove peCi postoje sa gornjim i donjim sagorcvanjem.

433-1 Peel sa gornjim sagorevanjem Ovo su tzv. irske peCi. One imaju prostor za punjenje gorivom~ iznutra oblozen samotom radi sprec
Prema ovim n0n11ama moraju sc garantovati slcdece specificne jaCine peCi. Za' peb sa preko 65 mm debljine zida Za peei sa manjom dehtjinom zid8 od 65 mm Za pet'i sa celicnim umetkom

2300 W m-' 2900 W m-' 4700 - 5800 W m-'

Nominalna iii regulisuca jaCina pcb jcstc proizvod grcjne povrsine i spccificne jaCine grejanja. 432

VAZDUSNO GREJANJE KERAMICKIM PECIMA

Postoji mogucnost da se i jos neb prostorija zagrev2 istoro peel ukljucenjem vazauha kao prenosnika toplote, vodenog dodatnim kanalima, Ovi sistemi se malo razlikuju od dvosobnogzagrevanjajednom kaljevom peCi pa u tu grupu i spadaju, 433

MEfALNE PEel

Mctalnc peCi 3U ranijc izradivane od sivog liva iIi celicnog lime, ("bubnjare >t). DanaSnje metalnc peef imaju loziste od livenog celika dok su im omotati od telicnog

lima.

434

ODREDIVANJE jACINE PEer

Izbor peCi se mora izvrsiti tako da ona zadovolji i obezbedi potrebno zagrevanje pri najncpovoljnijim uslovima, tj. pri najnizim spol)nim ternperatnrama; rdavom polozaju prostorije itd. Ovde sc ne moze striktno primeniti proracun gubitka toplote, koji je prikazan radi zagrevanja celokupne zgrade ccntralnim grejanjem, naroCito kad sc radi 0 zgradama sarno ;eclnog deb objckta, jer deloyi zgrade Cije se zagrevanje ne predvida, igraju vaznu ulogu. Kod izbora grcjanja objekt8 pecima intervcni,5u i dclovi zgrade koji sc povremeno zagrevJju 5tO tnkode utiCc da se ne moze dati redan precizan i odrcdcll proracun. Za najnizu spoljnu tempcraturu od _15°, za prostoriju na milu S8 jednost8vnim prozorom, Cija vcliCina ne prelazi 1/5 povrsine spoljnjeg zid~ date su sledete potrehne kolicine toplote po 1 rn3 prostoriic: za objekat S8 povoljnim uslovim3 65 Wm- 3, za objekat sa srcdnjim uslo\'imn 85 W m -3, za objekat sa nepovoljnim usiovima 115 Wm- 3.

77

76 Ovi uslovi podrazumevaju poioZa) zgrade, zagrevanje okolnih prostorija, kv~litet izvodenja zgrade itd. Preron velicmi Plostorije iz gornjih podataka se nalazl potrebna jacina pea. Obmuto, kada su poznate karakteristike peci mogu se dati kubature prostarija koje ona maze zagrevati za sva tri uslovljena slucaja. Ovi podact su dati orijentaciono, a tacniji se mogu dobiti od proizvOOaca.

435

DIMNJAK

Svako loZiSte mora imati i svoj dimnjak. Zadatak . dimnj aka je dvost,ruk: da stvaranjem promaje dovede potrebnu koliCinu vazduha u loziste (kiseonik). 1 da gasove, stvorcne sagorevanjem, odvede u atmosferu. Dodu~e ~anas postoJc izvesne peei koje koriste kao goriVQ gas Hi naftll, a kaje nemaju dm:m,ak u p:-avon: smislu feei, ali ipak imaju otvore za odvodenje gasova .. Ne~e ~ak 1 to nem~Ju, all to nije preporucljivo usled higijenskih uslova, mada lIDa)U lzvesne katahzatore, koji neutraliSu sagorele gasove. Ako dimnjak nije u redu i najbolje loiiste nece dobro funk?iO~isati. ~d~v dimnJak moze prouzrokovati jos i druge nezgode kao 8to su pozan, narusen)e zdravlja, stete usled neekononllcnog iskoriScenja goriva itd. I. U nasoj ~emlJi a i u celom svetu jos se uvek deSavaJu velike stete usled pozara, kOJl se velik!ID ~rocen­ tom deSavaju zbog neispravnih dimnjaka. Uz materijalne stete. cesto l1ll:a 1 smrtnih slucajeva bilo usled. ovm pozara iii nedovoljnog odvodenJa otrovnih gasova sagorevanja. 435-1 Promaja u dimnjaku

Promaja u dimnjaku nastaje usled razlike izmedu gustine spoljnog vazduh~ nize temperature i vrelih gasova koji se evakuiSti iz loZista. Jacina promaje izracunava se 12 obrasca:

LW

H=

H· g( p,

~ Pgi 9f H· C Ct, -

t,) \ [PaJ

(4.2)

gde je:

promaja dimnjaka [Pal vertikalna visina dimnjaka Jm] gustin. s.gorelih gasov. [kg m - ] gustin. spoljnjeg vazduha [kg m -'] koeficijent odnosa (y = Gc) temperatura sagorelih gasova rC) temperatura spoljnjeg vazduha ["'C)

Iz izraza (4.2) izlazi da je velicina promaje zavisna od visine dimnjaka i temperaturske razlike sagorelih gasova i spoljnJeg vazduha. Promaji se suprotstavljaju otporr u dimnjaku i u samoj peci. Ovi otpori zavise od dliZine dimnjaka, glatkosti unutrasnjih povrsina, promene preseka 1 pravca i njihovog broja. 435-2

lzvodenje dimnjaka

Posle ovm izlaganja dolazimo do zakljucka da je potrebno prilikorn izvodenja dimnjaka imad u vidu sledece cinjenice:

- treba spreciti suvisno hladenje dimnjaka, tj. pored ostalog izbegavati njegovo postavljanje u spoljasnje zidove ill ga izolovati, - glatkost unutrasnjih povrsina dimnjaka treba da bUde sto bolja, - svesti promenu pravca na najmanju meru a gde se to mora izvoditi onda cIa skretanj e ne bude pod vecim uglom od 300 , - odrZavati isti presek. Da se ova; ne poremeti nekim nosacem, cunkom Hi "kapom" (pokrivacem) dimnjaka, - vodin racuna 0 polozaju dimnjaka na kro-vu u vezi sa strujanjern vazduha. Izbeci neke "pokrivace" radi zastite od kise, jer oni stvaraju vihore koji pogorsavaju promaju u dimnjaku. Visina dimnjaka iznad slemena krova treba cia je dobro izabrana i da je dovoljna ali ne i preterana, sto bi bilo skodljivo u estetskom smislu a i dovelo bi u pitanje i staticku stabilnost dimnjaka. Voditi racuna 0 moguenosti povratka plamena liSled udara vetta, kada je dimnjak nisko postavljen. Ukoliko se ovo ne bi konstruh.'1:ivno moglo doterati onda se pokusava da sprovede poboljsanje dodavan;em "pevea" - dimovuka. 435~3

Smetnje u radu dimnjaka

Vrlo cesto se desavaju poremeeaji u funkcionisanju dimnjaka kada se stvori moguenost propustanja vazduha kroz nastale precepe iIi rdavo zaptivanje (na pr. dimnjacka vratanca). OVaj vazduh rashladi topIe sagerele gasove i otuda sc pojavi opadanje de;stva promaje kroz dimnjak. Ovo moze doCi usled:

A jfill III in 1CJt'ill ,

N£PRAVILNO IZVOO£NJ£

tl

!

I

,,-

.

1

~

nezat\,'orenih otvora za Ciseenje dimnjaka - nezaptivanja iii nezatvaran;a vrata peCi, koje nisu u radu - o8tecenja zidova koji okruzuju dirnnjake - poremecaja u spojevima dimnjaka i cunkova.

PRAVIL 0 IZVOD£NJE

Kako promaja zavisi od visine dimnjaka, na visim spratovima gde ie visina dimnjaka manja, ne treba predvidati peCi koje zahtevaju intenzivniju promaju. Takode treba proveriti da nema rdavih prikljucaka cunkova kao 8to pokazuje slika 16. Stika 16 -

Pravilno i nepravilno postavljanje cunkova

4354 Cist otvor dimnjaka

Presek dimnjaka zavisi od broja ukljucenih lo±ista na pojedini dimnjak i od njihove jaCine. Kod slabije promaje bira se siri dimnjak nego kod jace. Propisima je odredeno koliko se peCi normalnog oblika u stanovima mogu prikljuCiti na jedan dimnjak i koliki mora bid presek dimnjaka. Mogu se uzeti sledeCi normirani preseei dimnjaka:

78

79 Za prikljucak od dve peci 14 x 14cmz Cistog preseka dimnjaka za prikljucak od tri peCi 14 x 20 emz Cistog preseka dirunjaka za prikljucak od 4 peCi 20 X 20 cm2 cistog preseka dimnjaka.

Za svald dalji prikijueak dimnjak povecati za 80

cmZ

Cistog preseka.

Treba voditi racuna da se ne dozvoljava prikljucak od preko 4 IOZ1sta na jedan dimnjak jer bi se pojavljivale osetne smetnje. Takode je nedopuSteno da isti dimnjak sluzi za vise spratova. 436

GASNE PECI

Gorivo ko;e se koristi za gasne peci je gas: svetleci gas, butan," metan. Kod manjih gasnih postrojenja u domaCinstvima koja sluie za stednjake iii bojlerc, obieTIo nema odvoda sagorelih gasova, vee se oni odstran;uju izmenom vazduha u sarno; prostoriji. Gasno grejanje se upotrebljava samo u mestima gde je cena gasa srazmerno niska (kod nas u Banatu gde postoje izvori gasa) inace pod nonnalnim okolnostima grejanje pomocu gasa skuplje je od ostalih VIsta grejanja. U tabeli T - 30 date su kolicine razlicitih gasova u 1 m -3 koje imaju istu grejnu vrednost: T -30

Gas

1 m,-3

Gas iz uglja

17 - 19 20-26 33-40 40-82

pun: strelice. oznacavaj~ norma~an tok strujanja dovodnih gasova dok tackasto

lzvucen~ strehc: P?kazuJu tok pn udaru vetra. Bez ovill ()siguraea jaCi udar vetra

doye~, bI .do g~~en)a brenera a t~ b! bilo opasno~ pa se zato novijim propisima ovakvi oSlguracl obavezno predvlduJu. Ovi osiguraci protiv promaje imaju jos i zadatak da odvode stvorenu vodenu paru jer jedan rn3 gasa pri sagorevanju daje oko 700 g vodene pare. Tacka rose odvodnih gasova u rnnogome zavisi od viska vazduha. Kod dvostruke teorijske koliCine vazduha tacka rose jc negde oko 50 0 • Povisenjem koeficijcnta korisnog dejstva raste i tacka rose ali se povecava i opasnost od odvajanja kondenzovane vode. Ova paviaCi soborn iz vrelih gasoYa ugljenu kisclinu i kako gas ima tragova sumpora onda i sl.Ullpornu kiselinu. Ove kiscline napadaju i razaraju sve uredaje~ vodove, obloge itd. Pored toga ovo "stl.scnje" gasa poveStika 17 - Osigurac protiv udara vetta Cava i njcgovlJ. specificnu tezinu, a to kad gasnih peCi mu s druge strane ometa pravilno evakuisanje. 436-2 Vrste gasnih peei

Biogas Metan Prirodni gas Propan Bulan

82~96

101 - 126

436-1 Odvodenje sagorelih gasov3 i obezbedenje strujanJa Dimnjaci gasnih peCi imaju zadatak da odvode sagorele gasove a ne, kao kod peCi sa cvrstim gorivom koje smo do sada pomenuli, da stvaraju promaju u Iozistu radi dovodenja vazduha koji omogucava potpuno sagorevanje goriva. Gas se meSa sa vazduhom za sagorevanje i ispred i iza brenera (gorionika). Ako bi u prostoru sagorevanja vladao podpritisak usled preterane promaje dimnjaka) onda bi se stvarao beskoristan visak vazduha a to bi dovclo i do pada koeficijenta korisnog dejstva. Iz ovog razloga su uvedeni u odvodnim kanalima - dimnjacima uredaji za sprecavanje promaje odnosno povecanja strujanja vazduha u vidu dopunskih otvora ili otvorenih prosirenja pomocll kojih se postize izjednacenje pritiska sa atmosferskim. Ovo se nekad kombinuje sa osiguracem protiv povratka vazdusne struje usled udara vetTa. Na s1. 17 prikazan je jedan takav osigurac, gde

. Odavanje toplote i kod gasnih peCi mi se na slican nacin kao i kod drugih. tj. dellrmcno zracenjem. a delimicno konvekcijom. Postqje razne vrste gasnih peti, kqie mogu koristiti svetleci gas ill butan~propan> danas vee dosta usavrSene i tehnicki i estetski pa su pogodne ,,." za domacins1:ya narocito u podrugiroa gde postqji f gasna mreza iIi gde se distribucija gasa mi pod poj voljnim uslovima. ,,

U novije vreme se izvode gasne peCi sa direko !nim odvodom sagorelih gasova tj. bez dimnj aka,

Ho unmogome pfoSiruje l1iihovu primenu, kqja je inaCe ogranicena uslovima dimnjalr..a. Ovakve se ped postavlj~u uz spoljni zid 1)a kome su dva kana-

,, ,

i

il ~·-JCn~--~,--O,~ I

ia: odvodni za gasove i dovodni za vazduh, (s1. 18). Na odvodnom kanalu je i osigurac protiv udara vetra.

Gde postqje uslovi za gr~anje gasom nalaze se u prod
Siika 18 - Sematski presek jednc gasne peCi Ciji su kanaIi kroz zid direktoo spojeni s atmosferQm

81

80 4%-3 Zagrewnje gasnim reflektorima ZI'3eenjem

Za zagrevanje velikih i visokih prostorija primcnjuju se ~as~e p~Ci sa :rCC'?ID povrsinskom temperaturom tako da je odavanje taplote zr~ce~JeI?- rntenzlVllll c . Ovo su u stvari gasni toplotni reflektori. Na s1. 19 predstavlJcn JC Jcdan takav re-

~~mllllmmmll~mm}mllllllillilIIIJ''" VAZDUH Stika 19 _

Sema gasnog zraenog reflektora

flektor kad koga bunzenov brener troseci 0,8 do 1,2 rns gasa na sat, z~greva ref1e~­ torsku keramicku ploC:ll na 800 do 900". Smesa gasa i vazduha t;yodi se sa zadnJ: stranc place a sagoreva na prednjoj stram najpre sa slaba svetlecun plamenom all uskoro posle paljenja usijava keramicku masu. Odvodenje sagorelih gasova se sprovodi zajedno sa uvodenjem svezeg vazduha, taka se ~odljivi gasovi ne mogu gomilati kad dodu u dodir sahladnim povrsmama.

[]][]][]][]]

[l][l][l][l] [l][l][l][l] Stika 20 -

Raspored zracnih reflektora

Prema potrebnoj )aCini ovakvi gorionici (breneri') se mogu upotrebiti pojedinacno Hi grupno. Od;vanje toplote je 6 do 9 kcal/h na cm2 .z~ac~e povrsine. Ove povrsine se mog~ posta~ltl .bl~O horizontalno iii koso. U prvom slucaJu zracenJc Je upravljeno na dole. Pri ovome treba voditi racuna da se grejaCi rasporede pravilno time se postize ravnomemo zagrevanje osnovnih povrsina (slika 20) koje ne sme da bude preterano za osobe koje su u tim prostorij ama. Kada se radi 0 horizontalno postavljenim zrac· nim plocama onda se preporucuje da one budu na veeoj visini od 4 m.

436-4- Primena gasnog grejanja Glavne prednosti primene gasa za zagrevanje yr~storij~ su. stalna sp.r~nost' lako regulisanje i posluiivanje, Cistoca usled donosenj3 gonva 1 nep~stoJan!a pe~ pela. Nedostatak je na prvom mestu cena gasa visa od .droge. ~rste go.nva, a 1 sar~l1 ureda;i - peci - su skuplji. Izbor ove vrste zagr~v~nJa za':'~l od ovih p?menu~lh uslova a i od toga da li se grejanje preko dana konstl u kraclm vremensklID penodiroa. U gruboj racunici gasno grejanje bi moglo biti ekonomicno ako 1 mS gasa ne kosta vise od 1 kg k:valitetnog uglja (kameni ili koks). Primer uporednog proracuna cena grejanja ugijem i gasom dat je na str. 104.

Tamo gde postoji gradska mreza; gasno grejanje se priroenjuje u velikim salama gde zagrevanje nije stalno, Skolama sa poludnevnom nastavom, izlozbenim salama, ra~ dionicama bez centralnog grejanja itd. Takoae i za prelazno doba. Zracno - reflektor· sko se primenjuje za terase, prolaze ispred izloga i eak i ulicne trotoare i dr. Vee je reeeno da se u energetskoj krizi pored direktne Stulceve energije, velike nade polai;u u indirektnu Suncevu energiju akumulisanu u biomasi kao dopunske ener~ gije u cilju ustede konvencionalnih izvora energije. NaSa zemlja je bogata biomasom sa~ drianom u raznim biljnim i zivotinjskim otpacima u poljoprivredi, sumarstvu, industri· ji hrane i dornacinstvima. Poljoprivredni otpaci se cesto zaoravaju i pale, pa se time na· nosi steta narednoj setvi i zagaduje zivotna sredina. Umesto toga, otpaci kukuruzovine, psenice, seeeme repe, suncokreta, klanica i dr. koji crne biomasu, mogu se koristiti za dobijanje biogasa. Sitno iseckana biomasa i izmesana sa vodom u odnosu 1 : 1 sipa se u betoniranu jamu (digestor) ill se u tYu puSta tecni stajnjak goveda, svinja, ovaca i zivine. U ovako pripremljenu biomasu zagnjuri se rezervoar u obliku zvona tako da pod zvono ne moze dospeti okolni vazduh. Kada se biomasa ispod zvona zagreje od 30~35° C, riastupa anaerobna fennentacija i posle 7·15 dana razvija se biogas koji se odvodi iz rezervoara za kori.eenje u razliCitc svrhe (stika 21).

Slik.a 21 - Presek uredaja za proizvodnju biogasa: 1 - biljna masa; 2 - mulj; 3 - razvijallie biogasa; 4 - biogas; 5 - il.laz biogasa; 6 - poklopac

Biogas se moze koristiti za zagrevanje prostorija na farmi, dobijapje tople vode, u domacinstvu za pripremanje hrane, za pogan traktora i dobijanje elektricne struje. Ostatak anaerobne fennentacije je aubrivo bez mirisa, eija je korisnost za aUbrenje poveeana oko 7%, Ho je cd velikog znacaja za zemljoradnju. Zagrevanje biomase do poeetka anaerobne fennentacije moze da se vrsi pomoeu solame energije, a zatim se ova kombi.'1uje sa vee proizvedenim biogasom (slika 22). Pokret za dobijanje biogasa danas se razvija u celom svetu, a naroeito u Kini i lndiji.

82

83

Kolicina proizvedenog biogasa zami od izrade digestora, kolifine organske mate~ rije kqja se uvodi u digestor, vrste rastvara¢a, uc!estanosti pwgeqja, temperature i pritiska.

Razwnljivo je da rukoVlU\ie instalacijama koje za dobijaoje toplotne energije koriste biogas zahteva iste predostroznosti kao i za ostale gasove.

3 437

Posled'lilli godina i u naloj zemlji na1aze sve veeu primenu uljne peei. Za sada lokalne peel izradujn se sa ja6inom od oko 6000 do 9000 W. Gorivo 1m je tty. ulj. za dom_an&tvo EL iii nafta D2. Odavaoje toplote, kad_ se postave u povoljan polozaj, je prete:!no konvekcijom. Estetakog su izgleda i zahtevaju manje prostora za smestaj rezoIVe gOriva nego pea n_ ugalj. TrcSe od 0,15 do 0,80 kg/h gOriva, u zavisnosti od optereeenja koje se moze regulisati. &1I8oreli gasovl1m se odvode 6unkovima kroz dim. njak iIi direktno kroz zid, pa se nikakav miris ne oseea u prostoriji. Ekonomicnost uljnih pea je pribliZno jednaka kao kod peei za cvrsta goriva. Sto se tice aknmulacije i prakticuljeg korl!&:'lia post~eCih kaljevih peel, izvr. lene su uspe!ne adaptacije uljnih grejnih ureaIYa (regulator·dozer, gorlonik, ventilator) za primenu na J!jima. Time se poveeava komfor pri opslutivanju, sniZerge povriinske temperature, a takotle i akumulacione sposobnosti.

2

4

8 9

6

1

437 l Centralni uljni grejac za vise kaljevih peci M

10

Stika 22 - Shema instalacija za broizvodnju biogasa: 1 - digestor (pM ta1oinik. truliite); 2 - rezervoar za biogas; 3 - odvod bioga~ ka

POtro~cu;

4 - solarni kolektor; 5 - izmenjivae toplote; 6 - kotao na biogas za dogrevlUlJe; 7 - drugi talofnik za otpadnu vodu; 8 - muljna pumpa; 9 - cirkulaciona pumpa; 10 - cirkulaciona pumpa

Pribliwo se mote uzeti da kolicina proizvedenog biogasa po 1 kg raznih organsldh ot· padaka pri nonnalnom pritisku u m 3 iznosi: za kukuruzovinu, slamu i indus~.ske ?ilj. ke 0,7, mesne otpalke 0,6, stajnjak svinja, peradi, kao i fekalne vode 0,5, stajllJak sttne i krupne stoke 0,2, itd.. . . . Biololki gas ill biogas je ,meta od oko 65% metana (CH.), 30% ugjjend.oks.da (C0 2 ), 1% sumporvodonilca i sa manjim tragovima kiseonika, azota._ vodonika i ugljen

monoksida. U tabeli T - 31 date su toplotne energetske vrednosti biogasa i cistog metana, kao i ostalib gasova koji se najcei&: koriste kao gorivo: T - 31

Gas Biogas Cist metan Prirodni gas

Propan Bulan

\JUNE PECI

69 _. 1123 30 -

8 11 23 27 35

U postojecim zgradama koje se zagrevaju sa vise kaljevih pcCi postoji mogucnost rekonstrukcije da se one zagrevaju uljnim grejacem sa jednog centralnog mesta, ako to dozvoljavaju gradevinski uslovi. Ovim nlcinom hi se postiga'J centralni sistem grejanja ali pre svega potrebno je da su i peCi i dimn;aci u bc:)prekornom stanju. Na slici 23 prikazana je kon· cepcija ovakve jedne rekonstrukcije. Centralni grejac (,4) ~ija jacina od· govara potrebama svih prostorija koje treba zagrevati, uvetanom za aka 10%, u zavisnosti odkonstrukciw je zgrade, postavljen je u podrum ill suteren. Iz 'liega se topU gasovi sagoreVlU\ia pod pritiskom potiskivajueeg ventilatora u grejaeu, kao i ventilatora koji isisava ove gasove pri vrhu dimnjaka (K), razvode kanaIima (G) u dimnjake svake kaljeve peel, a odavde kroz svaku pee preko njenog lofilta i izlazoe cevi ponovovraeaju u dinl11iak da najzad povlat':eni prirodnom ventila. cijom i isisavajueim ventilatorom

iz1aze ohIaaeni u atmosferu. Za ovo je obavezno da se dimnjak u delu izmed:u otvora za ulaz u pee i za

Slika 23 -

Serna centralnog zagrevanja kaljevim pecima

84

85

izlaz iz nje mora zazidati, a i vrata za lotenje i izbacivanje pepela koja su za to ranije sluz.ila ukoliko savrieno ne zaptivaju.

N. slici su takooe pokazani: pump. (B), pomocru rezervoar (C), filter (D), grejac sa ventil.torom (E), razvodni kanali (F), ulaz toplog gasa (G), izlaz gasa (If) i peCi (P), U primeni ovoga nacina je najvaznije da se tacna utvrde jacine ventilatora tako da je depresija isisavajueeg ventilatora veta od zbira j acine potiskivaju6eg ventilatora i aerodinamicnog otpora kaljeve peci. Obracuni ove prirode spadaju u Vazdusna postrojenja.

180 W m- 3 , a poveeanjem ~ubature prostorija smanj1l;le se specificna kolicina potrebne toplote. Orijentacije radi, jer se ne vim iz dijagrama, napominje Se da za prostorije do

1000 m' dolazi se do 80W m-', zajoS veee do 5000 m' 60W m-', Ove vrednosti se odnose na normalne objekte i poloza;e. Za naroCito povoljne slucajeve ove kolicine se mogu smanjiti za 10%, dok za nepovoljne ih treba poveCati za 10 do 20%, 439

438

ZAGREVANJE PROSTORlJA ELF..KTRlCNOM ENERGIJOM

ODREDIVANJEJACINEGREJANJA

Za permanentno koriscenje prostorije, osobito aka je za celu zgradu predvKleno grejanje lokalnim pecima (gasrum i uljnim), potrebna kolicina toplote se izracunava kao sto je pokazano U odeljku Ill. Kako lokalne, a narocito gasne peci imaju agrani. ceno opterecenje retko se u veCini slucajeva koriste i preka cele noei, treba predvideti siroke dodatke na osnovne kolicine proracunate toplote. Inace, kako je vee napomenuto, za grejanje gasnim i uljnim peeima, predviaeno preteino za kratkotrajna zagrevanja, nije rnoguce sprovesti jedan takav proracun potrebne kolicine toplote vee se pribegava jednom pribliinom postupku, Na sliei 24 predstavljene su graficki potrebne koliCine

•

.-.','"0'" 00

29000r----.----~-----r----_,----,_----,_--_,----_,

E' 0 Q

W

0 0

>

•C

~2~O'+-----~----~------~----~----~-----t~~~----~

'0

"

0

;;

~

Q

"~ 17000+-----'f-----1-----+----+-,...,::.-+:;_~_r-_:::;_r""""=-_1'__

0.

"

~

~

'"

~ 120oo'+_----~----~--~~~~~~~--~

"

'" 0 0

;;.0

VELICINA

Stika 24 -

,"~ '"

PROS TOR!)E

Grafikon za odredivanje koliCine toplote za zagrevanje prostorija gasnim peCima

toplote za jednocasovno zagrevanje prostorija od 15 do 200 m 3 za razliku unutraSnje i spoljaSnje temperature od (ttl - ts) = 40°. Ovi podaci su dobijeni ispitivanjima i iskus-

tvom i dati su za tri nat ina zagrevanja: trajno, poludnevno i povremeno. Vidi se iz dijagrama da su proracuni VISeni sa specificnom potrebnom kolicinom toplote od 90 do

Pri razmatranju' primene zagrevanja elektriCnom energijom odmah se postavlja pitanje ekonomskih uslova. Grubim proracunolll, baziranim na danasnjim cenarna izlazi da je cena elektricnog grejanja oko tri puta veea od grejanja pomocu uglja. To je vee prvi uslov kada se razmatra koje bi se grejanje primenilo. Istina da treba uzeti U obzir i vrednost rada koji zahteva lozenje sa ugljem, dok kod elektricnog grejanja to prakticno ne postojL Treba imati u vidu jos i Cinjenicu da se e1ektricna energija dovedena preko elektricnih peCi - iii obicnih grejalica skoro stoproeentno pretvara u toplotu. Onda i ked primene dvotarifne eene, tj. gde je nocna cena manja za 50% iii jos manja, i u predelima gde cena e1ektricno,t energiji nije unificirana a mnogo je niZa zbog jeftinlje proizvodnje (hidroelektrane, upr. u Svajcarskoj), svuda u ovakvim slucajevima moglo bi doci u obzir grejanje pornocu elektricne energije. Energija se cesto ne koristi uonomobliku ukome se nalazi u prirodi. Na primer, ben* rin i 10z-u1je se iZdvajaju iz nafte. Stoga je potrebno da se razlikuju razliciti oblici energije. / Primarna energija je oblik energije neposredno nailene u prirodi: energija vode, drvo, ugalj, nafta, gas, rmkleama energija, energija vetra, Geotennalna i Slll1ceva energija. Poznato je da se primarna energija ne moze koristiti neposredno za sve svrhe. Na primer1 za automobile je potrebno da se iz nafte izdvoji benzin, a za radio, telefoniju i telegrafiju je potrebna eiektrlcna struja. dakle, za ove svrhe je potrebna sekundarna energija. Sekundarna energija nastaje transfonnacijom primarne energije u cilju :qjene cellshodnije primene: nafta se pretvara u svoje derivate, ugalj u briket, a ugalj i nafta u struju u elektricnim centralama. Pretvaranje primame u sekundamu energiju vdi se uz gubitke u obliku toplotne energije. U primeni sekundarna energija se koristi na razne nacine i pri tom treba razlikovati upotrebljenu i korisnu energiju, odnosno energiju kqja stoji na raspolaganju potroSaCu pre iposle poslednje promene. Korisna energija je manja od upotrebljene jer briket i benzin ne sagorevaju potpuno, vee se jedan dec gubi u obliku toplotne energije. Kao sto se vidi, jedan deo energije u obUku toplotne se gubi pri pretvaranju primame energije u sekundarnu i sekundar* ne energfje u korisnu.lzgubljeni dec energije zagreva Zemlju i njenu atmosferu. lzgubljena energija pri nekirn energetskim promenama je velika. Na primer, koeficijent korisnog dejstva jedne savremene tennoelektrtcne centrale u koj~ se e1ektncna struja dobija pomocu nafte, iznosi sarno oko 40%. To znaci da se iz 100 kWh elektricne energije, ostalih 60 kWh gubi u obliku toplotne energije. Karla se uzmu u obzir i drugi. gubici kao 810 su proizvodnja primame energije i njen transport, onda izlazi da na 100 kWh energije nafte na mestu njenog nalaziSta, do potroSaca dospeva samo 25 kWh

86 oloktrilln. enerwije. l'iema tome da hi .. proWeo lkWh el.ktrI~n. energije leao ..!rundam. ono'lli.le. potnbna jo eko pula va kolieina primame en0'lli.l0' PIi odreitim1Ju _lll"lIkog bllonsa potnbno ie da .. umeli odnoa no sarno koIiane I aokund""", ....'lli.I •• Yell tak04. odnoa koilSno i primame. kao i sekundame I plimam••ne'lli.l0. Pli no!1l1llUn uaIavima ~. clektrlclnom enc'lliJom iz ckonomskih razloga koristi .. sarno u jz"""tnlm llutljovima iii u pn>laznim pariodima. Pn>dnooti I nodoataci elektrlenlh grejaea .. sHeni kao ked gasnlh i u1jnlh sarno joi izrazitiji. Praklleno nema nikakvog opalutlav"'1ia nill edvoda ostatak. sagomanja I zato mogu kodmljo pooIutitI kao pnonoanl modell. Ali nasuprot ovomo temparatura --grejoeaj. va. a 11m monje au hlgijenaki. Poznate au razne vrato elektrlenlh grejoe. kod kojill .. ugrallene fice iii pantllke knje .. zagmaju propultenom elektrlenom str!ljom usled el.ktri~nog alpora. Mugu bi1i ostvan>nl sa iii bez venlilatora. sa I bez akumulacije. keramikom iii u1jem. Nojizr.. zitije su tennoakumulacione pa&.

".Uri

439-1 Tennoakumulaeione elektrillne pa& Tennoakumulacione paei sve .. vIiIe primenjuju. a narooito tamo gde je primenj .. na dvotarifna tarifa. 1m. ill raznill oblika i modela. 0 neke .. izractuju i ked nas.

Shomo jedne tipicne ovakve peel data;e na sl. 25. Gre;aCi (A) ko;i su e1ektricni orpornici, nalaze

B

se u unutrasn;osti ;ezgra (B) oblozenog termoizolatorom (C). Kroz meduprostor (D) ventilator (F) potisku;e vazduh i regulisan;em ;acine n;egovog protoka samim ventilatorom postize se i

promena odavanja toplote - "dinamickog praznjenja". Ulazni i izlazni otvori vazduha postavljeni su pri dnu tako da se zagrevaju i niski sIojevi vazduha u prostoriji. Za vreme jeftine tarife grejac se ukljuci, tj. "puni se" pri cemu je ventilator iskljucen. Za to F vreme staticko prainjenje grejaca je neznatno i hez regulisanja je a zavisi ,od izolatora ciji koeficijent provodenja toplote (A) treha da je 5to manji~ ali treba racunati s tim sto se on povecava sa temperaturom. Zagrevanje jezgra se vrsi do fieSto Slika 25 - Shema termoakumulacione peCi iznad 6000 jer za sada primenjeni materijali za izolaciju pocinju da se sinterizuju iznad 700 lacina grejaca se raeuna tako da treba da pokrije gubitke topiote u predvidenim prostorijama koje on zagreva. Moze se konstiti sledeei, obrazac:

c

0

•

p g -

Pg

-

Q

860· 0,97

[leW]

potrebna jaCina grejaca [kW]

Q - proracunati gubie! toplote [leW] 0,97 - koeficijent pretvaranja energije.

(4.3)

87 Nedostaci ovih paei su viooka temperatura gr'!iaca, velika texina (smanjuje pogodnosti p:renosa) i za sada visoka cena i samih peci kao i elektricne energge. Pitanje viatnosti kod ovih peci strogo se postavlja ukoliko nije na njima ugraden ovla.zivac. Toene karakteliotike dobij'\iu se od proizvodaca.

44

OPREMA I UREBAJI SISTEMA CENTRALNIH GREJANJA

Osnovne grope oprerne i ured:aja sistema centralnih grejanjajesu: za transfonnaciju ene'lli.le goliva (ill elektlicne) u toplotnu ("proizv04enje toplote"), za prenolenje i razv04e* toplote i za odavaIye ("deponovanje'') toplote. U prvu grupu spadaju sve vrste kotlova i bojlera, u drugu sistemi razvodm'h mreza (cevovodi) i u treeu grejna lela - radijarori. Svaka od Dvih grupa ima i svoje pomocne delove, armature i dr. U kotlovima je glavni tepionosa (prenosni toplotni fluid) voda iii vodena par~,. a .zagr~vanje ..se vrsi p~m,:,.cu cvrstih, teenih iii gasovitih goriva. U rerum slucaJevuna 1 manJlffi postr0Jenpma za zagrevan;e se koristi e1ektricna energija. Gde postoje prirodni topli izvori, njihova voda se moze direktno koristiti kao toplonosa. 441

KOTLOVI ZA CVRSTA GORIVA

Kotlovi za cvrsta goriva su slicni i ostalim pecima tj. imaju lozista" resetke, dimne kanale, sakupljac pepela i ostala. lvlogu biti prema vrsri 102i5ta sa gornjim iii donjim sagorevanjem. Jedina razlika od obicnih peei je sto sc ked peci teZi sto vecem odavanju topiote okolnoj sredini dok se kod kotlova irna ZiI cilj dOl se toplota preda toplonos~, tj, ~luidu koji vrsi prenos toplote od kotla na odredene prostorije preko vodova 1 radlJatora. Usled toga se grejne povrsine nalaze u unutrasn;osti korla a u veeini slucajeva se bas .tezi da se izolacijom spolja spreei odavanje taplate okolini, 5to bi za sluca; da je kotaa smesten u podrumu iii drugoj prostoriji Cije zagrevanje nije potrebno, predstavljalo sarno gubitak. Kotlovi za centralna grejanja u sirokoj upotrebi se ne uziduju. To se Cini sarno u izuzetno ve1ikim postrojenjima. NajceSCi materijal za izradu kotlova je sivi liv a ponekad se primenjuje i presovan celicni lim. Za obieno grejanje zgrada kotlovi vodenog i parnog grejanja se ne razlikuju bitno vee samo po priboru i uslovima rada. Pami kotlovi od armature imaju obavezno vodomerno staklo, manometar i si-"l1pljac pare" vodeni termometar za vodu. Prvi, ako slliZe iskljucivo za pamo grejanje rade sa pritiskom od 0,5 bara, drugi sa odredenom temperaturom vode. Vodeni kotlovi su ispunjeni potpuno vodom dok Sll pami sarno do izvesnog nivoa a ostatak - gornjeg dela kotIa ispunjava para. Sistem Iozista moze biti kao i kod obienih peCi - sa gomjim i donjim sagOrevanjem (st. 26a i b). Kod sagorevanja odozgo vazduh i gasovi prolaze kroz celu ispunu goriva. Celokupna ova sana se pretvara u far tako da ;e prostor u koji se ugalj nasipa u stvari loziste. Kod donjeg sagorevanja sagoreli gasovi odlaze sa strane. Zona sagorevanja je izmedu reSetke i donje strane okna u koje se nasipa gorivo. Po sagorevanju goriva drugo silazi iz nasipnog okna na niZe. Na taj naCin slo; fara kod ove vrste lozista je sta1an dok je kod prethodne vrste promenljiv. lz istog razloga je i otpor sagorelih gasova kroz 510; goriva ovde takode ravnomeran.

88

89

Kod donjeg sagorevanje je ravnornernije i sa boljirn stepenom korisnog iskoriScenja, a kad gornjeg sagorevanja moze se postizati vece optcrecenje i bdc zagrevanje a ova lozista zahtevaju manju promaju.

u kqji se iz obe polutke kotla sprovodi toplonooa dalje u grejni vod. Svaki clanak ima na sebi i polutku resetke, koja se kod ovog kao i veeine sHenill kotiova, hladi vodom.

a

c Slika 26a - Serna loiista sa gornjim sagorevanjem

. Stika 26h - Serna loiista sa donjim sagorevanjem

Iviedu kotlovima za centralno grejanje najrasprostranjeniji su Clankasti kotlovi ali pored njih su u upotrebi i cilindricni sa vodogrejnim iii plamenim cevima. 441-1

Clankasti kotlovi

Clankasti kotlovi se sastojc iz nat: lcdnostrukih iii dvostrukih clanaka. Ovi kotlovi nalaze siroku primenu ad kako su u upotrebi. Prednosti su irn u tome sto se mogu izraaivati U serijama sa malom cenom kostanja. Materijalje otporan nakoroziju. postiZe se veliki broj kombinacija sa malo tipova clanaka, lako se pronose i po potrebi menjaju mesta, zauzimaju malo prostora, lako se odrzavaju \l jednostavno se njima rukuje. Clankasti kotlovi pored od.:.:::denog broja srednjih Clanaka imaju po jedan prednji i jedan zadnji clanak. Na prednjem su vrata za ubacivanje goriva, za Ciscenje vatre, za pepe1jaru i za regulisanje promaje. Na zadnjem je prikijucak dimnjaka. Radi poboljsanja sagorevanja na nekim kotlovima postoje i kanali za dovodenje sekundarnog vazduha, (za goriva sa bogatim isparljivim sastojcima). Srednji i veti Clankasti kotlovi Sll obicno sa donjim sagorevanjcm dok su manji sa gornjim. Clankasti kotlovi od sivog liva - pojedinacno se lzraUujU do 70 m Z grejne povrsine, a jacine do 640 kW. CIanci su dec loziSta i reSetke, nasipnog okna i dimnih kanala. Na gomjoj i donjoj strani ituaju rupe sa blagirn konusom u koje se stavlj~u niplovi ram spajanja (slika 27) i radi zaptivanja. Okolo niplova na clancima su zljebovi, koji se prilikom sastavljanja clanka ispune kotlovskim kitom koji spreeavaju curenje i prolaz dimnih gasova.

Na slici 28 je prikazana montat.na serna kotla "etai" fabrike radijatora i kotlova

u Zrenjaninu gde se vide spojevi elanaka. Prednji clanak sadrzi loZiSna i pepeliSna vrata. ZadI1ii elanak ima prikljucke za vodove - odvodni i dovodni kao i za odvodenje sagorelih gasova - dima. Yeti kotlovi su sastavljeni od poluelanaka. Na donjoj strani zadrYeg clanka je jedan razvodni deo koji sprovodi kondenzat iIi povratnu vodu U obe poioville kotla. Isto tako na prednjem clanku (ponekad i nazadnjem) postavljenjejedan skupljac

Stika 27 ~ a - krajnji clanak;b - unutraSnji clanak; c - spojnica ( •.nip!'); d - zaptivka; e - spojui zavrtaqj

Izgled i presek kotla za centralno gn:ianje !ipa ,,neo vulkan" pokazani su na slikama 29 i 30. Vidi se prednja i zadrYa spoljna strana i preseci na elancima i kanalima. Radni pritisak imje do 0,5 bara. Za konkretne projekte treba se obratiti proizvodacima za aktuelne podatke 0 karakteristikama, opsluzivanju i predvidenom gorivu. Gornji prikljucci na kotlovima za cevi povezuju se zajedno jednom cevi (to je sabine pare kod parnog grejanja). Taka isto i donji u povratnu cev(sabirae kondenzatakodP. G.). Sagoreli gasovi po izlasku iz zone sagore, vanja prolaze kroz bocne kanale clanaka gore -dole, Slika 28 - Montaina serna kotla a odavde idu u zajednieki odvod. U odvodima se na"etai" laze klapne ill siberi pomoeu kojih se moze proma. ja dimnjaka zatvarati i regulisati. S gornje i donje strane se nalaze i otvon za ciSeenje. . Clankasti kotlovi od sivog Eva pokazuju kod ispravnog goriva i rukovanja Jedno zadovoljavajuce iskoriscenje toplote. Za srednje i ve1ike kotlove moze se racunati sa sledeCim vrednostima; Stepen korisnog dejstva na probnom stolu Stepen korisnog dejstva u pogonu

Y; = 0.75 - 0.85 'r, = 0.65 - 0.75

_ Pri pai.ljivom nadzoru moze se isterati srednji godisnji stepen dejstva od f2 do 74(/0' Za manjc kotlove treba racunati sa smanjenjem od 5 do 10%) naro-

91 90

cito ako odavanje toplote sa spoijnih povrsina nije dov~ljn? isk~riSC~~O iii spreceno. Stepen korisnog dejstv, blago opada sa povecanjem optere,e'lla. NaJbolJ1Je negde odmah

Specificnaj.cina ciankastih kollova vari.ra od 6000 do 18000 Wm-', prema tipu, gorivu i postignutc; promaji. Za kotlove sa donjhn sagorevanjem, mote se uzeti da je:

normalno opterecenje kod vodenog grejanja nonnalno opterecenje kod parnog grejanja NP Sledeca tabe1a daje priblizne podatke za octredivanje jacine gre;nih centrala.

Grejna jaCina

SUka 29 ~ Spoljni izgled kot1a ,.neo vulkan 3" - Fabrika radijatora i kodova. Radijator, Zrenjanin

ispod polovine opterecenjaj ked vodenog grejanja, npr. ispod 4700 Wm-'. Tek kad optereeeDje padne ispod 2900 W m-2- • onda i stepen korisnog dejstva osetno, op~da. Ovakvo pOflaSanje stepena dejstva ObjaSIlJ3va da je ked kotla na koks i ked relativno kolebljivog optereeenja dosta dobro isko· riS{~rge gonva. Boije je pri vecim instalacijama ici sa slabijim optereCergem i jednim kotlom viSe. Poveeani broj kotlova omogueava

Slika 30 - UnutraSnji izgled kotla ,,neo vul· kan 3". Fabrika radijatora i katlow. Radijator, Zrenjanin

racionalniji elasticniji rad, jer svaki katae radi sa optimalnim koeficijentom korisnog dejstva pri jednom odredenom optereCel\iu. Zbog toga pri promem optereeenja ( u prelaznim periodima, npr.) bolje je iskljuciti neki katae nego raditi sa SITI3IlJenun opterecenjem.

ve1iCinama clanaka i moze posluziti

Podaei 0 ~l8Dcim.a kotlova

T- 32

,

0

9000 Wm- 2 8000 Wm- 2

1 Grejna povrsina

I

I,

Visina

Sirina

1000W

m'

m

rn

40-100 100-200 200-320 320-490

5-12

1,2 1.5 1.7 1.8

0.9 1.3 1.5

12-25 25-40 40-60

t.6

Dubina m

0,6-1.1 0.7-1.5 1.2-1.8 1.7-2.3

! I I

Kotlove cd livenih clanaka za cvrsto~ te~no i gasovito gorivo kod nas proizvodi fabrika radijatora i kollova Radijator, Zrenjanin. Od uvoznih Dvenih kollova kod lUIS su u upotrebi danski Salamander i Tasso, svedaki Norrahanunar i dr.

441·2 Kotlovi od celicnog lima 441·21 Mali i srednji kotlovi

Pored kotlova od sivog liva i kotlovi od celicnog lima su u visestranoj upotrebi a naroCito za vodeno grejanje. U konstruktivnom pogledu oni mogu hiti slicni medusobom ali ima kotlova od lima cilindricnog oblika sa unutrasnjim lozi!tem. Celien! kollovi su mallie osetljivi za odr'Zavanje.nego kotlovi od sivog iva i mogu izdrZati veCe pritiske i temperature. Suprofuo tome manjeg su veka jer su irn delovi od celika (revi, limovi) podlotm veeem razaranju od korozije, ali oVllj nedo,tatak je uveli· ko smanjen primenom "VIemenih kvali tetnih materjj ala. Celicm kotlovi treba da dozvoljaVllju preoptereeel\ie od non$aine jacine 25 do 400/0 bez naroeitih teSkoea. Pri nominalnom opterecenju stepen iskoriSteIlia treba da je n'limanje 7W,. Kotlove od celika proizvode: EMO - Ce§e, Fabrika temriekih uredilia Gorel\ie Sombor, TAM-Stadler - Maribor, Fabrika grejnih i klima ured'lia - Banoviti, Tvornica tennickih uredaja - Labin i dr. Od uvoznih kotlova ove vrste treba napomenuti i §vaj. carske proizVode erc.

93 92

Kotao "vulkan super"

,

Kapacitet

Broj clanaka

[----8 i

27,3 31,1 34,9 38,7 42,5 46,3 50,1 53,9 57,7 t> 61,5 65,3 69,1

9

I I I II

10 11

l;

14 15 16 17 18 19 20

Duzina mm

parni

254000 289400

222300 253200

1108

324700 360100

572200

284100 315100 346000 377000 407800 438800 469700 500700

1233 1358 1483

607600

531600

2233

642900

562500 593500

2358

395400

430800 466200 501500 536806

72,9

[w]

vodeni

678300

983

1608 1733 1858 1983 2108

2483

Kotlovi Tovarne emajlirane posode, Celje

I

~~--~~--~----------L---------~----

------.-.-,~-~-~.~"-~-~

Kapacitet

1____K __ omo_1_b_,_.__

7

8 9

10 11 12 15

[w]

40700 51200 64000 76800 94200 116300

14.1900 176800

208200 244200 325600 ----~.~.

I

I Grejna povrSina I !

1

3,5 4,4 5,5 6,6 8,1

10,0 12,2 15,2 17,9 21,0 28,0

I

...

KoliCina vode u kotlu 1

KoliCina uglja u levku kg

111

60 73 93 119 130

131 165 200 238

276 296 325 455 560 700

144

203 228 280 335

410 .- ..

~---~--

..

441-4 Veliki kotlovi

U velikim centralama cest je slucaj da se nalazi viSe kotlova velikog kapaciteta. Ovde vise nije kriterijum prednosti u odnosu na male kotlove, rad bez nadzora, male dimenzije, jednostavno rukovanje i dr. Dovoz goriva i odvoz sljake takode zahteva naroCito opsluZivanje i uredaje. Svakako da je izbor kotlova zavisan od njihove primene i vrste goriva kC!ie je na raspolaganju. U odgovarajucoj literaturi i kod proizvoa.aca mogu se naei svi potrebni tehnicki podaci za izbor i projektovanje pogona u -kojima se koriste ovakvi kotlovi. Kotlove veeeg kapadteta proizvode Tvomica tennickih urea.aja lzbin (modeli KOMFOR), Industrija domoopreme Banovi6i (HEllOS), Preduzece za centralno gre· janje iklimatizaciju TOPLOTA, Zagreb i dr.

Stika 31 _. Spoljni izgled kotla EMO SV Celje za centralno grejanje sa gorionikom. Owj kotao moZe koristiti lako ill te§co ulje iligas sa odgovarajtiCim gorionikom. Firma dajc sve podatke i uputstva za monwu

441.3 Tehnicki podaci 0 nekim kotlovima domaee izrade

------45,6 48,5

Kotao "neo vulkan" III m2

22,4

25,3

Grejna povrSina 12 14 Broj un. Clanaka Parni kotao W u 183 206 hiljadama Vodeni kotao W u 208 235 hiljadama 1000 1125 Duzina Smna 1610 mm, visma 2000 mm

36,9

39,8

42,7

22

24

26

28

30

300

323

348

371

394

28,2

31,1

16

18

34 20

206

248

277

263

290

316

343

1250

1375

1500

1625

----~-

370 397 425 450 1750 1875 2000 2125

,

441~5

1

Kada irna vise kotlova koji sluie za isti pogon onda treba predvidcti zajednicke ventile time se skracuju vodovi. Pri tome svi ovi zatvorni i regulisuci organi treba da su pristupacni rukovanju.

II

_-I

Neke napomene 0 kojima treba voditi racuna kod instalacije i manipulacije sa kotlovima

95

Treba voditi raeuna 0 dilataciji i stoga veze iz' ;du vodova i kotlova, pumpi, . razmenjivaea i drugih e1emenata ne smeju biti kr :I.e i kratke. Kotlovi za vodeno grejanje kada sluie za is\... pogon treba da imaju. ~ale~­ nicku odvodnu i dovodnu cev koju treba tako postaviti da prikljucne ceVl Im3JU pribliZno iste otpore. Parni kotlovi sa svoje strane treba da imaju zajednicki skupljac pare. ~'pa­ danje jacine usled iskljucenja jednog kotla ne treba da dovede do pada pnuska i nivoa vode ispod dozvoljenih u drugima, Punjenje instalacije se moze vrs.iti dird1:no .. iz vodovodn.c mreZe, T.r~b.a pre~~ videti, radi sigurnosti, dva ventila. Paziti na (:istoeu vode 1. n~ prazmtt 1 pun~:~ kotao cesto bez naroCite potrebe. PraZnjenje je potrebno Zlml ako u kotlarmcl postoji opasnost mdnjenja u slucaju da se grejanje ne koristL Lozenje kotlova treba da vrSe strucna lica, osim malih - vodenih. Pre podlaganja korla proveriti stan;e vode. U toku rada kontrolise se sagorevanje. GaSenje vatre se vrsi zatvaranjem promaje a ne polivanjem vodom. Lozista se povremeno tiste od zagusivanja. Prilikom prvih lozenja kotla narocito ;e vazno da je voda Cista inaee moze dati do raznih smemji koje na prvi mah izgledaju nerazumljive. Treba razlikovati "znojenje kotla" ko;e dolazi od hladnog kotla i ~okr<:,~ goriva pri pocetku lozenja i stvarnog curenja na nekom mestu na Ciancuna III spojevima. Treba obezbediti dobru promaju i ne loziti u slucaju da dimn;ak ne ~~z: da "poVllee". Treba oCistiti dobro sve dimne kanale i proveriti da Ii postOl1 JOs kakav uzrok ovome. Sto se rice promaje za dobro funkcionisanje malih kotlova sa gornjim sago. revanjem treba da je 20 do 30 Pa, a za srednje i velike 40 do 60 Pa. Potrebno je predvideti svuda ventile radi manipulacije iii eliminisanja po,. jedinih kotlova. DeSavaju se gubici usled vezane toplote odvodnih gasova, npr. U obliku CO, a dolaze usled nedovoljnog dovoda dopunskog vazduha naroCi~o ~~d kotlova sa -gornjim sagorevanjem. Da bi se iskoriscenje toplote u pogonu pnbliflio on0ID:e sto se postigne na uredajima za ispitivanje, treba voditi racuna dobrom zap~l­ vanju i u loZistu i na odvodnim kanalima, dalje 0 cistoei grejnih povrSina i ~vodmh kanala i 0 sprecavanju nagomilavanja sljake na resetkama (0 cemu se oblcno ne vodi dovoljno racuna). Uostalom uputstvo proizvodaca kotla mora dati sve potrebne tehnicke podatke 0 njegovoj primeni, vrsti goriva, nacinu koriscenja itd.

°

442

KOTLOVI SA GASNlM I TECNlM GORIVOM

Pored gore opisanih vrsta kotlova za centralna grejanja se primenjuju k~t­ lovi sa gasnim i tecnim gorivom. Kod njih je uprosceno poslliZivanje i ruko,:an~e, dovod goriva u kotao jednostavan, veca Cistoca, lako pustan;e urad i zaustavl,an)e,

jednostavnije, jevtinije i sigurnije regulisanje cak i kod malih kotlova. Narocito kotIovi na gas imaju dobru pogodnost regulisanja i iskorii6enja toplote.

442-1 Gasni kotlovi . ~licno opisanim kotIovima i ovi su graileni od clanaka, sarno umesto rdetke imaju gononik (brener) u vidu cevi sa mnogobrojnim rupicama. Radi pove¢anja eflkasnosti, grejne povrsine prema gorioniku su izraaene sa rebrirna. Sagoreli gasovi se odvode u skupljac na gomjoj ,trani. Grade se jacine od 12000 do 470000 W. Za etafua grejanja i manje stanove izraauju se kotIovi jacine pacey od 17000 W sa ill bez dodatnog r?zervoara za snabdevanje toplom vodom. Vrlo su pogodni za mesta gde postoji gradska gasna mrefa. Da bi se unekoliko kompenzirala viSa cena gasa treba lzvesti dobru izolaciju kako kotla tako i cevovoda. 442-2 Lozista sa gorionicima za gasovito gorivo U naSo; zemlji proizvodnja gasa~ kako prirodnog tako i vestackog iz dana u da? sv~ se v~se poveeava i iskori~cava. G~sovita goriva, imajuCi velike prednosti nad ~vrs~un (nikakv~ pret~o~ne rrlpr~e lllSU potrebne, sagorevanje je homogeno, reguhsanJe mnogo slgurnlJe 1 eflkasm)e, nema nikakvih otpadaka itd.) nalaze sve vecu primenu i kao goriva za kotlove. . Sagorevan}e gasa u kotlu vrsi se pomocu specijalilih gorionika, koji prema naCiD:u ostvare~Ja.s:neSe sa v~duhom mogu biti sa prethodnim i dijuznim mesanjem. Ukol~? se kOnstl 1 mazut zaJedno sa gasom onda se niihovo mesanje priprema u naroc!tlm kombinovanim gorionicima. U gorioniku sa prethodnim mesanjem smesa gas~ 1 ~azduha VrSi ,se ~napred. L~ difuznom gorioniku smesa se vrsi u grlu samog g?Tlon~a (~p~t:eblJefll ~.u za vece agrega.te). ~ombinovani gorionici su u stvari difuzm gOrIOmCl kod kOJIh se u centralno) cev! za dovod gasa ugraduje i cev za dovod mazuta, 442-3 Regulaeioni uredaji gasnih kotlova

Rukovanje gasn~m. kotlovima.. moze biti. poluautomatsko iii potpuno automatsko. Automatsko Je )ednostav01Je za rad 1 ekonomicnije. Regulatod su cesto kombinovani sa sigurnosnim ureda;em. U ovom slucaju regulator sluzi i da se dovod g~sa automatski prekine u siucaju pada pritiska iii gasenja plamena na breneru. Sa OVlm regulatorom takode su povezani, kod pamih kotlova stdnje minimalnog nivoa vode a kod vodenih maksimal na temperatura vode. Kada je prostorija. u koju treba postaviti regulisllci tennometar. isuvile udaljena od kotla, onda se primenjuju eJektricru tennostati i magnetni ventili. Na slici 32 prikazan je blok cl.nak. kotla Strebel GH fabrike radijalora i kOllova "Radijator", Zrenjanin, Za tacne podatke 0 ovim kotlovima i njihovim priborima ohratiti se proizvodacima.

97

96 442-6 Gorionici za teem goriva

Poznato je da je rad matine u uporedenju sa covekovim U odre4enim uslovima. uvek sigurniji i precizniji. Ovo je izrazito i kod lotenja. Kada je u pitanju jednoobraZ~ no i standardno garivo, ako je lotenje automatsko ill mehanizovano, krajnji rezultat, tj, stepen iskoriSCenja uvek je balji. Kod cvrstjh goriva se zahteva prethodna priprema, narocito u pogledu krupnoee, Kod tecnih goriva automatsko !ozenje je i jedino jer se gorivo lako dovodi, reguliSe, a nema ostataka, osim odvodnih gasova, koji ne predstavIjaju nikakvu smetnju prilikom rada. To isto vaZi i za gasovita gonva. Sagorevanje tecnog goriva vrSi. se na taj nacin Sito se rasprieno u sitne kapljice-rosu meSa sa. vazdulnom strujom koja ga ubacuje u uZareno Iozilte u kome sagoreva. Pri tome ukollko su kapljice sitoije utollko je mesanje bolje sa vazduhom i potpunije Sago.... vanje. a s tim i manje je potrebno dodavati vifka vazduha.

Stika 32

442-4 Kotlovi za rad sa tecnim gorivom Za Iad sa tecnim gorivima postoje i specijalno izraaeni kotlovi za vodeno i pamo e'anje pored onlh kad kojih 56 to postiZe prepravkama. . . .' sve 5e gr J U poslednje vreme usted neredovnog snabdevanja n~tmnn ~e~vatuna, d'u kotlovi kad kojih se sarno zamenjivanjem vee postoJeCih de~ova mogu VlSe rna tiJ • .. ). _ . a (rawe vrste uglja). koristiti bila tee-na (ulje za loien)e ill mazut , bila cvrsta ga rrv .¥

•

442.5

Loiista za teena goriva

_ . k· se koriste u kotlovirna ne mogu jednostavno sagorevati kao Teena gonva oja . 1 se goriavee se prethodno moraju rasprsiti i pomesatl s vazduhom. Ovu U ogu vr, b d gas, . . . al d rionici za tecno gonvo u u . . Usled delikatnosti ave svoJe funkClje Z Iteva se a go . .. .' ~Cl~ehnickOj visini i sigumi u [adu, jer Sil bitni organ celokupne mstalaClJe greJanJa sa . arocito kotlovima za ovu vrstu lazenja. . k a t1 ave Je . u glavnom mazut dok se . za manJe, n Tecna gariva za velike .' 1u manjim objektima. upotrebljava ulje za lozenje iii .kakO se uob~ca~eno naz~v:u~~ ,_ ·e" UlJ·e za lozenJ'e J'e manJ'eg viskoziteta i unosi se direktno u gononik, d?k \ . u~ 1 k '-' 'li d tl<:tIm greJacem dovodi najpre u pomacni rezervoar u kome se zagre~~ e e tncnn:n 1. n deri. radi pastizanja adgovarajueeg viskoziteta prema proplS~ma za g,o.rlonik. Kao r~ ~ vrlo af t" vtiniji inace Sti im ostale osobme uslO'ilJene sagorevanJe vat n tc maz,u JC J C , '.., dak 1 - n'e automatsko. a, oze J . . sa konslicne: padeSIll za transport, sagorevanJc be", otpa Uspesno pratenje rada kotlova sa tecrum gorivorn zahteva 1 upoznaVafiJc

n:

strukcijom njihovih gorionika.

Slika 33 - Gorionici sistema •• Unitherm". Izrada CER. Cacak

Automatsko regulisanje jacine sagorevanja u fuukciji potrebne kolicw.e toplote moZe se vditi na dva nacina. Jedan je kontinualno regulisanje promenom jacine plamena odnosno kolicine smese goriva i vazduha za vreme rada, pIi eemu njihov medusobni odnos treba da ostaje stalan. Drugi nacin je da se VIti povremeno automatsko ukIjucivanje i iskljucivanje gorionika zavisno od potrebne kolicine toplote, kao i kod prvog nacina, sarno da pri tome struja smese uvek ostane ista i sa stalnim odnosom. Prvi nacin je delikatniji i zahteva kompllkovaniju kdnstrukciju pa je zato i akuplji i reae u upotrebi. Gorionici za tecna goriva izraduju se i kod nas. Preduzeee tennotehnickih uredaja i montaZa, Cacak, proizvodi ih po mtemu "Unitherm" u nekollko jacina (od 160 do 1160 kW), Jacina gorionika mof. se automatski menjati za dva optereeenja, malesimalno i delimicno. Prelaz na druga opterecenja u slucaju potrebe moze se menjati promenom dizne, Preduzete .,Ventilator" (!vomica ventilacionih tennickih, mlinskih i silosnih uredeja), Zagreb, proizvodi gorionike po sistemu "Blowtherm", takode u nekoliko jacms. od 30 do 1300 kW. Serna rada ovog gorion.iY~ vidi se na slici 34. Raspdi'vanje goriva (mazut) vrsi se pod pritiskom vazduha. j

98

99 Mazut potiskivan pumpom meSa se sa strujom vazduha~ koju proizvodi kompresor niskog pritiska} u prostoru ispod siska G i po izlaiu iz siska rasprsava se u rasne kapljice. Paljenje se vdi elektrienom varnicom. Vazduh od ventilatora sImi kao dopunski vazduh za sagorevanje i oblikovanje plamena. Otvori siska su relativno veceg precnika cime se onemoguCava zacepljenje. Ipak se mora voditi racuna 0 cistoei mazuta pa se propusta kroz filtar C. Rotirajuci delovi se poctmazuju samim gorivoffi, osim elektromotoru. Oblik plamena maze se u izvesnim granicama menjati orijentacijom lopatica H za vazduh koji dalazi od ventilatora.

fI'rlIa,,,,,,,,,, gork>toliw "" -1IOriv~ II) OVQ<:ovnlllloi
SUb 34 - Shema rada gorionika

!~lowtherm"

Stika 3S - lzgled gorionika ,)Janheat"

Na semi se dalje vidi vazdu1ni Ji/tar A, kompresor B, elektrode za paljenje E, elektromagnecnt' ventil F, transformalOr Za paljenje I, ventilator za sekundarnui vazduh L i predgrejac za gorivo M, radi obezbedenja njegove viskoznosti. Na ovom gorioniku postoji elektricni uredaj Zft autoinatsko -regulisanje. Sigurnosni uredaj POffioeu fotocelije obustavlja rad gorionika u slucaju gasenja plamena ili neke druge anomalije. U tom slucaju ukljucuje se svetlosni iii zvucni signal. Automatska regulacija se sastoji u tome da se gorionik ukljucujc iii iskljucuje pod pritiskom nekoga indikatora (termostata za vodu iIi vazduha u prostorijama, manometra pritiska i dr.). Na zahtev potroSaca ovi gorionici se mogu isporuciti i sa kontinualnom regulaci;om ali uz spedjalne usiove. Na 51. 35 pokazan je spoljni izgled gorionikn danske proizvodnje "Danheat", koji je dosta odomacen kod nas. Kao i za ostalu oprcmu i za podatke 0 gorionicima mote se pored pomenutih obratiti jo~ i tvornicama tennoventiiacione opreme MONTING Zagreb (pUnski plame. nik VENTERM), Universal Beograd (kompaktni gorionici BENTONE) i dr. Na slici 36 pokazanc su ~eme U;' ;,"nabdevanje gorlvom gorionika odnosno kotla dvocevnim ili jednocevnim sistemom, U dvocevnom sistemu isprekidani vorl sluti za povratak viska gonva. Detaljniji podaci 0 osobinama ovm sistema za snabdevanje gorivom mogu se do~ biti od Fabrike radijatora i kotlova "Radijator", Zrenjanin.

Slika 36

. Na shemi se vide rezervoari sa gorivom smestenim izvan zgradc. To se cini zbog preaostroZrlosti od pozara.

101 100 Koeficijent korisnog dejstva kotlova koji se zagrevaju tecnirn gorivom krece se aka 80%. Danas vecma pomenutih fabrika proizvodi kombinovane kotlove koji se sa standardnim delovima magu jednostavno prepraviti na bila koje gorivo, tj. cvrsto, tecno ill gamo gonvo. Fabrika Gorenje - Sambar proizvodi kotao Blok aertermik na tecno

ili gasovito gonvo. 443

e

ELEKTRICNI KOTLOVI

444-1 Sigumosni uredaji kod vodenog grejanja

Kotlovi za oentralna grejanja sa zagrejavanjem elektricnom energijom reae su u

Na instalacijama vodenog grejanja treba obavezno da se nalazi: termometar za vadu. ekspanzioni sud i sigumosne cevi.

upotrebi zbog toga sto je njena oena po jedinici toplote svuda najskuplja u od~osu ~ gas i naftu. lpak radi svoje velike prednosti u pogledu opsluZivanja i orn:zavanJa, kOj~ prakticno i ne postoje. elektricni kotlovi malih snaga - do 20 kW postOJe u upotrebl najceSce z.a grejanje vodom u etainim instalacijama. . .' .. Kad nas kotlove na elektricnu, energiju za etawo grejanje prOlzvodi mdustnJa domoopreme Banovici (Helios). Svedske kotlove Thermia za istu svrhu uvoti Tehno~

union, Beograd i dr. 444

Jedna poluga, usled svoje dilatacije, dejstvuje na larue kojim se zatvara ill otvara idapna za vazduh. Presek jednog takvog regulatora pokazan je na slid 37. Regulatora ima raznih vrsta na slitnim principima, a izraduju se ohicno u fabri kama kotlova u cijim se prospektima mogu nati potrebni tehnicki podaci. Razne slavine. ventili, siberi" ventili sigumosti i druge armature i ureaaji, koji se koriste u instalacijama grejanja dati su u prilogu na .sematski nacin kako se obicno prikazuju i oznacavaju u projektima.

PRIBORI, ARMATURE! SIGURNOSNl UltEDAJ!

Prema vrsti i veucini kotla upotrebljeni pribori mogu biti razliciti, ali pojedini sigurnosni uredaji na kotlovima i instalacijama vodenog i parnog grejanja su obavezni. Pribor kojim treba da bude opremljen svaki kotao jeste manometar za kontrolu promaje, regulator sagorevanja i razni organi koji sluze Za zatvaranje protoka vode od kojfu je najvaZuija slavina. za punjenje i praZIljenje kotla. Slavina za punjenje i pratnjenje. Na najniZoj tacki kotla nalazi se otvor sa slavinom preko koje se kotao puni ili prazni. Kotlon sa dvodelnim clancUna moraju imati na svakoj strani po jedan atvor. Punjenje se vrsi pod pritiskom vodovoda ill pumpom. Cevni spojevi su izvedeni pomocu holendem da bi se mogli skidati~ time se omoguCava proba kotla na pritisak_ Manometar za kontrolu promaje. Ovu kontrolu je potrebno vrsiti na kotlovima Cija gr~.i~a po;'rsina prelazi 10 m 2 Kontrola se vrsi naroCito osetlJlvlffi mlkromanometrom, postavljenim na izlazu dimnih gasova iz karla. Regulator sagorevanja. Ova;. regula~or ~luzi za odrzavanje potrebne jacine s~gorevan)a a ?C)stvu)e pro~enom dovoda koliCine vazduha u loiista kO)lm se reguhse sagorevanje a sa tim i temperatura vode kod kotlova za ~o­ dena grejanje iii pritisak pare kod. kotlova za pan:o gre)a-· nje. Kod velikih kotlova regulaton su automatskt a k?~ SIika 37 poluge manjih su obieno rucni~ i naravno} jeftiniji. Ovi su dovohol regulatora promaje gde nije uska granica temperature ili pritiska.

T ermometar za vodu. Postavljcn je na izlaznoj cevi glavnog veda kotla. Termometar je korisno postaviti i na dovodnoj cevi. Radi kontrole ispravnosti rada termometra treba predvideti zavarenu cevcicu u glavnom vodu} koja se ispunjava uljem gde se zivinim termometrom, s vremena na vreme} kontrolise pokazivanje temperature ugradenog termometra (s1. 38). Ekspanzioni sud. Maze bid otvorenog iii zatvorenog tipa~ sro zavisi od toga da li je instalacija vezana sa atmosierom iii nije. Ekspanzioni sud olVorenug lipa n:tiazi se iznad najvise taeke instaiacije (ohicnn u tavanu). S\uii za dilataciju vode od moguce najnize do najvise temperature. Instalacija vodenog grejanja mora biti ispunjena vodorn do najvisc tacke mreie, ti. do najviSeg nivoa ekspanzionog suda. Nivo se kontrolise prelivnom cevi na sudu, koja se spusta do kotiarnice fadi kontrole, pored slavine za punjenje instalacije. Umesto ove prclivne cevi moze se upotrehiti hidrometar, koji pokazuje najvise stanje vode. Detaljan opis je U odeljku vodenog grejanja. Ekspanzl'oni sud zalvorenog tipa smesten je u blizini korla. Detaijan opis i sema ovih sudova sa odgovarajuCim priborom izlozeni su u odeljku za vodeno grejanje (VI).

I

Sigumosnc cevi samo 1 do prcKors"::cnJ.u do~voljenog pntlska prilikom zagrevania svaki kotan mora rmati i direktan vod sigurnosnim cevima do ekspanzionog suda ili sa atmosfcrolTJ.. Ove cevi moraju imati propisani presek i ne sme postojati nikakva mogl..v;nost Ja budu zatvarane. Ovo mora biti naznaceno i u projcktu.

t-.

Dirr~enzionisanje

444~2

ovih ccvi daro je

U

odcijLu vodenog grejanja.

Sigurnosni uredaji na. kotlu za parno grejanje

Na svakom kotlu za pamo grejanje moraju bitt sledeCi sigurnosni uredaji: sigurnosna .od usna cev (iii. venti; sigumosti), vodornerno staklo} alarmni signal, manometar i tabiica 0 tehnickim podacinn kotla.

102

103

Sigurnosna odufrtCi eev. Ova cev kod parnih kotlova niskog pritiska s,luzi umesto ventila sig~rnosti kod kotiOV£l visokog pritiska. To je jedna U cev napun,ena vodom koia sluil k30 hidrau]icni zatvarac. Krati krak cevi je spojen sa parnim prostorom korla. Duzi krak koji obezbeduje potreban pritisak je otvoren. Pri prek~ra­ cenju pritiska pare voda bude izbacena fZ cevi i nn taj naein pritisak u kotlu opadne, Sledeca tabela daje priblizne prtcnike odusne cevi za parne kotlove:

T - 33 Cisr precnik (un.) [mm]

I I

50 60 80

I -----1---

1600

100

j

Kapadrct koth

C"lkgh-'j 60 100 200 500 1000

32 40

raceni pritisak izbaci. Lonce je vezano sa atmosferom. Para koja- izlazi odvodi se u atmosferu. Voda izbacena u ionCic, po padu pritiska vraca se u cev. Na slid se vidi i jedna vise postavljena cev, kroz koju poCinje izduvavanje pre dostignutog maksimalnog pritiska, Ovim se skrcne paznja lozaca blagovremeno a izbegnu nezelieni gUbicL Moze se umesto ove cevi snn.. iti ventil sigurnosti, koji se kod kotlova visokog pritiska mora staviti. U slucaju da veliki raspon pritiska zahteva isuviSe dugu ccv, onda se moze postaviti viSestruko s3vijena ccv (sl. 40).

125

2800

150 175

5000 7500

I

Q, [w]

Vodomerno staklo na kome je oznacen najvisi i najnizi dozvoljen nivo vode

---

40700 64000 133800 325700 651000 1093000 1860000 3256000

u kotlu.

Alarmni signal (obicnn je u vidu pistaljke) reagira na nisko stanje nivoa vode i na prekoracenje pritiska pare. Aianometar za pritisak pare. Na kotlovima niskog pritiska graduisan obieno od 0 do I at. Tablica 0 podacirna karla (tip, pritisak, jaCina i dr.). Pojedine instrumente za centralia grejanja proizvodi Metalflex u Tolminu.

5117000

445

Na s1. 39 sematski je prikazana jedna odusna cev, Levi kraj je spojen s kotlorn. Voda z3Hzlma poJozaj u gnnicama H prema odgovarajucem pritisku. Gornji kraj slobodnog kraka ulazi u jedno lonce u kO,1e se prikuplja voda, koju preko-

JA<:::INA I GREJNA POVRSINA KOTLA

Jacina kotla je koliCina toplote koju treba da proizvede kotao a koja je sa svoje strane jednaka toploti QR koju odaju svi radijatori (grejna tela) kojoj treba dodati jos i sve toplotne gubitke u razvodnoj mrezi.

rr~-P

Za grub proracun povrsine kotla moze pos}uiiti sledeCi obrazac:

IUii-

QR SK

AK=-(l

I III

ovde je: AK

II!!"

i j I:

t U ~~

HH] [Ii

I-

!!

I

I

I

+ Z)

(4.4)

grejna povrsina kotla fm2 ),

SK

specificno opterecenje grejne povrsine korla [W m- 2 ]

Z

dodatak zbog toplotruh gubitaka [%],

QR

jal:ina radijatora

(W]

Ovaj dodatak za razvode normalnih duzina moze se uzeti kao odredena veliCina u zavisnosti naeina izvoocnja mrdc. Tako ie

z

_~_,J

= 0,05 za zastiCene cevnc vodove kao SiO sil usponski vodovi na unutrasnjim zidovima, horizontalna izolovana mreza kroz tople prostorije i s1.

Z = 0,10 za slabo zasticene vodove kao usponski vodovi na spoljnim zidovima,

horizontalna izoiovana mreza kroz hladne prostorije~

Slikm 39 - JednolJtavna odus~a sigurnosna cev

Z Sliklt. 51 - Trostepena odusna eel'

0,15 za narocito siabo zasticene i razgranate vodove, usponske na spoljnim zidovima, mreZe kroz hladan tavan i sl.

Ovi dodaci ne vaze za dalekovode, kod kojih se moraju proracunati gubici toplote u mrezi.

!O5

104 446

Aka b.i se, radi uporedenja, izracunala potro?ln;a dektriene energije koja hi bila potrebn& za proizvodnju gamje koliCine toplote za godiSnji period cena bi iznosila aka 270.000 dina.r&.

EKONOMICNOSY ~O KRlTERlJUM ZA IZBOR GORIVA

Gde ce se upotrebiti kotao sa lozenjem ~ecnim ili c':r5tim ~orivom iii, uopSte~ koje ce se gorivo upotrebiti pokazace jedna solidna analIZa, kOJu treba prethodno izvrsiti. Tu intervenise mo cena goriva, tako i cena prevoza, odvoda ~tpadaka, gde ih ima, odd3vanje, cena instalacije, sigumost rada itd. ~a oyu am\~lZU .tr~ba

Napomena: Navedene eeoc nisu aktuelne vee su uzete primera radi. Cena samih kotlova nije uneta jer su identicni. Pod I i II je cena prepravki. Pod 7 unet je dodatak za regulisanje koje nikad nije taka efikasno kao kad druge dYe vrste goriva. Pod 11 dolazi gOdiSnji troSak na odriavanje i amortizaciju dela pod I i II.

uzeti ;edan duii period ekspioatacije kao i eventualno predvl~nJe proSl~~nJa lX:~

stalacije. Svakako treba uzeti U obzir. i naein .ra~a ko.r1a .li. penodu za k.OJl sf '::81 analiza. Pri ovomc se uzima U obzir 1 vek traJanJa pOjedimh elemenata 105t3 aCIJc.

Ovakav primer sa tacnim dnevnim cenama pokazao hi koja VIsta goriva bi bila najekononticnija.

Jedan primer ovakvog proracuna pokazuje kako se moze izvrsiti ova analiza. Primer za uporedni p-toracun

45

ko!tcmja postrojenja grejanja na ugalj (., Trbwlje"), ,gas 1 mazut

Ka-Ja toplotu ne dobijamo pretvaranjem druge vrste energije, vee samo prenosenjem od jednog toplonose na drugi, to postiZemo u uredajima koji se zovu izmenjivaCi toplote. U izmenjivacima se moze vrsiti zagrevanje drugog fluida,. hladenje, isparavanje, kondenzovanje, vrenje i dr. Siroko podrucje primene izmenjivaca uslovilo je mnoge i razlicite njihove konstrukcije. Ovde ce se dati opis onih koji u oblasti grejanja i klimatizacije dolaze u obzir a to su cevni protivstrujni izmenjivaci. Izmenjivac sa savijenim cevima. U cilindricnom rezervoaru od celie-nog lima iIi sivog liva· je ugraden snop savijenih celicnih, bakarnih iii mesinganih cevi~ ciji su krajevi upertlovani u jaku metalnu, obieno celicnu plocll, koja je pricvrScena za prirubnicu rezervoara zajedno sa njegovirn poklopcem (stika 41). Para ulazi s jedne strane poklopca, prolazi kroz grejne cevi i vraca se s druge strane kroz isti poklopac kao kondenzat iii mesavina s vodorn. Voda za zagrevanje ulazi s donie

Potrebno je zagrevati iednu ustanovu koja Ce troliiti

Q, ~ 325 [kWj Izvditi uporednu analizu troskova pri upotrebi 3 vrstc goriva:

Podaci iz ponuda: 1. Dodatak oa prtjopravku za gasno loiiste

60000. -

II. Dvdatak za marutne brenere sa rezervoarima

240000. -

din. din.

Zagrevanje se vrsi sa 2 kotla od 165 kW, od sivog Hva. Kotlovi su clankasti.

,

I Ugalj [kgl

Gas [m 3 1

I

a 1. Cena goriva C g (dinfkg-din/m 3 ) 2. Toplotna moc H ... (l/kg - J/m ) 3. Koef. korisnog dejstva kotla "Ij

0,70, -din 15 MJ 0,65

2,OO.-din 20MJ 0,80

I

IZMENJIVACI TOPLOTE

mazut [kg]

2,50.-din 40MJ 0,75

Broj Casova u pagonu godiSnje h = 1200 4. GodiSnja potrosn;a toplote Q g = h . Qa = = 336· 1()6

5. Ceoa topiote goriva:

eTa = C g • l()11IH.. idin/4GJj 6. Cena korisne toplOle CJ{T = CTIJ/Y, {din/4GJ] 7. Poveeanie usled gubitaka za regulisanje (din/4GJl ,.--~

8. C'1t Ukupna cena idi.nj4GJ I 9. Godisnja cena gorivf.. C~ -= Qo' -

I I,

r· ,

--_.

""C,·-

10. Loiac II. Administrativni trosKoVl, popravke 12. PotrOsnja struje 1000 Cru;' 0,75'"""" 750 pc 20 din (vreme je manje ad efektivnog zbog prekida za regulisanje) 13. Ciscenje pepe\a i sljakc 2~o

175

400

255

270

500

340

500 168000

340

-

48000

12000

\

-

4000

I

I

14. Godisnja ukupns. cena

I I I

Izmcnjivac toplote sa pravim cevima ("registar")

strane prolazi kroz izmenjivac okolo grejnih cevi, koje Sli pregradene jednom pregradom i zagrcjana izlazi kroz gornji otvor. Savijene cevi dozvoljavaju njihovu dilataciju. Radi Ciscenja treba izvud ceo snop (registar) cevi. U slucaju propustanja pojedinih cevi, do njihove zamene mogu se iskljuCiti zatvaranjem njihovih krajeva. IzmeHil1-'W_~ sa pravitn cevima. Na siid 42 vidi se jedan ovakav izmenjivac kod koga se cevi lakse Ciste i zamen;uju. Sa obe strane cevi Sil upertlovane za plocu sarno plata je na jedno; st1'ani pricvrscena za obod - prirubnicu - rezervoara, dok je s druge strane ploCa slobodna a izmedu nje i reze1'voara je zaptivka. Poklopci su sa otvorima i prirubnicama na obema stranamu. Ovakvi izmenjivaci se primenjuju gdc ;e toplonosa para visokog pritiska iii pregrejana (vrda) voda. IzmenjivaCi koji se koriste u instalacijama grejanja postavljaiu se iznad nivoa kotla a potrebno je predvideti mogucnosl lakog demontiranja i vadenja registra. Radi smanjenja toplotnih gubitaka treba ih izolovatL Da bi se izbegli "vazdusni j

310 104160

-

!

Siika 42 -

40

\ I

Slika 41 - Izmenjivac toplote sa savijenirn cevima

156160

! I

!

180000

114240

-

48000 600

-

162840

I

I

106

lO7

jastuci", koji sprecavaju cirkulaciju i smanjuju efekat prcnosa topiote, treba predvideti ispusne venti1e~ Kada je potrebno vrsiti regulisanJe onda se stavliaju ventili za smanjivanje - guScnje - cirkulacije iii za uspostavljanje kratkih spojeva izmedu pojedinih elemenata, Za proracun izmenjivaca treba pretpostaviti da je fdim stadoniran i da je koeficijent prenose konstantan po duzini grejne povrSine. Gubid topiote se, fadi uproscenja zanemaruju. Kod veCih instalacija za grejanje prepofucljivo je da se ubace dva iii vise izmenjivaca i to spojena paralelno. Na taj naein se pri manjim potrebama zagrevanja vrsi isldjucenje pojedinih izmenjivaca. Ako hi se ceiokupna kolicina vode sprovodila kroz jedan izmenjivac to bi dovodilo do osetnog pada pritiska, Otuda i otvori prildjucaka za odvod i dovod treba da su dovoljno dimenzionisani. Bolje je zbog toga i pojedine izmenjivace, koje bi ttebalo iskijuciti, umesto toga kratko spojiti, cime se ne bi poveC-ao otpor (u cevima) vee jos i smanjio. Rede se nailazi na izmenjivace povezane u red jedan za drugim. Instaiacija je slozenija ~ skuplji su prikljucci. Kod izmenjivaea grejanih parom mora se pre puStan;a urad ispustiti vazduh. Kod pare niskog pritiska ovo se vrsi ili direktnim spojem kondenznog voda sa atmosferom iii pomoeu automatskog ventila odmah iza gre,}nog registta. Po zatvaranju pare kroz isti venill so upult. vazduh, Kod izrnenjiva'" koji so zagrevaju parom. ,"-""keg pri!is"" ne postoji upustanje vazduha je, se najoelCe kondenzat odvodi u skup1jac pod pritiskom. Na samom kondenzacionom loncu postoji jedan rucni ill automatski ventil za ispuStanje vazduha, Postoje predgrejaci u kojirna se voda zagreva direktnim meSanjem odnosno ubriz gavanjem pare. u

451

PRORACUN IZMENE k-OLlC'NE TOPLOTE U IZMENJIVACU

Kolicina topIote kOj? se"",men;a u izmenjivacu moze se izraziti sa

Qh:::h A -,k'

(4.5)

fl.t".

gJe je:

A k 1m

povrsina izni-enjivaca kroz koju se vrsi izmena toplote [mZ] koeficijent preiaza toplote [W m -, K-' J srednja temperaturska razHka izmedu oba fluida [K]

Aka se temperature dvaju fluida na uiazu u i izlazu i oznace indeksima 1 ~ 2 i btda se pri tia - t2i > tii - leu, stavi tlu -

t2i

= A tx

a

tli -

t2u

=

{ut

=

in l1t.x &.ty

iJ.tx

- Ac:c 1nll.lz -

[K]

Aly

gde je:

b.fx

vcca temperaturska razlika dvaju fluida na jednom kraju izmenjivaca,

6.l y

f(iJ.l Y\ = D.txJ

Gnmcka interpretadja. funkcije A tm daje d0voljnu tacnost za proracune.

46

KOTLARNICA

p:?st:Orij~ za smes~j kotlova f goriva moraju ispunjavati odreaene uslove da hi se rad odvlJao sa stgum~~cu 1 dob~ efektom. Na osnovu grubog proracuna potrebne kotie!ne topiote (50 Wm ) prosto"l' za zagrevanie ill korueen;em obrasca" 16) al ' 'blifn . k tla . ~ \-" n azJ. se pn . a po~~a. 0 1 ~~vde se vcli izbor broja i njihova vrsta. Iz ovog podatka se donaS! sud I' e'.'-ih ' , k 0 velicIDl ' , prostonJe za kotlamicu ' Ked malih postrolen)'a J UlLll greJanJa mote se otao sta;:ttl u neku s~orednu prostoriju stana, inace treba neminovno obezbediti ~bne ~rost0:XJe za s~eStaj kotlova. goriva',zatim za prevoz goriva i odvod ostataka(Sljake, kada Je gonvo ~galj). Kod upot:ebe tecnih goriva videli smo da se za vece instalacije ~~rvoar ~k~pava zgrade. Pnstupacnost kotIamici mora biti utoliko veta ukoliko Je ,~ po~ro~eIlJe :ec~ radllak§e manipulacije gorivom i Sljakom. KotIovi treba da su tako onJentiSani da l.rn Je b~ pre~nja strana osvetljena dnevnom ill dovoljno jakom vestackom .svetlo~~.1 da su ~ M ureaaji pristupacni. Mora se prostor predvidati da bude dovolJno velild 1 za sluC~J remonta pojedinfu kotlova,

lZvru:

Od~odni kanali za, dimniak !reba da su sto kraei i cevovodi sto sabijeniji. Veea postrojen)a (lZllad 175 kW) treba da lmaJu direktan iziaz iz kotlarnice, Sasvim velika postroJenJa moraJu z.a kotlamice imati odvojene zgrade. gorivo marzju bin odvojcnc ali u neposrednoj b!izini kotlarnice. imati u vidu odmah po dobitku podataka o kotlovtma 1. nJl~ov?m rasporedu,. Z~to je potrebna uska saradnja izmedu proiektant::: ~gr~de 1 grcJanJa. Aka su kotlov~ rasporedeni u gruparna, a ima ih viSe, t~eba predVl~etl potre,ban medupros~or ra~l posluzivanja i okolo kotla (s prednje a ponekad I ~ .zadnJe stra~e U zaVISnOStl vrste kotla) radi njihove rnontate i opravki, V~liCina r:rostoflJa ne zavisi sarno od veliCine kotIova vee i od svih ostalih potrebn~h uredaJa: cevovoda, pumpi, bojiera, razmenjivaca i drugih 3Darata kojih bude bIlo u konkretnom slueaju. . Z8

Sv.e OV.O l?fojektant zgrade mora

fil y Illy

gde ie:

Pro..~torije

all!

onda se razlika A t m nalazi pornocu jednacine: Atx --

maz.z& A tw; je U VD.Znosti kako 7...ll istosmeme tako j Z3 protivsmenw izmenjivace. 1Z.~ se mol;(; p;;edstaviti kao funkcija:

mania temperaturska raziika na drugom kraju izmenjivaca.

. U zavis~osti ve1iCi~e postrojenja Te.sava se i sistem dovoda goriva i odvoda sljake: levk~t;I~ bun~enma,. kolicima} vagonetima na sinama iii viseCim itd. Ne treba

lZostaVlt1 1

dovolJno vdike otvore, koji

Sll

potrebni za unosenje kotlova i de-

109

108

lova u demontiranom stanju kao i dovoljno mesta za sabirace i dimne kanale. Obavezno je predvideti instalaciju vodovoda. ..... , . . U kotlamicama manjih kapaciteta sve instalaCllc I ured.al.l za rU~O\i3nle~, 1 kontrolu rada treba da budu sto je.moguce jednostavniji da bi Ih mogh OPSIUZl-

vati i priuceni radnici. . , Glavni odvodi i skupijaci ne smeju staticki opterccl:3tl kotao .vee treba predvideti odvojene nosate. !vlogu se predvideti i u betonsktm plafomma. Kada se izvrsi raspored kotlova, pumpi, izmenjivaca. ~ dr~gih organa s~­ Ciniti detaljan pk'1n mrcie i cevovod~. ~ri tome :reba VO~1tl rac~na, ~ , potoza,~ <

dimnjaka, dimnjace, temelju, opterecenJu, vodovl.ma struJc, odvodenju vode 1 o..<;;talog sto je predvideno gradevinskim planom. .. Za vecc pogone treba odvojiti masinsko ode1enje u drugu proston)U,. z~ sme~taj pumpi, izmenjivaca i drugih ~'un.kcionu~nit.l organa kao sto su regulac,lO~~ uredaji, glavni ventili itd. Obavezno Je .1 OdV8)an)e komandne table - stoIa ill pulta sa elektrouredajima i instrumentlma. Svuda ostaviti dovoljno meauprostora radi opsluzivanja i de~nontaze cl~menata. Pumpe treba postavljati na pojedinacnim temeljima - fu~da~entl11~a, . Predvideti gde je potrebno i ventilaciju obnove. vazduha . 1, rad1 o4rzavan)~ potrebne stalne temperature u kodarnici. Potrebno )e postav!tl term~metr~ ~~ merenje spoline i unutrasnje temperature okolnog, va~d~ha, Ko~ sym ~re:n~ pogona treba sve predvideti na pianu projekta a ne ostavhatl za kaS01)e na resavanje osoblju koje vrsi montaZu. . . ' . Pored prikljucaka za punjenje kotlova odnosno instalactJe trebu predvldeu

i poiarne hidrante. .. . . " 7 " Fundamenti kotlova treba da su IzdlgnUtl 1 zbog vlage 1 z~og lakseg vad.en)~ sljake. Odvod vode iz kotlarnice spojiti sa kanalizacijom, a gde .~Je nema predVI?e~l baht sa pumpom za izbacivanje. Visinu prostora treba odredttl p-r:ema zahtevlma fabrike kotla. Otvore za dovod vazduha koji se trosi za sagorevan)e, treba takode . ' ~ predvideti, u zavisnosti jaCine kotlo:~. MontaZa kotla i armature se vrSl prema uputstvlma fabnke. Posie Za\' :sene montate obavezno je kotlove ispitati na pritisak i to yodene kot~ove za 1,,5 bar l~nad radnog, a parne na 4 baJa. Tek posle ovoga kotlovl se mogu lzolovau, ako Je to predvideno. y

461

•

¥

PROSTOiUJE ZA SMEIITA} GORIVA

Prostorija za smestaj goriva je iii do s~e lozionice iii iz~ad nje, Pril~z, ~o­ nva zavisi i od vrste goriva i lozenja. Kapacltet ?rost~ra za gonvo treba da 1: s:o veti bar za tromesecnu potrosnju normaine Zlme, Jer" pore~~ ostalog, nabav~u

uglj~ leti ie jevtinija, a ukoliko je nedovoljno iSllseno, da Ima vise vremena za flJ:govo suSen;e. Mogucnost naslage treba cia bude oko 1,5, do 2 ffi. ~ogu se 'pr:d~!­ den jo§ i pregradene komore odredenog kapaciteta da bi se uvek lako ocemla KOlltina goriva, kojom se raspolaie.

461

DIMNJACA Dim iz iozlsta kotlova najceSce izlazi pozadi kroz naroCit,e dimn~ p:i~ljucke} rede odozdo, ispod kotla. Kotlovi i..z dva deia im,aju, po dva d:~nB. pf1~h~uc~a, z.~ spajanje dva iii vise prikljucaka sa dimnjakom oZHiuJe se naroCli1 dlmm kanal kO)1

se zove dimnjaca. Na dimnjaCi mora postojati dovoljan broj revizionih otvora za pregled, ciSeenje i opravke. Dimnjaca treba da je sto moguce kraca, UkoHko se V'odi pod zemljom, treba da je sa sve cetiri strane izolovana slojem vazduha od. 5 do 10 em radi spreeavanja hladenja i vlazenja. Dufina dimnjace (izvan dimnjaka) ne treba da prede 30% visine dimnjaka jer u protivnom moze da prouzrokuje velike smetnje. Pored toga treba da je bar sa 10% nagiba i to sa usponom u pravcu kretanja dima. Presek dirnnjace, treba da je najmanje za 30% veti od preseka dimnjaka. Radi ciseenja od pepela i cadi treba predvideti pristupacne otvore. Gde god je to moguce izbegavati da ovi otvori budu s gornje strane. 463

DIMNlAK

Za manje instalacije centralnog grejanja za dimnjake vaze isti principi kao i za dimn;ake kucnih loziSta. Treba izbegavati dimnjake u spoljnim zidovima, zasebno ih izvoditi za svako loziste i u njih se ne smeju prikljucivati nikakvi drugi odvodi. Za veee instalacije dimnjaci moraju biti iznad svih zgrada da ne dovode ni do kakvih neugodnosti, narocito kada su u pitanju goriva bogata gasovima (kameni ugalj), za koje se ne moze postiCi efikasno odstranjenje dimnili gasova. Kod velikili instalacij a i· zbog visoke temperature odvodnih gasova, dimnjake je potrebno Zasehno zidati izvan zgrade.

463 l ProracnD dimnjaka M

Zbog klimatskih uticaja proral::un dimnjaka ne moze biti precizno izvrsen, Radi obezbedenja funkci;e dimnjaka u pog1edu sigurnog odvodenja gasova i dovodenja vazduha u loziste, treba pri ovome voditi racuna 0 slcdcCim pojedinostima: 1. srednja temperatura gasova ne moze se unapred dati. Prema temperaturi gasova na izlazu iz kotla i odnosa zagrevanja. u kotlu i hladenja u dimnim kanalima dobijaju se razliCite temperature gasova u dimnjaku; 2. ulaz vazduha kroz razne procepe ("fa.15 vazduh") 'moze poremetiti temperaturu u dimnjaku; 3. dimnjak treba da omoguCi proma;u i pri preopterecenju do 30%; 4. dimnjak mora obezbediti promaju i pre njcgovog potpunog zagrevan;a, koje nekad traje i duze vrcmena; 5. na rad dimnjaka ne smeju imati uticaja meteoroloski uslovi - nevrerne, vetar i dr.) 6. dimnjake treba obezbediti od vlage i hladenja. Ceo probkm proracuna se svodi na to da se odredi presek i visina dimnjaka. Ako vee postoje zgrade onda je visina njima odredena pa se iznalazi sarno presek. Promaja koju treba da obezhcdi dlmnjak nailazi, pocev od ulaza u loziste sve do izlaska iz dimnjaka, na razliCite otpore - resetka, loiiste sa slojem goriva, kanali i njihove krivine, klapne za regulisanje i dr. Jacina promaje mora savladati sve ove otpore i do preopterecenja lozista od 30%. Otpori loziSta, odnosno kotla iznose oko 20 do 60 Pa i zavise od konstrukcijc kotla a sa njima nema veze sam dimnjak.

lIO

III JaCID(I, promaje koju mole proizvesti dimnjak racuna se po formuli:

[pal

(4.7)

[Pal

Zo - promaja za savladivanje otpora loziSta VeliCina E, prema jednaCini (4.8) zavisi od V, odnosno Yu, tj. od brzine i gustine gasa - odnosno kolicine. Radi reSenja ove jednaCine sa 2 nepoznate treba prctpostaviti jedan odnos izmedu WH i E. Iz iskustva (po Gr()beru) prctpostavlja se da je:

gde ie:

WH p,

p. H

jacina promaje - depresija [Pal gustin. vazduha [kg m -'] gustin. sagorelih sasova [kgm-'] visina dimnjaka [m]

Sopstveni otpor E

U

(4.9)

gde je:

dimnjaku treba promaja takode da savlada. On iznosi: E

= (-:i-).

lVli

;

Zu

=

paje onda:

Cl'

lVII,

(4.8)

[Pal

[Pal

(4.10)

gde ie: s

v

463~2

koeficijent trenja u dimnjaku zbir pojedinacnih otpora strana kvadratnog preseka dimnjaka [m] brzina strujanja gasova [m s-11

bnaiaicnje otpora dimnJaka

Otpor dimnjaka moze se meriti mikromanometrom. iii . vodeni~:l stubom. Iz razlike dinamicke i statickc depresije merene na u:az~. u dunn.13k d.~blJa se otP~:. Merenjem promaje u podnozju dimnjaka aoblJ3 se dma~Tncka d~preslJa dimnjaka tj. jacina koja treba da savlada otpor_lozist~. OV~y merenJc r:~:mo.~ller:o sa zatvorenom klapnom za vazduh na ulazu U loziste ~a.le statlcku ?~~res~,~ olmn.,aka. U tabeli T - 34 izracunate su karakteristicne velicme za 5 razlicltih Y

VlSlna

H 12 15 20 25 30

I I!

2

3

t.

I

200 0

180

0

170 0 160~ 150~

p. 0,080 0,084 0,086 0,088 0,089

I

I

4

5

I

463-4 Odredivanje preseka dimnjaka Po formuli Redtenbachera nalazi se

(N).

- 34 1

Ked zgrada ie vee unapred odrcdena visina H, ali ako je nedovoljna onda se konstrukcijom povcCa ili sc doda;e ventilator. Ukoliko postoje uslovi da se usvoji raspode1a J /4 : 3/4} onda za svaku visinu H dimnjaka odgovara samo jedna racionalna promaja i obrnuto. Na primer 10l:istu koie zahreva promaiu od 40 Pa potreban je dimnjak sa H ~ 12 m. Na niskim zgradama, ako promaja ne bude dovoljna dimnjak se mora .produziti. Na suvise visokim zgradama ona se maze lako ograniciti.

6

gde je: Ao

R.

p,

Ps-Pg

H(p,-Pg)

0,126 0,126 O}126 0,126 0,126

0,046 0,042 0.040 0,033 0,037

0,552 0,630

H

"

II Ao

I

II fH I R.

=-.~-

n

presek dimnjaka [m' 1 protok sagorelih gasova [kg h -1 vis ina dimnjaka [mJ fakror = 900 - 1800.

(4.11)

Clst

J

Dalje je:

O,BOO 0.950 1,110

I Ovde je temperatura sagorelih gasova {v U ~tupcu 2, u~eta razliCita u zavisnosti visine dimnjaka. Za spoljnu temperaturu )e uZeta 10. 463-3 Odredivanje visine dimnjaka Zadatak proracuna dimnjaka je da se odredi njegova ,:isina i presek tako (~a njegova ukupna jaCina umanjena sopstvenim otpotom dale potrebnu promaJu lozis'lu

gde jc: a ).

;;~

His

*-=V1

(4.12)

udeo promaje koju dimnjak utrosi na sopstveni otpor (povecanje oko 70r;i~) otpor trenja = 0,06 - 0,085 3 do 4 (mesni otpori) 25 do 75 (granice izmedu kojih izraz 4, I! vazi)

lI2

113 T - 35 (nuUlVak)

Za proracune devolino je uzeti vrednost n iz tabele 35. R Ii = se nalazi iz relacija:

Qh

I

= Bn-Hu''t)

(4.13)

RI. = rBI!

(4.14)

odakle ie:

40 x 53 53 x 53 53

x

66

52

462000 1700

489000

547000 1 582000 1600 1550

1650

60

698000

67

768000

gde Ie: Q, = iacina kotla [W] B-1! = potrosnja goriva {W} Hu = donja toplotna moe goriva [1 kg-I] r = masa izgorelih gasova od 1 kg goriva [kgkg-'] "t) koeficijent korisnog dejstva loiista (,....., 0,7) ~

=

75

I 66 x 85

84

x 92

92

74

1700

I

931000

1012000 1800

I

85

1280000 11396000 1850 1800

x 85

1512000 1750

1

11861000 1850

1977000 1800

2210000 1900

2443000 1850

%

2443000 1900

2675000 1850

1 I

Za dimnjake sa okruglim presekom prvo treba ohracunati kao za kvadratni presek i preracunati U okrugli. Za pravougaoni presek na isti naCin sarno odnos strana naiviSe da bude I : 1,5.

0,7

izlazi daje:

463~5

R, .

1

1

Kako se moze uzeti za danasnja goriva da je

r/H. = 0,00225 i

x 66

66

838000 896000 1600 1650 1105000 '1163000 1700 1750

1750

1850

(4.15)

i

640000 1500

0,0025 . Q, = 3 5Q" -, 1000 0,7

(4.16)

Primer za ve:ihe

Za grupu od 2 clankasta kotla od livenog eelika, svaki od 12 m~ grejne povdine, izraeunati dimnjak pod pretpostavkom da visina zgrade odreduje visinu dimnjaka

H= 20m T- 3S

Pri optereeenju grejne povdine od 9000 Wm- 1 ja&a 000 kotla je 244000 W j prema (4.16)

Faktor n ze. prorafun. Bamg preseka ditnnjaka (Din 4705)

Presek

strane [em]

20 x 20 20 x 27 27 x 27

27 X 40 40 x 40

, 10

precnik [em]

I

12

I

Visina dimn;aka [m]

15

20

R"

I

25

I

30

I 105000- I

AI) =

-

-

23

58000

58000 1200

64000

1300

26

84000

93000

1400

87000 1300

1250

1200

111000 1100

128000 1500

134000

146000

163000

[75000

37

192000

210000

221000

244000 1400

279000

1450

1400

1350

45

291000 1600

326000 1600

349000

372000

419DOO

442000 1400

30

1450

1550

1500

I

1400

1550

1350

1500

1300

1450

I I

I

244000 3.5---." 854 kgh- I 1000

lz tabele n"" 1400, pa je prema (4.11)

Reguiisana jaCina loiiHa, [w] Faktot n

1100

=

210000 1250

291000

1 1400

854

. - - = 0.136 m 2

20

""

1360 cm~

fto znaci da prema vrsti zida moZe biti 34 X 40 em.

Za kotlove ispod 5 m2 grejne povrsine ne vrsi se proracun. Postoje norme a visina je najmanje 8 ffi. Za promaje iznad 50 Pa treba izvrtiti proraeun. Regulatora promaje iroa raznih konstrukcija a podaci se mogu dobiti od pro· izvodaca kotlova, koji ih obicno i proizvode. Vecina proizvooaca leotIova daju podatk. i a konstrukclji dimnjaka i dimnjace

za svoje kotlove.

114

47

115

SNABDEVANJE TOPLOM VODOM

471

Danasnji proizvodaci kotlova za vodeno grejanje izraduju, kako je vee pomenuto, i varijante tzv. kombinovanih kotlova kod kojih je u unutrasnjosti ugraden rezervoar (sve vise od nerdajuceg celika) sa odvojenim razvodom. KoliCina vode koji ovakvi kotlovi obezbedu;u za potrosnju priblizno je myna trostrukoj zapremini dodatnog rezervoara po casu sa tcmperaturom oko 60°. Za iskljuCivo snabdevanje toplom vodom koriste se, kao 5tO je p07.nato, bojleri zagrevani gasom iii elektricnom energijom.

VELIaNA BO]LERA

Da hi .sv~ odredila veliCina. boj.ler~ potrebno je ustanoviti dnevno kretan;e potrebne kol1cme tople vode pn naJvecem opterecenju, Jedan takav grafikon je

dat na slici 44. Temperatura vode za odrzavanje cistoce~ kupatila uzima se oko 45°. Treba izbegavati iznad 60°, jer se poveeava dejstvo korozije. Gde je mreza razgranata i ima viSe potrosaca topie vode nonnalne temperature, onda u slucaju nekih potrosaca kojima je potrebna viSa temperatura vode treba predvideti ugradivanje dopunskih zag~ rej.ca. 10 ~i\,

moo_ V :00 . . . 00:

~

f-..J

I

yV

/

/

W

\J~

.~g

•

V

V

eel!>110

,'1".,

,. ,

t/

V ,

~.

~ :.-.J.

V

o

2

•

~b 1\ \ 1--'

b

\ "

',j,.'

,

-,-

7' ,

--. ,:\ V,- t\\\ \\ , ./

j..-

6 tvrt k

,

"

6

e

12

10

vre-me

I. 16

18 20 2]h2l,

Stika 44 - Dnevni graf'tkon prlbliine potroinje vode za Cetvoroclanu porodicu 1. Donja vnda 2. Gomja vrata 3. Pf'iIdiubIk za regulator promaje kod lOtenja sa Cvrstim gorivom R 314" 4. Tabla sa instn.mentilTl£\ (kotIoYSki termostat, sigumosni tetmostat, termometar za meren)e temperatunil vade u kotIu, termometar za merenje ternperatufe vode u bojleru j tattnostat bojlers) 5. Prikljuena cev 6. PrikljuCak za topIu vodu it bojIera R 314" 7. PritdjubV;: ze cfriru\aCiOnl vod R 314" PrikljOOak za dovod hladne vod& u bojler R 3/4"

a.

9.~:za~vodR211Z'

10. DirTlnjaOa 11. Prildju6ak za povratni 'IOd R 2 112" 12. Slavina za punjanje \ ~ 13. Gorionik

Najveee apsolutno opterecenje je kada se sva mesta jednovremeno koriste. Kako to nije cest sIucaj onda iz "dnevnog" grafikona za celu nedelju treba uzeti kao merodavne srednje vrednosti duzih iskol'iscenja a ne vrhove.

14. BojIer

Za stambene zgrade mogu za bojlere da posluze s1edece vrednosti:

15.~

16. Zasun za peru 17. ElektrlCni grejae

18._-,19.Optata

T- 36 Broj domacinstva

stika 43 - Presek sa prednjim i zadnjim izgledom kotla RFB koji proizvodi Fabrika radijatora i kotlova Radijator (FRIK). Zrenjanin

Gde je potrebno obezbediti velike koliCine topie vode primenjuju se izmenjivaci toplote u kojima je primarni grejni fluid pregrejana voda iii vodena para koji su upotrehljeni i za zagrevanje zgrada iii direktno ili opet preko odvojcnih izmenjivaca.

Veliema bojlera

[I]

preko 10 domaCinstava preko 50 domaCinstava preko 100 domaCimtava L"

1

2-4

5-7

8-10

200-300

600

800

1000-1200

100 1 po domaCinstvu 80 I po domacinstvu 70 I po domaCinstvu

117

116 472

DNEVNA POTRO~NJA TOPLE VODE U ZGRADAMA

Domacinstva: lavabo kada bez tusn kada sa tusem svaki tuS Restorani i hote1i: wnivaonik kuparila Bolnice: po glavi na dan Praonice vesa: za svakih 100 kg suvog rublja

481

CEVNI RADIjATORI

Najjednostavniji oblik radij.tora je cev savijena u obliku serpentine. (Slika 45).

5- 15 150-250 250-350 8- JO

1 I I

1

200 I 200-350 I 100-200 I

1400 I

()vakvi radijatori su pogodni jer se cev mo:!e oblikovati taka da ne smeta u pro-

storiji. Toplotni fluid U ovim radijatorima cirkulise kontinualno. Druga vrsta cevnog radijatora je tzv. cevni registar (s1. 46). Ovi radijatori se sastoje iz viSe pravih cevi koje su zavarene u sabirne dovodne i odvodne komore, posmvljene norm.alno na same cevi. Ulazna i izlazna ~omora su razdvojene zbog omogucenja dilatacije prouzrokovane temperaturskom razlikom fluida na ulazu i izlazu. Ova vrsta radijatora je pogodnija za visoke pritiske i temperature. Radi poveeanja povrsine odavanja toplote cesto su na cevima zavarena rebra. Ovim se smanjuje efekat zracenja. Ovi cevni radijatari, zbog svoga relativno neestetskog izgleda, u upotrebi su za radionice, sporedne prostorije i dr. Unekoliko lepseg izgleda su kada se umesto okruglih cevi upotrebe profilisane (s!. 47).

Svakako prillkom definitivnog odredivanja kapaciteta potroine vode, treba voditi racuna 0 uslovima investitora. Kombinovane kotlove i za potroAnu vodu proizVode vee pornenute fume: Radijator, Norrahanunar, Tvomica tennickih uredaja Labin, EMD, TAM, CTC, itd. Odvo· jen. bojlere proizvode Metalno·industrijsko preduzeee Cuprija, Industrija domoopreme BanOVifi. Tiki Ljubljana i dr.

48

RADIJATORl (GREJNA TELA)

Opisani su glavni urec1aji za proizvodnju toplote iii bol;e receno za pretvaranje energije goriva u toplotu, koji se primenjuju u sistemima grejanja. Ovu proizvedenu kolicinu toplote treba preneti, rasporediti i deponovati u odredenim prostorijama. Prenosenje se vcli cevnim vodovima a toplota se deponuje iz fluida u radijatorima (grejna tela) odakle se odaje u prostoriju koju treba zagrevati. Toplota ko;a se dobija u toplotnim centralama u kotlovima prenosi se kroz cevovode fluidima (toplonooama) do radijatora u kojima oni, hladeei se, odaju toplotu. Radijatori, postajuCi topliji od okoline, zagrevaju je hladea se opet sa svoje strane. I ovde je potrebno voditi raeuna 0 higijenskim. uslovima, tj. da se zadovolji stepen ugodnosti, da je zagrevanje prostorije sto ravnomernije, cia zraeenje ne bude potersoo i da se moze lako oddavati eistoea samih radijatora. Kada Sil u pitanju radijatori Za prostorije gde uve Ijudi, treba da zauzimaju sto manje prostora i da su estetskog izgleua. Radijator treba da ima maIu toplomu inerciju i da se odavanje toplote moze po zelji regulisari. Za centralno grejanje postoji vise vrsta radijatora od kojih Sil najcesce u upotrebi: cevni, clankasti i panelni. Kotlovi, alm Sll sffie!iteni u prostoriji, koju tr~ba zagrevati iIi u njenoj blizini, onda i oni vue ulogu radijatora, 0 eemu treba vodiri racuna. 'To je slucaj kod etafnog grejanja ill manjih zgrada.

Slika 4S -

-

:

Stika 46 -

482

....

.J..

~ 1;1

Cevni radijator u vidu serpentine

..

-

- -.

.

i I

I

. .

-

i

~

Cevni radijator u vidu registra

PLoCAsu RADIjATORI

Ploeasti radijatori Sll sastavljeni od dye presovane polustranice od lima, sa vertikalnirn iii horizontalnim kesonima. Vrlo su uzani, stavljaju se na zidove. Manje su jaCine tako da sluZe samo za sporedne prostorije gde se ne raspolaZe sa suvise prostora. Upotrebljavaju se sarno kod vodenih gre;anja lisled svojih tankih zidova (1,25 do 1,5 rom).

118

119 Radi;atori od celicnog lima skoro su upola laksi od livenih radijatora po jedinici odavanja topiote. Mnogo im je jeftinija i jednostavnija izrada i prakticno su bez ikakve inercije. Jedino ako su od obicnog celicnog lima brzo korodiraju i kratko traju. Zbog ovoga danas je vee uveliko tendencija da se izraduju ad nerdajuceg ce1ika Cime i ova; nedostatak otpada. Zavaruju se iii e1ektricnim iIi autogenim zavarivanjem. Manje Stl osetljivi i na mraz. I radijatori od livenog gvozda mogu stradati od korozije narocito kada nisu uvek potpuno ispunjeni vodom. CIanci radijatora od livenog gvozda se izraduju pojedinacno i spajaju niplovima koji imaju izrezanu levu i desnu lozu. CIanci do celicnog lima spajaju se u grope od 2 do 4 zavarivanjem pa se ove grupe dalje spa· jaju niplovima.

b Stika 47 - a) Registarski radt/ator od profilisanih cevi b) Presek cevi sa dodatkom rebara

484

·1 I II :..; ~

A .

r

~

1-- I- -

-t tf iif rl

~

A

I I JJl

Slika 49 - Radijator od Hvenih clan aka

SMESTAJ RADiJATORA

Polotaj radijatora treba da omoguCi lako Ciseenje, slobodno strujanje vazduha i zracenje. 483

Ci.ANKASTI RADIJATORI

Najrasprostranjeniji su clankasti radijatori. CIanci se izraduju bilo od sivog liva ili celicnog lima. Velicine aanaka su normirane u nekoliko tipova a mogu se nizati u proizvoljnom broju do izvesne granice, prema proracunu potrebne toplote za odredene prostorije. Radijatori od sivog !iva su u upotrebi i za pamo i za vodeno grejanje. Od ce1icnog lima upotrebljavaju

,-

r

se obieno samo za vodeno grejanje usled manje otpornosti lima protivu korozije koja dolazi do veeeg izraiaja kod parnog grejanja. Clanci se vezuju, analogno kotlovnim, pomotu

.J~

eelicnih niplova (nazuvica). a. Cianci se mogu sastojati iz ;edne iii vise vertikalnih supijina - stubova, pa se tako razlikuju - jedno Slika 48 - Preseci stuba radi;atora, a.- Ii'veni, - ili visestubni. Na s1. 48a je jedan presek livenog

cetvorostubnog clanka a na s1. 48b presek jednog Clanka od celicnog lima - trostubnog.

Post2vljaju se na konzole iIi nozice. Prvi naCin je boJji ;e.r ne z3"isi od visine poda, pa kako se montazni radovi centralnog grejanja vrse pre postavljanja poda, moze vrlo lako da se dogode greske kod spojeva cevi sa radi;atorima. Radi obezbedenja pravilne cirkulacije vazduha odstojan;e donie strane radijatora od poda treba da je najmanje 80 rum a od zida 50 mm. Najbolje zagrevanje i iskoriscenje prostora je kada / / /::' /: se radHator postavi u nffiu ispod prozora. Ako se usvoji ovo reSenje onda odstojanje gornje strane radijatora od parapeta nise treba takode da je najmanje 80 mm. Ovako postavljanje radijatora uz ,/ spoljne zidove obezbeauje (j b bolju ujednacenost temperaSlika 50 - Uticaj smeStaja radijatora na strujanje vazduha: ture prostorija naroCito kod a - zagrejan vazduh silazi ka podu, boija ujednacenost visih plafona dok kod niskih temperature, b - hladan vazduh sHazi ka podu nema naroeitog znaeaja. avo se koristi pa se kod nizm plafona radijatori sme~taju ka srcdini zgrade cime se znatno skracuju vodovi i pojevtinjava instalacija, Uticaj polozaja radijatora u jednoj prostoriji jasno se vidi na slici 50. Kada je radijator sme~ten pored hladnog zida iii pod prozorom, bolja je ujednacenost temperature usled silaZenja topie vazdusne struje do poda.

b-

od presovanog lima

Spoljni izgled radijatora od sivog liva sa presekom kod spo;a Cianaka vidi

se na 81. 49. LakSe se odrtava cistoca na radijatorima sa manje stubova. Sa jednirn su sasvim glatki. ali im je zato grejna pomina relativno manja.

"-

"

121

120 Ako se radijator i2. nekog rmoga more: diet '0isoko, onda jt_' obw.vezno na¢initi pregradu kao na siici 51 inace bi se toplota zadrZavala sarno u gomjem. del11 prostorije.

Projeka'i: grejanja i nabavku njegovih elemenata potrebno je tesno koordinirati sa projeictom i izvodenjem gradevine jer usled eventualnih nesiaganja moZe doci do vrlo te.skih situadja pa i onemogucenja izvodenja kako je predvideno. 485

-:..,-------:_-:.;:---.:: -..,:.-- -.; ......---....--- ..... -'------..:--... -------..,:- --

-.,:

=~

IdASKmANJE RADlJATORA

Radi prilagodavanja izgleda radijatora okolnom nameStaju u estetskom pogledU, uredenju stanova, postavijenim tapetima i sl. primenjuju se zakloni radi;atora. Ovi zakloni u veeini slucajeva mogu umanjiti efekat radi;atora za 5 do 30% ako nisu strUCno izvedeni pa ih treba izbegavati, u protivnom treba ovo wati u vidu i predvideti odgovarajuce poveeanje radijatora, koje sa dodatkom zaklona poveeava i ukUpnu cenu koStanja.

.,.;,.

2.

1.

OJ~

50

Slika51 - Radiiatol." visoko posta1l1jen;a-strujanje~ deflektorn., b - strujanje sa deflektorom

o

VeCi broj radij.tora daje boiju ujednai:enost temperatur.; aii. \0"0 ""ii""tinije rdenje pa za veee prostorije treba nai:i neki kompromis. Tv ;00 interveniie i moguenost smdtaja i velitina radijatora dobivena proraamom. Ako po proracunu. izade da je radijator suviSe veliki onda se deE na 2 ill vise. Ne sme se ni pretenvati u duZini radijatora jer mu se pogor.Sava strujanje fluida cime se i koeficijent korisnog dejstva radijatora umanjuje, Kod vodenog grejanja ne treba cia predu broj od 40 clanaka • koC' "arnog 30.

j

0

1

50

,~

S1ika 52 -

3.

5.

~ £

~

F~A~ir 0

Q

o

£

4.

Ovo su krajnje granice koje ne treba uvek iskoristiti. Treba dalje imati u vidu da pove6ma visina radijatora smanjuje cenu ali i njegovu efikasnost. pa ako je u ritanju veti broj radijatora i to iziskuje jednu investicionu i eksploatacionu kalku.~liciju. Odavanje toplote kod clankastih radijatora je vece Konvekcijom nego zracenjem, kole se vrsi normalno od povriine, a ove sU kod ovih radijatora VeC1nom okrenute jedne prema drugima i tako su bez velikog uticaja. Ovde trebs ponoviti da toplotni zraci ne zagrevaju vazduh direktno vee preko predmeta na koji pada;u. Zbog ovoga treba omogu6iti cirkulaciju vazduha oko radijatora ds hi. se obezbedio prenos toplote konvekdjom, koji je ovde dominantan. Ovo zahteva da se ostave dovoljni meduprostori i omoguCi lako Ciseenje radijatora. Ponekad je moguce i veStacki pojatati drkulaci;u vazduha otvorima u zidu iii ventilatorima time se znatno pojacava odavanje toplote radijatora. Od:wanje toplote radijatora na zracenje iznosi od 10 do 30% od ukupne odate toplote. Akc treba razmestiti radijatore u uzanu a visoku prostoriju kao! npr. u stepenistu onda se oni grupiSu po jacini u donjirn delovima sa progresivnim smanjenjem prema gore. Bez velike greAke moZe se jaCina radijatora U ovakvim prostorijama rasporediti tak9 da, deleCi prostoriju po visini na 3 de1a, u donju treCinu dode 50% od ukupne jacine radijatora, u srednju prema dobivenom proracunu a u gornju ostatak. Kada je spoljni zid) kod koga bi trebalo postaviti radijatot;. isuvise hlacian, onda se postavlja izolacioni sloj.

5

A

0

6.

•

'0'

~

SO

50

~

50

0

).---.< Masltiranje radijatora punim i. re§etkastim zaklonima

Kako ovi zakloni mogu dovesti do ometanja dohrog odr:tavanja eistoee, treba predvideti njihovo lako skldanje, radi c;seenj. radijatora. Ovi zakloru-obloge mogu biti od metala, lepenke,lesorrlta, drveta, metalne resetke i dr. Sest razlicitih vrsta postavljanja ovm obloga prikazano je na sl. 52. Promene koje one izazivaju U odavanju toplote radijatora, izraiene u % date su u taheli T - 37. Promena odavanje toplote usled maskiranj& radijatora

T - 37

!Vrsta obloge I

I ii I 2

I

~

I

5 6

'

Odavanje toplote menja se za (%1

Dimenzioni podaci dimenzija A prema sl. dimenzija A prema sL dimenzija B = 0,8 A, dimenzije E = 0,5 A dimenzija E = A dimenzija E = 1,5 A dimenzija E = A kako je na slici

B = 0,8 A B = a,s A C = I,5A i D

=

A

t~11

-30 -5

122

123 Ovde Je A = sirina radijatora

doei 486

+

100 mm.

Projektant grejanja mora biti pretbodno obavesten kakvi ce zakloni ili obloge obzir tako da on 0 tome vodi raeuna prilikom proraeuna.

U

OPSTE PRIMIlDBE

Cla!1kasti radijatori dol..e iz fabrike spojenih <'lanaka prema zabtevu. Na svakom radijatoru se predvida regulacioni venti!.

Posle izvrSene montaie ce10kupna instalacija se ispituje na pritisak koji treba d. je veCi z, 1,5 bar oct pritiska rada kotla, ali najmanje 4 bara. Instalacije parnog grejanja niskog pritiska se ispituju na 4 ban. Smatra se da je instalacija ispravna ako potreban pritisak, postignut TUenOIn hidraulicnom I?umpom, posle 10 minuta ne opadne vise od 2%. Radi;atori se isporueuju premazani zaStitnom bojom, ali se na lieu mesta, posle ugradivanja bojadisu belim, sivim iIi nekim drugim lakom. Zracenje radijatora ne zavisi ad vrste boje vee neznatno se poveeava bojadisanjem pOvrSina, pa

je ono bolje nego sa neobojene povriine livenog gvo:lda. Premazi aluminijum-bronzom smanjuju efekat zracen;a u odnosu nB pre~ maze uljanom bojom ili lakom. Orijentacije radi ovako izgleda odavanj. toplote sa jedinice nekih razliCitib povclina razlicitog matetijala:

glatke metalne pomine

sivi liv neobojen farbane povrsine cadave povrsine

0,65 - 1,90 14,00 15,50 16,75

" "

"

Ni za radijatore nemamo JOB nase definitivne norme pa tipizirale pojedine vrste radi;atora.

S1ib 53 - Radijator •.Plamen" Ljevaonice teljeza i tvornjoo strojeva. Slavonska Pofeg.a sU

fabrike same

U naSoj zemlji proizvode se radijatori ito: - clankasti liveni od celicnib legura: Fabrika radijatora i kotlova Zrenjanin, - vi!estubni: Tennik 2, Zelje.sra IIijaS, IIijaS, ljevaonica ,,P!amen" S1avonska Potega, - rebrasti: ,,Potega", Fabrika radijatora Lopare, - plocasti: ,,Mediteran". Proizvo
124

125

6

Siib 5S - Celicni panelni mdijator fabrike "Jugotenn". Gnjilane, u pogonu

Stika 56 -

Aluminijumski radijator ..Mural", Gorenje

min. 12."

1. Konzola za zid IS 100176 -drana 12

2. Podia!na plotica M 10 JUS M.a. 12.012 3. Vijak za beton M 10 x 100

4. Navrtka M 10 JUS M.B. 1. 601 5. Ugaona konzols IS 100/76 - strana 12

6. Vijak sa iestougaonom glavom 7. Plaltil:ni ~

1:8

drvo M 10 Yo 56 JLlS MB 1. 500

8. Nozica IS 100176 - !trans 12

Montaia na zid

.NUD nog1ca

Slika $7 - Celicni radijator tipa •.MOL" fabrike "Marko Oreikovic", Licki Osik, sa viseeim i stojeeUn naellom montate

SUka 58 - Tri varijante ~ontate celi¢nih pljosnatih radijatora fabrike ..Tennal", Lopare: na be'tonsktt, "dxVenu i staklenu podlogu

127

126 T-41 Radijatori ..Termik"

T - 38

I, Razmak I [mmJ

I

Brni stubova

I

I

I I

I

II

2 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5

II

j

Visina [mmJ A

I

I

B

I

I 680 880 980 580 680 880 430 580 680 880 880

600 800 900 500 600 800 350 500 600 800 500

\

•

I Sirins [m:n]

c

I I

Sadtiaj vade [I]

I aank. [kgJ

I

70 70 70 110 110 110 160 160 160 160 220

I,

Tezina I

II

0,65

0,87 0,78 0,88 0,90 1,21

0,80 1,15

1,30 1,50 1,50

3,5 4,6 5,0 4.4 5,3 7,1 4,5 6,0 7,0 9,7 7,7

I

i'2 .-«

1-fi..,b ; povriina 'O~"'7

~

Grejna

I

~-~S

[m'J

I

j~H~

I

0,14 0,18 0,21 0,18 0,22 0,28 0,19 0,26 0,31 0,40 0,35

, I

i

'" 4

~

9,0 9,1 9,2 9,0 8,6 8,5 8,6 8,6

714

4

1104 454 604

4 6 6 6

71'

904 1104 604 1104 300 608

6

6 7 7 9 9

8,4

8,2 8,1

]~

",,-

374 524 634 1024 374 524 634 824 1024 524 1024 208 516

132 132 132 132 194 194 194 194 194 225 225 290 290

~

u

I ~~ ~~ I

f-<'"

O~65

8.1 I •• I ~~

1,30 1,70 2,10 3,30

0,85 1,15 1,65 0,95 1,30 1,55 1,50

1,80 0,90 1,95

2a

0.13 0,17 0,21 0,33 0,19 0,26 0,31 0,40 0,49 0,30 0,56 0,18 0,39

1,90 2,60 3,10 4,00 4,90 3,00 5,60 1,80 3,90

2,00 2,45

Koeficijent proiaza toplote [Wm- 1 X:- 1 J

vodu

I za pam

11.89

12,89 12,65

11,77 11,36 11,36 11,78 11,58 11,29 10,83 11,26 11,46 11,11 11,77 11.71

12.22 12.06 12,67 12.49 12.06 11,93 11.77

12.36 11,55 12,64 12)1

=

Kod svih radij_tora duiina clanka je D 45 mm, osim kod devetostubnih gde fe D = 50 mm. Koeficijent k SO smanjuje poveeanjem grejne povrsine, tako ako su radijatori od 5 ill 10. Clanaka onda Co k imati sledeee vrednosti:

Radijatori "Higijenik X"

T-39

Razmak [mmJ B

Visina [mm] A

Sirina [mmJ C

814 594 524

900 680 610

Sadriaj

[IJ 1,40

150 150 150

Teiina

Grejm povrSina

[kgJ

[mil]

aank.

vode

I

0,31 0,22 0,20

8,5 6,9

1,04 0,91

T-42

6,4

Bro; stubova

Radijatorl ,,Higijenik" II i ,,Plamen" (Waduju Be po istim dimenzijama)

T - 40

Visina fnunJ A

I

454 604

4

Kod svih veliema D = 60 mm. Koeficijent k se odnosi na srednju temperaturu vode 80° i temperaturu prostorija od 20°.

II

.~ ~ ;;: .....

." U 'lj~

900 680 610 550 450

II I

I I

I I

Razmak [mmJ B 814 594 524 464 364

I,

Sirina [mmJ C

I

I I

i

I

200 200 200 200 200

I I

i

II i ,

I

Kod svih ovih radijatora je D = 60 mm.

Sadriai vode OJ 1,55 1,20 1,12 1,08

0,88

I

I

I

! iI

Teiina clanka

[kgJ 12,4

9,4 9,0 8,7 6,9

I

I I

Greina povdine [mil]

0,39 0,30 0,27

0,24 0,20

I

I,

I

I Ore;na I I

Visina A[mmJ

Grejm po-

vtIina [m2]

k Za vodu

4 4 4 4

454 604 714 U04

0,64 .0;;7 1,03

9,59 9,t5

1,63

8,87

6

454 604 714 904 U04 604 U04 300 608

0,97 1,30 . 1,55 1,97 2A2 1,49 2,78 0,91 1,94

9,46 9,39 9,00 8,93 8,73 9,32

6 6 6 6 7 7 9 9

I

I

I za pam \ 10,37 10,15 9,77 9,39

8,98

8,70 9.• 55

9,04

10,26 10,00 9,64 9,46 . '9,36 I ,9,91

I I

9,21

I

Za vodu

1,28

9,28 9,20 8,60 8,42

2,06

II.

1,94

1,73

3,25

( i

I •

2,60 3,10 3,95 4,85 2,99 5,56

I i !

1,83

10,21

9,70

[mil]

II II

II

3,89

I

I k

povriina

9,16 8,93 8,62 8,46 8,34 8,78 8,28 9,10 8,75

za paru

I I

I

9,90 9,75 9,34 9115 9.76 9,56 9,20 9,07 8,92 9,41 6,85

9,82 9,16

I, 487

PRORACUN RADIJATORA

Velicina radijatora se odreduje Da osnovu proratuna potrebne kolicine I~·'l:!:~·'-: lote koju on treba da oda za 1 cas, a u odredenoj prostoriji. Dobijena VeliC~.:/.;",po-.,_~ ~.~~.; \"';~.<'_~ mine radijatora se koristi za dimenzionisanje iz odgovarajucih tabe1a ill kar;oga. ~.~,: :':; -:\

~~:: ···~·.;;i

129

128

gde Ie:

Kolicina toplote QR koju odaje radijator dobija se po opStem obrascu:

OR cp

\ QR = AR k etF - to) \

[WJ

QR AR=---k (tF - to)

(4.17)

[m']

(4.18)

gde ie: An grejna povrsina radijatora [rnZ] k koeficijent prolaza topiote radijatora [W m- 2 K] IF - srednja temperatura grejnog fluida [OC] to - okolna temperatura [OC]

Grejni fluid moze biti vodena para, voda ill u novije vreme i druge teenosti (specijalna ulja, antifrizi i dr.). Za teem grejni fluid njegova srednja temperatura se uzima kao aritmeticka

sredina temperature !eenosti

nB

tF

=

ulazu i izlazu iz radijatora: tFu -

tFt

rOC]

2

gde je: tF.

tp£

= temperatura t.enosti (vode) na u1azu u radiiator = temperatura teenosti na izlazu radijatora

rq

CC]

Iz (4.17) 50 dobija:

[W]

(4.19)

-

protok teenosti kroz radijator [kgh-I], masona kolieina topiote fluid a [1 kg-I K-Ij.

iz jednaeina (4.20) i (4.21) dobija se uvid 0 uticaju temperatura razvodne i povrat· ne teenosti (IF. i lFi) na izbor pojedinili elemenata postrojenja.

Vidi se odmah da je grejna povrSina radijatora u obmutoj srazrneri sa srednjem temperaturom tecnog fluida. Rako je za sada za vodeno grejanje u upotrebi veCinom voda kao teeni fluid, uze6e se daje njenD; temperatura izmedu kotla i radijatora 90°. Razmatrace se samo uticaj povrame vode. Jednaeina (4.21) pokazuje da ¢e pri konstantnom QR smanjenje temper.turske raz· like tFu -tFi' odnosno povecanje tn, izazvati povecanje protoka, tj, i pove~anje precnika cevi. Dalje treba imati u vidu da ovo smanjenje temperaturske razlike povla~i jo! za so· born i smanjenje napora PH sto takode utiee na dimenzionisan;e mrde. Znaci poveeanje temperature izlazne vode iz radijatora tPi odnosno temperature fluida u povramoj mrdi izaziva povet:anj e protoka a smanjenje povriine radijatora i napora, drugim reeima jevtinije radi;atore a skuplju mreZu. Zbog ovoga proj~tant mora izvrSiti analizu ceoe kostanja i utvrditi 8ta ce bid povoljnije u krajnjem slucaju uzimajuci u obzir i investicione i eksploatacione trOsko\le. 0 Usvojene temperature za vodeno gravitaciono grejanje jesu: tFu = 90 i tF' = 70°. Kada se u grejaniu ukljueuje pumpa radi obezbedenja cirkulacije i njenog poveeanja (pumpno grejanje), onda je nap~r osetno veCi, pa se uzima vece tFt eime se pojevtin;avaju radijatori. Meautim, smanjeI\ie ovih temperatura poboljlava higijenske i eksploatacione uslove, pa radi toga treba unekoliko prihvatitf i vece tro!kove. Temperatura f1uida kod pamog grejanja niskog pritiska je 100°, tj. ona odgovara temperaturi zasicene pare na odgovarajucem pritisku. Koefici;ent k dat je u tabelama T -43 i T -44, u zavisnosti fluida, oblika radijatora odnosno preenika cevi. U ovim tabelama vrednost k je data za temperatursku razliku A

ut =

'Pet

+ EPt 2

odakle ie:

to

gde je, kako je reCeno, uzeto za vodeno grejanje: [m']

(4.20)

tpu = 90°;

tFi

= 70°;

to = 20°

odakle je

At = 60°

Kollema topiote koju odaje radijator ravna je koliCini topIote koju fluid tpu na tPb deponuje u samom radijatoru a koja iznosi:

Medutim, kako k zavisi od 6. t onda za promenjene uslove t'pu, t'p, i to treba izvcliti korekciju prema novo; razlici 6.t' pa se korigovani koeficijent prolaza Ie za clankaste radijatore nalazi po sledeeem obrascu:

iz mreie; hladeei se od

I

QR = OR . Cp ('Fa - tn)

I

[W]

(4.21)

I k'=kl¥,

(4.22)

130

131

Kod parnog grejanja At je uglavnorn konstantno pa je k dato u stl oblika radijatora.

zavisno~

Iz gomjih podataka nalazi se ponehna povrSina radijatora:

I

~

AR= .. k· 6.,

I·

(4.23)

(m']

Medutim, ako je vee proracunata povriina radi;atora AR po prvobitnim uslovima tfL> It i to pa je potrebno korigovati za nove uslove 1',,> t't it', tj. ad fl.t na At ooda se .moze sa dovol;no taenosti to direktno izvrsiti bez traZenja novog k'. To se vrsi po sledeeem obrascu, gde je A'R nova pOvrSina radijatore: 6., )1.25 A' R = AR:;; (

I I

49

KONVEKTORI

Konvektori spadaju u vrstu cevnog radijatora, na kome Sll gusto nataknuta rebra iIi lamele od lima pa su poznati pod nazivom joS i lamelasti grejaci. SmeSteni su u narocita udubljenja - sahtove i irnaju deflektore od lima koji usmeravaju kretanje vazduha, koji odozdo ulazi hladan, greje se penjuci se i zagre;an izlazi na gornjem otvoru. Shematski izgled konvektora i njegovog postavljanja vidi se na s1. 59 (Preduzeee "Tennoelektro"). Odavanje toplote je pretdno konvekcijom, odakle im i ime potice. Zracenjem odaje neznatnu kolicinu toplote preko opIate ili pregrade.

(4.24)

(m']

Prema tipu radi;atora koji se usvoji iz kataloga firme, u kome su dati podaci o grejnim povrsinama pojedinih clanaka, odreduje se potreban bro; Clanaka za

svaki radijator. Danas se cIanci izraduju sa povrSinom od 0,1 do 0,6 mil. Ukoliko se koeficljent k ne dobij. iz podataka proizvodaea, moze posluZiti ,ledee. tabela T -43. KoeflclJen, k za radllatore [Wm-'j

T-43 •

!

Razmak niplova u [mm]

I

Parno grejanje

lirina aanka [mmj

I 100

I I

I

I

•

300 500 600 1000

II

Vodeno grejanje

I

I I

9,30 9.00 8,84 8,49

I

I

150 8.96 8,49 ·8.37 8.14

I I

200

II

8,60 8.26 8.14 7.79

I I

I

250 8.26 7.91 7.79 7.44

I

100 10~8

10.23 10.12 9.77

I I

150

I 10,00 9~4

9,42 9.19

I i

200 9,65 9.30 9,19 8,84

I

250

I

9.30

I I I

I Stika 59 -

Sematski izgled postavljanja konvektora

8,96 8,84

8,49

T-44 spoljni preenik [mm] vodeno grejanje parno grejanje

do 50 10.82 - 13,49 11.64 - 14.65

50--70 10.35 - 12.91 11.17 - 13.96

preko 70 9,89 - 12.33 10.70 -13.38

I I

Koeficijent k za otvorene rebraste cevi: za vodeno grejanje: 4,5 - 6,0; pamo grejanje: 5,2 - 6.5. Radij.tore gde god je moguee, treba postavljati pored hladoih pregradoih povrSina (spoljnih zidova, ispod prozora) jer se postiZe bolja ujednaeenost temperature prostorija. Osigurati dovoljnu pristupacnost radi c;seenja radijatora jer se zaprljanim radijatorima spreeava odavanje toplote konvekcijom, koje je kod radijatora dominantno.

Slika 60 - Postavljanje kon-

vektora u nisi

Slika 61 - Postavljanje konvektora u kupatilu

Postavljaju se u zidnim otvorima iIi nisama stO niZe a strujanje vazduha se poveCava visinom obloge-maske koja dejstvuje kao dimnjak a jos i suZavanjem okolo cevi - grejaca. Ovo povecava efekat konvekcije a time i brfe zagrevanje prostorije. Ce10kupan efekat zagrevanja zavisi od povrsine grejaca, vrste fluida odnosno njegove temperaturske razlike povrsine grejaca i okolne temperature, konstrukcije i oblika od cega zavisi efekat konvekcije. JaCina se pode.sava, pored reguliSuceg ventila, jos i zatvaranjem otvora za prolaz vazduha koje se postiZe narocitim zaluzinama. Ovaj drugi naein je podesan za prostorije koje se ne moraju zagrevati, a zadrfavajuCi topao radijator, ne postoji opasnost njegovog smrzavanja kao kada se on iskljuci. Konvektori se primenjuju i kod vodenog i kod parnog grejanja, za visoke pritiske i temperature. Specificki su jeftiniji od radi;atora usled jednost8:nije iz~~de i svoje manje teZine. Zagrevanje se br:i:e postiZe usled manje kolicine flwda .li. nJlIna. Nedostaci Su im teSko odrZavanje tistoCe zbog prasine koja se talOZl 1 pored cfrkulacije vazduha. Zbog ovog im treba predvideti bar lako skidanje oklopa raeli cisCeo; •. Nisu dovoljno higijenski. i podesni su samo za visoke prostorije, radionice i s1. koje se ne moraju stalno zagrevati.

132

U naioj zemlji konvektore izraduju preduzeca "Termoelektro" i ,,14. decembar" u Beogradu. Slike 60 i 61 pokazuju neke od n.cina post.vljanja konvelctor. koje izvodI "Tennoelektro». SIika 62 pokazuje grejac sa lamelama. U prospektima ovm predu..a. dat! au svi tehnlck! podaci 0 raznim tlpovima konvektora koje oni izraiIujn sa upntstvima I dlmenzijama za ugradivanJe.

ODELJAK V

5. RAZVODENJE TOPLOTE 51 SUka 62 -

GrejaCi konvektora ,,14. decembat"

Na kraju da se pomenu panelni radijatori, koji se sastoje. ?d grej~ tela ugradenib u velikint povrsinama plafona, zidova iIi podova, lIi komb~ovano Mogu biti zagrevani vodom i elektricnom strujom, 0 njihovim osobinama 1 konstrUkciji biee govora u odeljku VI panelnog grejanja.

OrSTiDEO

Za transport toplono!e (fluida) centralnog grejanja od proizvodaca toplote - kotla ill solamog radljatora slUz1 razvodna Glavni element! mre1e au ceviodgovarajutih dlmenzlja. Pored cevi dolaze joi ; drug! razlic;t! spojni i reguliJufi uredajl.

mreta.

Kako eevi taka i svi ostali uredaji koji su u upotrebi za nonnalne instalacije,

normirani su i nalaze se U odgovarajuCim. prirucnicima i katalozima pa ce se zato dati njibov kiallk opis bez detaljnog proucavanja. Sematski prikaz raznih elemenata dat je u prilogu pa je pozeljno da se takvo oznacavanje

primeni

prilikom izrade projekat:a.

Podaci za cevi su: spoljni i unutraAnji preCnik, tetina po duinom metro

. i materijal, pored drugih koji ovde nisu potrebni. Normirana im je duiina obieno 6 m. Za centralna grejanja u upotrebi su cme ccliene cevi sa tankim i debelim zidom, sa savovima i bez sava. Za vodovod su u upotrebi pocinkovane ce1icne cevi. Debelozidne cev1 su sa i bez iava i obicno se koriste do precnika od 2" (2 cola) := = 2·25,39 rom .., 5 em (njiliove standardne mere se daju obleno u colima, ail i ove kao I ostale mogu imati dlmenzlj. u melat$kom sistemu. tj. u milimettima). Cevi se spa-

Stika 63 - Nazuvica ( •.mui") sa navojem

jaju bilo ,,mufovima" (nazuvicama) iii zavarivanjem. Za spajanj. sa mufovima na ovim eevimaje izrezan na oba kraja vitvort navoj (slike 63, 64, 65).

134

~-

135

---

~

-,---

\ Cf'V

i

sa G
Slika 64 _

t

Ravno zavarivanje cevi istog preenika

"I

Slika 65 - NaCin zavarivanja cevi razliCitog preenika, a - prosiren manji preenik, b _ smen veCi preenik

Na mestima gde veza treba da omoguci povremeno demontiranje. ill je nije moguce izvesti na jedan od pomenuta dva natina, onda se izvodi pomocu prirubnica ill holendera (slike 66, 67 i 68),

Slika 66 -

Koleno sa holenderom

Tankozidne cevi nemaju navoj i spajaju se ill zavarivanjem ill pomocu zavarene prirubnice ill pertlovanjem sa holende· rom.

$~_C!, ~~ ~ ---,-_

+

I

, -+,-,+-,_._,_._,-1I

Obrada kraleva

prom. DIN 2559

Svi prikljutcl i spojni de10vi (uobitajeni nazivi u lIgovini ,,fitinzi") su standardizovani_ UCvriCenje i veSanje cevi se mi pomoeu razli¢itih nosaea ill vodica koji su ubetonirani u zidu. Mora se uvek voditi racuna 0 moguenosti dilatacije. Neke vrste nosaCa su pokazane na sl. 70 (vodica na vertikali) zatim na sl. 71,72 i 73 razliCiti nosaCi u vidu se!ni i ogrlica.

d.

r,

Radi promene pravea, cevi se iii savijaju iii na takvim mesrima spajaju pomotu kolena. Savijanje cevi se vrSi ill u hladnom ill u toplom stanju u zavisnosti njihovog preCnika i materijala, Tanje cevi se savijaju u hladnom stanju. Da se presek ne bi na savijenim mestima osetnije smanjio, cevi se prilikom savijanja -L.U..L., _ . ~._ ispunjavaju peskom ill smolom, Za bIte i preciznije savijanje potrebSHka 68 - Spoj cevi prirubnicom no je napraviti odgovarajw!e alate. Pre montaie treba dobro pregledati da Ii su cevi iznutra ciste. Ukoliko nisu potrebno ih je oeistiti. Ako skretanje s pravca treba izvesti pod uglom od 90° onda se cevi ne savijaju vee se upotrebi umesto spojnog mufa koleno. 1 Sta10i ogranci so izvode zavarivanjem. Ovo treba soi lidno i precizno miti drZeCi se ustanovljenih propisa zavarivanja, koji su i kod nas \~ u vaZnosti. Jedan ogranak je pokazan na sl. 69, Radi obezbedenja zaptivanja navojni spojevi se pre 111m 1m navijanja omotavaju kucinom ~SSS5SSSSSS\\5 SI}S5SSSSSSS>S55sssH natopljenom minijumom ill Slika 69 - Ritevanje cevi zavarivanjem lanenim uljem ("fimajs").

1----

J..-----d,----!

SUb 71 -

r------D------i Stika 67 -

Nosat za tanje cevi

Presek prirubnice ("Energoinvest", Sarajevo)

-~ ~~LAP

Za raevanje sluZe razliCiti T - komadi i "krstovi", obicno pod 90° ali mogu biti i pod drugim uglovima (45°, 60°). Najrnanja dimenzija cevi. koje se upotrebljavaju u instruacijarna centralnih grejanjl je 12,695 nun (1/2"), za gravitaclono, a za pumpno 9,525 mm (3/8"). Slika 70 - Vodka za yeitikalnu cev

SIiIta 72 -

Nosae za deblje cevi

137

136 Istezanje celicne cevl usled zagrevanja od 0 - IOO·C je pribliZno 1,2 nun po dutnom metru, Da ne hi do!!.o do njihovog prskanja usled ovoga u pojedine vodove se ubacuju narociti kompenzatorl. Postoje tri osnovne koncepcije: U obliku lire ill slova U (na s1. 74 i 75), klizni kompenzatori (s1. 76) i

2-3)0

aksijalni u vidu hannonike (membrane) s1. 77 i 78). Slika 78 -

Slika 74 - Dnatadoni kompenzator

,,Lirt/'

Slika 75 - DiJatacioni "U" kompenzator

Sematski izgled membranskog kompenzatora

SIika 79 - Mere za ugradivanje "Lira" i "U" kompenzatora

Klizni kompeilzator zauzima mnogo manje mesta ali je skuplji i mora se staviti zaptivka koja nije dugotrajna pa se mora zamenjivati. Kompenz.tor u vidu hannonike ima iste nedostatke kao i prethodni jer mu lhn od kog. je izradeua hannonika, koja prima dilamciju, vre!Ilenom prska pa se i ona mora zamenjivati. Dimeuzije kompenzator. treba izabrati premo veli8ni dilatacije lll1'<2e, odnosno deonice, koju on kompenzuje. Sve vrste kompenzatora treha stavljati u sredinu izmed"u evrstih taaka. Treba voditi racuna:

0

tome da se racva, koja ide ad cevi koja je izlo1ena

dilata~

ciji pod uglom ne pricvrsti suviSe blizu mesta savijanja, ve6 da se oatavi dovoljno rasto

8

janja kako bi se taj deo mogao bez smetnji savij.ti, zbog dilat.cije gI.vnog vods, inace bi moglo doCi do smicanja, odno8Oo do prskanja kod spojeva covi.

stika 73 -

NosaC za vile cevi

Stika 16 -

Klizni kompenzator

Kada zgrada nije visoka, u vertikalnim kracima kompenzatori nisu ni potrebru."Cvrsta taCka"se stavi u sredinu voda da se dilatacija raspodeli na dva de1a. Potrebno je same voditi raCuna da ima dovoljno odstojanja izmed.u voda i radijatora da ne hi doolo do smicanja. Sve !to je navedeno u op.ltem delu

Takoc1e veza cevi sa nosaCima ne srne biti evrsta vee treba im omoguCiti klizanje u njima. Ukoliko se cev vodi pod uglom onda ni;e ni potrebno na toj re1aciji predvid.ti kompeuzatore do mesta ui:vrScenja, jer sam ug.o vrSi tu uJogu.

0

razvodenju toplote kod centralnog grejanja

vaZi i za solarne instalacije.

52

PODELA MREZE PREMA KRETA,NJU FLUIDA

Cevni vodovi kod centralnih grejanja prema funkciji se dele na razvodnu (odvodnu) i povratnu (dovodnu) mreZu. Prema njihovom orijentisanju dele se joS na vertikalne i horizontalne krakove (vertikale i honzontale). Vertikalni vodovi, prema smeru cirkulacije fluida, mogu biti usponski i silazru. Vodenje i nacin smeStaja mrde zavisi od sistema grejanja i namene prostorija kojiroa prolazi mreta. U prostorijama za stanovanje nije pozeljno da se vidi rna kakva mreia cevi. Prema tome vertikale se izvode u zljebovima, koji su za tu svrhu predvideni u zidovima. U prostori}ama U kojima se ne stanuje cevi se mogu postaviti i otvoreno na zidu pomoeu pomenutih nosaea. Ve1icma zljeba treba da omoguCi, pored smeStaja svih predvidenfu _cevi, &1ika 77 -

Kompenzator u vidu harmonike

Kompenzator u vidu lire jednostavan je i najsigurniji u radu, samo zauzima dasta prostora. Na 51. 79 dat je odnos visine kompenzatora CU) i duZine pravog dela voda izmedu evrstih oslonaca.

jos i farbanje i izolaciju. Sve cevi, bilo otvorene bilo da su u iljebu, treba najpre

premazati minijumom a potom one koje ostaju otvorene jos i farbom i lakom istog tona kao i radijatore, dok zatvorene cevi treba omotati specijalnom talasastom hartijom, ukoliko nije predvidena odredena vrsta izolacije.

139

138

53

PODELA PREMA POLOZAJU RAZVODNE MREZE

Horizontalna mrda moze biti postavl;ena bilo iznad bile ispod radijatora. Prema tome se razlikuje gornji iIi donji razvod. Ako je u pitan;u gorn;i razvod, horizontalna razvodna tnreta vodi se po tavanu dok je povratna u podrumu bilo pod tav~icom ili kroz naroCito predvidene kanale u podu. Cevna mreZa se ne sme voditi kroz zeml;ani pod direktno. Don;i razvod se mora obavezno primeniti ako je predvideno zagrevanje podrumskih odnosno suterenskih prostorija. U etainom grejanju donja mreia se postavlja ispod poda u meduspratnu konstruICciju istog sprata a gornja ispod poda sledeecg sprata. Jedino akc ovako nije moguce onda se gornja mreZa sprovodi ispod tavanice istog sprata. Ako je u pitanju donji razvod, razvodna mreia se vodi pod tavanicom podruma kada je u pitanju gravitaciono grejanje radi odstranjenja uticaja hladenja od pavratne mreZe. Kod pumpnag grejanja abe mreZe i razvadna i pavratna magu se postaviti u zajedniCki kana!. Harizantalna mreZa, kojeg bila sistema grejanja, mora imati u svima svojim deonicama izvestan pad. Kod vodenog grejanja ovaj pad sluZi za lakSe evakuisanje vazduha iz cevnih vodova, koje je veoma vaZno jer prisustvo vazduSnih mehuriea u -cevima u pojedinim slucajevima moze ozhiljno ometati a i sasvim prekiJauti cirkulaciju. Pored toga ovaj pad je potrehan jos i da hi se mogla isprazniti 'inst;Uacija raeli opravlti ili kada u zimskom periodu nije u upotrebi, da ne dode do snirzavan;a. Ako bi se npr. u nekoj deonici nalazio pregib kao na s1. 80, vazduSni mehurici, koji bi se tu obrazovali, mogli bi potpuno prekinuti cirkulaciju Ato hi izazvalo prestanak funkcionisanja zagrevanja. Ako se ovakva mesta ne mogu izbeei onda se mora na vrhu pregiba predvideti narociti ventil za ispust vazduha koji se kroz njega s vremena na vreme ispuSta. Ovakve pregibe ni,e preporucljivo izvoditi pa ih treba izbegavati ukoliko god je to moguCe. PraZnjenje instalaci;e se normalno vrsi na jednom mestu i to u kotlarnid, zbog cega tamo treba predvideti ispusni ventil sa odvodom. Kod parnog grejanja razvodna mrda se naziva JOB i parna a povratna - kondenzna. Oba voda takode moraju imati odredeni pad raeli odvodenja kondenzata koji se na hladnijim mestirna ne moze izbeci. Sakupljanje kondenzata u Slika 80 - Skupljanje vazdu~nih mehuriea U izdignuq tijim pregibima horizontalnih cevi vodenog gre;an;a nekom "dZepu" parnog voda, kao .to ie na sl. 81, onemoguCilo hi proticanje pare i obustavilo clrkulaciju. Ako se ovo na neki nacin ne bi moglo izbeei, na najniZim mestima ovakvih "dZepovs" obavezno je takode predvideti ventile za odvodenje Slika 81 _ Hidraulieni eep u parnom vodu stvoren sirupljanjem kondenzata u ulegnucima horizontalnth cevi kondenzata.

Nagib pamog voda bolje je izvesti u sm~ru strujanja pare radi lakseg oticanja kondenzata. Nagib kondenzne mrete je uvek prema kotlamici. Nagib svake horizontalne mreze se kreee od 0,5 do 1%. Posle zamene montate ce!okupna instalacija se isproba pod pritiskom. Za parno grejanje pritisak ispitivanja ;e propisan u zavisnosti pritiska pare. Kod vodenog grejanja treba pritisak ispitivanja da bude veCi od onoga koji se ima postiCi U upotrebi, za 1,3 bar, ali najrnanje 4 bara. Medutim, ako je pritisak korla veti od ovako odredenog pritiska onda se uzima za ispitivanje ovaj veti pritisak. Ispitivan;e pod: pritiskom se vrSi hidraulickom probom s time sto se postignuti pritisak mora odriati u instalaciji bar 15 minUta bez daljeg dejstva pumpe. Posle izvdenih proba na pritisak potrebno je izvrsiti i probno lozenje, proveriti celokupnu instalaciju i u;ednacenost zagrevanja pojedinih radijatora, koje treba tom prilikom i regulisati. Tek posle uspe.sno izvrsenih ispitivanja prisrupa se farbanju i oblaganju cevi, ako je to predvideno, nekom vrstom izolacije.

54

UREBAJI ZA ZATVARANJE

Kao organi za zatvaranje vodova u mrez.i uglavnom su u upotrebi peeurkasti i klizni ("siber") ventili. Rede se upotrebljava;u k!apne i slavinc zhog veeeg otpora i ned.ovoljnog zaptivanja. Klizni ventili imaju najmanje otpore i omogueavaju otvor praktieno blizu 100%. Propusni ventili se mogu izradivati i tako da im je vreteno pod manjim uglom od 90° U odnosu na pravac prikljuCnih cevi. Ovaj nacin izvodenja uman;uje njihov otpor. Sve vrste ovm zatvornih organa izraduju "se i u nasoj zemlji. Poznata su preduzeea "Termoe1ektro" u Beogradu, ~,27. oktobar" u Rumi, "Energoinvest" u Sara;evu, "Prva iskra" u Barieu, "Istra" u Kuli i dr. Svakako, ova preduzeca su se specijalizovala za pojedine vrste organa a detal;ni tehnicki podaci 0 njihovim proizvodima mogu se nal:i u prospektima ; katalozima. Za radijatore centralnog grejanja upo· trebljavaju se ventili sa dvostrukom regu· lacijom radi regullsanja ujednacenog zag. a revanja (kod vodenog grejanja) iii prigu. iivanja pritiska (kod pamog grejanja), ko· je vrli strucnjak prilikom probnog lotenja, radi zagrevanja po telji samog kons· nika (slika 82). Rod; spreeavanja odlaska pare u odvodni prikljucak za kondenzat, upo· trebljava se membranski separator (!Ii. Stika 82 - Ventii sa dvostrukom reka 83). Kada prolazi kondenzat, koji je gulaci;om za radijatore; navo;na aaum (0) sa tepom (b) koji regull§e monter hladniji, membrana se skuplja ; propuS·

141

140 ta ga podizanjem konicnog zatvaraca. tim naiite para, usled- veee temperature memo brana se tin i zatvara prelaz. H

c Stika 83 -

Membranski separator pare; A -

C-

zavrtani

membrana, B regulisanje

otvor za prom kondenzatora,

1.3

Na slici 84 dati su fotografija i crtei "tennostatskog ugaonog ventila za radija~ tore" proizvodnje fabrike armatura •.Istra", Kula. Na sliei 85 dati su fotograftj' i presek "sigumosnog ventU." proizvodnje fabrike armatura ..Istra~·, Kula.

55

IZOLACIjA CEVI

Ode god je potrebno spreCiti suvisne gubitke toplate kod toplih cevovoda, a naroeito u horizontalnim deonicama mre'ie, cevi se izoluju, Izolacija se stavlja od raznih pogodnih materijala, od kojih su najcdce u upotrebi kiselgur) magnezijum, azbest, pluta, staklena ill mineralna vuna, stiropor. poliuretan i dr. K valitetni izolacioni materijal treba da ima ove osobine:

sto oiZi koeficijent provodljivosti toplote, da je otpOran na vlagu i temperaturu, da je postojan u mebaniCkom pogledu, da se jednostavno i lako postavlja:

Kise1gur, koji je najviSe u upotrebi zbog svoje relativno niske cene, jeste prah od plastiene materije, koji se pomeSan s vodom i swen, u izvesnoj meri stvrdn;ava u e1astienu masu. Postavlja se u tanjim slojevima preko topie cevi, radi hdeg suSenja, a posle postignute potrebne debljine sloja ornota sa tkaninom slienoj ~ gazi. Neka od preduzel:a koja se kod nas have problemima tehnil!ke izolacije i proizvodnjom odgovarajuceg materijal. jesu: lzotehnika - Sarajevo, TIM - Laiko, Alumina Skoplje, OrIolik - Oriovac i dr.

SUb 14

S5! Wi

SUb 85

PRORAeUN IZOLACIONOG SLO]A

U jednaCini (2.27) irrnili smo za koeficijent prolaza toplote kroz kruZnu da ie:

k R = -;1----,I---;D'~-'''''-,.-l--""1),--~1-

--+-'/n-+ --./.-+-'" D,

21."

D,

2'1.1

D'

... 1),

(S.l)

143

142

Zbog toga se sa dovoljno tacnosti za prakticne racune mot. uzeti za koeficijent

gde je (kako je oznaceno na sl. 86):
IQ. = kn' L

(tt - t,)

I

[W]

prolaza toplote sledeci izraz:

2AI

h

(5.2)

Slika 87 -

Treba izrac!unati koeficijent prolaza toplote jedne cev:i c!ijije unutralnji preCnik D, "" 82,5 mm. • spoJjaJnji D' "" 89 mm. Debljina izolacije je c = SO mm, koeficijent toplotne provodljivosti materljala cevi Ac "" SOWm~1 X-I ,koefieijent toplotne provodJjivosti izolacionog materljala A., = O,lOWm- J X-I. Uunutralnjosticeviprotillevoda temperature tp .. 9(f. Za a, "1000 Wm-"K- ' ,3 za 0: 2 = 8 Wm-'K- ' .

odakleje:

Prirodni logaritam odnosa ilD2 aD'

3 m izolovane cevi 0,5 m izolovane cevi 5-7 m izolovane cevi 3 m izolovane cevi

p,;,..,. ,

1 D' 89mm 1 -In - = • In 82,5 mm ::: 0.001 mKW2Ac Dl 2· 50Wm- 1 K- 1 -II n J), - = -:c--:-"",o':--..,.-,-.In 1 1

2·0.lOWm- K-

Kako se all menja wlo neosetno (jer je u unutraSnjosti zgrada all ~ 8 do 9), onda koeficijent prolaza toplote za datu cev zavisi sarno ad koeficijenta provodljivosti toplote AI i debljine izolacije Prirodni logaritam treba uzeti jz dijagrama na .1. 109, gde je dat za odnos DolIY . U proraCunima vodova za pojedine prikJjucke ("firinge") gubici toplote iztaZavaju se kao ekvivalenti gubitaka odredene dUZine odgovarajuce izolovane cevi. Tako, npr.

Gde postoji vclanje cevi, na gubitke toplote treba dodati 15%.

D" =D'+ 26 =89+ 2,50= 189.

Dl


gala prirubnica ........................... . 1 prirubnica sa izolovanom kapom ........... . 1 venti! neizolovan ......................... . venti! izolovan ........................... .

Na osnovu jednacine (S .1) izlazi:

2A1

IY

a.

Ceo postupak se u praksi uprolCava, ito to pokazati sledeei brojni primer:

Izs1iJcesevididaje6= Da;D'

(5.3)

1 Do I - 1 . - +--

189 mm 82.5mm

= 4,145 mKW- 1

U razvodnoj .m:rdi (odvodu) vodenog grejanja treba izrafunati gubitke toplote po Wu gde je: -dui:mavooa ........ , .................. , L = 50m - spoIjni pre&lik cevi...................... Dr = 108 nun - temperatura vode ...................... t1 = 900 - temperatura prostora ..... ,.............. '11 = 150 - debljina izolacije .......... '. . . . . . . . . . . . . . Ii = 40 nun - koefici;ent topJotne provodljivosti izolacije At = 0,04 Wm- I K-'.

Pored ovcga u mrdi se nalaze 4 para izolovanih prirubniea i :2 izolovana ventila• • ,J),

Parcijalni otpori su :

Zamenom i7J'at:unatih vrednosti u jednacini (5.l) dobija se: 7T kR = 4.819mKW-1

'" 0,652 Wm- I K-I

Iz ovog ra~una se vidi da su prva dva delimicna otpora prolaza toplote, a to su otpor prelaza toplote na unutraSnjoj strani i otpor sprovodljivosti gvozdenog zida. bez· naeajn; u odnosu na druge. Dalja raspodel. otpora koeftcijenta prolaza toplote je tak· va da 85% ide na izolaciju cevi, a 15% na spoljni otpor prelaza.

..!-..In ~ = 2M

D'

2'O,04Wm- ' K-' otllD2

.In 0,108 m + 2' 0,040 m = 12.5 mKW· '.lnl.74 0,108m

8Wm-~K-l. O.189m = 0.661mKW-

1

paje na osnovujednaclne (5.3): k

R -

1f

6.925 mK W- 1 + 0.661 mK W-l

."

0,415Wm-1J(-!.

= 6,925 mKW-'

145

144 Za proratun, duZina cevi je ovako odredena: _ duZina cevi ...... ,..................... _ 4 pari prirubnica po 0,5 m . . . . . . . . . . . . . .

~cll~~n-;

- 2 ventilapo3m ...................... _ usled vebnja poveCanje duzine cevi za 15% 7,5 m Ukupna dutina cevi za prorabm. . . . .. L = 65,S m Gubitak toplote po ~: 1 Qb=kRL(h-tt)= O.41SWm- 1 K- ·6S.5m(90-1S)K "" 2039W

Koeficijent spoijnjeg prei... toplo"

~. = 8,i

proVOdlJI" A

!

+ 0,045(1', -

Is)

I [Wm- r

1

j

(5.4)

t'", ali postoji uproScen nacin. UPRoilCENl PRORAtUN ZA A.

Proracun se uproSCava gotovim tabelama (T -45, T -46 i T -47). NajpJe se u tabeli T -45 nalazi koeficijent prolaza toplote k p , za ravnu ptoeu sa odredenom debljinom izolacije i koeficijent toplotne provodljivosti odM govarajuceg materijala za izolaciju. Ovaj koefici;ent se mnoz; sa faktorom preCnika f D, koji se prems debljini izolaci;e nalazi u tabeli T - 46. Odavde se dobij. po 1 duinom metru:

(5.5)

[ kR=kp·JD [

Faktor JD unekoliko zavisi i od koeficijenta provodljivosti topiote. Ovaj uticaj je zanemaren u labeli T-46 (odsrupanja su oko 3-4%). Isto tako nije uzeta U obzir zavisnost (XI! od (tl- til), usled ovoga mOguCn3 je greSka od 1%. Kod slobodnih vodova treba uneti dodatni [aktor usled promaje. Vrednosti U T-45 uzete su za temperarursku raziiku ell - ,.) = 100°.

U tabeli T - 46 vrednosti su racunate za koeficijent A = 0,06 W m- 1 K- 1 • Kod vodova prel!nik:a od 400 rom i viSe, bez uticaja je pre~nik krivine na koeficijent pro~ laza toplote. Cev se moze smatrati kao ravna ploea pa se gubici i izolacija racunaju pom

2

,

Primer: Za prethodni primer naCi k n iz tabela T-45 i T-46 za posmatrani vod. Iz T-4S za debljinu S = 40 rom i A"'" 0,04. W m~l K- 1 nalazi se koeficijent prolaza toplote kp = 0.9 Wm- 3 K. Za precnikD'= 108 mm is= 40mm nalazi se u tabeli T - 46 daje/D

'"

0,47 m.

Prema tome izlazi daje:

30

I

i

[I

I~--·I'~~--0,116 11 3,94 2,90 I

II

0,128 0,140 0,151 0,163

I!

II

II

70

60

0,753 0,850 0,949 1,047 1,140

I I[

80

90

4,21 4,47 4,70 4,93

3.11 3,31 3,51 3,70

0.635 0,718 0,801 0,885 0,946

I

I 100

1

I I

0.908 0,980 1,047 1,18 1,131

0,805 0,865 0,926 1,047 1,169

0,434 .. 0,392 0,492 0,445 OS 50 0,498 0,608 0.550 0,666 0,602 --.-.. 0,729 0,655, 0,779 0,706 0,837 0,756 0,943 0,855 1,047 0,954

1,44 1,57 1,69 1,81 1,92

1,28 1,40 1,50 1,62 1,72

1,151 1,26 1.36 1,45 1,56

1,053 1,148 1.24 1.34 1,43

90

100

0,551 0,621 0,696 0,770 0,839

0,535 0,550 0,616 0.675 0,741

I

-~-.

1.23 1.33 1,42 1,59 1,76 "

1.92 2,07 2,23 2,38 2,54

2.30 2,49 2,66 2,83 3,00

1,044 1.126 1,20 1.36 1,50 ---_. 1,65 1.79 1,92 2,05 2.18

I

T-46 Precnik cevi mm ---~

-

izoiacije u mm

I,

----------1

I

-~

l

spoljni otvor[D'1

2o

i

;30:

40

60

80

70

~~ '-111~:i-f'1 g:iifllg;m Ig:g~ I 26,75! 0,148 0,172 i 0,194 I 33,5 [I 0,170 i 0,195 0,219 1 42,25 0,198 \ 0,225 0,250 !

20 25 32

40 50 60 65 80 90 100 125 150 175

I' 1

II

44,5 57 70 76 89

! 0,207 I 0,234 I 0,260 I 0,284 I 'I

I 1

0,247 : 0,276 0,289 II 0,318 0,307 0,338 0,347 0,380

l·~g~~--!-0-,-38-9-1~4;~ : 133 159 "1191 I

D

~gg 350 400

I~

318 368 1420 !

!

0,302! 0,345. : 0,366 0,407

1

0,328 0,373 i 0,3931 0,436

0,307 0,352 0,399 0,419 0,463

,:'--0,-4-50-+1-0-,-4--;9-'-1-0-,507 ..

I,0,483 00409 I 0,440 I 0,470 I 0,499 0,526 0,514' 0,544 0,574 : 0,603 0,562 0,596 ; 0,626 I 0,655 i 0,687 0,661 0,695 I 0,725 I 0,758 I 0,789 1

I

I'

1

-~-~~~

Radi uprosCavanja proracuna toplotnih gubitaka ovakvog voda u tabeli T -47 date su joS i velicine k za cevne vodove i pojedine debljine izolacije, sa dodatkom od 15% zbog ve§anja cevi, metalnim nosacima.

50

40

I

0,04', . 1,72 1,20 0.926 0,047 _ 1,92 1,36 1,046 0,052 2,13 1,50 1,16 0,058 2,31 1,64 1,28 2,51 1,78 1,40 0,064 --,I-~---~~-·· 0,070 I[ 2,69 1.92 1 SO 0.076 2,86 2,05 1;60 0,081 'i 3,02 2,18 1,63 0,093 3,35 2,43 1,92 , 0.105 I. 3.65 2,66 2,12

I

I I,,

Dobijena izolaciia u mm

20

[Wm-1K- 1 ]

moZe se uzeti po siedeCem obrascu: 2

1I

vostl toplote \ -~--I----I-

Ovde bi trebalo najpre oceniti temperat\II'U opoljne povriine izoiovane cevi

552

Koeficijent prolaza taplote kp za ravnu ploeu pri temperaturskoj razlici ad 100" u Wm- 7

T-45 50 m 2 m 6m

.~~~~~

I~I~I~

' 0,895 1,050 i,204 ,373

i

i:6~~

0,963

I 1,120

1,244 1,404

Ii 1,276 1,441

i I'

II

1

i ·i[·..

··-~~-53-3-i-0-,5-54

',.

0,553 1 0,575 0,632 0,653 0,716 1 0,738 0,819 i 0,840

~i~ ~I~l~l~i

0,996 i 1,029 1,154 i 1,198 1,314 I 1,347 1,475 I 1,508

1,060 i 1,220! 1,380 1,538

...

I

1,080 1,114 i 1..242 I 1,276 I 1,403 1,437 I 1,565 1,599!

__~

1"

__._____ _c,

1,142 1,307 1,468 1,630

i

I I'

146

147 Napomenuto je vee da se proracuni gubitaka u mrezi vrse sarno kada je u pitanju daljinsko grejanje iii neki specijalni sluca; (re1ativno duga mreza), inace za zgrade se samo proracunatim gubicima Zft prostorije~ pddodaju izvesni iskustvcni dodaci, kako je vee ranije izlozeno. 553

ODREDIVANJE DEBLJINE IZOLAClJE

Treba voditi racuna 0 tehnickim i ekonomskim uslovima. Moze postoJatl i zahtev da se prostorije kuda prolaze vodovi ne smeju pregrevati iznad odredcne granice. U ovakvim slucajevima mora se predvideti deblja izolacija bez obzira

na ekonomicnost.

Isto tako moze biti propisana gornja i donja granica temperature cevnih vodova. Debljina izolacije se racuna pomotu jednaCine (2.27) i tahe1a T -45 i T -46. I kod ovog proracuna moraju se neke veliCine proceniti iii pretpostaviti. Pri ovome se treba rukovoditi ekonomskim razlozima, tj. cenorn izolacije (minimalna ukupna cena: investicija i odrZavanja).

554

ODREDIVANjE EKONOMSKE DEBLJJNE IZOLACIJE

Najpre treba izvrniti proracun godisnje eene kostanja izgubljene toplote pri raznim debljinama izolacije. 1z s1. 88 vidi se odnos vrednosti toplotnih gubitaka (a) i eene kostanja izolacije (b») u zavisnosti njene I I dcbljine. \ I Ovakav dijagram treba prethodno sa~ \ Ciniti. Treba odrediti polozaj gde prestaje ~ \ \ racionalnost povec-anja debljine izolacije. Ovo bi se moglo izvrslti na sledeCi naCin: \ / .' / ~ Odrediti kostanjc godiSnjih r gubi, .,,/ taka topiote (iz specifiCnog gUbitkrl ~ po " / ", ..... / ' casu - i trajanja lozenja). ...... p-;::;..-.-' , . . . -~ - NaCiniti krivu smanjenja troskova na gUbitke toplote usled povecanja debljine izoladje, (kriva a na s1. 88). Kriva b poDf:BLJlNA IZOLAC]J£ kazuje kako se poveeava cena izolacije sa njenom debljinom (ukljuCivsi sve troskove i Stika 88 - Grafikoni nalazenja interes). Kriva (c) daje zbir troskova u zaekonomske izolacije visnosti debljine izolacije znaCi c = a h. Njen minimum (tangenta paralelna sa apscisom) daje polozaj najekonomicnije debljine izolacije. Dovoljan je graficki naCin za prakticne proracune.

,,

__ •

"-, I

__ _

+

148

149

56

CEVNE MREZE

561

opSn DEO

. Vidi.se da je pad.pri~iska u jedn~j.deonici jednak zbiru pada pritiska u prav~ ~d~OVlffi~ deon~ce 1 zbJru pada pn?sk~ usled pojedinacnih otpora. Ovi pojedtnaCUl otpon nastaJu usled prepreka kOle msu Vezane za duZinu ccvi vee ih prouz-

Iz mehanike fluida poznato je da pad pritiska u jednoj pravoj cevi zavisi od njenog precnika D [m], brzine fluida .V[rns- 11i koefidjenta trenja u cevi A, koji takode zavisi od D i V. Za sve vrste fluida mozemo primeniti iste zakone naroCito kada se zna da se u jednoj deonici cevovoda, istog precnika i istog protoka ne menja nj gustina ni brzina fluida, a ova vaZi za sve vrste centralnih grejanja. Pri proracunima zato de1imo mrezu u deonice konstantnog protoka - na parcijalne vodove. Deonice imaju znaci i isti precnik, svaka za sebe, istu br.linu i protok fluida. U deonicama mogu postojati pojcdinacni atpori i promene pravea ali ne i racvanja. Iz ovakvih pretpostavki kada izracunamo pad pritiska u pojedinim deonicama onda se pad pritiska racuna za celu mreiu iz zbira pada pritiska u pojedinim deonicama. Ako je u jednoj deonici ukupan pad pritiska Pl -pz Odpl napz, onda je on jednak zbiru pada pritiska usled otpora trenja u pravoj cevi i pojedinacnih· (parcijalnih iii mesnih) otpora. Znaci:

I! p,-p,=.c~ L.R-+.c~Z =-".c'DLp2V,,- w p V;--;-~(SL-~'Y) + ""2 = -2 "-1) +""

II

[Pa J 5

_________.._____ ._________________________ ( 6)

, p

pad pritiska usled otpora u pravom delu cevi [Fa] pad pritiska usled pojedinacnih otpora [Pa] gustina [kgm-'J pojedinacni (mesni) otpor (bez dimcnzija).

· poznate Je . dna",me ,. Gs:= -D" . . fl'd [ · s -, J lZ. Ako se lZ 41f- Vb' P rzma struJanJa U1 a V m razi pomocu masenog protoka fluida Gs [kg S-l] i dobijena vrednost za V zameni u jed-

nacinu (5.6), biee:

II p,-p,,= ,£L.R+-I:Z.= -8 - . TIl

G" '

pD4

r

U (A-

D

t

:En

I j

[paJ

(5.7)

--'--------'

iii

I p, I

p" = I:L.R

+ '£Z = 0,81 '

G", pD'

kojaje osnovni oblik jednaCine za proracun mreze.

[PaJ

" Da se p~itis~ podigne, tj. da ~u~e davoljan treba proveriti da Ii ce napor, kOJl kod graVltaClOnog vodenog greJauJa dolazi m.led razlike masenih kolicina hladne i topIc vode, zadovoljiti iii ce se u sistem morati ubaciti pumpa. Kod parnog grejanja nap~r se stvara samim pritiskom pare a kod vazdusnog dejstvom ventilatora. ' 562

DVA NACINA POSTAVLJANJA ZADATKA KOD PRORACUNA MREZA

Prvi ?,W.c~n. D.ata je. mre~~ sa tras0t;l ~vih deonica a s tim i pravi delovi mreie, pr~cmcl .:evl k.~o 1 bro) 1 vrsta nOJedmacnih (mesnih) otpora. Dalje je dat protok flUlda kOll strU)l kroz mrezu, odn08no njegova brzina. TraZi se pad pritiska (Pi - P2) od~osno nap~r koji ce savladati otpor, koji prouzrokuje taj pad pritiska. Kako )e zadatak datim podacima sasvim odreden, pomocu jednaCina (5.5) (5.6) lako se dolazi do rcienja.

gde je:

SL.R I:Z

rokuju lokalni otpori - krivine, raeve, ventili i dr. AnalizirajuCi gomju jednaeinu vidimo u kakv:im odnosirna stoje promene pojedinacnih velicina. Viw se da je protok dat kao kvadrat, tj. ako zelimo da ga udvostruCimo, pritisak treba ucetvorostruCiti. Ako se zeli da poveea sarno za 20 % pritisak treba pove6ati za 44% itd. ' Jos je veti uticaj preenika cevi jer pad pritiska zavisi od 4-tog stepena u pojedinacnim otporima a od 5-og- u pravom delu cevi. Zbog ovoga treba biti vrio oprczan uls.oliko bi bilo razloga da se odstupi od proracuna birajuci standardne preenike cevi. Na primer, ako umesto cevi od 0 150 predemo na sledecu nizu po STn tj. na 0 125, 8tO cini smanjenje za 17%, pad pritiska odnosno otpor se povecav~ za 250%.

(5.8)

Drugi nacin (koji se cesto susrece). Data jc serna cevovoda sa vrstom i brojem p~jedina(:nih. ~tpora. Pored ovoga je dat protok fluida u jedinid vremena i dozvolJen pad prmska (pi - />2). Treba naCi precnik cevi. . ReS.e~j~ nije j~dnostavno posto se jednacina ):Ie moze reSiti po precniku D Jer A zaV1Sl 1 od D 1 od V, tj. hnamo jednu jednaCinu sa dye nepoznate. Za rcienje ovoga problema postoje nekoliko naCina od kojih se koriste u-

glavnom dva. . . ~roracur: se deli na prethodni i naknadni. Polazi se od predpostavke da se pnb~no ocem na osnovu iskUstva u kome se odnosu pritisak, kojim raspolaiemo, lsk~nsca~a za prave cevovode i za pojedinacne atpore. Ovaj odnos se menja u zaVlsnOstl od mreie cevi, duZine vOda, nacina grananja itd. (upore.diti brojnu tabelu T -48). ~. Ako je a ~deo pojedinacnih otpore na celokupan pad pritiska, onda se jednacma (5.8) dell na 2 dela pa za pojedinacne otpore dobija ova; oblik:

Isz

= a (p,-p,) = 0,81·

L _____._.

~~ P D4

J

(5.9)

150

151

a za prave cevovode: i·-~··

---

I ~ LR =

564

(I-a) (P,-p,) = 0,81 . _G,_'4_ A pD

~DL

Proracun pada pritiska i precnika vodova uproscuje se primenom brojnih tabela zavisnih velicina u jednacinama (5.7 i 5,8) . Ovo je praktiCno u tehnici grejanja naroeito gde dolazi do naglih promena osnovnih veliema. U tabelama mreia mogu se meduvrednosti lako nalaziti. U njima je pregledan utica; promena u krajnjim vrednostima na raeunske rezultate. Pomoeni listovi od 3 do 8 sluZe za proracune gravitacionog i pwnpnog vodenog grejanja i parnog grejanja niskog pritiska. U pomocnim listovima 3 i 4 zaglavlje tabela se odnosi na unutraSn;e precnike, ivicne vertikalne kolone na pad pritiska a protok i brzina vode za medusobnu zavisnost prvih dveju ve1icina date su u tabeli. ' U pomocnim listovima 5 i 6 umesto protoka data je kolicina toplote pri tempe. ratumoj razlici t::.t =: 20°, racunata za masenu kolicinu toplote c = 4187 J kg- 1 koja se prenosi u zavisnosti od pada pritiska i precnika cevL

(5.10)

I'

Pomotu ove jednaCine sprovodi se veCina prethodnih proracuna. Naknadni proracun cesto je potreban ne lisled nesigurne predpostavke vrednosti a u racunu vee vise zbog toga sto se ne uzima precnik cevi, dobiven raeunom vee se mora usvojiti standardni normirani precnik. Usled izbora najblizeg veceg iIi manjeg precnika raspolozivi pritisak iIi nece biti iskoriscen iIi nece biti dovoljan. Zadatak naknadnog proracuna je da ovo odstupan;e ili utvrdi iii da ga promenom precnika smanji. . . ~. Za dugacke cevovode ova; postupak sa predpostavkom udela pOJedi~acnll: otpora uglavnom se iskoriscava, jer kod njih udeo na po;edinacne otpore lznOSl oko 10 do 20%. ZadovoljavajuCi rezultati se postizu sve dok ovaj udeo ne prede 40% celokupnog otpora, i onda treba koristiti drugi naCin proracuna, T - 48 -

UPROSCENJE PRORACUNA UPOTREBOM POMOCNrn LISTOVA

~~~~~~~~~-~~~,

U pomocnom listli 7 date su tabe1e koje olaksavaju odredivanje pada pritiska Z u zavisnosti zbira pojedinacnih otpora 1:~ i brzine stfu;an;a V iz re1aci;e

Udeo pojedinacnih otpora na celokupan pad pritiska u mreZi koji se pret_ postavlja u prethodnom proracunu

Vrsta pogona

I

\ Udeo pojedi- I Udeo otpora nacnih otpora~ trenja cevi u[%] U [%1] , I I

T-49

I

I Mreze u zgradama za sve sisteme grcjanja ........ , Dalekovodi sa srednjim udaljenjem prikljutaka od oko 50 m Dalekovodi sa srednjirn udaljenjem prikljucaka od oko 100 m

(5.11)

40

60

20

80

10

90

I

!

I'

SIMULTANI PRORAC:UN S VISE PRETPOSTAVKI

Prva pretpostavka je brzina strujanja V [ms-l]. Ona je za vcce vodove: za paru. ' _..... , , , . , , ... , , , ,. izmedu 20 i 70 ms- 1 za topIu i vrelu vodu .. , . . . . . . izmedu 0,5 i 3 ms- 1 Veta iskustva dozvoljavaju i silZavanje ovih granica, Raeunom se odreduju 2 do 3 brzine iz potrebnog protoka vodeCi racuna 0 skali nonniranih precnika, sa kojima se prema jednacini (5,8) odreduje pad pritiska (Pi - P2). Uporedenjem ovako dobijenih vrednosti sa pretpostavljenim padom pritiska iznalazi se precnik koji treba izabrati za izvodenje, Nasuprot nedostatku zbog vise pretpostavki U ovom proratunu stoji ,prednost sto se bez nesigurnosti predhodnog proraeuna dolazi do taene vrednostl pada pritiska za 2 do 3 izabrana precnika od kojih se bira najpogodniji. Kod razgranatih mreza mnogobrojne alternative precnika Cine ovaj postupak dosta obimnim,

i

i

--~-~-------"I~~~~

Za nominalni preenik D [mm]

~-~-

I

..

10 do 15

~~~"-"

0,5 1,0 2,0 1,5 0,0 0,5 1,0 1,5 3,0 3,0 2,0 2,5

..-----....--"-..- . - - -

12~~5 3~ do 40J~ ~ 50 I

I-~-~-'---

i

~~--~-.- .~- -~--

Dvostru.ko skretanje cevi pod 45 0 Dvostruki iuk, YeCi CD = 32 mm) DvostIUki luk, manji CD = 32 mm) Raevanje ceyi T - komad, proiaz sa odvodom T - komad, prolaz sa do\'odom T - komad, ulaz T - komad, izlaz T - komad, spajanje suprotnog smera iIi razd\'ajanje Lakili radijator Tezi radijalor Kotao

NZ. Za kucne mreze ove vrednosti vazc za jedno- i dvocevni sistem sa gornjim iIi donjim razvodom. 563

Pojedinacni (mesni) otpori ~

I---··----~

-----.~

Kolena Lukovi Za radijatore: Klizni venti! ("siber") Kosi pecurkasti ventil Pray! pecurkasti venti! Armature za radijatore: Pra\"c slavine Ugaone slavine Pravi ventili U gaoni ventili

2.0 1;5

1,5 1,0

1,0 0,5

1,0 0,5

1,0 3,5 14,0

0,5 3,0 10,0

0,3

2,5 7,0

0,3 2,0 5,0

5

4

2,5 4,0 8,5 4,0

do do do do

3,0 6,0

12 7,0

1,5 2,0 6,0 2,0

do do do do

2,0 3,0 10 5,0

152

Ove vrednosti za ~ odnose se na prosecan tip danasnjc izrade. Medutim za tacnije podatke prcdvidcnih clemcnata kada to zahtevaju uslovi proracuna mrda treba se obratiti proizvodacima iii izvrsiti ispitivanja. Kad tevi srednjih teZina u Nemackoj unutrasnji (cist otvor) precnik se odreduje prcma DIN-2440. Dosta su u upotrebi lake ccvi sa tankin: .zidom i rclativno velikim unutrasnjim precnikom (prema DIN-2439) tako da pn istam pro!oku (koliCina tecnosti odnosno toplote na cas) imaju nize vrednosti za R. Kod proracuna specificnog pada pritiska R u pomocnim listovima \Tednosti su racunate oa osnovu rapavosti u cevima sa e = 0,045 mm. T-SO

Tabela apsolutne rapavosti za cevi raznog materi;ala Vrsta cevi

glatko vUL'Cne cevi ..... obicne trgovacke celicne cevi ...... . cevi od livenog gvoida cevi od liv. gvoida iznutra prcmazane asfaltom drvene cevi . . . . . . . . . . . . . . ........ . betonske cevi " .. nitovane (zakivane) celicne cevi ......... .

e (10- 3 ill;

ODELJAK VI

0,0015 0,045

6. SISTEMI CENTRALNIH GREJANJA

0,25 0,12 0,18-0,9 0,3-3,0 0,9-9,0

U prethodnim odeljcima definisan je sistem centralnog grejanja i dat je prikaz sastavnih grupa i glavnih elemenata uredaja i opreme koji se koriste za izvodenje ovih sistema. U daijem izlaganju izlozice se koncepcija postojecih sistema i naCin proracuna kojima se obezbeduje njihovo ispravno funkcionisanje. Prema toplonosi (fluidu) koji se koristi za razvodenje toplote u njima centralni sistemi grejanja se dele na vodeno, parno i vazduSno. Iz samog naziva se uocava koji se fluid kodsti u pojedinom od ove tri vrste sistema. Vodeno grejanje prerna temperaturi vode u sistemu deli se na grejanje toplorn vodom, u kome temperatura vode ne prelazi 110°, i grejanje pregrejanom vodom ("vrelom vodoro") u kome je voda iznad ove granicne temperature. Usled svojih higijenskih i drugih osobina grejanje top 10m vodom se koristi za zagrevanje stanova. Za proizvodnju tople vode slliZe individualni kotlovi u zgradarna ili izmenjivaCi toplote u kojima je primarni grejni fluid pregrejana voda ili para dovedeni toplovodom. Ovi toplovodi predstavljaju specijalne dalf£nske sisterne distribucije toplote iz "toplana" za zagrevanje sirih podrucja i industrijskih objekata nekad u kombinaciji sa njihovim tehnoloskim procesima i kao takvi tretiraju se u poglavlju "daljinsko grejanje".

61

UPOREDNE KARAKTERISTIKE SISTEMA GREJANJA

611

PREDNOSTI CENTRALNOG GREJANJA

U odnosu na zagrevanje lokalnim uredajima - pecima centralno grejanje ima Citav niz prednosti. Saroim tim sto se toplota prizvodi u jednom jedinom 10zistli postiZe se mnogo bolje tehnicko izvodenje. Posluzivanje je svedeno fla najmanju meru i·zbog jednog lozista i zbog blizine smestaja goriva, koje je neposredno pored loiista. Takode i regulisanje je mnogo jednostavnije a iskoriscavanje toplote povoljnije, naroCito ako postoji mogucnost primene automatske reguiacije (npr. lozenje sa gasovitim ili tecum gorivom). Kod manjih i srednjih pogona lozenje je takode iskljuCivo bilo kvalitetnim ugljem i koksom koje je mogio obezbediti sagorevanje sa malo dima i cadi.

155

154 U novije vreme bas za manje pogone narocito se koristi gasovito ili tetoo gorivo 0 Cijim prednostima je vee bilo reCi. Kotlovski uredaji se izvode po pravilu sa mnogo vise strucnosti nego po;edinacna ognjista. Dalje kad centralnog grejanja u zagrevanim prostorijama nema prljanja usled goriva i iznosenja pepela a i radijatori zauzimaju manje prostora~ sto je narocite izraZcno kod panelnog grejanja. Sve prostorijc, i glavne i sporedne se po zelji ravnomerno zagrevaju (kupatila, hodnici, stepeniSta i dr.) i danju i noell. Ravnomernija je i temperatura prostorija jer se radijatori mogu postaviti u povolini;e polozaje (ispod prozora) gde obicne peCi

ne mogu. I vazduh u prostorijama je Cisti;i narocho ako dimnjaci ne vuku kako treba vee peei propustaju pa se dim uvlaci i u prostorije. Manja je mogucnost izbijanja poiara. Ekonomicnij'e je grejanje po jedinici zapremine prostorija tj. specificna potrosnja goriva je manja. I pored ;zvesnih nedostataka, koje eemo navesti, ipak kada je u pitanju zagrevanje veeeg broja prostorija odnosno neke malo vete zgrade, onda dolazi u obzir centralno grejanje. 612

NEDOSTACI CENTRALNOG GREJANJA

Pored gornjih prednosti centralna gre;anja imaju i svojih nedostataka. Nedostad centralnog grejanja su: veti investicioni troskovi; neekonomicno je u prelaznim periodima kada nije potrebno stalno lozenje; teskote oko raspodele troskova na vise stanara; opasnost smrzavanja kod niZih temperatura. Pored drugih razloga i zbog ovog poslednjeg danas se vee poCin;u upotrebljavati kao fluidi centralnog grejanja specijalna ulja (,,antifriz") koja pored niske tacke smrzavanja imaju i visoku tacku ldjucanja (i do 300°) i jos druge prednosti kao sto su eliminacija rdanja, bolje zaptivanje, mala masena kalicina toplote itd. 613

PREDNOSTI PARNOG GRE]ANJA

Paroo grejanje U odnosu na vodeno ima slcdece prednosti: malu inerciju, tj. br.ze se stavija u dejstvo. Manja je opasnost od smrzavanja, osim kod korla. Bde punjenje i prainjenje instalaci;e. Sa slicnim materijalom jevtinije je izvodenje. Jedan kilogram pare kondenzujuCi se ispuSta oko 2000 kJ dok 1 kg vode hladeCi se od 80 do 60<'> oda svega oko 80 kJ, rj. fluid voda - para ima veeu apsorpcionu moe toplate. 614

NlIDOSTACI PABNOG GRBJANJA

Nasuprot ovome i pamo grejanje ima svojih nedostataka: vecll temperaturu radijatora} sto je manje higi;ensko usled sagorevanja organske prasine; veee gubitke toplote u vodovima usIed veee temperaturske razIike od sredine. Centralno regulisanje nije izvodljivo vee samo zatvaranje pare sto nije pogodno. Usled svoje male inercije, promene u reZimu kotla grubo se odrazavaju u zagrevanim prostorijama. Zbog ovih svojih nedostataka parno grejanje niskog pritiska> koje je bilo svojevremeno u velikoj upotrebi, sve se vise napusta za normalno zagrevanje zgrada osim u zgradama gde su prekidi lozenja veCi i neravnomerni ukoliko nije potisnuto vazdusnim sistemima grejanja.

62

GREJANJE TOPLOM VODOM

Usled manje temperature i pritiska u radu ovog grejanja vek trajanja, sigurnost i higijenski uslovi su veeL Ali suprotno parnom grejanju, cena instalacija, inercija i opasnost od mraza kod grejanja toplom vodorn Sll veCi sro Sll njegovi nedostaci. Prema ostvarenju drkulacijc u sistemu ovog grejanja ono moze biti gravitaciono i pumpno. Prema naeinu razvodenja ovaj sistem moze imati gornji i donji razvod. Pri ovome gornji razvod moze biti jcdnocevni i dvocevni sistem vodenog grejanja. Prema tome da Ii je instalacija ima veze sa atmosferom iIi ne sistem moze biti otvorenog iIi. zat'l)Orenog tipa. Ako je potrebno imati jos i topiu vodu racti drugih ciljeva osim grejanja, nije preporucljivo da se voda uzima iz cirkuladonog toka grejanja, vee se njeno zagrevanje predvida bilo specijalnim bojlerima bilo da se zagreva pomocu izmenjivaca topIote u koji se dovodi toplota iz grejnog voda. 621

GRAVITACIONI SISTEM VODENOG GREJANJA

Kod gravitacionog grejanja cirkuladja se postize usled temperaturske razlike vode U odvodu i dovodu, odnosno razlike specificnih tezina. Kod purnpnog grejanja cirkulacija je jos pojacana ubacivanjem pumpe u kruzni tok. Na sl. 89 data je radi analize najjednostavnija serna vodenog grejanja koja se sastoji sarno od kotla i jednog radijatora. Pretpostavr Ijeno je da se temperaturske promene vrse sarno b I u kotlu i radijatoru. I I SHa kojom treba da se obezbedi cirkulacija vode u sisternu naziva se napor. Napor je :t: : srazmeran vis.inskoj razlici najvise i najniZe I tacke cirkulacionog toka i razlici specificne I tc zine vode dovodnog i odvodnog toka, razI I vodne i povratne vode, znaCi: ---I 0___ J P a (6.1) [Paj

,

,

r.

Slika 89 - Osnovna serna gravitaciOvaj napar mora savladati sve otpore onog vodenog grejanja da bi obezbedio cirkulaciju vode_ Sam napor :. lisled razlike specificnih tezina vode nije rela. tivno veliki (na zgradama koje su visoke 50 m on bi bio ako 5 kPa). Kako otpon rastu sa razgranatoscll mreze, onda da bi se oni smanjili kod !aSirenih postrojenja, moralo bi se staviti cevi velikog precnika, sto opet ne hi bila ekonomicno, a ni raspodela topIcte ne bi bila ravnomerna. Zbog ovoga se U ovakva postrojenja ubacuje u vodeni tok pumpa, koja radi sa pritiskom od 10--40 kPa. Osnovni principi izvoaenja isti su za oba sistema. tj. i za gravitaciono i za pum~ pna.

157

156

Uglavnom gravitacioni sistem se upotrebljava za postrojenja rnanjih razrnera a za veca purnpni. Neka vrsta autoregulacije kod gravitacionog grejanja ostvaruje se hlaaenjcm udaljenih radijatora jer se cirkulacija pojacava vecom temperaturskom razlikom kod ovakvih sluca;eva. Za razliku od pumpnog grejanja gravitadono ima neke prednosti: potpuno je besumno; nezavisno je od motorne energije ali je manje sigurno u radu. Kotao kod gravitacionog grejanja mora biti u najnizoj taed sistema sto nije slucaj kad pumpnog.

nost sto omogueavaju skidanje radijatora i bez pramjenja instalacije. Oba preduzeea dostavljaju na zahteve sve tehnicke Podatke 0 primeru ovog sistema i potrebnoj armaturi.

~~rx==~~=X~~~dl'/' =::;:;::~==-----=:x...:~7 l~'

621·1 Gornji razvod kod gravitacionog grejanja

"'7" c5 rW~q53d' ..

Shematski prikaz jednog vodenog grejanja sa gornjim razvodom predstavljcn je na s1. 90. Kotao a zagreva vodu koja se penje i razvodi do radijatora b u kojima se hladi i hladnija silazi iz radijatora do drugog horizontalnog voda u koji sakupljena silazi ponovo u kotao. Kod gornjeg razvoda povratni tok od radijatora moze se voditi odvojenom cevi ad horizontalne sabirne cevi a maze se uvesti u istu dovodnu cev sarno produzenu do donje sabirne cevi, Prvi sIucaj je kao na sl. 90, i naziva se dvocevni sistem. Drugi je kao na 81. 91 i naziva se jednocevni sistem.

,, ~ , I

a

'!I

25

83

j

b

I

--

Slika 92- Jednocevni sme1tl sa hori7.ontalnim razvo4ellJem

- -

-I

I I I

I

'

i r--_____ h '-I -_+:.L

_JII

Stika 90 - Shema gornieg razvoda dvocevnog sistema

Stika 91 - Shctn.:i gornjeg razvoda

Na skici preseka termostatskog ventJIa sa horizontalnim prikliu~kom prikazani su tokovivode. 1. Ka grejnom telu zavisno od izvedbe makslmalno 35%.

2 Kroz obilazni vorl (bajpas) do sledeCflg grejnog tela. 3, Mogu6nost isklju~enja gr9jnog tala sa DStv8ruje preko vrawna "N".

jcdnocevnog sistema

,,-ooe-- -.--

Jednocevni sisteml S ram}lrn nedostacima rede u primeni, ponova prodire upotrebom specijalnih radijatorskih ventila koji regulisu protok vode, na zadovol;ava;uCi nacin. Pored ovog uspesno se pcimenjuje jednocevni sistem sa horizontalnim razvode· njem u kome su radijatorl povezani u nizu preko specijalnih ventila c;rKM"), Jedna shema ovog sistema villi se na slid 92. Specijalni radijatorski ventlli za regulisanje protoka vade, koje kod nas vee proizvade ..Termal" - Lopare, "Istra" Kula. a sHene i "Lipovica" Popovaca,imajujosi pred-

-,... _..".. __ _

I

(

I

,

I

;

I

;

I

I I ,

I

\_\

Priklju~enie

l:et>Joroputnog ventile sa he-

rizontalnlm prikljul:kom,

.....

'I

,

' -

Cirkulacija vode u grejnom 1:6lu ked l:et~

voroputnog ventlla 260.9.13

Slika 93 - Cetvoroputni ventil sa horizontalnim prikijuckom, ,,Istra", Kula

158

159 621·3 Donji razvod Kod ovog razvoda svi glavni horizontalni vodovi se nalaze ispod naJll1zeg radijatora, tj. u suterenu iIi podrumu kao sro je na s1. 94, a aba usponska voda

idu samo do radijatora. Da bi se obezbedilo evakuisanje vazduha iz - mreze, raz~

I

~

: ~--T .-~-{

1 •. ·····--_·, ,

,

~i·

-

.

Lt-----""--,

i

!

N~ ~kicl preseka ventila sa horizontalnim pnklJuckom prikazani su tokovl vade, 1. Ka grejnom telu zavisno ad izvedbe mak M

simalno 50%.

~ ••,_

i

~'

I

1;0\

,/SIJ

"

3?,

,

38

.

-f

~,-,-------i

'2:. Kroz obilazni vod (bajpas) do sledeCeg grejnog tela. 3, Mogucnost isklju~enja grejnog tela sa ostvaruje preko vretena "N".

Stika 94 - Cetvoroputni termostatski ventil sa hotizontalnim prikijuckom, "Istra", Kula

Kako je napomenuto u OplSU mreza, SV1 nOrIZontalfll VOUOVI U razvodnoj i povratnoj mrezi moraju imati odredeni pad racti mogucnosti potpunog isprainjavanja instalacije i evakuisanja vazduSnih mehuriea. Nagib ide usponski prema najvisoj tacci instalacije. Gomji razvod ima veCi napor, cevi Stl tanje i brZe se postiie zagrevanje. Razvodna mreza je iznad radijatora, obieno u tavanu zbog eega su veCi toplotni gubici. Vertikale razvoda su duze pa je instalacija skuplja. Regulisanje sa centralnog mesta teie je jer se po vertikalama ne postize ujednacenost. Nasuprot tome lakse je i lepse izvodenje. Ukoliko je jednocevni sistem, donji radijatori primaju manje toplote pa im mora povrsina biti veea usled cega se ne postiZe ~olja ekonomicnost skratenjem mreie. 621~2

Etazno grejanje

Centralno grejanje izvodeno u nivou sarno jednog sprata predstavlja zaseban sluea; i zato se tretira pod nazivom etaz-no grejanje. Kod gravitacionog sistema u OVOID grejanju primenjuje se iskljuCivo gornji razvod jer se drkuJadja vode ~stva­ ruje hladenjem cevi koje su postavljene ili na tavanu iIi u plafonu i po pravdu se ne izoluju. I pored gubitaka toplote u gornjim cevima ova; naell ;e ekonomican jer se kotao smeSta u jednu od sporednih prostorija i time se postize njihovo zagrevanje samim kotlom koji se zbog mesta bira da je estetskog izgleda. Najpogodniji BU gasni kotlovi ako postoji mreza gasa. Sherna jednog klasicnog etafuog grejanja vidi se na slid 106. Razgranatost mreie etaZnog grejanja je ogranicena pa se nekad mora podeliti u vise grana ako to dozvoljava raspored prostorija iii se mora u mrciu ubaciti pumpa sto ce se jos utvrditi proracunom.

Za etama grejanja sada je najidealnija primena pomenutog horizontalnog cevnog sistema sa bakamim cevima i specijalnim ventilima na radijatorima.

jedno~

vodni usponski vod se produzava vazdumim cevima do ekspanzionog suda. Ove cevi se moraju obezbediti protiv smrzavanja. Kako u svim vazdtiSnim ce-

virna uvek maze bin vodenih stu-

·j----~I bova do izvesne granice, anda da I , hi se izbeglo njihova smrzavanje, ne stavljaju se u tavan vee pod plafon poslednjeg sprata. Veza izmedu njih i cevi ekspanzionog suda, kuda treba da se vazduh evakuiSe, ne vrSi se direktnim pravcem, jer bi to omogueilo I I izvesnu cirkulaci;u vode i kroz ~ve I I , I cevi, sto treba izbeei, vee savijanjem :: I cevi na niZe ill preko vazdusnog !.. -~. oduska suda kako bi vazdusru pro. J.--stor koji se obrazuje u gornjem delu, prekinuo svaku cirkulaciju. I Mogao bi se prikljuealc vazdusne cevi za ekspanzioni sud izvesti u vazdusnom prostoru samog Slika 95 - Shema donjeg razvoaa suda, eime bi svakako bila onemogucena rna kakva cirkulacija a resenje bi bilo dosta jednostavno. Medutim, i ova; naCin bi dozvolio skupljanje vodenog stuba u cevi do nivao vode ekspanzionog suda sto bi bilo u tavanu a to bi opet omoguCilo smrzavanje.

,

I

-+-_~I--+r+fo__--;r' ,k_ -

--+--4---'j=-+==

,

'::0

-.-.".1.------

..

Donji razvod je jevtiniji jer su vazdusne cevi manjih dimenzija. Pojedini spratovi, odozgo na nize, mogu se iskljuCivati bez izazivanja teskoca u radu. Obe mreze su u podrumu (ispod radijatora).

, I

II

,I

, ,II

,

II

I

I

-

,,r---~-----~-~~-----Slika 96 -

PojavE kontrastruje kod don;eg razvoda

161

160

Maze se dogoditi da se kad donjeg razvoda vodenog grejanja pojavi kontrastrujanje kad nekih radijatora naroCito u pocetku zagrevanja iii posIe izvesnog prekida (slika 95). Jedna predostroZnost da ne dade do ovih pojavu je da se prilikom proracuna za najnepovoljniji slucaj ne uzme u najdaljem vodu radi;ator vee najnepovoljnija raCva i za nju sprovesti proracun. Najbolje je izvrsiti komparativni proracun, 622

OTVORENI I ZATVORENI SISTEMI VODENOG GREJANJA

Svi sistemi vodenog grejanja moraju imati odgovarajuce uredaje koji obezbeduju njihovu funkcionalnost i sigurnost. Uredaji za sigumost rada tzv, sigurnosni uredaji moraju ispuniti sledeee funkcije: - da omoguce slobodno sirenje vade u celom postrojenju usled promene temperature (zagrevanje vade od 4°, tj. od njene najmanie zapremine, na 100° povecava joj zapreminu za 4,3%) - sprecavanje nastajanja "suvog" kotla, tj. da osiguraju obezbedenje od nedostatka vode ~ odrzavanje temperature i pritiska U odredenim radnim graniearna. Instalacija moze imati vezu sa atmosferom sarno do temperature od 100° (prakticno do 90°) da ne dode do klucanja, odnosno do opasnosti isparenja vade, Ovakvi sistemi se nazivaju otvoreni za razliku od zatvorenih koji su hermeticki odvojeni od atmosfere, rade sa viSim temperaturama od 110° i veCim pritiscima. Buduti da je voda u kontaktu sa vazduhom U otvorenim sistemima, efekat korozije se negativno odraiava na zidove ekspanzionog suda sto dovodi i do neeistoce vode eime se ugrozava eela instalacija. Prednost zatvorenih sistema u ovom pogledu je ocig1edna jer nemaju nikakvog kontakta sa vazduhom i njegovoffi cestom obnovoffi, a kod zatvorenih sudova u kojima vazduh slU±i kao ,)jastuk" za promenu pritiska vazduh se ne obnavlja iIi je za tu svrhu primenjen neld inertan gas, Predlog za jugoslovenski standard u podrucju centra1nih grejanja (JUS) otvorenih sistema je da se radna temperatura ogranici do 110", a pritisak u najniiem delu instalacije do 150 kPa. Prt ovome kotlovi za cvrsta goriva ne mogu imati vecu jacinu od 96 kW, a sa ostalim gorivima (tecnim i gasovitim) do 36 kW, Sigurnosni uredaji za sisteme grejanja toplom vodom koji odgovaraju prednjim radnim uslovima biCe opisani U ovom poglavlju dok oni primenjeni u sistemima pregrejane (vrele) vode kao i u parnim sistemima biee tretirani U odgovarajucitn odeljcima. 623

SIGURNOSNI llRElDAJI

Ekspanzioru sudovi, pored uloge da kompenzuju sirenje vode pod razlicitim temperaturskim usiovima, imaju jos jedan znacajan zadatak da sa drugim reguliSuCim organima Uticll na odtiavanje radnog pritiska u postrojenju u odredenim granicama. 623-1 Ekspanziom. sud otvorenog sistema Ekspanzioni sud ovog sistema nalazi se u najvisoj tacki njegove instalacije i na njegovom najvisem de1u ostvarena je veza sa atmosferom obicno preko pre-

livne cevi. Na 18j nacin ceo sistem se nalazi pod izvesnim pritiskom, 8to je inace uebno eliminisanja vazduSnih mehurova stvaranih prilikom drkuladje ~e. Po potrebi u izvesnim gr;uricama ova; .pritisak se moze menjati promenom visine ekspanzionog suda, ukoliko to dozvolJava prastor. Zapremina ekspanzionog suda mora, da je dovqljno velika da obezbedi promenu zapremine vode i do najvisih temperatura. Kod ovih otvorenih sistema najviSa temperatura vode mo~e dostiCi 90' ali prakticn;, ne prelazi 80'. poveeanje zapremine vode zagrevanjem od 4" do 1(}()O iznosi 4,3 %, Preporu~je se da je zapremina ekspanzionog" suda dvastruko veea od najveceg poveeanja zapremine vode u instalaciji zagrevanjem do najviSe moguee temperature (100'). postoje raamski nacini za proraeun zapremine ekspanzionog suda, na primer,

ram

rapremina v. otvorenog ekspanzionog suda pribliWo iznosi: fl.

= (1,2 do 1,S).Jf.. [I]

(6.2)

1000

gde je Q jaeina kotla [W]. Na s1. 97 data je sherna jednog ekspanzionog suda. Prikljucak razvodne cevi je A, povrame B. Veza sa razvodnom cevi je preko prikijucka C, sa slavinoffi, radi obezbedenja izvesne cirkulacije tople vode malom visinskom razlikom da bi se unekoliko pojae-aio obezpedenje protiv smrzavanja suda, I pored ovoga ekspanziom sud je potrebno izolovati i postaviti ga na toplije mesto u tavanu (npr, pored dimnjaka). Prelivna cev E je pri1djueena na ekspanzioni sud u Dans gomjoj strani je vezana sa atmosferom. Korlsno je predvideti da se preliv ve.ze tankom cevi (a) za kodarnicu radi kontrolisanja stanja nivoa vode u sudu. Prelivna cev treba da omoguci i izvestan vazduSni prastor iznad nivoa vode pa se zato prikljucak njen D postavlja neSto niZe od pokiopca suda. Umesto spuStanja prelivne cevi do kotla moze se postaviti hidrometar) tj, instrument koji indirektno ,pokazuje nivo vode u sudu. Polozaj prikljueka prelivne cevi D treba da bude neSto nize od poklopca suda da bi se obezbedio izvestan vazdtiSni prostor. Ekspanzioni sud otvorenog sistema treba da je najrnanje za 1 rn iznad najvise tacc ke grejnog sistema. PrikJjucak vazdusnih cevi (kod donjeg razvoda), a moze se postaviti lucnim savi,..~:.. janjem na sigurnosnu cev iii na prelivnU' ako E Jj :~ jo; precnik nije manji od preenika vazduA ~ i sne cevi, ··r 1~ Nivo u ekspanzionom sudu se osetljia j vije pokazuje ako je oblikk suda izduzen u vertikalnom pravcu. SUka 97 - Shema ekspanzionog suda. Potrebno je obezbediti joS i dovoljnu Sigurnosne cevi A i 8, slavina za kratak pristupacnost radi ciscenja ekspanzionog spoj C, odu!lak i preliv D, odvodna cev suda. E, spoj za vazdu!lne cevi donjeg razvoda a.

l

162

163

623-2 Ekspanzioni sud zatvorenog sistema

Za grejan;e toplom vodom zatvorenog sistema ekspanzioni sud ima. istu ulogu kao i ekspanzioni sud otvorenog sistema sarno JDS mnogo sire mogucnosti u pogledu povecan;a radnog pritiska u sistetnu. Kod ovih sistema pritisak dOstiZe do 0,5 bara, §to odgovara temperaturi od 110°. Ovi sudovi su cilindricnog iIi jajastog oblika, uspravno postavljeni (s1. 98). U unutrasnjosti su henneticid razdvojeni elasticnom membranom na gornji (A) i donji deo (B). Deo A je spojen preko prikljucka C sa vodenom instalacijom. U delu B je vazduh ill neki inertan gas (npr. O2ot). Iz dela A se prilikorn punjenja vodom vazduh ispusti kroz specijalni ventil.- Veza C je na dovodno; strani kotla. Da pritisak kotla (p) ne prede najveei B dozvoljeni (Pmax) izmedu suda i kotla stavlja se sigumosni venti! ill U cev ("hidraulicni ventil"). Pritisak u najvisoj tacki sistema treba da zadoS1ika 98 - ShematSki prevolji dva zahteva: sek zatvorenog ekspanzi 1. radi efikasnog izbacivanja vazduha treba da je onog suda pod nadpritiskom od 15 kPa u hladnom ,taniu tj.: Pm!n

= Pat

+

15 kPa = 101 kPa + 15 kPa = 116 kPa 0

2. u toplom stanju pri radnim temperaturama vode do 110 radni pritisak (P,) treba da je uvek veCi od pritiska zasicenja (p,), ti· p, > p,. Ovaj uslov koji treba ispuniti pri svakoj temperaturi sistema nece dozvoliti ldjueanje i isparavanje vode. Dimenzije zatvorenog ekspanzionog suda rnoraju omogueiti ispunjenje gomjih uslova. Osnovni izrazi za proracun zaprernine suda su:

v/ =

P•

v, • At

[I]

(63)

[I]

(6.4)

gdeje: zapremina ekspanzionog suda

vp

-

v,

- zaprernina celog sistema

v, - zaprernina §irenja vode

Pmax - maksimaJni radnI pritisak Pp - predpritisak u sudu t

-

Ovi sudovi pored svojih prednosti imaju i svoje nedostatke: - temperatura vode u sadaSnjim sudovima je ogranicena zbog osetljivosti membrane. Gde se predvidaju veee temperature mora se staviti u vod izmedu kotla i suda rezervoar za "temperiranje vode. Zbog ovoga sud ne sme biti smdten na mestu koje je izlo:ieno zagrevan;u. Potreba za ovim "medusudom" nastaje i kada se primenjuje ,,kratki spo;" pri cemu se deo tople vraca direktno u povratni rod bez h1a4enja (,,recirkulacija"); u svakom slueaiu !reba pre lzbora zatvorenog ekspanzionog suda zahtevati precizne podatke od proizvodaca; _ zabranjena je upptreba ovih sudova prilikom koriscenja cvrstih goriva u kotlovima jer u slueaju otkaza nekog uredaja (npr. ventila sigurnosti) ne postoji moguenost trenutnog prekida zagrevanja kao sa teenim i gasovitim gorivima.

6234 Sigurno.ne cevl Sigumosne covi predstavliaiu direktne vodove od kotla do ekapanzionog suda. Za wlo. mala postrojenia (dn 23 kW) kao i za zatvorene sisteme dovoljno ie izvesti iedan sigumosni vod, inace za sve ostale otvorene sisteme obavezno je predvideti po dva sigumosna voda. Jedan je po pravilu na razvodnoj (odvodnoj) cevi a drugi na povratnoj dovodno;). Prikljucak prve na ekspanzionom sudu je obieno na njegovoj gornjoj strani, dok druge (povratne) je obavezno na dnu suda, da bi se voda koja je evenmaIno izbacena usled poveeanog pritiska, mogia vrati.ti u korao da ovaj ne bi ostao "suv". Dimenzije cevi koje vode od kotla do ekspanzionog suda morajl.! omoguCavati nesmetano evakuisanje paro-vodene smeSe tako da u kotlu ne dode nikad do poveeanja pritiska iznad dozvoljenog. Ove dimenzije su normirane. Najrnanji preenik je }", odnosno 25 mm (unutraSnji). Treba proveriti da Ii je potreban veti preenik. Ovo se vrsi po niZe navedenim formulama. Preenik sigurnosne cevi na razvodnoj liniji:

D, = 15

~ Q + 1.5 TOOO I

temperaturska razlika vode.

Ekspanzione sudove zatvorenog sistema proizvodi Garenje - Sombar, od koga se mogu dobiti sve potrebne informacije. 623~3

fere mnogo manje izloZen koroziji a time je i trajniji; na ravnim krovovima nije potrebna .kucica sa izolacijom za smestaj suda; - sman;enje cevovoda izmedu korla i suda, eime je instalaci;a jevtinija; - nadzor ;e pristupaeniji jer ;e kontrola koncentrisana u kotlarnici i preglednjja; _ sistem mo:ze raditi sa temperaturom vecom od 100°.

Prednosti i nedostaci zatvorenih sudova membranskog sistema

Ovi sudovi imaju sledeee prednosti U odno5u na otvorene 5udove: - nema;u direktnog kontakta sa vazduhom pa je sistem izolovan od atmos~

v

,I

[mm]

(6.5)

Precnik na povratnoj liniji:

I Dp = I gde je Q jacma kotla [WJ.

15

+V-Q

1000

[mml

(6.6)

165 164

Sigurnosne cevi nije uvek obavezno zasebno izvoditi ukoliko postoji moguenost da se kombinuju sa razvodnom odnosno povratnom vertikalorn, obliZnjom kotlu.

U ovom slucaju mOra se strogo voditi racuna da ne postoji moguenost ~a­ U stalnom usponu i da ima propisani unutrasnji preCnik. Cesto je glavna verrikala od kotIa istovremeno i sigurnosna cev do ekspanzionog suda. Jedan par sigurnosnih cevi moze sluziti za vise kotlova ako oni medusobno nemaju zatvomih organa. U protivnom mora svaki kotao da ima i svoje sigurnosne eevi. tvaranja ovog voda, da on bude

Za viSe kotlova raeunaju se precJ}ici sigurnosnih cevi na gornji naein (6.5)

i (6.6) sarno se za Q uzima jatina svih kotIova. U tabeli T - 51 nalaze se izracunati precnici sigurnosnih cevi za jacine kotIa od 58 kW do 9,5 MW, odnosno od 120 kW do 21 MW. T-SI Za sigurnosni razvodni vod (SV)

D." i D.T

naz. preenik mm

40 50 65 80 100 125 150

623~S

I

Za sigurnosni povratni vod (SR)

Za jaCinu kotla [w] I

25 32

I I

I I

I I I

do od od od od od od od od

58000 150000 325000 640000 1600000 2200000 3700000 6300000

do

do

58000 150000 325000

do

640000

do

1600000 2200000 3700000 6300000 9500000

do

do do do

I I I

i

od od od od od od od od

120000 350000 750000 1500000 3500000 5000000 8500000 14000000

do 120000 350000 do do 750000 do 1500000 do 3500000 do 5000000 8500000 do do 14000000 do 21000000

15 16 17 18

-

20 - Ventil sigumosti sa oprugom 21 - Odvod topIe vode iz bojkIra

7-~ventiI

Stika 99 - Shema insta1acije - otvo",n_ ,,:!,!!'.!..!~~RFB

-

22 - Zasun za pari.! 23 - CiriwIaCiOnI vod 24 - ZastIl1

za

pan,!

25 - Nepowatni venti! 26 - Zapomi venti! 27 - SigI.Irno$ne C'.8'Iti

bez cirkulacione pumpe za boJler

Ostali sigurnosni ure4aji

U ostale sigurnosne uredaje spadaju razni termometri, manometri, regulatod temperature i pritiska, granicnici temperature i pritiska, manometri, hidrometri, sigumosni ventili, uredaji za sprecavanje "suvog" kotla (obezbedenje vodenog nivoa), alannni signali itd, Prema vrsti sistema i opreme biraju se potrebni uredaji sigurnosti ali uz svaku vrstu opreme proizvodaC je du.zan da dostavi spisak iIi same uredaje i uputstva za njihovu upotrebu sa svima potrebnim tehnickim pod.cima. Na sl. 99 i 100 prikazane su sheme jednog otvorenog

sistema grejanja toplom vodom sa oznacenim uredajima koji

_ni;e_.

NAPOMENA:

"""" je automatika

koda opsega 35-90"C.

ugra(!lVanje meAnog ventIIa u lnstalaclju

i jednog zarvorenog Sil

na njima prime-

njeni (za kntIove RFB). U kotIovima obeju shema predvideni su i bojleri za pripremu potfoAne top!e vode.

I I

i

Automatski ocizfa!!:ni venti! Slavina za punjenje i pnJ!njen;e Oovod hIaOOa voda Zapomi ventil 19 - Nepovratni vent!l

1 - TopIOVOdni kotao 2 - 0Imnj00a

3 - RII%Vadni vod 4 - Po\IratnI \/Cd 5 - Clriwlaclona ptmpa e - ZUUn za P4U'U

1 - TopkJYcdni \u:ItaO 2 - 0inv1JaCe

3 - RazvodnI vod " - PovratnI vod

5 - Cirkulaciona pt.r'Ip8 6 - Zasun za p8I'U

8--

7 - Radija!orski WII1IIf

9 - Odzratni venti! 10 - Zatvorena ekspanziona posuda 11 - Sigumosni venti! 12 - Zasun za pan.!

19 - VCiOtll sigulTlOf:lli 8111 oprugom 20 - Odvod topIe vode iz bojIBm bollent 15 - Slavina :ra punjenJe i pra!njen;e 21 - Zasun za paru 22 - CinwIacioni vod 16 - DoYOd hladne vode 17 _ ZapomI venti! 23 - Zasun :za paru 24 - NGpovratni ventil 1 A - Neoovtatni venti!

13 - AutomatakI odzraC:n! ventli 14 - Ckkulaciona p!.mp&

25 - ZapomI ventll

Stika 100 - Shema instalacije- zatvoren sistem kotla REB - sa ettkula.cionom pumpom z.a bojler

166 624

167 OpllTE NAPOMllNE ZA IZRADU PRO}EKTA I IZVOOENJE CBNI'RALNOG GREJANJA TOPLOM VODOM

Vertikale - usponski vodovi treba da SU odvojene ventilima radi iskljueenj. u slueaju potrebe. Svi ventili treba da imaju ispusne slavine a vertikale na gomjim stranama jos i upusne ventile za vazduh kada se one prazne. Treba se trUditi da horizontalna mreZa bude sto kraea i da ide zrakasto od nekog centralnog mesta a ne da je u nizu. Ovaj naein grejanja je ee..to primenjen kod etaZnog grejanja. Usled male visinske razlike ovde dolazi do veeib preenika cevi. N.~n razvodenja kod etdnog grejanja je sarno gomji
Sila koja prouzrokuje cirkulaciju nastaje usled razlike specificnih tezina vode u dovodnom i odvodnom toku. U tehnici grejanja ova sila je nazvana naper

i prema vee liatoj jednaeini (6.1) jednaka je: PH = H'g(Pp-Pr)

gde je: PH -

H

[pal

(6.7)

trdeni napor u [Pal visinska razlika izmedu sredine kotla i sredine radijatora [m]

gustlna vode u povratnom toku [kgm-'] gustin. vode u razvodnom toku [kgm-']. ubrzanje Zemljine tez.. Napor PH u stvad odgovara padu pritiska (Pi - />2).

Pp Pr g

instalacije detaljno i paZijivo iZVfSi. Pri ovome je veoma vaina uska i staina saradnja izmedu projektanta grejanja i projektanta objekta za koji je predvideno grejanje. Ovim ce se izbeei naknadne prepravke, iii na instalaciji grejanja iIi na samom objektu, koje bi proiziSlo iz eventualne nedovol;ne koiaboracije ovih odgovornih lica. Pored ovoga korisno je da pro;ektant grejanja prati i izvodenje radova i da izvodac radova sa svojim monterima ne vrsi nikakve izmene bez njegove saglasnosti.

Prema onome sto je izneto u pocetku odcljka~ napor PH izaziv~ kretan;e vode. Ovo strujanje je uslovl;eno ukoliko je napor ravan iIi ved od zbira pada pritiska usled pojedinaenih otpora i otpora u pravim delovima mreze, tj.

625

iii

PRORACUN GRAVITACIONOG VODENOG GREJANJA

Pre prelaza na operaciju proracuna treba definisati re§enje vrste grejanja. Zatim izraditi taenu semu mrcle sa jasno obelezenim deonicama vertikalnih i horizontalnih vodova i oznaeenim protocima G iIi kolicinama toplote Q u svako; deonici. Kako je vee definisano deonica je deo mreze izmedu dYe raeve. Prema tome protok i brzina fluida u jedno; deonici su konstantni·u svakom trenutku. Stru;no kolo mrcle Cini skup svih deonica kroz koje cirkulise toplotni fluid od kotla do radijatora i natrag. Normalno je da odgovara;uce deonice razvodne i povratne mreZe ima;u isti precnik kada je u pitanju vodeno grejanje. Polozaji vertikalnih vodova vezani su za poiozaje radijatora, zbog cega ovi moraju biti tacno rasporedeni sa oznakama svo;ih jacina. Obelezavanje deonica i radijatora treba izvditi po izvesnom redosledu kako bi se proracun odvijao logicnim redom. Razmera seme moze varirati u zavisnosti velicine zgrade ali za obicne zgrade razmera od 1 : 50 pokazala se dosta pogodnom. Sve elemente koji izazivaju pojedinacne otpore treba oznaCiti i dati pregled velicina ovih otpora. U osnovu seme unosi se horizontalna mrda. Ovo se vrsi za svaki razvod odvojeno ako je gornji razvod i to razvodna mreza u tavanu a povratna U osnovi podruma odnosno suterena. Spajanje horizontalne mreze sa vertikalama treba vrsiti tako da su deonice sto je moguce krace i da su strujna kola sto uravnotclenija. Po unosenju svih podataka pre1azi se na proracun. Na s1. 89 data je radi analize najjednostavnija sema vodenog grejanja koja se sasto;i sarno od kotla i jednog radijatora, Pretpostavl;eno je da se temperaturske promene vrse samo u kotlu i radi;atoru.

62Swl Osnovna.

jedna~ina

PH

on:: z + :E (L R) (6.8)

PH - :E Z '5 :E (L R)

Kada su precnici u kojima se vrsi strujanje priblizno poznati) pad pritiska se racunski izna1azi. Ako to nije slucaj onda se proces proracuna deli na prethodni i naknadni

(definitivni). Prema vrsti zgrade i sistemu ~rejanja u prethodnom proracunu se pretpostavi deo napora a, koji savladuje pojedinacnc otpore, dok ostatak (I ~ a) ide na savladivanje otpora u pravim delovima mrete'. Onda osnovna jednaeina dobija ova; obHk:

IPH -

apH

= (1

- a) PH

= :E LR I

[Pal

(6.9)

Sada se pretpostavlja da napor PH (1 - a) izaziva strujanje u mreZi za koju se vrSi proracun a u kojoj se na mestima gde su predvideni pojedinacni otpori (razne siavine) prikljuc:ci, krivine, raeve i dr.) zamislja da se strujanje odvija bez ikakvih otpora. Deo koji otpada na pojedinacne otpore na instalacijama za zagrevanje zgrada

dat je u t.beli T - 48. Uobica;eno je da se u pojcdinim deonicama prctpostavlja konstantna brzina, odnosno pad pritiska. Otuda je specificni pad pritiska po 1 metru prema jednacini (6.9): (6.10)

koji se pomotu jednadne (6.1)

seme mrczc lako naiazi.

169

168

625·2

Pre~nik

625-3 Primer za upotrebu pomocnih listova 3, 4 i '.I

cevi

Preenik se odreduje tako d.a pri padu pritiska koji je izraeunat jednaCinom (6.10) obezbeduje potrebnu koliCinu vode. Iz jednaeine (5.10) poste sre5ivanja 'ZLR

G'

=(1 -a)PH =0,81 --',pD

Treba postiCi plotok od GJ. = 25000 kgh- 1 u pravom cevovodu, bez pojedina~ otpora, dugom 120 m i unutl"a!njeg pre~ D = 80 mm. Koliki je pad pritiska? Na pomoCnom listu 4 pod D = 80 traii se na;bliii protok koji je za G" = 25100, a !rome levo odgovara u krajnjoj koloni R = 200 Pa. Znaci pribliian pad pritiska je

A 'ZL, izlazi:

Pl-jJ2 = L· R

=

120 m . 200 Pam- 1 = 24000 Pa = 24 kPa

Na grafikonu pomoenog Hsta 9 nalazi se presek ordinate za G" = 25000 kgh- I i linije

A

= 0,81P

R =

G'

--'D'

preenika 80 mm, vrednost apscise R = ZOO Pa.

[Pam-']

(6,11)

Karla se, kako je uobicajeno. precnik izrazi u mm, a maseru protok vode u kgh- 1 , onda se za pad pritiska u cevi dobija: A , R = 64· lOS p"

I

2 Gh 1

(6.12)

[)5

Kako se racuna da je srednja temperatura vode u razvodnoj i povratnoj mreti p = 972 kg m -3, onda izraz za pad pritiska dobija

tm = 80°, kojoj odgovara gustina jos jednostavniji oblik:

Ako je umesto protok. G h data koliCina toplote Qh [W] onda se na sliean naein koristi pomoCni list 5_ Na isti nacin moze se odredlti standardni preCnik iz pomoenih listova kada ie poznat protok i pad pririska, ill ako ie data brzina strnjanja iednog voda za odredeni pad pritiaka_

625-4 Primer za upotrebu pomocnlh listova 5 i 6 U jednom kruZnom toku duiine od 10 m, bez pojedinaCnih otpora~ sa temperaturom u odvodnoj mre:ii od 90" i povramoj od 70 0 , treba da se OStvari prenos toplote od 40000 W. Na raspolaganju je prltisak od 45 Pa. . Koliki mora da je preCnik cevi? Kolika je brzina strujanja vode? Za duZinu voda od 10 m nalazi se jediniCni pad pritiska:

R

(6.13) Na osnovu ove jednacme izradene su tabele i graflkoni u pomocnim listovima

3,4 i 8. U ovim pomocnim listovima nalazi se potreban pre6nik cevi (podrazumeva se unutraAnji - em otvor) prema izracunatom specificnom padu prltiska R i masenom protom Gh na cas. Ako se umesto masenog protoka vode Gh eija je temperaturska razlika 20°, uve~ de kolicina toplote Qh koju toplonosa, tj voda, prenosi na cas prema odnosu Qh = = 23,26 Gh za c = 1, ond. poslednjajednaeina dobija oblik:

R = l22A

Ql

(6.14)

D'

Za svaku deonicu kolicina toplote se dobija iz zbira jacine odgovarajucih radijatora; tako da pretvaranje koliCine toplote u kolicinu vode - protok, nije ni p otrebno vrSiti. U pomocnim listovima 5 i 6 tabelarno su predstavljene vrednosti za Qh, R, D i V u medusobnoj zavisnosti. Ove tabele su analogne tabelama 3 i 4. Pomocni list 5 obuhvata podrucja malih vrednosti za R~ odgovara gravitacionom vodenom grejanju, dok pomocni list 6 odgovara ve1ikim R vrednostima} koje ce se koristiti za pumpno grejanje.

sto

45 Pa

=~

= 4,5Pam- 1 •

U koloni pada pritiska R pomoenog lista 5 polazi se od vrednosti 4.5 i u horizontalnom redu naIazi se najbliia vrednost kolicine toplote (ve6a. ako nije neznatna razlika sa manjom). U ovom slucaju ide se do Q = 50000 W, eemu odgovara u zaglavlju po vertikalnoj koloni precnik D = 70 mm, spoljni (odnosno nominalni preenik od 6S rom). lduci po keloni ovog preCnika nalaze se kolicine toplote QI = 40000tW i Ql = 42000 W, za koje odgovara. brzina V"" 0,13 ms-1 • koja svakako odgovata iza 41000 W. Za ove kolicine QI i Ql1evo u krajnjoj kolonije padpritiskaR=3i3,3 Pam-I. Intetpolacljom za datu kolicinu toplote dobija se pad pritiska R = 3,08 Pam-1 • Za proracun do· voljno je uzeti R =- 3,1 Pam _1.

Za istu svrhu se moze upotrebiti pomoCni list 9 u kome Sll graficki predstavljeni odnosi protoka G., pada pririska R, i brzine V za odgovarajuee preCnike D_ Pri koriScenju ovoga pomoi:nog lista potrebno ie samo umestokoliCinu toplote Q proracunati protok G, koji se dobije za temperatUrSku raz1ik:u od 20°, ;ednostavnom deobom d.te kolicine toplote (Q) ovim broiem. Za racunanje preenika Misenar (Missenard) daje ovu praktii:nu formulu, koja se moze nekad upotrebiti radi njegovog brzog odredivania u pojediulm deonicama.

, D = 1f0,0001 Q'L I I VIi. g(p{- Pu) gde ie: Q L H (Pi - Pu ) g

[m]

kolicina toplote koju prenosi voda [m] duZina odvodnog i povratnog dela deonice [m] visinaka razlika kotao - radiiator [m] razlikagustine vode na izlazu i ulazu radijatora [kgm-'] ubrzanje Zem1jine tete.

(6.15)

171

170 625·5 Pad pritiska usled pojedina~nlh (mesnlh) otpora

625-6 Dvocevni sistem sa zanemaremm toplotnim gubicima u mrd:i

Ako se uzimaju U obzir pojedinaCni otpori onda se oni moraju racunati za sVak'ol deonicu. Pad pritiska usled pojedinaCnih otpora za vodu srednje temperature od 80· iznosi

Na izradenoj semi mreze najpre se odredu;e najnepovoijnije kolo. po pravilu hi to trebalo da bude cevovod izmedu korla i radijatora sa najmanjom visinskom razlikom i najvecim horizontalnim udaljenjem izmedu njih. U ovom kolu se odvojeno obeleie sve deonice sa istim protokorn tj, od svake

(6.16)

raeve do druge. Preporucljivo je da se deonice numerisu najpre pocev od kotla prema razvodno; mrdi do najnepovoljnijeg radijatora, pa odavde povratnorn mrezom natrag do kotla.

[pal

Pojedine oznake su pozna!e iz ode1jka V.

Zbir dutina svih ovih deonica daje dutinu kola (:E L). Napor se odreduje koristeCi tabelu T-S2, odnosno T-53.

Radi uproscenja proracuna U pomoeflom listu 7 date su tabe1amo za vodl,.;." od 80° vrednosti Z u zavisnosti brzine strujanja Vod 0,1 do 3,0 m/s i zbira poje-

dinacnih otpora

:E~

od 1 do 15.

Ako zbir pojedinacnih otpora prelazi vrednosti 15, onda se za odgovaraiucu brzinu nalazi pad pritiska za 1: ~ = 1 i nadena vrednost Z mnozi se sa zbirom pojedinacnm otpora za koji se traZi pad pritiska. Na primer: NaCi pad pritiska za po;edinaene otpore Ciji je zbir L ~ = 24, pri brzini od 0,2 m/s. Za:E~ = 1 i V = 0,2 mis, nalazi se d. je Z = 20. ZnaCi za :E ~ = 24 pad pritiska iznosi Z = 20 x 24 = 480 Pa. Ako treba pojedinacne otpore racunati za druge temperatur.e vode onda se nadene vrednosti za Z mnoze sa Ciniocem koji se nalazi ispod tabele, u zavisnosti date temperature t. Najzad ukoliko se radi 0 proraeunima stroge tacnosti (laboratori;ska ispitivanja, uredaji za specijalne namene i dr.) kod kojih se raspolaZe i sa ispitanim mesnim otporima svakog upotrebljenog elementa, onda pad pritiska se izracunava pomoeu izraza (6.16) pri cemu se i specificna teZina vode uzima prema odgovarajutoj temperaturi u svakoj deoruci. Iz (6.10) i (6.14) nalazi se za svaku deonicu RiD. Kako su preenici cevi u trgovini standardizovani, obicno se ne pogodl tacan precnik koji odgovara STD vee se usvaja najbliZi. Znaci stvarno R ce se.razlikovati od prvobitnog racunski dobivenog. Rezultati se unose u narociti formular koji ce se pokazati u primeru proraeuna. Proizvod od R i L daje otpor trenja (LR) u deonici. Zbir svih ovm proizvoda u deonicama jednog kola da;e ukupan otpor trenja u cevima toga kola C'i:.LR

" Pal·Posle ovoga 1Z . ffifefe se pOpklU . ,SV! . e1emenu. k OJI.. prouzroku"Jll pOJedinacne • otpore, koji se zatim nadu u tabeli T -49, saberu za svaku deonicu i takode unesu u, formular. Iz brzine fluida V, koja se u deonici nalazi na pokazani naCin, i zbira pojedinacnih otpors L4; u pomoCnom listu 7 nalazi se pad pritiska Z usled pojedinacnih otpora. Sabiranjem pada pritiska Z svih deonica jednog kola dobija se ukupan pad pritiska u kolu pojedinacnih otpora I: Z. Svi ovi rezultati se unose II pome.nuti formular. Uporedujuci raspolozivi napor sa zbirom otpora

II

PH;;':E L R

+.k

utvrdujemo !reba Ii neke od precnika menjati.

Z

I

I

,

,

I

P

I~-J- kgm" . 40

42

992,2 991,4

44

990,6

46 48 50 52 54 56 58 60

989,8 988,9 988,1 987,2 986,2 985,3 984,3 983,2

T - 53

i

II dmv.3 kg_3 Ii 'C, p

1,0079 1,0087 1,0095 1,0103 1,0112 1,0120 1,0130 1,0140 1,0149 1,0160 , 1,0171 !

62 64

66 68 70 72

74 76 78 80

p

\

kgm- s

982,2 981,1 980,1 978,9 977,8 976,7 975,5 974,3 973,1 971,8

!

Vsp

I dm 3kg_3! 1,0181 I 1,0192 I 1,0203 1,02l5 I I 1,0227 1,0239 1,0251 1,0264 1,0277 1,0290

I

i

,

p

'C

v,.

kg m- 3

dm3 kg_3

82

970,6 969,3 968,0 %6,7 %5,3 964,0 %2,6 961,2 959,8 958,4

84

86 88 90 92 94 96 98 100

1,0303 1,0317 1,0331 1,0345 1,0359 1,0374 1,0389 1,0404 1,0419 1,0434

Gravitacioni napo!' po 1 metru visinske razIike za date temperature razvodne i povrame vode (PaJ Razvodna temperatura 110"

1--- . il I

I

i

I I

(6.17)

Promena gustine i speclficne zapremlne vode u zavisnosti od promene temperature pri pritisku ad 1 bar

T-S2

I

Povratna temperatura 60 0

65' 70' 75' 80' 85" I 90' I 95'

I

100 0

I

114

146

179

88 60

119

152 125 96 65

-

-

92 62

-

I

-

I

213

,

187 159 130 99 67

I I

I

-

I I,

-

I

248 222 194 165 134 103 69

-

,I

285 259 231 202 171 140 106 72

-

322

I I

296 268 239 208 177 143 109 74

I

172 Udeo pojedinacnih otpora

~' od ovoga uzima se prema tabeli T -48, tj. za mre:ie u

zgradama usvaja se 40%1) . Ostatak se koristi za trenje u cevima, tj. za otpore u pravim delovima deomea. Deljenjem ovoga ostatka sa 'ZL dobija se pad pritiska po metru (jedinici duZine). Velicina promene specificne gustine vode u oblasti pojedinih temperatura [kg m~' 1

T- 54

, t

°C

95 94

93 92 91 90 89 88

87 86 85 84

83 82

I

dp £=-

dt

0,697 0,692 0,687 0,682 0,677 0,672 0,667 0,662 0,657 0,652 0,647 0,642 0,637 0,632

I

t

°C

81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71

70 69 68

I I

I

dp £=-

at

0,627 0,622 0,617 0,612 0,607 0,601 0,595 0,590 0,585 0,580 0,575 0,570 0,564 0,559

I I

t

°C

67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54

I I

I I

I I I

dp £=-

dt

0,553 0,548 0,542 0,536 0,530 0,525 0,519 0,513 0,507 0,501 0,495 0,488 0,482 0,476

t

I

I °C I I

53 52 51 50 49 48

47 46 45

•

44

I

43 42 41 40

I

dp £=-

dt

0,470 0,463 0,456 0,450 0,443 0,436 0,429 0,422 0,415 0,408 0,401 0,393 0,385 0,378

I,

Iz pada pritiska R jednog kola, koji je dat iii se nsknadno odreill iz datih

Q iii protoka G i temperaturske razlike (t, - 'p) ~ 20

3. Dmlina deonice L [m] 4. Prethodni preCnik D [mm] Podaci na bazi prethodnog preCnika: 5. Brzina flnida V [ms-'] 6. SpecifiCni pad pritiska R [pa] 7. Pad pritiska u deonici LR [Pal 8. Zbir pojedinaCnih otpora u deonici :E~ 9. Pad pritiska usled pojedinacnih otpora Z [pa] Podaci .usled eventualno izmenjenog preenika (naknadni precnik) 10. Naknadni preCnik D [mm] 11. Brzina fluida V [ms-I] 12. SpecifiCni pad pritiska R [Pain-I] 13. Pad pritiska u deonici LR [Pa] 14. Zbir pojedinaCnib otpora u deonici :E1; 15. Pad pritiska usled pojedinacnih otpora Z [pa] Razlike: 16. RazJika kolona (13) i (7) : (LRlS - LR,) [pa] 17. Razlika kolona (15) i (9) : (Z" - Z.) [Pal

625-61 Prethodno odre41vanje preadka cevi

podatska, koliNne toplote

173

0

iz pomoenib listova 4 iii 6 za svaku deonicu se neposredno nalazi preenik cevi. Za temperatursku razliku razvodne i povratne vode od 200 koriste se u pomo"'::nom listu 6 podaci kolicine toplote Q [W]. Kada temperaturska razlika niJe 20', onda se koristi pomOCfii list 4 sa podacima protoka. Tako po horizontalnoj liniji od nal.lenog Ride se do najbliZe VIednom kolicine toplote Q [W] odnosno protoka G [kgh- ' ], za" tim u istoj upravnoj koloID nalazi se odgovarajuci pre6nik. Ova operacija se ponavlja za svaku deonicu. Svi podaci i rezultati proracuna unose se u narociti formular koji ima slede&: kolone:

1. Bro; deonice, obyleren na semi 2. KoliCina toplote iii protok (Q [W] ill G [kgh -I ]) 1) Ova; odnos pretpostavljenih gubitaka u mreii usled mesnih otpOrll i trenja u ~a pokazuje se najpogodnijim za pretbodne proraeune preCnika. D Riteiu (Rietsche1-Raiss, Helzund Liiftungstechnik) se preporueuje da se za udeo mesnih otpora usvoji 33% odnosno 1/3 od celokupnih otpora. Ranije je bilo usvaiano 5?%, ~to se j kod nas testo primenjuje. . . U su~tini usvajanjem bilo koje od oVlh pretpostavki krajnji rezultat Ce se vrlo retko menjatl. Svakako velicina udela mesnih otpora zavisi od vrste i razgranatosti sistema kao i od kvaIheta artnatura i jzvedenih radova. Za nde prilike~ na osnovu mnogih komparativnih proracuna izvedenih projekata i zadataka kao i kvaliteta rada koji se vee i kod nas postize, vide10 se da usvajanjem udela na mesne otpore od 40% najmanje ce biti izmena kod naknadnog proraeuna precnika. U redim slueajevima wo je to i opravdano mogu se dobiti neznatne smanjene dimenzije cevi. Iz ovih razloga i ovde se preporueu;e izrada prethodnog proraeuna precnika cevi sa OVOID pretpostavkom.

U prve tri kolone formulara unase se brojevi deoniea i odgovarajuce kolicine potrebne toplote iIi protok vode i duZine. Ovi podaci uzimaju se iz seme grejanja zgrade. U sledecoj koloni 4 se unosi precnik, naden u pomocnom !istu 3 ill 5. Za pretprojekte, koji slu.ze za predracune, sasvim je dovoljno sluZiti se podacima koje daje prethodni proracun. 625-62 Naknadni

prora~

Pree~ci cevi dobiveni prethodnim proracunom, nisu sigurni iz dva razloga. Prvo, kako Je veC.;eeeno, .retko se ~~ava da se proracunati preenik poklopi sa standardnom dimenzlJom Cevl U trgOVlDl. Drugo, uticaj pOJedinacnih otpora usled provizomo pretpostavlJene vrednosti "a" ne moze biti merodavan. Ovo treba otkloniti naknadnim proracunom. Polazi se od prethodno izracunatog precnika, i traii se u pomoc'nom listu 5 u koloni pod njim odgovarajuca potrebna kolicina toplote, iIi u pomoenom !istu 3 protok vode. VeliCine su u kolonama sitnije podeljene nego u horizontalnim redovirna. Ispod kolitine toplote, odnosno protoka vode, data je odgovarajuca brzina strujanja vode, koja ce biti potrebna docnije. Ako je osetnija razlika izmedu' velicina koje smo dobili proracunom i onih u pomocnim listovima, onda treba vrsiti interpolovanje. U pravougaonoj tabeli pornocnog lista krajnje kolone levo i1i desno daju odgovarajucu vrednost R, koje se muoie sa dui:inom deonica. Ovako se dobije tacna vrednost za :E LR. . Da bi s7 naSao pad pritiska. usled pojedinacnih otpora :E Z, iz pomocnog I1sta 7, odred.uJu se naJpre vrednostl L~ za svaku deonicu iz tabe1e T-49. Pomocu ovih velicitla i gore nadene brzine strujanja vode V, odreduJe se iz tabele leva u pomocnom listu 7 odgovaraJuci pad pritiska Z.

174

175

Zbir :E LR + I; Z predstavlja u svakoj deonici ukupan strujni otpor koji treba da ;e ravan naporu PH ili neSta manji od njega u tome kolu. Aka ova; uslov nije zadovoljen, enda se pojedine deonice menjaju dok se ne dod.e do njegovog zadovow

Ijenja. Ovde da se jos iednom ukafe na mogucnost obrnutog toka kad donjeg razvoda, kada se panova ieli da zagreju rashladeni radijatori. Pretpostavka je da to dolazi usled pozitivne razlike pritiska izmedu razvodnog i povratnog voda u krajnjoj faevi. Treba uporediti pad pritiska do krajnje raeve i napar u toj tacci pa da se utvrdi da Ii je potrebno menjati precnik glavnog voda.

3600W

t

I

Ie I

2000W

I

62S-63Prlmeri prorai:luna za iznalde1lje preCnika cevi Za §emu mreze jednog grejnog postrojenja toplom vodom sa donjim razvodom, koja je data na 81. 101 izvrliti dimenzionisan;e preCnika cevi. Pri tome proraeun sprovesti ne vodeCi rsenna o gubicima toplate u cevovodima. Temperatura vode neba da je kod najveeeg optereeenja u raz~ vodno; mreii 90"> a u povramoj 70°.

rlh!\'

Priprema. Na §emi obeleiiti deonice i uneti odgovarajuce kolicine toplote. Pripremiti farmular koji se koristi i u ovome primeru i popuniti kolone 1,2 i 3, Za svako strujno kola pojedinih radijatora izraeunava se n.apor PH' usvaia se procenat napora na trenje (60%), koji podeljen sa duZinom kola daje specifiCni pad pritiska R u strujnom kolu,

koloo

a) Prethodni proraeun

podrurn

SJik.a 101 - Shema vodenog grejanja za proraCunski. primer

Kola radijatora I (najnepovoliniji: najdalji i najniii), Deomce 1 do 4. Napor> iz tabe1e T-53 i visine H = 4,00 m: PH'" 4.00m. 125 Pam-l '" SOOPa Pretpostavljem deo napora za trenje u cevima:

0.60 • PH =0.60 • SOOPam- 1 = 300 Pa

Ukupna dmina deotUC4 od 1 do 4

= 39.0 m

300 Pa Specificu pad pritiska R, ~ 39.0 m = 7,7 Pam-' U pomoCnom Ustu 5 ide se u redu od najbliieg pada pritiska (7,5) do najbliie kolicine toplote Q (obi~o vete). u Cijoj koloni u zagiavl;u Ie prethodni preCnik D, U koloni precnika ide se do jo~ bliie vrednosti koliCine toplote, gde se eita brzina(V (ms-1])a levo u redu ide se do prave veliBne pada pritiska. Ukoliko i najbliza nadena vrednost kolicine toplate odudara od trazene u deonici, onda se Stvarni pad pritiska interpoiuje, U kolor i 4 formulara unosi se prethodni preenik D. U kolonama 5 do 9 unose se svi podaci koji proizilaze iz prethodnog preCnika kako je vee oznaceno u formularu.

Po zavrietku obraruna do kolone 9 u fonnularu prelazi se na II kolo i vrM proracun vrednosti. za popunu istih kalona ovoga kola.

. Dalie kao za .kolo radijatora 1 nalazi. se prethodni preenik CD), unosi u kolonu 4 a zatim se lznaJaze vrednostl za kolone od 5 do 9 1 UPl~U U fonnular.

Kolo radijatora 3. Deonice 1, 4, 5> 8, 9 i 10. Napor PH = 8 m • 125 Pa m-I 1000 Pa Napor za trenje u cevima 0,60' PH = 0,60 • 1000 Pa 600Pa Utroseno na trenje u deonicama 1 i 4 (kao gore) 154 Pa Utroseno na trenje u deonicarna 5 j 8: eLf; + Ls)' R2=3 m' 24.3Pa m- 1 = n,9Pa '" 73Pa Ukupno utroseni napor na zajedniCke deonice sa kolima radijatora 1 i 2 :: 154 Pa+ 73Pa:;:: 227 Pa Ostaje za trenje u deonicama 9 i 10: = 600Pa ~ 227 Pa:: 373 Pa Duiina deonica 9 i 10 = 13,0 m 373Pa Specifieni pad pritiska Ra = 13,0 m = 28.7 Pam- 1 Postupak se obnovi kao za kola radijatora 1 (2, b) Naknadni proraeUD

Kolo radijatora 1.

Kola radijaunQ 2. Deonice 1, 4, 5, 6, 7 i g, Napor, bo kod I kola: Napor za trenje u cevima Od ovoga se utro§i na trenje u deonicama 1 i 4: eLl Ostaje za trenje u deonicama 5, 6, 7 i 8:

tI.- ~ 1<0110_ _

J

PH

~

lOOPa

0,60 PH = 300 Pa

+ L4)' Rl

Ukupna dmina deonica 5, 6, 7 i 8 146 PlI Specifieni pad pritiska R2 = - - = 24.3Pam-1 6,Om

'" 20m' 7.7Pam-! = 154 Fa; 300 Pa _ 154 Pa :: 146 Pa

= 6,Om

'. Da bismo izabrali velicine pojedinacnih otpora (t;:) treba utvrditi kako su izvedeni prikljucci radlJatora. Izgled prikl;ueenja u horizontainoi proiekciji §eme daje 0 tome predstavu (s1. 102):

~IIIIIIII ~IIIIIIII C1

stika 102 -

PdkljuCak radijatora: a -

b

za razvodnu cev, b -

za povratnu cev

177

176

Iznosi ovm r3zlika iz kalona 16 i 17 dodaju se Hi oduzimaju. prema tome da Ii su po:dtivne iii negativne, prvobitno izraL'-unatim vrednostima. L (LR) + 1: Z, Cime se dobiia izmenjeru ukupan

Pregled veliCina pojedinalnih otpora (~) Deonica hr. 3 (D = 20 mm)

Deonica br, 1 (D = 32 mm) kotao .... ,................... 2,5 luk ._........... 0,5 T -komad, prikljuCak za sigumosnu rev ...•...................... 0,0

kosi propusni 'ventil . . . . . . . . . . . .

~~ =

Deonica hr. 2 (D = 20 mm) T -komad prolaz sa odvodom . . . .

Kosi propusni venti!

l:i;

2,5 5,5

Deonica br. 4 (D

3,0

Dvostruki luk .... . . . . . . . . . . . . Ugaoni venti! . , . . . . . . . . . . . . . . Radijator ... , ..•.. '1' • • • • • • • • • • •

1,0 2,0

7,5 625-64 Prover-51 smera strujanjf.; I'd po(5emum

3,0

kosi propusni ventil .. ' T -komad, prikljutak za sigurnosnu

2,5

cev ••..................•... ,.

0,0

Dvostruki luk

2,0

.,., ..••.... , .. ,

~, ~

4,5

Deonica br. 8 (D "'" 25 mm)

Twkomad, izlaz •..••.••••••.•••

proPUllni ventil. pray .... ,..... 10.0 T-komad, ulaz .. , ....•.. ,..... 1,0

1,5

propusni ventil. pray .......... 10,0

~,

~i; ~ 11,5

- 11,0

Deonica br. 9 (D = 20 rom)

Deonica br. 6 (D - 20 mm) T ~komad) iz1az •••. . • • . • • . • • • . .

1,5

luk •.........................

1,0

ugaoni venti! . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2,0

radijator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3,0

T -komad, prolaz sa odvodom . . . . dvostruki luk. .•...•.•• , . . . • . •

0,0

ugaoni ventil, pray ............

2,0 2,0

radijator ........ : . . . . . . . . . . . . .

3,0

~, ~7,0

~I; ~7,5

~

0,5 ~

= 32:mm)

~I; ~9,0

!leonica br. 5 (D - 25 mm)

Deonica hr. 7 (D

4,0 3,0

Deonica br. 10 (D = 20 mm)

20 mm)

T -komad, ulaz .•••••.••.•••••• Dv08truki luk .. . . . . . . . . . . . . . .

:E~ =

luk (3 PUla) .................. T ~komad, prow sa dovodom .. . .

1,0

2,0

~I;

3,0

3,0

0,5 - 3,5

Vrednosti za kotao i radijatore dodate su u razvodnom v~u.

.. Posle unoienja brzine (V), specificrtog pritiska I;Iada (R) 1 ukupnog pada pntlska (LR), nadenih i izratunatih u pomoenom listu 5, u kolone 5, 6 1 7 ~~rmulara, ~~u. se u kolonu ~ gore ' ._..1:_~"-: otpori a u kolonu 9 izrafunati pad pnttska usled nim (lZ pomoCnog lista 7). odredem POJo,:;u.u.uo\,;.Ul • .
razlike

PH = 2.8m· 125 Pam-I"" 350 Pa Ukupan pad pritiska. u kritiCllUn deonicama 1 i 4 iznosL131 Pa Sio je manje od 00para koji se ostvaruje na poeetku razvodne mreze kod kotffi pa nema opasnosti da se pojavi obrnuti tok strujanja prilikom pocetka loienja rashladene iIlStaiacije.

625-7 Dvocevni sistem vodenog grejanja, u home se uzima;u. gubici toplote u vodovima

PH = H· g(Pb - P.) .

+

.

dni'

Ako izade da je napor PH < :E (LR) :EZ~ onda, se. pribeg~va poveCan)u naJpogo leg preQllka, tj. onoga koji uslo~ljava h,olje izlednaCe~~e, strujanja. Aka je PH> :E (LR) + :E Z, onda treba proveriti da Ii se neki pretnik moze smanJltl. Ak rema tome preCnik izmeni njegova naknadna dimenZlJa se unOSl U kolonu 10. 7. • °bse, P roraL.- p'ada pritiska u ~lovima novog preenika i rezultati unose u kolone for-"II.tun se 0 noVl p I,;UU • b . k" eli acruh otmulara od 11 do 15. Pri ovome treba voditi raCuna 0 promeru rzme proto a 1 pOJe n para usled promenjenih preCnika. . ., . . ' cU kolonu 16 unosi se razlika izmedu pada pnuska LR sa prethodmm 1 naknadnUn pre nikom tj razlika vrednosti kolona 13 i 7. . ' 'l} kOlonu 17 unosi se odgovarajuCa razlika pads pritiska Z tj, razlika vrednOSll kolona 16 1 9. >

,.

•

U

obzir

U prosiom ode1jku pri odredivanju napora nile vodeno racuna 0 toplotnim gubicima u vodovima. Ovaj nacin se maze dopustiti kada su toplotni guhici reiativno mali i mogu se zanemariti, tako da to nece imati uticaja na sam napcr. Kod kraCih vodova i onih koji prolaze kroz toplije prostorije i koji su bolje izolovani ovako se moze postupiti. Tu spadaju manjt:.: zgrade sa donjim razvodom koji prolazi kroz suterene i podrume. Kako se voda hladi na celom toku, onda se 0 tome mora voditi racuna kada to hladenje osetnije utice na stvaranje napora. To je npr. slucai kod gornjeg razvoda gde razvodna mreza ide kroz tavan. Izvrsena merenja pokazala su da hladenje pojedinih deonica kod gravitadonog grejanja. a naroCito gornjih horizontalnih vodova osetno utice na promenu napora, Ovo se moze i racun"ki dokazati aka jedan kruzni tok podelimo na vise deoniea i izvclimo komparativni proracun napora pd cemu bi menjali temperature vade gornje razvodne mreze u granicama koje se prakticno postizu, npr. postavIjanjem horizontalnih cevi u hladnom tavanu iii ispod plafona. Pokazano ;e da ;e napor predstavljen proizvodom visinske razlike dveju krajnjih tacaka toka i razlike gustina. vade u tim tackama (6.7).

~(LR) +~Z

Uporedenjem ~ pritiska i raspoloZivog napora u kolu PH ustanovl;ava se da li je potrebno

mcnjati koji od prearlka.

z~evi!llI1Ju

Horizontalni vodovi su ne. 2.8 m iznad stedine kot1a,~to znaci daje napor usled te visinske

0,0

... . . . . . . .

.

Dvostruki luk 2 puta kosi propusni ventil ... T -komad, prolaz sa dovodom ....

pad pritiska usledJ,~omene pretnika. Ponovnim ,uporeden}:m ovako dohivel}og nakn:ld~og pada pritiska sa raspolozlVlDl naporom dolazi se do zakljucka da Ii JC promena precnika uspe1iuo lZvrSena. U protivnom mora 5e izvrlHti naknadni proffieun sa jos kojim od izmenjenih precnika. U izrarunatim re:rultatima vidi se da je raspoloiivi napor ornogutio smaujenje prethodnog precnika u deonicama 3 i 7. Medutim, u. Rolu. radijatom 3 to nije bilo mOglJiee.

[pal

Ove gustine nalazimo u tabeli T - 52 za odgovarajuce temperature u tim tackama. Da ne bismo tra±ili gustine u tab.1i moterno se posluliti jednacinom koja glasi da je razlika gustina. u dvema tackama jednaka proizvodu temperaturske razlike izmedu till tac.aka i pmmeni gustine u tome temperaturskom podrucju (e) tj,:

gde je; &

tt;. - [6 pad temperature u deonici. izmeaL tacaka (1 i b promena> gustine

dp (Cit) ,

V rednosti dobivene na bazi prethodnog prefuika

Podaci i §eme mreie

-..,

prOr8~u.n

Naknadni

<»

Vrednosti doblvene na bazi naknadnog preenika

,

Razlika

,~

.lJ

8

~

$3

...

.~ ;lj.o

'03

&l"

;~ tj Q"

;.;::lOO ~o.i5. Q

~~

"•

~:S..M

G

W kgh- 1

L

-So ~i5. D

m

rom

."-

d &lo V

1

:e. .• '0 ·ll .'" -"

~o,

R

ms- t Pam-I

'il .ll'" o.

:e

12~'6

:g:os·-~ .S• ...

.

0.

05

"g-Mb

-E'o~ .• 0.

:5.1:>0

..

~

:§~

H ~]~& H ,g:o z'" E,

LR

P.

Z

D,

V

p,

mm

ms- I

------_. 1

1 2 3 4

2

11-

4

5

7

6

8

9

10

R

LR

Pam-I

P.

0

00

3

I=-

.'

_

-i2

Kolo Tadijatora 1. Deonice 1, 2, 3 i 4 H = 4,0 m; LL = 39,00 m; PH = 125Pam- 1 '4,Om ""SOOPa Za trenje u cevima uzeto: 0,60' PH = 0,60 • 500 Pa = 300 Pa Rl = 30,00/39,00 = 7,7 Pam-l 8000 9,0 4,5 32 0,10 40,5 5,5 27,5 2000 9,5 20 5,0 4,7,5 9,0 0,07 22,0 5,0 20 7,5 15 0,13 2000 9,5 0,07 47,5 18,5 4,5 32 0,10 4,5 22,S 8000 11,0 40,S l;LR + EZ ~ 176,0 90,S ~ 266,50 P. + kolone ,,16" + ,,17" = 161,5 + !:Z 48,S = 210,00 Pa Promenom precnika u deonici 3 : !:(LR) = 476.50Pa + EZ

' '~I'"'

E,

209

14

p, 16

15

67

8,0


'" ~

0..3

~I

'"LR '"Z

Z

P.

13

22

~~

161,5

Pa 17

48,S

._""

Kolo ratlijatora 2.

Deonice 1,4,5.6,7 i 8 Napar kao u kolu radijatora 1: Za trenje u cevima, kao gore: Utro§eni napor u deonicama 1 i 4: (L1 + L4)' Rl = 20,00' 7,7 Ostaje za trenje u deonicama 5, 6, 7 i 8: 300,0 - 154.0 buzina deonice 5 do 8: L5_8 = 6,00 m Sinn' .. pee 1 1 pad pnttska za prethodm. proraeun R2 = 146,0 6.00 = 24.40 Pa _0

5

6 7 8

PH = SOOPa =

300 Pa

=

154 Pa

=

146Pa

o.

2

3

6000 2400 2400 6000

1,5

1,5 1,5 1,5

4

25 20 20 25

5

0,13 0,08 0,08 0,13

Na deonici 1 i 4:

6

10,4 6,6 6,6 10,4

7

_ _0

15,7 10,0 10,0 15,7 51,4 81,0

8

_ _ _ ••

11,5 7,5 3,0 11,0

+ +

I""

9

13 ·~--i··4--··

12

96 24 10 92

I m ~

50

Poveeanje pada pritiska usled promene precnika: (,,16") 'I (,,17") ~ 32,5 " 24 Ukupni pad pritisk:r. ~ (LR) + :EZ

~

= =

15

"-15--1' ---16~--·i7--

--T-~

-TO~15

28,4

42,S

3,0

34

I

32,S

24

273,4 130,1 404,5 56,5 Pa 460,OPa

PH (500Pa)

Kola radijatora 3. Deonice 1, 4, 5, 8 i 9. Visinska razlika H = 8,0 m. Napc r PH = 8m • 125 Pam-I Za trenje u cevima 0,60 PH Utroseni napor u deonkama 1 i 4 Utroseni napor u deonicama 5 j 8: (L.~ + L8)' R2 = 3m· 24,4Pam-J Ukupan napor za deonice 1, 4, 5 i 8 Raspoloziv napor za deonice 9 i 10: 600 Pa - 227,2 Fa Dutlna deonica 9 i 10: L9, 10 = 13,00 m

1000Pa 600Pa 154 Pa 73,2 Pa 227,2 Pa 372,8 P.

372 8 m

Specifieni pad pritiska za pretqodni proraeun Rs = 13,~ 9 10

3600 3600 Ukupan Ukupan Ukupan Ukupan

6,5 6,5 pad pad pad pad

20 20

pritiska pritiska pritiska pritiska

In

28.7 Pam- l

0,12 0,12

13,1 85 7,0 50 13,1 85 3,5 25 E(LR) ~ 17,0; EZ ~'75 za deonice 9 i 10: :E (LR) + 1: Z = za deonice 1 i 4: za deonice 5 i 8: u kolu radijatora 3:

Neiskorisceni napor je 1000 595,4 voljl ~nog pa se 7.adriavaju prethodni preenid.

245 Fa 131 Fa 219.4 Fa

595,4 P. 404,6 Pat ali svako smanjenje precnika u deonici'10 povecalo bi napor iznad doz.

;;j

181

180

e 0, 7

0,

•

0,5

I ' I

E;~l[~ ;r'

-

V

1/ 0,• /1 I , [

40 50 60 70

r~

Tabe1a T ~ 54 pokazuje zavisnost ve1icine e od temperature. Ova zavisnost graficki je predstavljena na s1. 103, Za dvocevni sistern gravitacionog vodenog gre-

iania kod koga ie temperatura vode u kotlu: 90170\

I I

aD 90 !GOroe]

TEMPERATURA SUka 103_ Zavisnost promene

u tab eli se nalaze za e za razvodnu mrezu Er = 0,67 [kgm- 30c} za povratnu mrezu Ep = 0,56 [kgm- 30c]

I

Je kod kotla nego kod radiJatora.

Ako se polazi od odredenog hla
udaljeniji od kotla birati vea od onih ko;i su bliZi kotlu, Pri proracunu razvodne temperature pojedinih tacaka u mreZi, sada se moze usvojiti razvodna temperatura ill na' kotlu ill na najnepovoijnijem radijatoru, npr. 90°. Kod prvog izbora najudaljeni;i radijatori dobijaju jedan dodatak preko onog sto hi daIa racunska vrednost kada se ne vodi racuna· 0 gubicima toplote. Kod drugog izbora mogu se bliZi radijatori birati manji, jer temperatura odvoda kotla se povecava. Prema tome ovde su radi;atori neSto rnanji ali to mo~e dovesti, pri veeim optereeenjima razgranatih mreZa, skoro do temperature isparavanja u razvodnoi mrezi. Zbog toga se preporucuje prvi naein. Pored toga koruno je i da se kod dvocevnog sistema jednom odabrani pad temperature odrfi u svim radijatorima, tj. 20°. Ovako se onda slaZu i kolicina toplote i protoci votie sto dozvoljavaju da se primene pomocni ,listovi 3 i 5 neposredno za sve deonice. Jos je i ta korist ovog nacina sto se srednja temperatura radijatora sarna po sebi odreduje vee time 8to je odredena uobicajena temperatura u razvodnoj mrei;i a sa time i dozvoljeno opterecenje grejne povrSine. Procentualni dodaci za povrSine udaljenih radijatora dati su u tabeli T - 57. 626

PRORACUN HLADENJA U CEViMA

Odavanje toplote u izolovanoj cevi dato je jednacinom (2.26), koja se ko-

risti i za proracun izolacije. Prema ovome hladenje jednog vodenog toka u jednoj deonici hi iznosilo.

( 6.19)

hladenie vode (pad temperature) [0C] duzina deoniee [m] . -1-1 kR - koeficiienat prolaza toplote po duznom metru ceVl [W m K 1 Em - srednja temperatura greinog fluida (vode) [0C] ro - okolna temperatura prostora [0C] Gh

C

-

protok u jedinici vremena u cevi [kg h -I ] masena kolicina toplote

Za (t,n), radi uproScenja racm:1a, moze ~e uzeti ~~peratu.ra"na poeetku iIi kraju deonice jer je razlika vrednostl (&/2), kOla se doblJa racunaJucl sa promenom (tm -- to) U ovim dvema tackama, veoma mala. Kao okolna temperatura uzima se: za slobodno postavljanje c:evi u razliCitim nezagrevanim prostorijama videti tabelu T - 19 za izolovane (''evi u zatvorenom kanalu u zidu to = 35° za neizolovane cevi u zatvotl'!nom kanalu u zidu to = 45°

625-8 Korekcija velicine povrSine radi;atora usled hladen;a u mrefi

Radi tacnog proracuna grejanja pri odredivanju povcline radijatora treba voditi racuna 0 razlicitim temperaturama vode u razvodnoj mreZi. Ukoliko je duZi vorl. u razvodnoj mrdi izmedu kot1a i jednog radijatora, naroeito ked neizolovanih deonica, utoliko je niZa ulazna temperatura vode a sa tim i specifiena jacina grejne povrsine. Saglasno tome, za odredenu kolicinu topiote moraju se radijatori koji su

[0C]

gde ie: & L

Uticaj toplotnih gubitaka u cevovodima na temperatursku razliku izmedu odvoda i dovcda yeti

gustine vode od temperature

LkR(tm - to) Ghe

1& =

kR se odreduie iz tabela T -45 i T -46, gde t.reba predvideti dodatak na. gubitke toplote kod izolovanih cevi od 15% na nosace. U tabeli T-47, radi lakSeg ,racunanja, date su vrednosti za k'R ~ 1,15. ~R U ternperaturskom podrucju 65° do 95'~ za cevi precnika od 10 do 200 1 razhbte debljine izolacije od mineralne i staldene vune i kiselgura. Debljine koje se ceSce koriste su podvucene. Za neizolovane cevi kR se moze uzeti iz tabele T-5S. T-SS

KoeficiJent prolaza

Unut!'dnji preCnik cevi [rom] Za vertikalne cevi Za horizontalne cevi

tt~plote

po dufnom. m

kR IWm-1K-'l

15

25

20

1

1

32 1

I 40 i

1

50 1571601651 80

1,1 I 1,3\1.5 I lo9 1 2.0 I 2,1 i 2.2\ I 0,9 i 1.1 1,3 i 1,6 1.8 2.1 I 2,2

!

_ _ _ _ _ ..,l.. ___ .__ ._

2,6 \ 2,81 3,1 2.6 2.8 3.1

IlOO I

I 3,73.7 ~~

Kada je data odvodna temperatura na kotlu, racuna se pad temperature u svim deorucama u pravcu strujanja do naj,nepovoljnijeg radijatora i 'na isti nacin hladenje u povratnoj mrezi. Za odredi,vanjt: povratne temperature u kotlu tre~a obracunati temperature mesavine u svima strujnim kolima. Pomoeu polazmh temperatura odvoda u prethodnim d(!onicanaa moze se hladenje (pad temperature) sledece deonice lako odrediti. . ' . . Kao i kod proracuna pada priti'ika i ov de se posmatraJu deomce cev:. lSto~a protoka i preenika. Ako deoruca prolru:i kroz prostorije raznih temperatura ill menJa izolacioni sloj onda se svaka ovakva parcijaina deonica odvojeno proracunava.

183

182 626-1

Prelhoclno odr.lllva,nj_ p ••~l!!iko .a gublciwa ....vim..

Polazi
kolone !-4

626-2 Naknadui prora~tm naporm uzimaju45i U ohzh" hlad:enje u cevima Naknadni proracun

U

ovom proracunu sluZi ruo za odredivan;e napora

(PH), tako i za uporedenje n21pora i gubitaka na trenje I.,LR + 'ZZ.

c

Najpre se poCinje sa proracunom hladenja (pada temperature) u po;edinirn deonicama stru;nog kola. Dalje treba obracunati i uneti u formular sledccc podatke;

Treba jo§ proveriti da Ii poznatim :E L R + :E Z odgovara ovome naporu.

Deonica b •.

!

D

Ikgh-'' I mm

I D~

G

L

m

I t,

IjW:::K-' "C I

I

to

&

t'

N'

P'H

"C

'C

'C

m

Pa

(vode) u razvodnoj mrezi 90°C. u povratnoj 70

kolone 4 Gk

racuna se iz [ormule

~_h ~ tr -- lp

~

I

do 25 do 50 do 7S do

ii , U'" I PH=dl'i.rE: , - - _.. _-.. _._1

do 10 11O~20 20 ~ 301i30~ 50!50-75':75-100 100 100 100 100

" " "

150 150 100

1

I

-

~.

~

-

200 150 150

250

200 200

I

do 25m 25 do 50 rn 50 do 75 rn 75 do 100 m

do 15 m

I

"

I

"

!

"

250 250 250 250

I

I

I 300 I 250 250 250 350

250

250

I

350 200 t, 350 350 300

I

400

I

c) Zgrada sa vi§e od 4 sprata dio 7 preJko 7 do 7 preko 7 do 7 preko 7 do 7

do 25 m

75 do 100 m

m m m rn m m m

450 300 550 400 550 400 550'

(6.20)

Za priidjucenu deonict:: polazi ~;e sa (t') kao sa razvodnom temperaturom i 'dalje se racuna ns isti naCin. Za razvodnu mrezu dovoljno j e odrediti dodatak napora pomocll ukupnog hladenja. Krajnji merodavan' napor PH clobija se kao zbir svih delimicnih napora P'B, posle obracuna svih razvodnih deCinica ;ed.nog kola kao i povratnih vertikalnih vodovs, kome se dodaju vee poznat e razlike pritiska usled hladenja u radijatorima,

150

100 100 100 100

b) Zgrada sa 3 i 4 sprata

50 do 75 m

[PaJ

Horizontalna udaljenost vertikalnih krakova kola u m

do 7 m

25 do 50m

Delimicni napor se cnda racuna iz

Visinm od sredi'ne kotlu do sredine r,adljatora

25 m 50 rn 75 m 100 m

gdeje t,,- tp temperaturska razlika

vode na uiazu i izlazu radijatora (l':::: 20°) tr temperatura U odvodu. (90°C) l' temperatura: "ode na kraju deonice tj, t' = tr -.-: 3H' uzima se iz se:me, to je vertikalno rastojanje sredine kotla i sredine deonice s - debljina izoladje u mm

e. tj. sa padom temperature od 20 e,

1. Neizolovani usponslt:i vodovi izvan zida. Dodatni naper u Pa a) Zgrada sa 1 i 2 sprata

I

L - uzimaju se iz fonnulara za rnrde cevi) D je prethodni preenik iz

0

koji se odnosi na radijatore u dvocevnom sistemu a u jednocevnom na mrezu. Za drugi (tr ~ t p ) pad temperature niZe u T - 56 su dati faktori korekcije.

Horizontalna ra§irenost mreie

I

nadena vrednost pada pritiska

Male izmene je nekad- potrebno sprovesti na precnicima. cevi povratne mreZe da ne hi imaH velikog uticaja na dejstvo napora PH. Za mre.zu gravitacionog grejanja sa gom;im razvodom za prethodni proracun pri uzimanju U obzir gubitaka toplote u vodovima pri odredivanju napora, koristisetabelaT-56,ukojojjedat dodatni napor u Pa (odnosi se na normalnu izoiaciju, temperaturu tavana od O°C temperaturu prostorija ad lOoe . Ove vrednosti u tabeH dodaju se proracunatim vrednostima napora pri kome nisu uzimani u obzir, gubici toplote u vodovima. Usvojene su temperature fluida 0

T-56

I

na~inom

500 I 550 450 350 600 650 450 500 550 600 450 400 550 550

i

-

-

-

750 550 750 650 500 , 550 600 ! 640 I 750 -

Korekcioni Jfaktori za druge temperature vode Pad temperature (tr - tp)" Temperatura razvodne vode

90° 85° 80"

>20

20

10 8,5 7,0

15 7.5 6,5

5,0

10 5,(J

4,5 3,5

,

185

184 Nastavak tabele T _. 57 Etazno grejanje (pretpostavljene velicine kao u T - 56) &) Zgradc :m

do 25 In 25 do SOm 50do75m

do 7

In

" "

75 do 100 m

i 2 spratll.

i

50 50 50 50

100 50 50 50

100 100 50 50

Horizontarno rastojanje vertikalnih vonova jednog strujnog kola u m

100 100 100

150 150

Horizontalna r~sircnost mreie 200

b) Zg:.r:to.. sa 3 i 4 sprata

do 25 do SO do 75 do

25 m SOm 75m 100 m

do 15 m I

" c) Zgrsde

do 25 m

25 do 50 m 50 do 75 m 75 do 100 m

"

100 100 50 50

150 150 100 50

200 200 150 100

Do 10 m Preko 10 m

250 200 150

250 200

250

vise od 4 sprata

do 10 m

ISO

prek010 m do 10m prdw 10 m do 10 m preko 10 i l l do 10 m p!'eko W In

100 150 100 150 100 150 100

I

300 200 200 150 200 150

do 5

I 1-i 10 do 15 \ lScio20 i preko 20

I 5 do 10 15

!O

I

15

I

15

I

6264 Proracunsld prIme!' sa uzimWljem U obzir gubitaka toplote usled hladenja u cevima: SledeCi primer ce pokazati redosled proracuna rnreie uzimaj1.lCi toplotne gubitke u cevovodima.

i

300 200 300 200

350 250

temperature 'lode: u gbavnijim deonicama mreze a sa Kada sc njima i srednje ·~~.?eraturt pojedinih ;udijatora, mogu se utvrditi krajnje velicine radijatora, Treba voditi :acllxm 0 promenama koeficijeI11ta k radijatora usled temperafurske razlike tp - to; gck je iF temperatura fluida ('vode), a to temperatura okoline. Korekcija koefidjenta k treba da se sprovede po formuli (4.22). Za predracune radijatori se mogu korigovati prema T - 57,

Pretpostavljeni podaei: Odvodna temperatura u kotlu 90" Temperaturska razlika na ulazu-izlazu svakog radijatora

at =

20 e

Hladenje usponsldh voclova se zanemaruie jer su dobra izolovani i postavljeni u nim kanalima u zidu.

pretJwdni prcrracuf>

DodGcJ za grejnu p('Vrrtnu u % VisespraL."l(\ grejanj!: temp. prv-J[; :;:8,dijs:tom

prost(}~ij(! 20 temp, kotia 90". -88", ostall rarui!l.tori prcm& T -58

u:mpcratnra

6

,

Brei r,pratova

2 3

4 5 i ville

i;r.olov&~

Povratne vertikale su izolovane i postavljene u zatvorenim zidnim kanalims. (! = 35<»

Naknadne proraeuna trcba iZVfS.iti za kola radijatora 1, 2 i 3.

obzir toplotnih gubitaka u: cevovodima pri odre(Nvanju grejne povrfine radijator a za

Pretpostavka: razvc,Qn!' Luc:b,

obzir

IzvrSiti proracun mreie jednog gravitacionog vodenog grejanja sa gornjirn razvodom prema semi na s1. 104, vode<:i racuna 0 toplotnim gubicima u cevnoj mrezi.

j

U

U

Primer.

Temperatura tavana 0°

U z,imanjo:

20

Slikz. 104 -

Sherna mrei~ ~a pnmer proracuna sa gubicima toplote u cevima

187

186 626-41 Prethodni. proraeun a) Kolo radijatOTa 1, (Deonice 1 do 8) Napor (bez toplotnih gubitaka) iz tabele T-53: 3m· 125 Pam-I 375 Pa Dodatak napora prema tabeli T - 56 100 Fa Prethodni napor PHo 475 Pa Od ovoga 60% na trenje u cevima 0,60 PHO 285 Pa Duiina strujnog kola radijatora 1 L 102 m Pad pritiska Rl = 285/102 2,8 Pa m- 1 • U pomotnom listu 5 iz ovih podataka nalazimo prethodne pre~nike CD), koji se unosi u formular (str. 186), za strujno kolo radijatora 1. b) Kola ratit'jatora 2 (Deonica 1 do 4, 7 do 10 i 13) Naper bez toplotnih gubitaka Dodatak napora Prethodni napar Od ovoga 60% za trenje u cevima Od ovoga troii se na deonice 1 do 4 i 7 i 8 (dwina 95,5 m) 08taje za deonice 9, 10, 13 Dutina deonica 9, 10, 13

875 Pa 100 Pa PRO 975 Pa 0,60 PRO= 585 Pa 95,S m· 2,8Pam-'__--;2;:;6c;,7c';,4i:P:,O,-_ 318 Pa 7m

Kolo radijatora 1 (nas~vak) U deonici 3 mogla hi se dodati speci;alna izolacija. Dodatak na napor Pu' u deonkama 12 i 13, (ep = 0,56)

II

12

13

100 1 15

210

15

1

5,5 I 20 20 4,0

i

Q,400 66,33 ,0,400,65,74

'I

1

1

35 35

I'

0, 59 1 65,74 0,20

65,54

1

9,00

I

5,00 I

30

5,6

Primedba. Temperatura tr u deonici 12 predstavlja razliku temperature na ulazi i izlazu radijatora. Kola radijatora 2. Za deonice 2 do 4 i 13.

Dodatak napora (I:.PH') : 379,3Pa ~ 27,8 Pa + 5,6 Pa = 357,1 Pa Napor radi;atora 2: PH =< 7 m . 125 Parn- 1 875,0 Pa Ukupan krajnji napor PU2 -~o:-'I~2~32~,~I~P~''Kolo radljarora 3. Za. deonice 2, 3, 12 i 13. Dodatak naporn LP'H = 379,3 Pa - (22.3 Pa + 27,8 Pa) + 35,6 Pa '" 364,8 Pa Napor radijatora 3: PIl = 11 m . 125 Pam-' ", 1375,0 Pa Ukupan krajnji napor Pm '" 1739,8 Pa

Pad pritiska

Na isti naan se dahijaju vrednosti za eR) u ostalim kolima i sa time i prethodni prernici. c) Kolo radijatOTa 3 (peonice 1,2,3,7,8, 11, 12, 13) PHo = 1375 Pa,R ~ = 64 Fam- ' . 626-42 Pove6anje radijatora za predraam Na proraeunate povdine radijatora treba Za ove radijatore bilo hi: Za radijator 1,4 i Za radijator 2, 6 i Za radijator 3, 8 i

cena dodati dodatak koji se moie uzeti iz tabele T - 57 5 6% 7 4% 9 0%

62644 Naknadni proraWn cevi Posle izraeunavanja definitivnih napora PH u pojedinim deonicama proverava se koliko se od njihove vrednqsti koristi za savladivanje otpora L(LR) + I:Z. Ukoliko postoji veta rezerva napora onda se pribegava smanjenju precnika najpogodnijih deonica. U sledecem formularu koji predstavlja dalju razradu primero, vidi se da se u kolu radijatora 1 mogu smanjiti preenici deonica 3,4 i 7. Pored ovogajo~ se moze smanjiti sarno precnik deonice 13 u kolu radijatora 2. Jako pestoje veCe rezerve napora u kolima radijatora 2 i 3, dalje smanjenje precnika se ne maze sprovesti jet se praktieno za grejne mreie kod gravitacionih sistema ne koriste precnici ispod 15 mm (osim za vazduSne. cevi). PRORACUN ETAtNOG (SPRATNOG) GREJANJA

627 626-43Naknadni prora.(:un. Prora~un definitivnih napora PH Ovaj proraeun je izvrsen sa vrednostima kR' za izolaciju kizelgurmasom primenjujuti debijine koje su uobicajene za pojedine preenike. Dodatak na r:apor usled hladenja cevi u kolu radijatora dobiven je zbirom pojedinacnih dodatnih napora sVllke deonice. (er = 0,67)

Kolo radijatCJra 1

G

I

D

Ikg:-' [ mm I

I

L m

,

;" i ' ~ ( [~~ '" ' I

mm i

,

,.

S

I'

t,

I,

'C

'C

'C

t'

H'

PIl

'C

m

Po

1 gubki toplote se zanemaruju 2 3

3, 4 5

1225 335 335 235 125

60 40 40 32 25

12,5 25,5 2,5 4,0 5,5

40 30 30 30 30

0,596 ~ 90,00 0 0,47 89,53 13,50 42,5 0,516189,53 0 3,03 86,50 13,50 274 0,516 ',86,50 35 0,17 86,33 12,25 12,7 0,497 : 86.33 35 0,37 85,96 9,00 22,3 0,430 : 85,96 35 0,83 85,13 5,00 27.8 Ukupni dodatak na napor Pu' '" 379,3-P;Napor radijatora 3m' 125Pam-' '" 375 Pa Llkupan krajnii napor Put '" 754.3 Pa

Pnmedha. DeomeR 3 podel}ena )e na dva dela zbog prolaza kroz razlicite temperaturske. sredine. "

Kod etaznog grejanja prakticno ne postoji visinska razlika izrnedu korla i radijatora. Napor sc stvara usled hladenja vode u razvodnoj mrezi. Kada je gravitacioni sistem etaznog grejanja onda sc primenjuje sarno gornji razvod mre.ie. Odvodna temperatura vode od kotla se ne uzima preko 90 0 • Usled hladenja vode u razvodnoj mrezi neizolovanih cevi, pad temperature vode znatllo se povecava udaljenjem radijatora. Kod razgranatijih rnreza (kada su horizontalna rastojanja oko 20 rn) pad temperature u krajnjem radi;atoru n~ treba da je veti od I5° jer bi to suviSe povecalo temperatursku razliku vode u odvodu i dovodu kod kotla. j

Radi orijentacije pri izboru pada temperature za llajbliii i za kra;nji radijator moze posluziti sledeca tabela T - 58. T-58

Pad temperature

Duiine instalacije po horizonta\i do 10 m lOdo20m preko 20 m

u

radijatoru

(t r -

tp )

Radijator u blizini kotla

Najudaijeniji radijator

23"

20" 20"

25" 27"

IS"

1

Podaci iz §eme mrde

I-.---i-------~--

'aB

I

"0

'0'

§,2

,tj

-

I 1

i'3'$ · .... 0 ;go.

I

~8

I .

's

!

'0:::1

C::'S ;i:j

ot: -51!

is

A'O J:o.

-I

2

3

4

1

•

I~ ~g "

'"

I:::m

~

00

Vrednosti dobivene na bazi prethodnog pretnika

[I

~--

~

;goa c~

.

'0"0

•• 0.0.

'" R

I

V

ms-

-;;8,.8 ..... <'I"

'0

'0";"3

1

.S-" '00

~'*~ p,"! ::I :g ! "-Il' ,

LR

Pam-'

1

f---s

1;

Pa

t

(OJ

8

'2,.:.'.

~]

zOo

Z

D'

9

I

~--

~ =·~o

Pa

7

6

------

,&:0

--I--

I ._

0. "'>t;I • __ c'" ~

-

-

Vredn )sti dobivene na"bazi naknadnog precnika

. '"

~:~'j .5•

oW

co

prora~un

Naknadnl

i-:

RazIika

,-I

~ ~

r

!':l

" m s-'

R'

I

(LR),

Pam-'

I

Pa

---

11~12~-i3 _ 14

-3

Pa

Pa

Z'

"

Pa

~

-3

15116

17

'

Kolo radijatora 1 Prethodni napar Puo = 475 Pa,

--1--2~1~~,~ I 2 3 4

28500 12,5 7800 - 28,0 5500 4,0

60 60 40 32

5

2900 2900 7800 28500

25 25 40 60

6 7 8

5,5 1,5 25,S 12,0

0,11 0,11 0,08 0,07 0,06 0,06 0,08 0,09

I

Rl= 2.8Pa.

2,6 2,6 2,6

35,0 32,5 73,0 9,6 16,5

2,4 3,0 3,0 2,6 1,7

754.3 Pa

Krajnji napor PH

21

3,5 8,5 11,5 1,0 6,5

51 37

3 12

4,5

3,5

7

66.4 31,2 268,7

11,5 11,0

37 66 + 234

+

!

i

32 0,,10 o,12

32 25

o,10 502,7 p, ,

32

I

I 53

4.5 9,0

126112,5 2,0 36

63 14

26,4

26 11

4,5

llS l12,S

I 63

48,6

26

128,0

6'3-

Poveeanje otpora usled smanjenja preblika ( .. 16") + (,,17") = 128 Pa + 63 Pa '" 191 Pa Ukupan arpa' (pad pritiska) l:LR + l:Z ~ 502,7 Pa <754,3 P.

Kolo radijatora 2

Prethodni napor 9

10 11

2600 2600 4900

1,5 1,5 4,0

15 15 20

PHO

i

= 975 Pa,

17 0,17 0, 1 0,18

33 33 24

Rz =

45 Pam- J

49,5 49,5 96,0 195,0

9, 4, 1,':~

•

Krajnji napor PH = 1232,1 Pa

136 65 16

412Pa + (LR) + Z u deonicama 1 do 4,7 i 8: 635,7 Pa Ukupan otpor (pad pritiska) (LR) Smanjenje D!s na 15 nun izazvaIo bi povetanje ukupnog otpora iznad PHSmanjenje D9 i D 10 ispod 15 mm ne vrii se jer se preenik ispod 15 nun ne primenjuje u mrezama grejanja osim za vazdu1ne cevi.

._.- - -

Kola radijatora Prethodni naper

11 12

PHO

I

=

~

1375 Pa,

I

Rs

"'-<

64Pam- ' , Krajnji napor

PH

= 1734,8Pa

42 9,5 111 5,5 67 ISS 197-178 + L(LR) + I:Z u deonicama 1, 2, 3, 7, 8 i 13: Ukupau otpor 'Z(LR) + :EZ Rezerva napona je osetna ali, kao i gore, ne ide se ispod D = 15 mm. 2350 2350

1,51 5,5

15 15

0,15 0,15

28

28

375 Pa 705,7 Pa

1~ < 1734,8

Naknadni prora~un povriine radijatora Iz srednjih temperatura vode pojedinih radijatora u prethodnom i naknadnom proraeunu i temperature okolnog vazduha moze se sada nati faktor poveeanja povrSine radijatora zbog toplotnih gubitaka u mreii. Povetana povdina radijatora raeuna se pomotu poznatog obrasca:

lit )"" [m'l ( -lit' gde je: A' - pove6ana povdina radijatora [m2] A - povrilina radijatora sa srednjom temperaturom vode od 80 [m 2 J At - temperaturska razlika: 80 - 20 = 60° Ilt' - temperaturska razlika (tm _ 20°). t,n - srednja temperatura vode u radijatoru racunata sa padom temperature u cevima A'

~A

0

~

191

190

Za radijatore postavl;ene izrnedu ovih pad temperature (rr - tp ) se interpoluje. Za priblizno povecanje povrSine radijatora .. usled smanjenja temperature razvodne mreie kod instalacija bez toplotnih gubitaka maze posluziti ranije data tabela T - 57. Prorac-un bi se uglavnom svodio na naein prikazan U odeljku za vodeno grejanje gornjeg razvoda uopste, ali se za etaino grejanje moze uprmtiti pribliznim racunima, jef bi inace bio sllvise obiman za ovakvu Vrstu postrojenja.

Naper u mrezi etaioog grejanja zavisi od visinske razlike H' izmedu sredine kotla i gomje horizontalne mreie. Hladenje u usponskim krakovima, a kad razgranatih mreia i u silaznim, od malog je uticaja. Maze se ponekad uzeti U obzir hladenje u silaznim krakovima (povratne mreze) a za merodavan napor uzima se sarno ona; koji proizilazi od visinske razlike H'.

NajvaZniii Clnilac ovde ie (H'). Promenljive su (A) i (kIiJ.

kR zavisi, za neizolovane cevi kroz koje protice voda , od precnika i u maloj meri od orijemacije cevi, (tabela T - 55), A je odredeno pri t = Const. sa G k i D. Znaci za odredeno H' svakom precniku D odgovara ;edan protok G h koji odgovara jednacini (6.23). Koefici;ent prolaza roplote kR za neizolovane cevi na;cesCih preeflika dat je u tabeli T ~55. Vidi se iz zavisnosti Ok, D i H' u ;ednacini (6.23)i tabele T~55, da za svako H' sa odredenom brzinom V [m/s] fluida (vode) odredena je koliCina G •. Za etazno grejanje obavezna je pretpostavka da je brzina V = Const u svakoj deonici i kolu, a odredena je visinskom razlikom razvodne mreze i sredine kotla H'. Kako kR i). zavise od precnika i brzine fIuida (vode), posroji sledeea zavisnost:

Napor koji nastaje usled H' racuna se po vee poznatom obrascu (6.20): 'p'H=H'·S-·e;

I

V = 0,048 (H'),I

[rus-I]

1

(6.24)

---.--.----.~

Pad temperature -& od kotla do radijatora u razvodnoj mrezi, raCllna se prema relaciji (6.19).

a zatim

Ako je t y = 90°; tp = 70°; e; = 0,67 i ako se sa Lo oznaci duiina cevi razvodne mreie od poeetka horizontalnog voda do radijatora, onda se moze staviti;

(6.25)

sto vafi za srednje vrednosti V i Gil. .[pa]

(6.21)

7....3 najcesce slucajeve, tj. za H' = 2 i 2,5 m u tabeli T - 59 data je zavisnost izmeo.u Gh, D i H', koja sluzi za nalatenje prethodnog precnika. Pad pritiska u pravoj

Cev1}

prema (6.13) iznosi: T

LR = 6,6.104 •

G.' L A· -.-

Za spratoe mreze moze se meti da je (L

[pa]

D'

= 2Lo)

i

~

Z

= 0,4 H',

I Minimalni precnik -Zol I D (STD) -mm ,, !

6.22)

Iz (6.15) i (6,17) moze se postaviti odnos izmedu Gk i odgovarajuceg precnika D, tako da je

'l

Tabela za iznalaienje prethodnog Pteenikll

I

1/2 15

3/4 20

1 25

onda ie I

i5 I1_G_" _~ = ~ 1'(H'kR -- A ~-~

59

-------;---;---,---,---;---c------~----

i (6.23)

Gli za H' = 2 m Gh. zaH'=2,5m

42 45

77 83

123 134

I

I

r:,r 32

I~___(Din 24491. __.___

235

I

1

40 1501601651801

!

1 216

,1

I

I

12

28B 312

I 449 487 1

I

I

I

I

I

.:

169418301 1148

I

i

1754 .~~ i 12~i

627-1 Redosled proracuna za prethodni precnik

- odrediti pad temperature u radijatoru (Tabela T - 58) -- izracunati protok vode GH u deonicama iz potrebne koliCine toplote po casu (QH) - za postrcjenje sa H' = 2 m ili H = 2,5 m precnike uzeti iz tabele r ~ 59

193

192

_ ako se (H') razlikuje osetl1ije upotrebiti grafikoll na 51. 105

Naknadnim proracunom se odreduje precnik sarno kod velikih i razgranatih postrojenja etaZnog grejanja. 627-2 Naknadni proracWl

najpre odrediti napor za najudaljenije kolo; zanemariti hladenje povratne mreZe kao i onih radijatora koji nemaju veHku visinsku razliku od katia, jer je to neznamo, za neizolovane odvodne cevi uzeti koeficijente kR iz tabele T-55 , dalje postupiti kao i ked gravitacionog vodenog g;ejanja sa gornjim razvodom gde se uzimaju U obzir gubici u cevovodima. Primer Za etafno grejanje, cija je ~ema data na s1. 106, izvrsiti dimenzionisanje cevi upro~Cenim nacinom. Izvrliti proveravanje najduieg i najkraeeg kola. Visinska razlika izmedu horizontalne razvodne mreze i sredine kotla je H'=2,5 m. Temperatura postrojenja to = 20". Povratna mreza je u kanallma u podu. Ostali cevovodi illsu izolovani i okaceni su na zidov.irna.

Slika 106 -

Serna etainog grejanja za proraeunski primer 1. Prethodni proracun

I~

Pad temperature u radiiatorima prema T - 58

0

,

65

900

-

IlIJ 70 60

--~dijator --T---{;oddalkj'ontla0~~··----- ';~'-~emperat~~~"--'----Pr;tok

-------------1 Broi

,""

5D

,~

'0 1)

2"

-.-.-~--m

I__. ___~_ I

-~-.

Gk ,,"~.-- ,,-~-! kg/h

..-------, ---- .

----I--

"C

,-----i-------!-- 1:::---i

t,--tp

I

2:~5

3,0

2 4 " .________

1::-~=-----__

PomoCu tabele T - 59 bira se prethodni preenik Dp:

I Za horizontale:

Ill}

I-;;:~=---T-I--~T:;-~

~

80

I

G, (kgh-' J Dp [mm)

7IJ

"

I

346 50

I

7

3

22132

189 32

t<

50

Za vertikale:

'0

V13/f1'$ka razl/icu

IZlTled'1J

sredlf'/t kot/a

HUVf>rj,nog lIoti..

SUb. 105 -

Grs.fikon za odrcdivanje preiliodnog precnib.

__

1~:nic"' !

G,. [kgh-!

!

Dp[mmJ

I

10 _ _11

J

87

25

12

13 32 15

4

5

10225

6

14

15

12525

16

194

195 2. Naknadni proracun a) Proracun napora (za

koristi se tabela T - 54)

t:

I

Deo-

mea

L

k

i I

I

I

1-"1 --'I

I

hR

---'1--

--C!

I

t

I ~

i

t'

I ' . ,

I

H'

p' H

I.~ 'I~I~ ._~_I_~ -~l LRt=-1 ~. "I~~I~I(l:R2!~i z[ _~Zlika_1 1

I I

kgh-'.1I nun

Pa

m

I

I

346 221 189 102 102

Ill.'

I

I

I '-1-I-T-r I 11- i

11'1

I

'

Kola radijatora 5

50 32 32 25 25

2,0

2,1

90,00

0,73

0,5

1,6

89,27

0,22

5,5 4,0 2,0

1,6 1,7 1,5

89,05 86,24 83,38

2,81 2,86 1,61

89,27 89,05

0,67 0,66 0,65 0,64

Ii

86,24 83,38 81,77

1,45 2,50 2,50 2,50 1,40

0,63

7,1 3,7 47,3. 45,7 I 14,2

I

I

r.P'H~= 118Pa ~, - - - _.._._----_•. -----"----'----'-'----'

1,

1 2

I 346 221

2'01 0,5 3 ' 189 5,5. 4 I 102 4,0 1 5 102 2,01

I i i

50 10,047' 32\ 0,0651 32 0,055 1 25 0,0501 25 0,050:

0,8 2,0 1,6 2,0 2,0

I

I,

221

!

0,5'1

32 \ 0,065 1r 2,0

i

32

15

2,0

0,9

89,05

4,75

84,30

0,64

1 kao gore 2

1,40

I

1,0 113,01

'Zp' H1

7,0:

2,5 0,5 luk L~=~ 3,0 T-raeva 0,0 T-prolaz 0,5 luk J;( ~-O,S-

T - prolaz dvostruki 1uk radijator

0,0 2,0 3,0

ugaoni ventil

4,0

1::1:="9,0-

1:_.____ 'I'

1, _ _ 111 . . _ _

< 115,72 Pa

precnika deonice 5

u njoj se smanjuje i napor za 3,63 Pa. Otuda je ukupan na-

por u deonici 5:

Deonica 7;

0,5 0,5

T-komad luk

J;( ~

Deonica 8:

T-komad

Deonica 9:

luk

I sa ovim je l;LR

Co (

Deonica 12; luk ventil radijator T-komad

3,0

(~

0,5

dvostruki luk T-komad

l:~

2,0 0,5

=

z:s-

13,00

Deonica 13: luk T-komad

0,5 1,0 l;~ =

1;5

+ ZZ

=

109,93Pa< 112,09Pa

Kolo radijatora 1: PH = 44,52 Pa

~

0,5 8,5 2,5 1,5

l;~ =

Deonica 6:

._.L'....

I:

28,83 109,93

Povecanje otpora usled izmene deonice 5:

Ali promenorn

Radijator 1

Deonica 4: Deonica 5:

1 .1. _ _ ,:

I' I,'

PU' = 115,72 Pa - 3,63 Pa = 112,09 Pa

Radijatar 5. Deonica 1: kotao

Deonica 3:

1

45,4

=

Pojc.dinaeni otpori u kolu radijatora 1 i 5

Deonica 2:

I

,~ ..l346 !!2_~O,0471~~ __ O,5; 0,5 41,58 Pa + 39,52Pa" 81,10 Pa

34.6 7,1 3,7

I 'I

1,6 3,01 9,0 I I' 1,0 3'01' 7,0 I I 8.8' 0,5 0.8 ,.1 .' " 1 I 8,0 10,0' 0,0 1 1 4,0 19,01 11,0 )20 0,08 , 0,62, 1,24110,0 3,2 0,84 '2,1

Kola radijatora 1

12

I,

V = 0,067 ms-! PH'" 11S)2Pa

1* i :~~ 1:~1 ~~ Ig:g~~! f:~ I ::g Ii:gl i~_I.:

\, 8

2,5 mm

H' =

,

I

1

!,--r--rr !

: Kola radijatora 5

2 3 4 5

1~lkgh-'lmmmim,-,pam-'1

pa'IIPa I I I I Ilizi34-1-5--,--6-1-7-81-9-lwillTl,I'13I-14I15I-16T17i

12 13

32 32

2,0 0,4

15 OA5 Pa 0,35 6.87 Pa 13 l3.,34 Pa 15 0,45 Pa 0,35 1,37 Pa 1,5 1,96 Pa 20 0,025 0,09 0,04 1,50,08 0,10 0,12 8,24 Pa + -15.3Q"Pa 23,54 Pa Za deonice 1, 2, 8 i 9: ZLR + ::tZ 23,05 Pa 46,59 Pa > 44,52 Pa Zbog ovoga je izvrsena promena precnika deonice 13 na D = 20 mm smanjenje otpora 2,16 Pa Ukupan otpor: 44,43 Pa < 44,52Pa

Primer. Horizonwlni jednocevni sistem

U ovom slueaju radijatori su poredani u nizu duz giavnog voda tako da razvodna temperatura opada od radijatora do radijatora. Za ovaj proraeun se koristi proraeun koji je dao Rajhov, Odnos precnika prikljucka radijatora d (slika 107) i precnika glavnog voda D (kratld spaj). dobija se iz jednaeine:

d,

RADIJATOR

d

jr+1.......l.----..LeP4.,I'

1

I·

•

L

to

'

• \

Kratki spoj stika 107 - Cevni vod jednocevnog sistema

196

197

~

d

D

J...

(6.26)

At tr-tp

- 1

gdeje:

T-60

- odnos jednakih otpora t strujanja kroz radijator i glavni vod,

n

- 'kQR /QR- odnos celokupne jacine topiote prema toplotnoj

jacini

odgovarajuCeg

,radijatora, hlac1enje U ladljatoru [KI,

1:1 t

-

tr

- razvodna temperatura [0C), - povratna temperatura 1°C],

tp

Pri brzini V';' 1 ms- I iz pomocnog lista hr. 9 precnik cevi se moze uzeti D = 22 X 1.5 mm, cemu odgovara pad pritiska R -= 600 Pam -1 • U tabeli T - 60 datje pregled karakterlstika pojedinih radijatora u nizu:

Jednacina (6.26) je graficki prikazana na slid 108. Moze se staviti

E

Radi~

jato! b<. 1 2 3 4 5 6

= 10. ho pribliino od¥

govara,

'"

'"

\\ ~\ '\-, ~

1\

f\ f\ I" ""~

..

1\

[>0 ~

D~ t\- -,~

,,, I

~~ ~

- - .~ ,~

~~

W

K

kgh- I

1160 2300 2300 2300 2300 4640

10 10 10 10 10 20

100 200 .,200 200 200 200

d

€

d -D

D

tr-tp

mm (~ ")

mm(·")

1 1 1 1 1 2

10 10 10 10 10 10

0,53 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

22 X 1.5 (3/4") 22 X 1,5 (3/4") 22 X 1,5 (3/4") 22 X 1,5 (3/4") 22 X 1.5 (3/4") 22X 1,5(3/4")

15 X 1,5 (3/8") 18 X 1,5 (1/2") 18 X 1,5 (1/2") 18 X 1.5 (1/2") 18 X 1,5 (1/2") 18X 1,5(1/2")

At

---'

n

13.0 6.5 6.5 6.5 6,5 3,2

15000

~

Parametri za radijatore . ffiadenje vode u glavnorn vodu iznosi:

S

(6.27)

,

,

Iz jednacine (6.27) dobija se temperature ulazne vode u sledeci radijator i srednja temperatu" ra radijatora.

:

0

1,5

0,5

B

A

Gh

I

~ 0,2

\

t.t.

QR

2 C

T-61

S1ika 108 - Odnos precnika dID (prlkljucak radijatora: glavnom vodu) kod jednocevnog sistema Na slid 108 deo dijagrama AB daje odnos precnika dID, a deo Be predstavlja odnos temperatura l:I.t/(t r - t p). Iz dijagrama se vidi daje pri E "" 10 za odnos temperatura 1. odnos prec~ika diD "'" ,.., 0,53 (na sUei 108 prikazano isprekidanirn linijama). Na slid 109 data je shema za proracun horizontalnog jednocevnog siste-ma. Jacina kotJa je 15000 W. Data merna cevne nude predvida celicne cevi. Medutim. kad manjih pogona se

Radijator

v

t,

tp

'm

broj

K

°c

°c

°c

1 2 3 4 5 6

0.8 1.5 1,5 1,5 1,5 3,0

90,0 89,2 87,7 86,2 84.7 83,2

80,0 79,2 77,7 76,2 74,7 63,2

85,0 84.2 82,7 81,2 79,7 73.2

0

0

9,8 C ... 10 C

628 Stika 109 upotrebljavaju i bakarne cevi sa kojima je izvodenjc skuplje. ali se lakse izvodi i otpornije je prema koroziji. Broj radijatoraje 6, ajacina grejanja 15kW. Maseru protok iznosi: G = _Q_ = h c ·l:I.t

15000W 4200Jkg"IK- 1 -10K

15000 Js- 1 42000 Jkg- 1

_

-

_1=

O,360kgs

1

1300kgh-

PUMPNO GREJANJE

U mrezama kod kojih gravitacioni napor nije u stanju da savlada otpore i osigura cirkulaciju teenosti u sistemu, mora se u glavni razvodni iii povratni vod ubadti pumpa. U odnosu na gravitacioni sistem, pumpno grejanje ima izvesnih prednosti ali takode i nekih nedostataka. Kao prednosti pumpnog grejanja U odnosu na gravitaciono treba napomenuti sledece:

199

198 1. cevi mreie su manjih preenika pa je time i cela mreza jevtinija, sto se osetno odraZava kod razgranatih mreia; 2. lakSe se izvodi jer se ne mora striktno obezbediti stalan nagib mreZe i potpuno izbegavanje manjih vazdusnih "dZepova". Zbog ovoga su i manje smetnje u radu, elme je i funkcionisanje sigurnije; 3. lakSe ie regulisanje. Brie dejstvuje pa BU moguce vece pauze izmedu lozenja kada se prekida. Ovo doprinosi i ekonomicnosti sistema. Regulisanje se moze mid i automatski pomocu termostata koji automatski ukljucuje iii iskljucuje pumpu u zavisnosri temperature prostorija; 4. radijatori se mogu postavljati proizvoijno u odnosu na visinu korla bez uticaja na efikasnost zagrevanja. Nedostad pumpnog grejanja uglavnom bi bili sIedeCi: 1. energija utrosena za pogon pumpe povecava troskove eksploatacije; 2. funkcionisanje sistema, tj. obezbedenje cirkulacije je uvek zavisno od dopunske energije (elektrieni motori) turbine i dr); 3. upotreba izvesnih pumpi i motora moze prouzrokovati neprijatne sumove. Da se avo izbegne moraju se preduzeti naroeite mere u pogledu izbora i postavIjanja ovih agregata. Danas su uglavnom u upotrebi bezsumne pumpe. Savremenom konstrukcijom pumpi i motora pumpno grejanje sve vise uzima maha, narocito kod vecih instalacija, ali to ne znaci da se takode sve vise primenjuje i kod manjih i etainih instalaci;a. Raspored ureaaja kod pumpnog grejanja isti je kao i kod gravitacionog, a ta~ kode i razvodi mreze. Treba samo paziti na izdvajanje vazduha jer se ono oteiava povecanjem brzine strujanja tecnosti. Zbog ovoga se pribegava prosirenjima cevi u gornjim vodovima da se brzina strujanja sman;i i omogucava se na taj naein lakSe izdvajanje vazduha. Nekad se doda;u i sudovi u gornjoj razvodnoj mrezi iz kojih se s vremena na vreme ispusta vazduh. Da bi se obezbedila sigurnost rada, u -slucaju otkaza pumpe, cesto se ugraduju dve pumpe u paralelnim vodovima, koje se mogu uvek iskljuciti postavljenim ventilima spreda i pozadi pumpe. Uvodi se i dopunski gravitacioni vod sa ubacenim ventilom, da se omoguCi bar i mali tok ako pumpa prestane da radi, cime se sprecava pregrevanje kotla, koji bi se inace morao gasiti. Preporucljivo je da druga pumpa ne bude na isti pogon (elektricni, sto je obican slucaj) nego pomocu benzinskog motora iii turbine. 1z razloga koji su pomenuti treba voditi racuna 0 izolaciji zvuka i birati bezsumnu pumpu. I velike brzine cirkulacije mogu proizvesti neprijame zvuke. 2ato ne treba niukom slucaju preCi brzinu tecnosti od 2 m/s. Treba napomenuti da se, pod izvesnim nepogoctnim sticajem okolnosti kada je pumpa u povratnoj mrezi, moze desiti da se u nekim radijatorima kod pumpnog grejanja pojavi depresija. Ova nezgoda se otklanja pode.savanjem visine ekspanzionog suda tako da odgovara visini manometarskog pritiska pumpe. Kod pumpnog grejanja ne moze doCi do kontra-strujanja. Radijatori mogu biti i niZi od kotla.

628-1 Prikljucak od pumpe do ekspanzionog suda Propisi sigurnosti kod pumpnog grejanja jos se vise potenciraju. Oba sigurnosna voda ne smeju imati nikakvih suZavanja, a to znaCi da se u njih ne sme staviti

nijedna vrsta pumpi, jer i one predstavijaju suzavanje -u vodovima. Prema tome pumpa se ne sme staviti izmedu prikljucaka sigurnosnih cevi i korla (izmedu k -m i k - n) vee se moze ubaciti izvan ovih tacaka u razvodnu iIi povratnu cev, npr. kod a iIi b, (,1.110).

I

II :SCp

U koji vod da se ubaci pumpa, odvoclni iIi dovodni, odreduje se iz pravila da se ne sme dozI votiti ni u jednom delu mreze stvaranje podpritisI ka} jer bi to omoguCiio ulazenje vazduha u cevi, I I kroz neka mesta koja potpuno ne zaptivaju (npr. • I zaptivaCi nstofbiksne") i uveliko ometalo funK In 6 kcionisan;e grejanja. ~-;;;-~-...l-e=Da bi se onemoguci1o stvaranje pare, pritisak u mrezi ne sme biti manji nego 8tO bi bio SIika 110 Serna moguenosti pritisak zasiCene pare pri najveto; temperaturi koja smeStaja pumpe u mrezi vodenog grejanja se moze ostvariti u razvodnoj mrezi. Ovo se kod otvorenog grejanja takode mora obezbediti. Korisno je naciniti dijagram raspodele pritiska u mrezi sa post3vljanjem pumpe U odvodnu i dovodnu cev i izvrsiti analizu da Ii se i gde moze pojaviti podpritisak. Da Ii pumpu staviti U odvodnu iIi dovodnu cev mogu odluciti jos sledeCi uslovi: Pwnpa se moze postaviti u dovodnu cev ako je moguce da se ekspanzioni sud postavi iznad najviseg radijatora najmanje za visinsku razliku koja odgovara ra dnom pritisku pumpe. ovo nije moguee onda pumpu postaviti U odvodnu cev, jer se u ovom slucaju ne maZe dogoditi podpritisak niu;ednom delu mreze. Ovde postoji drugi nedostatak, sto je mreza pod izvesnim veCim pritiskom a pumpa radi- sa vecom temperaturom fluida. I

-

Ako

628~2

PHp

Mreza za pumpno grejanje Napor PH u pumpnom grejanju sasto;i se iz zbira pritiska koji stvara pumpa i gravitacionog pritiska PRG

[pal

(6.28)

Najjednostavnije bi bilo ako bi se mogao gravitacioni napor u odnosu na pumpni zanemariti. Proracun pumpnog grejanja osniva se na principima kao i za gravitaciono. I tU se polazi od jednaCine: I·~--·-·····-·

I

PH="J;;LR+"J;;Z

[pal

sarno sto se tok proracuna u izvesnim pojedinostima menja.

(6.29)

201

200

Kod gravitacionog grejanja napar je bio odreden visinskorn razlikom izmedu kotla i najviseg vada pa se na osnovu njega ra<:unale brzine fluida i precnici cevi. Ovde i pritisak (PHP) nije poznat. Za dat raspored vodova i odredene koliCine topiote mogucno je mreZu izvesti sa vise razliCitih precnika cevi _ali i sa razliCitim pritiscima PHP- Svakako je

sarno jedan izbor najekonomicniji. 1) Ukoliko su cevi tanje i mreza je jevtinija. Sarno ovim se dolazi do veCih brzina i pada pritisaka !lto dovodi i do potrebe za veeam snagom pumpe. Ukratko, veee bf'.tine daju jevtiniju mre:iu ali veee eksploatadone troskove i obrnuta_ ZnaCi treba pronaei ekonomski najpovol;niju mreZu. Kad razgranatih mreza potrebno je ova tacna proracunati. Sam proracun se izvodi na slican naein kao i za daljinsko gre)anje. Medutim, za obiene, manje instaladje pumpnog grejanja ide se ka manjim preenicima i povecanju pada pritiska. Iz iskustva se kod manjih instalacija llSvaja bila pritisak pumpe bilo pad pritiska ili brzina protoka. Ovde ce se izabrati pad pritiska, koji ce se zadrZati konstantno duz glavnih vodova, tj. u kolu naivece duiine, Naravno da ce se ovaj pad pritiska, usled normiranih precnika cevi, u nekim deonicama unekoliko meniati, ali to nete biti od osetnog uticaja. Za nomlaine uslove i manje instalacije pad pritiska se moZe uzeti u granicama R = 50~lOOPa m-l a kod velikihR = 100~200 Pam-I Temperaturska razlika fluida razvodne i povratne mreze kod pumpnog grejanja bim se prema uslovima rada i nije, kao kad gravitacionog grejanja u uzim granicama, Maze se meti ~ lOo. Redosled proracuna jednog pumpnog grejanja najboljc cc se videti na izradenom primeru.

Deoniea Deoniea Deonicn Deonic:::.

2 do 6: 7

8 i 9: 10:

Deonica 11 do 14: Deonica 15:

Deonica 16:

T -komad, prolaz T-raevH T -komad, prolaz T -komad proIaz 1uk od 90°, 1 kQrn.

T -komad, prolaz T -kornad, suprotan tok, 1 korn. ugaoni ventiI, 1 korn. radijator, 1 korn.

t; = 0,0 <: = 1,5 ?;: = 0,0 0,0 0,5

(:' 1,S~

t:

=

0,0 3,0

4,0 2,5

(:;" 9,5 0,5

dvostruko skretanje~ 1 put T -kornad, supr. tok, 1 kom.

3,0

(:: 3,5

Deonice 17 do 20: Deoniea 21:

T -komad, pralaz s dovodom, 1 korn. T -komad, prolaz s dovodorn 1 korn. Iuk od 90°, 1 kom.

22 i 23: 24: 25 do 29: 30:

T -komad, prolaz s dovodorn, 1 kom. T -komad, ulaz 1 korn. T -kornad, proIaz s dovodorn, kom. luk ad 90", 2 korn. ventil, 1 kom. promena brzine (pretpostavka)

Deoniee Deoniea Deonice Deoniea

I; I; I;

~ ~

0,5 1,0 0,5 1,0 4,0

1;

~

7,5

~

0,5

Primer, Potrebno je izvrsiti dirnenzionisanje preenika cevi lednc mreie pumpnog grejanja Cije su seme date u hOl'izontainoj i vertikainoj projekciji na 51. 111 i 112. Gravitacioni napor u mrdi se zancmaruje. Prctpostavlja se da je tcmperatur5ka razl1ka izmedu razvodnc i povratne mreze 10°. a) Proracun glavnih vodova Spojni cevlli vod izmedu razvodnika i radijatora usponskog voda I uzete se za glavni vod.

Ovaj cevni vod ee sc racunati za rame padove ptitiska, kako je vee napomenuto. Praracunom tc biti obuhvaeene odgoyarajuce deonice u razvodnoj iii povratnoj mreli. U tome dlju zapoCinjc se od razvodnika gde padaju veei precnici, kod kojih je veta verovatnoCa da 5e zadrie odabrani padovi pritiska usled guSte podek. Iz Sema se najpre ispune kolone 1, 2 i 3 II fannularu, Za proracun ovog primera unece se u kolonu hr. 2 prateci Gil [kgm- 3 j. Efekat toplote u oVom sIucaju iznosi: Oh '" = 11,63 Gh (WI· Deonica 1:

0,5

promena brzine (pretpostavka) vemil, 1 kom. iuk od 90°, 2 kom.

4,0

1,0 I;~

l) Kod pumpi manjih maga (PHP = sarno to dovodi j do promene ptotoka.

5 - 30 kPa)

S;s I

pritisak se moze menjati prigusivanjcm Stika H1 -Shemapumpnog grejanja za primer proracuna -

horizontalna. projekcija

203

202

posle ovoga se poCinje sa dimenzionisanjem. Proraeun treba izvesti so. dva specificna pada pritiska, R "" 100 i R =: 200 Pa m- 1 , KoristeCi se pomocnim !istom 4 ispunice se kolonc 4 do 9 i 10 do 15 (v. fannular). Pri tome se uvek nalazi ona vrednost no. listu koja najblize odgovara izracunatoj koliCini Ok odnosno OlIO) QII i usvoienom padu pritiska R. Duzine L u formularu se odnost': na nbe deoruce.

+ 1.: Z

Za dconice 1 do 30: I: LR

l; l; LR

= 31690 Pa;

+

Z ~ 57460 Pa

Snaga pumpe raeuna se po obrascu

gde je:

""otak

G,

60000

m3 $-1

"

PHP -

3600 napor za R "" 100 Po.: 31.69 kPa

PHI' -

napor za R "" 200 Pa : 57,46 kPa

Otuda:

za napar R = 100 Pa

60000' 31,69 3600' 0,7 Slika III -Sbema pumpnog grejanja za primer proracuna -

za napor R

vertikalna projekcija

'=

754W

200 Pa

60000' 57.46 Pp = 3600' 0,7

1368W

i Iz seme ',---, --1-- - - - - - , - - , - - -Iz-proraeun3 - , - - - , - - - - . - - , .I

ID~- IKoli'l "'~§ !

1 OnS

II mea 'itoplote'

1"\

~

'1-1-;---; br.

I

w :

"

=

R

i

D

R

lOOParn- '

I vIR

I

m mm Ilms .•IPamJ

LR

Il;,

Pa'

'I

I

I

Z

I

Pa

'

D

=

1z ovoga izlazi da je:

200Parn- 1

l~-TLR i

mm Ims' ·'I'Pam.,! I

Pa

I

l;T;-1

I I

I

Pa

I

Za

1--'" I_._._--,-_ PHP

Pp

.....

,-h-1341-sl--d--7h+-9-loilll-'2-1--i3'114I-isl -'---~ -'1---" . - - ' ,'-'-,--, 1 1i 30~3300 20 88 '1°,94, 94 I 1880 111,0 4880 80 1,09~ 129 ', 2580 ',11,0: 6490 , 2 i 292090 20 SO 10,9S i 105, 2100 0,5 1 220 65 1,31; 241 2820' 0,51 430 3 i 28,1860 20 SO, O,87 83! 1660 I 0,51 190 65 1,20' 191 ; 3820! 0,5: 360

-I

--1-,

I

4i 5i 6i 7i 8i 9j 110 i 111 i 112 i 13 i

27116300 2614000 25116000 24 9300 23[ 70000 221 47000

20 20 20 20 20 20 2112300 23 201 19000 8 191 1400 8 18) 90 8 8 114 i 17' 500

65 65 60 60 50 50 32 32 32 25

i

1,QO,i 0,91i 0,8?! 0,701 0,85[ 0,55 1 0,551 G,45( 0,35 0,40! 1

150 I 3000: 112 I 2240: 12411 2480: 81 1620! 140' 2800: 65 I 1300 j 110! 2530' 72 j 580 i 340 80 640'

I

421-

I

J

D,S! D,S!

0,5] 2,51 0,51 0,51 1,5 0,5\ 0,51 0,5), D,S:

250 210 190 610 180 80 230 50 30 40

60 1,28) 60 1,lD' 57! 1,10' 50 i 1,10; 50: 0,851 40 f 0,851 32' 0,55) 25 0,80 25! 0,60 1i 20!, 0,65'

i

236 : 4720 0,5',1 400 1 175 1 3500' D,S! 300 I 220 4400: 0,5] 300 I' 242 4840:, 2,51 1490 140 2800: 0,5] 180 I 194 3880' 0,5j 180 1 110 2530! 1,51 230 296 2370 \ 0,5, 160! 173 1380! D,S! 90 i 268 i 2140 lOS! 11 0

73

I

380

I

20

15 10,601 327

45040

+

12420

~

=

10

b) Proracun prikljucka za radijatore u usponskom kraku I Za odredivanje prikljucaka 7.a radijatore na raspo]ozenju su sledeCi pritisci: 17

Na 3. spratu

PHS

=

14 18

Na 2. spratu PfI 2 = 2: (LR)

i

Na 1. spratu PHI = I: (LR)

13 19

12 20

U prizemlju

17

1: (LR) .;.. I: Z =

i

I 2620 I 0,51 90 I ir15.~l ~3~~~~~~L_:.L 18~f~:.°i 5_~~_~1.~.~~0; 32~J~~.113,OL~~~~ 20' 0,32i

Za dalji pritisak usvojice se specifieni pad pritiska R

PHO = 1: (LR) 11

1360 Pa

14 18

+ 1: Z

=

2040 Pa

=

2410 Pa

=

3040 Fa.

13

19

+ 1: Z 12

20

+ 1: Z 11

205

204 Ovi sc pritisci ne smeju prcci. Dalje se racuna specifiCni pad pritiska R kao kad gravitacio~ nog grejanja. U ovim kratkim vodovima uzima se veti pad pritiska usled pojedinacnih otpora (u kaje spada;u ventiti, lukovi, radijatori). tj. aka 66% pa se nastavlja sa proraeunom vrednosti R:

Na 1. spratu: 0,34' 2410'" 819,4 Pa U ptizemlju: 0,34' 3040 = 1033,6 Pa

W

DJ_v_l~ ~R ~1_z_1

_L_ _

m mm 1 m,-' Ipam-"

kgh-' 3

II

35 i 36 37i 38

P.

I

I

Pa

2300

200

2

2300

200

2

r-:( ~:~g I

ZLR

I

~g - l~g I g ~~g

+

~z I I I

P. 11

i~g

10

0,50

330

660

13

1610

2270

10

0,50

330

660

13

1610

2270

c) Proracun ;ednog usponskog kraka u blizini razvodnika

I

Iz seme

1_ _ _1_ ___

1

1

I

--I"

. p"rhodiim

._.~aknad~ p~.?racu~..~~::~~-:_.n'_' _____ i Razlika I

~"cnrm:

~~--nlnadnTP"cnik~"'-I-T--- I

'~I~'-II~-=:1~LR_I,~~_II_'--I~lj~I_~_,~~_'_~_I~11 ~i I;i ,'1m I; I 'I'I i;, I i e'" I I I 1 I' ~

hr.

mm'I' "" ,Pam- 1 Pa

1.l4

Pa ,mm,

_ E 'I

Pa I Pa

:Pam-11 Pa I

I

Pa

I

I=-LJ-2-31415T6-~17i-8-1-9-iloiU!-12-i13!14.15l16~i--:'I 39 50 12000123

i 32 i 32

!

0,551 110 [2530! 2,51 380 ~ - \ - I

0,45i 72 ! 580i 0,5: '\41 48 1200 i 8 I 25 : 0,601 173 i1380: 0,5.

I

40 49 116001 8

42 47 43 46

44 45

!

50i 25 90: --

0,80,

!

I

I

I-

I

:

1

i

I

2961237°1 0,5: 160 i,1790l, 110 i

-! -

,-; - ! - : - , -

1-

8001 8 '" 20 ! 0,661 263 12100, 0,5' 1101 15 1,21 1210 196801 0,5\360 '17580> 250 'I 400: 8 ! 15 10,59! 326 126101 0,5 90i - , - 'I i 200 1 2 I' 10 10,5°1' 320 I 640' 13'°1'1610' - I - , - [- -, 'I'

1

-

I

L

I

=

57

.

I

9840

1

2330

I ,

'" 227Pam- 1

:l:: LR +:l:: Z = 9840Pa + 2330Pa= 12170Pa

ViSak napora ce se priguSiti regulisanjem ventila.

1

57 m

Prema ovome se koriscenjern pornocnog lista 4 izvrsi dimenzionisanje preenika. Rezultati su uneseni u prednji formular.

-4-1-5-1-6---7-1-8-1-9-[101

~~gg ~~g ~

31 i 32 33 i 34

12920Pa

R=

Naknadni proraeun sa prethodnim precnikom

Iz seme rnreze

1--1--1-2:---

230 345 410 515

2 2 2 2

Na 3. spratu: 0,34' 1360'" 462,0 Pa Na 2. spratu: 0,34' 2040'" 693,6 Pa

~I~

v

L[mJ

Ostaje za trenje u cevima

Deonica br'

Radi primera izvrsen je proracun kraka X. Izmedu racy! u taCkama A i B postoji razlika. pritiska PH ~I:LR +::EZ.=: 21540.Pa. Ova razlika pritisk,a.je ~erodavn~ za odredivanje preCnika ceVI kraka X, znaCi 1 za deomce 39 do 50. Tteba postupltl kao 1 U gore lzvrsenom proraCullU pod b). Najpre se izracuna specifieni pad pritiska R. Aka se uzme da na pojedinacne otpore pada 40%. ostaje za dimenzionisanje cevi u deonicama 39 do 50 na raspalaganju pritisak ad 0~60· . 21540'" 12920Pa. Na duiini ad 57 m specifieki pritisak iznosi:

c_

9370 Pa

II I

Poveeanje pada pritiska usled promene u deonicama 40, 42, 47 Ukupan pad pritiska

49:

9370Pa 21540Pa

Druge promene ne mogu se izvrsiti jer bi pad pritiska isuvise porastao. Ostali krakovi se racunaju na isti naein. Kod visokih zgrada gravitacioni napor ne treba zanemariti. U jednaCini (6.28) PHP se ne menja ali zato PH se menja sa temperaturskom razlikom, sto znaCi i sa optereeenjem grejne instalacije, usled cega se pri povecanom optereeenju neee postiCi proracunata raspodela napora. Time dolazi i do nejednakog zagrevanja spratova na jednorn vodu i oteiavanja centralnog regulisanja. U gornjim spratovima, kada se uzme U obzir ceo gravitacioni napor, radijatori pri malom opterecenju grejanja zaostaju a kada se zanemari ova; nap~r, svi radijatori pod istim okolnostima, tj. kod slabijeg optereeenja, onda pregrejavaju. Ovakve nepravilnosti se jos vise izrazavaju poveeanjem udela PHg U odnosu na ceo PH, tj. sa visom zgradom i udaljenijim vodovima. Izborom jace pumpe ove nezgode se smanjuju. Kako ove smetnje idu u dye krajnosti uzimanjem u obzir iii odbacivanjem uticaja gravitacionog napora, onda se preporucuje da se uzme u racun sarno jedna polovina ovoga napora~ tj. PH = PHp

I

+2

PHg

(630)

Ove nezgode se mogu izbeCi jos na jedan naein. Nairne u proracun se uvodi pritisak pumpe sarno u glavne horizontalne vodove dok se usponski vodovi racunaju sarno sa gravitacionim naporom. U ovom sluca;u treba voditi racuna da se vodovi tako rasporede da fluid (voda) u svome toku kroz sva kola prolazi pribliino isti put. To se pos!ize razrnestanjem vodova tako da npr. najduzi razvodni vod ide sa najkraeim povratnh'U iIi se ublazivanje uticaja razlicitih pritisaka U odvodu i dovodu vrSi kratkim spajanjem u nekim deonicama preko regulisueih ventila (s!. 113 i 114).

207

206 TIP IP401125-100!160

I

-_.-1_--'--,

I I

I

I---l>'
I

I

I

i --

,

K

,-_J

L..........<_-'-_-'

Tjp IP 100/180-150/360

I

--

/I Merni prikljucak

R'/s"

JIJ Odzracivanje R '/e" VII Prainjenje R J/ a"

•I

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4- _ _ _

I

J

Slika. 114 -

Serna kratkog spa-

janja razvodnog i povraUlog voda

Stika 113 -

Serna spajanja kola istih duiina

regulisucim ventilom

Cirkulacione pumpe za centralno grejanje kod nas proizvode IMP Ljubljana, Fabrika tern:j5.kih uredaja Sombar i Fabrika "Gorenje-Sever", SUbotica.

63

PANELNO GREJANJE

631

opSn DEO

Panelno grejanje spada u vrstu centralnog gre;anja kod koga ulogu radijatora vrse velike grejne povrsme. Sa ovih pomina toplota se uglavnom odaje zracenjem. Prema svojoj konsrrukdji grejne povrsine pane1nih grejanja mogu biti u vidu velikih plocastih radijatora, koji su pricvrsceni 0 zidove sa malim rastojanjem od njih, ili su to sami zidovi, plafoni ili podovi u kojima Sil ugradeni sistemi grejaca. Prema tome panelno grejanje moze biti zicino, plafonsko iii pocino. Ali i pojedine od ~ve tri vrste roogu se i medusobno kombinovati a tako isto i sa radijatorskim. iIi vazduSnim grejanjem.

Slika 115 - SpoIjni izgled'(sl. 115) i crtei (sl. 116) sa objasnjenjem cirkulaci:loe pumpc

fabrike "Gorenje-Sever" za centralno grejanje REDA IP

Slika 116

Kako se zracenjem, koje je pretezno kod ove vrste grejanja, ne zagreva okolni vazduh direktno, nego preko predmeta na koje je ono upravljeno, onda svi okolni predmeti i granicne povrsine koje ne sillie kao grejne povrsine imaju veeu temperaturu nego okolni vazduh, izuzimajuei hladne spoljne zidove i prozore. Usled ovoga Je i odavanJe toplote covecJeg organizma ffianJe nego u _prostorijama kOJe se zagrevaju obicnUn radijatorima. ImajuCi u vidu jos i da prostranost grejnih povrsina ovih sistema grejan;a omogucava njihove niie temperature moze se zakIjuciti da je panelno grejanje izrazito ugodnije i bolje u hlgijenskom pogledu. Ako je u jednoj zagrejanoj prostoriji temperatura vazduha t1 a temperatura okolnih povrsina t2, onda je kod radijatorskog grejanja [1 > t2 a kod panelnog t2 > tl, sto je u pogledu ugodnosti povoIjnije za covec;i organizam. Ukoliko ne bi postajala mogucnost obnove vazduha, bilo kroz nezaptivene elemente prostoriJe (prozari , vrata), bila vestackim putem, onda bi kod panelnog grejanja doslo skora do izjednacenja (1I) i (l2), Temperatura povrsine plafona u kome su ugradeni grejaCi, dostiZe do 35°, Ovde se mora dobro paziti da ne bi zracenje bilo orijemisano na osobe koje se ne kreeu, jer bi to izazvalo neprijatan osecaj, Ako su plafoni vece visine od normalne (t;. preko 3.2 m), onda povrsinska temperatura plafonskih pane1a moze srazmerno biti i viSa, Zidni paneli mogu imati znatno visu temperaturu, jer im zracenje nije onjentisano prema glavi coveka, niti je covek u direktnom dodiru sa zidom. Suprotno ovome temperatura poda, kada je u pitanju pedno grejanje, najnifa je od temperature grejnih povrsina druga dva paneina grcjanja (do 25° a u nekim slucajevima do 30°) pa se ova vrsta grejanja smatra kao jedno od najprijatnijih za

209

208 coveCJl organizam. Ovame ide u prilog i CinJcnic
AKUMULACIJA I REGULISANjE TOPLOTE KOD PANELNIH GREJANJA

Pane1no grejanje je manje-vise inertno jer zagrevanje prostorija poCinje tck po prenosu toplote od grejnih cevi iii ploca na njihovc obloge. Ovo je izrazitije

kcid masivnijih konstrukcija pa se promene u potrebama zagrevanja ne mogu izvoditi u kratkom vremenu. Inereija raznih sistema grejanja vidi se iz sledeceg pregleda, koji izraZava odnos akumulisane toplote QA [W h ] i jacine zagrevanja QhlW]. Panelno grejanje sa ubetoniranim cevima Panelno grejanje sa lamelama Grejanje sa radijatorima od livenog gvozda Grejanje sa radijatorima od celicnog lima Grejanje konvektorima Grejanje plocama zracenjem

4 do 8 casova 2 do 6 " 1 do 1,2 " 0,7 - 0,8 " 0,15 - 0,2 " 0,8 - 1,3 "

Kod panelnog grejanja donje vrednosti vaze za plafone manje debljine i potpunom izolacijom s gornje strane a gornje vrednosti su sa uzimanjem u obzir akumulacije toplote u meduspratnim konstrukcijama sa normalnom izolacijom. Velika inercija ovih vrsta grejanja nekada dovodi do neprijatnosti jer ako bi se prostorije i suvise zagrejale, njihovo hladenje se postize jedino otvaranjem prozora sto nije uvek pozeljno niti ekonomicno. Za ovakve slucajeve bolje je graditi lakSe konstrukcije. Moderne zgrade zahtevaju racionalnije gradenje, tanje zidove i vece prozore pa i sistem grejanja treba da ima manju inerciju radi elasticnosti regulisanja. Kod velikih zgrada treba uzeti u obzir i akumulaci;u toplote u zavisnosti od konstrukcije zgrade i predvidene potrebe u zagrevanju. Korisno je jos i izvrsiti analizu cene kostanja goriva, jer u zavisnosti svih ovih parametara eksploatacija svih sistema grejanja u nekim sluca;evima moze kostati vise a u nekim manje od radijatorskog zagrevanja.

633

PREDNOSTI I NEDOSTACI PANELNIH GREJANJA

Prema onome sto je izlozeno prednosti panelnih grejanja bi se rezimirale u sledecem: ne vide se i ne ometaju unutrasnju dekorac~u prostorija ako se izvan povrsina prostorije, tj. u vidu ploca, bolji su u estetskom pogledu svi su vodovi u unutraSn;osti konstrukcije pa je manja opasnost od mraza manje su temperature okolnog vazduha, dok su temperature okolnih predmeta povecane - usled malih temperaturskih razlika malo je i strujanje (konvekcija) vazduha pa nema ni podizanja prasine U onolikoj meri kao kod grejanja gde konvekcija dolazi do veceg izraiaja - povrsinske temperature panela manje su od temperature covecjeg tela (za podno i plafonsko naroCito) a vece od temperature granicnih povrSina prostorija, - podno grejanje (narocito sistema "Deriaz") moze u eksploataciji biti ekonomicnije od radijatorskog do 30%,

210

21!

- kada su grejacr sa toplotnlm fluidom u cevima mogu sl uZiti i za hladen;e u odgovarajuchh r"edodima ako se ra.'i.poiaJe hladnom vodom iIi rashladnim urea:ajima,~

-- u izvesnmi kOlistruktivnirn koncepcijama mogu posluziti joS i kao zvucna

izolacijs< N asuprot pomenutim prednostimn moraju se istaCi i sledeei nedostad ne1nih grejanja:

p2;~

- mnogo veei investidoni troSkovi U odnosu na centralno radijatorsko grejanje Hreha: raeunati najmanjt: sa poveeanjem troSkova od 50-100%. - ne dozvolJava sc primena gde se lozenje vdi s prekidima usled izrazito ve1ike inerci;e sistem.~ kakve bilo naknadne izmene i prepravke su veoma oteZane, skoro nemoguee ill veoma skupet popravke u slucajn kakvog kvara su dugotrajne i takode vrlo skupe regulisanje usled inerdje je vrlo oteZano wIo je osetljivo u blizinl hladnih zidova i prozora. 5tO rdavo utice na lica u njihovoj blizini (popravlj. so dodavan)em radijator. iii panela uz takve zidove ili pod prozore) - male moguenosti parcijaInog zagrevanj. prostori;a

Druga vrsta grejaca sastoji se od sistema cevi savijenih u vidu serpentina kroz koje cirkuliSe top!Otni fluid. U primeni Sll umesto serpentinskih cevi i gre;aci u yidu registra. Na njima je mnogo veti broj zavarenih spojeva -- pa se manje koriste. Ovi grejaCi su ugradeni razliCitim nacinima u konstrukci;u objekta ill su oblozeni limenJm plocama i obeSeni pored zida sa odstojanjern od 30 do 50 nun radi abrazovanja izolacionog vazdmnog sloja. I ugra4eni grejaCi, aka se nalaze prema prostorijama koje se ne zagrevaju) jzoluju se bilo vazdusnom ili nekom drugom vrstom izolaci;e. Glavne vari;ante ugradivan;a grejnih cevi pane1nih greja~a. bile bi: a) za plafonsko grejanje - gre;ne serpentine obeSene ispod plafonsldh "reflektora") odozgo su slobodne, ("zracno grejanje"). Kod ovog sistema mogu se primeniti i e1ektriCni grejaci - grejne serpentine ulivene u ploce~ koje se donose gotove na gradiliSte i veSaju ispod plafonske konstrukcije. Preko njm se postavlja zavrsni sloj maitera - grejne serpentine prievrscene ispod konstrukcije pJafon. pa zalivene zavrlnim slojem maitera b) za plafonsko i podno grejanje

- u slucaju podnog grejan;a gde povrSina poda nije tlvek slobodna, zagrevanje gubi od. svoje efikasnooti. 1z navedenih karaktenstika moze se zakljuCiti da je panelno grejanje ugiavnom primenjeno kod javnih zgrada: muzeja, skola, izlotbenih haIa, bolnica, velikih biroR. Ne primenjuje se u zgradama velikog prometa kao sto 8U bioskopi restorani i 81. ' Ne upustaju6. Sf 11 rasmatranje da Ii je korisno u krajnjoj liniji za covecji organizam da mn se uslovi boravka podeS3-vaju radi postizanja maksimalne ugod.. nosti, Cinjenica je da 5s tu uvcliko postiZe i primenom panelnog grejan;a. Tu bi po prioriteru doslo najpre poeno, zarim plafonsko pa zidno grejanje koje se na;manje razIikuje od rndijatorskog. Na kraju, imajuCi u vidu gomje osobine ovih vrsta osobina grejanja) oYde se narocho naglaS3v2 da je potrebno izvrsiti sve proracune i prethodne radnje vrlo strikmo i u tesno} saradnji sa projektantom objekta jer docnije izmene ili eventu-

aIno ispravijanje greSaka mogu se sprovesti sarno uz znatne naknadne troskove, 634

GREJAC! ZA !'ANEL"lA GREJANJA

Grejati panelnih grejanja iii panelni radijatori" sastoje se iz dva osnovna e1ementa: primarnog i sekundarnog dela. Primarni deo je onaj u ko;i se deponuje toplota bilo da Stl. to cevi U Kojima cirkuliSe toplotni fluid, iii je to grejac na bazi elek:trlCnog orpora, Sa ovih prirnarnih elemenata grejaca toplota se direktno prenosi na povrsine sa kojih se topIota odaje U odredene prostorlje. Ove povrs:ine su sekundarni deo grejaca koji su iJi dodatne povrsine na plocastim radijatorima iIi Sll sami plafoni) podovI iii zidovi u koje su grejaci ugradeni iii uzidani. Elektricne grejace izraduju i isporllc:uju specijalne fabrike u vidu grejnih ploca odredenih jaciDi~; tijorn sc kombinacijom i smestajem postiZe zeljena ;acina grejanJa, U Evropi s\: u r.;:tk:1] up(>trebi fi; narecito u nasaj zemljL

grejne serpentine ulivene u punu ploeu meduspratne konstrukcije grejne serpentine ulivene u meduspratnu konstrukciju sa supl;;m blokovima

grejne serpentine slobodno prievrscene u supljini meduspratne konstrukcije. Toplota se prenosi na sekundarne povrsine preko lamda, obicno od aluminijuma kao dobrog toplonoSe, navucenih na grejne cevi i na..'llonjenih ili ulivenih u sekundarnu povrSinu plafona iii poda. c) u vidu

za zidno grejanje grejne serpentine ispod zavrsnog sloja na zidu grejne serpentine izmedu sekundarnih metalnih plOCH> ok&cenih 0 zid plocastih radi;atora sa vazduSnlln meduprostorom,

Ulivene cevi u puno; betonskoj ploei mogu se ponekad iskoristiti i kao armatura armiranog betona} ali naravno treba ispitati da Ii ce to biti racionalno. Ako se primenjuju ulivene serpentine potrebno je obezbediti intiman kontakt cevi i livenog materijala, koji je obicno specijalna vrsta' cementa) a voditi racuna i 0 tome da dilatacija oba materijala, cevi i cementa bude pribliZno ista. U OVOID slucaju treba jos obezbediti intiman kontakt cevi sa betonom kako zbog prenosa toplote, tako i zbog zaStite od korozije. Kada su cevi slobodne u prostoru konstrukcije, onda se zastita od korozije, ukoliko sam materijal nije nerdajuCi, vrSi raznim sigurnim i postojanim premazima. Ako pane1ni grejaCi ne zauzimaju cele povrsine prostorija (zidova, poda iii plafona prema vrsti grejanja) onda ill treba rasporedivati 8tO bliZe prozorirna ill hladnim zidovima. Specificni intenzitet zracenja sa pojedinih sekundarnih povrliua regulise se prema proracunu pomocu podesavanja razmaka grejnih cevi. Prema tome ra-

213

212

stojanje izmedu cevi se bira prema vrsti plafona i potrebnom odavan;u tap late u zavisnosti od temperature vade. Uobicajena odstojanja su 15, 20 i 25 em. Da se ne hi gubila top Iota izvan prostorija, najmanje rastojanje cevi od spoljnjeg zida treba da je 0,5 m a od unutrasnjeg 0,3 m. Radi boljeg ujednacenja temperature preporuc:uje se da cevi budu ugradene blize spoljnim zidovima. Orijentacija grejaca treba da je takva da cevi budu paralelne spoljnjim zidovirna a prikljucak na dovod cia je na spoljnoj cevi take da temperatura vode opada prema unutraSnjosti. Kada se topla voda koristi kao toplotni fluid panelnih grejanja cnda temperaturska razlika vade na ulazu i izlazu grejne serpentine treba da je 10°.

Cevi za plafonske i podne grejace su standardnih dimenzija a iz fabrika dolaze vee formirane u vidu serpentina iIi registra. Postavljaju se horizontalno iIi sa malim padom u pravcu strujanja. Spajaju se zavarivanjem koje mora biti besprekorno jer su posle zatvaran;a nepristupacne. Ovako pripremijenim eevima zavarivanje na lieu mesta se svodi na najmanju meru. Slicno radijatorskom i kod panelnog grejanja mogu se tokovi pojedinih grejnih pOvrSina izdvojiti i pojedinacno regulisati. U narocito velikim prostorijama, halama i dr. mogu se grejne povrSine podeHti u viSe vodova cime se postiZe pogodnije regulisanje. Kada pojedini vodovi greju vise prostorija onda se u zajedniCki vod ukljucuju prostorije iste vrste i namene. Regulisanje se vrsi ventilima smestenim u zidnim niSama~ koje treba da su dovolino komotne racti nesmetane manipulacije. Serna j~dnog rasporeda ventiia za regulisanje vidi se na s1. 117. Prikljucci za zatvaranje i regulisanje jednog sprata treba da su grupisani u jednu zatvorenu nisu. Savijanje cevi, kada se to mora vrsiti na gradilistu, treba vrsiti propisno i vrlo pazljivo da im se prccnik ne smanji. Korisno je izvditi probu sa kuglicom. Serpentinski grejaCi, izradeni u fabrici ispituju se na 40 bara. Posle spajanja i zavarivanja na gradiliStu eela instalacija se ispitu;e na pritisak od 25 bara. Isto tako i pakovanje izradenih grejaca treba briZljivo obaviti radi obezbedenja Slika 117 - Serna regulisanja panelnih grejaea prilikom transporta. GrejaCi se izraduju od bezsavnih celicnih cevi. Takode se nekad koriste i bakarne cevi, naroeito u Americi. Kako su cevi od pomenutih materijala izlozene manje vise koroziji narocito kada su slobodne u meduspratnim konstrukcijama, one se po zavrsnom ugradivanju premazuju postojanim premazima. Ovo navodi i na koriseenje nerdajuCih celika. Grejne cevi oformljene i priprernljene za uzidivanje i obloge na plafonu i podu pokazuje stika 118. Cevni grejaci sa dodatkom lamela upotrebljavaju se u supljirn meauspratnim kons·

trukcijama kada su grejne cevi slobodno priCvrscene u meauprostoru. Lame· Ie od aluminijumskog lima, debljine aka 1 mm slute da se toplota bolje prenese na stranu gde je to potrebno, tj. prema plafonu iii podu u zavisnosti od re§enja koje se primenjuje. Proracune grejaca za panelna grejanja bila koje vrste potrebno je strucno i solidno obaviti, jer se odstu· panja posle izvedene instalacije mogu u maloj meri korigovati promenom temperatu.re vode, koje resenje ne mo· ra biti potpuno racionalno. Zagrevanje postrojenja panelnih grejanja u pocetku treba vrSiti vrlo postupno jer dilatacija raznovrsnih mao terijala u konstrukciji i pored najbo· Ije paz.nje, prilikom njihovog izbora, moZe pri naglorn lotenju dovesti do prskanja izvesnih elemenata konstruk· cije. 635

Slika 118 - Cevni serpentinski grejaci panelnog grejanja pripremlieni za zalivul1je na tavanid i podu

PLAFONSKO GREJANJE

U godnost liea koja se nalaze u nekoj prostoriji zahteva da im se obezbedi, kako je vee napomenuto, umereno odavanje toplote njihovih tela a naroCito gl~ve. Ovo je od osobite vainosti kod plafonskog grejanja jer je glava najvise izlozena toplotnom zracenju. Kako velicina zracenja zavisi od temperature povrsine koja zraCi toplotu onda je jasna da temperatura platona u odredenim uslovima ne sme preCi izvesnu granicu jer se njenim povceanjem sprecava odavanje tapiote sa zracenih povrsina, u ovom konkretnom slucaju sa coveCije glave, &to dovodi do neprijatnih osee-aja. Pojedini naucnici pokusavali su i donekle uspeli da doau do izvesnog matcmatickog kriterijuma na osnovu koga' bi se odredila temperatura plafona. Rezultat takvog rada naucnika Krenka (Chrenko) koji se moze i prakticno primeniti za plafonsko grejanje ovde je izlozen. 635·1 Kriterijum Krenka

Ispitivanjima je ustanovljeno da se prilikom prenosenja toplote zracenjem ustvari vrsi izmena tapiote izmedu povrsine koja zraCi toplotu i zracene povrsine i ako ne u jednakim koliCinama. Vazna je konstatacija da ova izmena taplote zavisi jos i od orijcntacije tih povrSina, pa prilikom odredivanja temperatura povrSina koje zrace toplotu i 0 ovome treba voditi racuna. Kada je u pitanju coveCije telo, koje se zagreva zracenjem neke grejne povrsine, a naroCito od plafona, onda one i prima i odaic toplotu sto se mora sprovoditi pod uslovima ugodnosti koji su vrlo osetljivi ako je temperatura povrsine koje zraCi toplotu vee-a od temperature povrsine coveCijeg tela, a sto je slucaj kod

214

:t!S

~ .,sitn:ma, grejanja osim podnog .. O~o dovodJ. d~, Z~k~jucka d~ se usled toplo~o flZ10loskih.. usiova kod svfu vrsta greJan~a ne sme spr~c!~x,odavan,~ t~plot: COV~lJ~~ t~la, Atc se ne moze pojaviti jcaino korl pod.'1.og grqanj& z~.og p,nbliZno ,ednaKe .h.. niZe temperature greine povrSine pods U odnosu. na coveCIJe tela, ._ . VodeCi racuna' 0 fizioloSkim uslovi.'11a i 0 utica;u geometn}skog oanosa u prostoru povrSina koje zrace toplotu, u konkretnom slucaju pl~fona i covecije gia:.:~ Krenko je posle opseZnih ispitivanjfl doSao do izvesnih zaklJuc~}. pomoeu kOl!h se matematiCkim putem moze doCi do "kriterijuma" za odredivanle temperature grejnih plafona. Kod vetine tiea podvrgnutih ispitivanju (preko 80%), Krenko je urvrdio ds. poveeanje temperature plafona nije i7..azvalo nikakvu neugodnost ako se ~)Vj~ zracenjem temperatura okoline u visini glave coveka (oko 1,70 m), ne poveca VIse od 2,2"', u odnosu na temperaturu dok plafon nije bio zagrejan. Brojne vrednosti, pomoc:u kojih se praktieno nalaze temperature gr:-jn~h p~­ vrsina plafona u zavisnosti rnedusobnog geometrijskog poloza!~ J:Crenko Je 1zra::m uglovnim odnosom koii predstavlja odnos prostornog ugla (,) cIJe Je teme u zraceno; taeld a krad mu se prostiru u praveu kraieva grejne povrsine i ugla 471:. Ovaj ugi07mi odnos oznacen sa rp, iznosi:

I q>=-"'~

·C r-

1z podataka koje je iznco Krenko izlazi da je dejstvo zracenja grejne povrsine plafona vise temperature prj Dl.a1om "uglovnom odnosu" jednako dejstvu grejne povrsine plafona nize temperature pri vecem "uglovnom odnosu". Tako je dosao do zakIjucka da sVfikom uglovnom :mnos u prostora odgovara Jedna srednja temperatura plafona) koju ne treba prekoraciti. Ovu zavisnost Kren~o je izrazio dijagramom koji Ie dat na 81. 119. . . Iz dijagrama se, npr, vldl da vrednosti uglovnog odnosa za q; = 0,14 do 020 (koji se odnosi na prosto:i;e sa niskim tavanicama, koje su cele iskoriScene kao grejne povrsine) odgovara fizioloski najveca temperatura plafona oct 29 do 33".

1--

-+-,, 1\

0

WI)

f'"

Poioiaj

kuglke

0

'\

0

8

",

ficki

I I

, ' i

I"

1

"1

,

,

o

-.l

(6.32)

t:.

O'itaj

s!ucaj precL<;tav}Jen je gra~

a b zavisnosti velie-ina H i H na 51. 121,

Ovaj sIllcaj se kOrlsti Z2. iznalaze~je n.glov~lO~ odn.:i'.:>u prj izme.l:ti. zn..,ee,nj' izrnedu tavanice i glave osoba koje se nalaze !spoa nJc, Pn tom~; at Z1\ pC','.rdimQ; uzima grejna povrsina pJafona a polotaj kuglice je odreden poloZale~f'l.). glave osobe za ko;u se odredu;e uglovni odnos, Medutim, ako se kuglica ne nal.azi ispod tem-tna pravougaonil;.:;:" \Tee us Dei·.om lJroizvoljnom mestu onda se uglovni oeinos pron.1:cu:m\'a prcma Gdgnvar-ajucem polozaju kugliee. Mogu nastupiti jos i skdeCi slucajevi.

Slueaj 2. Kuglica 0 leil ispod jedne strane prav,o;]g",;:).iik: /; ;;1 ~ 2::: Uglovni odnos tpl je ravan zbiru uglovnih odnosa tf€H b i '?(;>~ t; . deL ,_,rBtu;.,g",.!,,:ika alb i ~b~ nadenih po prethodnom nacinu za svaki deC! povrsme kal) U :I;l.t.'icb&.n pravo-

J I !

'-u.

1 4n

Za prakticne proracull{;, uglovni odnos CP' za

I 1 I

i

j

Siu/;ai 1" f2.mena ~}rav(}ugaone povrsine A i mak, k:ugUce 0 lefi fin normali povuteD.oj iz jednog ;]d tetneh';j pravougaonika (s1. 120), Ugl.Gvni odno·5 dat Ie iz-razo:m

'l'=~----

c-

1 1

1\

i

1

20

'1'=1

~I

1\

I

-'

rI

za slueaj 1

I 50

{

<

Silks i20 -

ISO

(6.31)

I__ ~~~

Polazeci od svojc definidre Kreriff.:o- if:". dOS6"C ;._"~ :';-;lS<:, ~kfJ. r:-:'.J-£:
1-,

ugao:;'lik. Znaci: 91 =

4'ltl ~

+ tpap b

Slucaj 3. Kuglica 0- lezi upravno ispod srediS,::

Dcv~,iCi'

protdJugaonika

A~

s11ka 123. Slika 119 -

Dozvoljena srednja temperatura tavanice u zavisnosti uglovnog odnosa

'1'1 = ~::..}~ l

2

Slutaj 4. Kuglica 0 leil bilo gde ispod . ,Vv, Normalom podignutom iz centra kuglice Je ~w:::k;:, :,~;'c::' pC'."v'ia" cenjem dveju pravih, paralelnih stranarrw pl"aVoug-aor,i::.:'~~1 ciobijl:,: S~ 0. pruv(>llgao'"

216

217

"

nika sa stranama al, a2, hl i b2. Zbir njihovih uglovnih ,odnosa rp daje ukupan uglovni odnos
+

+

+

1-----"0 Slika 122 - Izmena zraeenja izmedu

I

Polozaj kuglice 0 za siuCaj 3

Stika 123 -

rayne place i kuglice za sIuCaj 2

~.~~.

~

",;

# /'

/; '/

£'I

I

I/.

i iijl

IJl I

V

/

V

VI 7

, Stika 124- Poloiaj kuglice 0 za slucaj 4

V

r// II

V-

if-'

(1/ 1/ VU (1/ 1/

rl

/

V- / '

IXI ~;%

I

/'

,.~

V

V

~/

:--

a

I I

,

I

.iI

I

IQJ

-"

Stika 121 -

4m; H

=

tp ~,.b

2m.

=

za 1/4 povrsine A, tj. za al2 i bt2.

2

Za duzinske odnose:

a 2

-.

1

H

3 b 1 4 =-=075 i - . - = - = 1 2·2 ' 2 H 2·2

nalazi se na grafikonu s1. 121. G'a

,.---

I

b = 0,03

I

I

i

3m; b

2

v

~Vl-,

=

Najpre odrediti "uglovni odnos"

fa l//> v Vv ~v

Polaiaj kuglice 0 za slucaj 5

1. Odrediti
/'

W~I

Stika 125 -

Primeri:

I

v-

r/li/

dl/,:I/

,

v,;/

•

I

I I

I

Uglovni odnosi u zavisnofiti od aiH i bill za izmenu zracenja izmedu ploCice i kuglice odnos blH predstavlja apcisu

a sa tim

G'l = 4· cp II b = 0,12 -,2

2

2. Za primer br. 1. nat[ uglovni adnos cp, aka kuglica leii ispod sredine strane a pravougaonika.

a 1 --. ~ - 075 2 If ' b

H

=2

!f a

2,b

0,045

=

tpl = 2cp

II

--, b 2

=

0,09

218

219 Za ovako izraeunate uglovne odnose qt u pokazanom dijagrarnu na 51. 132

UsvojiVSi, bez velike greij(e, da je -temperatura vazduh
nalazi se temperatura plafona koju iz fizioloskih razloga ne bi trebalo preei za ;>0-

IXPL

jedine slucaiev(:. Medutim potrebno je proveri.ti da Ii zagrevanje prostorije do 60% od jacine zagreva,"lja koja je potrebna pri najveeim proracunskim gubicima toplotel ne za-

hteva veCu temperature plafona nego

sto

=

je gore nadena po kriterijumu Krenka.

r qPL

= r:J.PL(tpL- t u

)!

tJkupni koefidJent p::-eIaza toplote

Cu

grejne

Medusobni uticaj zracenja razliCitih povrsma u prostorijama zagrevanim plafonskim grejanjem doota je kompleksan usled razliCitih temperatura, utica} spoljnih zidova i prozoraJ tako da se to odraZava raznolikc u pojedinim prostorijama. Radi uproscenja uvodi se jedna srednja okolna temperatura tu i pretpostavl,ja se da je grejna pomina plafona opkoljena povrsinama koje imaju OVU ujednacenu srednju temperaturu. Dprosceni izraz za specificnu kolicinu odate topIote zracenjem dobijs. ova} 635~4

(6.34) gde je: C!z -

koeficijent preiaza toplote zraeenjem

t. -

temperatura ,redine (UPT = 20°)

zidno

plafonsko

1

podno

25

8.6

30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150

9,7

10,1 10,7 11,1 11,4

12,2 12,9 13,.5 14.0 14.5 17.6

6,6 7.0 7,3 7.7 7.9 8.1 8,6 9.1 9.5 10.0 10,5

Il,s

12,1 12,7 13.3

1-4,0 l.4,8 15,4 Ib,2

17,2

Izvotienje plafonskog grejanja

Plafonslr..a grejanja se wade na nekoliko naerna, a u zavisnosti i od konstrukcije plafona. Na primer) cevi grejaca magu biti zalivene kompaktnom betonskom masom. Cevi se pola..7-u iznad povrSine plafona, a pIi zalivanju se podupiru nosacima na odteo:e~ noj visini, !to z~,visi ad precnika i meausobnog rastojanja samih cevi. Jedno takvo izc vodenje pokazano je na slid 126.

Sledeea tabela T - 62 predstavlja odno,e iz jednacine (6.34) u zavisnosti

T-62

'C

25

,

30

35

40

'C

I'

5.4&

1O~

15

20

5,,62

$,76

154.66 .

84.32

1l5,g

<,

Wm- 2 K- 1

5 5.33

q,

Wm- a

26.75

tPL -

tu

I

I

Odavanje topiote konvekcijom kod plafonskog grejarkja je se da je koeficijent pre1aza IX.!; = 0,23 - 0,93 [W m- 2 K-] J.

45

I !

n~.atno

I

9' " 10.7

temperature plafona t P L :

'n

I -I

ua~."iem

obl.ik:

povr~ine

°C

na;veCa dozvoljena temperatura plafona prema krirerijumu Krenke. (nai.'lZi

635-3 Oilavanj. topio.. I'lafon.ldh gl!'ejnlh povri.""

za pane!na gr:ejanja moze se uzeti iz

Vrsta grejanje.

S:oednja temperatura

se prema uglovnom odnosu nadenom na gore pokazan naCin) uIlutraSnja projektna temperatura (UPT) prostorije (20").

-

or;

(6.35)

at rwm-~K-l]

T- 63

temperatura plafona koja odgovara najvecoj potrebno} kolicini toplote

[Wm-::t]

tabeie T - 63:

gde je: tpL tpo -

Q:k

odatIc masena kolicina topiote koju ociaje plafon

To se vrSi pomocu siedeeeg izraza:

(633)

+

o?'z

25 5.91 147,70

i "JZl.."1la SUb ]26 -

Prese):: konstrukcije plafonskog grejanja sistema "Crlttal", a -

podupirat

220

221 Umesto kompaktne betonske rnase, zalivanje se maze izvoditi sa odretienim, a

pravilno rasporeilenirn supljinama (slika 127).

Bakarne cevi manjih dimenzija (3/8" ill 10 mm) najvise su u primeni za serpentinske grejace plafonskih grejanja. One se na gradiliStu forrniraju i letuju. Njihovi mali

I

a b

::~;(., J.i

c

LJ:"'"",,".•."".,.,... Slika 127 - Plafonsko grejanje sa zalivenim cevima i supljinama u meduspratnoj konstrukciji

Takoae se mogu koristiti i suplji betonski blokovi koji se zalivaju betonskom maSOm zajedno sa cevima (slika 128),

~

Plafonsko grejanje sa grejacima od cevi,larnela i gipsanih ploca obeSenim 0 meduspratnu konstrukclju; plafonska plota (a). nosac cevi (b). nosac dodatne ploce (c), spojevi ploca (d),larnele (f). ,,tabie" mrcfa (I)

Slika 130

precnici omogucavaju da se stave u tanki sioj plafona, a vesaju se specijalnim selnama i kukama, cime je rad kad montate dosta uproscen. Malter, kojim se izvodi zavrmi

("fini") sloj za pokrivanje ovih cevi mesa se sa gipsom. Pre upotrebe malter treba da je potpuno osusen, a zagrevanje, bo kod svih vrsta panelnih grejanja, mora se vrliti VIlo postepeno da ne bi doslo do prskanja sIoja. Sa bakarnim cevima izvoaenje je jednostavnije, bolja je otpomost protiv koro~ zije U odnosu na celicne cevi (izuzev aka su ove od neruajuceg celika), a manja je inercija celog sistema, poSta je boJji i koeficijent provodljivosti. Ovaj nacin se koristi i kod podnog grejanja. Iedino se mora racunati i da je cena bakarnih cevi veta od celicnih. 635-5 Zagrevanje plocama za zracenje Stika 128 - Plafonsko grejanje sa zalivenim cevima i supljim blokovima sistema Van Dooren

Najzad, mogu se ispod nosece plafonske konstrukcije pricVIstiti gnijne cevi od·vojene od same konstrukcije. Oko cevi su omotane lamele od aluminijuma debljine 0,7 do 1 rum. Na ove lamele se stavljaju mreze (rabic) preko kojih se stavlja "ftni" sloj maltera (slika 129) ill se ispod njih pricVIscUjU gipsane ploce obesene 0 meduspratnu

Ova vrsta panelnog grejanja se upotrebljava i sa otvorenim-slobodnim i sa zatvorenim gre;nim cevima. Man;i bro; gre;nih cevi nose na sebi zajednicku plocu od lima debljine 1 do -1,5 mm. S gornje strane je izolaci;a. Ovaj sistem je u upotrebi za radionice i ha1e, Cija visina jos omogucava i vetu temperaturu grejnog fluida, koji moze biti pregrejana voda iIi para. Zracenje je usmereno prema podu a gornji slojevi ostaju hladniji tim pre sto je konvekcija kod ove vrste grejanja neznatna.

konstrukciju (slika 130).

635-6 Razvodni sistem plafonskog grejanja Kod plafonskog grejanja primenjen je uglavnom sistem donjeg razvoda. Velike duzine horizontalnih vodova zahtevaju dobro ispustanje vazduSnih mehurica. Usled ovoga bolje je povratni vod voditi navise do zbirnog jednog voda a odavde u kotao (51. 131). Na najvisem mestu ovog zbirnog voda je veza sa ekspanzionim sudom.

Slika 129 - Plafonsko grejanje sa slobodnim cevima u me(iuspratnoj konstrukciji. Prenos toplote na tavanicu se vrSi preko lamela

Vece izabrane grejne povrsine obezbeauju brie zagrevanje i ne zahtevaju visoku temperaturu vade. Razvodna temperatura vode iz kotla je 60 do 70°. Treba paziti da kroz vazduSne vodove ne dode do kratkih spojeva vodomjer se moze desiti, ako je pumpno grejanje, da topia voda dospe u ekspanzioni sud. Ako nema pumpe ovo se moze desiti kod ma1ih instalacija, kod kojih su relativno veCi pree-nic i a sa tim i veta inercija protoka.

223

222 636 ~'---'----l

t?

Mnoge od gornjih osobina plafonskog grejanja me i za podno grejanje. RazUlru" je se u temperaturama povrlina i kod neldh u konstruktivnim pojedinostima. lstorijat, moglo bi .. reCi, po~inje mu jo! od hipokau.ta. Zbog medu80bnog udo· la kondukcije, radijacije i konvekcije specifitno odavanje toplote je bolj. od poda nego sa plafona. Pored toga manja je raz1ika temperature grejnJh povrtina i okoline. Gublci toplote od 60veka su lll\ive~i preko poda dodirom (kondukcijom). Prijatno ie, atmo.fen nije teika i gIava ostaje sveta, Ito predstavlja najugodnije uslove. S druge strane pokrivanje poda name!tajem i teflm teplJima umanjuje ofekat grejne povrSine. Temperatura poda ne sme preci 25°, jer mo:te dovesti i do oboJjenja nogu osoba kOje se bave dote vremen. u takvirn prostorljama. Za ret.ko poseeena mesta ova temperatura moze izuzemo dostiCi 27 i 28°. za prolazne-prostorije 26.a za neprolazne 29"'. I u blizini spoljnih zidova moze se llciniti izuzetak i ici sa temperaturom poda do 29°. Akc se podno grejanje kombinu;e sa plafonskim onda pri proracunu grejnfu povrSina i potrebnih izoladja prema gomjern podu u plafonu maksimalna tempera-

~.

I:

/

+ I I I

c\

sri

IIY

I

!

...:f

I

b

I-. 'f1!'}d-'J,...---L-_

_ _ _ _ .I..

~.

,'/

tura se uzima da je 25°.

Stika 131 - Gomji zbimi povratni vod; kotao (0). pumpa (b),grejaci uplafonu (c), ventil za omogucenje melanja razvodnog i powatnogvoda (d), silazni vod (SV), usponski vod (UJ')

r-'-'-'--.-.-'-'~

r'

~,

'Id'"

i

I I I I

J

i

sn1

f,w

!

I I

f.j

ir1 ---

i I

I I I

I J

f"\

i

Sve ove osobine dosta ogranitavaju podrucje primene podnog grejanja ako

se ne ispune striktno pomenuti uslovi.

Radi sigurnosti treba izraditi dijagram rasporeda pririska za osetljiva mesta mre:le. Ekspanzioni sud mora biti iznad grejnog plafona najviseg sprata. Ovo i zbog toga da se ekspanzioni sud -ne bi ukijucio niukakvu clrkulaciju, 8tO bi omogucilo uvlacenje vazduha u insalaciju a sa tim poveeala mogucnost efekta korozije. Akc je pumpa u povratnom vodu moze se, usled ne-

dovoljne visinske Serna kombinovanog radijatonkog plafonskog grejanja; SV - sigumosni vodov!

SUb 132 -

PODNO GRE.lANJE

razlik~

naj-

636·1 Odavanje toplote povrliine poda

Zrale1!ie. Slimo je kao i kod plafonskog grejanja. Za sre
U nekim vecim zgradama primenjuje se kombinad;a plafonskog i radijatorskog grejanja. Prebacivanjem toka s jednog sistema na drugi omogucava se

postizanje veCih temperaturskih razlika) 5tO je pogodno za prostorije u ko;ima je potrebna razliCita temperatura. Nekad se ova dva sistema potpuno razdvajaju pa se u plafonski ubacuje pumpa a radijatorski radi kao gr"itaciono (sl. ] 32). Kod ovakvog sistema jacina zagrevanja radijatora se regulise temperaturom vode u odvodu a panelnih grejaca - prebacivanjem ventila odnosno kratkirn spajanjem odvodnog i dovodnog t"fa.

t"'"

T-64

viseg mesta u mreZi i nivoa

ekspanzionog suda, vazduh usisavati iz vazdusnih cevi.

fj,

iz eega so nalaze vrednosti u tabeli T - 64.

tPD -

tu

.---j--

",

.~__I

Wm-lK- i

)

2 3,20

4

6

8

3.78

4,19

4,49

10 4,77

-----'-

Za temperaturu poda tpD = 25° do 29°, tu = 200 i OCz = 5,4 do 5,5 (iz gomje tabele) dobija se za ovo temperatu..rsko podrucje da se ukupno odavanje topton'! s poda rae-una s koeficijentorn: "pD

= 9.5 do 10,2 [W m-' K- ' ]

225

224 U prostorijama koje se Z3.grevaju i plafonskim grejanjem, odavanje toplote sa poda

racuna se sa niioro vrednoscu a, take da se uzima: ~PD ~ 8,7 [Wm-'K-']

aka nije potrebno zagrevati i donje prostorije. Radi zaStite od vlage nekad je u prizem· Iju potrebna i bitumenska izolacija. Obloga pada treba da izdrZi temperaturske razlike (linoleum, vinaz i slicni "topti pod").

Prilikom montaze grejnih elemenata treba voditi racuna da se obezbede izvesni Z32jori izmedu cevi i lamela radi olakSanja relativnog klizanja, koje se pojavljuje za vreme zagrevanja i hladenja instalacije. Ovakva koncepcija omoguCava dilatacije bez ikakvih medusobnih naprezanja. Najpovoljnije odstojanje cevi kad ovog sistema je 40 l.1Il, Cime je dui;ina lamela odredena ali im se moze varirati sirina i debljina racti PQstizanja potrebnog cfekta prenosenja toplote. U Francuskoj je vee i sirina lamela standardizovana pa se rade u 2 dimenzije od 62 i 45 nun, Debljina im je 1 mm. Po francuskoj tcrminologiji lamele primenjene nu cevima grejaca pane1nog (podnog) grejanja zovu se difuzori, jer oni u stvari rasprostiru toplotu od cevi na sekundarne povrsine panelnih gre;aca.

Velika akumuladja teplate a mali raspon temperature peda zahteva narochu paznju u pogledu regulisanja temperature vode.

636-3 Primena

636-2 Nacin izvodenja podnog grejanja I ovde je opSiti naCin ulivanja betonom cevi formiranih U obliku serpentina. Debljina betonskog sIoja je takode 6-8 em. Ispod ovog sIoja stavlja se izolacija

Poboijsanje ravnomernosti zagrevanja postiZe se podesavanjem rastojanja i precnika cevi. Mreza grejaca nikada se ne kombinuje sa cirkulacionim tokom drugog

sistema. Ako je kombinacija potrebna onda se to postiZe razmenjivaCima toplote. Zatvorne ventile podesiti tako da se pojedini vodov! mogu razdvajati u cilju regulisanja iii izdvajanja pojedinih tokova. Vazdusne oduske i zavarene spojeve uvek staviti izvan poda. Najbolje se pokazao sistem podnog grejan;a "Deriaz". U ovom sistemu grejaCi Stl serpentinaste cevi na kojima Sil istaknute aluminijumske !amele koje su u centralnom delu tako formirane da obuhvataju cevi. Ove lamele kao dobri sp rovodnici toplote, ovu prenose na ploce od pecene ilovace a koju primaju od grejnih cevi kroz koje cirkulise voda grejnog sistema. Prenosena toplota se dosta ravnomerno prostire tako da se relativno velika povrsrna umereno zagreva malim brojem cevi. Kako je u blizini cevi temperatura lamela najveca, na tome delu one su izdvoj ene od ploee tako da je izmedu njih vazdliSni sIo; koji sprecava pregrevanj.e poda u toj oblasti. Ova; vazdusni sloi se smanjuje ukoliko se ide dalje od cevi, tj. ukoliko se smanjuje i temperatura lamele, sto je postignuto samim oblikom lamele (sl. 133).

Slik:a 133 -

Podno grejanje sistema Deriaz

Obuhvatni dec lamelc oko cevi osigurava dobar kontakt radi prenosa topiote. Usled dilatacije, cevi su sarno oslonjene na podupirace bez ucvrScenja a tako isto i lamele svojim krajeviroa naleZu na ploce. Umesto serpcntinastog fonniranja ccvi, mogu se upotrebiti prave cevi zavarene za kolektore na krajevima u vidu registara. Ceo sistem cevi premazuje sc naroCitim premazom koji ga stiti od korozije i drugih atmosferskih uticaja, Grejni sistem cevi se oslanja na podupirace kojitn. se osigurava potreban pad. Pre zatvaranja poda obavezno se vrsi proba na pritisak, kako je ranije pomenuto.

Usled male temperature grejnih pomina podno grejanje nalazi primenu kod ob· jekata gde se ne zahtevaju velike kolicine toplote i koji imaju dobru zaStitu spoljnih zidova ill u podrucjima umererlije klime. Cesto su u upotrebi u kombinaciji sa nekim drugim sistemom,plafonskim ill radijatorskim grejanjem,kao dodatno grejanje u zgrada· rna sa hladnim podovima, u reprezentativnim prostorijama, poz.oriStima i kod zgrada kod kojihje problem smestaj radijatora. Napomenimo jos i njegovu primenu za zagrevanje trotoara ispred nekih zgrada iii pesackih prelaza koje se vrsi u nckim varosima SAD, Svedske, Francuske i dr. 637

ZIDNO GREJANJE

Zidno grejanje je varijanta panelnog gre;anja. Interesantno je u estetskom pogledu narocito u kombinaciji sa nekim drugim sistemom grejanja. Najjednostavniji oblik ovog grejanja je sa grejaCima u vidu metalnih plocH izmedu kojih su grejne cevi u neposrednom kontaktu sa njima, Ovi sklopovi su uzidani u nivou povrsine zida. Mogu i ovde cevi grejaca biti direktno ubetonirane u zidu a mogu biti u supljinama koje su pokrivenc finim slojcm maltera a prethodno su rabicirane. Ako se grejaCi nalaze u spoljnim zidovima onda se prema spoljnoj strani stavlja izolacija. Panelni grejaCi u zidu stavljaju se do 1,5 m visine. Usled manjeg uticaja na ugodnost coveka od boenog zrac-enja toplote nego pla[onskog, temperature povrsina zidnih grejaca mogu dostizati do 70°. Konvekcija i kod ove vrste grejanja dolazi do veceg izrazaja nego kod plafonskog. Dobrim rasporedom grejac-a u pojcdinim prostorijama moze se postiCi vrlo dobro ujednacen;e temperature vodeCi racuna 0 spoljnim zidovima i poloiaju prozora. Vrlo dobri reimltati se postizu i kada se ova grejanje kombinuje sa plafonskim iIi vazdusnim, pa se njegovi grcjaCi postave ispod prozora. I u oVah"Vim kombinacijama obavezno je izdvajanje tokova pojedinih sistema, eime se mogu primenit i razliCite temperature fluida i bolji efekat regulisanja. Ove kombinacije su naroCito pogodne u podrucjima gde su prelazna doba duzeg trajanja.

'-i

226 638

227 ODRUlIVANJE TEMPERATURE NA SPOLJNIM POVRSINAMA

gde je

P ANELNIH GREJACA

·o'} ()"

Fizioloski uslovi obicno diktiraju srednju temperaturu grejnih povrsina. OV1 podaci sl~~ i za odr:?ivanje topIotne izolacije gde je to potrebno a sa tim i izbor odgovaraJuceg matcHJala.

A' ) A"

strane

1

dodavan,em izolacije,

U fizioloskom pogledu ukoliko je potrebno ograniCavati zracenje ad plafona, ide se i za tim da se pod zagreje do izvesne mere radi zracenja sa svoje strane. Aka pretpostavimo da je grejna placa (na s1. 134) pode1jena ravninom grejaca na dva dela anda odnos mase ne koliCine topiote ql i qz koie se odaju preroa jedno; i drugoj strani odgovara delimicnim koeficijentima prelaza toplote Xl i Xz od sredine ravni do jedne iIi druge povrsine.

odgovarajuti koeficijenti provodljivosti toplote koefici}ent prelaza toplote s ;edne odnosno s druge strane povrsine ploce.

. ~.davanje t~?lote sa obe strane pane1nih grejaca zavisi i ad namene odgo-

vanl)uc~h prostor~Ja. Ovde se manipuliSe i polozajem grejaca U odnosu na abe

debljina pojedinih slojeva

Indeksi 1 i 2 oznacavaju Jednu, odnosno drugu stranu ploce. Ako je u pitanju podno iii plafonsko grejanje, onda ovi indeksi oznacavaju gornju (1) i donju (2) stranu plaCe. U ovom slucaju srednja t<~peratura povrsine plafona se racuna iz:

!~~L = l~ + ~·q2 I 1;(.2

w

Kada je u prostorijama, koje razdva;a ova grejna ploca predvidena Slika 134 - Elemenat panelnog grejanja u punoj betonskoj konstrukciji razliCita temperatura onda i ovo treba uzeti u obzir. " . Kao sredisna povrsi~a kod betonskih panela uzima se osovina cevi iIi poloza) lamcia, gde Sll one pnmenjene, a kod elektricnih grejaca srednja osovina elektriCnih zavo;nica. Kada)e unutrasn;a temperatura razdvojenih prostorija jednaka ouda postO)l odnos:

lu

= 11 =

l2

(6.36)

Ukupna specifiena koliCina top!ote jedne grejne ploce jednaka je: q = ql

+ q2

[Wm-']

f

- - -___ .1 Delimicni koeficijenti se iz jednacina:

1(1

i

1(2

(6.37)

prolaza toplote prema jednacini (2.20), raclUlaju

,

a analogno srednja temperatura poda je:

I

tpD

!

=

II

+ i~ I

Ir

Xl

),'1

! __ X2

()"

A"l

()'2:

I

(j"z

-).~

T

).."2

(6.38) "

+

(6.40)

. 0:1 I

Pomocu ovih ;ednaCina nalaze se velicine izolacionih slojeva koji bi obezbediU odredene temperaturske granice iIi odnose Ql!Q2. 639

PODACI ZA PRORACUN

Gubici toplote racunaju se kao i za sisteme grejanja sa slobodnim radijatorima. UnutraSnja temperatura za stambeneprostorije ulima se za sada tu = 18° . Radi sted· nje energije tIeha predvideti moguenost regulisanja i na niZe fu (16·18°). Izvesna odstu· . panja se mogu pojaviti sarno kod najviSeg sprata u kome se, ako je pla[onsko grejanje, ne racuna gubitak toplote kroz povrsine plafona u kOjima Sil grejaCi, pa je potrebno dovesti manje toplote nego kod radijatora. Analogno je za povrsine poda najnizeg sprata kod podnog grejanja. Iz ovoga izlazi, ako se zagrevanje vrsi preko celog plafona odnosno poda, onda su toplotni gubici ;ednaki u svima spratovima. Dodatak gubicima toplote se vrsi u slucaju kada se plafon ili pod ne zagrevaju iii se grejaci ne prostiru preko celih njihovih povrsina. Ovi podaci se racunaju kao gubici toplote kroz ove nezagrevane povrsine. JednaCina (6.36) ostaje u vaznosti i kada su nejednake temperature sa gornje i donje strane, sarno onda treba voditi racuna da kad se pretpostavi niza temperatura na gornjoj strarn da se p.rimeni drugi otpor prolaza toplote

--!+-..2+ ... +

(6.39)

!

.~ x,

izmedu ravni cevi

i zamisljene ravni plafonske ploce u kojoj vlada ista temperatura kao na donjoj Strani ispod plafona. Kroz gorn;i sIo;, ukljuCivsi prelaz toplote u gomji prostor odaje se masena kolicina toplote q 1 prema gore sa padom temperature f:l - t 1 _ Otpor prolaza toplote izmedu ravni cevi i gornjeg (hladnijeg) prostora iznosi:

229

228

1 __ srednja propustljivost plafonske ploce iznad cevi (6.41)

iz cega se nalazi potreban koeficijent de1imicnog prolaza toplote izmedu ravni cevi i gornjeg prostora kada se izabere ql i odredi Xl pomocu jednaCine (6.36). U daljem racunu uzima se

U

obzir bila razlika temperatura t']. - tl bila koefi-

cijent delimicnog prolaza toplote.

[Wm-'K-'J

};(bj).)

'" =

koefici;ent pre1aza toplote [W m- 2 K=l]

Za ulivene cevi u betonskoj ploCi (sistem Crittal) vaiile bi sledece relacije: 1. Kada je temperatura u prostorijama s obe strane podjednaka: Srednja temperatura tavanice l P L Fc J

.

Pretpostavlja se da u najvisem spratu nije veci gubitak toplote kroz plafon nego kroz spoljni zid sa k = 1,47 Wm-' K-'. Prlmera radi, za spoljnu temperaturu t$ = - 15°, dobija se :

q,

= "

'PL

X2 + -(lp-- 12) ""

(6.43)

Specificno odavanje toplote q [Wm-z] )

k(t, - t,) = 1,47 Wm-'r' [20 - ( - 15)J· K

q =

Srednja temperatura izmedu cevi

X2'

li

'tJ (IF -

(6.44)

(2)

[0 c 1

639"1 Potrebna grejna povrsina poda ili plafona (A) Ove. grejne povrsine predstavljaju razliku od ukupnih povrsina i delova povrsma kOje se ne zagrevaju. Za potrebnu koliCinu toplote Qh spccificna koliCina toplote iznosi:

(6.45)

v.

Srcdnja temperatura poda

tpD

[0 C]

,-------------_., tpD

(6.42)

Aka se sa ovom kolicinom toplote ne postignu pretpostavljene vrednosti temperatura auda se menja iii izola(.;ija spoljnih zidova iii se dodaju drugc dopunske grejne povrsine. Ovo se analizira jos pre izrade projekta panelnog grejanja i na osnovu re~ul­ tata :~ bira sistcrn grejanja. Kriticne su uglovne prostorije sa velikim prozonma narOClta u prizemiju. . . Aka treba izvI'siti korekciju sarno za mali broi prostorija onda treba pred~ld.etl dopuuskc panelne grejacc. Takode jc dobro primeniti kombinovano gre,auJe sa razdvojenim tokovima radi elasticnije regulacijc. Jeftiniji nacin je da se u kriticna mesta stave dopumki I'adijatori, sarno ova kvari opstu estetiku sredine.

= h

+

X,

a,

2. Kada temperatura u prostorijama rajuce relacije bite: lPL

i

=

I,

q=

I "=

+

x, ['i

"',

(IF -

x, 'i (IF I,

+ 'i (1p.

(tF -

S

l2) _.

(6.46)

11)

obc strane nije podjednaka

K, (1 - r,)

tz) - K, (I - Y;)

z,)J

(l2 -

(l2 -

- l2) -- K, (l - Tt) (12 -

l,)

J

l,)

(6.47)

(6.48)

!

639-2 Uputstva za proracun panelnih grejanja

SpedCicno odavanje toplote panelnih grejnih povrsina zavisi ad vise parametara, od kojih treba navesti sledece: tF - srednja temperatura fluida (voda) [OC] D spoljn;i precnik cevi [nun] 10 srednje rastojanje cevi [em] b odstojanje gornje strane cevi od gornjc (podne) povrsllle [emJ c odstojanje donjc strane cevi do povrsinc tavanice [em]

odgova~

(6.49)

(6.50) U gornjim izrazima je: temperatura vazduha iznad poda [0 C] temperatura vazduha ispod tavanice [0 C ] koefieijent prelaza toplote (tabela T·63) [Wm-'K-'] ). koeficijent provodljivosti materijala [W m -1 K- 1 ] a odstojanje gornje strane cevi do donje povrSine ploce [m] b odstojanje gomie strane cevi do gornje povrsine ploce [m] odstojanje donje strane cevi do donje povrsine ploce [m] c

" " '"

230

231

spoljni precnik cevi [m] rastojanje cevi [m] delimicni koefidjent prolaza toplote, [Wm- 2 K- 1 ]

x

T-66 Specifieno odavanie toplote plafona qPL (Wm- 2 J, propustljivost ploce AI> [Wm-'K-'J i srednja temperatura povrSine plafona tPL ["'C]. Srednja temperatura topIc vode tp = 50° Temperatura vazduha u gomjoj i donio; prostoriii t2 = t1 = 2Qo Srednja temperatura poda tpD = 26 0 SpecifiCno odavanje topJote povdine poda qPD = 70 Wm- l .

Tako ie: C

All.

OC2

Yj=

J.-±~

, Razm ak

I cl'

3

I cevID· Precmk i,

-V _,X.lA~ X2

1

plocu bez izolacije i vellcine Ab nadene u tubeli. Ako je Ab sllvise malo onda treba iIi smanjiti rastojanje cevi iIi povecati temperaturu vode. Za specificno odavanje toplote q pri razliCitim temperaturama tavanice odDosno poda, mogu se uzeti sledece vrednosti: T- 65

----_._------==---

2,851

2,79',

2,781

2,73:

2, 68i 2,621

15

I

17,5

i

A,

A, ~~

I·

i 3,55: 1_

---12::~'!I~~I,~:,2li!~,2-k:~'4Iti1Lll~}2~1,-i~~: ,*,0 1,~~,OU~'21

Ako je dobijena vrednost propustl;ivosti Ab suvise velika U odnosu na vrednosti u tabeli to znati da je odavanje topiote naviSe veliko pa treba predvideti 1 • izolacioni sloj. Debljina se nalazi iz razlike ve!icine i:.(b/),,) racunato za

Za podno grejanje Srednja temperatura __ ... ~_R~.afona tp.!:: [QCJ'-_________ poda ..~yC] 35 140 25 40 186 30 45 233

2,851

3,43 3, 37 1 3,321 3,32 3,25. 3,14 ' 3,08.... 3,02,... 2.,971 43,0 1_~2__ 140'~__._}.O'7 ',,"38,9 _44,9, __ ~?li_ 1 42,3-1 4~2.J _'±Q~ qPL 1186 1175 163 1157 1151 ' 204192 '180 ,175 >163 > A , ' 4,191 4,07 4,01, 3,95! 3,90 1 3,n! 3,60! 3,5S! 3,49! 3,431

12,5

Xl'.

[Wm- 2 )

2,9711 2,91\

---\-_.:: -2~~,1 i1~~'ll;:'2 \1;~"~ill;~~~-11-2:~'~-!\2:~'9 \2~:A Il;~'O-I!i;~'~--

J

Cinilac 0,45 u izrazu za m vazi za obicne cevne grejace. Ako gU grejaCi sa lamelama onda treba uzeti da je ovaj cinilac 1. U tabeli T - 66 data je masena kolicina toplote q koju odaje grejna ploca pri razlicitim vrednostim za 1o, Die za temperaturu vade 55°/45° (tF = 50 0 ) i temperaturu povrsme pada od 25°, cemu odgovara specifiC-no odavanje toplote prema gomjoj strani od 60 [Wm-2] . Predvideno je istovremeno i plafonsko i padna grejanje. Is!o taka su pridodate odgovara;uce vrednosti srednje temperature plafona tpL i propust!jivosti Abo Za odredenu konstrukciju ploee nalazi se vrednost za Ab pa se pri prora_Cunu grejne povdine iz tabele T -66 odreduje precnik cevi D i rastojanje Zo'

qPL

3,O!

\

Kl= _-"x:c1 _

Za plafonsko grejanje: Srednja temperatura

I

At;

, ___

+

---Ii

20,5./15 mm (112")

qPL

10

A, = koeficijent prola,a za materijal izmedu cevi [Wm-' r

X.l

16.5/12 mm (3/8")

I

iOd;~:;,~II---1-2--I-~1-4~i-5T~-1-2-1-,-~'-I-- 4 : -;~ I-~-- -. . . .227 1209--,--1 244 1227 ,209 i 198 1 186 i 262 1244 1198 ,

,

qPD

[Wm- 1 ]

70 105

'I

4,88,

4,77,

4,71 4,65, 1

4,59,

4,30:

4,19,

4,07:

4,41',

-------I-~ ~:-li~t~I,:~,o 1,::'2Ii~i'~iIi~~i,:~~I-,~~'9i '!~~ld~"

3,951

11::,41

2"-,!_~: .1.J:~81. 3~:rl·. ~WI. ~~;~9! _3~:~31.-'~~I.,. 3j:rl.-,~~li. 31:~5!.1 3~:ri.

\-...~'! I

30

AI>

i l22 1116 111 1105 Ii 99 !134 )128 1122 !116 ;111 ! I 7,2L 7,04, 6,92~ 6,80; 6,75! 6,28! 6,11i 5,99! 5,87i 5,821

At;

1

qPL

'I

25

:::--I,~t I,~~'~I

'

t~!,

I.,,_,,_ .. _ _ _ _

8,84,

8,61',

!!''-I :i'~-I~~,OilH~!A;,2 !1~~'41 ::'~iW' 29,7 8,43,

32,0) 31,4 i 30,8

8,32: 30,2:

8,26',

i

7,79'

33,1

7,62 1:.

7,44

7,27'_

7,21'1

}~~~~,,,i 30,'?__

T - 66 (nastavak) ---·---~~·5!20·:~;!4") '------I----------~----' 33(~~-~m -~-1"-) ----------------,-- i

_ __._--------'"----,--...

-

.--------

123 _IJ'2!3145 __ ~___,__ ._.~,._,_~. L_

,----~---! 4

5

233

232 T - 66 (nastavak)

(6.52) tj. q = qPD qPD

Za normalne slucajeve

qPlJ

+ qPL, i

= 0,5

qPL

ne treba da prede 70 [Wm-:2], rj.

I~~-;;-~;~; m-'l

(6.53)

-.-~"-------------------

OVG bi odgovaralo temperaturi pada do 26°. Ukoliko se prema gornjem rasporedu za qPD dobije veta vrednost, posle kontrole temperatur~ peda, ako nije zadovoljavajuca, predvida se izoladoni sloj.

Na 81. 135 graficki su predstavljcni srednje odavanje toplote qPL i srednja temperatura plafona lPL za srednje odstojanie c = 3 cm. Za svako povecanje iii smanjenje ovoga rastojul1ja ad 1 em treba povccati odnosno smanjiti temperaturu plafona za 1°.

Ako se toplota od grejnih cevi prenosi na povrsinu poda iii plafona pomocu navucenih lame1a onda treba imati u vidu da se celokupna toplota ne prenosi direktno sarno preko lamela, vee i delimicno prcko meduprostora i okolo spoljnih ivica lamela. Tatan proracun zu prakticne radove bi bio dosta komplikovan, To se uproscava grafikonima keje izdaju proizvodaCi ovih laroda pomocu kojih se iznalaze ovi odnosi u zavisnosti konstrukcije, ciimenzija i rastojanja lamcla kao i srednje temperature grejnog fluida (vode). Za jednu vrstu lamela debljine 1 mm za cevi od 1/2":::: 127 em dati su podaci u prirucniku Reeknagel "Sprengera. U tabeli T - 67 dat je koeficijent prolaza kR i masena kolicina toplote po dUZnom metm qR kroz cevi od 1/2" (127 em) i 3/4" (1,90 em) razlioitill razmak. 10 i temperatura vode tF pri odnosu Xi / 1f']. :::: 0,5. T-67 i !

~L-__~~±-

5

__ __ ___ __ ~

10

~

~

Rastojanje cevi 10 em

~

20 Srednj~ rostoj"ni~ I" 15

Slika 135 - Srecinja temperatura panda kod 1>l:2.~l)ll:;kog i podnog grejanja u zavisnosti od precnika i raslOjanja cevi za srednju temperaturu vade ad 50', ttmpcraturu proswrije od 20'~ i srednje odstojanJe lVlee eevi c = 3 em

Pri proracunu grejne povrsine za plafonsko i podno grejanje uzima se da je specificna koliCina toplote koja se odaje od grejaca prema gomjoj strani _..- podu 1/3 od ukupno od,wane toplote grejaca. Taka je onda: qPD ~

1/3

q

(6.51)

639-3 Odavanje toplote po ivicama grejne ploce 639-31Dodatak z& sirinu grejne ploce

~b

Proracun k i q ide od pretpostavke da su uslovi odavanja toplote za sve cevi podjednaki bez obzira na velicinu grejne povrsine. Ovo daje tat:ne rezultate sarno za centralne oblasti cevi kod re1ativno vc1ikih grejnih pIoca.

234

235 U sredini grejne ploce odaje se kolicina toplote po duzini cevi

20 ,I

(6.54)

'"L'

a"

6r", " f'" -::-" ,,= i'" ['--..' , b " f"- '. ... 2'" ::--. ........ , ><'~ r---10.

Medutim, abe spoljnc cevi odaju prema spoljnoj strani vetu kolicinu toplote koja se maze izraziti pomocu jednog drugog koeficijenta prolaza toplote kb i sirine ivke Ibt2. kb je odgovarajuCi koefici;ent prolaza taplate betonske grejne ploce sa cevnim vodom 10. ' Odavanje toplote ivicne cevi od 1 m duzine orrda iznosi:

~

0~

&0 = temp. razlika fluida i okolnog vazduha.

+ ~)&o =

(k

~ + k.I~)&o

l~b=M_IO~1

iL.- _ . _ .k__

~

I

'" . f.::

... ::;; c:.=-~ [t'

" ~

6

I~ 1:-, ~ r"-

2

I'::' 126.1'5 !2--

"

~ r:-.-

,

-

t25 m m

11~

" r-..: :::::::"

r--.:::

- --

~ :-:::.: ~ i7-.4lL ;..:::.::.

0

levi izraz odgovara odavan;u toplote prosirene ploce, desni odavanju topiNe ivicnih cevi.

Od.vde ie:

--.;

,

S druge strane se maze pretpostaviti da se visak odavanja taplate grejne ploce usled ivienog polozaja adajc sa kolicinom toplote q ali kao da je plaea prosirena za flb anda se maze staviti da je:

k(/o

~

"f:"

gde ie:

~

~

Danos deli""cf'lh k~ficij.nata pro
Dodatak

f).b

na sirinu plafonskog grejaea

(655)

_ _'

pri cemu je grejna povrsina:

Cevni grejac od n-cevi oda;e koliCinu toplote po metru duzine.

_~.~,.

,

I

i A = _________ (a + ~a) (b + M) I _,_, __ L_,,_,_.~

(656) pri tome je:

(6.58)

[m']

,_~,_,

Ukupna duzina cevi povccava se u odnosu na (n· a) od n pojedinacnih cevi zbog savijenih krajeva, na: (n - 1) n 10 n 2 - (n-I)lo = (n-I)(T - 1)10

b = n . /0

Povecanjem sirine h/2 smanjuje se uticaj na prosirenje ploce Ab, tako da se za prakticne proracune uzima da je Ib = 1 tn. Za izracunavanje 4. b moze posluiiti stika 136 ,Pri tome se za razmake 10 i Ib = 100 em nalaze velicine k R , koje odgovaraju vrednostima k j kb. GrafIkon na slid 136 daje velicine Ab za precnike D =: 21,25 mrn i D = 26,75 nun, odnosno za 1/2" i 3/4", u zavisnosti Xl /X2 = 0,2 do 1,0. 639-32Dodatak na duzinu Aa

Odavanje toplote koje odgovara savijenim de10vima cevi u unutrasnjosti luka je man;e nego izmedu pravih cevi, a na spoljasnjosti 1uka jc vece.

. . . k + ~k, . Ukupno odavanje toplote u krivmama JC za - - k - puta vece nego na pravlm cevima u snopu cevi. .. . Visak odavan;a toplote zbog savIJemh polukruzmh kraJeva cevi iznosi: v

I ~Q'~ (k + ~k) (n -

Analogno pove6anje odavanja toplote od savijenih krajeva cevi uslovljava da se uzme u obzir dodatak Aa na ukupnu duzinu a Sflopa eevi. Ukupno odavanje toplote )e:

I

_I

a premo (6.57): (657)

1) ( ; -

•

1)

2

•

lo~-:II

_'~._'~ _ _ _ _ _ _ '~' ~_ _ _ _ .-J ~Q

= Ma(h

+

~b)&o

Izjednacu;uCi ove dye ;ednaCine i rclicnjem po

~a

dobija se:

(659)

237

236 640~1

(6.60)

Primer proracuna U jednoj trospratnoj zgradi treba ugraditi plafonsko flrejanje sistema "Krital". Prizemlje

i sprat za kaje treba izvrSiti proracun ima)u istu prostoriju (br. 1) jednu ispod drugc. Plan pros to-

riie un s1. 138. Nacin izvodenja konstrukcije meduspratne place je pokazan ua s1. 139. Visioa prostorije je 3,5 m. Srcdn;a temperatura vade u serpentinskim grejaCima iZ005i tp "'" 50°.

-'I

izraz u srednjoj zagradi krece se u granicama od 0.4 do 1,8, a najcesce su mu vrednosti i'pod 1.

•

...,

(

J )

~

Za prakticne proracune moze se uzeti da je prema shemi 137 a

--

a

J

a

50

..,

.:#. (6.61 a)

Aa '" 0,510

-, t •

(

Akc se cevi savijaju prema shemi na 81. 137b, cnda je:

i~:;'751:1

(6.61 b)

I.

Rezime: Uziman;em U obzir odavanje toplote preka ivicnih povrSina, prema jednacini(6.52),grejna povrSina se dobija iz izraza:

•

.'•

2

)

)

..,

~i -,

a

-

1:f...L -

-

;:l-

b

I

~

Slika 138 -

Slika 137 -

0,51) (n I"

za siucaj na s1. 137a:

A = (a

+

za slucaj na s1. 137b:

A = (a

+ 1,75/) (n I"

Varijante izvodenja cevi kod panelnih grejaea

!l.b)

(6.62 a)

-, !l.b)

(6.62 b)

T

+2O·C

I

•

,

CD

t Osnov8 prostorije za primer

Slika 139 -

proraeuna panelnog grejanja

Medu'spratna konstrukcija za primer proracuna

Toplotni gubici u prostoriji br. 1: U prizemlju Qh = 5200 W Na I spratu Qh = 4800 W Proracun se poCinje sa meduspratovima u kojimn su toplotni gubici podjednaki. U ovom slucaju to je I sprat. SpecijibJO toplolno optereeenje q. Za prethodnu grejnu povrsinu uze6e se povrSina piafon!! umanjena po ivicama za 0,50 rn, A = 6,00' 4,00 = 24 m 2 •

640

MREZE ZA P ANELNA GREJANJA

Proracun mreze za pane1na grcjanja U osnovi jc isti kao i za radijatorska grejanja. Ovde se umesto radijatora racunaju otpori u serpentinama iz njihovih grejnih povdina. Ovi otpori su znatno veCi od otpora u radijatorima. Zbog toga retko postoje uslovi da se primeni gravitaciona cirkulacija. Za uprosceni naCin proracuna trcba koristiti pomocne listovc 3 --7. Odredivunjc duzina grcjnih ccvi proizilazi iz toplotnog praraeuna u kome treba da je predvidcn naein konstrukcije i temperatura vode. Radi smanjenja pada pritiska nekada se primcnjuje racvanjc cc\'i na dvu iii vi;e paralelna voda. Ne preporllellje se povccanje precnika. Za odrcdivanje pritiska pumpe mer:odavna jc najudaljcnija grejna povrsina od katla. Ako se u blizini ove nalazi neka bliza kotlu, ali osctno vcca grejna pO\'fsina, anda pritisak pumpc treba i prema ovoj grejnoj povrSini proveriti.

Qh

-:1-

q =

=

4800

'--2"4--

=

200 Wm

_~

Usvoji(;e se da je spedficna kolicina toplote prema podu ql =

70Wm-~

onda je za tavanicu: q2 =

131 Wm- 2

U tabeli T -66 bira se za q2 = 128 Wm- l , cemu odgovara precnik gre;nih cevi 20,5 mm (li2"), rastojanje cevi lo = 25 em i temperatura tavaniee tl'1, = 34,2 Pri tome propustljivost sloja od cevi do po\-Tiline poda treba da je Ab = 5,25 a eementni slo; tavaniee je c = 2 em. Pod ovim uslovima specificna koliCina toplote iznosi: q' = ql + q'2 = 70 Wm-~ + 128 Wm-~ '" 198 Wm-~ Q

•

640~12Korekcija

A'

4800 =

grejne povrsine

-i9"ii =

24,3 m 2

239

238 <. 64D-15Prizem.lje

Provera dozvoljene temperature tavanice po Krenkovom kr£terijumu (31. 140):

a

~

2

= -

H2,3

b = 0,87; -_. =

3

Plafanski grejac daje prizemnoj prostorlji kolicinu taplote:

~

=

13

Q'k = 24,3m 2

H2,3'

= 0,043;

5200W - 3110W = 2090 W.

I

4· cP = 0,172

U dijagramu 81. 119 nalazi se

tPe =

2a ovaj dodatak maze se upotrebiti jedan plocasti radijator (iii podeljen u dva dela) sarno treba voditi raeuna da mu se ir,vrsi korekcija povrsine usled promene razlike temperature vade (tF) i unutrasnje temperature (tu) jer koeficijenti k radijatora obic-no Sll ratunati za temperatursku razliku ad 60° !lto treba proveriti za izabrani radijator dok je u ovom sluc-aju ta razlika 30 Korekcija k je data izrazom (4.22).

30,5",

Q

•

Medutim najvisa d07:voljena srednja temperatura tawnke prema (633);

tmll.>(= tv.

+ "~pc

-

64

375" '

=

tv.

0,6

Slika 140 - Provera temperature tavanice po Krenku

gde je temperatura okolnog vazduha tu = 20".

640-13 Utica; ivienog odavanja toplote grejne ploce

.. Y

grafikonu 91. 136 nalazi se za precnik D = 21,25 mm, razmsk cevi 10 = 25 em i odnos speclflcne toplote (8tO ie prema 6.36) i odnos delimicnih koeficijenatB prolaza toplote x) ql/qS =

= 0,545,

dodatak na sirinu grejne place Ab=O,095m

Sirinagrejne ploce:

+ 0,095

=

PARNO GREJANJE

Jedna od karakteristikaparnog grejanja je stO grejni fluid menja svoje agregamo stanje prilikom odavanja odnosno absorbovanja toplote. Druga jedna Cinjenica koja daje predstavu 0 potrebnoj kolieini vode jeste da 1 kg zasicene pare pri kondenzovanju daje oko 582 Who dok 1 kg vode, hladeCi se od 90 na 70° (kod vodenog grejanja) daje svega oko 23 WhO' Ovo pojevtinjava cenu kostanja instalacije, ali je ona kratkotrajna usled korozionog dejstva meSavine para-vazduh na obiene [eliene cevi, koja se stvam u parnim vodovima. Prema visini pritiska u instalaciji parno grejanje se deli na parno grejanje niskog pritiska, (NP) parno grejanje visokog pritiska (VP) i koje se kod nas ne koristi, vakuumsko pamo grejanje. Pritisak pare kod parnog grejanja niskog pritiska krece se do 0,5 bara kod visokog pritiska iznad 0,5 bara. Vakuumsko parno grejanje je kada je apsolutni radni pritisak ispod 1 bara.

Taka se dobija daje broj cevi n '" 6,0/0,25 = 24.

b + A b = 24· 0,25

128 Wm- 2 = 3110W

Do potrebne toplote treba jos

na grafikonu 91. 121 nalazi se uglovni odnos za 1/4 greine povrsine: IP

•

6,095 m, uzece se 6,10 m.

Utica; krivina na krajevima cevi daje Lla = 1,75/0 = 0,44

a duiina grejne povrSme anosi:

a

+ Lla =

A'

-._--

b+tlb

641

= 400m

'

640-14Odredivanjc debljine sloja prema povrSini poda .. Na s.1. 139 treba odrediti debljinu lakog betona &2. da bi se ogranicila propustljivost cele debl)me sioJa na Ab = 5,25. To ce se dobiti pomocu jednacine za A b , gde je nepoznata

gde je; Sl

= 0,10 m;

Sa = 0,008 m

Al = 1,2; Odavde se nalazi da je 6 2

1.2 = 0,5 "'"

'" ~ 0,20

0.033 m. Maze se uzeti 6" '" 3,5 em.

°

2:

PARNO GRFJANJE NISKOG PRITISKA

Ako je pamo grejanje niskog pritiska iskljucivo namenjeno zagrevanju starnbenih prostorija pritisak mu se krece od 0,05 do 0,2 bara. Jedino ako sIun za velike kuhinje, praonice i s1. ,onda racti sa pritiskom do 0,5 bara. Ali za zagrevanje prostorija gde je to potrebno pritisak pare se obicno reducira na manji. Postavljanja i pogoni parnih kotlova moraju se prilagoditi postojecim propisirna, ali kada se radi 0 kotlovima za pamo grejanje NP onda su svi propisi umnogome ublaieni. 1z shematskog prikaza mstalacije parnog grejanja na slici 141 vidi se da

-stika 141 -

Osnovnn serna pnrnog grejanja

241

240 se u kotlu stvara para koja sLruji kroz parni vod do radijatora, gde se hladenjem, odavsi odredenu kolicinu toplote, kondenzuje na dno radijatora i vraca kondenzmm vodom,

natrag u kotao.

.

Usled pritiska kaji vlada u kotlu livo vade u kondenznoj mrezi bite za odgovaraJu~ Ci pritisak viSi nego nivo vade u kotlu. Otuda do ave visine kondenzna mre:ia bite u pot~ punosti ispunjena vodom. Zbog toga se ovaj deo kondenzne mreze Zove mokra konden-

zna mreia. Delovi kondenzne mrete wad avog najviSeg mvoa bi';e ispunjeni parom i vazduhom, a sarno ce se kondenzat slivati niz zidove cevi. Ovaj deo mreze je suva kondenzna mreia. .. Granicu izmoou parnog i kondenznog voda cini radijator. p~~ puStena ,u radiJa-

tor zauzeee gomji deo i potiskuje vazduh naniZe. Taka se obrazuJe Jedna honzontalna ravan izmeau parnog i vazdusnog prostora koja menja svoju visulU U zavisnosti od upus~ tene pare, a time se menja i kolicina toplote koju odaje radijator,. .., Da para ne hi iSpunila ceo radijator i izlazila kroz kondenzm vod sto hl biO gub!tak, a i izazvalo smetnje U oticanju kondenzata, stavlja se ulazni vent~ sa dvostruko~ regulacijam (kao i kad radijatora sa vodenim grejanjem) pa regulisanJe kod probnih lozenja izvrSiti na taj nacin sto pri potpuno otvorenom poloZaju tocki6a .r:e sme prol~­ ziti para u kondenznu cev. Ovo se kontroliSe na slavinici T-komada, kOJl se postavlja na ulazu radijatora.

Radi patpuno sigurnog spreca'lanja prolaza pare u kondcnzni 'lod na izlazu radijatora treba sta'liti parni ustavljac. Ovi usta'lljaCi su raznih konstrukcija na bazi dilatacije harmonikc, membrane, plovka i dr. Za parno grcjanje maze se koristiti i otpadna para od nekog cnergetskog parnog pogona.

Kao orijentacija za odredivanje pritiska parnog kotla NP moze posluziti sledeca tabela; T -68 ~~~~-

Pritisak kotla PK prema rasirenosti pogona {bara} -------'------,. --- - - - - - - -

~---

,I

HorizOntalna raSirenost pagona do:

30 m

50 m

-·,-------·-1I Pritisak kotla IbataJ:

0,05

O,O?

200m

1

300m

--------.,,!-------

0,10

0,15

i I

-

500m

_c ______ _

I u parnim vodovima usled hladenja para, posto je zaslcena, u nekoj mer se kondenzovati. Da ne bi doslo do udara i smetnji u otic"anju aka bi se kond ellZat nakupio u sekcijama parnog voda, i ovi vodovi u horizontalnim delovima iz vode se sa padom i to u pravcu strujanja pare. Kod usponskih krakova ovo se ne moze uvek sprovesti pa se grade sa veeim padom gde se ovakvi prelazi ne mogu izbeCi a kondenzat sc mora ispred racvi odvoditi. Kondenzat iz kondenzne mrcie treba voditi dircktno u kotao. Gkoliko ovo nije moguee, kada je kotao visi od pojedinih kondenznih 'lodova, onda se kondenzat, sakupljen u najniZoj tacki vodi pumpom u specijalni rezervoar~skupljac. koji je

ce

iznad kotla, a odavde slobodnim padom ide u kotao.

Prepumpavanje se moze vrsiti automatski pomocu prekidaca struje na bazi plovka. Duzi vodovi parne mrezc ne mogu se izvesti sa kontinualnim padom vee testerasto. Na skokovirna se kondenzat odvodi preko "si[ona" (petlje). To je jedna "U" cev Ciji je jedan krak vezan za dno testerastog prelaza parnog voda, a drugi za kondenzni vod. Dubina cevi mora da obezbedi sa izvesnom rezervom pritisllk da para ne moze preCi u kondenzni vod. Svi sifoni moraju imati ispusni ccp na dnu i

(v. s1. 142). U slucaju veceg pritiska (treba

Stika 142 -

Sifonski zatvarac izmedu parnog i kondenznog voda

imati u vidu da pritisku od 0,5 bara, odgovara visina od 5 m) mora se umesto sifona pribeCi upotrebi ustavljaca pare, iako nisu sigurni kao sifoni zbog pokretnih delova od kojih su sastavljeni.

s,

0,20

641-llGornji razvod

U stavkarna 613 i 614 izvlSeno je uporcaenje vodenog i parnog grejanja i istalmuti su ncdostaci ovog poslednjeg. Usled pomenutih svojih osobina parno grcjanje NP sve je manjc u p~i~leni za normalno zagrevan;c zgrada. Ostaje za industrijske zgrade gdc ~u prek~~1 10zenja veti i neravnomcrni, ukoliko nije potisnuto vazdusnim grejanjcm sa 111 bez klimatizacije.

641-1 Razvod mreze

I kod parnog grejanja NP parni vod se moze posta'liti sa gornjim iii donjim razvodom.

Kod gornjeg razvoda para struji od korla glavnom cevi do horizontalne mreze iznad najviseg plafona, iz koje se vertikalom (51) sPuSta do pojedinih radijatora (s1. 143). 1z radijatora odvodnim kondenznim vertikalnim vodovima (52)

kondenzat otice u donju sabirnu cev K koja ga dovodi u kotao.

Stika 143 -

Gornji razvou parnog grejanja NP

243

242

Nivo vade kod b odgovara pritisku kotla. Veza sa atrnosferom je kod C po-

mocll odusne cevi. Na otvoru odusne cevi treba da postoji mreiica da bi spreeila ulazak fleeistote. Otvor treba da je okrenut naniZe. Odusna (ventilaciona) cev kod a treba da je iznad najviseg nivoa mokre mreic za aka 300 nun. 64H2Don;i razvod

Odvodenje (i dovodenje) vazduha se postiZe vezom kondenznih vodova sa odvojenom vazdusnom mre.zom koja je vezana za aunosferu. I ova, vazdusna mreza, mora da je za oko 300 rom iznad nivoa vode u mokroj kondenznoj mrezi. Ako se i kondenzna mreza mora izvesti testerasto usled veee duzine u horizontalnim delovima, onda se mora sprovesti odvodenje vazduha jednostavnim spajanjem svakog "dZepa" sa vazdusnom mrezom. Kak.o su sabirne cevi kondenznog voda obimo u kanalima ispod podrumskog poda, kod ovoga naCina treba voditi racuna 0 obezbedenju protiv smrzavanja cevi u blizini spoljnih vrata.

Ovaj razvod moze bid sa visokim iii niskim kondenznim vodom. Kad prvog sistema sa visokim kondenznim vodom razvod pare se vrSl U donjoj pamo; mreZi u prostorijama na djem spratu je i kotao. Pad horizontalne mreze, je,.kako je vee napomenuto~ u pravcu stfujanja pare (s1. 144).

,r I

UI4

:Sv. I

,~ ~,-------rT L!"y-----li----------r--!f2iI

...----

:bf" I

H::P.

t

Ii

I

,

a

___ J I

~~~

I d

I ~uSn" m",~a

'-r---I-'-+~:-'-= J

-_u I

I I I . ..1-.----1 I

.....

__ /

I I

Stika 145 -

I I

/

////

I I

I K [";.1..-J..I _______ _

/-'L..:...::.i.J>///////////////

Donji razvod pamog grejan;a NP. Niski kondenzni vod

L-j. /

ml:mn'7,7/7/-?; SJika 144 -

C

I I

I/'(I I

: _.

I L ....L...

---Tj--r-!--T--.b If:- __ r

d-·_· .b

Donji razvod parnog grejanja NP. Visoki kondenzni vod

Po;edinacni usponski krad (UV1 , UV2) odvode paru u radijatore dok silazni vertikalni kraci (SV;, SVz) vraeaju kondenzat u sabirni zajednicki vod koji ga vraea sa padom direktno u kotao. Kada je parni vod duzi, onda se izvodi testerasto, kako je gore opisano, sa sifonima, koji sprecavaju prolaz pare u kondenzni vod. Drugi sistem sa niskim sabirnim kondenznim vodom (na s1. 145) ima parnu mrezu kao i prethodni sa visokim kondenznim vodom. Sabirni kondenzni vod je naprotiy postavljen niie-. od nivoa vode u kotlu tako da su silazni kondenzni kraci ispunjeni vadom do nivoa koji odgovara pritisku kotla (mokra kondenzna mreza). U ovom slucaju odvodnjavanje parne mreze vrsi se direktnim spajanjem niskih "dzepova" sa sabirnom cevi kondenznog voda tako da sifoni nisu potrebni. Odusak vazduha je u tacki (c).

U vezi vodostanja kotla. pritiska u Pa, dodatka za odusak, pada cevi i izvesne re· zeIVe. treba blagovrerneno ustanoviti potrebnll cistll visum prostorije za kotlarnicu (podrum). Besprekorno funkcionisanje u mnogome zavisi i od dobrog obezbedenja prolaza vazduha i odvodnjavanja, pri cemu se mora voditi racuna, pored vee iznetih napomena 0 dovoljnim padovima gde je potrebno jos i 0 precnieima cevi. Dovoden;e i odvodenje vazduha treba vrsiti istim putem da hi se izbeglo zaddavanje kondenzata i udara u mreii. Kod grejanja obicnih zgrada oticanje kondenzata se izvodi iz radi;atora, kako je pokazano na 51. 144 i njihova veza sa atmosferom je osigurana kroz kondenzni vod. Medutim, ako su grejni vodovi razvuceni i to sa veeom potrosnjom pare, onda se moraju upotrebiti ustavljaci pare. Ako se radijatori ustavl;acem odvoje od otvorenog kondenznog voda (kao 8tO je pomocu sifona ili lonea 8 plovkom) onda treba predvideti automatski dovod - odvod vazduha, izmedu radijatora i ustavljaca pare. Na 81. 146je sherna postavljanja jednog sifonskog ustavljaca sa automatskim oduikom (C).

245

244

Racve na glavnim horizontalnim vodovima treba odvajati uvek premo gore da kondenzat atiCe glavn-im vedom (s1. 147),

__.,t

c. a

Kod ove vrste grejanja primenjen je sarno gornji razvod. Cevni vodovi se vezu;u uglavnom prirubnicama i zahtevaju na pravim deonicama guSCi raspored kompenzatora zbog veCih temperaturskih razlika. NaroCitu painju treba obratiti odvodnjavanju a pri upotrebi kondenznih lonaea obavezno je postaviti automate za propustanje vazduha . Nikakvo kontinualno regulisanje ne moze se postici vee jedino povremenim prekidima. Pri proracllni'ma mreie parnog grejanja visokog pritiska za racunanje pada pritiska treba uzeti srednju gustinu pare jer se Dna, strujeCi kroz parovode hladi i menja svoju gustinu.

b 643

Slika 146 ~ Dovod (a), sifonski ustavljac (b)

SIika 147 _

sa automatskim odu$kom (c) 641~13Povratak

Spajanje racvi na horizontalnim vodovima

kondenzata u kotao

Kada od radijatora do karla postoji dovoljan pad, onda ce se kondenzat sam laka slivati do kotla, kao na s1. 142 do 144. Kad pritiska do 0,2 bara treba obezbediti dovoljnu visinsku razliku izmedu kondenzne sabime cevi (kao i vazduSnog voda kad mokre kondenzne mrcie) i vodostanja u kotlu. Za veee pritiske treba iCi dublje sa padom kotlarnice. Ako je rec 0 pojedinim veCim a bliskim potrosaCima, (kao sto su izmenjivaCi toplote, rezervoari topic vode) onda za njihovc parne vodove treba sprovesti do kotla odvojeni kondenzni vod. Za povracaj kondenzata u drugim slucajcvima primenjuje se pumpa. 642

PARNO GREjANjE VISOKOG PRITISKA

Parno grejanje u kame se koristi para pritiska iznad 0,5 bara, spada u parna grejanja visokog pritiska. U stvari kod ave vrste grejanja priti.sak pare se krece ad 1 do 5 bara. Samim tim i temperatura pare je povisena i u mrczi se maze kretati i do 130° (v. dijagram zasicene pare u zavisnosti temperature n:l s1. 149). Para za ovo pamo grejanje se koristi iz encrgetskih izvora uglavnom kao otpadna para. Ukoliko je pritisak pare visi onda se primcnjuju rcdukcioni ventili iii izmenjivaCi taplote. Usled povisene temperature veee je i sagorevanje organskc prasine koje se izrazito odrazava njenim talozenjem iznad radijatora sto cini da su ova mesta dosta potamnela. Izbeg,wa se za upotrebu gde borave ljudi pa mu je direktna primena jedino u halama i radionicama gde se koriste konvektori iii kalorifcri jer obicni radijatori nisu pogodni, pored ostalog i zbog relativno velikog pritiska. U siroj primcni para visokog pritiska sluzi u toplofikaciji i daljinskom grejanju kao toplotni fluid Cija se toplota koristi preko izmenjivaca za zagrevanje vode kod vodenog grejanja.

VAKUUMSKO GREJANJE

Vakuumsko grejanje je vrsta parnog grejanja u Cijim instalacijama vlada pritiska ispod 1 bara. Ovo se postize isisivanjem vazduha iz vodova pomocu vazdusne vakuum-pumpe. Pritisak moze biti snizen od 0,9 do 0,25 bara eime se postize i snizenje temperature radijatora od 95 do 65°. Ovim svojim osobinama ova vrsta grejanja iskljucuje nedostatke parnog grcjanja niskog pritiska u vezi higi;enskih uslova i regulisanja, koje se moze ostvariti centralnim nacinom menjajuCi pritisak pare u zavisnosti spoljne temperature. Pomenute osobine povecavaju interes za ovu vrstu parnog grejanja ali izvoJenje i rukovanje je veoma delikatno i zahteva osabitu strucnost pa je ono jos u ogranicenoj primeni. Najvise se koristi u Arnerici, rede u Evropi. U nasoj zemlji za sada nije u upotrebi.

644

PRORACUN MREZE PARNOG GREJANjA NISKOG PRITISKA

644*1 Odredivanje napora Proracun mreze za parno grejanje vrsi se zasebno za parnu a zasebno za kondenznu mrdu. Prvo treQa usvojiti pritisak pare u kotlu. Tabela T - 68 daje orijentacione vrednosti za odredivanje ovog pritiska. Ukoliko se proizvedena para prcdvida i za druge svrhe, gde joj je potrcban yeti pritisak, onda se pritisak pare, koja se koristi za grejanje prostorija reducira na odgovarajuei. Pritisak pare ispred ventila radijatora treba da bude oko 2000 Pa. Znaci, proracun treba tako sprovesti da pritisak kotla (PK) usled otpora trenja i mesnih otpora u svakorn kolu od radijatora padne na ovaj pritisak. Tacniji proracun pritiska isprcd radijatora u zavisnosti ve1iCine samog radijatora morao bi se sprovesti samo u slucaju predvidenja mogucnosti centralnog regulisanja, sto je dosta zametno i retko se izvodi. Prema tome raspolozivi nap~r za proracun mreze treba da je

[PaJ

(6.63)

247

246 Proracun se POCIllJC odredivan;em prethodnog precnika najnepovoljnijeg kola tj. za najudaljeniji radi;ator. Usvojeno je da na mesne otpore pad priti§ka iznosi 1/3 od ukupnog. Pad pritiska po duznom metru kola uzima se da ie isti od kotla do radi~ jatora. On iznosi preroa !Orne

(6.64) gde je: PK PR

poeetni pritisak kotla pritisak ispred radijatora (2000 Pa)

"LL

ukupna duzina deonica na;nepovoljuijeg kola

644·11 Obrazac za preenik cevi

u krajnjim kolonama je pad pritiska R [parn- 1 J po 1 duznom metru cevi u horizontalnom zaglavlju je nominalni precnik cevi D od 10 do 250 mm. 644-2 Redosled proracuna. Prethodni precnik

Odrediti najpre pad pritiska iz gornje jednacine za najnepovoljnije kolo (obieno je najduZe). Za izraeunato R u pomocnom listu 8 po horizontali se nalazi kolicina toplote Q i u zaglavlju tabele odgovarajuci prethodni precnik. Kod neizolovanih. cevi treba uzeti u obzir gubitke toplote na taj naCin sto se koliCina toplote radijatora povecava za 15%. Kod izolovanih cevi za prethodni proracun gUbici toplote mogu se zanemariti. Prema duZirii ukupne mreie odreduje se i pad pritiska. Za zagrevanje zgrade sa duiinom parnih vodova do 100 m uzima se za glavni vod pad pritiska R = 50 do 60Pa. Prema iskustvu u usponskim kracirna u kojima obrazovni kondenzat curi suprotno stru;i pare, R ne treba da prede 100 Pa. Za odredivanje prethodnog preCnika cevi moze posluziti sledeca tabela.

Potsecamo na jednaCinu (6.12) T - 69

R = 64· 10'·!-· Gh'

P

[pam-' 1

D'

1.

Vrsta cevi

2. 3.

Uzevsi da je toplota isparavanja zasicene pare 630 Wh, onda protok zamenjen ko-

4.

nominalni preCnik [mm] horizontalna mreza: [W} u"spravna mre.ia [WI

Heinom toplote iznosi

1.

bezsav~e cevi (nastavakt"_." _ _ ~_. _ _ ... _

4.

3. 4.

zatim da je srednja masena kolicina y = 0,633, anda gomja jednaCina dobija oblik

··-

R = 255 . ).. Q'h

I

[Pam-']

D' I 1- - - - - - - - -

(57)

75000 103400

60

102400 140700

65 129000

177900

20 5200 7300 80 200000

317500

25 10100 13900

32 21500

40 31400

_2:c9c:6",00,--~4.3500

.. (88)

238500

326800

100

338500

465200

110

461800

631500

nastavak (bezsavne cevi!. _ _~__________________ .~.~ .. _ _ _ _ .... ~ 125 135 150 175 250 200 225 603600 768700 978000 157500 2198000 279190 3721600 825700 1052500

(6.65) 644-3 N aknadni proracun mreze

Treba uzeti U obzir da specificna koliCina toplote usled kondenzacije opada duz cevi pa se Qh uzima vece nego 5to je potrebno sarno za radijatore. Za pojedinaene otpore ostaje u vaznosti jednacina (6.16) kao i za vodeno grejanje tj.

pV' z =~. -2-

1. 2. 3. 4.

50 57000 78700

15 2300 3300

[pa]

644·12 Pomoeni list br. 8

Na osnovu gomjc jednaCine (6.63) izraden je pomocni list hr. 8 analogno kao br. 5 i br. 6. Tabela sadrZi: u gornjem horizontalnom redu vrednost za Qh [W} ~ u donjem horizontalnom redu brzinu pare V [ms- 1 ]

644-31 Dobro izolovane cevi

U pomocnom !istu 8 u koloni prethodnog precnika ide se do potrebne kolicine toplote ~ gornja brojka u horizontalnim redovima - od ~ve iduCi na leva nalazi se pad pritiska R u Pa. Donje brojke u horizontalnim redovima predstavljaju brzinu pare V. Za ovu vrednost brzine u pomoCnom listu 7, kao i ranije. nalazi se pad pdtiska Z usled pojedinacnih otpora :E\. Proracun toplotnih gubitaka u mrezi sC vrSi sarno u sIucaju kada to zahtevaju specijalni uslovi u pogledu tacnosti proracuna. 644-32Neizolovane cevi

Za ovaj sIucaj se koristi tabela (T -55) radi odredivanja toplotnih gubitaka. Od ovako odredenih gubitaka njihova polovina vrednosti se dodaje koriS~~c, lieini toplote.

~r~.~~V ~~.

'. ':,"

cc<~

;i

~,. ;J'"

249

248 Pad pritiska usled pojedinacnih otpora

T-71

Pad pritiska R nalazi se takode u pomocnom listu 8 za korigovanu vrcdnost Q h i prethodni precnik. Ostali deo proracuna je i8ti kao gore. 644~33

Korekcija prethodnih precnika

{ms- 1 ]

Naknadna korekcija precnika se rede sprovodi. Kako je reeeno dozvoljeni pad pritiska usponskih krakova je ogranicen. usled cega se cesto ne moze koristiti viSak pritiska u deonicama koje su u blizini kotla. Ovo se izbegava dobrom prvobitnom regulacijom radijatora, taka da je naknadni proracun izliSan. Ovo se ispoljava narocito onda kada je siguroo da je pritisak na pocetku mre· ze Pk niZi od najveceg moguceg pritiska u kotlu ill n. razvodniku pare, ako dolazi spo· lja. 6444 Dimenzionisanje kondenzne mreze Kako se u suvoj kondenznoj mrezi deSava da postojl i voda i vazduh, dimenzije njenih cevi treba da su dovoline kako bi se prilikom zagrevanja vazduh, koga irna i u parnim vodovima i u radijatorima~ sto pre evakuisao istovremeno sa povratkorn kondenzata, koga u pocetku zagrevan;a ima takode u ve1ikoj koliCini. Proracun kondenznih vodova iz ovih razloga mogao bi dati nesigurne rezultate i odnosio bi se na uzano podrucje, pa se njihovi precnici uzimaju iz tabele koje su saCinjene na osnovu dosadasnjih iskustava. Tabela T -70 moze posluziti za odredivanje dirnenzija kondenznih vodova. T-70

Precnici kondenznih cevi

rz-;-k~ii&~~~~~~f~·-~~-oslo~_~_~?denzova0em Precnik

,co~'

i

Suvi vodovi

pa;e [WJ Mokri vodovi

r

I hO'izon;;;~'~[mtikahll~honzontalrll l

I

112,7 mm(!/2"): ,!6,4 mm (3/4")! I 25,4 nun (1 ") : 133,Omm(5/4")1 i,38'4mm(6/4")I' 1 50,8mm(2") : 57 em 65 em , II 70em 76 mm 80 mm 100 mm

5000 18000 33000 80000 121000 250000 366000 494000 582000 698000 872000, __

J 145400~

Z (Pa)

v

L<50mm

I

70~- ~---;3000 26000' 49000 i 116000' 180000 372000 I 547000 739000 I 872000 i 1047000 1 1396000

l,_. ~5200?._.,

I

81000 145000 314000 436000 756000 1105000 1454000 1745000 2152000 2617000

40~_~.~~_~_~.___

1

,____ ~J _I

vertlkalm

50
I

L>1000m 9000 29000 46000 99000 134000 250000 366000 494000 582000 698000 872000 1454000

2

3,0 5.0 8,0 12,0 16,0 21,0 26,0

3 4 5 6 7

8 9 10 12 14 16 18 20 22.5 25 27,5 30 35 40 45 50

~

5

6,0 9,0112,0 10,0 16.0 21,0 16,0 24,0 32,01 23,0 35,0 47.01 32,0 48,0 63.0' 41,0 62,0 83,0 52,0 79,0 105,0 65,0 97,0 129,0 93,0' 140,0 186,0, 127,0 190.0 255,01

32~0

47,0 63,0 I 83,0 1105,0 130,0 164,0

3

~t""

za

6

15,0 26,0 40,0 58,0 79,0 104,0 132,0 162,0 235,0 315,0

17,0 31,0 49,0 70,0 95,0 124,0 157,0 194,0 280,0 380,0

7

I-~~~~~i

20,0 36.0 57,0 82.0 111,0 145.0 184,0 225,0 325,0, 445,01

23.0 26.0 41,0 47,0 65,0 73,0 93.01 105,0 127,0 143,0 166.0 I 186,0 210.01 235,0 260,01290,0 375,0 420,0 510,0 570,0

~,o~3w,014w,o_,o5~1~,o750.08w,o1

210,0 315,0 420,0 520,0 630.0 260.0 390,0 520,0 650,0 780,0 330.0 480,01 660,0 820,0 980.0 405.0' 610,0 810,0 1010,0 1220,0 ~~;:g 490,0 740.0 980.0 1230,0 1470.0 295,0 580,0 870,0 1170,0 1460,0 1750,0 395.0 790,0 1190,0 1590.0 1980,0 2400,0 520.0 1040,0 1550,0 2050,0 2600,0 3WO,0 660,0 1310,01970.02660,0'3300,03900,0 \ 810,011620.012450,013250,014050.0 4850.0

,

I

Cevi vazdusne mreze gde je to potrebno za kondenznu mrezll, dimenzioniSu se

I

730,0 840,0 940,0 1050,0 i 910,0 1040.0 1170,011290,0 II 1150,0 1310,0 1480,0 1640,0 1420,011620,0 1830,0 2050.01 1720.0 1960.0 2200.0 2450.0 , 2050,0 2350,0 2600,0 2900,0 I 2800,0 3150.0 3550,0 3950.0 3600.0 4150.0 4650,015200,0 i 4600.0 5200,0'15900,01660001 5700.0 6500,0 7300,°18100:0"

644-5 Primer proracuna Za shemu parnoggrejanja niskog pritiska na s1. 148 odrediti precnike cevi za kola radijatora 1, 2, 10, 11 i 12. Pretpostavljeno je: - da je pritisak ispred radijatorskog ventila P R = 2000 Pa - da jc pritisak kotla Pic =' 10000 Pa .~ da su svi vodovi dobro izolovani Kontrolu pada pritiska izvrsiti za radijator br. 1. 644-51 Prethodni proracun Kolo radijatora br. 1. Deonicc 1 do 5. Pritisak kotla od 0,1 bara Pritisak ispred ventila radijatora Raspolozivi pritisak Za trenie u cevima ce se uzeti 2/3 od 8000 Duzina deonica od 1 do 5 .. k 1360 J edinicni pad pr1t1s a Rl =

10000 Pa 2000 Pa 8000 Pa 5360 Pa 85 m

--as-

71,0 Pa

U koloni formulara za precnik D uzete su vrednosti iz tabelc T - 69.

prema kolorri za L < 50 mm. Veli6ine pojedinacnih otpora ~ mogu se uzeti iz tabcle T--49. Pad pritiska Z u zavisnosti otpora l:~ i brzine V dati su u tab eli T - 71.

29,0, 52,0 i 81,0 i 117,0 I 159,0, 205.0 i 260.0 325,0 I 465,0 I 630,0 i

Pojedinacni otpor£ u deonicama

Deonica 1: Koleno T-prolaz sa odvodom T-ulaz Kotao (otpor na izlazu)

,

~

~ = ~ = ~ =

1,00 0,00 1,00 1,00

'E"~ ~ 3,00

250

251 Deonica 2:

1- ~-K-':"'~'-Ci: :': : ~:;O'-":"~: : ~"OC.a-'-h-P~'-~-~'-i I-B-'-Zi-n-a

T - ulaz T - ulaz

, I

11. SPRAT

Broj deonice

I 2

1. SPRAT

3 4 5

c ok

deonice

I

'oplo'o

i

w

_ _ L __

m

1

\47000

I

I

I'

I

v_

16 18 14 12 16

ra: sa ;~~~;: ::~::klm~~~;ka pritiska

I __R_ _

otpori

II I I'

35 60 50 50 180

I

usled

I P:~i:ka ~I;_I :!~

I_Pam-~ I

mls

Ii

i

I PRIZEMUE

mm

__

20,0 50 15,0 40 20,0 32 20,0 '[ 25 10,0 , 1 5

'I'

1 35500

24000 I 9400 4500

i~~~,

pccro"l

I

Pa 700 900 1000 1000 1800

Pa

1

I

I

1-54001

Pa I

3,0 2,5 [ 1,5 1,5 10,0

250 265 95 70 830

1

I

1510

I

I

Kolo radijatara 2 6

PODRUM

= 0-'::'

I

49000

I

5,0

15

Kolo radijatora 10 /

Stika 148 -

18 19

Shemaparnog grejanja NP za proraronski primer

11500 4000 I

2,0 8,0

I

20 10

I

10

3,5 I

10

Deonica 3:

T - ulaz

J:: I; - 1,50

Kolo radijatora II 20

Deonica 4: T - prolaz sa odvodom Koleno

5200

5,0

I; - 0,00 I; - 1,50 'J:: I; - 1,50 Kola radijatora 12

Deonica 5: T - prolaz sa odvodom Koleno

Radijatorski ventil

'~'I; ~To;06

::EL· R +!:Z = 5400+ 1510'" 6910Pa Razlika do

8000 Pa

21

I; - 0,00 t;; = 2,00 t;; = 8,00

65

2300

I

itd.

GREJANJE PREGRE]ANOM VODOM

U ovu vrstu grejanja se uhrajaju sistemi u kojima je voda zagrejana na temperaturi iznad 110", Usled ovoga ceo sistem je zatvoren i u njemu vlada pritisak iznad atrnosferskog.

ce se prigusiti regulisanjem radijatorskog ventila,

Analogno se ispunjava formular za sva kola radijatora

I

1) Koristi se pomocni list 8.

, I'

253

252

Ovaj pritisak mora biti veci u bilo korn dclu mrcie od pritiska par~ ~a istoj temperaturi, jer bi doslo do isparavanja koje bi izazvalo udare u mre:h 1 druge nezgode pa i osteeenja. Cirkulacija sistema obezbeduje se iskljuCivo pomocu pumpe. ,. Ukoliko je temperatura vode veea i pritisak se onda povecava. Povecanjc pritiska u zavisnosti temperature vode graficki je predstavljeno na s1. 149. Povecanje temperature vode u sistemu a sa time i ! pritiska, OVil vrstu grejanja iskljucuju zgrade za stanovanje, vee se upotrebljava iii za zagrevanje industrijskih zgra~ daili rede,nekih velikih prostorija. Ako se koristi i za zagrevanje zgrada, onda se to vrsi na indirektan na::in, tj. preko izmenjivaca toplote u kojima se temperatura redukuje prema odgovarajuCim potrebama. Ovaj naCin se onda priI , ! menjuje za zagrevanje blokova, pa i vclikih gradskih rejoEF£Kr/VNI PRmSAK [IO'~ na a prouCava se U odeljku 1OO1'-,L-!2~j"'56789JO 11 12 13 " 15 daljinskog grejanja koji Cini Slika 149 _ Granica tecnog stanja vode u zavisno;;ti od odvojeno poglavlje ovoga iz"'fi' pritiska i temperature danja. Radi redukovanja temperature fluida u upotrebi je i drugi jedan nacin pomocu neposrednog mdanja vode iz dovodne i povratne mreze. . Prvi naCin je bolji jer se ne mcSaju dva, temperaturski razliCita sistema, ail je skuplji usled dopunskih uredaja. Drugi naCin ima tu nezgodu da su prikljucci i objekta za zagrevanje i toplovoda pOffidani u "istom sistemu. Kako ova; sistem sa pregrejanom (vlelom) vodom radi pod rcl?tivno ::1S 0 kim pritiskoffi svi njegovi clementi - kotao ekspanzioni sud i ostah ur~daJl moraju odgovarati uslovima i propisima koji vaze za parne kotlove ukoliko nije drukCije propisano.

J..-V(\ I

I~t-'<,1-1-+--l--I-

651

i I

I

EKSP ANZIONI SUD

Kao kod grejanja toplom vodorn i u ovom sistemu postoji zatvoreni ekspanzioni sud za prihvatanje povecane zapremine vode usled promene temperature i za odrzavan;e pritiska u odredenim granicama. Ova; pritisak moze bid mno~o v~i e jer se i radna temperatura vode u sistemu krece i do 200 • ~bog ovo~a I?rl ov~ visokim temperaturama vrlo retko su u upotrebi membranskl ekspanzlOm SUdOVl jer se ne mogu direktno koristiti iznad 50" bez ubacivanja ,~tampon" rezervoara

izm~d7l kotla i suda. Ci~e inst.alacija .'postaje slo.zenija i Skl~.plja. Umesto ovih primenJuJu. se kompres!;or:l. sudo;,1 U kOJ1I?a voda 1 vazduh ~lSU razdvojeni a Siren;e vode pflma ),vazdusm )astuk u gornJem delu suda. Ova) deo suda sluzi za odrzavanje potre~nog. pri:iska .u sistemu yazduhom iIi nekim neutralnim gasom Cnpr: az.ot) kO)l ~e l~pusta J?fl prekoracenJu maksimalnog dozvoljenog pritiska kroz ventil s~gurnost1. Neutralm gas se upotrebljava umesto spoljnjeg vazduha jer hi testa nJegova promena dovela do preterane korozije.

Radni pritisak (Pr) u sistemu, odnosno u ekspanzionom sudu mora biti uvek veti od pritiska zasicenja pri svakoj temperaturi iznad 100" (s1. 149) da ne hi doSlo ?o isparava~ja vode. Pritisak u sistemu se krece od Pmin u hladnom stanju, koji Je .neS,t~ veel o.d atmosfersk.og pritiska (oko 1,185 bara), do Pmax koji odgovara naJvecoJ k radno) temperatun bvode · · ;t max o.,Pri ovom rasponu pr (00 Pmi n do Pmax ) U sva ?ID momentu ?'lora ttl veel od pntiska zasicenja, tj. Pr > P z. Prilikom zagreva~Ja, odnosno slrenja. vode pritisak se povecava u gornjem (gasnom) delu suda. 1 ka~a dode ,do d.ozvolJen?g Pmax njegovo prekoracenje se sprecava otvaranjem ventila sl¥UrnO~t1. Pn. hladenJ;t g~s se pod pritiskom ubacuje ponovo u ova; dec suda. OVI radm uslovl se odrzavaJu pomocu automatskih uredaja. Dimenzija ekspanzionog suda mora dozvoliti ~ve promene. . Ekspanz~oni sudovi ~)Ve vrste, ~ao i svi pomocni uredaji i pribori isporucUJu se sa SVlma potrebmm uputstvlffia za proracun, ugradivan;e i odriavanje.

y slucaju veceg broja kotlova i sud ova vezanih u sistemu dovoljno je jedan uredaJ za automatizaciju oddavanja pritiska postaviti na ;ednom od sudova. Shema in~a1acije zatvorenog sistema pokazana je na s1. 150 na ko;oj se vidi raspored uredaJa: kotao (I), potrosae toplote (2), cirkulaciona pumpa (3) venti! sigurnosti (4), granicnik tempera' tu re (5), odulini venti! (6), ventil za i spustanje (7), ekspanzioni sud (8), regulator temperature (9), ter-, mometar (10), manometar (11) i vendl za zatvaranje sa osigura3 njem (12). ~ Pr incip automatske regulacije pritis ka u zatvorenom sistemu pr egrejane vode sastoji se u sIe· decem: - kada se povecava pritisak odnosno temperatura U slstemu pneumatsko elektricni zatvarac se otvara pod dejstvom manostata (re· ~- -gulatora pritiska) i gas (iIi vazduh) odlazi napolje a voda se vraea u sud, pritisak u instalaciji sistema opada; Stika ISO - Serna instalacije zatyorenog sistema - ~~a .pritisak ~ocne opadati u instalaciji usled pada temperature kompresor se uklJucuJe pod de)stvom manostata i pritisak u sudu se poveeava potiskujuCi vodu u instalaciju u kojoj pritisak usled ovoga se takode povecava.

254 652

255 SISTEM BEZ EKSPANZIONOG SUDA

U sistemu pregrejane vode takode bi se mogao koristiti pami kotao, pri cemu bi njegov deo iznad nivoa vode vrsio ulogu eksp~zi~n~g sud~ take da hi ova; bio izostavljen. Prildjucak odvoda pregrejane vade bi blO lspod mvoa vode u kotlu. Morala bi se paziti da ne dode do pada pritiska koji hi lzazvao isparavanje vode u donjem delu kotla koja je ioace fla temperaturi zasiCenja. \ Prirodna cirkulacija je sprecena budud da kotao ne proizvodi paru, vee se povratna voda dovodi u parni deo kotla gde se zagreva 8 proizvedenom parom taka da kotao funkcionise kao jedan kondenzator. Ovaj naCin je vee zastareo. S1. 151 prikazuje shemu jednog ovakvog sistema. Stika lSI - Shemainstaiacije bez ekspanzionog suda

®

1 - ispust. 2 - dovod, 3 - nivo dovoda, 4 - razlika nivoa ,,5" i ,,3", 5 - gornji nivo, 6 - kotao, 7 - kratki spoj, 8 - pumpa. 9 - razvodni vod, 10 - povratni vod, 11 - potroSac~radijator

653

OPSTE NAPOMENE I UPOREDNE KARAKTERISTIKE

Kod ovog sistema se moze vrsiti regulisanje zagrevanja varijacijom tem?e~a­ ture vode tako da se ono vrsi sa mnogo manje gubitaka, nego kod parnog greJanJa. Ukoliko ;egulisan;e treba vrsiti pod razlicitim uslovima pojedinih kola, to se moze lako vrsiti jos i kratkim spojevima razvodne i povratne mreZe. Za trenutna preopterecenja u ovom sistemu se mogu primeniti veti akumulacioni rezervoari, i na taj naNn se kotlovi ne forsiraju. Pad temperature vode razvodne mreze do povratka u kotao maze se birati u granicama od 10° do 600. Ovaj izbor se vrsi na osnovu analize investicionih i eksploatacionih troskova, sHeno otvorenom vodenom grejanju sa pumpom. Temperatura vode se krece obieno do 180°, pri cemu je pritisak oko 10 bara. Izuzetno se nekad upotrebljava temperatura i do 230° sa znatno veeim pritiskom U ovom sIucaju kada se pregrejana voda koristi za direktno zagrevanje, onda se to vrsi pornocu zracnih pane1skih grejaca na visokim plafonima ili pomocu kalorifera koji ce biti opisani u sledeCim poglavljima. Svi organi i cevi upotrebljeni u sistemu grejanja pregrejanom vodom moraju odgovarati usIovima temperature i pritiska. V oda u ovom sistemu mora biti naroCito preCiscena. Proizvodnja pregrejane vade, kako se vidi iz dosadasnjeg izlaganja, ne vrsi se u individualnim zgradama za stanovanje vee se koristi iz toplovoda pa se i proracun mreza osniva na principima daljinskog grejanja i bice tretiran U odredenom poglavlju.

Lokalne mreze, koje koriste pregrejanu 'vodu kao izvor toplote preko drugih pomocu izmenjivflca, mdanjem i dr. racunaju se prema vee pokazanim naCinima. Kao 5to se moze zakljuCiti, sistemi grejan;a pregrejanom VOdOffi, ukoliko se primen;uju direktno za zagrevanje prostorija, imaju pored slicnih nedostataka kao i grejanje toplorn vodorn otvorenog sistema (opasnost od mraza, velika koliCina vode mora se isprazniti ako dode do kakvog kvara i dr.), jos i povisenu temperaturu radi;atora. Ovo izaziva vece sagorevanje organske prasine i njeno talozenje u vidu crnkastog praha kao i povecanu opasnost od prskanja cevi i razlivanja vrele vade lisled znatno veeeg pritiska, 5to dovodi do mnogo ozbiljnijih povreda i opekotina. lz ovih raz10ga sistemi grejanja pregrejanom vodom moraju se izvoditi najmanje sa istim predostroznostima kao i parno grejanje. Nasuprot nedostacima zbog povisene temperature i pritiska, ovaj nacin prenosenja toplote ima svojih ,prednosti. Na prvom mestu je oeigledna einjenica da za istu koliCinu toplote treba manja brzina odnosno koliCina vade, 8to smanjuje precnike cevi, povrsine radijatora i snagu pumpe. D odnosu na parno grejanje sistem sa pregrejanom vodom ima jos i tu prednost sto nema i gubitke koji nastaju menjanjem agregatnog stanja vode a koji se jos vise povecavaju ukoIiko se ne vrsi i rekuperacija kondenzovane pare. uredaja~

ODELJAK VII

7. VAZDUSNA POSTROJENJA 71

OPSTI DEO

U pocetnim izlaganjima izlozeni su kriterijumi koji sluze kao merila ugodnosti coveCijeg organizma u nekoj sredini. U pogledu okolne temperature date su izvesne graniee koje treba zadovoijiti za pojedine slucajeve. Za stanovanje pomenuta je temperatura od 16° do 22° kao najpogodnija za nase klimatske uslove, ali u zavisnosti namene prosrorija i ova temperatura moze imati odredene vrednosti. Za odrZavanje pomenute okolne temperature za vreme zimskih perioda, rj. kada srednja spoljna temperatura padne ispod 12" prollceni Stl razni sistemi grejanja ali bez vestacke izmene vazduha. lvledutim videlo se takode da se vazduh zagaduje pored ostalog i smanjenjem kiseonika, odnosno povecavanjem stetnih sastojaka, od kojih je najvazniji C02. Ovo zagadenje nastupa usled disanja i isparavanja prisutnih osoba a zatim i usled raznih delatnosti. U vcCini stambenih zgrada, i u svetu i kod nas, izmena vazduha prepustena je prirodnoj vcntilaciji, koja je u zimskim danima intenzivnija usled vece temperaturske razlikc izmedu spoljnjeg i unutrasnjeg vazduha a u letnjim danima ili se drie ot,oreni prozori iIi se vrSi cesce provetravanje. U nekim slucajevima ova prirodna ventilacija se pojacava narocitim otvorima u blizini radijatora iIi konvektora. Dalje, izmena vazduha se moze vrSiti i pomocu ventilatora bilo ubacivanjem Cistog iIi izbacivanjem necistog vazduha a i kombinacijom oba naCina. U nekim slucajevima za vreme hladnih perioda ubacivani vazduh se prethodno jos i temperira pribliino na temperaturu prostorija da ne bi promaja koju vazduh prouzrokuje svojim strujanjem izazivala neprijatnc oseeaje obJiznjim 080barna. Pri ovome vazduh moze biti jos i preciScavan, vlaien Hi suscn prema potrebi. Pored ovoga, vazduh, prepusten preko naroCitih grejaca, moze s1 uziti i za totalno zagrevan;e prostorija .. Najzad, vazduh pre ubacivanja u prostorije moze biti tretiran precisCa vanjem, vlaienjem, odnosno susenjem, dovodenjem na odredenu temperaturu i eventualno jos izlozen nekom drugom postupku i to sve u odredenim, nekad vrlo strogirn tolerancijama. Ovakav vazduh je klimatizovan.

258

259

Iz ovoga izlazi da se izmena vazduha moze vrsiti, pored prirodne ventilacije, i drugim gore pomenutim nacinima pomocu narocitih uredaja. Svi ovi ureda;i koji u svojoj funkciji koriste vazduh potpadaju pod vazduSna postrojenja. lako se oblasti u kojima su primenjeni uredaji vazdusnih postrojenja rnedu soborn teste kombinuju, ovde ce se izvrsiti generalna podela na provetravanje, vazdufuo grejanje i klirnatizaciju.

72

Prirodna ventilacija se moze pojacati vestackim putem postavljanjern otvora za ve~ zu sa spoljnim vazduhom gomjim i donjim stranama prostorlje, U Ovom slucaju bolje je ostaviti viSe manjiQ. otvora nego vete zbog smanjenja promaje koju hi oni mogli izazvati. Korisno je takoae da se na ovakve otvare postave ialuzine radi njihoYog regulisanja. Preporucljivo je da se otvari postave iza radijatora ill konvektora, kake bi se hladan vazduh u zimskim perlodima zagrejao pre nego sto ude u prostorlju (sl. 153),

Ake se ventilacija izvodi sa naroCitim kanalima na gorn~oj i donjoj strani prostorije onda radi povecan;a razlike pritiska mogu se otvori kanala na gornio; strani jos izdiCi, a na donjo; spustiti (sl, 154),

PROVETRAVANJE (VENTILACIJA)

Ako se provetravanje zgrada moze vrs:iti sarno prirodniro putem, onda je to prirod~ na ventilacija. Meautim kada se cirkulacija vazduha vrli mehanickim putem - pornocu ventilatora - onda je to mehanicka ventilacija. Svakako da U obicnim zgradama u kojirna se koristi rnehanicka ventilacija iroa udela i priroda, sarno je njen udeo neznatan, a u zgradama u kojima se ventilacija sprovodi u kornbinaciji sa klimatizacijom uticaj prirodne ventilacije se u vecini slucajeva skoro potpuno eliminiSe hermetickim zatvaranjern prostorije. 721

PRIRODNA VENTILACIJA

Prirodna ventilacija se obavlja u svakoj normalnoj zgradi iii objektu usled same osobine vazduha, kao i svih gasova, da im se sastav izjednaCi u prostorima odvojenim iole propustljivim pregradama. U ovom slucaju to se vrsi kroz procepe vrata i prozora, pukotine, pore zidova itd, jer ovi nonnalni objekti nisu obuhvaceni hermetickim zidovima, Ovo mesanje vazduha sc jos potencira razlikom pritiska i temperature odvojenih sredina, tako da se prirodna ventilacija vrsi bez ikakvih tehnickih ureaaja, Posmatrajmo jednu prostori jn (s1L'
Stika 153 -

Otvor za ventiJaciju

iza radi;atora

Stika

154 - Pojacanje prirodne ventilaciie povecanjern visinske razlike otvora

w

Moze se, radi povecanja dejstva na ulaznom otvoru staviti grejac, ali tako da bude pristupacan za ciscenje. Na izlazu rnogu se predvideti i neld dodaci za isisavanje vazduha, ali su oni efIk:as~ ni sarno ako je vazduh u pokretu (na brodovima, vozovima i 51.). Na halama i slienim prostorijama mogu se predvideti otvori na krovu za odvodenje vazduha prirodnom ventilacijom, Svi ovi naeini sc primenjuju za normalno stalno provetravanje, a ako je potrebna inten~ljvnija j sta1na izmena vazduha nezavisna od drugih okolnosti, onda se mora ona pojaeati prinudnom mehaniekom vcntilacijorn (bolnice, hemijske laboratorije ide), 722

MEHANICKA (PRINUDNA) VENTILACIJA

Efikasnost izmene vazduha izvodene mehanickim putem pomoc:u ventilatora ne zavisi od atmosferskih prilika. Pritisak strujanja odnosno snaga vcnti!atora maze se birati prema potrebi pa se vazduh moze podvrgnuti tretiranju kao sto je preCiscavanjl':" propustanjem kroz razliCite fiItre radi otklanjanja prasine, mikroha, mirisa i drugih nepozeIjnih eIemenata, Vazduh se moze jos ispirati, \Tlaziti iii susiti i iz-

261

260 lagati drugim postupcima take da se moze postlCl primenom regulisanja izvesna zeljena sredina. Povecanjem koliCine vazduha odnosno njegovog protoka mogu se smanjiti razlike temperatura izmedu dovodeno~ i sobnog vazduha sto vrSenje izmene cirri efikasnijom i prijatnijom. Propustanjem vazdusne struje preko odgovarajuCih grejaca iii hladnjaka moze se pastiCi zagrevanje odnosno hlauenje prostorija. Sve su avo mnogostrane prednosti ove vrste vcntilacije U odnosu na pritodnu. Najjednostavniji oblik mehauicke vcntilaciic je uzidivanje ventilatora, najtesce aksijalnog, u neki od spoIjnih zidova. Ali za veee sale, dvorane iIi aka je potrebuo provetravati vise prostorija ouda se ventilatori postavljaju U odvojene prostorije U koje se vazduh dovodi do ventilatora i od njega odvodi naroCito izradenim kanalima. Medutiffi, ako je potrebno vazduh tretirati pomcnutirn postupcima anda se to vrsi u specijalnim ventilacionim kornorama il kojirna Sil smesteni, pored ventilatora i svi ostali uredaji koji obavljaju ove funkcije. U prostorije se maze pomocu ventilatora ili samo dovoditi iIi sarno odvoditi vazduh iz njih. U prvom slucaju prostorija je pod izvesnim nadpritiskom dok se u drugom prostorija nalazi pod depresijom. Ova dva nacina se primenjuju sarno u manjim prostorijama a koji .ce se upotrebiti zavisi ad vazduha koji se evakuise iz prostorije. Tako se u hemijskim laboratorijama, radionicama, perionicama, kujnama, sanitarnim prostorijama i svim ostalim u kojima se vazduh zagaduje iznad dozvoljene mere obavezno primcnjuje isisavajuCi nacin. U prostorijama gde borave Ijudi treba primeniti uduvavanje vazduha, da se vazduh iz sporednih prostorija ne bi uvlaCio. Treei, kombinovan naein kad koga se vazduh i uduvava i isisava je najbolji i raspored pritiska u pojedinim prastorijama se moze reguIisati prema potrebi. Vazduh za provetravanje moze se uzimati spolja potpuno iIi samo deIiIDicno a dc1imicno se koristi vazduh isisan lz prostorije. Prvi naein se primenjuje sarno u izuzetnim slucajcvima jer je vrlo ncckonomican naroCito u instalacijama u kojima se vazduh zagreva za vreme zimskih dana. Kod upotrebe ovog drugog naeina kruzni vazduh se mora precisCuvati, a eventualno jos v1aziti, odnosno susiti iIi zagrevati, izmesan sa delom svezeg vazduha, sto zavisi ad namene prostorija, higijenskih, klimatskih i drugih uslova. Zagrevanje vazduha, ukoliko sluzi sarno za provetravanje, vrsi se tern periranjem, obicno preko elektricnih grejaca, sarno na temperaturu prostorija. Ako sluii i za zagrevan;e prostorija, bilo kao dopunsko iIi iskljuCivo grejanje onda se zagrevanjc vazduha vrSi na znatno vecu temperaturu u zavisnosti potrebne koliCine toplote ali ova temperatura ne treba da prede 50°. Potrebna kolicina toplote se postize kombinacijom temperature i protoka vazduha. Uduvavanje vazduha u prostorije gde borave ljudi ne sme izazivati preteranu proroaju. Najvcea brzina vazduha koji sluzi sarno za provetravanje u blizini visine glave prisutnih liea treba da se krece u granieama od 0,25 do 0,5 m/s 8to bi odgovaralo temperaturi od 20" do 25°. Zbog ovoga ventilatori ili dovodi sa vccom brzinom vazduha postavljaju se iznad visine od 3 m i to sa horizontalnim usmeravanjem strujanja. Prilikom odredivanja brzine ubacivanja vazduha treba voditi racuna i 0 otporima u unutra8njosti prostorije, da Ii su zidovi slobodni i glatki, prolazi neometani, 0 razmestaju zavesa, nameStaja itd.

t f

~g()lismjf!

"'~ (..-Slika 155 -

Provetravanje meSavinom spoljni:g i kruznog vazduha

Stika 156 -

- +

Scma ventilaciic sa dva ventilatora

Na s1. 155 pokazana je sema cirkulacije mcsanog spoljnjcg i kruznog vazduha ostvarene jednirn ventilatorom. Stika '156 prcdstavlja jednu sernu na kojoj se cirkulaci~a postize upotrebom dva ventilatora - poti::;kujuCi i isisavajuCi (ekshaustor) bme se postizc bolja eCikasnost naroCito pri vcCim otporima. U oba slucaja procenat smese kruznog i spoljnjeg vazduha se moze po zelji rcgulisati, sto jc od naroCite koristi za postizanje brzog zagrevanja prostorije pri hladnom vremenu, ako je sistern instalacije i za to predviden. Shema jedne instalacije za centralno provetravanje u kojoj se vazduh samo preCiscava i tempcrira, vidi se na s1. 157. Dovedeni vazduh prolazi najpre kroz kOlllOru (2) u kojoj se taloti gruba prasina, potom prolazi kroz filter (3) koji zadrzava finije cestice pa se preko ventilatora (4), i grejaca za temperiranje (5) vodi u razvodnu komoru (6), odaklc se kanalima (7) razvodi do pojedinih prostorija. Zaluzine kod grejaca omogucavaju da se moze po zelji menjati odnos tcmperiranog i hladnog vazduha a u letnjem vremenu da se sasvim climinise otpor grcjaca. Struja topIog i hladnog vazduha se pod de;stvom ventilatora dobro izmda i odlazi u rU4vodne kanalc sa ujednacenom temperaturom.

o

L

1i _ _~~t \J.----'

Slika 157 Shema instalacije za precisCavanje i temperiranje vazduha. Ulaz meiiavine regulisane klapnom (1), komota za taldenje (2), preclstac (3), ventilator (4), grejac (5), zaluzine (6), razyodni kanali (7)

262

263

VIaz svezeg vazduha treba da je na cistorn mestu, zasticen od vetra, sunea, prasine, dima i cadi. Ulazni kanaI treba da je vertikalno postavljen sa grubam mrezorn (okca da su aka 1O mm) i sa klapnom kojom se zatvara kada nije u upotrebi.

Ventilatori treba da Sll bez5umnog tipa a u prostorijama gde je njihova primena propisima predvidena moraju raditi sa sigurnoscu, Ventilatod, kao i vazdusni kanali dimenzionisu se prema potrebnoj kolicini i brzini vazduha koje su propisane normama za pojedine slucajeve. Ako kvalitet vazduha koji treba dovesti u prostorije ventiladonim uredajima zahteva kontrolu i njegove vlaznosti u nesto sirim granicama, onda se vrsi tretiranje vazduha u specijalnim komorama u kojima postoje i odgovara;uCi uredaji za njegovo pregrevanje i vlaienje odnosno suSenje. Ovakav postupak se moze nazvati i delimicnom klimatizacijom za razliku od prave klimatizacije kod koje se primenjuJu isti procesi sarno sa strozijim zahtevima u pogledu tolerancija temperature, vlaznosti i sastava uvodenog vazduha, stCl se postize potpuno automatizovanom regulacijom. Svi uredaji koji su u upotrebi za ovakvo tretiranje vazduha slieni su kod oba biti opisani U odel;ku klimatizacije. sistema pa

ce

Ako je temperatura vazduha, predvidena za provetravanje nekog objekta, nita od unutrasnje temperature ll;egovih prostori;a koje se provetravaju onda treba prilikom proracuna sistema grejanja ovih prostorija uzeti u obzir i toplotne gubitke nastale pojacanom izmenom vazduha ukoliko je sistem grejanja objekta nezavisan od sistema ventilacije. Kolicina toplote potrebna za dogrevanje vazduha u ovakvom slucaju iznosi ;--~-------

i Q. =

I

G. (t u -:- t,)~

. [WI

(7.1)

gde je: Gh tu ls

c

-

koliCina vazduha koja se ubacuje u prostorije [kgh-l] unutrasnja temperatura na koju vazduh treba dogrejati rOC] temperatura ubacenog spoijnjeg vazduha rOC] masena kolicina toplote vazduha [1 kg-I K- I }.

Dobro proracunat koji bilo naein provetravanja ventilacionim ureaajima i njihovo solidno izvoaenje obezbeduje dobru raspodelu pritiska vazduha u svim prostorijama.

73

VAZDUSNO GREJANJE

Svi sistemi u kojima se prenosenje toplote za zagrevanje prostorija vrsi vazduhom, kao toplonosem, spadaju u vazdusno grejanje. Neki od ovih su vee pomenuti u dosadasnjim izlaganjima. Tako je prikazana jedna pee on 81. 13 koja postavljena

u sredini prizemlja zagreva direktno okolne prostorije a zagrejanim vazduhom preko kanala zagreva prostorije prvog sprata. Njeoo poreklo moze se reCi da je jog odhlpokausta. Ovde ce se dati podela vazdusnog grejanja radi sticanja ideje 0 razliCitim koncepcijama, ali svi navedeni sistemi se medusobno prepliCu i kombinu;u pa se ne mogu u veCini slucajev3 potpuno izolovati. 1. Prema naCinu zagrevanja vazduha vazdusno grejanje moze biti d£rektno i indz"rektno. Kod direktnog naCina vazduh se zagrcva na izvoru toplote tj. na mestu gde

se druga vrsta energije pretvara u toplotu, odakle se izbacuje direktno iIi kanalima u prostorije koje treba zagrevati. Ovo zagrevan;e se moze vrsiti u peCima na cvrsto, tecno i gasovito gorivo kao i elektricnim grejaCima. Kod indirektnog grejan;a vazduh se zagreva pomoell grejaca koji su sa svoje strane zagrevani nekom drugom vrstom fluida, vodom, parom i dr,

2. Prema nacinu ostvarenja cirkulacije vazduSno grejanje moze biti gravitaciono i prinudno. Kod prvog , cirkulacija se obavl;a samo usled razlike specificnih tezina vazduha odnosno temperatura. Kod drugih cirkulacija vazduha se postiZe pomoeu ventilatora. 3. Prema mestu zagrevan;a vazduha vazdusno grejanje je individualno i centralno. Individualno zagrevanje je kada svaka prostorija ima svo; autonoroni grejac. Skupno zagrevanje je kada jedna veea prostorija iroa vise autonomnih grejaca. Centralno zagrevanje je kada se vise prostorija zagrevaju toplim vazduhom koji se razvodi ad jednog generatora za proizvodnju topiog vazduha (centralne komore).

4. Prema sastavu vazduha vazdusno grejanje moze biti sa sVeZim, krublim i mcianim 'vazduhom. Sa sveiim vazduhom je kada se u grejac iIi komoru dovodi sarno svez vazduh spolja, Sa kruznim vazduhom je kada se u grejac dovodi lOO')~ vazduha', iz zagrevane prostorije. Sa mesanim vazduhom je kada se u grejac dovodi mesavina kruznog i sVeZeg vazduha u zc1jenom odnosu. Pry! naCin je najneckonomicniji i ako najbolji u higi;enskom poglcdu. Primenjen je sarno u specijalnim slucajevima. Drugi je najekonomicniji ali najnezdraviji za Ijude. Primenjen je sarno u prostorijama gdc sc ljudi iii malo iIi nikako ne bave a potrebno je odrZavati temperaturu u njima iznad odredcnog minimuma iIi se jos koristi u velikim halama prostorijama gde je veliki promet pa se zamena vazduha vrsi prirodnim putem cestim otvaranjem vrata. TreCi je nacin najceSce upotrebljen. Kod oba poslednja naCina vazduh se tretira preCisCavanjem a prema potrcbi jos i vlazenjem iii susenjem. 731

INDIVIDUALNO ZAGREVANJE PROSTORI]A

Za individualno zagrevanje prostorija vazdusnim grejanjem danas se uglavnom koriste grejaCi sa elektricnom strujom, tecnim i gasovitim gori\yom. Kod nas su najccSce u upotrebi prva dva.

265

264 Na s1. 158 pokazan je jedan e1ektricni grejac tipa "Termovent" koji izraduje u licenci preduzece "Ventilator" u Zagrebu. Kako se iz ove seme vidi mesani vazduh usisavan vemilatorom preko filtra i grejaca potiskuje se u prostoriju. Ovakva vrsta vazdusnih grejaca se koristi samo za manje prostorije. Za velike prostorije, radionicke hale, hangare, staklene baSte i slieno kariste se najviSe grejaci sa tecnim gorivom. Ovakvi vazdusni grejaci se i kad nas izraduju u preduzecu "Cer" u Cacku, sistema Unithenn (pod nazivom "Ceraterm") jacine od 93000, 186000 i 372000 W, i u preduzecu "Ventilator" tipa "Tennogen" jacine od 58000 do 785000 W, Nafta kao gorivo u oba ova grejaca sagoreva u gorionicima sa automatskom regulacijom. Topao vazduh iz ovih grejaca moZe se ubacivati direktno u prostorije ill, radi boljeg ujednacenja temperature, razvoaenjem kanalima na razna mesta iste prostorije. Isto tako vazduh se moze razvoditi i u viSe manjill prostorija od jednog grejaca, a mote se upotrebiti viSe grejaca sa prikladuirn rasporedom u nekoj velikoj prostoriji (skupno grejanje). Na slici 159 vidi se serna zagrevanje jedne hale pomocu toplog vazduha dovedenog kaStika 158 - Sema grejaca "Termovent". Ulaz sveieg naHma iz jednog grejaca. . vazduha (1), klapna za reU inostranstvu se slicni grejaCi izraduju pod razgulisanje (2), filtar (3), grejac (4), ventilator (5) liCitim nazivima kao sto su "Thermobloc", "Aerotherm)' i dr. Za indirekmo vazdusno grejanje upotrebljavaju se kalorzJeri. To su cevni grejaCi, obicno sa lamelama, zagrevani parom iz mreze, toplom iIi pregrejanom vodom. Kako vee postoji grejna mrcZa topli se vazduh iz ovih grejaca ubacuje direktno u prostoriju a radi ujednacenja temperature vrsi se pogodan raspored samih grejaca odgovara;uCih jaCina.

b

d I

.t:.

.c

• i

•

-

- . - .

. •

- -

•

• •

- .

- r- • • ,

- .

""

Stika 159 -

Shema razvodcnja vazduha

•

:.!

-- t-

- l-

j

Kaloriferi prema nacinu uCvrscenja mogo biti zidni ill viseci. Kod nas ill izraauju preduzeca ,,14,decembar" (sl, 160) i dr. Proracun pokazuje da je, prema sadaSnjim cenama, vazdusno grejanje individuahtim grejaeima ("Cerotenn, "Tennogen" i sl.) za iste ka~ tegorije pogona jevtinije od sistema centralnih grejanja i u investicijama i u eksploataciji.

8to se tice centralnog grejanja tretiranim vazduhom Cija se priprema vrsi u komorarna iii centralama to ce bid obuhvaceno U odeljku klimatizacije gde ce bid izlozen opis i funkcija svih ovih elemenata jer se tamo najvise i koriste. 74

stika 160 -

Vised kalorifcr ( .. 14. decembar")

KLIMATlZACIJA

U poeetku izlaganja govoreno je 0 uslovima koje bi trebalo da ~sp~ni s~e?ina u kojoj borave i rade ljudi. Ispitivanja su pokazala da efekat rada IJud1 zaV1Sl od stepena njihove ugodnosti u ovo; sredini. Ugodnost covek~, pored. josv nekih faktora, uve1iko zavisi od stanja vazduha. Kompleks postupaka kOJlma se lZlaze vazduh pomoeu tehnickih urcdaja radi postizanja zeljenog stanja u strogo odredenim granicama naziva se klimatizacija. Klimatizacioni uredaji funkcionisu sa potpuno automatskom kontrolom i regulisanjem. Parametri ko;i karakterisu stanje vazduha koje bi trebalo da klimatizacioni uredaji prilagode uslovima ugodnosti coveka bili bi:

temperatura, vlaZnost, atmosferski pritisak (vaZan narocito na vecim visinama), brzina (promaja), u;ednacenost u sklopu prostorija sa istom namenom, osecaj zracenja od strane zidova i obrnuto, vlaina prasina (podloga za mikrobe), koliCina mikroba, jonizacija (joS je u toku proucavanja), zracenje ultraljubicastim zracima (prirodno i vestacko), razni mirisi (dim od duvana, kujne, sporedne prostorije i dr.) pojava zvuka (liftovi, ventilacija, kanalizacija, usisaCi, instalacija grejanja itd,) i zaostaci raznih gasova od isparavanja, sagorevanja i dr. Prilagodavanje ovm fah."'tora stanja vazduha klimatizacionim uredajima vrsi se ill u cilju postizanja ugodnosti - komfora, iii radi propisanih tehnoioskih.prc:cesa u pojedinim industrijskim granama, skladistima, prehrambe?ih art~.ala 1 hlgroskopnih materijala, u radionicama i ateljeima precizne mehamke u ko)una Sil temperatura i vlainost vazduha odredeni u veoma uskim granicama itrl..

267

266 za skole:

U cilju postizanja potrebnih uslova danas se u sistemima za klimatizaci;u masovno primenjuju sledeci postupci: - preCiscavan;e vazduha koje podrazumeva odstranjivanje mirlsa, prasine, mikroba i ostalm stetnih sastojaka, - oddavanje odredene ujednacene temperature vazduha zagrevanjem iIi hladenjem prema spoljnim uslovima, ~ ovlai3vanje ili 8llsenje. Odredeno stanje vazduha uredaji za klimatizaciju moraju automatski 08tvarItl pomenutim postupcima nezavisno od spoljuih meteoroloskih uslova. Svi klimatizacioni uredaji su koncentrisani abieno u predvidenim prostorijama koje se nazivaju klimatizacione komore ili centrale a dovodenje i odvodenje vazduha se vrsi prikladno izvedenim kanalima do pojedinih prostorija pod odredenim uslovima. Pored pomenutih procesa kojima se sada izlaic vazduh u klimatizacionim komorama vrse se dalja usavrsavanja u primeni ozonizaci;e u cilju eliminisanja mirisa~ jonizacije, zracenja ultraljubicastim zracima, glikoJa za mesanje sa vodom radi vlazenja itd. Primena svih ovih procesa je vrlo delikatna i ukoliko nisu strogo dozirani mogu biti i skodljivi pa nisu JOB potpuno odomaceni u masovnirn i serijskim instalacijama. Kao i kod obicne ventilacije i kod klimatizacije mora se vrsiti izmena vazduha u prostorijama sarno U ovom slucaju on je uvek podvrgnut odredenom tretiranju. Tako isto vazduh koji se dovodi u komoru radi tretiranja, odnosno "klimatizovanja" moze biti kruini, svez iii mdavina od jednog i drugog. KoliCina vazduha koje treba meniati u klimatizovanim prostorijarna odredene su u pojedinim zem1jama normama, koje se u nekim pojedinostima razlikuju. Ovde ce se dati neke od njm koje se i kod nas mogu korisno upotrebiti. Za proracune najmanjih kolicina vazduha potrebnih po osobi na cas u zavisnosti spoljne temperature moze poslujlti ova tabe1a:

uCionice sale za sastanke gimnasticke vcibaonice .' bioskopske kabine trpezarije kujne .............. . garderobe kupatila, toaleti

50 rn:'! vazduha na cas rn3 vazduha na cas 12 puta da se izmeni 30 puta da se izmeni 12-~20 puta da se izmeni 20-60 puta da se izmeni 5-10 puta da se izmeni 10-20 puta da se izmeni

25~40

od od na na na na na na

osobe osobe cas cas cas cas cas cas

za pozorista:

gledalista toaleti i s1.

50 rn3 vazduha 11a cas po osobi puta da se izmeni na cas

20~ 30

za hotele: sale za sastanke ..........••.. sale za rucavanje ............. . kujne i veSernice ......... . toaleti i pomocna odeljenja

50 rna vazduha na cas puta da se izmeni 20--60 puta da se izmeni 12 puta da se izmeni 10~20

po na na na

osobi cas cas cas

za bolnice:

p

Najmanja potrebna kolicina vazduha po osobi

T-72

Spoljna

temperatura

"~_ ~__ _ _- _

[m" h- 1 ]

U prostorijama gde je --~--'-I------'------~----

zabranjeno pusenje °C ---~-----:------------

...... 65-100 rn3 vazduha na cas po osobi bolesnicke sobe ........ 12 puta da se izmeni 11a cas trpezarije 20 puta da se izmeni na cas toaleti i pomocne sobe 20~ 60 puta da se izmeni na cas kujne i vesernice ...... .

Dozvoljeno pUSenje

I I

- --- ------ -------------1

-20 -15 -10 - 5 o do 26

preko 26

8 10

12 I 15;

13 16 20

20 24 30

15

I

23

Za neke od zgrada u kojima se skuplja veCi brej liea u SAD date ostrije norme za izmenu vazduha. Na primer:

Sll

nesto

741

TEMPERATURA U KUMATIZOVA."fiM PROSTORI]AMA

Norrnalna projektn8. temperatura u prosto:-ijama gde borave ljudi je u granicama od 18° do 20°. Za proracune koji sc "'.:acno sprovode i kod kejih se vodi 0 ra{:una sa svim uticajima za UPT moZe se uzeti 20 , ali u eksploataciji treba omoguCiti promenu Dve temperature radi stednje toplotne energije. U zavisnosti kako su prostorije obuhvaccnc moze UPT u klimmizovanim prostorijama unekoliko varirati. Tako, na primer, kada je: 18° prostorija obuhvacena sarno unutrasnjim zidovima 19° prostorija sa jednim spoljnim zidom 20' prostorija sa dva spoljna zida 20~5G prostorija sa 3 spoljna zid221,5 0 prostorija sa 5 spoljnih strana 22,5' terasa pokrivena i zastakljena s jedne strane 24° terasa zastaldjena sa 5 strana

269

268

Medutim zbog vazduha u pokretu i uslova vlaZcnja, temperatura koju treba predvideti u klimatizovanim prostorijama u prelaznim periodima kada je spol;na temperatura ispod

+20", treba da je 22°. Za letnje doba ova temperatura treba da je

jos veca i to taka da razlika izmedu spoljne i unutrasnje temperature vazduha nikad ne bude veca od 6° do So, osim u izvesnim specijalnim slucajevima (npr. u prostorijama gde je veca fizicka aktivnost kao fiskulturne sale i s1.). U tabeli T - 73 data je pribliZna zavisnost unutraSnje temperature i brzine -vazduha od spoljaSnje temM

T - 73

Granice relativne vlafnosti vaz,duha za temperature klimatizovanih prostorija

I SpoijnL vazduh !

Najveca brzina

Temperatura "C

strujanja

mt'

perature. Vidi se da je temperatura klimatizovanih prostorija u letnjim danima dosra povecana. To je ocevidno zbog viSe spoljne temperature i lakseg odevanja. Tolerancije u kojima se temperatura mora obezbediti uredajima za klimatizovane prostorije, u kojim~ borave osobe, su ± la, Za ostala mesta ±1,5°, ukoliko nisu odredene izuzetnim ·zahtevima. Za temperature koje treba odrZavati u zavisnosti od razliCitih delatnosti i stokiranja materijala podaci su dati u tabeli T -- 3. D proracunimu sistema zu kiimatizaeiju uzima se u obzir i topiota koju odaju Iiea, naroCito ako se radi 0 vecem broju (bioskopi, restorani, pozorista i dr.) a isto tako i toplota koju proizvode razni ,uredaji u pojedinim prostorijama (ventilatori, elektromotori i dr.). 742

, I

+30 +32

I I

~~ ~~

35za,..

I

I

65 65 60 55

0,10 0,20 0,35 0,50

Granicnim vrednostima u tabeli T - 73 odgovaraju masene vrednosti vlage po kg vazduha, od 10,7 do 11,8 grjkg, sto se moze konstatovati U dijagramu za vlazan vazduh ("i-x"). Sto se tice uslova za stanje vazduha koje treba da obezbedi urenaj za klimatizaciju u speeijalnim industrijskim pogoruma a koje zavisi od vrste materijala i proeesa proizvodnje, njih za pojedine slucajeve odreduje investitor.

ZIMSKE I LETNJE 8PT ZA KLlMATIZACIJU

Pri projektovanju uredaja za ventilaciju i klimatizaciju treba voditi racuna a zimskim i letnjim projektnim temperaturama. Za naSu zemlju nisu jos ozvanicene ave temperature za pojedina podruc;a i gradove ali na osnovu dosadaSnjih studija (prof. dr inZ. Malic i prof. dr ipZ. lvtilincic) mogu se upotrebiti sleded podaci: Za zimsku projektnu temperaturu u kontinentalnom podrucju moze se uzeti od _4° do _6 0 , a u primorskom podrucju od +210 do +6°. Izuzetak cine Zagreb i Nis sa _3°. Letnja projektna temperatura za klimatizaciju se krece prema istiffi podacima od 33° do 34°, sa izuzecima za Ljubljanu i Ivlaribor od 32°, Bitolj, Nis, Zajecar i Split od + 35 0 , Skoplje 36°, a Mostar i Titograd 37°. 1J ovom pogledu ne treba praviti nikakvu razliku izmedu primorskih i kominentalnih podrucja. 743

- ispod +20 1 +25

UTICA} VLAZN08TI VAZDUHA

Za sada se smatra da covecjem organizmu najbolje odgovara vazduh relativnc vlaznosti od 45 do 55 %. S druge strane videlo se da coveCiji organizam oda;e oko 100 kCal/h boraveCi bas u sredinama koje odgovaraju tcmperaturama klimatizovanih prostorija (22 do 26"). Jedan dec ove toplote otpada na direktnu (suvu) a drugi, oko 20 do 40%, na indirektnu tj. na toplotu isparavanja. I 0 ovoj vlazi koju ispustaju organizmi se mora voditi racuna prilikom proracuna klima-urcdaja, narocito kada se radi 0 vecem broju liea. Kad klimatizacije prostoriia dobro proracunati i izvedeni uredaji odrzavaju i vlainost vazduha u nepromenjenom stanju. Iz dijagrama "i x" se vidi da je pri povecanju temperature potrebno smanjiti vlainost, tj. vazduh sushi tako da ostane U odredenim granieama. Pri opadanju temperature treba postupiti obrnuto.

744

BRZINA VAZDUHA

Kao i kod provetravanja mora se obratiti pamja na izlaznu brzinu vazduha iz otvora u prostorije. narocito aka su ovi otvori postavljeni na domaku lica, tj. ispod 1,5 m visine. U tabeli T 73 date su orijentacione vrednosti ovih brzina u zavisnosti od temperature. U svakom slucaju brzinu ad 0,5 ms- 1 ne treba preci na ovakvim mestima. Pitanje brzine vazduha u svakom specijalnom slucaju treba· dobro prostudirati. Ovaj problem je skopcan i sa karakteristikama prostorije i njenom namcnom kao i sa prosecnim brojem liea i njihovom delatnoscu koju obavljaju u toj prostoriji. Primera radi navodi se da je korisno u prostorijama gde su casti skupovi velikog broja osoba, predvideti ubacivanje vazduha i sa vecom temperaturskom razlikom kao i sa veCom brzinom. 745

SISTEMI KLIMATIZAClJE

Sistemi klimatizacije u normalnom izvodenju, kako jc pomenuto, vrse izmenu vazduha sa preCisCavanjem i automatskim regulisanjem n;egave temperature i vlaznosti. Prema njihovoj ulozi ovi slstemi se dele na tri vrste: 1. za klimatizaciju u zimskim periodima. U njima se vrSi preCiscavanje, zagrevanjc, vlazenje i izmena vazduha.; 2. za klimatizaciju u letnjim periodima. U njima se vrsi preciscavanje, hladenje, odvlazavanje odnosno susenje i izmena vazduha;

271

270 3. sistemi za potpunu klimatizaciju u kojima se vrse sve funkcije iz 1. i 2. Sistemi za· zimsku klimatizaciju (1) BU primenjeni U objektima gde nije obavezno vrsiti i letnju klimatizaciju odnosno gde se ova ne bi isplatila.

Ovde dolaze

U

obzir jayne zgrade, koncertnc dVOl'ane (ne svake), skole i

81.

IskljuCivo letnja klimatizacija je takode u upotrebi kod nekih javnih zgrada, manjih magacina, s!ovarista sa odredenim materijalom i 81. gde je odriavanje od· reaene temperature prioritetno, Za hladnije sezone ovakve zgrade se provetravaju prirodnim putem otvaranjem prozora. Potpuna kH:matizacija se primcnjuje u pozorlstima, naroCitim javnim ustanovama, ve1ikim robnim kucama i stovaristima i drugim objektima gde se ana smatra potrebnom. Svakako uslovi koje treba da ispuni ova vrsta klimatizacije, pa i prve dve, mogu zavisiti od pojedinih slucajeva.

745~1

Komore za klimatizaciju vazduha. Klima-komore. Klima-centrale U cilju postizanja odredenih uslova njegovog sastava koji su napred izlozeni

v~zdw: s~. izlaZe .~retiranju .~ klima-ko:nor?IDa "iIi klima-centralama. Uredaji z~

khmauzaelJ? m.an,~. prostortJa koncentns3m su u jednom zatvorenom prenosnom sklopu U v.ldu mdlvldualnog af?regata iIi u sasvim maloj odvojenoj prostoriji koja se zove khma-komora. Za velIke prostorije iii vise ma1ih~ ve1ikih i1i razliCitih prostorija, .ured~ji z~ klimatizaeiju ili su koncentrisani u ;ednom ode1jenju kole tako~~ n~Sl n~lV khrna~~omo!e iii kOI?ore za klimatizadju, iIi su raspodeljeni u dye lIt tn man,e prostonJe kOle sve z3Jedno Cine klima-centralu. Kojem ce se resenju pristupiti zavisi od kapaciteta prostorija za koje se ima obavljati klimatizacija i od veHeine odgovarajuCih uredaja.

@J

I

Prema svojoj nameni sistemi klimatizacije se mogu podeliti na: ]. sisteme za klimatizaciju prostorija u kojima borave Ijudi (sa raznom vrstom aktivnosti), i

..

c:· vI:': ~

2. sisterni za klimatizaciju prostorija za smestaj i proizvodniu osetJjivih matcrijala (tekstil, duvan, vdtaGka svila, preradcvine koza i mnoge druge vrste materijaIa dja sredina rnor2 biti u nekim granicama temperature i vlage radi smanjenja otpadaka i gubitaka). Prema broju prostori;a koje jcdan klimatizacioni urcdaj u zgradi tretira, podela sistema se moze izvr8iti na 1. individuulne, 2. de1imicne i 3. kompletne. U prvom slucaju klima komora vrSi klimatizaciju sarno jedne prostorije u kojo; ie obieno i smdtena. U drugom slucaju kada se klimatizuje sarno jedan deo zgrade. U trecem slucaju se klimatizuje ceo objekat. Na kraju, klima uredaji se mogu razlikovati i prema vrsti tretiranog vazduha. Ovaj naCin podc1e je kao kod ventilacionih uredaju, tj. sistemi koji iskljuCivo klirnatizuju S[1mo spoljni vazduh, koji klimatizuju sarno kruzni i sistemi koji klimatizuju mdavinu spoljnjeg i kruznog vazduha. Kakav sistem klimatizacionih uredaja !reba primeniti pokazace solidna prcthodna analiza jer u pogledu cene kostanja jednog potpunog klimatizacionog uredaja treba racunati sa 5 do 6 puta veCim investjcijama nego kod obicne ventilaci;e i centralnog grcjanja. Ovo navodi na primenu koncepcije kojom se za zagrevanje zgrade predvida neki od drugih sistema grejanja a klimatizacioni uredaji se koriste sarno za klirnatizaciju sredinc.

V

~; 'v

;:~ Stika 161 -

Osnovna shema UIedaja za klimatizaciju

Osnovna serna jednog uredaja za klimatizaciju slicna je semi za ventilaciju i tretiranje v8.z2uha preCisc'J,,::mjem i vlazenjem. Na s1. 158 pokazana je shema najprostije koncepcijt: klima-komore. Tu je: ulaz v3zduha (1), taloinik za grubu prasinu (2), precistac (filter 3), predgrciac (4), hladnjak (5), ovlazivac (6), skupljac kapIjiea (7), dogrcjac (8), ventilator (9) i odvodni kanal nO). Funkciju sV
273

272

vrsi u sarnoj centrali tako da se u sve prostorije ubacuje vazduh podjednako tretiran, ovde se zasebnim kanalima do svake prostorije dovodi temperiran a zasebnim zagrejan vazduh. MeSanje se vrsi ispred svake pro$torije prema zeljenoj temperaturi regulisanoj i odr-

ko rasporedene klima-komore mogu biti smestene u suterenu odakle se vazduh razvodi od svake komore vertikalno. Regulisan;e se moze vrsiti centralnim nalinom, tj. u klima-komorama za sve prostorije koje klimatizu;e jedna komora, po grupama prostorija, npr. po spratovima ~ .sasvim individualno .:za syaku prost0r:ijl! ~aseb~o:. ~eSe~je siste~ regu1acije zaVlSl od namene prostorlJa a 1 od raspolozlVih lllvestlClJa Jer JC poslcdnJl

:7"_ _ _ _ _-,v

nacin na;bolji ali i najskuplji. Kada se regulisanje vrSi izvan klima-komore onda se dvostrUkim kanalima

zavana; individualnim termostatom. U oba parale1na kanala nalaze se klapne Gija su krilea TIa zajednickoj osovini a pod 90°, take da kada se jednc krilce zatvara drugo se otvara. Komandovanje se Vrs! termostatom automatski. Na .1. 165 shematski je pokazana 0vakva jedna dvostruka klapna ("mikser"). Ovaj sistem spada u centralne sa individualnim regulisanjem.

Izgled jedne individualne komore prenosnog tipa pokazan je na s1. 10"6: Na mestu skinutog poklopca (a) vidi se rashladni kompresorski agregat. Serna postavljanja ovakve komore je slicna kao na s1. 156. Ulaz svezeg vazduha je ostvaren kroz otvor u zidu. Svi elementi su koncentrisani u unutrasnjosti komore i to: klapna za meSanje spoljnjeg i kruznog vazduha, ventilator, filter, predgrejac, ovlazivac sa izdvajacem kapljica, hladnjak i zagrejac. Pogon svih elemenata je iskljucivo elel1:ricnom energijom time se olaksava automatsko regulisanje. Po slicnom principu se individualni klima uredaji proizvode i kod nas. Preduzece "Soko" u Mostaru proizvodi tipove: "Comforettc>', "Coronet", "Servant" i "Imperial" sa rashladnim kapacitetima ad 2,30 do 28kW. U velikim zgradama, radi skracenja kanala, klima-komore se koncentrisu oko sredine izmedu najudaljenijih prostorija odakle se klimatizovani vazduh kanalima dovodi do pojedinih spratova gde se rasporedenim ventilatorima ubacuje u pojedinc prostorije. U zgradama sa manjc spratova, ua kojima su prostorije podjedna-

dovodi vazduh i tojednim temperiran (do 20°) a drugim zagrejan (do 55°) do miksera koji regulise meS.vinu. Slika 162 - Shema instalacije za potpunu kli:' matizaciju mdavine. Ulaz vazduha (1), klapna za regtllisanje (2), isisivajuCi ventilator - ekshaustor (3), komora za taloienje (4), klima-komora (5), ventilator (6), uvodni kanal (7)

cv\ I 6 SIika 165 Stika 163 - Sherna klima-instalacije sa delimicnjm trctiraniem kruz.nog vazduha. Ulaz vazduha (1), klapne Z:1 regulisanjc (2,8), taloznik (4), klirna-komora (5), vcntilatori (3, 6), ulaz vazduha (7)

-

Mikser za automatsko meSanje vazduha

Stika 166 - Unutra!nji izgled ldima~ -komore (izrada Tunzinj, Pam)

KruZni vazduh uveliko smanjuje troSkove klimatizacije, naroCito u zimskim periodima, kada se moze iCi sa procentom i od 75%. Ovde se .mora voditi racuna o stepenu vldnosti vazduha zbog veCe apsorpcione moei v!age od strane zagrejanog vazduha. Pri ovome je bolje manipulisati veeom kolicinom nego visom temperarurom vazduha. Kombinacijom ventilatora na dovodnim i odvodnim kanalima postiZe se zel;eni raspored pritisaka u pojedinim prostorijama (nadpritisak ill depresija)

prema njihovo; nameni. U dubokim suterenskim prostorijama i uopste u prostorijama bez prozora gde nije moguce drugo provetravanje kli.natizacioni uredaji moraju biti stalno uk...

Slika 164 - Sherna klima-instalacije % mciianjem klimatizo\'anog i tempcriranog vazduha ispred svake prostorijc. Bajpas temperiranog vazduha (8) i mikser isprcd prostorije (9), ostalo kao na ~l. 163

ljuceni. Danas postoje i zgrade u kojima nlje uopite predvideno otvaranje prowra i oni stuze iskljucivo za osvetJjavanje. U stucajevima stalne klimatizacije plOjekat i regulacloni uredaji moraju biti sprovedeni sa strogom tacnoi¢u, a tako isle i celokupno wode· nje instal.clje mora biti izvrieno vr10 akwatno. Sar.dnja projelctanta klimatizacije zgra. de i izvodaea mora biti vrlo uska.

Prethodoa analiza Co pokaz,ti k* je re!enje n,qbolje i de Ii treb. predvideti i dopunski sistern.grejanja.

274 275 745-2 Sastavni elementl ureilaia za IdImatizaclju

Na generalnoj semi klima-komore (sl.16I), vidi se da se vazduh najpre dovodi u komoru za. preeisCavanje. Ulazni vazduh se delom dovodi spolja., Ulaz spoljnjeg vazduha treba predvideti na cistom mestu, zasticenom od prasine, dima, cadi, vetra pa i sunca. Ulaz u kana! treba da je pokriven da ima zatvarac i gnibu mreZu. Na 81. 167 vidi se serna ulaza za sveZ vazduh sa mreiom i zatvaracem koji se navuCe kada je sistem iskljucen iz pogona. Glavni elemenli koji cine ssstavc, ldima komore navedeni su uz sliku 161. Ventllatorl u sistemima ldimatizacije su centrifugalnl (radijalni) iii aksijalni velikih kapa-

Nae1ektrisanje povrSina ovih filtera se vcii jednosmislenom stru;om od 12000 do 15000 V, sto se postize elektronskim cevima pa je otuda i cena njihova dosta velika, Apsorbovanje mirisa vtii se filterima sa aktivnim ugljem koji ima dobru osobinu da se mwe regenerisati i to u intervalima od ;edne do dYe godine. Patrone sa aktivcnim ugljem pokazane su na sl. 169.

citeta. Prema ustanovljenim potrebama mogu se Stika 167 -

Obczbedeni ulaz spoljnjeg vazduha

dobltl sve karakterlstike I tehnicki podaci od proizvodaca.

745-21 PreastiWi vQduha _ filteri

NajvaZnija uloga vcazduSnih filtera je da efikasno odstranjuju mikrobe, or_ gansku i neorgansku praSinu i razne mirise, Postoje razne koncepcije manje iii vece efikasnosti. Ocigledno da im se poveeanjem efikasnosti rastu i cena i otpori. Glavne vrste filtera su sa paketima ko;i se posle odredenog vremena bacaju iIi regenerisu, od rnetalnih ploea natopl;enim viskoznim uljima, od metalne vune, ispiraCi vazduha i elektrostaticki fUteri. Izracla potpuno univerzalnog tipa filtara je otezana jer su dimenzije prasine u raznim sredinama vrlo razlicite i mogu varirati od 0,1 do 100 mikrona, npr.· duvanski dim 0,1, ugljena prasina to, nektarski polen (stetnog uticaja i izaziva astmu) 20 mikrona itd, Tekstilni filteri od pamuka iIi celuloznih vlakana su veoma efikasni ali su skupi jer se njihovo ciscenje ne isplati pa se zamenjuju kada im se otpor poveea za 100 Pa. Inace, grade se sa padom prlliska od 25 do 300 Pa u za"'.mostl namen•. Ova vrsta mtera spada u suve. Vlaz.ni filteri su u jednostavnom obliku sastavljeni od redova metalnih ploca izbliSenih sa "cik-cak" rasporedenim rupama iIi sa isprelamanim povrsinama tako da vazduh projektiran na ove povrsine, natopljene uljem ostavlja zalepl;enu prasinu, Na 81. 168 vidi se serna rada ovakvih filtera. Drugi nacin izrade vlaznih filtara je od metalne vune, takode natopljen uljem, Obe ove vrste posle odred.enog vremena upotrebe se regeneruu ispiranjem. Elektrostaticki filteri spadaju u dosta efikasnu vrstu ali i najskuplju. To su pozitivno naelektrisane metalne ploce koje zadrZavaju prethodno negativno naelek:trisanu prasinu. Radi vece efikasnosti pojedine povrSine ovih filtara mogu bili natopljene takode uljem tako da prema tome mogu spadati u suvu iIi vlaznu vrstu.

SUb 168 -

Shema pregrada za vlaini fjltar

Patrone aktivnog uglja za eliminisanje mirisa

SlIka'169 -

Eliminisanje mikroba iz vazduha moZe SO postlel ultraljublcastim zracima, vlaZenjem rastvorom trietil..glikola i dr., ali su skopfani sa strogim doziranjem, inafe mogu bili opasnl za organizme. Korlste SO oblcno po bolnlcama I s1icnim ustanovama. 745·22Karakteristlke fIltera

Efikasnost liltera je izraiena sledecim izrazom:

(7.2)

gde je: Go -

odredena koncentracija praSine ubacene ispred filtra [kg m -3]

G1 - koncentracija prasine izmerena iza filtra [kgm- 3 ] Kada G, opada, erlkasnost raste I za G, = D, efikasnost flltra jeE = 1. Kapacitet zadrtavanja prasine fiitra je relativna koliCina prasine ko;u filter zadrZi U odnosu na standardnu koncentraciju a da pri tome njegov otpor ne prede odredene granice i to;

276

277

za filtere malog otpora 44 Pa za filtere srednjeg otpora 123 Pa ..... za filtere velikog otpora 250 Pa

'''il!$lti,ij> ,,,

ittEtiil

,J¥0l::iNl';A~7/;)jX> J'_;~;' " ""--',':,,,',, ,:\ii:,;;;,,'_;,,<;j;{{~;,{/,,'

Stika: 170 - Aluminijumske re!etke za d(»> VO~ l,odvod vazduha. sa jednim ill dva reda poJedmacno podelivih lamela. Mogu6na dogradnja regulatora

Stika 171 - Aluminijumske re!etke za advod vazduha sa nepomicnim lamelaina. Moguea dogradnja regulatora

Prema ovim karakteristikama vdi se klasifikacija filtera na osnovu kojih se vrsi njihov izbor za odredene zahteve i koncepcije sistema. Svi potrebni podad

se dohijaju od proizvodaca. Veliki izbor opreme za izvodenje i montazu klimatizacije kao Ito su ulazni i izIazni otvori sa prikljuccima, anemostati svih oblika, filtri i dr. proizvodi i dostavlja sve potrehne tehnicke podatke "Klima oprema", RO za proizvodnju i montafu opreme, Samobar. PojedinJ proizvodi ove flIIlle vide ae na slikama170·175. 745-23 UredaJi za vlaienJe i ispiranje vazduha

VlaZenje vazduha se vcli vodom rasprSenom u sitne kapljice. Rasprsivanje vode se vrsi pomotu brizga1;ki koje mogu biti razliCitog tipa ali uglavnom postoje tri vrste prema nacinu rada. Jedan nacin je da se voda pod pritiskom pumpe potiskuje kroz brizgaljke u vazduSnu struju u istom smeru. Drugi nacin je da se u kombinovani sisak brizgal;ke dovodi voda i para pod dosra visokim pritiskom koja po principu in;ektora zahvata i rasprsuje vodu u sitne kapljice. Treti naCin je sliean drugom sarno se umesto vodene pare koristi komprimovan vazduh. Izbor nacina zavisi od sistema ko;i se koristi i fluida ko;ima se raspolaie.

stika 172 - Celicni stropnl anefuostati za dovod

1

odvod vazduha. Moguta dogradnja

regulatora

Aluminijumski stropni anemo-stati sa mogu¢nol¢u promene izlaznog ugla

SIika 173 -

istrujavanja. Mogut:a dogradnja regulatora

Kod svih ovili naciila rasprSene vodene kapljice ae projektuju na povrsine sa izvemim zakretanjima koje zadrZavaju suvi1ne i neapsorbovane kapljice. Na ovaj naein se pored kapljica vrii jO! jedno pre· ~iitavanje vazduha ispiranjem jer se na povrlinama na koje vazdub nailazl zadr· Zava i zaostala prdina. Ove povdine sa pregradam. predstavljaju ujedno i ,kup. Ij.ce kapljica. Brizgaljke, kojih mOie bili veei

broj. rasporei:luju se u vUe redova

lt~

. .vis! kolik. ae eflkasnost vlatenja zahte·

va. Tu je od uticaja temperatura kako vazdume struje tako isto i vode za vlai.e-

nie. Brizgaljke su postavljene na nosac koji se ruilazi u struji vazduha i one raso prSuju vodu u istom 'mern u obliku ko· ~ime se stvara intinma sme~ Sa koja ae dalje projektuje na skupljac kapljica. U radionickim prostorijama nekad ae za vlatenje vazduba koriste individualni ovlaZivaOi (s!. 176) kod kojih rasprSiv.c baca mlaz kapljica naniie gde ga prihvata

niene magle

SIika. 174 - Aluminijumski stropniraspon i .sa .mogucnOIai regulaf'iie "_.' k liX' v.... &11l...~" "~tlJava­ l\Ia 1 0 ~llle vuduha. Segmenti duzine do 2 m mogu se serijski spajati

Stika 175 - FUteri za hvatanje masno¢a izradeni su iz celicnog rama i mre!e od ekspandiranog aluminijumskog lima

® Slika 176 - Lokalni ovlaiiv3c. Ventilator (1), raspr§ene vodene kapljice (2), izlaz ovlaienog vazduha (3)

278

279

vazduina struja ventilatora koji je na gornjoj strani i razbacu;e u honzontalnom pravcu. Vazduh se pre dolaska u ovlaiivac temperira na temperaturu oko 5° do 10° naroCito ako postoji moguenost padanja temperature ispod 0 0 • Za poveeanje efikasnosti vlatenja naroeito u zimskim danima bolje je jos zagrevati i vodu nego poveeavati broj redova brizgaljki. Ovakvi ovla±ivaci nisu toliko efikasni u pogledu preeiScavanja vazduha pa se oni koriste sarno za dopunsko p.reCiSeavanje pored opisanih ftltera. Prednost im je stO ne ~--@ zahtevaju nikakvo CiSeenje. Serna jednog kombinovanog ovla±ivaca pokazana je A na s1. 177. Vidi se red briz~aIjki (I) iza koga sleduje gre)ae (2) pa skupljae kapljica (3). ~od ovih uredaja vaZno je da ~Ita. z~ pretiScavanje vode SUka 177 - Kombinovani ovlazivac. BrizgaJjke (1), grejac (2), sakupi;,c kapliica (3) unaJU 1ZdBSne dimenzije.

------ .-------

74S'24Grejaa

Grejaci u klima komorama sluie, prema pokazanoj semi, za predgrevanje ("temperiranje") i za krajnje zagrevanje (dogrevanje) vazduha, kada je to potrebno. Prema svojoj konstrukciji u upotrebi su tri glavne vrste fluidnih grejata:

-

od Iivenih clanaka

-

od savijenih serpentinastih cevi od cevi u vidu registra.

GrejaCi od livenih clanaka Sll slicni radijatorima sarno imaju Vise lZVIJanja i prelamanja povrsina u cilju sto veeeg kontakta sa vazduSnom strujom. ~rejaCi od serpentinskih cevi ne daju dobru ujednacenost temperature vazduSnoJ struji pa su sve manje u upotrebi. Potiskuju ih grejaei sa cevnim registrima. .. Grejaei sa registrom obieno su od bakarnih cevi, zbog dobre toplotne proVOdl)lvOSti. Radi veee efikasnosti na cevi se navlaee lamele ill navijaju pantljike koje su )08.. zaIemijene da bi se ostvario koji kontakt. Lamele ill pantljike su od istog matenJala kao i cevi.

Grejaei Ie izrauuju premo odredenim standardima. . Ak~ ie vile grejaca, onda se postavljaiu iedan iza drugog tako d. irn procepi kroz ko)e stroJI vazduh nisu u istoj liniji vee "cik-cak". " 2.e~ena temperatura na koju vazduh treba zagrejati postiZe se kombinacijom broJa 1 povrsme grejac:a i brzinom vazduha. . Prema Usvojenoj brzini vazduha kroz grejac, bira se njegova povrlina i dub~na u tabelama tehnickih podataka proizvodaca. Iz ovoga sledi i broj grejaca u ruzu pri minimalnoj temperaturi ulaznog vazduha i za odredenu krajnju temperaturu.

Temperatura ulaznog vazduha se usvaja prema klimatskim uslovima a krajnja temperatura vazduha zavisi da Ii sistem sluZi sarno za klimatizaciju ili i za zagrevanje. U tehnickim podacima nalaze se i gubici usled trenja za r3Zne brzine vazduha i krajnja temperatura u zavisnosti ulazne temperature vazduha. dubine grejat:a i dr. za pojedine vrste. Za izbor brzine vazdusne struje kroz grejac mogu se, prema arnerickim podacima, uzeti sledec~: Za velike zgrade gde borave Ijudi, ustanove i s1.: V = 5 do 6,5 m S-1 • Za radionicke hale, han!;}§lre i s1.: V = 6 do 8 m 5- 1 • U predgrejacu, za predeJe gde vlada temperatura ispod 0° ova brzina ne bi trebalo da prede 4 ms- 1 dane bi doslo do smrzavanja elemenata. Za individualne klima komore i male instaladje gde ekonomski uslovi dozvoljavaju upotrebljava;u se pored pomenutih i grejaCi pomocu e1ektricne energije. Prednost im je brie i predznije regulisanje. 74S-2SHladnjacl

Za potpunu iii sarno letn;u klimatizaciju za hladen;e i suSenje - dehidriranje - vazduha moraju se upotrebiti hIadn;aci. Isparivac uredaja za hladenje postavlja se u vazduSnu struju obitno iza grejaca. Prolazom kroz isparivac vazduh se hladi i gubi odredeni deo vlage. U dogrejacu naknadno se podeSavanjem temperature reguliSe i stepen vla.znosti. U da1;e izlozenom procesu koji se obavlja u klima-komori promene stanja vazduha bice detaljnije prikazane. Za smenje (dehidriranje) vazduha pored promene stanja vazduha termodinamickim putem negde se koriste hemijska apsorpciona sredstva - dehidratori - kao sto je silicijum, ugalj i dr. Njihova primena za vece instaiacije bi bila dosta skupa pa se u njima ne koristi. 74S-26Kanali za razvoctenje vazduha

Kanali moraju zadovoljiti dva bitna uslova. Prvi je da njihovo izvodenje ne prollZrokuje veliki otpor strujanju vazduba a drugi da budu pristupaCni radi "iSeenja na svakom mestu . Ne sme se pretpostaviti da ce se unutraSn;ost kanala cistiti samom strujom vazduha. Mada pristupacnost i otvori za ciscenje kanala iznutra testo izazivaju kenstruktivne teskoce ovaj zahtev se mora udovoljiti jer klimatizovani vazduh za disanje dolazi ovim kanalima. Prasina u kanalima se taloii i kad je ureda; u pogonu a naroC:ito kada se ne koristi. Radi sman;en;a otpora zidovi kanal8. treba da su potpuno glatki a promena pravca da je izvedena sa blagim ("aerodinamickim") krivinama iii pod malim uglovirna. Isto take treba postupiti i kada je u p.itanju r~cvanje ka?al~;, T~ode .ako se radi 0 prelazima iz ;ednog preseka u drUg! treba Ih "karemratl , tJ. datl takve prelaze koji iskljucuju turbulentne pojave, narocito pri vecUn brzinama strUjanja vazduha.

280

281

Tako npr. kolena treba izvoditi kao n:l 51. 175,a pre1aze kao na 51. 176. Vaz.nije je u aerodinamickom pogledu blaze preiaze izvoditi prema izlaznoj stram. Kod kolena gde nije moguce izvesti blagu krivinu (s!. 178a) onda ubaci!i denek!ore (s!. 178b).

Za regulisanje iIi prebacivanje vazdusne struje u raevama koriste se klapne iii zaluzine (s1. 182). Kada se od ;edne klima-komore vazduh razvodi kanalima na viSe razliCitih spratova onda za svaki sprat se mora;u zvoditi zasebni kanali. Prema vrsti vazduha koji sprovode, kanali se u projektima obeletavaju razrum bojama. Tako se za spoljni vazduh uzima zelena boja, za vazduh od komore do prostorije ljubicasta, izlazni vazduh zuta i -kruZni vazduh oranZ.

Prillk.om izbora materijala VO~ di so racuna 0 konstrukciji celog objekta, uslovima odrZavanja, ce~ ni ko~tanja, mogucnostima iuade i!d.

Slika 178 -

Usmeravanje vazdume stroje u kolenima kanala

~----II

L

Raspored i sffieStaj otvora za dovod i odvod klimatizovanog vazduha u prostorijama treba da zadovol;i pored tehnickih uslova jos i arhitektonske, higijenske i estetske zahteve. Ovi zahtevi su stroziji ukoliko se b otvori postavljaju niZe tj. do visine coveka nego kada se oni izvode u gornjim deStika 182 - Usmeravanje i priguSivanje u kanalima, klapnom (a), zaluzinama (b) lovima prostori;e na zidovima, plaforuma i uglovima izmedu njih. Vodoravno postavljeni otvori u podu omogucavaju intenzivnije skupljanje prasme u kanalima.

II

Slika 179 -

Kareniranje izbocma u kanalima

Stika 181 -

Stika 180 -

lzvodenje sastava na kanalima

od lima

Ukrucenje kanala cd lima ugaonicima

BuduCi da su vazduSni kanali veorna volumenozni ovde se saradnja projektanta klirnatizacije i projektanta objekta jos ostrije postavlja. Kanali od lima najceSce Stl primenjeni. Materijal je aiuminijum ill pocinkovani celik. Limeni kanali omoguCavaju lako oblikovanje u najpovoljnije aerodinamicke oblike, zauziroaju najmanje prostora i najlakse se odriavaju. Debijina lima u zavisnosti preseka kanala krece se od 0,5 do 1,5 nun. Spajanje limenih kanala vrii se ,,falcovanjern" i "pertiovanjem", reae zakivanjem ill (kod debljih limova) zavarivanjem (s!. 180). Kada su vece slobodne povrSine onda se stavijaju ugaona dijagonalna ukrutenja racti izbegavanja efekta rezonancije (sl. 181).

mea

Nisko na zidovima nije preporucljivo stavljati ulazne otvore naroeito ako je temperatura ulaznog vazduha nita od temperature vazduha u prostorifi (slucaj odvojenog sistema grejanja). Kao i radijatore bolje je tako isto i otvore ia ulaz toplog vazduha stavljati u blizini hladnih mesta. Niski otvori mogu se postaviti ispod uc:vrScenih sediSta u dvoranama ill ako je sala stepenasta onda na vertikalnim delovima stepenastih prelaza. Bolja ujednacenost temperature se postiZe uvodenjem vazduha u niZe delove prostorije ali kada ovo nije moguce onda se vazduh uvodi kroz zidove ill tavanicu. Radi smanjenja njenog uticaja pri veeim brzinama vazdmna struja se orijentise u odredenom pravcu. Orijentacija vazduSne struje utice takode ns pojavu zvuka i na brzinu ffieSan;a vazduha pa i 0 tome treba voditi racuna. Pri manjim brzinama vazduSne struje (ispod 0,5 m/s) moze se dati viSe slobode arhitekti u pogledu sffieStaja otvora saroo pod uslovom da se vazduSno strujanje vcli slobodno. Treba ulazne:, kao i izlazne, otvor! zaStititi reSetkama iii mre:lama ali da svojim izgledom doprinose estetici ptostorije. Na zidnim otvorima stavljaju se ukrasne reSetke. Otvorl se prema izlazu mogu smanjiti u vidu konusa ukoliko time pove6ana brzina vazduha neee imati stetnog uticaja.

282

283

, Na ~~e o~ore ~Ogu se staviti, ako je potrebno, ialuzine iIi deflektori radi dlvergen~lJ7. ill onJentaClJe vazduSne struje. Oblik otvora maZe biti pravougaoni kvadratru ill l
746

PROCIlS vx.,U;ENJA VAZDUHA U ltLIMA-KOMORAMA

Proces vlaienja vazduha i odrZavanje stepena vla.znosti u odredenim granicama vaZni su u sistem.ima za klimatizaciju kao i odrZavanje temperature. U komorama za zimsku klimatizaciju vazdub se naipre propuSta kroz prod-

grejac da hi mu se temperatura podigla najmanje na 5°, jer U hladnom stanju njegova apsorpciona moe vlage je minimalna. Ovako temperiran vazduh prolazi kroz ispirac - ovlaZivac gde on absorbuje, hladeci se, vlage do blizu 100% svoje relativne vlaZnosti, §to zavisi od temperature sa kojom je U§ao. Radi ubrzanja vlaZenja cesto se, prema potrebi i voda za vlaZenje zagreva. Temperatura vazduha u trenutku kada nastupi njegovo zasicen;e ;este granica hladenja vazduha. Ova temperatura hi odgovarala temperaturi vlaZnog termometra. Ako se ovlaZen vazduh dalje propusti ponovo kroz zagrejac i zagreje do odredene temperature imace relativnu vla.znost koja odgovara ovoj temperaturi prema "i - x" dijagramu. Ovo se praktieno postiZe stavljanjem termostata u vazduSnu struju koja napuSta ovlaZivac) time se regulise temperatura vode za raspdivanje tako da vazdub napuSta ovlaiivae na temperaturi blizu sopstvene taeke rose. Ovo regulisanie se kod nekih sistema izvodi pomoou higrostata smeStenog u prostorijama u kojima treba regulisati stepen vla.znosti vazduha. Reagovan;e

stika 183 -

Izlazni otvor sa deflektorima

SUka 184 -

Anemostat

" ,Perforiran? ta~nica malim rupicama predstavlja takode jedno od najboljih resenJa za ubactvanJe vazduha ali je skupo i postavlja problem ciSeenja kanala i prolaza za vazduh. ._ Sto se tic~ ~Iaz~ on:ora tu ~e ~oze imati mnogo viSe slobode u pogledu n)lhov~ s~.eS:raJa Jer Je brzma struJanJa vazduha neznatna vee u njihovoj neJ;X>sredn~)

higrostata se prenosi na regulisanje zagrevanja vode za rasprSivanje. Kod primene kruZne cirkulacije vazduha, da rou se vlaZnost ne bi povecala do nd:eljene granice, najbolje je meSati kruini vazduh sa svdim tako da temperatura mesavine iznosi izmedu J'Or--~----'-~-r----'~--'--!Il~" 4,5° do 8°. Ako se ovo ne bi mogIo postici usled velike koD ,,0 lieine kruZnog vazduba onda treba potpuno eliminisati ras-

priivanje i sistem podesiti da vazduh ne prolazi kroz

bhzIDlf

ovlaiivae.

Proces vlsZenja koji ;e gore opisan i vazi za zimski period na dijagramu "i - x'

U visokim prostorijama a naro-

cito

U

~

onim gde se razvijaju mirisi

treba evakuaciju vazduba izvoditi stO

viSe jer se topao vazduh u gornjim delovima prostonje skuplja i zadr-

@)

iava.

NaroCito kada se koristi deo krufuog v..duba dobro ie predvideti izlazne otvore i visoke i niske. Prve za odvodenje vazduha u atmosferu a druge za povratak u komoru na tretiranje. SI. 185 predsrav1ja reSenie u1az-

nih i izlaznih otvora u jednoj dvorani sa stepenastim podom u patteru racti smeStaja sedista.

bio bi predstavlien na sledeoi naCin (sl. 186).

--II

,'-"

Awl. U komori se obrazuje smeSa M spoljnjeg vazduba stania S i kruZnog stania U U odnosu 1 : 1. Prema tome po1o~ai taCke M deli liniiu SU u odnosu kolieina vazduha, ti.

@ ~ ~

-9

:<.

(2)

I

(j) Shema klimatizacije ;edne dvorane. Klima-komora (1), ulaz vazduha (2), izlazni otvor (3, 4), ulazni otvori (5)

~~~~--~--~--~--~--~ 2 , 6 6 10

:r[/gJ-

Slika 185 -

SUb 186 -

Proces vlaZen;a vazduha u zimskom periodu predstavljen u i-x d.ijagramU

MU=MS

2. Sme.sa vazduha propu.stena kroz pregrejac ne menja sadrZaj vIage XM i prelazi u stanje P.

285

284

3. Vazduh stan;. P ovlaZen i oWaden prelazi u stanje V zadr'iavajnl:i nepromenljivu entalpiju (i = const.). Stanje vazduha u taeki V je blizu njegove

tatke rose.

4. Vazduh stanja V u zagrejacll se dovede u stanje D zaddavajuCi sadrZinu

vlage

XD'

Temper.tura tD je iznad tu koju obezbeduju uredaji za kiimatizaciju. U slueaju d. se neka prostorija mora Waditi usled ve1ikog broja prisutnib lica, onda temperatura t. mo:):e biti joS ruza. SadrZaj vlage je XD < xu, jer ce vazduh tu razliku primiti. Ako hi se ceo proces vi.zenja odvijao u letnjem periodu orida bi to na dijagramU ,,i - x" imalo sledei:i tok (s1. 187).

746.1 Bflka.l1oat vIden)a vazeiuha nezagrevanom vodom.

Kada se voda za raspriivan;e ne zagreva onda njena temperatura tdi da se izjednaCi sa "vlaZnom" temper8turom vazduha koji prolazi kroz ovlaZivac (temperatura vazduha merena vldnim termometrom). VlaZnost vazduha zavisi od intimnosti dodira sa vodom. Otud. kad. se 'ieli intenzivnije vltdenje vazduha bez zagrevanja vode onda se dodaje jos koji red nosse. s. brizgaljkama. Ovde je i uticaj pravca vodenog m1az. dost. vaZan pa g. treba orijentisati §ootaCnije u pravcu strujanja vazduh.. Za zimski period bolje je zagrevati vodu za rasprSivanje nego poveeavati broj brizgaljki ako je potrebno pojaeav.ti vlaZenje vazduha. I kada se voda za raspdivanje ne zagreva ipak ce njen jedan deo ispariti zahvacCll vazduSnom strujom. Latentna toplota za ovo isparenje bite oduzeta od vazduSne struje tako da ce temperatura vazduha (merena suvim termometrom) opasti pa 0 tome treba voditi racuna. Tabe1a za vlaian vazd.uh

T-74

t -

temperatura vazduha [0C]

p, - pritisak zasltenja vodene pare [Pal %" -

sadriaj vlage u zasU:enom stanju (gkg_l] SV.

i, -

entalpija zasieenog vazduha (J kg_I] SV.

t

-20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12

Slib 187 - Procet sulenja vazduha u letnjem period.u predstavljen u i _" dijagramu

B·l. Pretpostavijenje odnos kruZnog i sveteg vazduha 1 : 2, znaei stanje spoljnjeg vazduha u taeki S, kruZnog u taeki U, a sme§e u taeki M na liniji US u odnosu MU = ZMS. 2. Sme§a prolazel:i kroz Wadnjak Wadi se i smi tako da iz stanja M prelazi u stan;e V. Lini;a MV malo odstupa od prave MV., gde bi V, odgovaralo taeki zasicene sme§e. U taeki V vazduh ima sadrZaj vIage XD' 3. Dol;e prolazei:i kroz dogrejac vazduh se zagreva i preiazi iz stanja V u stanj. D, zadr'iav.juci sadrZaj vlage x D' Stanje D je u pogledu temperature i vlage ni!e od stanja U, tj. vazduh ce tu razliku ostvariti u prostoriji.

I

P. 102,66 113,32 125,32 137,32 150,65 165,31 181,31 198,64 217,31

-11

237,31

-10 - 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 4 5

259,98 283,98 309,30 337,30 367 !J7 401.29 437,29 437,95 517,28 562,61 610,61 657,27 705,27 758,60 813,26 871,92

I

x. 0,63 0,70 0,77

0,85 0,93 1,Ql 1,11 1.22

1.34 1,46 1,60 1.75 1.91 2.08

2,27 2,47 2.69 2.94

3,19 3.47 3,78 4.07

4.37 4,70

5,Q3 5,40

I

;, -18548,41 -17376,05 -16203,69 -14989,46 -13398,40 -12602,87 -11346,77 -10048,80 - 8750,83 - 7452,86 - 6071,15 - 4731,31 - 3307,33 - 1884,15 - 418,70 1088,62 2679,68 4521,96 5963,67 7620,34 9420,75 11137,42 12895,96 14738,24 16580,52 18506,54

I I

287

286 T-74(.....vak)

T-74(_vak) t

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

p,

I

I

17,7

18,8 20.0 21,4 22,6 24.0 25.6 27.2

28.8 30,6

32,5 34,4 36.6 38,8 41.1 43,5 46.0 48,8 51.1 54.8 58.0 61,3 65.0 68,9

72.8 77.0 81,S

I

86.2 91,3 96.6 102 108 114 121 128 136 144

i, 20516.30 22609.80 24703,30 26922,41

5.79 6.21 6,65 7.13 7.63 8.15 8.75 9.35 9f)7 10,6 11,4 12,1 12.9 13.8 14.7 15,6 16.6

934,58 1001.24 1073,24 1147.90 1227.90 1311.89 1402,54 1497.20 1598,53 1705.18 1817.18 1937,17 2063.82 2197.15 2337,13 2486.46 2643.78 2809.09 2983.75 3167.73 3361.05 3565.03 3779,68 4004.99 4248.30 4498.95 4754,26 5030.23 5319,55 5623.52 5940,83 6275,47 6612.77 6991.41 7375.37 7778.01 8065,98 8639.27 9100,56 9583.19 10086,80 10612,43 11160,38 11735.00 12333.61 12958.90 13612.20 14292.10 14998.70 15732,00 16505,30 17305,20 18145,10 19011,70

x,

I

29183.39 31528.11 34082.48 36549,38 39190,32 41786.26 44800.90 47731,80 50622.70 54012.30 57780,60 61130,20 64061.10 67829.40 72016,40 75787.70 80390.40 84577.40 89183.10 94207,50 96635,60 104675.00 110118.10 115979.90 122260,40 128959.60 135658.80 142358.00 149475,90 157431.20 188415.00 174179.20 182971.90 192183.30 202232.10 212699.60 223585.80 235309,40 247033.00 260012.70 273411.10 287228.20 302720.10 317793,30 334960.00 352126.70 370968.20 390228.40 412419.50

435448.00

, 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 99 100

I

p,

x,

I

19918,3 20851.6 21838,1 22891.4 23904,6 24997.9 26144.4 27331.0 28557.6 29824.1 31157,4 32517.2 33943.8 35423.7 36956.9 38543,4 40183.3 41876.4 43636.3 45462.8 47342,6 49289.1 51315,6 53408.8 55568,6 57808,4 60114.9 62488.0 64941,1 67474.3 70100,7 72807.1 75593,6 78393.3 81446,4 84512.8 87672,5 94248.7 97751.7 101324.7

152 161 171 181 192 204 216 230 244 259 276 294 314 335 257 382 408 437 470 506 545 589 639 695 756 828 908 1000 1110 1240 1400 1590 1830 2135 2546 3120 3990 8350 17000

-

I

i, 456383 481505 506627 535936 565245 598741 632237 669920 707603 749473 796630 845774 896018 950449 1013254 1080246 1151425 1226791 1318905 1415206 1519881 1637117 1779475 1926020 2093500 2281915 2499639 2750859 3035575 3391470 3818544 4333545 4961596 5778060 6887615 8436805 10781525 22442320 45680170

-

746-2 VJainost spoljnog vazduha

Vla.znost spoljasnjeg vazduha u proraeunima klimatizacije je isto tako vaZna kao i njegova temperatura. Vlainost se odreduje merenjem - najbolje u 7, 14 i 21 cas. Vrlo taean ir.strument je Asmanov psihrometar. Pomoeu sledeee fonnule odredi se najpre delimiCni pritisak vodene pare: b

Pa =pz- 0,5-· (t8 - tv)

760

(7.3)

288

289

gde je:

Odnos razlike: i2 - i l oznacava pravac promene stanja

Pd - delimicni pritisak vodene pare u Pa pri temperatu:i ttl Pt - pritisak zasicenja vodene pare u Pa pri temperatun tv

X2 -

- barometarski pritisak u Pa temperatura suvog termometra u °C tv - temperatura vlafuog termometra u °C ta - tv - psihrometrijska razlika u °C Fonnula (7.3)je taenazapodrucje od 0° do 40° . Izvan ovoga podrucja postoje druge fonnule (Hutte). .. .•.. . Nadeni pritisak PrJ, po gornjoj formuli i pntlSak zaslcenJa pz pn temperaturi t, iz tabele T - 74 daju re1ativnu vlaZnost iz odnosa: b

ts

U

odnosu na

Xl

pravac i = Const i mo'ze se izraziti sa

-

(7.4) Kao 5to se vidi iz meteoroloskih podataka racuna se Pd odnosno


Iz njih

Be za proracune vazd~nih postrojenja i klimatizacije nalazi saddaj vlage x i entalpija i za 1 kg suvog vazduha po formulama -iii iz dijagrama Hi - x".

Iz (7.4) izlazi da je:

(7.6)

Ova; odnos predstavljen je na ,,£ - x" dijagramu ivicnom pode1om. Primena "i - x" dijagrama koristi se za odredivanje promene stanja vazduha usled hladenja, zagrevanja, meSanja sa rasprScnim kapljicama hladne iIi tople vode, fficianja spoljnjeg i kruinog vazduha itd. Ove veliCine se naroCito koriste u proracunima kolicinskih odnosa u fazama klimatizacije. 747

OSNOVI PRORACUNA KLIMA-UREBAJA

747·1 Razvodenje vazduha 747~l1Pad

146-3 Osnovi za proracune sa vlaznim vazduhom Za izradu proracuna klimatiza.cionih sistema potrebno je poznavanje pojm~}V~ i predstavljanje promene stanja U Hi - x" dijagramu. Svakoj tacci tennodl?-arnlckl u Hi - x dijagramu odgovara jedno odredeno stanje vazduha. Ovde s-radaJu ~~m:­ peratura t, relativna vlainost 11', sadrlaj vlage (iii apsolutna vlainost) x 1 entalplJa t. Definicija prve tri velicine je data i pokazan je inace poznat naCin njihovo¥ odr:~v~ja. Entalpija suvog vazduha, vodene pare i njihove sfficie predstavlJena Je lZrazuna: Entalpija 1 kg suvog vazduha: isv = 0,28 t Entalpija 1 kg vodene pare: ivp = 657 + 0,59 t Entalpija SJneSc cd x kg vodene pare i 1 kg suvog vazduha:

i,m Ovde je: 028 , 0,59 657 -

=

657 • x + 0,59 • x • t + 0,28

t

1_

[W h kg-' SV]

pritiska u pravim kanaIima

Primenjuje se i ovde osnovna ;ednacina iz (5.4)

I

Ap = LR =

-;r~~-l

(7.7)

[Pal

Koeficijent trenja A moze se uzeti kao za glatke zidove kanala i relativno vece precnike. . " Kako se gornja jednaCina odnosi na kruzne preseke onda, ako Je U pltanJu pravougaoni presek sa stranama a i b, uzima se da je fiktivni preenik

Do =;:bb

c________

~

__ _

I

(7.8)

747-12Pojedinacni otpori

(7.5)

masena k0 1icina top1ote suvog vaz dull a [Whkg -'OC-'] masena kolicina toplote vodene pare toplotaisparavanja vode [W hkg- ' JI

Primer: Vazduh na 10 C sa 80% relativne vlainosti prema "i - x" dijagramu pokazuje apsolu~u vlainost Xl = 6 gr po 1 kg suvog vazduha i entalpija i = 7.W hkg-1 suyog vazduha: Ako bl vazduh jz ovog stania trebaio promeniti na temp~raturu od 30°, 1 60% relauvne vlatnostJ. pomotu nekog uredaja za zagrevanje i vlaienje onda bi mu se poveCala. apsoluma v!AiJ?ost na Xz = 16 gr a entaipija na iz = 20 Whkg- 1 • To bi znaCilo da U odgovaraJucern uredaJu Jednom kg suvog vazduha !reba dodati 10 gr vode i 13 Wh topiote.

U jednaCini (5.11) je:

z=

,.p

V'

2

[Pal

Moze se racunati sa nepromenljivom vrednoscu gustine vazduha: p = 1,2 [kg m- 3

]

unda je:

Z = 1;. 0,06 . V' V rednosti za

t:

date su u dodatku D - 7 i D - 8

[pa]

(7.9)

290

291

Ukoliko BU brzine vazduha u kanalima iznad 0,5 mJs, onda se uzima U obzir i pojedinacni otpor izlaznih ot;ora u prostorijama a prema vrsti konstrukcije (koniean otvor, zaluzine, ldapne 1 dr.). 745~13Razvodni

Na raevama kanala treba preseke strozije racunati prema koIiCinama vazduha. Kada se postavlja pitanje promene brzine kad racvi, to treba izvrsiti promenom preseka ali iza raevi. Za iznalazenje pada pritiska u kanalima kruznog preseka koriste se radi uproscenja racuna pomocni listovi 10 i 11. U listu br. 10 kanab se odnose na precnike od 50 do 500 mm, u listu hr. 11 na pree-nike od 500 do 2500 mm unutrasn;cg preseka. Dodatak D-7 daje podatke 0 pojedinacnim otporima. Rasporcd brojnih podataka je isti kao u pomocnim listovima za vodeno i parno grejanje. Kada se trazi pad pritiska za pravougaone prescke kanala potrebno je naCi odgovara;uCi fiktivni kruzni presek pomoeu izraza (7 ~8) i onda na isti naCin koristiti gornje pomo~ile listove sarno se ne smcju koristiti i navedene brojke koje se odnose na potrebnu koliCinu vazduha (gornji red), jer su one racunate za kruzne preseke.

kanali

Dva bitna elementa razlikuju proracun sistema vazdusnih kanala od naCina proracuna mreza izlozenog za sisteme grejanja. Najpre pojedinacni otpori kod v2zdusnih kanala su znarno veCi nego otpori trenja u pravim deonicama~ kao sro se vidi u pokazanom pregledu (T - 75). Drugo, kod vazduSnih kan.ala. nije odmah po~na~ raspolozivi pritisak PH kao kad mrcia za parno ili graVltaCIOU;} vodeno gre)an)e. Udeo pojedinacnih otpora

T -75 -~-----

~-"~Kanal

1-,

t: [%1

747-14Izlazni vazdusni otvori

-~,

sa cistim otvorom

50 do 150 mm 100 do 300 mm 200 do 600 mm 400 do 1100 mm preko 1100 mm

40 60 80 90

95

30

50 70 80 85

Kada su u pitanju male brzine izlaza vazduha, 8to je naroCito slueaj kada se vazduh menja sarno isisivanjem, onda je dovoljno da se uzmu U obzir sarno gubici na otvoru. U zavisnosti brzine i odnosa Cistog otvor2 Ao i ukupnog preseka A u donjoj tabeli je pregJed veliCine t,j;, koja interveniSe u izrazu za razliku pritiska na obema stranama otvora. Razlika pritisaka je data praktickim obrascem: I-------~'~

2

!

Prema tome odreduje se bilo presek kanala pod pretpostavkom uobicajene brzine vazduha a zatim se odreduju nastali gubici pada pritiska ili se iznalazi najekonomicniji precnik iz analize kostanja instalacije i eksploatacije kao kod daljinskog grejanja. Radi jevtinije izrade, kada se radi 0 kfuznom preseku, bolje je vise deonica raditi sa istim presekom. Kod pravougaonih kanala treha odrzavati istu visinu duz cdc mreZe lz gradevinskih razloga a promenu preseka postizati promenom sirine. Kod kanala od lima voditi jos racuna 0 standardnim dimenzijama tabH lima. Obicno se bira brzina. Kod izrade uredaja za instalaciju i klimatizaciju za prostorije gde borave Ijudi~ brzina u kanalima ne sme pred 5 do 6 m/s da se ne bi stvarali neprijatni sumovi. Za druge prostorije (radionicc, magacini) ova brzina moze biti veca, tako kod pogona visokog pritiska moze dostici 25 mls ali u ovakvim slueajcyima treha predvideti ipak i zvucnu izolaciju. Sabirni odvodni kanal treba da obezbedi odvodenje koliCine vazduha koja se uvodi. Brzina vazdusne stru;e koja se odvodi treba da je u granicama od 2,5 do 4 mis, Gdegod su u pitanju veei otpori kao sto je sluca; kod visih zgrada preko 3~4 sprata cirkulaciju vazduha treba pojacati sisajuCim ventilatorom (ekshaustorom). U ovom sluca;u brzina strujanja vazduha se moze racunati i od 6 do 7>5 m/s. Gde ne moze dovesti do nezgodnih posledica usled poveeanja zvuka~ brzina stru;anja se moze jos povecati. Takvi sistemi visokog pritiska primenjeni su sarno u industrijskim objektima, rudnicima i s1.

Pk- Pu =
I

[paJ

.I __ ~ __._____ .~ ___,__ ,i

T -76

Vrednosti W,za ra7.ne odnose povrsine Cistog i ukupnog otvora

I-~v--f--~'~·-~~---'",":;;

1_lm,-']

Ii

0,1

AoU-'-- - -

0,20,3-'::- I

.==~4 ~~"--l=." o:~=-: -_~-o~~__

I,

0,5

Ii

110

30

12

6,0.

I

1,0!1

12tr

33

13

6,8

l~:~

;:; ~:~

i i:6

i)

I j:g II

U~

l!~

~~

1 1~

~~:~ !

--'-----

i

3,6

I

2,3

4,1

2,7

~:;

~:ci

1:~

i_

~:g

--:;~=..--::=:~~..:::=-----=::::.--==--===-=:;------"-----=;.;::::..~=--::::::::====-------::::;;=~=..-=--=-:='----~-=--

Za vece brzine primenjuju sc formule iz mehanike fluida. 747·15 Centralna brzina u otvoru

Za kruzni otvor kada se vazduh uduvava po izotermi i za rastojanje u pravcu strujanja x = 25 Do centralna brzina mlaza se racun.a iz sledeceg izraza:

293

292 T -77

gde ie:

Vc - centralna bGina na rastojaniu Vo Do x K

-

x od izlaza [ms-I] srednja izlazna brzina kroz otvor precnika Do [m 8- 1 ] precnik izlaznog otvora [m] ~ rastojanje od izlaznog otvora mereno u pravcu struje [rn] konstanta prolaza vazduha

Vrsta otrova

Obieni Otvori

Za druge pravougaone i kvadratne preseke racuna se precnik iz izlazne povrsine kao kruzne (Ao), onda je

(7.12)

pod uglom od 40° pod uglom od 60" pod uglom od 90 0

K' = ~'K = 1,13K Izraz brzine moze se dati u zavisnosti protoka vazduha Vo

L~' =.K' x :~~o

..

.x~v'.~.~.b."'.a.-'

ukupna povrsina otvora [m2]

10

3,5 2,5 2,0

~

V

K'Ho

(7.15)

----;-.-

gde ie:

tb - koef. povecanja brzine lisled oblika otvora Za koef.

2,9

.............

Vo

U gornjim jednacinama date oznake predstavljaju:

A

5,7 3,7 4,9

1,7

,

(7.13)

(7.14)

protokvazduha [m3 8- 1 ]

4,7 3,0 4,0

2,1

,-~

[m ,.']

pri eemu je cista povrsina otvora A 0 zarnergena izrazom

Vo -

7,0 6,5 6,0 4,8

Za sirake otvare (veliki odnos strana) do rastojanja x = 40 Do bolje je primeniti ovu formulu:

~---

= K'

I I

5,7 5,3 4,9 3,9

Divergentni deflektori

Konstanta prolaza vazduha K' za ovakve preseke je

,~.~~.~~

kruini ili kvadratni pravougaoni odnos strana ~ 25 pravougaoni odnos strana - 40 prstenasti otvori aksijalni Hi radijalni resetke, preeage, odnos povrSina (Ua = 0,4 supljikavi limovi (i)a = 0,03 do 0,05 I supljikavi limovi (i)a = 0,1 do 0,2 i

mogu posluziti sledece vrednosti:

0,98 za konicne duvaljke ............ . kvadratni otvori, zaobljeni .............. 0,82 do 0,88 otvari u vidu rupica . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 0,74 do 0,82 sa deflektorskim usmeravanjem .......... 0,66 do 0,74 kruzni atvori sa ostrim ivicama ........ " 0,63

Ho

H Vo Lo L

H'in efektivna VlSllla mlaza vazduha na izlazu [m] visina otvora [m] brz~na vazduha kroz presek Lo' Ho [m 8- 1 ] L· Wa slobodna duirna izlaznog otvora [m1 duiina otvora {m]

Ako vazdusna struja bude isla duz zida ona ce svojim tokom menjati centralnu brzinu. PribliZno se onda nalazi centraina brzina po obrascu (7.13) sarno treba umesto veliCine K' uzeti Kz = 1,3 do 1,5 K'. Prednji obrazci za proracun Vc vaiiCe i za neizotermsko strujanje kada temperaturska razlika uvodenog vazduha i vazduha u prostoriji nije velika. 747~16Domet

vazduSnog mlaza

Dometom vazdusnog mlaza se smatra ono rastojanje od izlaznog otvora u pravcu mlaza, do kojeg brzina mlaza tj. maksimalna centralna opadne na Vc = = 0,3 m s -1. Moze se racunati po obrascu

[m] Konstanta K' takode zavisi od vrste izvodenja otvora ali i od velicine brzine Slruiania vazduha (T· 77).

(7~16)

295

294

Srednja brzina mlaza je oko 1/3 centralne brzine, znaCi na kraju dometa bice O,l m S-i. Ako se vazduh uvodi kroz procepe, koji se prostiru preko sirine zida, onda iz jednaCine (7.15) i sa K' = 4,9, izlazi da je domet:

V dm

~

x

= 54 Va . Ho

[m]

(7.17)

gde je Vo ums- 1 iHo urn. Ovi izrazi nisu potpuno tacni za sve vrste otvora pa kada je to od bitne vaZnosti treba ih opitima ustanoviti. 747-170dnos smese

Pod odnosom srnese na rastojanju x podrazumeva se kolicnik ce10kupne vazdusne struje Vx j uduvane vazd. stru;e Vo. Veti odnosi smese omogucavaju veell temperatursku razliku izmedu uduvanog vazduha i vazduha u prostoriji a time i manju kolicinu toplote koju dovodimo uduvavanim vazduhom. Po americkim ispitivanjima za mlaz kruZnog preseka (iii sliean) vail obrazac: I

I

Kada se vazduh ubacuje u prostoriju kroz mnogo malih rupica (supljikava tavanica) onda se pojedini mlazevi mogu na jednom delu puta smatrati kao 810bodni mlazevi. Ali sto se vise udaljuju od otvora - rupica cnda se sve vise sjedinjuju u jedan mlaz. Na ova; naein udaljenost od plafona moze se podeliti na 3 zone: 1. zona mlaza, u kojej se svaki mlaz smatra kao zaseban, 2. zona mesanja i 3. ujednacena zona gde ;e brzina strujanja ujednacena i vee w1iko smanjena da ne postoji prakticno kretanje vazduha. VeliCina prve i druge zone zavisi od brzine vazduha i precnika rupica 8tO je predstavljeno tabelama iIi dijagramima koji se koriste za njihovQ odredivanje kod razrade projekta. Protok vazduha se racuna po obrascu

IVo = A waf. ~

[m' ',-' J

(7.23)

cije su oznake date na str. 296 i 297. Na kraju zone IDeSanja brzina vazduha ne treba da prede

Ivx_

2x vo-K7~1

1

(7.! 8)

"_ _ ~"". __ ~

.1

747·1SSupljikava tavanica

Va = 0,2 do 0,5 [m ,-']

pri cemu se donja granica odnosi na vazduh uvoden sa niZom temperaturom od temperature prostorije (hladenje) a gornja sa visom.

a pomocu Jednacine (7 J 2) izlazi

Brzina Vd moze se proveriti pomocu izraza (7.19)

I Va = 0,7 ·-:;;"af. Ako se u jednaCinu (7.18) stavi da je K' = 7,0 Vx

x

Vo

Do

dobija se za kruinu duval;ku

..- = 0,286-

(7.20)

vol

(7.24)

Granica mesanja (2 zomi) treba da je iznad glava osoba u prostorijama, t;. iznad 1,80 m. Za normalne visine pbfona i temperatursku razliku uvodenog vazduha i vazduha u prestoriji a pri odnosu Wa od 0,01 do 0,02, za pribliZnu brzinu V o, Svedani preporucuju ovaj empirijski obrazac

Za mlaz iz ravnog procepa vaZi jednacina

vx = 1/_2x Vo

V K' Hu

I Vo g; H TV (7.21)

1

I

[m ,-J

]

(7.25)

gde je:

H TV - visina tavanice (m).

ili ako se uvede brzina sa Vc = V c" ondase prema (7. 15) dobija 747~190dvodni

(7.22)

Analizira;uCi izraze (7.18) i (7.19) vidi se da je smesa kod kruznog mlaza znatno bolja nego kod ravnog.

otvori

Ovi otvori nemaju presudan znaeaj. Potrebno je sarno obratiti vise pazn)e ukoliko su na malo; udaljenosti od d0vodnih otvora pri cernt moze ulazna brzina vazduha biti re1ativno veta. Ukoliko ne postoje narociti zahtevi, na primer, u pogledu akustike, za brzine vazduha n.3. izlaznim - odvodnim otvorima, moze se koristiti tabela T - 78.

296

297

T -78

Zadrfavajuci b = 0,35 m:

----------- - - - - - - - , - - - - - I

1-i

Brzina vazduha u Cistorn preseku otvora

Poloiaj otvora I

gde borave osobc

u blizini sedista udaljeni od sredista

I

!-------

izvan zone~"~::~::-O-"-Ob-a--

2,0 do 2,5 m S-1 2,5 do 3,0 In 8- 1

------~k~_

a=-~-=034m

i

---';----------1

I

0,12 0,35

I

I

'

Presek komore:

J I

A - _ _v~_ /;;~

Za kvadratni presek a

=

3600-2

=

0,84 m2

0,94 m

Preenici deonica za proracun prema (7.8): Dl = 0,55 m;

747-20Proracunski primed

D2,g = 0,45 m;

D4_7 = 0,35 m;

Po;edinaeni otpori: .

glavni kanal 1:

Primer 1. U i.ednu salu sa 200 sedista potrebno je dovoditi 6000 m 3 h- 1 vazduhaiz ventila-

c:~ne komore koja se nalazi ispod sale, Glavni kanal, kaka se .vidi na 8l. 188, ide od komore pa se ~ \~

U dva odvo~na kanala a iz svakog od njih vazduh se u salu ubacuje kroz 2 izIazna otvora re a proracunau dimenzije kanala.

Usvojene brzme vazdusne u glavn?m kanalu u glavnun deonicama u krajnjim deonicama na izla~nim otvorima u venulacionoj komori

koleno prosirenje preseka suienje preseka racva

struje su: 6,0 ms-I 40 m g-I 3'5 ms-1 3:0 m g-I 2,0 m

0,25 OAO 0,30

l:

0,50 =.~

1,45 ---

kanall 2 i 3: 0,25

koleno raeva

8- 1

~"--

Presek glavnog kanala

Al=-2_~

K

3600" VI

,

kanali 4 do 7: koleno

"'.

ulazna resetka:

6000 ""3600~ = 0,28 m 2

=

prema T - 73

Uzece se pravougaoni presek sa stranama:

=

A=

0,30

A, - = 0,5 A t

4,9

t

5,50

A,

(0"

~

0,50 0,75

0,5

a="O,6m;

I Kanall

b = 0,5 m;

Al

= a' b =

0,3 m2

Deonice 2 i 3:

zadriavajuCi a

=

SIika 188 -

v'" /)$/2

0,6: b

Deonice 4, 5, 6 i 7:

=.....

0~! 0,6

=

0,35 m

Shema kanala

z:-!-,-T-v--'I-a----b 3

hr.

m

1 2 4

28 3 5

I

1

I

Im

1,45 0,75 0,30

5-

1

1,671 0,83 OA2t

D

L·R

m

m

m

Pa

0,601 0,60 0,34 1

0,501 0,35 ' 0,35 1

0,55 0,45 0,35

6 5 3.5

0,66 0.36 0,44

18.44 1.08 2,26

£-1 32,36 7.35 2.26

Ulazni otvor

4,9

2

11,77

Izlazni otvor

5,5

3

30,40 49,03

Pad pritiska u filtru Pad pritiska u grejacu

I

_____1_

39.23

299

298 povrliina za perforaciju:

.:z:a protaCu~ snage ventilatora usled simetricne raspodele dovoljno je uzeti jedim stranu razvodnth kanala 1 otPOtC na ulazu, izlazu i u komori. Merodavan pad pritiska je:

A

=

0,6' L· E

=

Pfl "" 50,80 + 8,43 + 2 . 4,51 + 11,77 + 2 ' 31,38 + 49.03 + 39,23 '" 231,04 Pa

Iz (7.23): VI)

Snaga ventilatora:

= A·

0,65

= 593,6

=

fb'Wa=

600 W

3600.A-:-V;;

tj, Va

=

8 mm:

ilJ

=

0..8;

Uzeee se za

n

1z T-77:

Ul a

A ~ -Visina otvora a

= 0,15

=

748

= 0,148 m '

m

Sidna otvora: b

0,148

~ ~-

0,15

=

0,99 m; usvaja sc 1,0 m

Izlazna brzina vazduha: Va

Vo = Ao

=

0,28 -~ 0,089

=

3,15 m 5- 1

Odnos me!iavine na haju mlaza: 'V'"

-

Vo

~

Vo 2, Va

=

0,006

An'4

~

--

=

0,B64'4 - - - - - - - -.... 0,64' 10-4 • n:

17200

0,297 m

0,8; ilJ = 0,75

0,8' 0,75

= 3,5-:-0,8

"" 0,092 m =

0,089 m2.

-~:Q~~-

IZMENA TOPLOTE KOD KLIMATIZACIJE

U sistemima za klimatizaciju treba razlikovati dYe vrste izmene toplote, bilo da se racli 0 zagrevanju za vreme zimskih perioda iii 0 hladenju za "feme toplih dana. PITa je izmena toplote koja se vdi usled klimatskih uslova za pojedinu "rstU i narnenu objekta, Druga izmena toplote se vrSi jos i da se, pored zadovoljenja uslova za prvi slucaj, dovedeni vazduh vlaii Hi su.si, zagrevanjem odnosno hladenjem. Pored ovoga moze nastupiti izmena toplote u komori i kanalima ukoliko nisu specijalno izolovani a mreza je razgranata. 748-J

Potrebna kolicina toplote

Ukupna koliCina toplote QGR koju tro.si jedan uredaj za klimatizaciju za zagrevanje moze se predstaviti sledeCim izrazom:

[W] ~

3,15 2· - .. 0,25

~

Za istu prostoriju fditi ubacivanje vazduha kroz pcrforiranu tavanicu. Slobodan deo tavamce Je 60%.

Brzina Vo prema (7.25):

gde Qc predstavlja ce10kupnu kolicinu toplote koja je potrebna za zagrevanje zgrade i proces klimatizacije a Qu toplotu ko;a se proizvede u zgradi, pri cemu je:

[W] -

(7.26)

25,2

Pn.mer • 3.

Vo = H TV

1 O,0167' Vn

Korak za faspored

5,3

5,3' 0,28 0,25, 20 =

=

0,0167
D2., r.

Ao

1

360~i44' V Il

An = 144· 0,004"" O,864m 2

6'~ 3600

=

=

< 0,2 m S-1 Broi rupica: precnika D

6000

K'

Vo

Provera brzine na kraju zone ffieiianja:

Primer_ 2. V jednoj sali, Cije su dimenziie: duiina L = 20 m, sirina E = 12 m i vhina H = = 4,5 m treba kraz otvore na uiem zidu ubacivati kolicinu vazduha v = 6000 rnll/h. IZl."aeunati brzinu ubacivanog vazduha, prese{otvora i odnos ffidavine na kraju vazdusnog mlaza. Usvojice se 6 izlaznih otvora pravougaonog preseka. Koliana vazduha hel, jedan otvor:

Vij =

W a ' ib'

6000

Vo

1,67·231,04

0,6' 20 . 12 = 144 m 2

Gramea meSanja:

1 = 3,5 m S-l

(7.27)

300

301

Ovde je:

koliCina toplote racunata fla osnovu celokupnih gubitaka toplate u zgradi pokazanim naCinom U odeljku 3. kolicina topiote koja je potrebna da se zagreje spol;ni vazduh koji se uvodi fadi provetravanja koliCina toplote utrosena za vlazenje vazduha koliCina toplote koja se gubi u komori i u kanalima ukoliko postoje (ohitno kod vecih i razgranatih instalacija).

Za iznalaz-enje potrebne kolicine toplote i kolicine vade za vlaienje vazduha sluze sledeee re1acije:

Kolicina toplote koja je potrehna za zagrevanje vazduha za provetravanje iznosi:

(7.31)

Qh

Q,

rQ, ~_~,. epCtu -t,) I

kolicina uvedenog spoljnjeg vazduha [kgh- ] masena kolici1}a toplote vazduha [J kg-I K- 1 ] tu - temperatura vazduha u prostoriji koja se klimatizuje [OC] ts - temperatura spoljnjeg vazduha [OC]

Qw = [G, (xu - x,) - (G WL U

cp

(7.30)

a prema (7.28):

1

Gs -

= G w . Xu

i1i fclenjem po G w :

(7.28)

[W]

gde ;e:

--• Xs + G w + OWL + G WM

Gs

+ G WM )]· /;. i

[W]

(7.32)

ovim jednacinama su:

G, x,

kolicina ubacenog spol;n;eg vazduha [kgh- i - sadria; vlage spoljnjeg vazduha [g kg -']

Xu

]

saddaj vlage vazduha u prostoriji [gkg-l] kolicina viage koja ispari sa osoba u prostoriji [gh- 1 ] kolicina vlage koja ispari sa masina i uredaja u prostoriji [gh -1]

Potrebne koliCine vazduha koje se obnavljaju po osobi i ucestanosti zamene za neke slucajeve vee su date na pocetku ovog poglavlja (T - 72). I u ovom proracunu kao i kod proracuna gubitaka toplote u zgradama ne uzimaju se ekstremni klimatski uslovi. Potrebno je proveriti jos i pod kojim uslovima izmene vazduha je utrosena veta koliCina toplote jer se moze desiti da je pri visa; spoljnoj temperaruri potrebna veca koliCina vazduha a sa tim i apsolutna veta koliCina toplote za njegovo zagrevanje nego pri neko; niZoj spoljnoj temperaturi. Na primer, pri spoljnoj temperaturi od - 20°, ako se unosi 10 rn3 vazduha po osobi na cas, da se ova kolicina zagreje na sobnu temperaturu od 22° (ovo je tU-min za klimatizovane prostorije gde borave I;udi) potrebno je 147 W, dok pri spol;no; temperaturi od +5° ako bi se unosilo 30 rna po osobi na cas a vazduh zagrevao na istu unutrasnju temperaruru od 22°, potrebno ;e 184 W. T oplota za ovlaiivanje vazduha Qw je potrebna za isparenje vode i unosi se bilo zagrevanjem vazduha iIi vode a moze i kombinovano. Ova koliCina toplote iznosi:

Pod prostorijom ovde se podrazumevaju sve one prostorije koje se klimatizuju klima-komorom koja se proraeunava. 1z gornjih relacija se vidi da ee Qw dostiCi najvete vrednosti pri velikim vrednostima G5 sa niskim sadrlajem vlage. Prakticno se Qw odreduje pomocu "i - x" dijagrama. KoliCina viage koja se isparava sa osoba data je u tabeli T - 5. Kolicina vlage koja se isparava sa uredaja odreduje se za svaki pojedini sIuca;. Ovo dolazi U obzir sarno kod narocitih postrojenja, uredaja i laboratorija. Sadrzaj vlage vazduha koji se dovodi u prostoriju nalazi se iz izraza:

(7.29)

(7.33)

[W]

gde ;e: kolicina vode koju treba ispariti za vlaienje vazduha [gh-l] kolicina topiote potrebna za isparenje I kg vode [Whkg-l]

G WL -

GWM -

odakle:

ovde je: G x

kolicina dovedenog vazduha u prostoriju [kg h -1 ] sadria; vlage dovedenog vazduha [gkg-i]

KoliCina toplote D.. i malo se razlikuje od toplote isparavanja pri temperaturi vazduha koja vlaela iza ovlazivaca.

748~2

Ako temperatura vode za vlazenje iznosi oko 10° a krajnja temperatura vlazenja se krece u granicama od 12 do 15° onda ce poirebna kolicina toplote biti /;. i ~ 686 Whkg-l

VeliCinu gubitka u komori i kroz kanale Qk koji nisu dovolino izolovani treba prokontrolisati i ako su od uticaja treba ih uzeti u obzir. U slucaju hladenja moze se desiti obrnuti sluca; da kolicina topiote Qk prodire ovuda i da zagreva vazduh. Istu kontrolu treba sprovesti i u ovom slucaju.

Gubici toplote QA:

303

302 74i-

3 Toplota proizvedena u zgradi ("dobitak topioteH ) Qu

Ova toplota je dobijena iz navedenih izvora kaje u pojedinim slucajevima treba uzeti U obzir.

[W]

(7.34)

gde je: QL - toplota koju odaju prisutne osobe u prostoriji. Treba proveriti koliki je uticaj eve toplote na ukupnu potrebnu kolicinu i na osnovu toga videti da Ii je treba uzeti U obzir. Ako nisu postavljeni specijalni zahtevi ova toplota se moze zanemariti kada na prosecan broj oBaba koje se nalaze u prostoriji dolazi preko 25 rn3 prostora. ~ - topiota koja se proizvodi raznim uredajima iIi intenzivnim osvetIjenjem. Kada je uticaj ove toplote ispod 3% na celokupnu potrebnu koliCinu, moze se zanemariti. QR - toplota koja je jednaka jaCini svm radijatora koji se nalaze u prostorijama koje se klimatizuju, ukoliko postoji drugi sistem grejanja. U pronvnom ova; toplotni dodatak QR otpada.

748-4 Kolicina toplote u pregre;acu i dogrejacu Kada se u sistemu klimatizacije ne bi vrsilo regulisanje vlainosti vazduha onda bi se kolicina toplote potrebna za zagrevanje mogia unositi sarnO u jednom zagrejacu. Ali kako u ovim sistemima pored temperature i vlainost vazduha mora biti regulisana u odredenim granicama onda, da bi se to mogio postiCi, hladan vazduh se prethodno propuSta kroz predgrejac koji mu podizanjem temperature poveeava absorpcionu moe viage tako da prolaskom kroz ovlazivac, koji zatim sIeduje, vazduh se ovlaii skoro do svog zasicenja. Ovo omogueava da se posIe toga u dogrejacu regulisanjem temperature vazduha regulise po zelji i njegov stepen vlaillosti. Pri ovome treba utvrditi oeinos toplote koju je potrebno uneti u predgrejac a koju u dogrejac. Pod pretpostavkom potpunog zasicenja vazduha prolaskom kroz ovlaZivac Ci ako to nije potpuno ali ovom pretpostavkom se neee uCiniti veca greska) ova; odnos se najzgodnije odreduj~ pomoeu tacke rose Cijom se onda poznatOm temperaturom odreduje i entalpija smese para-vazduh. Ako sa Ql oznacimo koliCinu toplote koju daje predgrejac a sa Q2 koju daje dogrejac, onda ce u pretpostavljenom slucaju njihov odnos biti: IQ I

1

.

.

tw-Zsm

Ii

10=~~!

Entalpija smese ism nalazi se iz odnosa dovedenog sVeZcg vazduha G s i i8koriscene koliCine kruznog vazduha Gu na osnovu obrasca

(7.35)

(7.36)

gde ie: t~

Za predgrejac treba uracunati pored toplote za vlazenje jos i toplotu za provetravanje. U dogrejacu se uracunava i toplota za zagrevanjc prostorija prema utvrdenim gUbicima toplote. Primer. U jednu prostoriju se dovodi kHmatizovani vazduh cija je temperatura ta = 26° i sadriaj vlage Xa = 10 gkg-l U komori se ostvaruje mesavina kruinog i svezeg vazduha U odnosu 3 : 1. SpoljID vazduh ima temperaturu ts = -10'" i relativnu vlaznost q:;$ = 65°<,. Temperatura u unutrasnjosti prostorije se odriava na 22°. Treba naci odnos koliCina toplote koje se dovode ,u pregrejac i dogrejac. 1z "i - x" dijagrama se nalazi da je:

is

entalpija smese u komori ispred predgrejaca iw entalpija smese iza ovlaiivaca td entaipija smcie iza dogrejaca Napominie se da ie kolicina toplote iz (7.26) QGR = Ql + Q,. Ukoliko se topiota za vlaicnje delom dovodi i zagrevanjem vode U ovlazivacu, gornji tzraz se ne moze direktno primeniti vee treba kolicllU toplotc dovedenu U ovlaZivac oduzeti od Ql.

=

-1,8; iu

=

10,7; iw

entalpija smese . Ism

=

- 1,8

+

=

9.,3; id

3· 10,7

-"---1+3--

=

12,3

= 7,6

odnos toplote: ~=~3-7,6 =1,7 = _ _

Q2

12,3 - 9.3

3,0

1,77

748-5 Kolicina toplote koju treba odvesti hladenjem Sistem klima-uredaja, u toplim perionicama kada je spoljna temperatura veca od temperature koju treba odriavati u unutrasnjosti prostorija klimatizacijom, ima za zadatak da odvodenjern toplote izvrsi hladenje i suSenje vazduha. KoliCina toplate koju treba ukloniti odvodi se ukljucivanjem hladnjaka (shema na s1. 161). PreCiscavanje vazduha i eventualno drugi postupci sa njim vrse sc na isti naCin i pomocu uredaja u klima-komori kao i u zimskim danima prilikom zagrevanja Ukupna kolicina toplote koju treba odvesti hladenjem QHL (jaCina hladenja) sastoji se iz sledecih delimicnih koliCina toplote:

19

gde ie: ism

entalpija spoljnjeg vazduha.

HL

= Qp

+~u +Qs +Q[{J

[W]

(7.37)

gde su:

Qp - koliCina toplote koja spolja prodire u zgradu Qu - koliCina toplote koja se proizvede u unutrasnjosti prostorije, Qs - kolicina toplote koja se uvodi spoljnim vazduhom i OK - koHCina toplote koja se proizvede u kanalima prodorom topiote i radom ventilatora.

305 304 748-51Toplota Qp

KoliCina toplete Qp sastoji se iz teplete koja prodire usled temperaturske razlike kroz zidove, vrata, prozore i dr. (QIt) i toplote koja prodire u unutrasnjost prostorija lisled uticaja suncevog zracenja (Qz). Tako je:

Qp= Q.

+ Q,

2a tacnije proracune autori podataka prema kojima je izradena tabela T -79 (Cammerer i Christian) prepofuc:uju da se izvrsi korekcija proizvoda Apr' Jz' B z U izrazu (7 AO), ked prozora koji gtl povllceni u udubljenja zida zbog smanjenja efekta zracenja lisled zasencenja. Ako je sirina prozora E, visina H i dubina F (slika 189), onda se umesto proizvoda (Apr' J z . B z) unosi u izraz (7.40) sledeca vrednost:

Q'",. = (J,'H'E-Jv'H'P-J"E'P)B,

(7.38)

[W]

KoliCina topiote Qh se racuna na isti nacin kao i p:oracun gubitaka .toplote iz temperaturske razlike i- koeficijenata prolaza toplote kO)1 )e pokazan U odelJku III. Kolitina toplote Qz delimicno prodire kroz prozore (Qpr) a delimicno kroz zidove (Q",), tako da je:

gde je:

Utica; suncevog zracenja, koji ponekad moze hiti dosta osetan, livodi se li proracun na nekoliko natina i to zasehno kroz prozore i zasebno krez zidove. Ovde ce hiti izloien uproscen naCin proracuna.

Jv

Q'p,

J,

748-52Proraeun prodora toplote kroz prozore QPT

Specificna kolicina toplote lisled prodora topiote kroz prozore pod uticajem suncevog zracenja povecava se za qz = B z ' Jz. Ovde je Cinilac Bz - koeficijent propustljivosti zracenja - za jednostruke i dvostruk.e prozore razlicit i to:

Bz = 0,9 za jednostavni prozor

T -79

Koeficijent zracenja J z nalazi se u tabe1i T - 79. Kao sto se vidi on zavisi o~ doba dana, orijentacije povdine koja se zrac! i od godisnjeg doba. Vrednosti u tabell T - 79 racunate su za mesee juli kada se smatra da je suncevo zracenje najjace. Ova merenja su vrSena u Nemackoj i za naSu zemlju, se mogu koristiti. Ukoliko bi s~ ieleli jos precizniji rezultati trebalo bi izvrsiti opite i korigovati vrednosti u tabell. Ukupan specifieni prodor toplete li prostoriju bio bi: - - _..• •.. (7.39)

__

Ukupna kelicina teplote hoz povrsinu prozora prema tome je: Qp, = A p, [k p, (t, - tu) .--_..-

- - _..

ovde je:

Ap, kp, t, tu

J,

__

Prozor u udubljenju

Koeficijent zracen;a

,...--.....,--

B z "" 0,81 za dvostruki prozor

I,

Slika 189 -

+ B,' Jd

povrSina prozora [m2] 1 koeficijent prolaza prozora [Wm- 2 K- ] temperatura spoljnjeg vazduha [0C] temperatura unutraSnjeg vazduha rOC] koeficijent suncevog zracenja [W m -1 ]

[W]

(7.40)

Doba dana

topleta keja prodire usled suncevog zracenja kroz uvuceni prezor [W:] koeficijcnt zracenja iz tabe1e T -79 za pevrsinu u ravni prozora [Wm-2] koeficijent zraccnja iz tabele T -79 za povrsinu erijentisanu isto kae vertikalna strana udubljenja prozora [W m -'] koeficijent zracenja za horizontalnu stranu udublj~nja [W m-']

za mesec juli [Wm- 2 1

.......-.

---·-----------1

Povrsina zida orijentisana prema --,---,--.:.c;==:.;==

JI

SI

5 6

314 477

10 11 12 13 14 [5 16 17

64

291 512

i 1H I i!~

I__i~

Jz

i

407 '221

! I I I'

99 250

J II

512· 436! 302 I 122

I I I

.__

JZ

Z

I!

!

--~----,

S2

320 395 430 395 320 289 70

S!

!

I

I I

H·· onzontalne ! povrsine

..--~;-! 169

I.

151 163'

\

52

~~~

52

727 814 843 814 727 605 454 308

II

1~! [' 2b~

(7.41)

[W]

Ii

122 302, 436 221 512 407 529 547 483 611 372 599

I I

64 238 377 ~ 477

J____""~_.___I___-'-_2_~g__'_~_1_i_. .I___ji_~_...:.. __~_~_f_.__

I1j

Primeri I. NaCi prodor toplote lisled suncevog zracenja kroz jedan dvostruki prozor sirine 2 m i visine 1,5 m u ravni zida. Spoljnja temperatura £1) = 3Y, unutrasnja temperatura tu = 26°, doba dana je 15 casova, prozor je okrenut jugozapadu.

307

306 1z tabele T -79 nalazi se da je J z = 529 W m -2. 2 Za dvostruke drvene prozare iz T-14 nalazi se da je kPr = 2,8 [Wm KJ Povrsina prozora je 2· 1,5 = 3 m 2 Otudaje:

Qp, ~ 3 [2,8(32 - 26) + 0,81 ·529

J ~ 3· (19,5 + 429) ~ 58,5 + 1286 = 1344,5 W

Vidi se da je uticaj zracenja na prodor toplote veoma znacajan.

2. Na spratu ispod prozora u prethodnom primeru nalazi se 1?rozor iste v~~ Heine sarno je upusten u zidu za 30 em. NaCi prodor topiote ~rc:z ovaJ prozor uzeVSl U obzir efekat zracenja ali umanjen lisled senke u udublJcnJu. Za ovaj slucaj je:

J, - 529 Wm- 2

orijentacija )Z

Jv Jh -

SZ za horizontalnu povrSinu

238 605

"

l ,.

(26·- [u)

I ako se nasa zemlja nalazi izmedu 41 0 i 47 0 geografske sirine dok se kod nas nc izvrse potrebni radovi za donosenje opstih nonni za ovu vrstu proracuna, OY1 podaci se mogu bez vecih greSaka koristiti.

Q'p, = (529· 1,5 ·2- 238 . 1,5 ·0,30 - 605 . 2 . 0,30) . 0,81 = 905 W

T- 80

Efckat zracenja je umanjen za ovaj prozor zbog senccnja u iznosu:

1349 W - 905 W = 444 W ij. za 33%. Radi smanjenja efel1:a suncevog zracenja mogu se upotrebiti kapd na prozorima iIi zaluzine. Ovim naCinom zracenje se smanjuje za 25 do 35%, 748·53 Pl'ol'acun pl'odora toplote kroz zidove

Prodor toplote spolja kroz zidovc) tavanice i krovovc, vr~l se ~a. izvesnim zadocnjenjem usled njihove akumulacije taplote. Ovo zadocnjenJe zaVlSl od debIjine i vrsre marerijala pregradnih povrSina. Kada rreba uzed U obzir i efekat suncevog zracenja stvar postaje jos slozenija, U prakticnim racunima se primcnjuju uprose-cni nadni rada na bazi rezultata postignurih opitnim merenjima. Jedan od natina koji je uveden u SAD je pomoc:u ekvivalentne lemperalurske razlike D. l (Heating) Ventilating) Air Conditioning Guide 1958). Masena koliCina toplote koja prolazi kroz zid iznosi prema ovom naCinu proracuna:

(7.42) k za t' E -

Vrednosti za t3.l pod gornjim uslovima za zidove date su u tabeli T -80 a za krovove u tabeli T -, 81. Pozitivne vrednosti .6.l se odnose na prolaz toplote prema unutrasnjosti prostorije dok negativne vrednosti znace da zid oduzhna toplotu iz prostorije. Ukoliko je lu < 26° onda se !ll iz tabele T - 77 povecava za tu razliku, tj. nova vrednost ekvivalentne temperaturskc razlikc sa kojom trcba racunmi, iznosi:

l> [' = l>

Otuda je prema (7.41) za ovaj prozor:

gde je:

Ekvivalentna temperaturska razlika 4 t predstavljena je tabelamo pri cemu su obuhvaceni svi uticaji na prolaz toplote kroz spoljne zidove, uticaj doba dana na tern· peraturu zracenja (tz) i uticaj akumulacije toplote u pregradnom zidu. Tabelarne veli· 0 cine se odnose na temperaturu vazduha u prostoriji t u := 26 i na spoljnu temperaturu 0 0 te := 35 • Promena dnevne temperature je uzeta za 20 , a jacina zracenja je racunata 0 za 1. avgust na geografskoj sirini od 40 •

koeficijent prolaza toplote kroz zid [W m- 2 K -1] fiktivna spoljasnja temperatura usled koje se vrsi prolaz taplore kroz zid ka unutrasnjoj prostoriji gde vI ada odredena temperatura ttl.

Ekvivalentna temperaturska razlika D"t za zidove

eel

309 308 748-54 Toplota Q ..

Ekvivalentna temperaturska raZlika I:1t za krovove ["'C]

T - 81

Vreme h: Konstrukcija laka srednja

I

8

_I~J~J

\I

16

u send

-7,4 -6,3

1,5 -0,8 -3,0

-1,9

-5,2 -6,3 -6,3

-7,4

teSka

14

-4,1 --5)2

2,6 1,5 -0,8

18

20

1,5 I,S 0,3

-0,8 0,3 0,3

Ova toplota je proizvedena u unutrasnjosti prostorije od Ijudi QL i od masina, uredaja i osvetljenja QM, tako da je: C7 43)

22

24

--4,1

-5,2 -1,4 -0,8

-1,9 -0,8

osuncani

Laka konstrukcija drvo 25 mm izolacija do SO mm

22,S

14,1

0,8

---------------"~'~-

Srednja konstrokcija beton 50 mm izolacija ill drvo do 50 rom beton 100 rom izolacija do 50 rom

26,9

20,9

8,6

0,2

..- .

-3,1 -5,2 ._-----.

-2,4

10,0

19,2

24,6

20,8

11,7

2,4

-1,9

-4,1

-5,4

4,9

14,2

20,6

21,8

15,7

6,4

1,2

-2,1

18,3

17,6

11,5

4,3

1,1

16,5

17,6

12,6

5,3

2,1

-~-----

TeSka konstrukcija beton 150 mm beton 150 mm i izolacija 50 mm

-3,3

-2,3

7,0

14,3

-2,3

-2,3

5,0

12,3

en:

=

0'. .. (X.

= =

1

~? -+- 0,04

8

1,4

~_----l

h: I

---l- __

0,10

12

17,5

14

16

3,8

6,5

istocni zid: A· k·!':. t = 20 1,38·l::.t juini zid: = 25 ·1,38· I::. t

18 2,6 7,5

20 2,6 4,0

---

= =

27,6!':. t 34,5 !J. t

doba dana , h : i __ 12_ _ ~ __ ,~.~~ 18 20 ---------is-tocni zid~---'---r 224 224 130 72 72 juini zid [Wl ~ 73 131 224 258 138 _ _ _ _ _ _ _ _ . __ _ Ukupno [Wl 151 --355 --3-~330-2-W-=

sijalicno

I

1

5 10 15 20 30

do do do do do

10 30 30 40 50

fluidno 2 do 4 4 do 7 5 do 10 7 do 14 10 do 17

24", onda se

toplote zbog hladenja i susenja vazduha

Ako bi se vazduh hladio bez susenja onda bi se odvedena koliCina toplote maseracunala prema jednaCini (7.28). U ovim proracunima razlike u masi i noj kolicini toplote usled razlicitc apsolutne vlaznosti vazduha odnosno temperaturske razlike, zbog neznatnog prakticnog uticaja mogu se zanemariti.

Prodor toplote Q

Aka bi trebalo racunati za t ..

Pozorista Rcstoranl, obiene radionice Ustanove, kance1arije Skale, robne kuce Crtaonice, fina mehanika

748~550dvodenje

= 0,725; k = 1,38

---'-'~8~-8,i~~2,1

Vrsta prostorije

_?_

17,5

Ekvivalentna temperaturska razlika 2l.t: doba dana istocni zid "C juzni zid 'C

------~ ..- - - - -.. ·~"-·'-----E=-lec-k-tr-:-iCn:-O-o-'-v-et-C,Jc-·e-nc-;e-:CW:-~::;-----"-l - - - -.. --~.-~ .. -----~--,- .. -.---~-~ .. -~~- i

----_.

Koeficijent prolaza toplote k: Za beton ).. = 1,4 koeficijent prelaza sa -Zi?;l unun:a kaefkijent prelaza na zldu spol)a

k

Toplota koja se razvija usled unutrasnjeg osvetljenja treba takode da bude uzeta U obzir. 0 nacinu i jaCini osvetljenja podatke treba da dostavi projektant objekta. Ukoliko se sa ovim ne raspolaze za proracun ove topiote moze se uzeti 0,20 W po 1 luksu i 1 m 2 povrsine poda, ako se radi 0 sijaiicnom osvetljenju. Za elektricno fluidno osvetljenje (neon, fosfor) jaCina je 1/3 od sijalicnog tj. 0,7 Wlx- 1 ·m- 2 • Za jaCinu osvetljenja nekih prostorija moze poslliZiti tabela T-82: T~82

. ' d tak b t a od 20 em oblozene izolacijorn Primer. Jedna prostorija na uglu una zldove 0" og e.?n A 20 m2 drugi je okrenut debljine 4 i), = O::~O. Jedan z id je2pru~ma i,s;o~,u ;~p~~~~:~Uje 't~~= 26 c • 'Odrediti kolicinu 2 s rema jugu lrna povrsmu A = m. nutrasn)a rk ~ajveceg prodora toplote pomocu ekvivalentne temperaturske raz 1 e.

_1

Toplota koju odaju Ijudi Q data je u tabelama T-4 iT - 5. Moze se racunati da je toplota koju proizvode masine i razni uredaji 0,2 do 0,5 njihove ukupne nominalne snage prema broju casova iskoriscenja dnevno. Snaga masina je data u njihovim karakteristikama. Ukoliko uredaj sluzi za proizvodnju toplote (npr. elektricni grejaCi, stednjaci i s1.) onda se uzima u obzir njihova ukupna jas:ina pretvorena u toplotu.

t..t pov~cava za razliku (26 _. 24)

=

2~.

Koliella spoljnjeg vazduha koji treba obnavljati u prostorijama date su u pocetku ovog poglavlja (T - 72). Kako se vidi ove koliCine mogu varirati u zavisnosti temperature spoljnjeg vazduha. Kada se vazduh hladenjem istovremeno mora i susiti do odredenog stepena vlaznosti, sto je siucaj kod klimatizacije, onda se izdvojeno; koliCini vlage mora oduzeti i top Iota isparavanja. Za odredivanje ove toplote, odnosno jaCine hladenja U ovim slucajevima je jednostavnije u proracunima sluiiti se entalpijom vlainog vazduha a promenu stanja sledovati po ,,£ ~ x" dijagramu.

310

311

U manipulaciji sa veliCinama u "i~x" dijagramu treba dobro obratiti paznju na upotrebu njihovih dimenzija. U ovom slucaju sadriaj vlage x treba izraziti u kg/kg suvog vazduha a entalpiju i u kcal/kg s.v. Ake je na dijagramu "i ~ x" (51. 190) u tach U odredeno stanje vazduha u prostoriji onda -ce se stanje dovodenog vazduha dobiti u preseku pravca promene 5tanja koja polazi od Tacke U do linije temperature td' Temperatura la, kao sto je poznato, odreduje se zahtevom da temperaturska razlika (tu ~ td) bude u granicama 6° do 8°. Ovim ~ L naCinom nadena entalpija id omogucava da se dobije potrebna kolicina vazduha Gd .. Ta~ HiIlr.,Io,f".,E.IfI;><0

Izdvojenu koliCinu vlage Gw nalazinio pomoc:u izraza (7.31) a apsolutnu vlaznost uvodenog vazduha Xd 1Z (7.33). JaCiua hladenja spolj!J.jeg vazduha sa odvajanjem koliCine vIage G w anda iznosi:

[W]

(7.44)

!::..i je izvedena koHdna tapIate hladnjak:::-'ffi radi izdvajanja 1 kg pr:.re, indeksi s i u odnose se na spolja!inji i ullurrasnji. Dei3ava se da je fadi sllscnja vazduha potrebno i dalje snizavanje njegove temperatu:.-e ispoc one k-Jja je potrebna za hladenjc prostorija, U ovakvim slucajevima l!voden1 vazduh sc na kraju mora jos dogrevati. Ovu kolicinu toplote trcba dodati kac dodatak jacini hladenja u proracunu i sa tim izvrSiti ispravku za i'l.i, sto se moze direktno ustanoviti u "i - x" dijagramu.

"

I

U postrojenjima klimatizacije S3 duzom kanalskom mrczom i niskim temperaturama prolaznog \'uzduha treba uzcti U obzir i ovu izmenu toplotc a takode i toplotu koju odaju ventilatori. Neki sigurni podaci se u ovom pogledt: ne mogu dati, jer ni podaci 0 koeficijentima prolaza toplote i okolnim temperaturama nisu dovoljno taeni. Treba izvditi nnjrcalnije pretpostavke a za ventilatore koristiti sto je vee reeeno 0 ociuYanju toplote masilla

U procesu klimarizaeije pokazano je da su veliCine stanja vazduha w medusobnoj vezi. Pri resuvanju zadataka u vezi o\'ih odnosa korisno sluzi "i ~ x" dijagram. Ovdc ce se izneti izvesni karakteristicni odnosi za uslovc 1ctnjeg rada u kijmatizovanim prostorijama pri cern,) je i promaja ubacivanog vazduha ogranicena jer je tada i jadna hladenja najveca, Ako je jaCina hladenja tj. kolicina toplote !coju treba odvesti 1Z prostorije Qv a koliCina vlage G l1 • onda Sll II vaznosti sledece reladje:

GIV = G,z (xu ~

--~--.-.'

gde je Oa koliCina dovedenog vazduha [kg h-1l Indel~si diu se odnose nn smnje dovedenog i unutrasnjcg vazduha. Pravae promene stanja vazduha izrazen je sa:

Qv = ~~"~-=--!:~ Gw

.

Xu~Xd

.. "

'749"" PRORACUN JEDNOG KLIMA-UREDAJA

.. Ceo, postupal:: oko odredivanja podataka opterecenja, karakteristicnih tacaka stanja i dimenZlJa khma-uredaja pokazace se na jednom primeru.

U jedno] prostoriji Instituta gde se nalaze uredaji za merenje i ispitivanje treba preko cele godine odriavati konstantnu temperaturu i vlainost. Zahtevi su:

[kgh -']

Xd)

(7.46)

I

Zadatak.

[Wl

id)

tu~td

Kada se U ovakvim proracunima konst! entalpija vlainog vazduha onda u medusobnim relacijama kod toplote QD treba SL 190 - Pravac promene stanja vazduha uzeti u obzir i toplotu isparavanja i toplotu u £ - x dijagramu koju odaju osobe u prostoriji (120 W po osobi). Stanje vazduha za redovno, zagrevanje, hladenje i vlaZenje odreduje se izborom odnosa koliCina spoljnjeg vazduha pri krajnjim zimskim uslovima.

748*6 Odnosi veHcina stauja vazduha

~

I-~d = . Q~~=-I

~

748-56 Toplota koju apsorbu,e vazduh u kanaIima

Qn = G d (iu

ko je:

'""-E

(7.45)

Temperatura: til. = + 20° Relativna vlainost: :PI! = 50% Krajnje vrednosti spoljnih klimatskih uslova: Za leto t& = 35", :p. = 35% za zimu ts = -1O"~ :ps = 40% Temperature susednih prostorija:

U ,;i - x" dijagramu ovom praveu promene stanja odgovara prava sa na. OD = -t:.i prema .. .... 0 (v. IVlcnu .. pbom =-ImlJl t = razmeru ) . Gw flx

za leta t = +25" za zimu t = +15 Temperatura podnuna t

=

+15

0

313

312 Osnova prostorije pokazana je na sL 191. Spoljni rid jc okrenut preroa zapadu. Konstrukcija:

denja raeuna za 16 cas. Za druge gradevinske uslove proverava se za kaje daba dana uzeti najvecu vrednost. Povrsina spoljnjeg zida.

Zid od punth opcka debljine 30 em zajedllo sa zavdnim slojem, pecka koga je ploca od iverice 2 cm. 4 prozora (dvostruki) visine 1,5 m sirme 1,2 ffi.

Unutrasnji zidovi:

Opekn na kant 12,5 em, obloieni plocom od iverice od 2 cm.

800

--

Pogonski fluid: ~ara

niskog pritiska. (10 kPa) i voda za hladenje

od +8°,

15· 3,5 - 7,2

Qza

46.8· 1,16 (26 - 20 + 0,3) "" 350 W

46,8 rn2.

=

749-13Prodor toplote kroz unutrmn;e zidove, plafon i pod Qu

Pod i plafon:

Armirani beton, 15 em sa cementnim slojem i lepljenim parkctom na bitumen.

A

ks -I

749~l1Prodor

~

+0,81·611 Wm- 2 ]

""

10

Osnova klimatizovane prostorijc

I

I I I! 1 I ,

30 20

Slika 191 -

3900W

I 40

'"

I

2

4

o

/

/ I

6

8

Slika 192 -

i -

10 12 1<

1,63

deblJma

5

i .S 1

I

4

Ii

:g

.~;r;;

m!

pJ:--+-15-'-"'j"2-

15,0

TV II UZ SI UZ, I J UV UZ, J

15,0 8 15 1 8

I

~§

154-2 12,5+2 12,5+2

12,5+2

i

171

6 povrSil1e

8

Ilf! "i t"

m

8. I J5

I

roll

l i

'ilL

'k?'

roll

~i

I

;:J q

ro 2

1

8 3,6 3,6 2 3,6

120 28,8 54 2 28,8

2

I

QH

k(t,_tu)iD;;.~'-

2

w I

t

120 11.91 ·"1-5: 28,8 1.29 +51 52 1,29 +51 2,0 i 2,32 28,8 i 1,29 +5,

+51

I

Itopiotci

-Im- WK I iW iI "Cj

12~ba oddjenj. z,;:::o II~:~~~~:

8

13~1

_!

--"--_: 10 12 - proracun dobttka toplote

-8,14\--980 9,91 6,45 6,45 11,63

i I

I

~~J

1170 1901 3451 251 190 940 i

I

749"14Jacina unutrasnjih toplotnih izvora

j--.....

/'

~

em

Iz jednacine (7 AD) izlazi: Qpr = 4· 1,5m 2 -1,2 {3,3Wm- 2 K- J (34 - 20)K +

r __,~o~b~raCul1

1__3_ _ \_

;: I

8 I J5

Najvete zracenie l1a zapadnom zidu u 16 Casova. Koeficijcnt prolaza kroz prozor (tabela T ~ 14), k pr = 3,3 [Wm- Z K- 1 ]. Spoljna temperatura u 16 cas. (prerna dijagramu 8L 192) ts = 34°. JaCina zracenja U 16 cas. (T - 79) J. = 611 [Wm-~K-ll.

~

Prodor toplote Qu

II_~' ~

toplote kroz prozore

k

Za unutrasnje povrSine radi se formular, slicno kao za gubitke toplote.

-I

749"1 Proracun opterecenja hladenja

k = 1,29Wm- 2 K- t k ~ 1,94

Za unutrasnje zidovc (tab. T-ll) Plafon (tab. T-16) Pod

\

H=3,6

"-

U prostoriji je prisutno 10 osoba istovremeno. Direktna toplota koiu odaje jedna osoba na 20° pri lakorn radu je 93 W. Otudaje:

~

Q1. =

I I I 16 18 20 22 24

10·93 W '" 930 W

Za osvetljavanje uzete se jacina od 15 W po rn 2 poda. (neonsko osvetljenje). U prostoriji nema masina, taka da je:

QM= 120m 2 ·15Wm- 2 =1800W Otuda:

Qu

=

930 + 1800 "" 2730 W

h

Promena dncvne temperature

749-150ptereeenje hladen;a prostorije

Iz prostorije treba leti izvesti ukupno 749-12 Prodor toplote kroz spoljni zid Koeficijent prolaza taplote spoljnog zida (tab. T-ll) k zd = 1,16 [Wm-tK-1J Vrednost (~t) za 16 cas. b.t = +0,3" Prodor toplote kraz prozore je znatno Yeti od prodora kroz zidove pa se opterecenjc hla-

Qn

=

QpT

+ Qzd + QH + Qu =

U izrazu (7.37) je QD = Qp

+ Qu>

3900 + 350 + 940 + 2730

=7920

W ;;:; 7900 W

315

314 749"16Hladenje i susenje vazduha

TJ prostoriji je relativno mali broj osaba. Zbog toga nema osetnog zagadenja vazduha pa ideo spoljnjeg vazduha moze biti mali. Aka se usvoji dvostruka obnova vazduha na Cas bite Os

= 120' 3,6·2 =

~.zmedl' klima komore i prostorijc kanali su kratki pa $(' moze izostaviti pn)iuz toplate kroz Dilh. Dm"odeni vazduh nn ulazu u ventilator ima temperaturu t/

ta'

864 m 3 h- 1 tj. 1030 kgh~l

= t -d

~----~~----

4050' 0.2-8

=

15

0,45 ~ 14,5"

It "i - x" dijagrama cita se stanje unutrasnjeg i spoljnjeg vazduha~ koje je predvideno:

is= 18,6Whkg- '

Xs

iu =10,70 Wh kg-I

Xu

=

749"2 Nacin rada klima urcdaja

12,3 gkg- 1

= i,25 g,kg- '

Na s1. 193 pokazana

GWL =

10· 40"" 400 gh- I

Onda po jednaCini (7.44) kaliCina taplate koju treba odvesti radi hladenja i Sllsenja spoljnjeg vuzduhu iznosi: Qs

=

S1.:

do sada odredcna stanja vazduna u "i -x" diiagramu. Oznake

Sll;

u

Isparenje vlage od ljudi u prostoriji iznosi:

unutrasnji = kruzni vazduh S spoljasnji yazduh D dovodeni vazduh na ulazu u prostoriju D' _. doyodeni vazduh ispred vcntilatora M ' - mesavina sa 25,5% dela spoljnjeg vazduha

1030· (18,6 - 10,7) + 0,4·590 .. 8420 W

Docnije ce se proveriti da Ii je temperatura vode za hladenje dovolina da se postigne neposredno stanjc vuzduha iii je jos potrebno hladiti i smesu vazduha iii dogrejari. 749-17 KoliCina i stanje vazduha u letnjem radu 749·171KoliCina dovodenog vazduha

Kako je U ovom primeru promena vlainosti neznatna moze se koliCina vazduha odrcditi pomocu toplote prostorije. U jednacini QD = Ga' Cp (tu -

t a)

uzefe se da je temperaturn:J. razlika (t,,~td) = 7° tj. ta = 15", tako da se dobije kolicina dovodenog vazduha. Q 7900 Gd = ~-'---- = - - - - = 4050 kgh- I a;3400m 3 h- 1 Cp (tu- Cd) 0,28·7 Deo spolinjeg vazduha iznosi 1030/4050

='

25,5%.

749-172Stanjc dovodcnog vazduha

Iz G WL = Gd (xu -

Xd)

dobij," se Xd= Xu -

GIl'L --

Gd Ix "i - x" dijagrama nalazimo za

400

= 7,25 - - - = 7,15 gkg-

= 15° i

td

id

I

4050

=

XI!

= 7,15

9,05 Wh kg_I

749·173IzmefiR toplote izmedu klima uredaja i dovodcnog vazduha Snaga ventilatora za dovodeni vazduh pri

P "'" c

1) =

3400· 343 ---~ 3600.1000-0,65

=

SadrZoj

0,65 i procenjenog f:..p = 343 Pa

SHIm 193 =

0 5 kW '

Rad ventilatora pret\'orcn u topJotu Q):,. je Qkv

O~~LW~~~5~~L-J--L-7~O~~--L-l-~~~~~

0,5·1000 W"'" 500 W

Duz

se

~

vloge

Promena stanja u !etnjem periodu

Z:l

X

primer proracuna

pokazuje pioces mesanja spoljnicg i unutrasnjcg \'azduha,

Duz DU promenu stania u prosrorijL

/h!;,sv}

317

316 Osirn toga uertano je podrucje temperature vade, za hladenje na liniji zasicenja koja se zagteva od 8 0 do 15 c • Iz dijagrama se vidi da se Btanje D' ne postiie neposredno hladenjern smese. ~oduien!em pravca taCaka M' - D' do granice zasicenja dobije se potrebna temperatura povrSlfie hladnJaka t < 8"'. Zato se mesavina vazduha rashladuje ua temperaturu obUznje taCke rose ad D' i na kraju dogreje ua D'. Dogrevanje se moie u prednjem slucaju postiCi mdisnjem vaz?uha iz prostori!e sa rashladcnim vazduhom. Ovim se optcrecenje hladenja odriava ua malom mVOll a dogrevanJc sprovodi bez utroska topIate za zagrevanje.

Klima urcdaj prema tome ima jedan "bajpas" kao us s1. 163.

aroda merodavna jeduae-ina za izbor hladnjaka je: 16820 W

149-3 Kolicina toplote za grejanje Polazi se od jednaCine (7.26) radi nalaienja toplotnog opterecenja QGR = QG - Qu. Posto se prostorija mora odriavati na konstantnoj temperaturi i vlafnosti i kada se ne koristi, onda je Qu = O~ zbog cega je

749-21Stanje vazduha za hladen;e i mdavinu

QaR = Qa

Novo stanje vazduha II Oz1a1. i1. hladnjaka) mora lezati na produzenju prave koja spaja tacke U - D' ali jos dosta i1.nad temperature ulazne vode za hladenje (8"). Za procenjenu krajnj~ temperaturu od tJj = 10" dobija se koliCina va1.duha 1.a "bajpas" G koja odgovara odnosu du:h DHjUH za 45% koliCine dovedenog vazduha. Taka kroz klima uredaj prolazi sarno 55% dovodenog vazduha. Time se dobija pravi odnos meiiavine kruinog i spoljnjeg vazduha na ulazu uredaja 11.

G.

0,55· 4050- 1030 -'-~~~ - - - - = 1,17 1030

G,

Toplotni gubici 1.a ovaj primer su (v. odeljak IIp: QaR = 4770 W

'Za zagrevanje spo1jnjeg va1.duha na unutrasniu temperaturu potrebno je ptema jednaCini (7.28) Qs = 1030' 0,24 (20

18,6+1,17·10,7

=-"

1+1,17

749-31Velicine 10°, vlaznost

Xu:::

7,0 g kg-' i entalpiju i H = 7,73

stanja vazduha

KoliCina spoljnjeg va1.duha Gs i pri -10" uvodi se u potpunosti; .,bajpas" se iskljufuje da hi se dovodeni vazduh bez toga morao zagrejati iznad unutrasnje temperature rOOi pokrica toplotnih gubitaka. Tako je

749-22Jacina hladen;a za oddavan;e Qlll,

Gu

7900 + 8420 + 500 '" 16820 W ispted

QHI, = 2070 kgh-1

- 2,0

Posle vlaftnja (V). Potrebno je:

=

-

2,0

iu= - 9,2

+ 2,94 . 9,2

Xv =

Xs

=

Xu

=

7~25

(tM' = 12,4°)

g kg-I

Entalpija odgovatajuce tacke nalazi se u "i - x" dijagramu i ana je it' = 7.73. Prerlgrejavanje smese vazduha 1.naci nije potrebno ako se deo spoljnjeg va1.duha pri - 10° unekoliko ogtaniCi.

D.iw

Sme!a vazduha (M). Naknadni ptoracun daje za iv

749-23Velicina hladnjaka Vazduh struji u suprotnom smeru od vode za hladcn;e i hladi se od Srednja temperaturska tazlika iznosi prema jednaCini:

i,

2,94;

=

iM' = ~~-3~- '" 6,36 Wh kg_I

Za zagrevanje vode za hladenje od 8" na 15" potrebna je kolicina rashladne vode na Cas =

1030

Za taCku smese za sada se ima

Prakticno se dabija ista vrcdnost iz koli6nc meSavine vazduha i razlike entalpiie i iza hladnjaka.

Gw

~~~~-.:-_10~3_0

=

G.

Ukupna ja6na hladenja dobija se iz jednaCine (7.37) za =

G WL = 400 gfh)

= 9,6 gkg- 1

2,17

QfTL

8600 W

4770 + 8600 + 4370 '" 17740 W

QHL =

tH =

=

Gubici toplate u kanalima i rad ventilatora se ne uzimaju u obm jet su zanemarljivi. Potrebna kolitina topiote 1.a grejanje onda iznosi:

cemu odgovara:

Vazduh iza hladnjaka ima temperaturu Whkg-I.

10)

Qw ~ 1030 [(7,25 ~ 0,7) - 400]-10-'- 590 ~ 4370W

'

12,3 +1,17'7,25

O~

(G WM =

= 1434Whkg-1

XM= ~~~~~-

+

Toplota za vlafenje taeuna se iz (7.32)

Za tacku M ffieSavine dobije se pomocu jednacine (7.36)

iM

3060WK-l

5.5 K

tM

=

zr na t H =

G.

10°.

-

G.

= 3,3 onda

G,

Dovedeni 'lJazduh Gd Entalpija dovedenog vazduha dobija se iz:

1

=

= -.

4,3

iM = 7,73 Whkg-l.

4050

=

930 kgh- 1

319

318 QGR

id '" 10,7 Promene stanja pri ts

=

+

749-4 Dimenzionisanje pojedinih elemenata

= Gd Citl - iu) 4770 4050

11,88 Whkg- 1 (td '" 24,4")

74941 Klima uredaj: Kanal spoljn;cg i kruznog vazduha U klima uredaju uzece se za brzinu vazduha najvise 2 do 3 m g-I. Usva}amo:

_10° vide se na sl. 194.

V=2,Oms- 1 Postoje zapreminski protok vd "" 3400 m 3 h- 1 , klima uredaj bi imao presek od oko

A'

=

___--'v".'__-

Dimenzije komore prema tome

A

=

0,473 m!:

'"

3600· 2~O

Sll

sirina 0,5 m i visioa 0,95 ro, daklc

0,5, 0,95

=

0,475 m 2

Aka se predpostavi da je brzina vazduha u glavnom kanalu 5 m duh treba da ima presek od

As

=

860 3600' 5

S-l,

kana! za spoljni

V3Z-

::: 0,048 m'

(Za ove pretpostavke brzina nije potrebno obracunavati strujanja Y3zduha odgovarajuce temperature).

zapreminski

za

Presek kanala krutnog vazduha iznosi

A ..

=

2540

-=::2_ 3600·5

"'0,141m 2

(Dimenzije kanala za spoljni i kruini vazduh cesto sc biraju prema ukupnoj koliCini vazduha da bi u slueaju potrebe s nemena na \'feme mogJi pojedinacno raditi punim kapacitetom).

749-420vla!ivai! Kad vlazenia vazduha vadam kaja se dovodi u vazdusnu struju preko brizgaljki i eiji Be tok odriava pumpom, koliCina vode koja kruii uzima se od 1 kg nn 1 m~l vazduha. ZnaCi za protok vazduha od v "" 3400 m) h- l protoena kalie-ina yode bite

Gw

=

3400 kgh- 1

Ako jedna brizgaljka rasprsavu 0,20 m'h- 1 , broj brizgaljkijc

Stika 194 -

n

Promena stanja u zimskom periodu za primer proracuna

3,4

= -0,20

"" 17;uzima se 18

Ovaj braj ce se rasporcditi na 3 reda po 6 brizgaJjki.

749·32Grejna povrsina Potrebna kolicina toplote odreduje se uzevsi u obzir promenjeni udeo spoljnjeg vazduha.

749-43Filteri i odvajac kapljica

GGR=Gd(id-i v ) =4710(11,88-7,73)= 16800Whkg- 1 Sa temperaturom pare ad

tp

= 102° i

~rednjom

temperaturom vazduha

dobija se za specificnu jaCinu dogrejaca. 16800 -.,---_._--

(102 - 17,2)

tb =

10

+

24,4

-2-'--= 17,2

Za preciScavanje vazduha jedan filter jc postavljcn neposredno iza komot{~ za meSanje sp01jnjeg i krutnog yazduha a drugi u "bajpasu". Podatke 0 otporu daje proizvodac. Jedan od\-ajac kapljica od "cikNcak" lima sa povijenim jvicama postavljen je iza komore za rasprsivanje, a drugi ispred. Prvi ima dubinu od 300 do 400 mm a drugi od 100 do 150 mm. Ukupna duiina komore za preCiscavanje vazduha je ako 2,0 m ad cega ide ua prostoI' za brizgaljke (rasprsiyace) 1,3 a na odvajac kapljica 0,7 m. Ceo ovaj sistern ima otpor oka 80 Pa, sto zavisi od kolicinc vode.

320

321

749-44Dovodni kanal i izlazni otvori

75

Za ovuj kanal i izlaze uzece se brzina vazduha od V

Uzece

se skina

0,5

IU,

=

3 m S-l.

visina 0,6 m, pa ce brzina biti V = 3,14 m S-1 •

Dovodni kanal se pricYrscuje ispod plafona na unutrasnji zid. Vazduh se ispunjava prerna prozorskom zidu kroz rupicastu resetku. Sirina kanala se postepcno smanjuje od O,Q..m...n.a-poO::.tku, do 0,1 m, na kraju. Ako je 8 dovodnih_bocnih otvora, svaki otvor imace protok od

'"

3400 8

Za odrcdivanje preseka odvodnog kanala sluzimo se jednaCinom (7.16). Otuda je:

Domet X je

x=

1z tabele T-77 nalazi se K'

=

8-0,5=7,5m

5,7 i

A=

ib = 0,82.

0,087 0,6'0,82

Bira se

Ul

a = 0,6

=0,18m'

Dovodni atvar: duzina 0,7 m, vis ina 0,25 m. Odvodni kruzni kanal postavice se ispod prozora na zapadnoj strani prostorije. Vazduh za izbacivanje ce se odvoditi napolje preko jcdnog sahta na kraju kamIla. Aka se uzme za brzinu na slobodnom preseku odvodnih resetki Vo = 2,5 ms- 1 ,onda je povrSina jedne (ako ih je 8)

A =

3400

~.-----.~.-.--

= 0,047 m 2

3600' 8 '2,5 a sa i = 0,8

A = 0,04~ = 0,06 m' 0,8 Odvodni Nvor: duzina 0,4 m i sirina 0,15 m.

PRINCIPI AUTOMATSKOG KOD KLIMA TIZAClJE

REGULISANJA

Zadatak automatske regulacije jeste odrZavanje nekog procesa iii masine na odredenoj vrednosti automatskim nacinom, tj. bez ucesca coveka. U procesu regulac:ije izvodi se merenje regulisane veliCine i njeno poreaenje sa zadatom vrednoscu POffioeU regulatora. Kada regulisana veliCina odstupi od zadate vrednosti, u regulacioni sistem se uvodi signal koji teii da regulisanu veliCinu dovede na zadatu vrednost. Ovaj poremecaj dolazi zbog smetnji koje mogu biti razliCite npr. promena optereecnja, spoljn;e temperature itd. Mada postoje objekti koji bi se stabilizovali i semi na prvobitnu vrednost po prestanku poremecaja, zadatak regulatora je da se vracanje sistema na prvobitnu vrednost uspostavi 8tO bde. Postoji viSe podela po kojima se svrstavaju regulatori. Na prvom mestu dolaze regulatod direktnog i indirektnog dejstva, 8to zavisi od energije za pokretanje izvclnih organa. Kod regulatora direktnog dejstva pri promeni regulacione veliCine pomeranje izvrsnog organa vrSi se na racun raspolozive energije koja postoji u regulacionom kolu. Zbog toga se ovakvi sistemi regulatora rnogu koristiti sarno kod slucajeva kada je merni signal dovolino velike snage. Kod regulatora indirektnog dejstva koristi se za pomeranje izvrsnog organa pomocna energija (pneumatska, elektricna, hidrau!icka), posto snaga signala mernog elementa nije dovolina za pomeranje izvrsnog elementa. Prema ovome u zavisnosti od pomocne energije ovi regulatori mogu biti: elektricni, hidraulicki i mehanicki, a pored toga mogu biti i kombinovani od OVID vrsta. NajceSce upotrebljavana podela automatskih regulatora zasniva se na karakteristici njihovog dejstva. Pod karakteristikom regulatora podrazumeva se zavisnost izmedu vrednosti i naCina promene regulisane veliCine i promene izvrsnog e1ementa. Prema ovome regulatod mogu biti: 1. pozicioni 2. proporcionalni (P) 3. integra1ni (I)

4. derivatni (D)

(y = - ra' x) (y = - T1 J x' dt)

(y =

5. proporcionalno-integralni (PI), (y 6. PID regulatod

=

-

r,'::)

ro' x - r,

i

X'

de),

U gornjim izrazima je: x -

razlika izmedu zadate i stvarne vrednosti regulisane veliCine regulacionog sistema y - vrednost izvrsne veliCine regulacije ro, rl i rz su konstante regulatora. Pozicioni regulatori najceSce zauzimaju sarno dva krajnja polozaja - "otvoreno" i "zatvoreno", pa se stoga zovu jos i dvopozicioni (ON -- OF). Proporcionalni regula tori su oni kod kojih je pomeranje izvrsnog- elementa proporcionalno signalu greske tj. odstupanju regulisane veliCine od zadate vrednosti. Kod ovih regulatora brzina pomeranja izvrsnog organa je proporcionalna brzini promene regulisane veliCine. Jednoj vrednosti regulisane veliCine uvek odgovara jedan polozaj izvrsnog organa. Za merilo proporcionalnog pokretanja izvrsnog

322

organa sImi faktor proporcionalnosti, a ovaj je odreden sirinom proporcionalnog podrucja regulacije. Integralni regulatori su oni kod kojih je brzina pomeranja izvrSnog organa direktno proporcionalna vrednosti odstupan;a regulisane velicine a ne brzini odsrupanja kao kod proporcionalnih regulatora. To znaCi da je regulaciono dejstvo integralnog regulatora proporcionalno integralu odstupanja regulacione veliCine tj. njegovo dejstvo lltoliko je vete ukoliko je vece odstupanje regulisane vrednosti- i ukoIiko je dugotrajnije ovo odstupanje. Pri tome u polozaju kada regulator miruje a regulisana velicina se nalazi na zadato; vrednosti, izvrsni organ u zavisnosti optereeenja objekta maze zauzimati razliCite polozaje. Iz ovoga se jasno vidi da ve1iCina izvrsnog dejstva regulatora nije vezana za veliCinu odstupanja reguHsane veHeine od za~ilxe vrednosti. Proporcionalno-integralni regulator (PI-regulator) o~avlja kombinovano dejstYo proporcionalnog i integralnog regulatora. U pocetku ovaj regulator de1uje kao proporcionaini, pa izvrsni elemenat zauzima polozaj koji zavisi od brzine promena regulisane velicine. Zatim izvrsni elemenat vrsi dopunsko pomeranje radi eliminisanja odstupanja regulisane veliCine od zadate vrednosti i sve vise deluje kao integralni regulator. Dok se proporcionalno dejstvo regulatora vrs! skoro odmah, dotle se integralno vrSi usporeno. Derivatni regulatori (D) imaju dodatne uredaje koji omogucuju reagovanje regulatora na brzinu promene regulisane veliCine. To znaCi da novo reagovanje izvrSnog e1ementa nece uslediti, bez obzira koliki je signal greske, sve dotle dok je ova greSka konstantna. Izvdini elemenat ce se pomerati u skladu sa smerom i brzinom odstupanja regulisane veliCine. Ukoliko dode do naglog pomeranja regulisane velicine - skoka, onda ce izvrsni elemenat pre6 pun hod tako reCi trenutno. Prema tome dejstvo derivatnog regulatora se koristi tamo gde je potrebno brzo delovanje u procesu, stO kod grejanja nema naroCite potrebe. 2ato se u klimatizaciji koriste samo pozicioni proporcionalni integralni i PI regulatori. Po principu dejstva regulaciju toplotnih procesa zbog tromosti tj. male brzine reakcije koriste se pozicioni proporcionalni i proporcionalno-integralni regulatori i. to najceSce mehanicki iii elektromehanicki i u novije vreme elektronski. Reguladono kolo Cine sledeCi sastavni elementi: rnernl elemenat, 3 transmiter, regulator i izvrsru organ (sJ.195). Kod grejanja i klirnatizacije ima- 220V/50Hz rno merne elemente za merenje temperature) vlainosti, pritiska i protoka. Merni elementi koji su danas najceSce u upotrebi jesu bimetalni, sa teCnoscu i otporni. Transmiteri se koriste za pretvaranje signala iz mernog elementa po prirodi istog kao sto je regulator Slika 195 _ Shema regulacionog kola. Merni kao i za dovodenje signala na standard- elemenat (1), povratna sprega (2), regulator (3) i regulacioni organ (4) nu veliCinu, posto se ova ne dobija uvek od mernog e1ementa. Regulatori Sll U veCini slucaieva elektromehanicki kada se ne trazi velika brzina i tacnost: jer su oni znatno jevtiniji od pneumatskih iii drugih.

323

U izvrsne organe spadaju regulacioni ventUi iii e1ektromotori koji pokrecu klizne iIi krilne zatvarace (klapne).

ivferni elemenat za temperaturu i prilisak. Promena temperature iIi pritiska se prenosi na harmonikastu membranu koja je vezana za klizac potenciometra i menja veliCinu otpora izmedu krajeva 1-2 i 1-3, koji su vezani za regulator (s!. 196).

Regulator u zavisnosti od polozaja klizaca potenciometra uporeduje ;aCinu struje iz merne jedinice i zadate vrednosti na regulatoru. Prema tome polozaju regulator daje signal za pokretanje izv1'snog elektromotora koji pokrece ventile fla zatvaranje iIi na otvaranje vazduha.

Slika 196 - Shema potenciometra sa davaeem i otporoikom; klizac (1), otpornik \2\ harmonikasta membrana (3a), ravna membrana (3b), davae za temperaturu (4a~, da\'ac za pritisak (4b)

751

Izvrsni motor se okrece na osnovu signala iz regulatora tj. usled promene vrednosti veliCine (temperature) nastale promenom otpora potenciometra. Da ne bi doslo do havarija motor na osovini ima komakte, koji ga iskljucuju za krajnje polozaje vemila, klapni i dr.

PRIMER REGULISANJA KLiMATIZACIJE JEDNE PROSTORIJE

Na s1. 197 je prikazana jedna regulaciona sherna za automatsko regulisanje temperature i vlainosti u jednoj prostoriji (slusaonici). Preko mernih e1emen1ta

r

--I

,I !

Stika 197 -

Shema automatskog regulisanja temperature i Ylainosti vazduha za jednu 'U klima-komori

pro~toriju

324

za temperaturu (1) i viainost (2) mere se odnosne veliCine kruzn?? vazduha. Na osnovu dovolinih mernih signala vrsi se reguladja rasprSivanja kap1llca preko regulatora (3) i regulacionog ventila pomocu servo-metcra (4) i daje ~eferentne :rrednosti za doziranje pare za grejanje a preko regulatora (5) i regulaclOnog venula za paru (6) u dogrejac pre ulaza u prostoriju za klimatizaciju. U zavisnosti od temperature spoljnjeg svezeg vazduha koja s~ mc:i prek~ mernog elementa (7) i zadate vrednosti na regulatoru (8), motor (9) ce dCJstvOvatl na zatvarace za otpadni odnosno svez vazduh, koji se ffidaju i zagrevaju prolazo~ kroz predgrejac. Zatim se vazduh vlazi i prolazi kroz dogrejac i nailazi na merm elemenat (10) koji preko regulatora (11) i regulacionog ventila (12) regulise dovod pare u dogrejac a nu osnovu unapred zadate vrednosti. Ovlaien vazduh gubi toplotu Zb8g cega se vodi prek~ogrejaca Ciji se dovod pare regulise na osnovu regerentne vrednosti iz mernog elementa (1) i mern~¥i elementa (13) preko koga je odredcna zeljena vreduost temperature u pro~ton,1. .Na taj naCin automatski se dobija zadata temperatura i viainost vazduha kOla se time neprekidno odriava u prostoriji bez obzira ua temperaturu i vlatnost spoijnjeg vazduha. Fume koje proizvade opremu: IMP - Ljubljana, Energoinvest - Sarajevo, Istra - Kula.

ODELJAK VIII

8. DALJINSKO GREJANJE. TOPLOFIKACljA Ogromne kolicine energije koje se danas trose za proizvodnju toplote u svim grana· rna privrede kao i u drustvenim zgradama i domaeinstvima s jedne strane, a rezerve u sve· tu svih vrsta goriva kojima se raspolaie s druge strane, zahtevaju da se kod svih potrosaca sprovede 5tO racionalnija potrosnja. Neekonomicnost lokalnih i rastrkanih uredaja za proizvodnju toplote u raznim svojim oblicima navodila je na razmiSljanje 0 trazenju drugih racionalnijih naCina iskoriscavanja proizvedene toplote od proizvodaca do potfosaca. Pored drugih usavrsavanja sistema grejanja radi povecanja ukupnog stepena korisnog dejstva, koncentrisanjem proizvodenja toplote za yeti broj potrosaca zbog niza svojih prednosti, postiZe se mnogo bolji e"ekat. Ovo je dovelo do primene centralizpvanog proizvodenja toplote za viSe zgrada i objekata, ulicnih blokova i Citavih gradskih podruc;a. Ovakav naCin proizvodnje i prenosenja toplote U cilju grejanja naziva se daljinsko grejanje.

Medutim prenosenje toplote na daljinu danas se ne vrSi sarno u cilju zagrevanja objekata vee i u druge industrijske privredne i domaCinske svrhe, Taka se moze proizvoditi i prenositi topla voda za potrosnju u domaeinstvima, kupatilima, zatim para i vruca voda za perionice, kujne, tehnoloske procese itd. S toga jc naziv daljinsko grejanje prevaziden i bolie je za proizvodnju i prenos toplote na daljinu upotrebiti izraz toplofikacija, jer bolje odgovara ovako kombinovanim sistemima. Sistemi daljinskih grejanja najpre poeinju da se wode u Americi osamdesetih godina proSIog veka u ciliu zagrevanja velikih trgovina, crkava i najzad stambenih zgrada. Razvoj ovog n'lCina grejanja zatim uzima sve veceg maha i do prosiog rata u Americi vee je bilo oko 200 ovakvih postrojenja. U Evropi, najpre u Nemackoj, izvouenje daljinskog grejanja pocinje pocetkom ovog veka, prosiruje se na zapadne zernlje zatim i na SSSR, tako da je pocetkom rata u celom svetu bilovec oko 750 manjih i vecih postrojenja, dokje danas ovaj broj mnogostruko veci.

81

PREDNOSTI I NEDOSTACI

Prednosti daljinskog grejanja su znatne navesti:

mnogobrojne. Od glavnih treba

326

327

- balji stepen iskoriscenja goriva jer su kotlovi savrsenije konstrukcije i pod strucnijim nadzorom i manji je rastur goriva zbog dovodenja i koriscenja na

jednom mestu; - relativno veoma mali braj zaposlcnog osoblja i aka delimicno sa veCim kvalifikacijama; - adaptacija kotlova za svaku V[stu goriva koje maze biti i lokalnog porekla; manji troskovi aka trar.sporta goriva, sljake i pepelaj manja opasnos! od pazara; nepotreban prostor za mnogobrojne kotlarnicc; odriavanje Cistoce i higijene na visem nivali itd. Nedostaci ovog nacina grejanja su relativno mali kao npr. trenutnq velike investicije, moguenost paralisanja snabdevanja toplotom naselja i industrije u slucaju rat-

nih prilika.

82

.,.

Kada su fluidi razlithi anda se u podstanicama dovedena top Iota koristi za proizvodnju drugog fluida. 1z pare sc maze dobiti pregrejana iIi topla voda, iz pregrejane vode para itd. Ako je razliCitim potfosaCima potrebno dostaviti i fluide razliCitog oblika onda nije prakticno ovakve fluide pripremiti u centralama pa ih ovako razlicite odvojeno razdvojiti do pojedinih objekata vee se bira najpovoijniji nosilac taplote kojim se vrs! razvod do podstanice u kojima sc nekim od poznatih nacina transformise u adredene oblike prema potrebi. U kotlarnicama toplana II kojima se vrS! kombinovana proizvodnja i toplotne i e1ektricne energije kotlovi Sll visokog pritiska (do 100 a nekad i vise at.). Prolzvedena para se najpre delimicno iskoristi u agregatima za dobijanje elcktricne energije (u turbo-generatorima) a zatim se koristi za grejanje sa smanjenim pritiskom. Sheme na s1. 199 i 200 pokazuju dva naCina iskoriscenja pare u kf'mbinovanim sisternima za dobijanje energije

POSTROJENJA DALJINSKOG GREJANJA ----1

Glavne grupe iz kojih se sastoji jedno postrojenje daljinskog grejanja su: za proizvodnju toplote, razvodne mrdc i prikliucne potroihcke podstanice. Grupe za proizvodnju toplote mogu biti dye vrste: - centralne rejonske ili blokovske kotlarnice u kojima se toplota proizvodi iskljuCivo za grejanje i prenos! najpogodnijim toplotniro fluidom ko;i odgovara potrosacima) i - toplane u kojirna je dobivanje toplotne energije kombinovano sa praizvodnjom elektricne energije u kaloricnim cemralama pa se iz takvih kotlarnica odnosno postrojenja toplotni fluid koristi i za grejanje a prenosi kao i u prethodnom slucaju. S\'akako da je ovaj drugi oado racionalniji jer se gorivo bolje iskoristi pa se pored grejanja dabije i jeftinija elektricna energija. U aba slucaja danas se kao toplatni fluid koristi para, topia ,j pregrejana voda. Aka se u kotlarnicama proizvodi toplota sarno za da, Ijinsko grejanje onda pritisak ~I kotlova se kreee u sirim graI /D nicama od 2 do 15 bar~. JednoI I stavna serna ovog naeina greI I -T--...1- - r .I , r--r-----Lianja se vidi na 51.198. I 0 I I I I I Kada se u ovom slucaI I I ju koristi isti fluid za prenos toplote i u toplovode i u kuj enom postro;enju onda se pararnetri toplovoda podcsavaju Stika 198 - Sherna kotlarnice i direktnog razvojdnja daljinskog grejanja. Dovodni Yod (D), odvodni (povratni) vod (0) prema potrebama kucnih postrojenja. Tako se npr. pritisak pare koji dada u mrczi toplovoda snizava pomoeu prigusnag ventila ("reducirventil") prcma potrebi kucnog potrosaca, iIi se od pregrejane vode dobija topla voda mesanjem.

I

Ol L------i(3J

I

*

* *f

"-

I I

I

L--r ,

I

I

I

Slika 199 - Shema za kornbinovano iskoriscenjc toplotne encrgije protiystrujanjern izmenjivaccm. Grupa kotlova (1), turbine (2), razmenjivac (3), clovodni vod (4). odvodni vod (5), rezcrV(lar kondenzatora (6)

I

I

6:

I

_- 3

I

I I I

5

r-I I

I

L_-e--O

,8

7

Stika 200 - Shema za kombinovano iskoriscellje toplotne energije mcSanjcm. Grupa kotlova (1), turbine (2), izmenjivac fficSanjcm (3), dovodni vod (4), odvodni vod (5), pogonski povratni vod (6), rezervaal' kondenzata (7), povratak konclenzata sa pumporn (8)

83

PRENOSENJE TOPLOTNE ENERGIJE

831

CEVNE MREtE

Prema svrsi iskoriseenja cevna mreZa kojom se toplotna energija prenosi fluidom od toplane do potrosaca moze hiti industrijska, komunalna i kombinovana. U indu.·,trijske cevne mreze spadaju one koje prenosc fluid iskljuCivo za procese u raznim granama industrijc, komunalnc mreze su one koje vrse prenos toplote iskljuCivo za stambene, boinicke, skolske i ostale zgrade gradova iii nase1ja. Kornbinovane mreze su kada snabdcvaju toplotom oba sektora. Radijusi toplovadnih mreza danas prelaze 15 km a u SSSR gde se u poslednje vreme naglo razvijaju, i vise desetina km. U vetim industrijskim centrima i grado'\rima, radi racionalnijeg iskoriscenja"",s::;;.-~. izgraduju se sistemi od vise toplana koje se povezuju u jedinstvenu .~ omogucava njihov paralelan rad u proizvodnji toplote za razne potrosaee.

€'"

mreiu/f:ti.i,,,, ,."

329

328

Prema semi prenosenja top late mreze mogu biti jednocevne, dvocevne visecevne. Jednocevne mreze, kad kojih se fluid po iskoriscenju baea, dosta su retke zbog svoje neekonomicnosti u eksploataciji. Dvocevne mreie, koje su najcesce, rade obicno po zatvorenoj semi, tj. u

pr~~uzeca ,,:S.nergoir:vest" iz Sar.ajeva. Uopste fadi smanjenja toplotnih gubitaka~ kOJ.l u:ogu bltl ~.na.tm ka~ se radi 0 duzim cevovodima, cevi se izoluju raznim izolaclOmm matenJahma (klzelgur, staklena Vllna, mesavine od azbesta, sljake i dr.).

celom sistemu praktitno cirkuliSe jedna vrsta fluida. Trocevne mreze, koje Stl iskljucivo kombinovane, izvode se sarno kada je to ekonomski opravdano. Ovaj zahtev je jos ostrije postavljen kada se radi 0 primeni visecevnog sistema mrde. Trocevna mre:ia moze npr. naCi svoje mesto pri snabdevanju toplotom istovremcno razgranatih komunalnih i industrijskih objekata, 5to zahteva odredene i diferencirane parametre flu ida. U ovakvom slu~u razvodna mreza ima odvojenu cev za komunalne a odvojenu za industrijske potrosace. Povratna cev je zajednicka. Mreza toplovoda kojom se fluid prenosi do podstanice potrosaca je primarna mreia a koja sluzi za razvod toplonose kod samog potrosaca naziva se sekundarna mfda. Granicno mesto izmedu ovih dveju mre:ia je podstanica. U razgranatim toplotnim mreiama radijusa iznad 5 km, mogu postojati i podstanice u pojedinim potrosackim blokovimo iii podrucjima. U tom slueaju primarna lllreta bi bila podeljena na osnovnu ili magistralnu (do podstanice rejona) i na rejonsku mreZu, izmedu dveju podstanica. 831¥1 lzvodenje toplovoda

Cevne mreze kroz koje struji toplotni fluid od izvora do potrosaca sastavljene su od celicnih cevi. Cevi se medusobom spajaju iskljucivo zavarivanjem, koje mora biti izvrScno od strane isprobanih strucnjaka. Prirubnice se ostavljaju na krajevima sarno gde treba ubaciti pojedine venti1e i druge zatvorne uredaje. Cevi se polazu najcesce u podzemne kanale izradene od betona. Na taj nacin su bolje izolovane i oddavane. Kanali mogu biti prohodni i neprohodni u zavisnosti mesta i potrebnog opsluzivanja. Rede su cevi direktno ukopane u zemlju ali su onda vise izlozene vlazi i koroziji, manje su pristupacne i tcie se pronalaze mesta eventualnih kvarova. Na s1. 201 i 202 pokazana su dva naCina izvodenja kanala sa polozenim cevima.

Stika 203 -

Cevovod postavljen iznad zemlje ("Energoinvcst", Sarajevo)

Da bi se omogucila dilatacija cevi us1ed temperaturskih promena, izmedu tacaka ucvrscenja stavljaju se dilatacioni kompenzatori, slicni onima koji su opisani u mreiama unutrasnjih grejanja. Tako isto cia bi cevi lakse klizi1e prilikom dilatacije one se izmedu cvrstih tacaka oslanjaju na nosace sa vaijcima. Neki od os10naca vide se na s1. 204.

Slika 204 -

Stika 201 - Toplo\'odna cev u cetvrtastom kanalu

Stika 202 -

Toplovodna cev u ovalnom kanalu

Cevi za pojedine slueajeve postavljaju se iznad zemlje na nosaCima iii stubovima. Ovako postavljene cevi izlozene su vedm toplotnim gubicima pa zahtevaju bolju izolaciju. Na s1. 203 vidi se jedan cevovod postavljen iznad zemlje u izvodenju

m7~tima

ceVl

gde se nalaze raeve za razvodenje u raznim pravcima svi organi u ~Od~c~'llle komore .- sahtove. - Tu dolaze ventili za pustanje III lsklJuClvanJe pOJedlmh ogranaka, kondenzni lonci, uredaji za kontro1u i dt. U sahtovima su takode postavljeni i kompenzatori radi pristupacnosti kod cvcntualnih popravki i zamene de1ova. Analogno mrezama razlikuju se i dve vrste toplotnog fluida - primarni i sekundarni. Prvi dobzi iz toplane do podst.anice , a drugi je od podstanice ka potrosacu.

?:

Na

Podupiraci

~on~e?tns':l

331

330 Primami nosUac roplote - toplotni fluid, zbog svoje uloge naziva se jos i da(iinski toplotni fluid. Ova; toplotni fluid je, najcesce voda, raznih temperatura i pritisak~, kaje .??~cno ~u:kuliSe u zatvorenorn krugu, zatim para, uglavnom zasiCena pomenutlh razhcmh pntlsaka. U poslednje vreme poCinju se primenjivati i druge tecnosti u vidu specijalnih ulja, kojima se moze podesiti potrebna tacka kljucanja i m:Znj.enja, sto je od. narocitog znacaja. Kod nas nisu jos u primeni pa ce se ovde tretlratl sarnO veda 1 para kao toplotni fluid. Od podstanice do krajnjih potrosaca cirkulise sekundarni toplotni fluid. To je nu prvom mestu voda, koja cirkulise U odvojenom zatvorenorn krugu za grejanje prostorija ili patrosna vada, zatim para za grejanje, za potrebe tehnoloskih procesa, za kujne, bolnice, perionice itd. Najzad kao sekundarni fluid cesto je u upotrcbi i vazduh koji se.:.a~vad~ .za .grejan!e, venti1acij~i klimatizaciju prostorija. Prema r~hcltlm ctlJevlma blraju se najpogodniji pritisak i temperatura sekundamog flwda, koji Sil osnovni njegovi pararnetri. Taka isto prvi osnovni parametar se.kundarnog toplotnog fluida je njegova proracunska temperatura ir· Ako je u pitanju vodeno grejanje anda primarni tOploroi fluid mora izyrsiti zagrevanje sekundarnog fluida od njegove povratne temperature tp do razvadne tr jer se tu ne radi a promeni agregatnog stanja, u konkretnom slucaju 0 promeni vode u paru, vee sarno 0 podizanju temperature fluida na primer, od 70° na 90°, aka fluid sluzi za grejanje ill, npI. od 10° na 60° ako je rec 0 potrosnoj toploj vodi. . U slucaj.u da se voda, kao sekundarni fluid, pretvara u paru, onda se toplota pnmarnog flwda trosi na isparavanje sekundarnog fluida pri konstantnoj temperaturi. Sekundarni toplotni fluid se moze koristiti direktno kod potrosaca i u tom slucaju njegova dovodna temperatura Cd treba da se izjednaCi sa razvodnom temperaturom primarnog fluida tp a odvodna njegova temperatura to sa povratnom temperaturom sekundarnog fluida t p , tj. treba da je: t'd = t!lr i t'o = t"p

Medutim kada je veza izmedu primarne i sekundarne mreic preko izmenjivaea toplote onda da bi se stV01"10 uslov izmene taplote mora izmedu gornjih temperatura postojati izvesna razlika (.3..r), taka da je:

r'd=l"r+.6.t; t'o = r"p

+ l:it

Temperaturska razlika .6.t je zbir od temperaturske razlike (l:it)m koja obezbeduje izmenu ~oplote izmedu primarnog i sekundarnog toplotnog fluida, razlike temperature f!wda (Llt)e na ulazu i izlazu razmenjivaca i pada temperature (Llr)g usled toplotnih gubitaka u mrezi, tako da je:

t1t

= (t1t)m +

(t1t),

+ (t1t),

(8.1)

odnosno proracunska temperatura primarnog toplotnog fluida iznosi: (8.2)

i:

(8.3) Temperature r" r i i' p U ovim izrazima uglavnom su uslovljene zahtevima potrosaca i sa te strane na prvi pogled ne bi trebalo imati nikakvih problema. Ali ipak bi bilo od koristi ispitati mogucnost i njihove promene ako se radi 0 grejanju iIi pripremi topIe· vode. Tako, sniiavanjem ovih temperatura bi se dobile doduse vece povrsine radijatora Cime bi i investicije za njih bile povccanc ali bi se suprotno tome bili manji izdaci za primarnu mrd:u a moze se desiti i za neke deonice sekundarne mreze. Dalje u zavisnosti potrc;va potrosaca treba ispitati celishodnost primene dye odvojene primame mreie iii cak i dye i1i vise toplana tj. odvojenih kotlarnica. Ovde naroCito intervenisu razliCite temperature iIi toplotna opterecenja sekundarnih fluida odnosno mreia. Odredivanje temperaturske razlikc (.:lr)m' koja treba da obezbedi izmenu toplote u podstanicama zadsi od broja podstanica u odnosu na toplotno opterecenje i razgranatost primarne mreze. Smanjenjem b.(t)nt rastu dimcnzije razmenjivaca ali takode i razlika (.3.,);;- Ovo dovodi do smanjenja dimcnzija primarne mreze za istu proracuDsku tcmperaturu i pritisak i obrnuto smanjuju sc proracunskc temperature i pritisd u primarnoj mrdi ako se precnici ove mrdc ne menjaju. Pri ovome se takode smanjuje i snaga potrcbna za vrsenje cirkulacije toplomog fluida. Pri rna10m broju podstanica vcceg toplotnog opterecenja, kada je primarna mreza dosta razudena, bolje je izabrati manju razliku (~t)m i obrnuto, uzeti je vecu za veti broj podstanica s malim toplotnirn optcrecenjem i slabo razudenom primarnom mrezom. V prvom slucaju interesantno je jos ispitati moguenost e1iminisanja izveS11ih izmenjivaca (tada je za takve podstanice (.6.t)m = 0) i da se primarni toplotni fluid uvodi direktno u sekundarnu mreiu. Sarno tu se pojavljuje uticaj promene pritiska iz prim"%"p.e na sekundarnu mrezu a nekada i obrnuto. Radi izbora optima~?-og tehn~Ckil.· . . reSell j ;] potrebno jc izvrsiti prethodnu solidnu analizu raznih vanJanata resen~~1 Odredivanje"itemperarurskc razlike (~l)e kada je u pitanju voda kao toplotni fluid; ima uticaja fla izbor proracunske temperature t' i na ukupne troskove primarne mreze gde ulaze i troskovi za pogon cirkulacionih pumpi. Ocigledno da je (.6.t)e ograniceno i vee odredcnom dovodnom tempcraturom primame mrde r'd i njenim maksimalnim pritiskom Pilla.);. Ove ye1iCine z8vise od toplotnog opterecenja i akcionog radijusa mrde, pa kada bi one pfeSle odrcdenu granicu doslo bi do normalnog povecanja izdataka na samu mre.zu. Radi smanjenja pada temperature (.6.I)g usled toplotnih gUbitaka u primarno; mrezi treba pribeci izboru dobrog i jeftinog izolacionog materijala za cevovode. Drugi osnovni parametar primamog toplotnog fluida je njegov proracunski prz"risak p. Odredivan;e ovog pritiska najpre zavisi od razlike r'd - 100°. Kada je ova razlika negativna tj. td < 100'\ sto znaCi da je primarni toplotni fluid voda a sekundarni moze biti iIi voda iIi \'azduh, reScnjc je jednostavno jer mreza tada moze biti otvorena tj. u vezi sa atmosferom. Pri ovome maksimalni pritisak koji vlada u mrezi odgovarace visinskoj razlici izmeau najvise i najnit.e tacke i manometarskom pritisku cirkulacionih pumpi, aka je veza sa vazduhom na usisnoj strani pumpi.

332

333

. ~da je t'd > 100 a toplotni fluid je vodena para onda ce proracunski pritlSak blt1 ravan pritisku PZJ tj. pritisku pod kojim se para temperature t'd ne hi kondenzovala, taka da je: P = p, 0

.. Medutim kada je primarni toplotni fluid voda (a t'd > 100") onda proracunski pnUsak? U primarnoj mreii pri istoj temperaturi mora biti veti da bi se izbegl0 isparavanJe vode, savladao hidrostaticki pritisak i nadoknadio pad dinamickog pritiska. v.Razmotrice se slueaj na semi (s1. 205) kad je pumpa postavljena u povratnoj mrezl. Pr~ma pomenutim. uslovima pritisak p u mrezi (tj. u ekspanzionom sudu) treba da lTIla sledecu vrednos!:

gde ie:

pritisak zasicenja na temperaturi povratne (odvodne) mreZe x'o [pal (D..p)zo - visak pritiska fadi obezbedenja protiv isparavanja 'lode pri c'o [pal p, napor pumpe [pal Na;zad aka se pumpa nalazi u razvodnoj (dovodnoj) mrezi - mesto 2 - onda mora biti: Peo

P = p,

+ (!J.p), + pp

[PaJ

(8.7)

(8.4)

Odredivan;e proracunskc temperature i pritiska treba izvrsiti vodcci racuna o svim elementima koji intervenisu u izrazima (8.1) do (8.4). Ovde je potrehno izvrsiti i analizu troskova vezanih za eksploataciju i sigurnost pogona.

gde ie:

p, pritisak zasiCenja na temperaturi t'd [Pal (!J.p) , viSak pritiska radi obczbedcnja protiv isparavanja vode [Pal (!J.p)H - hidrostaticki pritisak izmedu tacaka AiM [Pal (!J.p), - pad pritiska u cevima od A do M [Pal (Il"

831"2

M

t'

-

-

';'t-

o Stika 205 - Shema za dYe varijante polozaja pumpe

Kako se villi na semi visak pritiska (UP)H i (!::..p) ce se menjati u zavisnosti mesta u. mr~i. Tako npr. u taoki M' biee (!J.p)'H )! (!J.P)H, ali (!J.P)'g> (!J.p)g. To ~n~cl da ~e u mreZI postojati neka tacka za koju ce zbir (UP)H + (s..p)g predst~v~Jatl maksunum vrednosti. Ovoj tacki odgovarace i maksimalni proracunski prmsak, koji biti:

ce

I 1

.

Pm""

= p, T

(!J.p),

+ (!J.plIl

Tr~?a--;kod;·pro~;eriti i-Prhi~ak

u

-' (:'p),

maX

p-;~ratnoj mr~ii~ispred

da 1e vee! .od zbira pritiska zasicenja na temperaturi

radI

PP)

[Pal

tJ.

l p= p,"+ (!J.p),,+ Pp' ,-----------

[Pal

['0

(8.5)

pumpe. On treba

i pritiska s kojim pumpa

(8.6)

Izbor toplotnog fluida za primarnu mrezu

Topla voda kao toplotni fluid za daljinski prenos taplete iroa ove glavne prednosti : mogucnost centralnog regulisanja - relativno veea sigurnost u radu, i - manji toplotni gubici. Ali ovome treba dodati i nedostatke kao sto su: prikljucci se mogu koristiti sarno za vodeno grejanje, - merenje utrosene toplote nesigurno iIi veoma skupo, i - relativno veti izdaci za mrezu. Primena tople vode i pored svojih prednosti, ogranicava se usled ovih nedostataka na manje razgranate mreie za grejanje zgrada za stanovanje i za jayne zgrade kao i za industrijska preduzeca, kojima nije potrebno snabdevanje jos i nekom drugom vari;antom toplotllog fluida. Temperatura dovodne vode ne prelazi 110°. Za manja postrojenja temperatura odvodne vode obieno ne prelazi 95" pri cernu se usvaja otvoreni sistem. Za veea postrojenja se primenjuje temperatura odvodne vade i od 110" ali sistem mora biti sa zatvorenim ekspanzionim sudom bez veZe sa atmosferom. Zbog gore pomenutih svojih osobina topiu vodu kao toplotnog pren9snog fluida potiskuju pregrejana voda i vodena para, narocito za veea industrijska postrojenja gde se pored grejanja ukazuje potreba za parom sa veCim temperaturama u tehnoloskim procesima. Pregrejana voda i vodena para imaju dosta osobina kaje ih svrstavaju u ravnopr3'vne fluide za prenosenje toplote na daljinu i pored izvesnih svojih specificnosti u pogledu prednosti i nedostataka. Zbog ovoga potrebno je unapred izvrSiti detaljniju analizu pre odluke 0 definitivnom usvajanju toplotnog fluida primarne mreze. Od prednosti koje uopste voda iroa kao toplotni fluid za pregrejanu vodu treba dodati jos i njene bolje osobine, kao toplonose, od vodene pare i lakse polaganje mreze po neravnom terenu.

334

335

Nedostaci pregrejane vode bili bi uglavnom sledeei: veta cena za prenosenje toplotne energije zbog obimnijih pumpnih postrojenja~

teZe izvodenje opravki, prosirenja i prepravki. teSkoce oko merenja utrosene toplotc, za primenu pregrejane vode u samim toplanama potrebni su dopunski izroenjivaci. Uz ove ncdostatke kc>f1 se pojavJjuju kod postrojenja gde se primenjuje pregrejana voda, treba napomenuti jos i da se kad njihovih projektovanja i izvoden;a mora obratiti narocita paznja jer povecanje temperature i pritiska vode povecava i opasnosti od osteeenja i nesreenih slueajeva. Prskanjem nekog dela mrcie sa pregrejanom vodom visoke temperature~ voda iazeCi na atmosferski pritisak naglo isparava sto moze dovesti i do eksplozije. Prednosti pare kao toplotnog fluida u poredenju sa vodom jesu: veee moguenosti za vrsenje prikljueaka potrosaca (parne kuine, perionice

itd.), jednostavno i sigurno merenje utrosene toplote od strane korisnika merenjem kondenzata, manja potrosnja energije za pogon pumpi, - manje teSkoee pri izvodenju naknadnih prikljucaka i opravki. Medutim i para ima svoje nedostatke od ko;ih treba napomenuti: veee tclikoce pri trasiran;u parne mreze, te§kote kod odvodnjavanja parne mreze i povratka kondenzata, veea opasnost od korozije kondenznih cevi, toplotni gubici u mrezi su nezavisni od rdima rada. Uopste transportovanje pare kao toplotnog fluida i vraeanje kondenzata u toplanu zajedno sa svim potrebnim uredajima (kondenzni lonci, pumpe za kondenzat i dr.) stvara posebne probleme i teskoce. Izvesna praksa koja se sprovodi u Americi da se kondenzat baca u kanalizaciju, posto je prethodno iskoriseen delimieno za pripremu sanitarne vode, skopcana je sa gubitkom Ciste vode, potrebne za napajanje kotlova pa je neophodno imati dopunske uredaje za preCiseavanje vode cemu treba dodati i gubitak toplote sa odbacenom vodom. Dosadasnja iskustva postignuta u primeni izvodenja postfojenja za centralizovano snabdevanje toplotom gradskih naselja i industrijskih centara, daju izvesnu prednost pregrejanoj vodi kao primarnom toplotnom fluidu. Neki zakljucci u tom pogledu mogii bi se rezimirati u sledecem: I. Kada glavne magistrale ne prelaze dliZine od 1 do 2 km (sto zavisi od poeetnog pritiska u kotlarnici) para dolazi u obzir ispred pregrejane vode. Za veee duzine glavnih magistrala primena vode je ekonomicnija. 2. Za komunalne gradske sisteme bolje je usvajati pregrejanu vodu bez obzira na dliZine magistrala. 3. Za specijalne slucajeve, uslovljene zahtevima tehnoloskih procesa izvesnih grana industrije, para bi mogla doci U obzir kao primarni toplotni fluid. Toplane u ovim slucajevima bolje je locirati u blizini centralnih potrosaca. Ispitati mogUenost kornbinovanja oba toplotna fluida ~ vodene pare i pregrejane vode.

4. Tem~e~a!ura dovodr:e vade bira se u .zavisnosti llatnene postrojenja. Aka se to~l~ta kons!! 1 za tehnoloske l?roces~ O~d~.lzbor temperature diktiraju potrebe potrosaca. ~ad~ su to~lane 'pre~~~dene lsklJ~ClVO za grejanje anda treba temperaturu v?de blratl u zaV1~nostl veltcme postfoJenja tako da se postigne najbolji ekonomski efekat. Kao optlmalne temperature pregrejane vode kao primarnog toplotnog fluida smatra;u se ispod 150°, 5. Temperature pregrejane vade izmedu 150 0 i 1800 kao proracunske temperature primarnog fluida treba koristiti sarno u specijalnim slucajevima. Za maksimalnu proracunsku temperaturu smatra se 180 0 • . ~. Pror~cunsk~ t~peratura povratne vode treba da je sto niZa da bi se pos?gla sto vec~ ~azlika lzmedu ~effiperature d~)V~dn~ i odvodne (povratne) vode~ cune .~e sffianJuJe pr.otok a s~ t1:n se ostvaruJe Je~tlIlija mreza j manja potrosnja energlJe za pokretanJe pumpl. Naravno da ovde mtervenisu jos uslovi potrosaca a ponekad i proizvodaca toplote (toplana). U donosenju ovih zakljucaka imalo se u vidu da dimenzije toplovodne mreie zavise pored razlike temperature dovodne i odvodne vode jos i od pritiska i brzine strujanja kada je voda toplotni fluid. Pri visokim proracunskim temperatu-

rama vode (150° do 180°) svi organi i delovi toplovoda su izlozeni ne sarno visokoj temperaturi vee i pritisku iznad 5 at da bi se izbeglo isparavanje vode~ pa je ovo jedan od glavnih razloga ogranicenju proraeunske temperature vode kao prirnarnog toplotnog fluida. Uz ovo i cena toplote raste sa porastom temperature vode tako da je ista koliCina toplote sa vodorn od 180 0 skupl;a nego npr. od 1500, makar se zagrevanje izvodilo i kaskadnim nacinom. Zato se visoke temperature vode usvajaju onda kada pagon na tim rezimima radi sarno pri vrhunskim opterecenjima koja traju obieno kratko vreme (s1. 206). Nacin prikljucenja sekundarne mreie takode utice na izbor najvise proracunske temperature vode. Direktni prikljucci sekundarne mreze na primarnu mrezu daljinskog toplovoda uglavnom se primenjuju kada je temperatura pregrejane vode ispod 100°, rede se ide do 130 0 • Vece temperature pregrejane vode ne dozvoljavaju direktno prikljucenje i zbog standardnih radijatora, koji ne mogu izdrzati odgovarajuee pritiske. lJ Oyiffi slucajevima se koriste izmenjivaCi toplote kojima se redukuje pritisak i temperatura za sekundarnu mrezu. Mogu se umesto izmenjivaea koristiti prigusni ventili ("reducir"

/qot 180

I

V I II /

15

,

0/

V

100

)l

/ /

V

/

/ II 1// 501--

.

I/>Y

'/ ~

~

, ,;:..°

\

~

II y

~ ~

I{. ~-

~

_!9-

-

---

-10

o

-10

-20 (.

Slika 206 _ Promena proracunskc temperature i odyodne vode u zavisnosti od spoljne temperature

337

336

Za najvete ptoracunske temperature dovodne vode od 180°, 150" i 110 0

ventil) ili injektori za ffieSanje sa sekundarnom povratnom vodorn. Pri ovome se jedan deo povratne 'lode vraca pumpom u povratni cevni vod. Jaci sumovi koji se pri porastu temperature vode javljaju kad injektora predstavljaju nedostatak ovog nacma, Upotrebom savrsenijih injektora ovaj nedostatak se moze eliminisati. Na izbor najvise proracunske temperature pregrejane vode znatno uticu jOs i toplotni gubici u mrezi, odnosno pad temperature koji je posledica tih gubitaka.

i odvodne vode od 70° i 40'0 (pri SPT =

T - 83 Gubici toplote za neizol(lvane cevi u mirnom vazduhu pri datim temperaturskim razlikama

-·-I-·----;~;'~~~i

I Pr~c~ ! mk

I

Toplotni gubici koji nastaju u mrcii mogu biti gubici za vrctne rada i gubici za vrerne prekida u radu, Toplotni gubici za vreme rada, kao 5tO je ranije pokazano za cevne mreze centralnih grejanja, zavise od temperaturske lWlike izmedu toplotnog fluida i okoinog vazduha u kanalu, od povrsine cev! i kvaliteta izoiacije, NajviSa temperatura u kanalima krece se od 35" do 40°. Za koeficijent prolaza toplote k = 12 W m -2, za neizolovanu cev i miran vazduh dobijaju se toplotni gubici Cije su vrednosti za poicdine temperaturske razlike vode i vazduha i razne precnike cevi, sredene u tabeli T -,- 83, Gubici se odnose na 1 m neizolovane cevi. Stvarni gubici se dobijaju kada se uzme u obzir jos i isolacija koja je upotrebljena u svakom konkretnom slucaju, Pri ovome se koristi naCin proracuna toplotnih gubitaka u cevima ko;i je prikazan kod proracuna mreza za centralno grejanje . sa uZimanjem u obzir toplotnih gUbitaka. Toplotni gubici za vreme pauze nastaju kada se ceo sistem toplovoda hladl za vreme prekida rada i njegova temperatura se izjednaCi sa temperaturom okoline. Ako se sa We [WhK-1loznaCi "vodeni ekvivalent" sistema, tj, ona koliCina toplote koju sistem odajc okoEni svojim hladenjem za 1 (odnosno koliCina toplote koju je potrebno dovesti da se istom sistcmu povisi temperatura za 1°), onda ce u tom slucaju ,;vodeni ckvivalcnt" biti predstavljen slcdcCim izrazom: G

I

I w,;= G v ' Cv

+

:

G,' cc ',

[WhK -11

(8.8)

gde ie:

tezina vode u sistemu [kg] tezina cevi u sistemu [kg] masena kolicina toplote vode [Whkg- 1 K- 1 ] masena kolicina toplote celika (cevi): [W h kg- 1 K- 1 ]

C

) graficki je predstavljena zavisnost promene ovih temperatura od promene temperature spoljnjeg vazduha na 81. 206.

I

,831·3 Toplotni gubici

~ 20

iRber~)r ':

1

I,

i

1- -;----2 3 4 5 6 7 8 9 10

1

I

mm_li

0

0

0

gubid za tempcratursku razliku izmedu cevi i vazduha {Wm- 2 j I

5.0."

10 120 3°.".140 1

6.°"165

0

80° 1

1

'

I

,

GiS 114STI13nTi492!1835 12295 325412572 ,500 1192 384 5761768 959 115111247,153411918 2110 2302

·c 600

T22~'.;58-1.687

45°1173345.5196911 864 400 i 154 3071461 6141 768 i .~§ '350 :13426714011535,669: e]! 300 1115 2301345: 461 577: ' 250 ! 97 '11931288'1386' 513: ~.g! 200 I 77 155 !231,308i 386! ~ CL : 175 I 67113512021.27°.'13381 'v 150 'I 5811611741232 2911 ~ _

1

g . ___ :i6g , :~I ~:Iii~m:: ;:~;

1037[1123i1383 11728 921 i 998 i 122811535 8021 87°1107°11337 6911 749: 850 11153 579 i 626: 771 1 964 463; 501' 6161771 406i 440 541 ' 676 3491 378 465 382

iW m mj~!

1 31 i 64 97 i 127 i 1591 1911 207 i 254 i 317 14 I ceVl 70! 28156 831112[' 1401 166j 180i 222 i 278 15 . 1 50 21142[63,84, lOS! 124' 135' 166,201 -~'I cev(~i 40 17i 35i 5217°1 871 106: 114 1 141 i 176 i 17 ,zavojn1- I 30 151 30i 47! 62'1- 771 921 100! 1221154 18 ! com I 25 121 24i 36i 48 1 60) 72: 78! 97, 121

i--------u-~"

T-·-----

100°! 110°) 120°1 140°

besavne I 80

'1

I

ii'

I

3212 2685 1902,2074 24191 168911841 2148 1 1454,1471 16051 1268 i 1382 1613 1 1061 1115711350 848 1 925: 1079 743 1 811'1: 947 640 1 698 814

~~~I ~~i.

m

380 i 444 334j 388 2501· 292 211 2451 184 226 13~L1441__ 16~J

3491 3061 229i 1931 1691

Kada je u pitanju para kao primarni toplotni fluid pritisak se bira u zavisnosti potreba potrosaca, duzine mrcic i uslova toplanc. Normalno ne prelazi 15 bara. Kod postfojenja koja sluie sarno za grejanje pritisak pare se usvaja u zavisnosti od duzine mre±c tako da mreza bude sto jeftinija. Ukoliko je postrojenje kombinovano za proizvodnju toplote i energije, ovaj pritisak se usvaja na bazi najpovoijnijeg ukupnog ekonomskog bilansa rada masina i prcnosenja !OpIote. 831 ~4 Podstanice

U ovom proracunu masa i masena kolicina toplote izolacije se mogu zanemariti. Ako temperatura sistema nu pocetku prekida rada iznosi {ijp a na kraju prekida (temperatura okoline) ls,,, onda celokupan gubitak toplote uslcd hladenja sistema za vreme tog prekida iznosi: (8.9)

Za prakticne proracune ukupnih toplotnih gubitaka za vreme rada i pauze potrebno je voditi racuna 0 tome da se razlika temperature izmedu dovodne i odvodne cevi i vazduha u kanalu menja u zavisnosti od temperature spoljasnjeg vazduha.

Podstanice iIi potrosacke prikljucne stanice Sli mesta u kojima se dovedeni toplotni fluid iz top lana transformise prcma potrebama pojcdinih potrosaca i odatle razvodi u sel'Undarnu mrezu. Od ovih potreba zavise i parametri fluiJa potrosaea (sekundarnog fluida) kao i serna rada podstanica. Sherna rada jednc potrosackc prikljucnc podstanice zavisi uglavnom od vrste toplotnog fluida i od potrebe i zahtcvu potrosaea tj. od vrstc potrosnje - da Ii se radi sarno 0 grejanju, pripremi tople vode, tehnoloskim procesima u raznim granama industrije iii njihovim kombinacijama, Ako se toplota dovodi torlom vodom od 90" do 95 c i koristi za grejanje onda se ona moze dircktno koristiti u sekundarnoj, potrosackoj mrezi bez ikakvog prethodnog transfonnisanja. Prikljucak kucnih postrojenja je onda obicno direktan, bez razmenjivaea toplote pa prema tome u toplovodu i potrosackom postrojenju vlada isti pritisak.

338 339 Za cirkulaciju vode sluie cirkulacione. pumpe postavljene u toplani, ciji se napor moze koristiti i za kucno postrojenje, ukoliko ovo nije isuvise razgranato. U ovom. slucaju je bolje da svaki potrosae ima svoju zasebnu cirkulacionu pumpu. Na ovaj nacin se jos izbegava uticaj promene rada kod raznih potrosaca na hidraulicki feZim celog postrojenja. Postrojenje treba projektovati i izvoditi na taj nacin da potrosae dobija uvek istu odredenu koliCinu vode iz mreZe toplovoda bez obzira na promenu rezima rada. Kolicina vode koja struji kroz ceo sistem zavisi od njegovog toplotnog kapaciteta. Regulisanje se vfsi} kao i kod vodenog grejanja, prilagodavanjem temperature dovodne vode u toplovodu. Da bi se obezbedio ova; konstantan protok mora i razlika pritisaka u dovodnom i odvodnom vodu toplovoda na mestu prutljucka kucnog postrojenja u podstanici da bude nepromenljiva. Medutim mctjuCivanjem iIi iskljuCivanjem po;edinih potrosaca ili promenom n;ihovog rezima rada, spajanjem novih prikljucaka iii rna kakvim osetnijim drugim promenama, promenice se i raspodela pritisaka u mrezi sto ce neminovno izazvati poremecaje odnosa protoka, tj. i dovodenje toplote pojedinim potrosaCima, zbog cega bi pojedini dobili manje a drugi vece kolicine toplote nego sto im je potrebno.

Iz ovih razloga svakako je bolje da primarna i sekundarna mIeZa budu hidraulicki nezavisne jedna od druge cime se eliminise medusobni uticaj rada. Zato se pribegava re.senjima kojima se razlika pritiska u primarno; mrezi na mesrima prikljucaka u podstanicama neutralise a cirkulacija vode u potrosackim postfojenjima se obezbeduje ugradivanjem odvojene cirkulacione pumpe ili, gde je to sigurno izvodljivo, gravitacijom. Ponistavanje razlike pritisaka moze se postici postavijanjem u prikljucni vod potfosaca odgovarajuceg dodatnog otpora iIi automatskog granicnika protoka. Ovaj dodatni otpor je predviden za odredeni hidraulicki rezim rada i ukoliko se ova; bude menjao u mrezi, trebalo bi i otpor prilagoditi novom stanju iii ce se pojaviti takode manje iIi vece promene protoka odnosno dovedene toplote potrosacu. 5 I I Granicnik: protoka, naproI tiv, deluje automatski tako da koliCina vode iz toplovoda osI taje nepromenjena bez obzira -O.L-------Mc----/' na razliCite spoljne uticaje. I Da bi se ostvarila gravita+----------~dona cirkulacija vode u postroStika 207 - PrikJiucak za direktno vodeno grayltaClOnO jenju potrosaca (sekundarna grejanje. Cev za mesanje (1), ekspanzioni sud (2), strana mre.za) prikljucak se mora izvedaljinskog voda (3), podstanica (4), merae toplote (5), regulator ptotoka (6) sti dovoljno nisko (s1. 207).

t~osaca ,,~a dovodn~m vodom p~imarne mreze toplovoda. Regulisanje ove meSavrSl ~e pomocu, automatskih reg';llatora temperature, koji prema potrebnoj tempe:atun sekundarne vode podesavaJu odnos kolicine vode primarne dovedene vode 1 sek:undarne povratne vode. Ovo regulisanje se moze vrsiti i na taj naCin sto se, zadriavajuCi stalan odnos mesavine, regulise temperatura dovodne vode primarne mreze. Gdegod se usvaja centralno regulisanje kod primene tople I vode, uopste se koristi ova; naCin regulisanja (s1. 208). Kada je primarni toplotni fluid I pregrejana voda onda se i ovde moze koL__ , ristiti direktan iii indirektan prikljucalc Kod direktnog nacina priklju" I cenja postrojenje potrosaca je izlozeno is---!Zl--! tom pritisku ko;i vlada u primarnoj mrezi toplo,,:"oda pa je potrebno da svi njegovi ~-----------------~ delov! budu predvideni za pritisak koji odgovara temperaturi dovodne vode. Pri direktnorn koriscenju pregrejane vode iz Sli~.a 208 - Prikljurnk pumpnog grejanja na primarne mreze toplovoda u lokalnim dal}lnsko. Dovodni v?d (l),.odvodni vod (2), sistemima moze se primeniti meSanje po- pumpa (3), ?e!?O'irratm ventd za kratki spoj vratne vode iz sekundarne mrde sa pri- (4), ekspanZlOnt sud (5), ventil za reguli_ sanje (6) marnom iz toplovoda preko injektora (s!.209). . Di:--ektno kO:-iScena pregrejana voda u sekundarnoj mreZl moze se takode :e~h~~t1 central:~lln: nacinom, preroa spoljnim uslovima, ako se toplovod koristi lsklJuCIVO za greJanJe. VIlle

1

: 0

(j)

®

m®~ 6

I

®

I

I

I

0:

!

®

. ..-J-'--=-.... I

,

---t>q--~ I

I

I I

CD ®

I I

-~--l_

I - _______ .JI ________________ .1-_

a U slucaju kada je temperatura dovedene vode u toplovodu visa nego sto je potrebno za prikljucno postrojenje onda se snizenje temperature vode iz primarne rnreie postize mesanjem jednog dela vode iz povratne - sekundarne mreie po-

0 I I

+---------------

,

®

!

I

b

,

Stika 209 :-. Shema raznih nacir:~ ~rikljuci\'anja I:0trosaca na daljinski toplovod pregrejanom ~o~om. Pnkljuca~ :pr~ko razme.nJ.lvaca za zagrcvanJe (a}, prikljucak prcko razmenjivaea za grejan)e vode (b), pnkllUcak pr:ko .JnJektora (~). P~imarna mrch (1 i 2), izmcnjivaci (3 i 4), injektor za mesaO)e (5), radl)3tOrl (6), sanitarni potrosaci (7)

340

341

Medutim ako toplovod sluzi za kombinovano snabdevanje toplotom potrosab tj. za grejanje i za druge svrhc, industrijsk()-tchnoloske, onda se temperatura mora oddavati u granicama potreba ovih potrosaca i regulisanjem pomocu individualnih lokalnih regulatora temperature. Ako se toplota pregrejane vode kao primarnog- fluida indirektno koristi onda se pomocu izmenjivaca u podstanicama dobija voda potrebne temperature (sherna a i b na slici 209). Mada je direktan naCin prikljucenja jevtiniji od indirektnog, ova; ima zbog potpuno odvojene primarne i sekundarne mreze osetna preimucstva. Lokalne smetnjc iIi rdavo rukovanje u pojedinim kucnim postrojenjima nemaju uticaja na rad toplovoda, Potrosacko (kucno) postrojenje nije izlozeno pritiscima i temperaturama toplovoda. LakSe se provodi kontrola rada pojedinih postrojenja. Kod ovog naCina se moze prcgrejanom ~odom iz toplovoda pomocu isparivaca dobiti para u sekundarnoj mrezi za pamo grejanje kao i za druge ciljeve ($bema na slid 210). Isparivac je opremljen organima sigurnosti i automatskim regulatorom pritiska, ko;i funkcionise na bazi regulisanja protoka pregrejane vode.

Gdegod postoje uSlov'i, koristi se direktan prikljucak za pama postrojenja jer zauzima manje prostora i instalacija manje kosta, Sarno ovaj nacin ima i taj nedostatak sto kod njega nije moguce obracunavati potfosnju toplote merenjem kondenzata a liZ to kondenzat iz postrojenja potrosa(;a vraea se u primarnu kondenznu mreiu, time se Bve neugodnosti rdavog rukovanja od strane pojedinih

VP

T I I I

I

I

I I I

Slika 211 -

---,

----._---+-+---

' -==tS ---J>
Slika 210 -

L.. ___________

I I

I

i I

, :'1

C

r----

m ./.

Q

w

Direktan prikljui::ak sekundarne na primarnu mreiu parnog grejanja

potrosac~ prenosc i na primarnu mrczu odnosno toplanu (neCistoca, gubici kondenzata 1 dr.). Kada ckonomski i eksploatacioni uslov! ne dozvoljavaju da se ovaj naCin koristi primenjuje se indirektan prikljucak preko isparivaca u podstanici. U ovom slucaju se para visokog pritiska iz primame rnreze koristi preko izmenjivaca toplote za dobijanje pare niskog pritiska koji odgovara potrosacu (shema na s1212). ~----,

I

I

I .JI

i I ,---.J

I I

'- -

Sema prikljucaka na pregrcjanu vodu za parno grejanje

Kada se koriste za pregrejanu vodu, cirkulacione pumpe moraju biti predvidene za rad sa visokim temperaturama. Kada je primarni toplotni fluid vodena para onda se i ovde moze primeniti direktan iIi indirektan prikljucak na sekundarnu mrezu u podstanici. Oba naCina imaju svoje dobre i lose strane pa se prema specificnosti prilika bira jedna od njih. Kada· je primarni toplotni fluid-para visokog pritiska, onda se ona prema potrebi mora reducirati prigusnim ventilom ("reducir ventiI") na pritisak koji odgovara sekundarnoj mrezi, kojom se dalie razvodi do potrosaca. Shema jednog ovakvog prikljucka u podstanici pokazana je na s1. 211. Razvodnici pare opremljeni su potrebnim armaturama a strana niskog pritiska jos i sigurnosnirn uredajem za ogranicenjc pritiska, Radi potpune sigurnosti pogona postavlja se paralelno sa prigusnim ventilom i jedan obilazni vod sa parnim ventilom, tako da se, u slucaju otkaza jednog od ova dva vcntila, privremeno moze obavljati rad sa jednim.

NP

,-

.., I

q

I

~-:J=u-iCJL:::..:::..~-~~~g"~ I J ,

I

I

I

.........,rL'

,

l- _____________ J

Stika 212 -

Prikljucak sekundarnc mreze parnog grejanja na primarnu preko ispravljaca

Za odriavanje potrebnog pritiska postavlja se automatski regulator a isparivaL se osigurava prerna propisima za osiguranje kotlova odgo\'arajuceg pritiska. Direktan prikljucak na paru visokog pritiska omogucava manje grejnc povrsinc aparature ali isto tako i isparavanje kondenzata.

342

343

~o je pot;ebno dobiti toplu vadu za grejanje u sekundarnoj mrezi onda se :0. pos~~ze pomocu protiv~strujnog izmenjivaca toplote u podstanici. U ovom slu-

caJu DlJe neophodno snizavati iii regulisati pritisak pare ispred agregata jer ako bi se i desiIo pregrejavanje vode parom visokog pritiska i time povecao pritisak u sekundarnoj mrdi ne bi I bilo uikakve opasnosti jer , je mreza preko ekspanzionog suda vezana sa atmoI sferom. Ako bi postajala ~- __ .'i--_L_--+I---'r-__ mogucnost pregrevanja vo: U de auda se u sekundarnu i razvodnu mrezu postavlja termostat na koji reaguje zatvarac pare u primarnoj , dovodnoj mrezi ispred , , protivstrujnog razmenjivaL.. _____ " ___ _ ca (a na sl. 213). Automatsko regulisanje se maze podesiti tako da se temperatura vode u sekundarnoj razvodnoj mrC"a meSIika 213 - Prik1ju~ vodenog grejanja sekundarne mreze nja u zavisnosti temperana pnmarnu preko razmenjivaea ture spoljnjeg vazduha. . Yaino je da se kod, postavljanja parne primarne mreie omoguCi dobro odvodnJavanJe. Otuda se k~o 1 kod parnih mreia niskog pritiska cevovodi postavljaju sa padom yU pr~vw s~Janja pare. Radi'smanjenja broja mesta za odvodnjavanje moze se mreza nalZlIlemcno postavljati tako da para ide usponom suprotno silasku kon?enzata. U ovo~ slucaju Usponski vodovi treba da imaju nesto veti pad da se lZbegnu nepov?lJ~e posledice suprotnog strujanja pare i kondenzata. U slucaju suprotnogstruJanJapara-voda, pad cevi ne sme biti ispod 1 : 200. Na slici 214, prikazana su oba natina polaganja parnih cevi. U redim povoljnim slucajevima povratak kondenzata bi se mogao ostvariti pomocu gravitacije. Ova se inace vrsi _l ___ ...l ____ '- - __ sabiranjem kondenzata u po. ; ; ) , , ) ) ) ; ; ; , . ; h ) , , ) ) , ) } ) o » ) ) ; ~,,), ~ ~;; ; ; ; ) ) ) moenim rezervoarima a odatle Q se vodi pumpama u kotlarnieu. Radi ustede na broju rezervoara i purnpi cesto se primenjuje nacin da se kon, I ~' ____ ..L _______ L..L __ denzat od susednih potrosaca »m/)/ /' )h,. J.?»J;" n//)"" /;;;;;;;;».-" /,),,;;;/7)/);;;//"/ skuplja u zajednicki rezervoar b pa se odatle jednom pwnpom Slika 214 - Shema izvodenja dalJinskog parovoda prebaeuje u kotlarnicu.

,

,

,

Kako u parnim tako i u protiv-stru;nim vodovima temperatura kondenzata osetno prelazi 100 0 • Kod slohodnog odvoda kondenzata usled pada pritiska jedan njegov dec ispario bi dosta naglo iza kondenznog lonea, !ito bi izazvalo jate sumove a i gubitke usled isparenja, kako toplote tako i ciste vode za napajanje kotla. Zbog ovoga se,ponekad pribegava hladenju cevi ispred kondenznog lonca, ostavljajuCi ih neizolovane fla manjoj duzini tako da se kondenzat ohladi ispod 100" (pri ovome voditi racuna od opasnosti smrzavanja). Kod veCih sistema ovi gubici bi bili veoma znatni pa se toplota kondenzata iskoriscava njegovim hladenjem na vise naCina. Jedan od natina je da se kondenzat visokog pritiska (iz vodova 1 na 's1. 215) sakuplja II kondenzatoru - isparivacll 2 niskog pritiska u kome se delimicno isparava i odvodi u razmenjivac 3 gde se iskoristi za grejanjc vode i ohladen odvodi u zajednicki rezcrvoar 4 u ko;i se ideo kondenzata iz kondenzatora 2 dovodi preko konstanrnog nivo-n. Drugi je naCin da se voda za zagrevanje dovodi cevima za izmenu toplote u kondenzatu gde se po principu razmenjivaca voda zagreva a kondenzat hIadi. I na ovim isparivaCima se predvidaju sigurnosni ventili da pritisak u njima ne hi prcsao dozvoljene granice.

CD

-L.._~

TTTV t;=:)

Slika 215 - Sherna izvodenja radi iskoriscenja topJotc kondenzata

Najbolje reSenje bi bilo da se toplota dobivena hladenjem kondenzata u nekom potrosncu iskoristi u celosti u svako doba, Ova se moze dobro postiCi kada se toplota kondenzata koristi za pripremu tople vode. Serna jednog ovakvog resenja pokazana je na sl. 216. Dva bojlera su spojena u seriji od kojih jedan ima parni grejni registar kroz koji se para u prolazu hiadi i kondenzuje zagrevajuCi vodu.

,,---·0,

.1--'- __

-~

,

~--'--

:...'

-Tr~JE:::=)

Slilca 216 -

Shemaza dobijanje topIc vade od daljinskog parovoda preko dva razmenjivaca

345

344

Ovako stvoren kondenzat se sliva zajedno sa kondenzatom iz drugih potrosaca u grejni rcgistar drugog bojlera u kome nastavlja da se hiadi i zatim odlazi u kondenznu mreZu iIi sabirni rezcrvoar. Patrosna voda se najpre zagreva toplotom kondenzata a zatim se u drugom bojleru dogreva na patrcbnu tempcraturu parom Yisokog pritiska. Regulisanje temperature se vr8i pomoeu automatskog regulatora. 832

IZBOR VRSTE I LOKACIJE TOPLANA

Jedan od vaznih problema koii treba resiti prilikom izgradnje naselja i modernizacije gradova ;este izbor sistema i lokadje toplana. Kod re.senja centralizovanim snabdevanjem toplotom ovo pitanje dilQiraju najpre tehnicko-ekonomski uslov! a zatim higijenski, saobracajni i drugi. Tehnicko ekonomski uslovi zahtcvaju da se toplanc podii:u u centrima potrosnih rejona i da njihtw broj bude 8to manji bez obzira na koju ce vrstu pasti izbor. Naprotiv higijcnski, saobracajni pa i estctski uslovi zahtevaju u veeini slueajeva da se toplane izgr3duju u industrijskim predgradima velikih gradova. Ukoliko se radi 0 ve1ikim gradskim podrucjima i industrijskim centrima iii modernizadji zaostalih gradova, ovo pitanje sc postavlja jos u ostrijem obliku. Pri ovome osnovni problem koji treba reSiti je maksimalni i optimalni radijus toplotne mreie tj, maksimalna i optimalna udaijenost do koje se moze iei sa odasiljanjem toplotnog fluida. U sistemima prenosenja toplate na daljinu aksioni radijus zavisi prvenstvcno od vrste toplotnog fluida, koji opet sa svoje strane zavisi od strukture potrosackog podrucja i jos niza drugih okolnosti. Ako hi se, primer-a radi, uzeo za toplotni fluid vodena para pod pritiskom od 10 bara sa brzinom strujanja u glavnoj magistrali od 60 mis, pa i preko toga, maksimalni radijus mreZe daljinskog grejanja moze dostiCi 4 do 5 km dok bi optimalni radijus biD negde oko polovine maksimalnog_ Sa pregrejanom vodom, kao toplotnim fluidom, cija bi temperatura dostizala 150'"' sa brzinom strujanja od 1,5 do 3,0 mis, maksimalni radijus bi se kretao oko 10 do 12 km a optimalni u slicnom odnOSll kao kod vodene pare oko 6 do 9 km. Na shemi (sl. 217) pokazan je uticaj akcionog radijusa daljinskog grejanja na broj i lokaciju topiana. Toplane rasporedene na mestima od I do IV treba da snabdevaju toplotom rejone dokie dopiru tanke linije od njih. Kvadrati predstavIjaju rejone grada koji se snabdevaju od Slika 217 - Periferijski raspored toplana (I -II- II - IV) i kombinacije njihovog fada jedne iii vise topiana. Dvostruke linije pokazuju podrucja gde se snabdevanje toplotom moze vrsiti iz dvc abliznjc (vezane linijama) toplane. Toplane na ovoj semi su rasporedcne po periferiji grada, gde se obieno nalaze industrijska prcduzeca pa prema tome ovaj rasporcd najbolje odgovara u urbanistickom smislu tj. time su zadovoljeni poglavito higijcnski i estetski uslovi.

Tehnicko-ekonomski uslovi hi zahtevali da se toplotne mreZe izvode u zrakastorn iIi prstenastom obliku pa bi jedno takvo izvodenje mreze u vidu "magistralnog prstena" Pl-PZ-Pa-P preuze10 ulogu centralnih toplana u komunalnom potrosackom podrucju. Ovakvim naCinom resavanja moze se cstvariti povezivanje dveju ili vise toplana jednog grada u paralelan rad take da se jedno isto podrucje snabdeva toplotom iz dveju toplana (dvostruke parale1ne linije) a da se pri tome obezbedi davoljna stabilan hidraulicki fdim u mrezi. OViffi postavljan;em toplana na periferijske rejone grada u kojima su industrijski centri, one industrijske grane kojima je para potrebna za tehnoloske procese biCe njome obezbedene na racionalniji naCin. Medutim, centralni deo grada moze se paralelnirn radom toplana snabdevati toplotom praktieno iz svih top lana time se obezbeduje i sigurnost snabdevanja komunalnih podrueja sto k svakako od osobite vaznosti a pri tome i periferi;ski delovi grada mogu izuzetno koristiti paralelan tad toplana za svoje ciljeve. 833

PRORACUN CEVNIH MREZA ZA DALjINSKE TOPLOVODE

833-1 Topla voda kao toplotni fluid

Kada je u primarnoj mrezi topIa voda onda se proracun cevi izvodi na isti naCin koji je prikazan u ade1jku mreza za centralno grejanje (od V i VI). Pri tome se koriste sve navedene reiacije od (6.9) do (6.17) u kojima se jedino pretpostavlja da veliCina udela na pojedinaene otpore:EZ iznosi od 10 do 20%. (Tabela T--48). Redosled proracuna je potpuno sliean. Za definisanu semu toplovoda sa poznatim protokom i poiedinacnim otporima upotrebom pomocnih listova 3, 4, 7 i 9 nalazi se pad pritiska LR za jednu iIi vise deonica na poznati nacm. Ako je dat ukupan pad pritiska a treba odrediti protok iii precnik cevi onda se najpre (prema T -48) oceni koji procenat a pada na pojedinacne otpore u cevima. Zatim se llSvaja specificni pad pritiska usled trenja, koji radi uproscenja treba pretpostaviti da je konstantan cdim tokom. Dalji postupak za odredivanje nepoznatih veliCina, sluzeCi se pomoenim listovima 3, 4 i 9, vee je upoznat. Naknadni proracun se sastoji u eventualnoj izmeni nekog od preenika usled preteranog iii nedovoljnog ukupnog otpora sa tacno utvrdenim pojedinaenim otporima. 833·2 Pregrejana voda kao toplotni flnid 833~21

Pad pritiska u pravim cevima

I ovde se polazi od izraza (5.10) za pad pritiska kao i ranije

G'

'EL

pD

D

A' SLR = (1 - a) . (PI - P2) = 0,81 --'-. 4

Usled temperature fluida (pregrejane vode), koja se ovde kreee i do 200 0 kod proracuna pada pritiska trebalo bi uzeti u obzir promenu koefidjenta trenja A i gustine vode y sa temperaturom.

347

346 Zavisnost gustine vade od temperature data je u tabeli T - 54. Koeficijent

:8;

trenja )1 pod pretpostavkom iste rapavosti cevi (e), zavisi od Rejnoldsovog broja Re i pfeenika D. Rejnoldsov braj Re treba izracunati iz:

.02 .10 .m

/ )' I/'V V

v.:

l)Y ~ / / V \ff)1 ., r~'lP i

9

4Gk

(8.10)

36000nDpv

/y

". f/

f.7t)'

V

,~~

V

/ ~ ,

-.- r-

~

VI

5

A

i/ /,/

, I 1-11' 2

5

2

5 >I)" 2

".

5

5

Umesto kinematskog viskoziteta maze se uvesti dinamicki: Slika 219

Za llize temperature vade od 80'0 (sluca; panelnih grejanja) trenje raste (taka isto i pad pritiska). Dijagram na 81. 220 daje vrednosti za korekciju na temperaturu od 50° za preenike cevi do 100 mm u zavisnosti protoka vade. Odstupanja Sll manja

onda je: ,

I

I R, =9000;;

Gk D

(8.ll)

od 6% a pri svim malim brzinama mogu dostiCi 10%. Za naroCito tacne proracune korekcija se maze i ovde izvrsiti pomocu dijagrama na slici 220.

,I

Pri konstantnorn protoku i preeniku promena temperature ima uticaja na (.l nc moze se predstaviti jednostavnim naCinom jer uticaj promena )1. na f' se menja sa protokom Gk i precnikom D. Porastom temperature vode od 80° na 180'" viskozitet )1. opada od

Re sarnO preko dinamiekog viskoziteta. Zavisnost izmedu ), i

3,64' 10-5 na 1,64' to- 5 . Onda Re raste za

i

tp6

!

/ V

t. IU

It,0 e

t.00

ll'O.9

~

0,96 ~ 9' /

o

""

I

I

/'

I /

/

V

/ $Y

II

.w

/

W'. IV / / L / ",1 '\7' ~~ . 1'~ I 1/ i/ I / , I t-· i / I / V I 5 ,. NO" 2 5

.,

2

5 t·

2

~;Q(.~'---l-4~~~

364 = 2,2 puta. Usled ovoga koe164

G

1,

t.08I--+~,~~::K"-
.--~.

ficijem A se maze smanjiti za 5 do 15% a slieno tome i p, tako da je uticaj naRe neznatan. U dijagramu na s1. 215 i 216 Sll uvedena procentualna odstupanja u padu pritiska za razne vrednosti G k i D, kada umesto vode od 80 treba da protice voda 0 od 180 odnosno 140". Vidi se da Sll ona i za 180" u granicama od ±8S O ' CesCi je slucaj da se pad pritiska povecava (negativne vrednosti odstupanja). Usled ovoga pomocni listovi 3, 4 i 9 mogu se i ovde upotrebiti i ako se odnose na vodu od 80"', jer ce greske biti neznatne. Rezultati se mogu korigovati pomocu di;agrama na 81. 218 i 219 ako se to izri6to zahteva.

'1lLL.. 5

Slika 218

,

I ,

.-.--r---'---'~-'--~---r--.----

Stika 220 -

Grafikon za korekciju pada pritiska R pri promeni temperature vode od 80'" na: , 180 (a), 140 (b\ 50° (c) 0

0

U gornjem izlaganju voneno je racuna sarno 0 kolicini vode bez obzira na promenu masene kolicine toplote vode sa porastom temperature. Ako se u racunima uzme da je masena kolicina toplote c =. 1,163 Whkg-l K- 1 , pa se protok vode racuna sarno iz kolicnika

_L

tr -

onda usled neSto veceg G it dobija se i neznatno

tp

povecanje pada pritiska. GreSka je takva da se uklapa u veliCinu tolerisanih 00stupan;a. Pad pritiska usled pojedinacnih otpora racuna se prema vee poznatoj relaciji (5.4): C~-·-~~--~~--·I

I Z=1;1;~ 2

5 ,

I ,

(8.12)

Kako su vrednosti Z u pomocnom listu 7 date za 8rednj u temperaturu vode od 80 0 , onda ih za druge temperature treba korigovati odnosom masenih kolicina 180/Y' Za temperature od 40 0 do 140 0 u pomocnom listu 7 dati su korekcioni faktori.

348

349

833·3 Vodena para kao toplotni fluid Kod duiih parovoda treba racunati na povecanje kolidne pare duz cele deoIDee kako zbog pada pritiska take isto i zbog delimicnog kondenzovanja. Ovde se ne maze racunati sa nepromenijivim Rip. Pad pritiska u jednom malom delu parovoda dL, udaljenom od pocetka za L [m] izrazice se prema jednaCini (6.12) sa: .

dp = 6,4. 106 .A. (]~ dL p D5

Ako se u zadatku traii precnik ili koliCina pare treba poci sa levog dijagrama gde se najpre izracunava R iz datog pada pritiska.

Mnozenjem abe strane sa p' dL, dobija se: ""---~.-:.-

I

I p. dp !

= 6,4·

1'lr6 A 1:'_.

-----.-.~.

-'

P

2

Gh

•

dL

D5

(8.13)

~~-.--

(8.14)

Zbog zavisnosti brzine V od triju promenljivih Gh.D i P i ovde se proracun uproscava koriscenjem grafikona na pomocnom listu 14 na kome su ukljucena podrucja visokih temperatura i pritisaka. Za pritiske do 30 bara i temperature do 500 0 date su vrednosti za

p;

u dvostrukom dijagramu na pomocnom listu 7. Vred-

nosti u zaglavlju dijagrama se odnose na zasiCenu paru.

kako se maze staviti da je: 2L

Za nalaienje pada pritiska usled pojedinacnih otpora polazi se od brzine V iz poznatog izraza:

.

. U ovoj jednacini koeficijent trenja Ai kolicnikpp-I, malo se menjaju u kracim deomcama. Zbog toga se neee uCiniti veea greska ako se za integral u granicama ad pocetka do kraja cevi uzrou srednje \'rednosti za Am i Pm P;;./ kao nepromenljive. Ovako izvrsena integracija gornjeg izraza deljenjem obeju strana sa L daje:

pi -p~

Kod tacnih proracuna se uzima U obzir i kondenzovanje u deonici kada se radi 0 zasiCenoj pari na taj naCin S10 se koristan protok pare uzima veci nego sto bi bio potreban do kraja parovoda za polovinu koliCine kondenzata koji bi se stvorio u deonici. Za zagrejanu patu, koja se inace u maloj meri pregreva u daljinskim parovodima, R se oCitava u gornjem delu pomocnog lista 13 prema istim pritiscima zaskene pare) za uzimanjem u obzir temperaturske razlike. Za nalaienje ove temperaturske razlike sluzi 'gornja desna tabela u kojoj je data temperaturska zasicenja u zavisnosti pritiska pare.

· · za paru vred nost! Z a pregreJanu

Pl-·P2 PI "iP2 Pl-P2 = --L= ~L-P",

·-i

pIT' --"2-

,. 1·lstovuna . 13 na1aze se u pomocmm

i 14 prema odgovarajutim pritiscima i temperaturama pare.

onda je:

R =P,-P3:.= 6,4.10')",. Gl L Pm D5

.. _•......••....

_-

(8.15)


Its! br. 13.

Za nepromenljivu vrednost kocficijenta }, zavisnost vclidna R, G, Dip pren:a jednaci?i l..6.l2)mozc se predstaviti graficki. Ovim je nadn rada uproscen 1 pnkazan pnmerom na samom pomocnom listu.

833~31

Pribliino odredivanje preenika pomoeu brzine pare

Pomocni list 14 moze posluziti za pribliZno nalazenje precnika ill protoka pare parnih vodova. Nije celishodno npr. da se preenici parovoda u centralama odreduju za :Zahtevane protoke prema padu pritiska. U ovim slucajevima vise dolaze do izraiaja pojedinacni otpori (ventili agregati, raevanja itd.). Ovde je belje koristiti brzinu pare ustanovljenu iskustvom, doduse prema dozvoljenom izlaznom pritisku, izmedu V = 20 i V = 70 m S-1. Pri veCim cenama armatura i pribora mogu se postiCi znatne ustede smanjenjern precnika a povecanjem brzine. Uz ovo jos treba dodati da se instalacije lakse izvode sa man jim precnicima. U naknadnim proracunima pada pritiska gde pravi cevovodi nisu dugacki moze se sarno racunati sa pojedinacnim otporima. Takode i za duZe, daljinske parovode moze se za prvobitno odredivanje precnika koristiti pomoeni list 14. Pri ovome se biraju manji precnici za manje a veei za vece brzine.

Za orijentaciju rnogu se dati sledeee vrednosti: Precnik cevi od 50 nun Preenik cevi od 50 do 150 mm Precnik 1;evi iznad 150 mm

brzina pare do 30 ms- 1 brzina pare do 40 ms- 1 brzina pare do 50 m S-l

351

350

Pri odredivanju ekonornskog precnika daljinskog parovoda ova; nacm odredivanja precnika ima to preimucstvo sto daje tacan pad pritiska odrnah pa ne treba ni vrsiti naknadni proracun. Pomocni list 13 omogueava proveru pretpostavljenog pada pritiska. 833-4

Redosled

proracuna

daljinskog parovoda

Za tacno odredivanje precnika daljinskog parovoda kada Sli date vrednosti protoka pare za pocetno i krajnje njeno stanje sa poznatim polozajem cevi potrebno je proceniti udeo pojedinacnih otpora u odnosu na ukupan pad pritiska kao i gubitke toplote, U dec pojedinacnih otpora moze se uzeti kao i za vodene mreze od 10 do 20%} tj. a = 0~1 do 0,2. Radi uzimanja u obzir gubitaka ~plote treba povecati koIicinu pare za 5 do 10%, prema duzini parovoda. Naknadnim proracunorn se proverava ispravnost ucinjenih predpostavki pa se prema potrebi vrSi korekcija precnika. Kod razgranatih mreza sa istirn krajnjim pritiscima na potrosackirn mestirna dimenzije glavnog parovoda se odreduju prema najudaljenijem potrosacu. <

834

BALANSIRANJE OPTEREC:ENJA TOPLOTE I SNAGE

U kombinovanim toplanama za dobijanje toplotne i elektricne energije varijadja optereeenja snage i toplote testo je vrlo osetna. Radonalno iskoriseavanje ovih toplana moze se postiCi samo onda kada se balansiranje opterecenja snage i toplote vrsi potpuno uskladeno. Primena toplovodnih akurnulatora, kada se za primarni toplotni fluid koristi pregrejana voda} za resenje ovoga pitanja prma najbolje mogucnosti. DaIji progres u ovom problemu predstavlja dvostruka akumulacija (sherna na 81. 221) koja je nasla veliku primenu u zapadnim zemljama. CeHshodnost ovakvog resenja dolazi naroCito do izrazaja kod podizanja ili rekonstrukcije velikih naselja i predgrada velikih grad<,lva kako u energetskom tako i u urbanistickom pogledu. Zadatak toplotnog akumulatora moze uspesno vrsiti kod problema balansiranje optereeenja snage i toplote i mreza daljinskog toplovoda kada je u njoj toplotni fluid pregrejana voda do 150" a naroCito njene osnovne napojne magistraIe,

z

Slika 221 -

Sherna toplane sa dyostrukom akurnulacijom topJote od izradene pare iz parnih turbina, Toplotni akumulatori (A), potrosao (P)

84

GLAVNI TEHNICKI PARAMETRI TOPLOFIKACI]E

Glavne tehniCke parametre pri projektovanju i gradenju top lana sa sistemom daljinskog grejanja sacinjavaju: - gustina toplotnog optere6enja (odnos maksimalnog toplotnog opterecenja podrucja i njegove povrSine zernljista); - speetfieno optereeenje mreZc (odnos instaIisanog opterecenja prema duzini mrcie i1i godisnja isporuka toplote po jedinici trase); - koeJiciJent toploJikaclje (odnos toplotnog opterecenja koje se odvodi iz turbina i ukupnog toplotnog opterecenja potrosne oblasti); - specificna proizvodnJa elektricne energiJe na bazi top1ofikacionog ciklusa (izrazena u kWh kg-l ) i - godisnje trajanje iskoriscenja kapaciteta ( u casovima na godinu).

85

PARALELAN RAD TOPLANA U SNABDEVANJU TOPLOTOM

Mnogo sigurnije obezbedenje snabdevanja toplotom i elektricnom energijom industrijskih i komunalnih preduzeca, ustanova i gradskih naselja postize se paralelnim radom topIana. U slueaju kvara u nekoj od njih potrosaci to nece osetiti a i balansiranje se mnogo efikasnije sprovodi i ncutralisu "spicevi" opterecenja ovim naCinom, Samim tim paralelan rad top lana 1ma i svoje ekonomske opravdanje. U ovom pogledu mogu se dati -konkretni zakljucci na osnovu vee postignutih iskustava u svetu naroCito u toplanama sa parnim turbina..lla. Povezivanjem dveju top lana u paralelan rad i elasticnijom raspodelom toplotnog opterecenja izmedu njih u normalnom pogonu, mogueno je na primer, s jedne stranC postiCi veeu ekonomicnost pri izgradnji i ckspioataciji njihovih kotlarnica (poboljsanjem njihovog radnog re.zima) dok se, s druge strane, namecu veci izdaci na izgradnju i odrZavanjc toplotne rnrcie (usled dopunskih cevnih vodova izmedu topIana). Iskustva u SSSR pokazala su da paralelan rad dvcju toplana smanjuje ukupni potreban kapacitet njihovih kotlarnica za nekih 10 do 15~,~ au nekim slucajevima jos i vise. Kotlovi su skoro uvek nesto veceg kapaciteta od proracunatog maksimuma (jer njihov izbor se vrsi prema nandardizovanoj skali kapaciteta sa zaokruienjem na blize vece vrednosti). Stoga je neizbe±no, kada toplane rade odvojeno, da rezervni kapaciteti njihovih kotJova budu uvck veci od teori;ski sracunatih i stvarno potrebnih. Izdaci za toplomu mrciu pri paralelnom radu toplana u prvom redu zavise od proracunske koliCine toplote koju toplane treba da isporucuju u paralelnom radu i od njihovog medusobnog rastojanja odnosno od usvo;ene seme povezivanja toplana u paralelan rad. Serna povezivanja top lana u paralelan rad i njihovo rastojanje zavise od broja i rasporcda odnosno lokacije toplana, a to u sustini znaCi od njihovih lokalnih uslova, koji mogu biti veoma promenljivi. U veCini slucajeva se pokazalo da je najce1ishodnije vezati toplane u paralelan rad posebnim spojnim yodom konstantnog preseka. Analizom ovog pimnja, pri rcsavanju top~ifikacije 1:'\0vog Beograda, doslo se do zakljucka da ce paralelan rad dveju toplana bili ekonomican kada jc spojni vod kraCi od 4 h.'TI1. Kod nizih spoljnih temperatura (iskustva u SSSR) ovo r3stojanje moze biti i veee (do 5 kIn).

ODELJ AK IX

9. REGULISANJE POSTROJENJA CENTRALNOG GREJANJA Postrojenje centralnog grejanja se dirnenzionise prema projektnim uslovima tj. prema unutrasnjoj CUPT) i spoljasnjoj (8PT) projektnoj tempcraturi. Unutrasnji projektni uslovi zavise od namenc objekta koji treba zagrevati, a spoljni od klimatskih uslova mesta u kome se objekat nalazi. Svi clementi postrojenja treba da budu odredeni tako da u potpunosti odgovore projekmim zahtevima. Za \TCme eksploataci;e pogona medutim neee biti uvck ostvareni projektni uslovi. U prostorijama koje se zagrevaju UFT ostaje nepromcnjena, dok cc se spoljna temperatura vazduha i astali uslovi koji uticu na toplotne gubitke, menjati u zavisnosti

od trenutnih meteoroloskih prilika. U najvecem broju dana za vreme koriscenja postrojenja spoljnja tempera·· tura i ostali uslovi bite takvi da cc potrebna toplota za grejanje biti manja nego za projektne uslove. Ako bi postrojenje proizvodilo staIno koliCinu toplote koja odgovara proiektnim uslovima bez obzira na umanjenc potrebc, to bi prouzrokovalo

dva nedostatka. Imali bi pregrevanje prostorija i veeu potrosnju gorivu ad porrcbne. Znaci i pogorsanje stepena iskoriscenja postrojenja. Csled ovog postrojenje treba projektovati i izvesti tako da ne dode do ovoga tj. da se proizvodnja !Oplote mO:le 8to vise prilagoditi potrebnoj. Kod vodenog grejanja regulisanje topiote u postrojcnju moze se postiti na nekoliko naCina u zavisnosti toga kojim pa1'ametrima bi se to vrWo. Regulisanje bi se, U stvari, v1'5il0 promcnom koliCinc topiote koju odaju radijatori. Kolicina toplote koja se dovodi u radijator iznosi:

; Q = q ('d -

'0) ,,

[W]

(9.1)

gde je q protok, td dovodna temperatura i to odvodna temperatura. Posmatrajuci ovaj izraz vidi se cia se kolicina dovedene odnosno odare toplote, moze regulisati na jcdan od sledeCih naCina:

354 I, promenom razlike temperature razvodne i povratne vode pri konstantnom protoku, 2. promenom protoka pri konstanmoj razlici temperature vode, 3. promenom protoka i razlike temperature istovremeno. Prema mesru delovanja regulisanje maze bid mesno i centralno. Mesna regulisanje se vrsi na mestu iskoriscenja a centralno u centralni, odnasno kotlarnici, za ceo sistem. Centralno regulisanje f@ povoljnije jer je ekonomicnije i jednostavnije za opsluzivanje i zato ga treba koristiti gdegod je to moguce. U kucnim postrojenjima uglavnom se koristi centralno regulisanje promenom temocrature razvodne vode u kotlarnici iIi u toplani odnosno podstanici aka je mrda u zgradi prikljucena Za mreiu toplovoda daljinskog grejanja. Temperatura razvodne vode se podesava u zavisnosti od spoljne temperature i drugih uslova kojl mieu na potrebnu toplotll za grejanje (vetar, sunce). Ako bi ostale uticajc mogli smatrati neprome00' nljivim onda bi toplotni gubici neke proI I storije bili srazmerni razlici unutrasnje i 9 f i spoljnje temperature. Kako temperatura ! 80 prostorije treba da bude konstantna, pot..... V I 70 i rebna toplota za grcjanjc ce biti direktno ..... I srazmerna spoljnoj temperaturi tako da 60 hi ova zavisnost trebalo da bude linearna. 50f-f- / lvlanja ods!upanja ce biti od ovoga usled 1/, 40 promcne k (koefidjenta prolaza toplote) ! radijatora i masene kolicine toplote vode sa !! temperaturom . 20 I I Dijagram na s1. 222 pokazuje priI bliinu zavisnost temperature razvodne I I I 0 vode od spoljne temperature kada je +20 +IS +10.S 0 -5 -/0 - /5 spoyna I~mperalura projektna temperatura razvodne vode 90". Tabela T -':""84 pokazuje ovu zavisnost SIika 222 - Regulisan;e temperature izrazenu brojevima. razvodne vode

V

j

II

T - 84 I

I I

Zavisnost temperature grejne vode od temperature spoljneg vazduha

Spoljna temperatura

!-20

1-15

i ,

10

-5

I

0

+5

60 47

--

!

10

,!

-i-- 15

1

!

!

!

Temperatura vode QC raZ'mdna ipovratna

,

90

--

70

82 '64

75 -58

i _ _ ._! __ ~~L.~.

62 --

52 !

51

40

-

45 --

35

35 30 ii

i !

Odstupanja mogu biti veca U ovom dijagramu kada se uzmu u obzir i drugi uslovi koji imaju uticaja na toplotne gubitke u prostorijama. Vetar i sunee mogu imati znatan uticaj na potrebnu koliCinu toplote tako da proracunata temperatura raz\,odne vade moze znatno da odstupa od one koja bi se racunala sarno prema spoljnoj temperaturi. Zbog toga ovakav dijagram simi rukovaocu postTojenja za pribliinu orijentaciju, s tim SiD ce pri njegovom koriseenju voditi racun~ i 0 dr~_~ 'Uticajima kada to okolnosti zahtevaju. Ovde su uzete temperature za naJnepovolJnIJe slucajeve.

355 Mada je veoma pogodno, centralno re I i ' " na ceo sistem. Sarno u slucaju kada se pot ~u sanJc ne maze uvek da se primeni odnosu za sve potrosace centralno regUli~=n!Ia ~OPIO~ u I??¥onu menj a u is tam r~?a. Da bi se centralno regulisan·e rno 10 J.e ceo ~a. ovo!Jltl ':l svakom.. rezimu m~: sluca; onda je abieno da se po;troje;;e d~ft~=~tl. Id~ slstemlma .u .koJ~ma ?~V~ rCZlm rada. U grupe se svrstavaju npr POSt . . oJ~ me grupe kOle ImaJu shcll! - guJis .,,) .. . rOlenJa sa ISWm orijentacijom ( zon k ~~. anJe ,sa IstIm vremenorn iskoriU:enja iii neki d . .V. " S 0 nstikama U OVOm pogledu. m ruglm ShClllm karakteZa odredeni rezim svaka od ovih gru a tr b a d . . mreiu tako da Se regulisanje moze vrSiti n p e d a l!lla odvoJenu razvodnu akvih " ezavlsno 0 druglh ogranaka po t . . d s roJen)a. o ov . resenja osnovno regulisanje se vrsi na kotlov· grupu odvo)~no prema lokalnim potrebama (sl. 223), lI11a a opunsko za sVaku Ovo bl se regulisanje mogio Arsltl promenom protoka podesa~l ,:anjem ~egul~.cionog ventila. Medu~ urn ova) naClfl ne daje potpuno :.. zadovoljavajuce rezultate pa se prit menjuje bolje reSenje podesavanjem ' r f~ Ij) 1~ temperature razvodne vode za svaku ~a ' i Z gru~u odvojeno. Ovo podesavanje se I, r - ....;....;;. post1:i~ .meSanjem razvodne vode iz kotla III agregata podstanice sa deK L _J I lorn povratne vode. Ako je cirkulaI dona pumpa ugradena u povratni v.. - - - - - _..J ;rod, ova je meS,anje uprosceno jer Slika 22~ -:- Shema raspodele sistema na pottosacke ~ta pumpa sluzl za cirkulaciju vade grupe sitcruh uslova radi centralnog regulisanja sa 1 U slstemu za mesanje. Podesavanje pumpom u povratnom vodu odnosa razvodne i povratne vode od potrosaca a sa time i temperatura razvodne vode u pojedinirn granarna, postize se pomocu regulaciOl,~h organa u obilaznom vodu. Regulisanje moze da bude rueno iIi au, I I I tomatsko. ~ I I Ako se cirkulaciona pumpa K nalazi U razvodnom vodu onda f I 1 nije moguce os!variti mesanje is0-I I [--:----l ; tom pumpom vee se za OVu svrhu -...l ___ ___ ..... _1 moraju postaviti odvojene pumpe (shem.a na slici 224). Ckoliko ne Stika 224 - Shema sa pumpom u razvodnom vodu postoJc znatne razlike u potrebnim K d

y ••

C

----1-;

1

91 -----,

8Z

f

:

-e-

OJ: r11 J 'f rill Y t

:

~

~:~;~a~rama(za

pOjedin: grupe, za mesnnje se moze koristiti jedna zajednicka pro l.:'nom sva ~a ?rupa treba da ima odvojenu pumpu za meSan' c. . Kod manJlh postroJellJa centralnih grc·· r. J promenom temperature razvodne vode pod~~anJa, regu lSan)C se normalno vrsi . ik ' =avanJem regulatora sagoreva· ·1· gonon a na kotlu prema njegovoj vrsti. Na primer kod k 1 n~a 1 1 pr~!lla ~otrebnoj temperaturi razvodne vode od~sava ot O\~ sa c,:r;um gO~lV()m kOJl zatlm automatski odriava ovu tcmpcranfru Auto~eatd~.zma l~n ... a, reguldto.ra, nicima za kotlove sa tecnim iIi asovi· . ,. . . S 1 rcgu aton na gononije i jednostavnije. g Urn gon\ Ima ova) posao obavljaju jos sigur7

v:.

357

356

Shema regulisanja jednog manjeg postrojenja mesanjem povratne i razvodne vade data je na s1. 225. Za hidraulicni uredaj regulisanja ovde je koriscen trokraki ventU koji reagira automatski na termostat prekq servo motara. Venti! se takode ~ moze automatski regulisati i rucnim putern. Krak (1) je stalno otvoren dak se krakovi (2) i (3) otvaraju i zatvaraju na2 izmenicno pri tome kad je jedan od njih 110.56 o K _____ L _______ _ potpuno otvoren drugi je zatvoren i obmuto. Temperaturska razlika razvodnc Q5G G i povratne vade je najveca kada je krak (2) atvoren a (3) zatvoren. Kada je obrnu! Slika 225 - Shema regulisanja mdianjem sluca; ne postoji razlika temperature izmepovratne i razvodne vode du razvodne i povratne vade. T ermostat moze biti postavljen napolju iii u nekoj prostoriji. Oba mesta treba izabrati taka da nisu pod uticajem nuglih atmosferskih promena. Regulacioni ventil kaka se vidi postavljen je izmedu kotla i cirkulacione pumpe koja je u razvodnom vodu. Kod veCih postrojenja, sa razlicitim grupama potrosaca, najeeSce se primenjuje poluautomatsko regulisanje. Rueno iii potpuno automatsko regulisanje je redc kod njm u primeni. Ruena regulisanje sastoji se u tome sto rukovalac postrojenja podeSava ternperaturu razvadne vode odvojeno u svakoj grupi pritvaranjem iIi otvaranjem prigusnog ventila u obilaznom vodu. Kod poluautomatskog regulisanja umesto ovog prigusnog vcntila postavljen je regulator temperature koji automatski podesava odnos protoka i oddava temperaturu razvodnc vade za koju ga podesi rukovalac postrojenja. Kod potpuno automatskog reguiisanja i avo podesavanjc regulatora temperature vrSi se automatski. Automatsko regulisanje maze se ~Tsiti reagovanjem regulatora bilo na termostat koji je sffidten u unutrasnjosti prostorijc gde je potrebno oddavati odredenu temperatu'ru, iii prema temperaturi spoljnjeg vazduha. Za vclike prostorije za koje je preJvidcno odvojeno postrojenje iIi dovod mreze, uglavnom se koristi direktno regutisanje pomocu termostata u prostoriji. C postrojenjima koja sluze za grejanje veceg broja i sHenih prostorija (stanovi, kance1arije, ustanove i sL) pojavljuju se izvesnc teskoce u pogledu izbora prostorii c u koju bi trebalo postaviti tcrmostat. U takvoj prostoriji trebala bi da se temperatura menja sarno pod uticajem spoljnih meteoroloskih uslova. Ona ne bi trehalo da ima nikakvih unutrasnjih izvora tap late (ljudi, masine, jaee osvetljenje i dr.). Isto taka ova prostorija ne hi smcla da ima ni nenormalne toplotne gubitke (veca propustljivost prozora i vrata, koja ne bi trebalo da Cine vezu sa prostorijom U kojoj je razliCita temperatura, provetravanjc vazduha raztiCite temperature i dr.). U ovahim prostarijama regutisanjc radijatora, kada se jednom izvrsi ne sme se

dirati. Pod ovakvim uslovima rada moze se ostvariti pravilno zagrevanje razlicitih prostorija jedne iste grupe. Drugi naein regulisanju se izvodi postavljanjem spoljnjeg termostata koji u zavisnosti od promena uslova koji uti(:u nll toplotne gubitke prostorije upravlja regulatoroffi za podes3vunje temperature razvodne vode. Svukoj spoijnjoj tcmperaturi odgovara jedna temperatura ra:.:-;vodne vode i kod poluautomatskog reguli-

sa~1ja ruk~valac postrojcnja prate6 plOmenu spoljnc temperature i dlUgih utica!.a p~de~ava regula~lOm uredaj. na potr~bnu temper.aturu Po sV'akoJ promeni o\lh uslova potreb~o J~ ove uredaJedoteratl U odgovara)ucoj polozaj. Kod potpuno automatskog reguhsanja ovu ulogu potpuno preuzima spoljni termostat. . :A..li kako se toplotni .gubici prostorije ne rnenjaju sarno pod uticajem promene spolJ~Je ten:perature vee 1 liSled drugih u~i~aja, neee hiti dovol;no da spoljnji ter~ostat re~gl~a ~~rno na temperaturu spolJn)eg vazduha veC treba da on obuhvati 1 o.sta.Ie u~lcaJe. Zb?vg svcga ovoga spoljni termostat se postavlja u spccijalnu kueicu kOla 1m3 ,Iste. ten~IC~e u~love ~a? i prostorije za zagrevanje tj. da se greje na istu tem?er~tu~u 1 na l~tl r:~ClI~ da )OJ se menjaju gubici toplote. Na taj naNn bice obuhvacem ~;l fakton kO)l UtlCU na potrebnu toplotu za grejanje i sve prostorije iste grupe blce zagrevane na odredenu temperaturu. ,

ill

~a . a~ton:~tsk?, poluauto~~tsko ili ~cno regulisa~e sistema centralnih grejanja

POJ:.dm~ nJiho~~

ogranak.a ill prostonJa danas postoje raznovrsni uredaji, ventlli kOJl ~ naro.''Sito p~menjeni i kod horizontalnih jcdnocevnih sistema ltd. Vecmu ovih u:~(laJa prolz\'ode 1 preduzeca u zemlji koja na zahtev dostavljaju potrebnu do~umentaclJ~ ~a ove s:rhe (IMV ~ Ljubljana, Energoinvest - Sarajevo, Istra Kula, Hellos - BanovICl, GorcIlJe - Sombor i dr ,). ~ rad-U,~tonm~

ODELJAK X

10. TOPLOTNI BILANS Pokazatelj efikasnosti jednog termotehnickog procesa uopstc sc predstavlja nekim koeficijemom iskoriScenja. Jedno kriticno posmatranje gubitaka upuc':uje kojim mcrama i u kome obimu moze se termicki proces poboljsati. 101

POTROSNJA TOPLOTE

Utrosena toplota za zagrevanje prostorija odredena je koliCinom i toplotnom moei goriva iii koliCinom i saddajern toplote nekog drugog sredstva kaje proizvodi toplotu. Koliki se deo utrosene toplote pri tome stvarno iskoristi a koliki ode u gubitke dasta je tesko tacna odrediti. 102

KORISNA TOPLOTA

Ovom toplotom nazivamo anu koja se uvodi prema odredenom rasporedu po vremenu i koliCini u svaku jedinicu prostorije objekta koji se zagreva. Ovaj raspored se ustanovljava iz natina koriscenja i zahtevane unutrasnje temperature objckta odnosno njegovih prostorija vodeCi racuna 0 promenama potrebne koliCine teplete usled meteoroloskih uslova, temperature susednih prostorija i naeina zagrevanja. Ni racunem a nl ispitivanjirna ne moze se precizno ustanoviti jedan takav idealan raspored toplote za zagrevanje. 1z iskustva se zna da se moze postie} jedno odredeno zagrevanje prostorije sa potpuno razlicitim toplotnirn intenzitetima, npr. U p0wcmenom pogonu sa veeim dovodom toplote iIi u trajnom pogonu sa smanjenim dovodom toplote., a pri tome da ugodnost bude podjednaka. Ne bi sc moglo na prvi pogJed utvrditi koji bi od dva ova nacina bio ek:onomski celishodniji. 103

GUBleI TOPLOTE

Siie-ne teskoce se javljaju i kod definisanja gubitaka u toplotnim procesima, bile da se vde racunski bilo cksperimentalnim putem. Ovi gubici se najjednostavnije utvrduju u centralama za proizvodnju iIi prctvaranje toplotne energijc. Kod

360

samostalnih kotlovskih postrojenja oni se odreduju pomocu koeficijenta korisnog dejstva kotlova. Aka se ukljucuju i izmenjivaci toplote~ anda treba uzeti U obzir i gubitke u njima. "Ckoliko ovim gubicima dodama i eventualne energetske gubitke i u drugim uredajiina termocentralc, onda se maze gavoriti

0

ukupnom stepenu

korisnog dejstva termocentrale. Posle ovoga nastaju gUbici usled razvouenja toplote i to kako u glavnim taka i u kucnim vouovima. iUZQ pojedine cevi prolaze kroz zagrcvanc prostorijc) auda se njihova odavanje taplate jednim delom iskoristi. Izvestan deo toplote koju odaju cevi polozene kroz podrumc i tavane iskoristiti se takodc jer se time smanjuju toplotni gubici prostorija koje su njima ogranicenc. Ovi gubici u razvodenju toplete mogu se priblizno izracunati a nekad i meriti. Treba imati jos u vidu i gubitke koji nustaju prilikom deponovanja teplote na lieu mesta, Ovi gubici se 1_3vljaju kod: a - pregrevanje prostorija za vreme zagrevanja b - povr~mcnog ncpozeljnog odavanja toplote C odavanje topiote prcma prostorijama koje se nikako iii nepotpuno zagrevaju. Gubici pod a i b nastaju liSled nepotpunog regulisanja jaCine proizvodnje toplore u centrali (kotlarnici), Ovo moze nastati lisled nepodobnog prilagodavanja naCina zagrevanja i temperature razvodnc yode (iii drugog toplotnog fluida) klimatskim uslovimu, pogrdnog razvodenja prcma podgrupama, netacnog dimenzionisanja grejnih povrsina itd. Dalje, ovi gubici se povcc;waju i ncdovoljnim regulisanjem radijatora prema stvarnim potrebamu, Gubici pod b zavise jos i ad inercije sistema kako i od podobnosti regulisanJa proizvodnje toplote, Na gubitke pod c znatno miell greske u pl::miranju i dimcnzionisanju grejnih povrsina. Efe1..'1:ivni gubici prilikom proizvodnje i prenosenja toplote se nc mogu izbeti ali sc gubici kod deponovanja toplote mogu ograniciti podobnom konstrukcijem i izvodenjcm grejnog postrojenja i pravlinim rukovanjem pogonom. BrizIjivim rUkovanjem iIi primenom odgo"urajucih uredaja za regulisanje mogu se prvenst\'cno smanjiti gubid pri deronovanju toplote. U pojedinim slucajevima njih je teska i raCunuti i meriti. Slil::a 0 njihovom znacaju dobija se posmatranjem temperature u vise prostorija jednog zagrevanog objekta. Prekoraccnje srednje temperature u unutrasnjosti zgradc U odnosu na nominalne predvidene \'rednosti oznuCuvu gubitke pri deponovanju toplote i daje, iz razlike unutrasnje i spoijne temperature podatak 0 povecanju troskova \1.<;led pregrejavanja. Cesto sc moze dokazati da se mogu postlei ustede boljim regulisanjem jaCine zagrevanja, npr. uporedenjem potrebne kolicine teplote jednog gre;nog postrojenja pre i posle ugradivunja automatskog regulisanja, Samo u slucaju kada su svi ostali uticaji, kao sto su stanje i rukoyanje postrojenja, iskorii§cenje zgrade, klimatskih usloyu nepromenjeni, mogu se ocekivati bolji rezultati. Ali ovi preduslovi u praksi se retko poklapaju. 104

STEPEN KORISNOG DEJSTVA GREjNOG POSTROJENJA

Prema oyome Sto je gore izlozeno izlazi da se korisna toplota ne moze pouzdane odret.1iti bila neposredno bilo posredno toplotnim bilansom utrosene i izgubIjcne toplote, Stcpen korisnog Jejstvu celokupnog grejnog postrojenja kao tehnicka dcfinicija ovim gubi svojc prm'o zl1ul:cnje, Jedino za delimicne procese, kao npr. pro~z\'odnja iIi izmenu taplote, a kod vecih postrojenja i za razvod roplote, stepeni konsnog dejstv3 se mogu definisati i proveriti.

II DEO

PRIMENA SUNCEVE ENERGIJE U GREJANJU I KLIMATIZACIJI

ODELJAK XI

11. SUNCEVA HI

ENERGIJA

VAlNm PODACI 0 SUNCU I NJEGOVOJ ENERGm

Sunee je- nama najbliZa zvezda i udaljeno je od Zemlje aka 150 millona kilometara. Predstavlja ogromnu usijanu gasovitu kuglu precnika I 392 000 lan. Spoljni sloj Sunea sastoji se od oko 75% vodonika, 23% helijuma i 2% ostalih usijanih gasova pod velikim pritiskom. Masa Suuca lznosi oko 2· 10'0 kg, zapreruina 1,41 . 10" m' , tako da je njegova srednja gustina 1400 kg m·' , Ito znaci da je srednja gustina Suuca 1,4 U odnosu na gustinu vode, a 0,25 U odnosu na srednju gustiou Zemlje. Sunee se obrce aka svoje ose take da njegova sidericna rotacija na ekvatoru iznosi 25, a na JX.llu 33 dana, sto pokazuje da ono nije u cvrstom stanju. Ovo se moZe utvrrliti pracenjem kretanja Suncevih pega na njegovom ekvatom i polovima. Sunee se nalazi u cetvrtorn agregatnom stanju nazvano plazmom, koje se sastoji cd kompletnih atoma, jona i elektrona eleme· nata koji se nalaze u SUllell na visokoj temperaturi i velikom pritisku. Temperatura Sunca na povrSini iznom eka 5800 K, a u njegovoj unutrMnjosti raste prema centru i dostiZe do 15 miliona stepeni. Ovako visoka temperatura pokazuje da Suncevo jezgro predstavlja u stvari tennonuklearni reaktor ogromnih dimenzija u kome se razvijaju nuklearni procesi fuzije. Svake sekunde se u jezgru Sunca oko 600 miliona tona vodonika pretvara u 596 mi~ liona tona helijuma. Razlika u masi od m = 4 miliona tona se po poznatoj Ajnstajnovoj jednacini E = m c 2 , gde je c = 3 . 10' ill S-1 brzina svetlosti, pretvara u energiju. Jednos· tavan racun pokazuje da ova energija iznosi:

E=mc' =4 ·10' ·10' kg ·(3 ·10' ms·')' = 36 .10" kgms·' ·m= = 360·10" Nm = 360 ·10" J. Ovoj energiji odgovara snaga od 360.1024 W = 360· 101l~ MW (tn stotine sezdeset triliona megavata), kOja se svake sekunde oslobada na Suncu. Prema Stefanu (Stefan) i Bolcman (Boltzmann) 1 cm 2 Sunceve povrline izraci svake sekunde u kosmos oko 6,3 kJ energije. Utvn1eno je takoue da energetske rezerve Sunca iznose 1,8· 1041 MJ, a njegovo godiSnje odavanje energije 1,2· 10 z • MJ. Odatle izlazi da energetske zalihe n. Suucu lznose 1,5·10" godina = 15·10" godina (15

bilion. godina).

365

364 113

112

ENERGIJA SUNCEVOG ZRACENJA NA GORNJOJ GRANICl ATMOSFERE

RASPODELA SUN~EVE ENERGIJE NA ZEMUI

Celokupna energija na Zemlji, izuzev nuklearne i geotermalne, patite od Sunca. Sunceva energija koju prima nasa Zemlja i njena atmosfera toliko je ogrorrma da u toku sarno petnaest dana iznosi onoliko kolike su zajednicke rezerve energije uglja i nafte u svetu, Posto je ova energija omogucila postanak zivota na Zemlji i njegovo odrfuvanje, korisno je da se razmotri raspodela Sunceve energije na Zemljinoj povrsini i u njenoj

atmosferi. Od ukupne energije (100",0) koja dospeva na Zernlju i njenu atmosferu oko 30% se refiektuje od atmosfere i ZemIjine povdine panova u kosmos. Odnos izmedu upadne vidljive svetlosti i difuzno reflektovane, naziva se albedo. Poste se Sunceva svetlost reflektuje od raznih objekata okoline, pored direktnog i difuznog zracenja Sunca pri odreoivanju mikroklime jedne sredine potrebno je da se uzme u obzir i albedo Zemlje, Reflektovanje Suncevih zraka na razlicitim povrsinama Zemlje je razlicito i stoga albedo Zemlje ima promenljive vrednosti. Kameniti i peskoviti predeli, zuatno zemljiSte, livade, sume, povrsine reka, jezera i mora razlicito reflektuju Sunceve zrake pa stoga albedo Zemlje na ovim mestima ima razlicite vrednosti. Povr1iine prijenmika Sunceve energije na Zemlji zauzimaju razlicite polozaje u prostoru, pa uticaj albeda okolnih predmeta treba da se uzme u obzir. Tteba imati na umu da albedo oblaka iznosi oko 75% ukupnog albeda Zemlje. Napomipjemo da je albedo odigrao znacajnu ulogu pri odreaivanju sastava povrsine Meseca pre Ilea0 sto su kosmicke letilice i covek dospeli na Mesee. U tu svrhu albedo Meseca je uporeaivan sa albedom Zernljine povrSine. Dobijeni rezultati dobra se slazu sa neposred· no dobijenim savremenim rezultatima. Gotovo polovina (oko 48%) od ukupnog Suncevog zracenja nakon zagrevanja atmosfere i gornje povrsine Zemlje, nevidljivim infraervenim zracenjem kao toplota vraca se u kosmos. 0 ovoj cinjenici treba voditi racuna u primeni Sunceve energije. Ostatak Suncevog zracenja (ako 22%) tro1ii se na obrazovanje oblaka isparavanjem vade na pOVIsmi Zemlje iz kojih vodeni talozi padaju na Zernljinu povrsinu pri cemu oslobodena toplota izraCi u kosmos. Tako se isparavanjem voda mora, jezera i reka abrazuje kruzni tok isparavanja - kondenzovanja - padavina - snage tekuee vode. Vazdusna i morska strujanja, vetrovi i talasi, su takode poslediea Suncevog zracenja i njihova energija, kao indirektna Sunceva energija, moze se prakticno iskoristiti. Jedan mali deo (oka 0,1%) ogromne Sunceve energije koja dospeva na Zemlju iskoriScen je u postanku i odriavanju fotosinteze biljaka, a time i za nastanak fosilnog goriva, ugija, nafte i zemnog gasa. Fotosinteza je pretvaranje svetlosti u hemijsku energiju u biljkama posredstvom hlorofila zelenog Usta. Dna je pokretacka snaga za rast biljaka, a time i svih iivih biea, jer su bi1jke i drvo energetski izvori za hranu i grejanje. Sem toga, ugalj je postao od ostataka biljaka sakupljenih u barama za vreme karbonske ere. Vrenjem organskih materija u toku milenijuma na dnu jezera i mora nastali su nafta i zemni gas. Prema tome energija fosila je u stvari indirektna Sun6eva energija nastala akumulacijom Sunceve energije tok.)m stotine miliona godina.

Zemlja se krece oko Sunea srednjom brzinom od 30 kms- 1 i prima navedenu energiju Sunca putem elektromagnetnih talasa ciji spelctar odgovara spektru zracenja .psolutnog crnog tela zagrejanog do 5800 K. Pri odredivanju energije koju Zemlja prima od Sunca treba razlikovati energiju koja dospeva na gornju granicu Zemljine atmosfere 'i, energiju koju prima Zemljina po~ vISina. Zbog veUke udaljenosti Zernlje od Sunc. i malih dimenzij. Zernlje U odnosu na dimenzije Suncevog sistema i kosmosa, gornja granica Zemljine atmosfere prima sam~ polovinu milijarditog dela ukupne energije koju izraci Sunce u jednoj sekundi sto iznosi:

360· 1024 J 10'

1 2

= 180· 10" J

Ova energija odgovar. snazi od 180·10" W = 180.10'2 kW koja je toliko og· romna, da se tesko moze shvatiti bez uporeaenja sa poznatim energijama na Zemlji. Prema statistikama, ukupna energija u jednoj sekundi koju daju sve elektrane na Zernlji kada rade u punom pogonu, iznosi oko 1,5 . 109 kJ Gednu i po milijardu kilodzula) !ito odgovara snazi od 1,5.109 kW Gednu i po milijardu kilovata). Prema tome, snaga koju Zemlja prima od Sunca na gomjoj granici svoje atmosfere, oko 120000 puta je ve~ €Sa od snage koju daju sve elelctrane danaSnjeg sveta karla se nalaze u punom pogonu! Kada bi se iskoristio sarno 120000. deo ove Sunceve energije covecanstvo bi bilo obezbedeno energijom koju danas daju sve elektrane u svetu.

Salama konstanta Rao sto se vidi za teorijska i prakticna istraZivanja primene solarne energije, vazno je da se odredi snaga Suncevog zracenja na gomjoj granici Zemljine atmosfere. Snaga Suncevog zracenja koja dospeva na 1 mZ povrsine izvan Zemljine atmosfere upravno na pravac Suncevih ZIaka, naziva se solarnom konstantom. Vrednost solarne konstante odredivana je na razne nacine od pocetka ovog veka, a narocito poslednjih 50 godina. Koristeci balone, avione i satelite u najnovije vreme, istraiivaci su utvrdili da vrednost solarne konstante iznosi: Sk = 1373 ± 20 Wm- 2

Korektura ± 20 je izvrsena zbog toga ~to se Zemlja pri svom kretanju oko Sunca ne nalazi uvek na istom odstojanju od Sunea: u zimskom pedodu je na manjem, a u letnjern na vecem odstojanju od Sunea. U praksi se za solarnu konstantu uzima vrednost Sk = 1353 Wm- 2 = 1,353 kWm-2, pribliino 1,4 kWm- 2 .

114 SNAGA SUNCEVOG ZRACENJA NA POVRSlNl ZEMUE

Na povrsinu Zemlje dospeva manja snaga Suncevog zracenja zbog refleksije i apsorpcije Suncevih zraka u Zemljinoj atmosferL Stoga ova snaga zavisi od duzine puta koji Suncevi zraci predu kroz atmosferu i kvaliteta atmosfere.

366

367

Utvrdeno je da 1 m' horizontaloe pomine na Zemlji prima maksimaloo oko 1 kW Sunceve snage leti u podne kada je put Sunc:vih zraka kroz atmosferu najkraci. PIema tome, u atmosferi se intenzitet snage Suncevog zracenja smanji za aka 400 W. D. se bolje shvati ova snag. naves6emo nekoliko primera. Sn.g. od 1 kWm" u stvari znaci da na 1 ml Zemljine povrSine pod navedenim uslovima dospe energija od jednog kilovatc ... (! kWb). Potrebno je d. se odredi poviSenje temper.ture At za 201 vade kada se upotrebi 1 kWh -1 energije. Iz paznate jednacine za kolicinu toplote Q = c mAt, gde je Q = 1 kWb = 3,6·10' J, masen. kolicin. toplote vode c = 4187 J.i(g-l K- 1, masa vade m::: 1 kg. izlazi:

At=~= c·m

3,6 ·10' J 4187 Jkg· 1 K 1 .20 kg

= 43K

To znaci da je dobijena kolicina Sunceve energije dovoljna da kolicini vode od 201 povisi temperaturu za 43 K, odnosno, 43°C. Ako se navedena kolicina vode uzme iz vodovoda {lsoe), njena se temperatura povisi do S8°C, karla je najpodesnija za upot~ rebu. Na isti nacin moze se odtediti povi.Senje temperature i drugim materijalima zagrevanjem energijom od I kWh. Napominjemo jo! da koriScenjem energije od 1 kWb elektricna sijalic. snage 100 W sveill 10 caseva, frlZider od 125 W koristi se 8 casova, emo·bell televizor od 200 W radi 5 casova, pegla (1 kW) moze se koristiti 1 cas, maSina za pranje rublja (4 kW) moze da pere IS minuta, itd. Medutim. treba imati II vidu rla je snaga od I kW koja se najcesce koristi u praksi, sarno teorijska i priblizno vazi za naSe krajeve. lntenzitet Sunceve energije je prornenIjiva velicina i zavisi od mnogih faktora, kao sto su pravac prostiranja Suncevih zraka, godiSnje doba, trajanje Sunceve radijacije (obdanica), ugla Sunca (doba dana), orijentacije pomine na -koju padaju Suncevi zraci i meteoroloskih uslova. Ukratko cerno raz· motnti uticaje ovih faktora.

Vrednost nedimenzionisane duZine puta m sfem evidentnaje iz slike 226, dakle:

= cosec
m=R = coseca AP

(11.2)

Iz jednacine 11.2 i slike 226 sledi:

za a:

SUNCE

= 90° • kada je Sunce

u zenitu,m= 1. A B = 60°, tj. kada je visin. Sunca 60°, m = 2/0 - za 0< = 30°, tj. kada je visi· P na Sunca 30°, m::: 2 - za a: ::: 0°, tj, kada je visina Sunca 0° , m = 00 Iz jednaeine (! 1.1) vidi se d. je u poslednjem slueaju (0< = 0°), terestnjalni intenzitet r'diiacionog Z EMLJA snopa Ib = 0, sto je razumljivo, jer su tada Suncevi zraei paralelni sa Slika 226 Zemljinom povclinom. Srednja atmosferska propustljivost Tatm je defmisana odnosom terestrijalnog intenziteta radijacionog snopa i ekstraterestrijalnog intenziteta radijacionog snopa, dakle:

za a:

I_

Ib

[ Tatm =

10

I

I

(11.3)

Na osnovu jednacine (11.3) terestrijalni intenzitet radijacionog snopa bi6e: (11.4)

115

PRAY AC SUNCEVIH ZRAKA I ATMOSFERSKA PROPUSTLJIVOST

Zemaljski (terestrijalni) intenzitet radijacionog ,nopa Suncevfu zrska zavisl od pravca Suncevih zraka kojim oni prolaze kroz atmosferu. Za odredivanje atmosferske propustljivosti potrebno je izvditi uporedenje terestrijalnog intenziteta radijacionog snopa i ekstraterestrijalnog (vanzemaljskog, izvan atmosfere) za isti snop. Najjednostavniji metod za izracunavanje atmosferske propustljivosti solarne radijacije za vedro nebo sastoji se u primeni Buzerovog (Bouger's) zakona:

I Ib

= 1 0 , e·

km

I

(11.5)

gde

Sll

ao, al

f k funkcije sarno visine i vidnom, a 0: je ugao solame visine.

(11.1)

gde je:

h

Jednacine (11.1) i (! 1.2) se mogn konstiti sarno za cisto nebo u standardnoj at· mosferi kOja nije zagadena. Kada u atmosferi ima cestica prasine i vodene pare, prema Hottel-u se koris1i modificirana jednacina propustljivosti: .

terestrijalni intenzitet radijacionog snopa, J 0 - ekstraterestrijalni intenzitet radijacionog snopa, k - apsorpciona konstanta atmosfere, m - nedimenzionisana duzina puta Sunceve svetlosti kroz atmosferu i zove se "odn9s vazduha i mase".

116

ZAVISNOST OD GODISNJIH DOBA

Pravac prostiranja Suncevih zraka prerna Zemlji zavisi od godiSnjih doba kOja nastaju kao posledica nagiba ose Zemljinog obrtanja prema Suneu. Zemlja se obrce oko svoje nepomicne ose postavljene u pravcu sever - jug kOja je nagnuta prema ravru

368

369 Q

svoje putanje aka Sunca pod uglom od 23 27' i zadrfava isti pravac u prostoru. Zbog godBnjeg kretanja Zemlje aka Sunea, poloZaj Zemljine- ase U odnosu na pravac Suncevih lIaka stalno se menja.

Za vreme letnjeg solsticaja (21. juna), kada je Zemljina osa usmerena prema Suncu, severna Zemljina polukugla prima najviSe Suncevog zracenja. Dani su dun od naci, a na sevemom palu Sunce gotovo ne zalazi ispod horizonta. Ugao Suncevih zraka prema horizontu na 45° seveme geografske sirine ovog dana u podne iznosi IX = 66,5° (sl. 227). DuZina puta svetlosnog zraka kroz atmosferu A C tada se najvBe priblitava naj1cracem

putu kroz atmosferu AB, tako da odnos ovih puteva iznosi A ClAB = 1,08, sto zna6i da je put svetlosnih zraka Sunca u podne ovog dana samo 8% dun od najkraceg puta

ove velicine ,su veoma promenljive i to ne sarno u toku godine, godiSnjih doba i pojedi-

nili meseci, vee i tokom svakog dana za jedno odredeno mesto na Zem1ji. Sem toga za prakticnu primenu Sunceve energije vaZno je da se prati polofaj Sunca na njegovoj prividnoj putanji oko Zemlje u toku godine za odredeno mesto na Zemlji u kome se planita korueenje Sunceve energije, ' Ovde ce se samo orijentaciono tabelarno i dijagramski prikazati vreme trajanja obdanice. uglovi polozaja Sunca i prividne Sunceve putanje U odreaene sate tokom go-

dine za geografsku sirinu od 45°. T- 85

I

kraz atmosferu, pa je smanjenje Suncevog zracenja najmanje.

J

I

21.VI

21.

111

i 23. I

x

22. XII

I.

Iii i

II I I

iii I IV

Gornja granica atmosferc

iv

),

I,

i

1

IX

I VIJ: VII

I

I

X

I

i

XI

!

Xlf

E ATHOSFERA

horizontalna povrsina u posmatranom mestu A -----A',-- --

U 6 A

a

SUN C 4

u

nivo mora (0 m) Slika 227

Na dan proletnje i jesenje ravnodnevice 21. marta i 23. septembra, Suncevi zraci se prostiru pod pravim uglom na Zemljinu osu. Svi delovi Zemlje imaju tada jednaka trajanja Sunceve radijacije i dan je jednak noei. Ugao Suncevih zraka prerna horizontu na 45° severne geogrrlske sirine iznosi ~ ;:. 43°. Odnos duzine puta svetlosnog zraka kroz atmosferu AD prema najkracem putu kroz atmosferuAB sada iznosiAD/AB:::: 1,45 sto znaci da je put svetlosnog zraka Sunca u podne ovog dana za 45% ill oko 1,5 puta dun od najkraceg puta kroz atrnosferu. Na dan zimskog solsticaja 22. decembra Zemljina osa je usmerena od Sunca i tacia juzna Zemljina polukugla prima najviSe Suncevog zracenja. Na njoj tada dan traje duze od noei, a na jUZnom polu Sunce ne zalazi. Ugao Suncevih zraka prema horizontalnoj povrsini na 45° seveme geografske sirine iznosi 'Y = 19,5°. Odnos duzine puta svetlosnog zraka kroz atmosferu AE i najkraeeg puta kroz atmosferu AB sada iznosi AE/ AB :::: 2.9 iao znaci da je put svetlosnog zraka Sunca u podne ovog dana za oko 200% ill 3 puta dun od najkraceg puta kroz atmosferu. Na osnovu izlozenog moze se zakljuciti da je pIi prolazu Suncevih zraka boz atmosferu, najrnanje smanjivanje Suncevog zracenja na Zeroljinoj povrsini leti, a najvece zimi, Kao sto cerno videti ova je jedna od teSkoca u primeni Sunceve energije,

117

VREME TRAJANJA OBDANICE I UGLOV\ POLOZAJA SUNCA ZA GEOGRAFSKU SIRINU OD 45°

Intenzitet Suncevog zracenja na povrsini Zemlje zavisi od vremena trajanja sijanja Sunca u toku dana (obdanice) i uglova Suncevih zraka prema horizontalnoj ravro. Obe

U gomjem delu tabele T - 85 dato je vreme iz1aska i zalaska Sunea kao i trajanje obdanice za odredene dane i casove tokom godine. Iz tabele se vidi da je vreme trajanja obdanice najdliZe u junu, a iduei unapred prema decembru i unazad prema januaru simetricno i ravnomemo postaje sve kraee. Najkraee vreme trajanja obdanice je u decembru. Kada se uzme u ohzir i da je u decembru najveea duZina puta svetlosnih zraka kroz atmosferu, onda je razumljivo cIa ova koincidencija predstavlja cinjenicu koja zadaje teskoce u prakticnoj primeni Sunceve energije. Iz tabele se takode vim da za mesece izmeau marta i septembra. u prolece i leto, obdanica traje od 12-15 casova, dok za ostale rnesece, jesen i zimu, od 8-12 casova. Kao sto se vidi, Sunce najkrace sija baS tada kad je najpotrebnije, sto predstavlja takoae nedostatak u primeni Sunceve energije, U donjern delu tabele T - 85 dati su uglovi Sunca prema horizontu u toku godine po meseeima za svaka 2 casa odreaenog dana. Iz tabele se vidi da su ovi uglovi veci u proletnjim i letnjim mesecima. a manji u jesenjim i zimskim. Posto su za rnanje uglove duZine puteva svetlosnih zraka kroz atmosferu vece i ovo se negativno odraiava na primenu Sunceve energije, cernu treba voditi racuna pri konstrukciji i postavljanju prijemnika Sunceve energije u praksi.

°

370

371

Prilikom dosadalnjeg iz1aganja nagIasili smo na pojedinim mestima da iznesene cinjenice vUe za mesta eija je geografska sirina 45°, kao sto su Beograd i Novi Sad.

atmosferu dospevaju na posmatranu povrsinu. odnosno padaju na nju normalno. Tako se javlja vearna vaunt ali komplikovan problem odreaivanja ugla maksimalne insolacije

IduCi prema ekvatoru, uslovi za konscenje Suneeve energije su sve povoljniji, dok su za hladnije seveme pre dele nepovoljriiji, jer Suncevi zraci padaju sve kosije. MeClutlm, U krajevima bliZim sevemom polu obdanica traje sve duZe i time se kompenzuje slabljenje Suneeve energije zhog veee duZine puta kroz .tmosferu. Stog. se i u ovim kr.jevim. koristi Suneeva energij. za dobijanje tople vode i zagrevanje stanova (na prtmer, Svedska).

neke povrSine u prostoru, pri cemu se ugao Sunca preroa horizontalnoj ravni stalno menja u toku dana, a povrsina moze da zauzima razlicite polo.zaje u prostoru.

118

Na slici 229 prikazan je dijagram iz kojeg se mogu odrediti azimut i visina Sunca u svakom trenutku za jedno odreileno mesta i vreme trajanja osuncanosti nekog objekta u toku dana.

DI1AGRAMI UGLOVA POLOZAIA SUNCA U ODREDENE SATE I PRNIDNn!

SUNCEVrn PUTANJANANEBU TOKOM GODiNE ZA ODREDENE SATE NA 4S 0 GEOGRAPSKE SIRINE

Podaci 0 ugiovima polotaja Sunca U odreaene sate tokom go dine dati u donjem delu tabele T - 85 mogu se ociglednije prikazati pomocu dijagrama. Na apscisnu osu pravougiog koordinatnog sistema naneseni su pojedini meseci, a na

ordinatu ugao a u stepenima i

8°1

70 1 60!

50j

ko~

ji odreauje pololaj Sunca u po. jedinim mesecima za svska dva easa od 8·18 easova. Na slici 228 prikazan je di· jagram prividnih Suncevih putanj. na nebu tokom godine za odre~ Gene sate na 45° geografske Sitine. lz dijagrama se vidi velika promenljivost Suncevog zracenja

koje kraz atmosferu dospeva na Zemljinu poVliinu tokom godine. Prateci prividne Suneeve putanje

u pojedinim mesecima za odre
~~~~;1~2;g~':::i~d:~~a~ado~im.',

119

ZAVISNOST INTENZITETA INSOLACIJE JEDNE POVRSINE OD NIENE ORIJENTACUE U PROSTORU

Do sada smo razmatrali intenzitet -SIlage Suncevog zracenja na horizontalnoj povr* !ini Zemije. Meautim. u praksi poVliine koje prim.ju Suneeve zrake nisu honzontalne, vee zauzimaju razlicite polozaje u prostoru. Vee je poznato da neka povrllina na zemlji yrim. maksimalnu snagu Suneevog zraeenja kada Suneevi zraci najkraeim putem kroz

marta me"""" U 9Cawv', O2.;m,,(

2. Ako se fasada nekog "hjckt. po,ta.; p,ema ""ojoJ orijenlaciji u cent..,- krugoya, mMe se oclla!! doh> dana u kome je [.sada o.",mca_ na, odnosuo mok so dobW podat"" kada je U "'net, Ako ic r.sada

ohenllt. PA'm" jugOtapadu, kroz Cent"' '" poy!ac! p""" koj. se poklapa '" polupr~"nJ~'m" kOJl oznacavaj" "",mute )35" j 3 15°, U mar!), fa",da dobij' ",un"'''J" u 9,10 ca",ya, kojc (r"" svc do Ullaska SIIn~" u 18 c",ova, 3, Na ilijag;amu '" mOle prafi!i uu!im traj""i,' d.~n~ tokom godin~ 1 worne Itl ...,,,,, ; ula ... a SUI>Ca_ 1) J""u ,u dam najdu!" d~n traj~ od 4,30 do oko 19,30 ~asova, dokje lraj.njc dona" deeembru ne'I" dufe od 8 t.rova,

Slika 229

Ovde ee se izloziti teorijsk:o odredivanje srednje vrednosti insolacije povrSine u za· visnosti od nagiba Suncevih zraka koji padaju na OVU povrSinu.

372

373

Aka se sa Eo oznaci Sunceva energija koju u jednoj sekundi priroi povrsina AB (s!. 230) na koju Suneevi zrad padaju normsino, onda ce jednaka pOvrSina AC = AB primiti manju kolicinu Sunceve energije kada Suncevi zraci padaju na nju pod nekim uglom B a manjim od 90°. Ovo je razumljivo, jer prema sliei 230 insolacija povrSine AC odgovara insolaeiji povrSine AD. Iz slike izlazi relacija: AD = ACsino< = AC cos (90' -a)= A ' =ABcos(90' - a) (11.6) Kada se Sunceva energija koju primi povrSlika230 sina AD, odnosno povrSina AC u jednoj sekundi oznaci saE, a za povrsinuAB sa Eo, onda se iz poslednje jednacine dobija: (11.7)

E = Eo oos(90' - 0<)

Ako se POvrSinaAC=AB oznaei sa S,ondaje Eo =SE" gde jeE, = 1,373 kWm-'", '" 1,4 kWm-' solama konstanta. Zamenom vrednosti Eo u jednaeinu (11.7), izlazi E=S[m'].1,373kWm-'oos(90' -0<), ili pribllino:

119·1 MeteoroloSki uticaji

Pored svega Sto smo do sada naveli treba irnati u vidu da stvarna Sunceva energija koja dospeva na Zemljinu POvrSinu zavisi od meteoroloSkih usleva na odredenom mes tu. Ovi uslav! su veoma promenljivi i za jedno odreaeno mesta u toku godine, pojedinih godimjih doba pa cak i tokom jednog dana. MeteoroloSke stanice sirom sveta redovno proucavaju meteoroioske uslove. ali ne postoje pouzdani padaci za sua podrucja i ve¢i interval vremena. Stoga su potrebna stalna i viSegodiSnja merenja svih elemenata koji odreiiuju meteoroloSke uslove u UZim podrucjima tzv. mikroklimu. Zbog toga je zaprimenu Suneeve energije u jednom mestu, pored ostalog potrebno da se obrati paZnja i na mikroklimu toga mesta. Cistoca atmosfere bna znatnog uticaja na rasipanje (disperziju) direktnog Suneevag zracenja. Cak i za vreme vedrih dana, na putu kroz atmosferu, direktni Suncevi zraci se msipaju na molekulima vazduha i milcroskopskim cesticama koje lebde u atmosf'eri (aerosoli), od cega potice plavetnilo neba. Oblaci, vodene kapljice, vodena para i magla u atmosferi predstavljaju velilcu prepreku za prodor direktnih Suncevih zraka na povrsinu Zem1:je. 0 svemu tome treba voditi racuna pri odredivanju mikrokli· me za mesto na kome se predvida prakticno koriScenje Sunceve energije. w

119-2 Komponente SUncevog zracenja

E = 1,4·S cos (90' - 0<)

(11.8)

[kW]

. Iz jednacine (11.8) moze se dobiti kolicina energije u sekundi, odnosno sluga, kOJU od Sunca prima povrSina S u prostoru nagnuta prema horizontalnoj ravni pod uglorna. Izracunavanjem povrsme S u m2 i odredivanjem ugIa a: moze se odrediti snaga u kW koju od Sunca prima po~sina S, odnosno njena insolacija. Iz slike 231 se vidi da izmeilu nagibnog ugla ~ pomine S predstavljene duzinom A C prema horizontalnoj ravni, nagibnog ugla 'Y Suncevih zraka prema hOrizontu i ugla a: pod kojim Suncevi zraci padaju na povrsinu AB, postoji veza:

a +

~

+ 'Y = 180'

(11.9)

c

A SIlka 231

Na osnovu jednacine (11.9) za odredeni nagibni ugao J3 povrsine AC prema horizantu, i poznate nagibne uglove 'Y Suncevili zraka prema horizontalnoj ravni, moze so odrediti ugao 0: pod kojbn Suneevi zraci padaju na posmatranu povrSinu. Iz jednaCine (11.8) moze se tada odrediti insolacija povrSine AC za odreileno vreme. Posto je za dobijanje sto ve6e energije Sunca na odreaenoj povrsini Zemlje pot~ rebno da ugao a bude sto bliZi pravom, u daljern izlaganju cerno videti kako se to praktii;no postiie izborom ugla ~.

Treba imati u vidu da na Zemljinu POvrSinu dospevaju dye komponente Suncevog zracenja i to jedna kOja dolazi direktno od Sunca i naziva se direktno Suncevo zracenje i druga. koja nastaje rasipanjem direktnog Suncevog zracenja u atmosferi poznata pod imenom indirektnog iii difuznog Suncevog zracenja. Zbog veceg broja oblacnih i maglovitih dana u zimskom periodu yeti dec Suncevog zracenja dospeva na Zemlju U ohliku difuznog zracenja. Medutim. difuzno Suncevo zracenje postoji uvek u atmosferi, cak i u najvedrijimi_danima. sto je- razumljivo kada se uzme u ohm rasipanje Suncevih zraka na molekulbn'a vazduha i aerosolima. Ovo difuzno zraeenje dostite nekad i do 10% direktnog Suncevog "zracenja. Da bi se stekao utisak 0 odnosu difuznog i direktnog Suncevog zracenja na jednom odre
375

374 119·3 Srednje godiiinje sume globalnog suncevog zracenja u Jugoslaviji

.

"

"

"

Direktno i difuzno Suncevo zracenje na jednom odredenom mestu zajedno cine ukupno ill globalno Suncevo zracenje. Za prakticnu primenu Sunceve energije u poje~

. ....

"

<

dinim oblastima nale zemlje, vamo je zuati srednje go
zracenja te oblasti. Ovde Co se dati podaci

nja

0

srednjim godilnjim sumama globalnog Suncevog zraee·

Whm-z dan-I na osnovu izracunavanja koja su vrsena u Saveznom meteoroIos-

II

· ~

korn zavodu konsteoi desetogo
~

Go dare su vrednosti Suncevog zracenja na gomjoj granici Zemljine atmosfere za svaki stepen geografske sirine. Ovo omogucuje izracunavanje odnosa globalnog zracenja na

·

Zemljinoj povrlini i zraeenja na gomjoj gramci .tmosfere. Tako se mogu odrediti reo lativne vrednosti globalnog Suneevog zr.cOI\ia u procentim. koje pokazuju propust·

Ijivost atmosfere iznad pojedinih mesta. U tabeli T - 86 date su srednje vrednosti sume globalnog Suneevog zraeenja u Wm -, tokom godine za svaki stepen geografske duzi· ne 0 i !iline ¢. Pored intenziteta'snage koja dospeva na 1m' pomlne naBe zemlje u

,

~

~ i~) ~ y

~

..... ~.:o

"

q

15·16

16-17

2930 4647b 6380 c 46

2870 6380 45

3150 6380 50

3400 6380 53

a 3343

3235 6380 51

2917 6380 46

3250 6380 51

3500 6380 55

3725 6380 58

3850 6380 60

3780 6380 59

3750 6380 59

3580 6480 55

3200 6480 49

3100 6480 48

3325 6480 51

3525 6480 54

3775

6480 58

3825 6480 59

3783 6480 58

3825 6480 59

4130 6510 63

4130 6510 63

3750 6570 57

3600 6570 55

3650 6570 56

3583 6570 55

3750 6570 57

3875 6570 59

4283 6660 64

4150 6660 62

4263 6660 64

4000 6660 60

3900 6660 59

4000 6660 60

4050 6660 61

4000 6660 61

4425 6750 66

4050 6750 60

4100 6750 61

4250 6750 63

4217 6750 62

,

4546b 6380

c

52

a 3670 4445b I 6480

c

a

4344 b c

a

42-43 b c

a 4142b

c

57

17-18

18·19

~

;"

')t

"\

19·20

20-21

21-22

22-23

23·24

"

4041 b

c

,/

:$:~

· •

·· ~

~

.

!1f. ·jc*~;.r\ b,u -....

,-

w

•

(\7~

:i

!o...~ ;:tol'j

:4~ -

cl~ .~

~.~

~.~§ ~

..

'tt' \" J ,

..

,

.....g

"'<.>

~

~!\

4/

~ ~ ~.

~

.

~

,~!i

~.

~

,<,

!l

"II" :14 b(iJ

· ~

'I

f:'!.;;!

~

· ~

~~ox ~~~~ f?"

.""~ N~ 5

~

~.Ng...

l"~

\...'!J

/

~

~

"

8l !a ~~ ~ 0;

~

f - 1--'::-'--

~ "'~

.i

, ;·t~

:::08

~

l!?:-/~

:,"!,

o

(;; tlrl!

0

.

(

<-"

.,;

.

:::Of ;:::

....:5 ('

~~; j/' -.... ~ ~

~~g/

,.,.~

,

=1~\\

~

~ \~ ~V'

cd~

.

r;:;.

~

A

~

51Of ~ ... ~'s;!.

:.,

.....

.-. .--

~~ l'!: ~ ,." ...... ~"~~~'" ga ~

~.~

~

2.

~!--r E.

.

'"""

, .'

j'

",.iiI

~

9 '\'

/.-

~

H~ ~ ~ ~ J'

.., ~ W

•

l .... ~·"' J

~.~) ~

(h.:;:;

f>
~.l!I

i

" ......__. ....~ r<>\ g ... ~.§

,,://

~ ~i

S; .... 'y

"

•

0

h

:< g...

"

~

a

~

";

13-14 14-15

:r{

J:! g;'

/1:,

~

.t)

§g "'~~~ - ""

is-'-''1

T-86

,tJ

I\!-

i'i

•.

•

........~.-.""'\

~

.~.

"

• 0

4300 6840 63 Slika 232

0

, 0

" 0

376

·toku godine (a), dati su i podaci 0 Suncevoj snazi koja U odgovarajucirn- granicama se· ver~e geografsKe ~irine stite na gornju granicu Zemljine atmosfere (b). Sem toga, dati su 1 od~ovarajuci odnosi vrednosti pod (a) j (b), koji daju propustljivost atmosfere u pro~ntima tokom godiue (c), iznad mesta pOjedinih geografskih duzina i sirina za na!u zernlju. , .,Razumljivo je da dati rezultati vaie za navedeni desetogodisnji interval vremena, ali onJentaciono moze da posluti i za druge vreroenske intervale. Iz tabele se vidi da se propustljivost atmosfere iznad naSe zemlje krece u grani-

cam. ad 45-66%. Od 77 obl.sti nllSe zemJje koje su razmatrane u ovoj tabell, sarno 5 oblasti imaju propustljivost atmosfere ispod S()ifo, Te oblasti se nalaze u SR Sloveniji aka Kranj. i Ljubljane, u SR Hrvatskoj oko Karlovca i SR Bosni i Hercegovini oko Bihac. 1 Drvar•. Minimalnu propustljivost almosfere ima Ljubljana, a msksimablU Ulcinj. Sredn). propustljivost almosfere iznad SFR Jugoslavije prema ovoj tabell je 57%. NajviSe Sunceve energije primaju i imaju najvecu propustljivost atmosfere SR ema ~?ra, SR MakedOnija, SAP Kosovo, JuZno i Srednje primorje, kao i jUZni krajevi SR SrbIle. Zap~a se ve¥ki uticaj geografske sirine mesta na propustljivost atmosfere. Pola~ecl ad 40 do 47 seveme geografske sirine propustljivost atmosfere iznad naSe zemIJ~ opada, Propustljivost atmosfere za istu geografsku sirinu. a razlicite geografske du~e pribllino su iste, Ovde se zapaiaju izvesna odstupanja za pojedine oblasti, sto pokazUJe da propustljivost atmosfere zavisi i od drugih meteoroloskih elemenata kao sto su magIa, kisa, sneg, vetar i dr. 0 svernu tome treba voditi racuna pri odredivanju uslova za korlscenje Sunceve energije u pojedinim krajevima uaSe zemlje.

377 oblasti talasnib duzina koje pripadaju podrucju vidljive avetlosti za koju je covecje oko najosetljivije. Medutim, za odredene talasne du:fule postoje znatna slabljenja Suncevog zracenja na Zemljinoj povrsini usled apsorpcije u vodenoj pari, kiseoniku. ozonu i ugljen~ioksidu, kojih uvek ima u atmosferi. Stoga je na Zemljinoj povdini najefektnije delovanje Suncevog zracenja ograniceno na vidljivi i infracrveni deo SUllcevog spektra, odnosno. u granicama talasnih duZina od 0,3 do 1.8 tLm, dokje delovanje ultraIjubicastihzraka priguseno vee kod talasnie duzine od 0,3 I'm. Na slici 233 data je energetska raspodela u Suncevom spelctru za zracenje Sunca izvan atmosfere i na Zemljinoj povrSini posle prolaza kroz atmosferu. Radi uporeaenja,

Slika 233 -

1 - globalno Suncevo zracenje izvan atmosfere; 2 - globalno Suncevo zracenje na Zemljinoj povrSini; 3 - zracenje crnog tela na temperatuti 5800 K; 0) - apsorpcija Suncevog zracenja u ozonu; H 2 0 - apsorpcija u vodenoj pari (vlaZ,; nost); CO 2 - apsorpcija u ugljen-dioksidu

2000

<

1600

2 3

1200

~---~

°2'~O H2 0

o

800

119-4 Raspodela energije u Suncevom spektru , S~nce ernituje na Zemlju elektromagnetne talase razlicite taIasne duZine pri cemu su Je:tru vidljivi, a drugi nevidljivi. Svi ovi talasi zajedno cine Suncev spelctar koji se prostu: od ultraljubicaste svetlosti talasne duzine 0,3 .urn do infracrvene svetlosti talas~ ne duzme 3 ,urn. U intervalu od 0,3 J.Lm do 0,7 J.Lm nalaze se talasne duZine vidljive svetlosti sa maksimumom pri talasnoj duzini od 0,5 J.Lm. Infracrvena svetlost pocinje ~a t~asne. dUiine iznad 0,7 tLm. Oko 90% ad ukupne Sunceve energije koja dospeva na emlJu pnpada talasnim duiinama izmeo.u 0 13 i 1,5 J.Lm, Paznato je da svako telo zagrejano do odreaene temperature zraci nevidljive top!otne zr~e. Talasne duzine toplotnih zraka tela zagrejanog izmeuu 30 i 80°C naIaze se tzmeau 3 1 70.urn sto znaci da pripadaju podrucju nevidljive infracrvene svetlosti. , Ako se posIe upotrebe ne iskljuci pee, ploca za kuvanje ubrzo pocinje da emituj: ~rnnocrvenu vidljivu svetlost. Ukoliko je viSa temperatura tela, utoliko ovo tela enu~uJe °zrake kraee talasne duiine, Kada zagrejano tela dostigne temperaturu od viSe s~ot,~a C, talasne duzine postaju veoma kraike i pri 0,7 p.m tela pocinje da emituje vldlJlVU crvenu wetlost. d la Prolazom kr~z Zemljinu atmosferu, intenzitet Suncevog zracenja i njegova raspoe prema. talasrum duzinama se menja zbog rasipanja i apsorpcije Sunceve radijacije u atmosfen. Maksimalni intenzitet Sunceve radijacije ostaje i dalje za talasnu duzinu od 0,5 .urn. Prema tome maksimalna energija Suncevog zracenja na Zemlji nalazi se u

~O

H20 .. H20 t C02 ... H2 0,C0 2

400

-- .. 0,2 CJ!, Q6

o.s

1

U

1.4

1.6 1.8

-.. _-- ... - --- .. _-

2.0 22 2.4 2.6 2.8

3.0

3.2

A[fm]

na istoj slici data je i energetska raspodela u spektru cmog tela na temperaturi od 5800 K, Pored toga na slici su prikazana i apsorpciona podrucja za elemente koji se nalaze u Zem~ ljinoj atmosferi. Na apscisinu osu pravouglog koordinatnog sistema prenesene su talasne duZine A Suncevog zracenja u mikrometrima, a na ordinatnu osu intenzitet.I Suncevog zracenja u vatima po metru kvadratnom za talasnu duZinu u tLm. 119"5 Principi koriscenja sunceve energije Poznato je da neko tela moze da odbija (reflektuje), propusta i upija (apsorbuje) Sunceve zrake. Na primer, ogledalo gotovo potpuno odbija svetlosne zrake, prozorsko staklo ill propusta, a erno telo ih upija. U stvari ne postoje tela koja potpuno odbijaju, propuStaju i upijaju svetlosne zrake. Tela koja propustaju svetIosne zrake nazivaju se transparentna, a koja upijaju, crnim telima. Za primenu Sunceve energije potrebno je poznavati ove osobine tela,;

378

379

Kada Suncevi zraci padaju u pravcu normale na emo telo od materijala dobrih apsorpcionfu osobina (dobar apsorber), na primer, emo obojenilim od bakra iii alumini· juma, lim " zagreva tako da mote postiei temperaturu od 60 do 80'C. To ZIlaci da je jedan deo svet10sne energije lim apsorbovao pri cemu je kineticka energija fotona .vet· losti transfonnisana u toplotnu energiju cestica lima. Iz ranijeg izlaganja je poznatn da ovako zagrejani lim .vetlosnim zracbna tala.· nih dUlina od O,3·3pm (s!. 233), zraci toplotne infracrvene zrake veeill talasnib dUZi. na 3-7 pm i time gubi veci dec apsorbovane energije. U cilju koriScenja dobijene toplatne energije, potrebno je da se-- spreci ovaj gubi-

tak. To se moze postiei pokrivanjem

====i=f=+=\;=t====t- 3

F

1 2 Slika 234

apsorbera pokrivacem ad materijala koji dobra propusta svetlost

kralke talasne dUZine, odnosno vid· ljivu svetiost, a sprecava pralaz nevidljivog infracrvenog zracenja talasnih dUZina iznad 3/Jm koje zraci apsorber. Ove uslove ispunjava u prvom redu staklo, a zatim i neki specijal-

ni p!asticni rnatelijaH. Staldena ploca debljine 3 mm bna izvrstan koeficijent transmisije jer propulta oko 90% koatkotalasnog zracenja. Meaurim, za dngotalasno infracrveno podrucje iznad 3Jlm, ona je nepropustljiva pa se kate da je na taj nacin obrazovana ,.zamka" za infracrveno zracenje. Ova osobina stakla nazvana efekat staklene baSte dobro je poznata baltovanima i igra znacajnu ulogu u primeni Sunceve energije. 119-6 Efekat staklen. baSte

N. tennicki izolovanom dnu kutije K (sl. 234) postavljen je lim obojen tanmom bojom. Na gornjoj strard kutija je pokrivena prozorskim staklom debljine 2·3 mm. Od 100% vidljivog koatkota1asnog zracenja koje dospeva na limenu plocu koja nije pokri· vena staklom (~.235), kroz staklo pro. Iazi oko 90% ovog zracenj. talasnih dUlin. O,3·3~m i pada na limenu ploeu. Limena ploca se zagreva i po. einje da ernituje infracrveno zrace~ nje ta1asnih dUlina izoad 3/Jill. Ove zrake prozoISko staido ne propuita vee ill apsorbuje i tako se zagreva. Zagrejano prozorsko staido jedan deo 60-80'C toplote zraei nazad prema limenoj ploei (.psorberu), a drug; dec u at. mosferu. Na taj nacin se limena plow S!ika 235

oa zagreje do 90°C. Sloj na povrsini apsorbera pODaSa se kao apsolutno erno telo, posta prima ceJokupno Suncevo zracenje. Tako u prostoru izmettu prozorskog stakla i limene ploce nast.je efekr staklene baSte. 1 Deo toplote koju pro· zorsko staklo zraci u almos· rem moze se zadmti i ptak. ticno iskoristiti post.vlja. njem jos jednog prozorskog

stakl. (sl.236), jer se rime paveeava stepen korisnog dejstva efek!. staklene baS· te. Iako je propoitanje svet· losti, odnosno koeficijent transmisije sada manji i iz·

75%

nosi za oba prozorska stak~ la 75%, ipak se zbog pove·

Canog korisnog dejstv. efek· ta staklene baSte, limena plo~. sada zagreva ad Stika 236 9O·120'C. Kao ito ee se vi, deti postavijanje treeeg prozorskog stakla za ptaksu nema Mhe.

ODELJAK XII

12. UREDAJI ZA KORlSCENJE DIREKTNE SUNCEVE ENERGIJE Direktna Sunceva energija mote da se koristi u praksi njenom transfonnacijom u toplotnu, elektricnu i hemijsku energiju. Ovde co se razmotriti transformacija Sunceve energije u topiotnu, posto je to najjednostavniji nacin za prakticno korucenje Sunceve energije. Ureaaj kojim se ostvaruje transfonnacija Sunceve energije u toplotnu naziva se skupliac SuncCl1e energije ill kolektor so1arne energije. Prema konstrukciji i nacinu funkcionisanja razlikuju se dye osnovne vrste solarnih kolektora: ravni i fokusirajuci. Ravni kolekton skupljaju globalno Suncevo zrace· nje i transformiSu ga u toplotu do 100°C, dok fokusirajuci pomoce opticktb sIstema koncentriSu Suncevo zracenje cime se postiZe temperatura i do 3000°C. Koncentriaanje Sunceve eneIgije vrii se sIstemom ravnib ogledala, sfernim, parabolicnim i cilindric· nim ogledalima, kao i pomocu sabimih opticktb sociva. Razumljivo je da ovi uredaji za koncentrisanje Sunceve energije uslovljavaju stalno usmeravanje pIema Suncu. Za dobijanj~ topte higijenske vade i zagrevanje prostorija koristi se toplota niskih temperatura do 100°C. Ovo se postize ravnim solarnim kolektorima zasnovanim na principima razmotrenim u prethodnom izlaganju.

121

RAVNI SOLARNI KOLEKTORl

Ravni solami kolekton su najjednostavniji uredaji pomoeu kojih se globalno Suncevo zracenje moze uhvatiti, apsorbovati i pretvoriti u topiotu. Ravni solarni kolektor (s!.237) se sastoji iz tri osnovna dela: upijaca ill apsorbera, toplotne izolacije i zastaklenja. Apsorber je ravna ploea od materijala koji dobro apsorbuje SWleevo zraeenje, premazana matcrnom bojom u kojoj protice transportni medijum i odvodi toplotu dobijenu Suneevim zra6enjem. Toplotna izolacija spreeava gubljenje toplote iz kolektora na njegovim bocnim stranama, a naro6ito sa donje strane. Zastakljenje moze biti jednostruko i dvostruko, a re!ko trostruko i ima ulogu

383

38~

obrazovanj. u kolektoru vee pozn.tog efekta ,taldene balte, kao 1 zaltite od spoljnih meteoroloSkih promena.

zagrejanog transportnog medijuma do potrosaca ill akumulatora toplote. Ove cevi SU takoae obojene m.tcrnom bojom i tako post.vljene do fluid kroz njih protice fio dufe i d. tako bude ito Vile izIofen Suncevom zracenju (sl. 2390). 2 2

(( _-..:: _-.: = ::; =-b~0'1 "'~'~~T'~""

A

b.

a.

Slika 239

62 Slika 237 - Shema popreenog preseka ravnog solamog kolektora sa jednostlukim zastakljenjem: 1 - apsorber; 2 - toplotna izoJacija; 3 - prozorsko stakloi 4 - kutija; 5 - zaptivarije (dihtovanje); 6 - dovod hladne vode; 7 - odvod topie vade

Shem.tski su prikazane gornje pomine kolektor. sa !llIjjedoost.vnijim i najce!. eim uacinom post.vljanj. na apsorher. Zmij.sto savijen. metaina ill plasticna cov (sl. 239a) ucmen. ie liZ plocu .psorber. A tako do na jedoom kr.ju (I) ulazi hI.do. voda, a n. drngom (2) izIazi topla posle zagrevanja Suncevim zr.ceniem. N. slici 239b she· m.tski je prikazan sluc'li kad. su cevi paralelno uevrSCene za plocu apsorbera A i nalem· liene n. dovodnu (I) i odvodnu cov (2). U daljem izlaganju razmotrice se macaj, funkcija i razne varijante konstrukcija pojedinih vatnijih delova solarnog kolektora.

122

---!--4

6

-

APSORBER

N.jvamiji i najosetJjiviji deo solarnog kolektor. je apsorber jer od njeg. ugl.vnom zavisi efikasnost kolektora. Treba imati u vidu da je apsorber istovremeno i izmenjivac toplote jer toplotnu energiju prim1jenu od Sunca pred'ie transportnom fluidu koji je odvodi do potro!.c. iii u akumulator toplote z' kasniju upotrebu. Postoje razlicite vrste apsorbera S ohziram na materijal od kojeg su napravljeni, nacin bojenja njegove pomine, eflkasnost u predaji toplote transportnom radnom flui du i naein ugradnje u solami sistem. Apsorberi se prave od bakra, aluminijuma, celika, mangana i specijalnih vrsta plasticnih materijala. Postoje moguenosti i razne kombinacije ovih materijala, na primer, ploea od hakra sa aluminijumskim cevima ill obratno. Vearna je postojan i efikasan bakarni apsorber sa bakarnim cevima. Za aluminijumske apsorbere postoji opasnost od korozije narocito u primorskim krajevima zbog ptisustva soli u vazduhu. Celicni apsorber mote da zartla aka se iz njega za izvesno vreme odstrani voda. Pri izboru rnae

'-1'ZI7rl1!

50 mm

SHka 238 _ Shema poprecnog preseka ravnog solamog kolektora sa dvostrukim zastakljenjem

Brojevi n. shemi (sl. 238) ozn.cav'liu iste e1emente kao n. slici 237, sarno Ito broj 3 sada oznacava dva prozorska stakla. Otvori na apsorberu ill u njemu shematski prilcazuju poprecne preseke cevi koje su u neposrednom kontaktu sa apsorberom i sluze za odvodenje SWlcevim zracenjem

terijala za apsorher 0 svernu navedenom treba voditi racuna. Razumljivo je da izbor materijala zavisi i od moguenosti njegovog nalatenja na trziUu, kao i od cene. POVISina apsorbera koja se izlaZe Suncevom zracenju premazuje se matcmom

384

385

OOjom tako da se smanjuje gubitak toplote usled refleksije i difuzije svetlosti, a pove¢ava apsorpcija ove povriine. Sloj boje treba da bude i Ito tanji, posta je boja toploW izolator i lo! provodnik toplote. Na taj naein se postiZe da apsorber apsorbuje preko 90% SWlcevOg zraeenja. Posto so1atni kolektor treba da traje viSe gOdina, rnat-cma boja mora da bude postojana i otpoma na temperature do 160°C. Apsorberi sa ovako obojenom povriinom su neselektivni. Kada se gomja povriina apsorber. oboji specijalnorn bojom koja dobro apsorbuje kratkotalasno zraeenje vidljivog Suneevog spuktra, a slabo emituje dugotalasno toplotno infracrveno zracenje, onda se dobija apsorber sa selektivnom povriinom. Salami ko1ektor sa ovakvim apsorberorn ima male toplotne gubitke koji nastaju zraeenjern apsorbera, jer on viSe apsorbuje toplotne energije nego sto je emituje. Ovo se moze ob~ ;..mtl time sto je debljina sloja ove boje veorna mala i iznosi ispod 3/.1m, taka da propusta infraervene zrake, ali ih zagrejan slaOO emituje. Od 100% SUlleeVOg zraeenja koje primi. selektivna povriina apsorbera apsorbuje aka 95% toplotnog infracrvenog zracenja, a izraci sarno aka 5%. 8toga se u poslednje vreme za solarne kolektore sve viSe kariste apsorberi sa selektivnom povrSinom. Meautim, selektivne povriine su za sada veoma skupe. a njihova postojanost jos nije dovoljno ispitana. U cilju sta eflkasnije predaje primljene toplote radnom fluidu, apsorber treba da ima no bolju provodljivost toplote i da bude u sto neposrednijem kontaktu sa fluidom. o tome se mora voditi racuna pri izboru materijala i konstrukciji apsorbera. Na slici 240a prikazani ,u razni profill rneta1nih oevi ugradenih D u ravnu ploen apsorbera za8 varivanjem iii utvrdenih u profilisanim leZiStima ploce. Kao ito se vidi postoji tendenelja da dodirna povrsina b) izmeuu cevi koje transportuju fluid i ploce apsorbera bude Ito veea. Na slici 240b prikazani su neki promi ernih stika 240 cevi, zavarenih foUja i profilisanih ploea od plastienog materijala. Na slid 241 posebno je prikazan prom apsorbera izraaen po tzv. rolbond postupku. Ovaj postupak najeesee se primenjuje na aluminijumski lim. Dve ravoe ploce od a1uminijurna postave se jedna iznad druge i ucvrste tako da se nakon profilisanja rnogu pOllOVO razdvojiti. Na odredenim mestima se uduva vazduh pod velikim pritiskorn i tako se doblja prom lima sa cevima SIika 241

-0-

-0-

lIJlWi io 011

prikazan na slici 241. Ovakvi profili apsorbera rnogu se dobiti brzo i serijski, ali treba imati u vidu da aluminijum 1ako rila. I pored nastojanja da se konstruktivnim usavrsavanjem postigne sto bolji kontakt izmed:u ploce apsorbera i radnog fluida, ipak se gubi toplotna energija predata radnom fluidu na mestima zavarivanja dodimih povriina i u prostoru meau cevima. Stoga se u poslednje vrerne sve viSe koristl tzv. vodno-ftlmski postupak pomoeu ploeastih apsorbe. ra bez cevi. Izmellu dYe ravoe limene ploee dlmenzga 120 x 80 em, debljine 0,8 mm, postavi se 5 gvozdenih ploea dimenzija 4 x 60 em, debljine oko 3 mm (si. 242). Obe ploce se zavare na zajednickom rubu i tackastim zavarivanjem spoje se umetnutim gvozdenim sipkarna. Na krajevima tako dobijenog "sendvica" zavare se dovodna i odvodna cev za radni fluid. Gomja povrsina se oboji neselektivno mat-croom bojom ill selektivnim premazom, donja se postavlja na toplotno izolovanu podlogu. Na taj naein se dobija veorna dobar koeficijent korisnog dejstva apsorbera. Medutim, PoSto su obe ploee evrsto ,pojene povriina iziozena Suneu se jaee zagreva i moze da dade do savijanja zbog raz!ieite dllatacije pojedinih limenih ploCa. Posta je dilatacija veca za vece povdine, ovim =-t.::::t.::::::::~ su ogranieene dimenzije "vodno-fllmskih" apsorbera. Na shemi strelicorn je prikazan tok Slika 242 fluida u ovom apsorberu. Pored navedenih osobina, apsorber treba da bude sto jednostavniji za mOguCnosti rotne izrade kao i za serijsku proizvodnju. Iz izioZenog se vidi d. za pojedinaenu i ruenu izradu najveeu teSkocu predstav~j~ povezivanje cevi sa plocom apsorbera profilisanjem i zavarivanjem. Stoga je za pravljenje solainih kolektora pojedinacno ill serijski najpodesnije i najjeftinije da se leao apsorber iskoristi celicni pljosnati radijator koji se serijski proizvodi u naSoj zemlji.

"#.

SUb 243 - Spoljni agled nekoliko tipova solamfu kolektora

386 123

387 PREDNn POKRIV At SOLARNOG KOLEKTORA

Posle apsorbera vazan deo solarnog kolektora je prednji pokrivac koji propusta Suncevo zracenje do pomine apsorbera. On ima dva osnovna zadatka: da u solarnom kolektoru usposlavi efekt staldene balle i da zalliti apsorber od neposrednog dodira sa atmosferskim vazdubom. Efekt staldene baste objalnjen je u proueavanju principa primene Suneeve energije. U n~posrednoj blizini veoma zagrejanog apsorbera (si. 244 A), uvek se javlja kon· veklivno kretanje vazduba. Usled stainog kretanja vazduba nastaje mesanje njegovib toplijih i bladnijih slojeva, zbog eega nastaje veliki gubitak toplote koju je .psorber primio. Postavljanjem staldenog pokrivaca S (s!. 245) u kolektoru iznad apsorbera ovaj gubitak se znatno smanjuje jer se time ogranicava konvektivno kret~je vazduba. Stoga rastojanje izmeau prednjeg pokrivaca kolektora i apsorbera treba da bude sarno 20-30 mm. Na taj nacin se konvektivno kretanje vazduha izmeau pokrivaca i apsorbera Ztlatno reducira i time srnanji gubitak toplote apsorbera. Pri izboru staid. za prednji pokrivac solarnog kolektora, treba obratiti pamju i n. kvalitet stakla. Stika 244 Utvraeno je da od dye staldene ploce iste debljine povoljniji koeficijent transmisije svetlosti ima staklo AS cije su ivice svetle nego ono sa ivicama zelenkaste boje. __ _ Posta je Suncevo zracenje kratkotalasno. viSe _ lJ'acenja prolazi kroz staklo manje debljine. Na"primer. stika 245 od 100% = 1 upadnog zracenja kroz staklenu plocu debljine 3 mm prolazi 85%, odnosno 0,85, a kroz staklenu plocu od istog materijala debljine 6 rum prolazi 81%, odnosno 0,81. Treba imati u vidu da kroz dvostruko zastaldjen solami kolektor staldenim plocama od kojih svaka ima debljinu odpo 3 mm ne pralazi 0,81 zracenja kao za plocu od 6 mm, vee 0,85 ·0,85 =.

um

=0,72. Pored ova dva osnovna zadatka, prednji pokrivac solarnog kolektora treba da zaStiti apsorber od zagadivanja, atmosferskih padavina i vlage. To znaci da on treba da ima mehanicku i toplotnu otpornost, kao i hemijsku postojanost. Ove uslove najbolje zadovoljavaju staklene ploce i piasticne follje izraaene od mesavine staklenih vlakana i raznih vrsta polietilena. 0 izboru stakla bilo je govora, a od plasticnm folija treba bi~ rad onu koja pored ostalih potrebnih uslova u pogledu transmisije svetlosti ima postojanu boju u toku duzeg vrernena. Iz dosadalnjeg izlaganja se vidi da je kod izrade soIarrdb kolektora potrebno odre· diti broj pokrivaca, njihove debljine i rastojanja izmeuu pokrivaca i apsorbera. U izlaganju 0 uslovima i principima je izlozen znacaj svih ovih velicina za stepen dejstva u koriseenju Sunceve energije. Ovde ce se dati jos neka prakticna iskustva zasnovana na teorisjkirn izlaganjirua 0 broju pokrivaca solarnih kolektora. Broj pokrivaca se bira u zavisnosti od mikroklime mesta u kome treba da se postavi salami kolektor pri cemu je odlucujuCi faktor temperaturska razlika izmeau apsorbera i okoline. Iz ranijeg teorijskog razmatranja izlazi da veci brej pokrivaca smanjuje

toplotne gubitke i omqgucuje rad apsorbera na visokoj temperaturi i u zimskim usle . M a tim . Vlma. e u. • l~ovremeno je smanjena njihova ukupna propustljivost za upadno Suncevo zracen]e. Pri konstrukciji treba uskladiti ove efekte u ciIju da se dobije sto veci koefl. cijent korisnog dejstva solarnog kolektora u datim uslovima.

. ~m toga, na odluku pri izboru broja pokrivaca utice jednostavnost konstrukcije, te~ma 1 cena solarnog kolektora. Stoga se u praksi najees6e koriste jedan i dva predn'a pokrivaca Oednostruko i dvostruko zastakljenje) solarnog kolektora, a veorna retko

it!.

124 IZOLACIJA I ZAP"TIVANJE SOLARNIH KOLEKTORA

" Kutija ili kuCiste solamog kolektora moze da bude od metala ili plasticnih matenJala: Pored metala koji se koriste za apsorber, za kutiju se moze koristiti i pocinkovan lim. .

Kutija mora biti takva da u njoj budu obezbeaeni potpuna izolacija i zaptivanje

svih delova solarnog kolektora, a narocito apsorbera i pokrivaca. . Dno kutije ispod apsorbera i bocne strane kutije mora da budu potpuno toplotno lZolovam. Kao .:oplotno~izolacioni materijal koristi se najcesce staklena vuna. Sloj stak:l~.ne vune debljme 5·10 mm dovoljan je za termicku izolaciju dna i bocnih strana ku. tiJe solarnog kolektora. Staklena vuna nije skupa sto takoae daje prednost njenoj primem za toplotnu izolaciju. Umesto . staklene v:me za ~zolaciju se cesto koriste i sinteticki penasti materijali kao sto su ~JIopor. poliuretan 1 dr. Ovi materijali SU otporni na vlaZnost, ali se tope vee kod 100 C. Lako se seku u ploce, nisu skupi i mogu se dobiti u trgovinama. U praksi je najbolje osobine izolacije protiv gubitaka toplote i vlaZlHJ,;fi po-I kazala kombinacija sIoja staklene vune i sloja poliuretana, pri cemu se sloj stalde-2 ne vune (6) stavi izoad sloja poliuretana (8) (si. 246). Sloj staldene vune tad. !titi sloj poliuretana od toplote, a poliuretan sIoj staklene vune od vlainosti. U ci1ju povecanja koeficijenta kOrisnog dejstva solar. nog kolektora, oba sIoja izolatora se oba~ viju a1uminijumskom folijom (5). lzmeau Slika 246 tako dobijenog izolatora i apsorbera (3) oslavi se .sloj vazduha debljine oko 10 mm (4). Zagrejana a1uminijumska folija zraci toplotne mfracrvene zrake i vraca ill prema apsorberu. Na taj nacin toplotni gubitak apsorbera moze da se ogranici na sarno 3%. Pored izolacije potrebno je i dobre zaptivanje svih elemenata solarnog kolektora ~grai1enih u kutiju, .~ narocito prednjih pokrivaca. Ovo se postile korucenjem razlieitih lepkova meau kOjnna se narocito istice barsil.

389

388 125 VAZDUSNI SOLARNI KOLEKTORI

U pogledu radnog fluida solami kolektori se dele na vodne i vazduSne kolektore. Do sada su razmatrani so!ami kolektori kod kojih Be koristi tecni fluid, najce~e voda sa antifrizom protiv zamrzavanja. Ovo su tzv. vodni kolektori. Rede se grade kolektori koii za tecni fluid konste ulje, Vazduini so!ami kolektorl kao mdni fluid konste vazduh i rade na istom princi· pu uo i solarni koleklorl sa tecrum fluidom. Njihov zadatak je da uhvate, prikupe i .pro· vedu Ito ie rnoguee vee. kolicinu Suncevog zracenja korlsteei pored ostaiog i efekt staklene baSte. Im'iu iste glavne delove kao i so!arni kolektor sa tecrum fluidom: ap· sorber, pokriv.c i izolatorskt s1oj. • Apsorber vazduinog solamog kolektora je jednostavan"i ne stvar. konstruktivne I.!koee k.o kod vodnog koleklor•. To moz. d. bud. avak. mvna i profilisana pomi· na od materijala otpomog na toplotu do temperature od 160°C, jer se do te temperature moze zagrejati apsorber iZloten Suncevom zracenju bez odvoiienja toplote. NajceSce se upotrebljavaju tanki rebnisti i razlicito profilisani limovi od alurninijuma, bakra i celika. Pored efekla staklene baSte u konstrukciji vazduinih solarnih kolektor. koristi so jO! i efekl suprotnog (pnvratnog) strujanj. vazduha i efekt rebra
6

7

Shema 3

Shcmal

~ l

Shema4

4

Shema 5

I

-I.s

~

~ '-l VlIIWij//O/MWldflO(jll/mmU1W1W!HJiill

Shema 6

2.

Slika 247

Shema 4 - Kroz providni pokrivac (1) Suncevo zracenje uIazi u kolektor i dospeva na materno obojene zicane mreze postavljene jedna iznad druge (2). Zicane mreze su tako postavljene da imaju osobine selektivnih povdina i zagrejane Suncevom energijom emituju infracrveno zracenje zdtiteno u kolektoru toplotnom izolacijorn (3). Uduvavanjern velikih kolicina vazduha na rnestima (4) i (5) postiZe se visoki stepen njegovog zracenja. Zagrejani vazduh se zatirn sprovodi do pot!OSaCa ill u toplotni akumulator (6), Shema 5 - Ovaj jednostavnf vazdusni kolektor ima apsorber (2) napravljen od lima profili· swog tako da poprecni presek cine jednakostrani trouglovi. Apsorber je obojen matcrnom bojom. Suncevj zraci pro1aze kroz stakleni pokrivac (1) padaju na apsorber koji infracrveno zracenje odbija sa strane na stranu i taka ove strane nagnute pod uglom od 60" cine ,.zamku" za infracrvene zrake. Vazdufui kolektor je toplotno izolovan (3), a zagrejan vazduh se sprovodi (4) do potrosaca ill u akumulator. Shema 6 - Predstavlja jednostavni i jeftin vazdusni kolektor ¢iji se apsorber sastoji iz nekoliko ploea od ptozorskog stakla cija je jedna tretina povdine premazana matcrnom bojom (3). Ploce su postavljene paralelno tako da zacrnjene povdine apsorbuju i emituju infracrvene uake, dok ostali de· lovi obraruju efekt staklene baSte. Kutija vazdusnog kolektora je toplotno izolovana (2) i na jednoj stram pokrivena staklenim pokrivacem kroz koji prolaze Suncevi uaci (1). Uduvani vazduh kod (4), poste zagrevanja izlazi kod (5).

N.pomenimo d. av.ka ern. cev kroz koju struji vazduh je vazduini solarni kolek. tor. Tamno obojeni gumeni jastucl (,,luft.madracl") izioteni Suncu su takode vazdus. ni salami kolektori. Dobro je poznato da zatvoren auto sa tamnim presvlakama pred. stavlja vazdusni solami kolektor u kome se razvija toplota temperature i do 60°C. Sto· ga se ne preporucuje ulazak u ovaj automobil pre provetravanja, jer preti topiotni udar.

390 126

391 PRlMENA SOLARNE ENERGlJE

Razmotrene su osobine Suncevog zracenja kao izvora solame energije, uslovi pod kojima se ova energija moZe koristiti i instalacije za prihvatanje ove energije i njenu konverziju u tolotnu energiju. Toplotna energija: dobijena Suncevim zracenjem koristi se za zagrevanje niskoternperatume potro~ne vode, grejanje vode U oivorenim i zatvorenim bazenima i zagrevanje prostorija. U daljem izlaganju razmotrice se koeficijent korisnog delovanja ill stepen iskoriStenja ravnog solarnog kolektora pIi njihovoj primeni. Ovo je potrebno i za odrec1ivanje u~tede fosilnih goIiva primenom solarne energije., Odredivanje koeficijenta korisnog delovanja ill stepena iskorucenja je veorna komplikovano jer pored velikog broja opstih uslova, zavisi i od lokalnih meteoroloSkih uslova. Stoga jos ne postoji metod za odredivanje normi stepena iskoriScenja ravnog solarnog kolektora cak. i najednom odredenom mestu. Razumljivo je da koeficijent kOrisnog delovanja solarnog kolektora zavisi od intenziteta Suncevog zracenja koje dospeva na njegov apsorber i gubitaka toplote u solarnom kolektoru. Poznato je da intenzitet Suncevog zracenja koje dospeva na Zemljinu povr~inu zavisi od geografske ~irine odre
127 OPTIMALNI NAGIBNI UGAO SOLARNOG KOLEKTORA

Iz ranijeg izlaganja poznata je zavisnost intenziteta Suncevog zracenja koje dospeva na neku povrsinu na Zemlji i ugla koji cine svetlosni zraci sa ovom povIiinom, ~to znaci i za prijemnu pomlnu ravnog solarnog kolektora.

Salami kolektori su najces6e ucvdceru na krovovima ku6a~ terasama ill na celicnim nosacima na zernlji. Reae su pokretni taka da prate prividno kretanje Sunca na nebu. So~ larni kolektori mogu se ucvrstiti na celicne nosace taka da se njihov nagibni ugao menja u pocetku godiSnjih doba, na primer, u pocetku letnjeg i zimskog perioda. Sunce, koje zracenjem predaje energiju solamorn kolektoru, prividno vcli dvostruko kretanje i to dnevno i godiSnje. Prividno dnevna kretanje Sunea od istoka prema zapadu preko juga nastaje usled obrtanja Zemlje oko sopstvene ose od zapada ka istoku. Dnevni luk putanje prividnog kritanja Sunca iznosi 180'. Prividno godiSnje kretanje Sunea nastaje usled kretanja Zemlje aka Sunea, zbog cega se Sunce na nehu prividno pamera 4 puta po 23°27' izmeuu sevemog i juZIlOg povratnika, pri cemu 2 puta menja smer svog prividnog kretanja. Razumljivo je da U ovakvoj situaciji nije moguce da na kolektor okrenut prema jugu Suncevi zraci u toku dana i cele godine padaju na prijernnu povclinu kolektora pod pravim uglom, karla solarno zracenje ima najveci efekat. Stoga je potrebno da se pri postavljanju solarnog kolektora za njegov nagibni ugao prema Zemlji izabere kornpromlsno resenje tako da u toku go dine ill pojedlnih godiSnjih doba, Suncevi zrad padaju Ito je moguee normalnije na prijemnu providnu povrsinu kolektora. Narocito je vaZno da 50 ovo postigne u intervalu od oko 6 caseva u podne svakog dana k.da je efekat Suncevog zr.cenja najveci. U krajevima sa cestim maglama potrebno je da se kolektori usmere prema jugu i malo zaokrenu prema zapadu da hi se popodnevnim Suncevim zracenjem nadokuadilo jutarnje izgubljeno usled magle. Treba imati u vidu da ravni solami kolektori funkcioniSu i kada je nebo pokriveno tankim oblacima. jer tada dolazi do izrafaja difuzno SlUlcevo zracenje, ciji intenzitet moZe da dostigne i do 25% direktnog Suncevog zracenja. Na slid 248 prikazani su nagibni uglovi solamog kolektora prema Zem1ji (horizontu) za dobijanje najveceg stepena lskorucenja u toku eele godine (a), u letnjem periodu (b) i zimi (e) za predele na 45' severne geografske !irine.

0)

;)

121

SIika 248 - a) U toku cele godine najpovoljni,ii nagibni ugao je jednak geografskoj lirinLmesta uveeanoj za 10° (4SO + 10°). Sa (1) je oznacen pravac svetlosnog zraka Sunca. leti, a sa (2) zimi; b) za letoji period najpovoijniji nagibni ugao kolektom jednak je geografskoj mini mesta umanjet1Qj za 10 (45 0 - 10°). Sa (1) je oznacen pravac svetlosnih uaka u junu. a sa (2) u septembru; c) najpovoljniji nagibni ugao timi jednak je geografskoj sirini ffiesta pOYe6anoj za 20°, odnosno nagibnom uglu u toku cele godine poveeanom za 10°

392

393

128

ill

KOEFlClJENT KORlSNOG DELQVANJA ILl STEPEN ISKORISCENJA RAVNOG SOLARNOG KOLEKTORA

11

Pretvaranje Suncevog zracenja koje dospeva na ravni solarni kolektor u korisnu toplotu radnog fluida u kolektoru je komplikovan proces, jeI zavisi od viSe faktora. Ranije je utvrdeno da je najvai.nije da solami kolektor ima sto je moguee yeti koeficijent apsorpcije a za kratkotalasno Suncevo zracellie, • ito ie moguee maoii koeficijent emisije, vecetalasne duline u podrucju od 2 do 15 /lm. Takode je vaZno d. koeficijent prolaza svetlosnih zraka T kroz providni pokriv." solarnog kolektora bude ito VeeL Na primer, povoljne SU vrednosti a = 0,90, r = 0,85 i e = 0,1. Koeficijent korisnog delovanja ill stepen iakoriSeenja ravnog solamog kolektora moZe se prikazati relacijom:

(12.1)

= tXT

At

Za poznate vrednosti a, T i ku iz jednaeine (12.6) moze se odrediti koeficijent korisnog delovarga ravnog solarnog kolektora ~ pomoeu odnosa At/Q"razliketempe· ratuIe /),. t i snage Suncevog zraceyUa {2s. "l ('{,) . Kada se u jednacini (12.6) T1 smatra kao funkcija ~.----, 100 promenljive At/Q" onda ova funkcija predstavlja pravu Ji. niju cijije odseeak na ordin .. ti OA = (>T, a uglovni koe· ficijent - ku' PrenoSenjem vrednosti At/Q. [m'KW"]

gde je Qk korisna snaga ravnog solamog kolektora. a Qs snaga Suncevog zracenja. Korisna snaga kolektora jednaka je razlici primljene snage Qp = " T' Q, i gubitaka Qg:

na apscimu osu, a odgovarajure vrednosti 11 na ordinatnu osu pravouglog koordinatnog sistema. za ku = 3, 4, 5 do-

(12.2) Ako

Be

pojedini od glavrdjih gubitaka oznace sa Q" Q" i Q., onda se moze na·

pisati:

Qg

= Q, + Q, + Q.

(12.3)

gde je:

Q, - zracenje toplote providnog prednjeg pokrivaca (najcesce stakla) u okolinu Q, - konvektivno odavanje toplore providnog pokrivaca Q, - gubitak usled toplo1ne provodljivooti. Kada se pojedini gubici izraze priblizno pomoeu razlike temperature u solarnom kolektoru t8 i temperature okoline to, onda se dohija: . Qg=Q, +Q, +Q, =a,At+"" At+ kAt=(a,+ "" + k)· At

(12.4)

gde je: D.t = t,- to 0:,

-

Ctc

-

koeficijent ZIaeenja toplote prednjeg pokrivaca U okolinu koeficijent konvektivnog odavanja toplote prednjeg pokrivaca

k - koeficijent gubitaka usled toplo1ne provodijivooti. Ako se koeficijent ukupnih gobitaka toplote oznaei sa ku, dakle, k. = a, + "" + k, onda se za gubitak dobija:

Qg = k. At Zamenom vrednosti iz jednaeina( 12.2) i (12.5) u jednaeinu (12.1), izlazi: aiQ$-kU At

Q.

(12.5)

(12.6)

ku ~

-

bij a se snop pravih sa z'!ied. niCkom tackom A (sl. 249) i to AD za ku = 3, AC za ku= 4iABzak u = 5. Korisno je da se odredi 20 .. 0 60 80 100 12.0 ]49-.J§_Q llt{K) Slika24, _ .. i koeficijent korisnog delova· nja ravnih solamih vodnih kolektora raz!icitih prednjih p~ovidnih pokrivaca 11 u zavisnosti od temperature solar· nog kolektora t$ i okoline to. U tom slucaju se na apscisnu osu nanosi temperaturska

razlika ,~t=t$-to, a naordinatnu osu koeficijent kOrisnog . delovanja 11 u procentima (sUka 250). Prava (1) dijagrama na . slici . 250 d'!ie koeficijent ko· risnog delovanja u zavisnosti ~d r;rz;like temperature !:::. t, ,odnosno, koJicnika At/Q. za

ravni vodni solarni kolektor sa jednim staklom i apsorberom sa obicnom crnom bojom. Prava (2) d'\ie isto za kolak· tor sa jednim staklom i selektivnom bojom, prava (3) sa

dva stakla i obicnom bojom i prava (4) za solami vodni ko·

"I. (~o )

-,---1

..----"1 Q h = 800wrr;2

0 0 0

,I

~

~~ "

I

0 0

I

1

c

~ tz- I'---

in"", ~

0,,075

0,;10

SUka 250

395

394

lektor sa dva stakla i se1ektivnom bojem. Na primer, za at:: 40K, odnosno tlt/Q$ = ::; 0,05 m 2 K w- 1 • koeficijent korisnog delovanja raVIlog solarnog vodnog kolektora sa jednim staklom i obic:nom bOjom iznosi 40%, sa jednim staklom i selektivnom bojom 45%, sa dva stakla i obic:nom bojom 55%, a sa dva stakla i selektivnom bojom 65%. Iz navedenog primera i dijagrama uopSte se zapata da jednostavniji ravni solarni vodni kolekton im,yu dnsta veliki pad koeficijenta konsnog delovanja, odnosno stepe. na iskorlieonja.

tora sa dva obiena stakla za Q, < 270 W m -2, kod kolektora s jednim selektivnim stak· 10m za Q, < 150 W m- 2 i kod kolektora sa dva selektivna stakla za Q, < 100 W m -2. Za ave aucajeve se kate da se solarnikolektori nalaze u praznom temperaturskom hodu. Radni fiuid veoma dobrih vodnih solarnih kolektora mote da dostigne i viSe od JOO°C. U tom s1ucaju javljaju se problemi signmosti koji se re8avaju primenom ventila sigumosti., tennostatickih osiguranja i dr. Koeficijent korisnog delovanja radnog vodnog solamog kolektora maZe se pove·

cau narocito komcenjem dvostrukih staklenih pokrivaca, evakuisanjem solarnih kolektora i selektivnih apsorbera. 129

KOEFICUENT KORlSNOG DELOV ANIA SOLARNOG KOLEKTORA U ZAVlSNOSTI OD lNTENZITETA SUNCEVOG ZRACENJA

!z dnsadaSnjeg izlaganja moze se zakljuciti da koeficijent konsnog delovanja solar· nog kolektora zavisi uglavnom od intenziteta upadnog Suncevog zraeenja, lokalnih meteoroloSkih uslova, razlike temperature izmedu apsorbera solamog kolektora i oko~ line i konstmktivnih osobina solarnog kolektora. Konstmktivne osobine solarnog kolektora uticu na koeficijent konsnog delovanja svojim kva1itetom i rezimom rada u prljemu Sunc:evog zraeenja, vrstom, brojem i se~ lektivnolicu stakla i dr. Ovde eo se razmotriti koeficijent konsnog delovanja solarnog ravnog kolektora u zavisnosti od intenziteta Suncevog zraceI\ia i mognenosti Iiiegovog poboljsanja. Raz· matranje eo '" izvriiti za razliku temperatureAt=60K izmedu apsorbera kolektora i oko· line. U tom ciJju na apscisu koordinatnog sistema prenosi se intenzitet Sunc:evog zrae&Ilia Q, (s1. 251) od Q.800Wm-2, ana ordinamu osu odgovar,yueo vrednosti koefici· jenta konsnog delovanja solarnih kolektora u procentima sa jednim (1) i dva (2) obicna stakJa, kao i sajednim selektivnirn (3) i dva selektivna stakla (4). .Iz dijagrama se vidi da je koeftcijent korisnog delo-vanja solarnog kolektora utoII t =60K liko manji. ukoliko je manji intenzitet Sunc:evog zracerga. Na primer, pri intenzitetu Suncevog zrace!1ia od 600 W m -2, koeficijent korisnog delovanja solarnog kolektora sa jednim obicnim staklom iznosi 30%, sa dva obicna o stalda 45%, sa jednim selek· 400 200 tivnhn staklom 60% i sa dva selektivna stakla 70%. Stika 251 Posmatr~uCi preseke ka· rakteristic:nih linija sa apscisnom osam, iz dijagrama se vim daje koeficijent korisnog de. 2 lovanja 1) = 0, kod kolektora sajednim obicnim staklom za Q, < 400Wm- ,kod kolek·

'£e1ektivni apsorberi imtgu malo zracenje u oblasti vecm talasnih duzina, a veliku apsorpciju u oblasti vidljive svetlosti. Pmtqji viSe metoda da se ovo postigne kao sto su upotrebe interferenmog i poluprovodniCkog filtera, specijalna obrada gomje pOvrSine apsorbera i dr. Takot1e se koristi i nanoSenje sloja na staklo pokrivaca koji izracenu topIotu apsorbera odbija i vraca apsorberu. Primeri prakticnog prorac:una broja potrebnih solarnih vodnih kolektora za zagrevanje tople higijenske vode u toku godine Cetvoroclano domaein8tvo u naSim. krajevima na 4SO sevetne geografske fume troSi dnevno 320 kg tople higijenske vode temperature 45°C. Treba da se odredi broj ravnih vodnih kolektora povdine 1 m 2 sa dva staklena ~krivaca za zagrevaIije potrebne kolii~ine vode ad prosecne vodovodne temperature IS"C do 45 C i to posebno u toku cele godine, u let:qjem i zimskom periodu. Ravni salami vodni kolektor povdine 1 m l orijentisan premajugu sa nagibom od 5S"C (sti· ka 248a) prema horizontu. prima godiSnje oko 1000 kWh efektivnog SWlCeVOg Zfaeenja. odnosno 2,74 kWh dnevno. Ova kolicina energije je VOOma neravnomerno rasporedena u toku godine. Stoga je potrebno da se broj kolektora odredi posebno za dobijaqje tople higijenske vade u toku cele godine, letqjeg i zirnskog perioda. 1. Nezavisno od godimjeg doba. Potrebna koliCina toplote 0 za zagrevatje vode dobija se pre· rna poznatoj jednacini:

o = cm.t.t gde je c [ kWh d- 1 kg-I K-1 ] masena koliCina toplote, m [kg] masa vade i At {K J promena temperature. S obzirom daje c = 1/860 kWh d- I kg-' K- 1 ,a u naSem primeru m = 320kg i.t.t = (45 -IS)K = = 30K,izlazi: 1 kWhd-1 Q = 860 kgK . 320kg . 30K = 11,2 kWhd-' Prema tome potrebnoje 11,2 kWh dnevno za zagrevaqje 320 kg vode od 15 - 45"C. Iz slike 251 se vidi cia je povoljni koeficijent delovar!ia solarnog vodnog kolektora sa 2 staklena pokrivaea za intenzitet Suncevog zrace1l1a izmedu 400 i 800 W m- 2 • U toku cele godine treba uzeti srednju vreclnost ad 600 W m- a . Iz dijagrama se ridi da za Os "" 600 W m-' za salami kolektor sa dva staklena pokrivaea odgovara koeficijent korisnog delovaqja 'l'= 44% == 0,44. Prema tome koristan efekat Ok za 1 m' kolektorske povrsme, iznosi:

Ok

= 2,74 kWhm-."l d- 1

•

0,44 "" 1,21 kWhm- 2 d- l

Potreban broj solarnih kolektora povrtine 1 m 2 u ovom slucrgu bice:

o

nl = - -

Qk

11,2 kWh d- 1 1,21 kWhd- 1

= 9.256 "'" 9

397

396 2. Letnji period. Za zagrevarge 320 kg 'lOde od 15 - 45°C opetje potrebno Q", 11.2 kWhd- t • Srednja vroo.nost SWlcevog Z!B.ceqja U OVOm periodu iznosioko 4 kWhm- 2 d- 1 • Iz slike 251 se vidi da za Q, '" 800 W m- 2 za dati solarnikolektot odgovara koeficijent korisnog delovatVa 1'1 '" 48% =

'" 0,48.

Ptema tome karlstan efekat Ok za 1 m' kolektorske povdine iznosi:

Qk '" 4 kWhd- 1

•

,

0,48 '" l,92kWhd- '

Potreban broj solw:nihkolektora povdine 1 m'

slucajuje:

U OVOID

11,2 kWhd-1 1,92 kWhd-1

'" 5,83

AI

6

3. Za zimski period. Za zagrevanje 320 kg \'Ode od IS - 45°C potre"bno je Q;;; 11.2 kWh d- 1 • Srednja vrednost Sun¢evog zxacenja U ovom peIiodu 1,48 kWhm 2 d- 1 • Iz slike 251 se vidi da za Q, '" 400Wm- ' datog kolek-tora odgovara koeficijent korisnog delovaqja 1') "" 25% '" 0,25.

heroa tome karlstan efekat Ok za 1 m2 kolektorske povdine imosi:

Ok "" 1,48 kWhd- ·0,25 '" 0,37 kWhdt

Poueban broj solarnih kolektora povrSine 1 m l n

~

'"

~ Qk

U OVOID

1

slucajuje:

1

'"

11,2 kWhd0.37 kWhd-1

'"

30,27

I'»

N a dijagramu (sl. 252) dat je broj litara tople vode svakog meseca u toku godine ito: , a) Radna temperatura vode solar~ I ,, nog kolektor. je 40'C, koeficijent ko, risnog delovanj a prerna slid 250 je :r.)' I I 28 45%, a zagrevanje vode od 10 do 40'C. i\b: : : Iz djjagram. se vidi d. so broj liJ I I I 124 ~ I : 1 122~ '231 tar. tople vode na dan po I m' kolektoI~II~ !lQ.. I I I : I '16 ra od 17 litara u januaru penje na 52 17 : I I :/c) 1 I ' 15 litra u avgustu, dok u ,decembru pada ~1S ' 1 I~' f 10 I I na 11 litara. Za celu godinu dobija se zJZ2.'~8~'~f'",9_'i, 8 , 6 8 12600 litara tople vode temperature : I' 40°C sto odgovara teorijskom proseku od 34,S litara dnevno po 1 m' kolekJFMAMJJA50ND torske povrSine. b) Radna temperatura vode solar nog kolektora poveeana je na 60°C, Stika 252 zbog cega se njegov koeficijent korisnog delovanja prema slici 250 smanjio i iznosi 30%. Voda se zagreva od l()'60u C. Iz dijagrama se vidi da se broj litara tople vode dnevno po 1 m' kolektora od 8 litara u januaru penje do 26 litara u avgustu, dok u decembru pada na 6 litara dnevno. Za celu godinu dobija se 6360 lilara tople vode temperature 60'C sto odgovara teorijskom proseku cd 17,4litara dnevno po 1 m' pomine solarnog kolektora. c) Radna temperatura solarnog kolektora poveeana je na 80'C i stoga koeficijent korisnog delovanja solamog kolektora prema silci 250 naglo opada i iznosi sarno 20';". Vodase zagreva od 10 do 80'C. Iz dijagrama so vidi da so broj litara tople vode dnevno po I m' ko1ektora od 3litra u januaru penje do 10 litara u avgustu, dok u decembru pada na 21itra dnevno. Za celu godinu se dobija 2310 litara tople vode temperature 80°C, sto odgovara teorljskom proseku od 6,3lilara dnevno po 1 m' kolektoni
30

L

"l'

M

Iz dobijenih rezultata se vidi da je za zagrevarlie 320 kg vode od 15 - 4S"C u toku relegodine potrebno 30 solatnih kolektora od po 1 m 2 pov:dine. odnosno 30 m 2 kolektorske povdine. ViSak solarne energije koji bi se pojavio u letnjem periodu moZe se koristiti za zagrevallie otvorenih ill zatvorenih buena.

Med:utim. rezultati su sarno teorijski.jer se raeunalo prosecnim vrednostima i nisu uzete u obu naSim geografskim mmama. S obzirom na ow Cinjenicu i veliki broj oblacnih i maglovitih dana u toku zime. ustvari kolektorska povrsina od 30 m l ne bi bila dovoijna. Sem toga ovako velika kolektorska povrtina je veoma skupa. lz prvog primera se jasno \lidi da se ne moie raeunati sa proseenttn v:rednostima za eelu godinu, jet bi kolektorska povdina od 9 m 2 bila dovoljna samo za let.qii period fjuli i avgust) i dva meseca prelaznog perioda fjWli i septembar). U ost:alitn mesecima mora se koristiti veliki akumulator toplote i dogrevanje na klasican naCin pomocu uglja. nafte. gasa i elektricne struje. Kao ito 6e se videti ovakvim meSovitim sistemima za zagrevanje topie vode i grejanje ptOstorija moZe se postiti velika

m gotovo svakodnevne promene vremenskih prilika

uSteda fosilnih goriva, sto je od naroCitog znacaja u energetskoj ktizi. Treba napomenuti da visoka temperatura fluida neposredno po izlazu iz solamog kolektora za~ varava 0 njegovoj eflkasnosti,jer ova temperatura naglo opada cim fluid napusti kOlektor. Opadanje temperature nastaje usled provoc1enja toplote i infracrvenog zIaeenja na visokim temperaturama. Gubi~ ci se mogu znatno smanjiti dobrom izolacijom i koriSCeJijem speeijalnog stakla. ali sve to poskupljuM je solarne instalacije.

1.3

a) Q, = em Ilt =

1 860

kWhm-' kgK

U prethodnim primerima obrallena je potrebna kolekto",ka pOVIsina pri zagrevanju odreelene kolicine vode za ism prornenu temperature u razlicitim vremenskim uslovim•. Sada Co se razrnotriti broj lilara tople vode dnevno koja so moie dobiti po' mocu ravnog solarnog vodnog kolektora dvootruko zastakljenog povrSine 1 mZ na 45° seveme geografske sitine za svakimesec u toku go dine.

b) Q,=cmllt=

I 860

kWhm-' kgK

.6360kg.(60-10)K=370kWhm-'

c) Q,=cmllt=

I 860

kWhm-' kgK

. 2310kg·(80-10)K= 188kWhm-'

129·1 Broj litara tople vode koja se moZe dobiti dnevno pomocu soIamog kolektora svaki mesec u toiru godine za mesto na 45° seveme geografske Sirine

. 12600kg·(40- IO)K=440kWhm-'

398

Iz dobijenih rezultata se vidi da se jednim odrellenim kolektorom u toku godine pod istim uslovima moze damn. veea kolicma mlake vade eko 40°C, a manja kolicina tople vade aka 80°C. 0 tome se mora voditi racuna u praksi pri izboru izruenjivaca toplote, odnoono bqilera. Za dobijanje mlake vode potreban je veei rezervoaI' za skla· di!tenje tople vode i duze vreme, a za toplu (vrelu) vodu i kraCe vreme zagrevanja. Prak· sa je pokazala daje mlibolje redno vezali, na primer, tIi rezervoara zapremine 100, 500 i 800 litara pa prema potrebi ukljucivati pojedine rezervoare, odnosno izmenjivace toplote iii qjihove kombmacije. Ovo .e u solarnim instalacijama vrli automatski, kao Ito e. "videti jz daljeg izlaganja. ODELJAK

xm

13. VEZIVANJE SO LARNlH KOLEK TORA U SISTEM U prethodnom izlaganju je utvrc1:eno daje za zagrevanje vade od 320 kg potrebna dosta velika povr!ina solarnog ko1ektora. U praksije cesto potrebno zagrevanje veee koli· eme vode, zbog eega su potrebne jo! vece kolektomke povr!ine. Stog. so javlja potreba vezivanja solamih kolektora u sistem. SUeno kao kod vezivanja galvanskih elemenata u bateriju e!ektricne struje i ov· de postoje lri vrste vezivanja .olarnih kolektora u solarnu bateIiju iii .istem: paraleino, redno i meSovito. Parale!no vezivanje solarnih kolektora shematski je prikazano na slici 253. Svski kolektor sadrti samo jedan deo radne tecnosti koja se zagreva. Svi kolektori rade jed. nako tako da se u svakom od njih radnoj teenosti povia1

pp p p .

temperatura za is1i stepen. Tecnost treba da savlada maw nji otpor, jer struji sarno kroz . jedan kolektor. Mogue. je ko· riSeonje tennosifonskog pun· eip. po kome so cirl
400

401 povecavati dobrom izolacijom i dvOitrukim zastaidjivanjem.

Redno vezivanje solamih kolektora uslovljava i upotrebu povratne pumpe. U mesovitom vezivanju solarnih kolektora prikaza. nom memom na !tici 255 zastupljeno je parale1no ired· Stika 255 no vezivanje. Ovakvim veziva· njem obezbeaeno je bolje me· Sanje tecnosti koja se zagreva tako da je omob.lCena ravnomema raspodela u celokupnom sistemu solamih instalacij a.

131 SISTEMI ZA KORISCENJE SOLARNE ENERGUE

Sisterni za koriScenje solarne energije mogu biti aktivni, pasivni imeSoviti. Aktivru solami sistemi su postrojenja za koriSCenje solarne energije zasnovani na cirlculaciji radnog fluida kroz solarne kolektore montirane na raznbn objektima Hi posebnim nosaeirna. Ovi sistemi se najcesCe koriste za dobijanje tople higijenske vode tempera1llre ispod 100'C, a reae i za zagrevanje prostorija ustambenim ill drugim olJ. iektima. Pasivni salami sistern obezbeduje koriSeenje Sunceve energije za grejanje prootorija u objektima, prilagodavanjem delova njihovihpomina naroeito naiuznoj strani tako da me u10gu solarnih kolektora. MeSoviti salami sistemi koriste pasivni salami sistem za zagrevanje prostorija objekta i aktivni solami sistem za dopunsko grejanje prostoriia i dobijanje tople higijenske vode U objektu.

132 AKTIVNI SOLARNI SISTEMI

Glavru elementi aktivnih solamib. sistema su ravni salami kolektori pomoeu k~ih se dobija toplotna energija niZih temperatura do lOOoe konvecijom Suncevog ZIaeenja u toplotnu energiju. Iz solamih kolektora topia voda dolazi direktno u rezelVoar za skladiStenje i upotrebu ill se preko izmenjivaca toplote prenosi na vodu u rezervo3!U, koja se zatim koristi za prakticne poslove. Ovako dobijanje topie vode moze se koristiti u domacinstvima, industriji, otvorenim i zatvorenirn bazenima, Cime se mogu dobiti velike uitede [ooilnih goriva ciji izvod presuiuju.

133 SOLARNI BOlLERI

Uredaji za dobijanje topie higijenske vode pomocu Sunceve energije, nazivaju se salarni bojleri. Oni mogu biti sa prirodnom ill prinudnom cirkulacijom radnog fluida.

S obzirom na koostrukciju bojleri sa prirodnom cirkulacijom fluida su direktni (protocni, otvoreni) ill indirektni (cirkulacioni,zatvoreni) solami sistemi. Direktni solami bojler sa prirodnom ciJkuiacijom fluida (sl. 256) je mlijednostav· niji po konstrukeiji jer nema izmenjivac toplote niti poseban akumulator. pa je stoga i mlijeftiniji.

Slika 256 - 1 - ravni solarni vodni kolektor; 2 - rezervoar kroz koji cirkuliSe voda; 3 - cev za dovod hladne vode; 4 - cev za odvod topIe vode potrO&1CU 5 - izolacija; 6 i 7 - slavine za rucnu regulaciju cirkulac.ije fluida izmedu apsorbera i rezervoara; 8 - slavina za pra!nj enje fluida

Slika256

Sastoji 93 iz dva giavna dela: ravnog solarnog vodnog kolektora i dobro izolovanog rezeIVoara kroz kqji cidculise voda. Voda u ovom rezervoaru moze da ostane topla 2.3. da~a. Na sliei 256 data je merna ovog bojlera sa njegovim glavnim i ostalim delovima. Rad ovog solamog kolektora odvija so spontano priroduom ciJkulacijom radnog fluida poznatom u tennodinamici pod nazivom tennosifonski. Zagrevanjem vode u solamom kolektoro nastaje razlika u temperaturi vode, a time i u njenoj gustini izmedu kolektora i ostalib delova boilera. Topla voda manie gustine 'perije so navi!e, a hladnija i guSca pada na dno rezeIVoara sve do ponovnog ulaza u kolektor. Time se uspostavlja cirkulacija fluida koja se odriava u bojleru sve dok je temperatura kolektora viSa od temperature ootalib delova bqjlera, ~. dok bna sunca. Sistem so spontano iskljucuje eim so ~ednadi temperatura vode u kolektoru i ostalim delovima bqjlera. U slueaju kada temperatura vode u rezervoaru postane veea od temperature u kolektoru, oblac~ nih dana i noeu, kolektor poeinje da funkcioni\e kao hladnj ak Ito so sprecava prekidom veze izmeau kolektora i rezervoara slavinama (6) i (7). Radni fluid kod ovog bojlera moze da bude higijenska ill tebnololka voda, ulje i nafta. PoSto ie radna tempera1llra kolektora n:;Ce!ee od 40 do 80'C, dolazi do talo· zenja kamenca cime se smanjuje efikasnost apsorbera u prenosu topiote na vodu i mo~ ze da dooe do zaeepljerija apeorberskih kanala z. protok fluid •. Postoji opasnost od zamrzavanja vode u kolektoru i nastupanja havarije, zbog cega se bojler mora praz;niti u takvim slucajevima. Treba imati u vidu da zamrzavanje vode moze cia bude i na nekoliko stepeni iznad aOc, zbog sopstvenog zracenja erne ploCe apsorbera.

403

402

Indirektni oolami bojler sa prlrodnorn drlmlaciiom. fluida (~: 10) i e neSto ko:~: kovaniji i i
1 - ravni salarni kolektor;

2w3 _ cevi transmisije fluida izmedu kolek tora i izmemivaca toplote; 4 - izmenjivac toplote" S - ekspanzioni sud; 6 - rezef w

w

vaar za'skladiStenje tople vade; 7 - termicka izo1acija; 8 - cev za dovod hladne vade; 9 _ cev za odvod tople vade potroSaCa;

da radni flUid protice izmeou zidova ciji ie razmak oko 5 mm. Meou1im, izrnenjiv,c toplote od spiralnih cevi je bolii jer usporava tennosifonski proces i ornogu¢tye duze trajooje prenosa toplote od izmef1jivalla ka rezervoaru. Treba nspomenuti da ie koriS· Cef\ie izmef1jivaca toplote u tennosifonskom sistemu za grejanje poznato io.! od 1935. godine. Na prlrner, u krl\ievim. 45° severne geograJilke sUine potrebanje izrnenjivac toplote povriine oko 2 m' da bi ,e u rezezvoaru zagrejalo 200 litara vode do 60°C. Ovaj iz. mef\iivac topIote so sastqi od 10 m duge spiralno ,avjjene bakame cevi unutniSnjeg prec· nika 30 mm, koliko lznose i precnici ootallh cevi u sistemu. Jednakost unutraSnjih prec· nika wih cevi u primamom kolu bqIera, sprecava· pad pritiska U Qstemu i nastanak vrtiotnih strujania, ito bi smoojilo efikasnoot bojler..

134

POSTAVLJANJE SOLARNlH BOJLERA KOJI FUNKCIONISU PREMA TERMOSIFONSKOM PRINCIPU NA RAZNE OBJEKTE

Opasnost od zamrzavanja vode na niskim temperaturama iZbegava se mesanjem vode kao radnog fluida u primamom kruznom toku sa sredstvorn protiv zamrzavanja, na primer, antifrizom. U ovom slucaju treba obezbediti da voda sa antifnzom iz izmenjivaca toplote ne dospe na neki nacin u higijensku vodu rezervoara namenjenu potro5aCu,jer u protivnom moze doci do trov~a lj~di. R~U~jivO!e da se U ovom kao u prethodnom slucaju zamrzavanje vode moz~ ~be{:I p~nJeru_e~ p?marno~ kruga vode pri niskirn temperaturama od nekoliko s:epen:.1Znad 0 .C ..PrazruenJe se: ze min i automatski ugradnjom tennostatskili ventila kop se na msknn tem~ratur a automa1ski otvar~u i tako omoguc~u pr.zf\ienie vode iz prlrnamogkruga bqjlera. Me· dutimJ cesta pratnjerga i punjenja novom vodom, poveC~va. izdv~j.anJa k~e~ca SlS:~: mu, zbog cega se efik
U

Solami bojleri nem'\iu velike dimenzije i mogu so postaviti .na nekoliko kvarlratnih me tara ju.zne strane svakog objekta tako da qjihovo ukIapooje u pootojeee i nove objek. Ie ne pred'tav~a arlritektonski niti gradevinski problem. Mogu se postaviti na ravne krovove, terase, juzne fasade, povrSine susednih sporednih zgrada, na primer, supe i gao raZe, napooebne nC6aCe u dvoriitu pored glavnog objekta i dr. Meou1im, u pogledu pC6tavljanja bojlera koji funkcioniSu na tennosifonskom principu, pojavljuje se problem koji znatno umanjuje qjihovo preimuc.tvo u pogledu jednostavne konstrukcije i povoljnije cene. Nairne. ovaj &stem moze cia funkcioniSe sarno kada se rezeIVoar za *1adiStenje tople vade nalazi .iznad solarnog kolektora. Kao sto je vee receno, kada se nalazi na istqj visini, u slucaju oblacnosti i noell moze cIa dode do supro1nog strujanja fluida iz rezervoara u kolektor, sto se sprecava povratnim ven1ilom. Teo~ski i eksperlrnentalno je utvrdeno da so n'!ipovoliniji kceficijent korlsnog delovanja mOle postiei kada je izmedu gongeg kraja solamog kolektora i donieg krl\ia izmeqjivaca toplote(sl. 257),razmakod30·6Oem. Utvrdeno ie tskode daje koeficijent korlsnog delovanja solarnog bojlera zasnovanog na tennC6ifonskom principu za nko 10% veei za h = 60 em nego za h = O. Iz tennodinamickfu zakona takooe sledi da se tennosifonski. odnosno prirodru kru.Zni td<: flUida, mjlakSe uspostavja i da je utoliko vee; koeficijent korlsnog delovanja bojlera, ukoliko je veca temperaturska :razlika Tl - T" na jzlazu iz solarnog ko~ lektora i izlazu tz rezervoara. Da bi se smanjio i uklonio o1por u prlrodnom kruznom toku fluida, potrebno je da se xezervoar postavi sto blize solamom kolektoru. Iz istih razloga treba izbegavati horizontalne poloZaje cevi u primarnom kruznom toku. Mer guenost havarije poveeanjem zapremine fluida u primamom krugu usled zagrevanja fluida u solarnom kolektoru spreceno je montiranjem ekspanzione posude. Na slid 257 prikazano ie i postav~aflie solamog b
405

404 135

SOLARNI BOILER SA PRINUDNOM (FORS1RANOM) CIRKULACIJOM FLUIDA

N a slici 259 shemalllkije prikazan solami bqler sa dopurukim grejanjem: 5

Prinudna ill forsirana cirkulacija kod ovog bojlera ostvaruje se pom06u vodne cirkulacione pumpe uk1jucene u primami krug (s!. 258) take da se l'!iegov rezervoar moze postaviti na svako podesno mestc u kuci. Brzina protoka fluida u ovom bqjleru f?;;;g~;11 mote se podesiti pomoeu ...4 pumpe taka, da apsorber solamog kalektora primi maksimalno mogucu Suncevu energiju. Pored pogon· fke pumpe ovakav solarni bojler ima diferencijalni termostat tzv. senzor za e1ek· tronsko rupravljanje ikon12

tralu rada. Senzon se pos· tavlj.gu na viSe mesta so-

lamog sistema tako da pokazuju temperatum vode u toku rada salaroog bqjlera. Cim remperatura vode u rezervoaru opadne.ispod odred-ene granice, tennostat ukljucuje solami kalektor Stika 258 - 1 - solarni kolektor; 2 - cirkulaciona vodna pumpa; 3 - izmenjivac topiote; 4 - rezervoar za skladihenje tople vode; 5-6·7 - senzorij 8 - automatska regulacija Iada bojlera; 9 - ekspanzioni sud; 10 - cev za dovod hiadne vode urezervo· ar; 11 - cev za odvod tople vode ka potrO&CU; 12 - termicka izolacija

uspostavljanjem cirkulacije,

a iskljucuje ga kada se temperatura vade u rezervoarn pribliZi temperaturi vade u kolektom.

Shematski prikaz solamog bojlera !J3- prinudnom cirkulacijom fluida dat je na s1. 258. N a slici 258 je prikazano i p08tavljanje solamog bqlera u potkrovlju zgrade.

136

SOLARNI BOILER SA DOPUNSKlM GREJANJEM

Koropletni solami bqjleri u na!im kr~evima pored bateliie ravnih solarnih kolek· tora, izmenjivaca toplote, rezervoara, pumpe za pogan i elektronske automatike za kontrolu radnog fluida, .imaju i grejace za dodatno grejanje kada u kolektoru i rezervoaru nema dovoljno tople vode. Dodatno zagrevanje vode u bOjleru vrSi se najcesce pomocu elektricne struje ill pomocu gorionika u kome sagoreva nafta, rnazut, gas, ugalj, drvo ill razni poljoprivredni otpaci{sl. 259). N '!ipodesnije dodatno grejanje je pomocu elektriene struje jer se elektricni g~ac moze postavi1i u rezervoar bojlera tako da se po potrebi automatski ukljuctge pornoell tennostata.

13

r;::=====-

r;===18

4

12 Slika 259 -1 - baterija ravnih solarnih kolek:tora; 2 - izmenjivac toplote; 3 - rezervoar bojlera; 4 - cirkulaciona pumpa primarnog kruZnog toka bojlera; 5. 6. 7, 8 - senzori; 9 - automatska regulacija rada bojlera; II - elektrictU gnjac;12 - dovod hladne vode u rezervoar; 13 - odvod topie vode iz rezervoara potroSacu; 14 - cirkulaciona pumpa za pogon vode; 15 - kotao; 16 - plamenik za zagrevanje vode u kotlu; 17 - cev za pre-1az tople vode iz kotla u rezervoar bojlera; 18 - odwd tople vode iz kotla potroSacu

Batelija solarrdb kolektora u miiim kr'!ievima treba da ima nagibni ugao od 45' prema horizontu na juZnqj strani. Za zagrevanje vade u rezervoaru od 300 litara potrebna je n'!imanje povrllna od 8 m' .,lamih ravnih kolektora. Vodovi treba da budu od istog materijala da re ne hi stvarala elektricna struja koja raz3ra metalne delove kolektora. Ubacivanjem elektricne pumpe protok vode u primamorn kolu u odnosu na ter~ mosifonski sistem moZe se udvostruciti. Sem toga, salami bojler u OVOID slucaju maze da d
ODELJAK XN

14. AKUMULATO RI

TOPLOTE

Priiem Sunceve energije je najveei u Ie1njem periodu, kada ie potreba za topiotom najrnania. Zlmi, kada ie potreba za topiotom n'!iveea, zbog niskog poIozaja Sunca i krat· kog vremena J]jegovog siiania, prijem Suncevog zracenia ie n'!imanji. Ovaj raskorak izmeau intenziteta Suncevog zraceJ]ja i potrebe topiotne energije n> Zemlji, otezava prirnenu Sunceve energije. Sem toga, floe i meteoroloiki uslovi irmgu za posledicu neraY· nomemu raspodelu Suncevog zraceqj3 u toku godine t meseci i dana. R;:skorak izmedu priiema i potrebe Sunceve energije moze se ukloniti ustedom primljene Suncev. ener· gije, dogrevanjem pomoeu drugih energetskih izvora ill kombinovanjem ustede i dogrevanja. U!teda iii skiadltel\ie primliene topiote vrli se pomoeu skiadiSta ill akumulatora

toplote. Akumulator toplote ie urta'!i pomoeu kojeg se radnom fluidu vodnih iii vazdul· nih solamih kolektora oduzima topiota i li
409

408 Voda kao medijum akumulatora toplote koristi se n~c~Ce kad solamih sistema sa vodnim solamim kolektorima. Ove akumulatore topiote cine u stvari rezexvoari ill bazeni sa vodom ukljuceni u
9

4

Q = 8m' .1,163

:,~~

(60-15)K = 419kWh

Akumulisana toplota je dovoljna da 5e zagreva starnbena prostorija korisne povrSine 100 m 2 u naSim krajevima na 45° severne geograf!ke sirine u tcku 3 zimska dana bez sunea. Razumliivo ie da prostorija mora bit! dobro toploteo izolovana. Nljiednostavniji i najjeftiniji akumulatori toplote lm'\iu za medijum cvr,te mate· rijale kroz koje struji topao vazdub iz vazdu!nib solarnib kolektora (s!. 261). N,yeeM:e se koristi kamen tuea· nik u pribliZno iedna. klm komadima dimen· zij a eko 5 em. Iz slike se vidi jednostavna primena akumulatora toplote i
vaj akumulator moze da

so ispuni sa nekoliko

Slika 260 - 1 - salami kolektor; 2 - primarni kruzni tok; 3 - izmenjivac toplote; 4 - rezervoar sa vodom; 5 - ulaz hladne vode u sekundarni kruzni tok; 6 - izmenjivac toplote; 7 - slavina za toplu vodu; 8 - ulax tople vode u radijator; 9 - radijator; 10 - povratak tople vode iz radijatora u rezervoar; 11 - topiotna i hldro izolacija xezervoara

Primarni krutni tok snabdeven je materij alom proiiv smrzavanja (antifriz) za vreme hladnih dana i noeL Toplotnu energiju Suncevog zracenja salami kolektor preko izmenjivaca toplote (3) predaje vodi u akumulatoru toplote. Razumljivo je da semora uspos· taviti odnos izmedu dimenzija akumulatora i solamih kolektora. U velikom ak.umulatoru voda se sporo zagreva i ost
desetina tona kamena i

Slika 261- 1 - vazduSni solarni kolektor; 2 - Waz,toplog vazduha u

tako aknmubra toplotu dovoljnu za podmirel\ie grej anja prostorij a u !oku nekoliko dana bez sunea. Zbog ovoj ih Yell· kih dlmenzija (}Vi aku·

akumulator; 3 - gomila kameLUa; 4 - kapak za ispuStaIUe viSka toplog vazduha u IetIUent periodu; 5 - kapak za regulisanje dovoda vazduha u stanbeni prostor; 6 - otvor za ulaz toplog vazduha u stanbeni pronor; 7 - otvor za povratak vazduha u akumulator posie zagrevanja prostorije; 8 - ulaz povratnog vazduha kroz rektku u gomilu kamenja; 9 - ponovni ulazak povratnog vaxduha u vazdumi solarni kolektor; 10 - zidovi sa dobrom toplotnom izo1acijom i potpunim zaptivanjem

mulatori topiote se stav ..

ljaju u podrume ill gara· ie tako da mogu da posluze za podno i boono grejanje prostorija. Na sliean naein funkcioniSu i toplotei Ikumulatori ispUl\ieni sljunkom, pe!icom, betonom, samotom, pecenom ciglom i suvorn zemljom. Akumulisanje toplote vrii se vodnim ili vazdusrum akumulatorom. U prvom slucaju topla voda iz solamog kolektora protice cevlma ugraGenim u materija1ima kojlm ie ispunien Ikumulator. U drugom slucaju topU vazduh iz vazdusnog kolektora struji kroz cevi ill kroz rneo.uprostore rnaterijala kojlmje ispUl\ien akumulator. Razumljivo je da zid ill pod prostorije kroz cije supliine struji topao vazdub ill sa ugradenim cevlma kroz kqe teee topla voda, predstavlja u stvari akumulator toplote. Treba lmati u vidu da je kamen pri istq masi oko 5 pula (tacnije 4,64 puta) sla· bijimedijum za: akumulisanje toplote. S obzirom da je relativna gustina kamena u odnosu na vodu oleo 2,5 .izlazi da pri istoj zapremini kamen ima oko dva pu ta manju sposo b· nost akumulisanja toplote. To znaei da u I m 3 kamenog akumulatora moze da se akumullra nko 0,5 kWhK- 1 toplote, tako da pri islq Ikumulaciji toplote akumulator sa k .. menom treba da ima dva puta vOCe dimenzije. Energijom od 1 kWh koju Sunce emituje na povriinu Zemlje. mote se zapremini od 80 I = 0,080 m 3 , odnosno masi od 80 kg vode, povisiti temperatura za IOoe. Ista

411

410 3

ova energija za isti broj stepenimoze da povisi temperaturu kamenu zapremine 0,160 m • odnosno mase aka 400 kg. Latentni akumulatoIi toplote predstavljaju mjpodesnije i ll
T -87 VeliCina Masena koliCina toplote [Jkg-' "Co,

1

"

Voda

Kamen

Suva zemlja

Glauberova so

4187

838

838

2000

Toplota faznog prelaza [J kg_I]

Gustina [kgm-' 1 Masa za akumuliraIje 1 GJ tona toplote pri povikriju temperature

209350 1000

2300

1260

1600

12

60

65

4

12

26

50

2

D

za20 C

Odgovarajuea zapremina u mS

141

RASPODELAI REGULACUATOPWTE U SOLARNOM SISTEMU

Pored solarnog kolektora i akumul.tora toplote, neophodni delovi solarnog sistema za dobijanje tople vode i zagrevaflie prootorija su ciIkulactona pumpa iii ventila· tor za pogan radnog flulda, uredaj za automa15ko ukljucivanje i lskIjucivanje solarnog sistema i grejac za dopunu grejanja kada doptinoo Sunoeve energije nije dovoljan. KruZni tok izmeau solarnog kolektora i akumulatora toplote, a lakoae i raspodel. toplote u kue iii stanu, mora se regulisati automatski. Voda iz kolektora moze se sprovesti u salami sistem sarno tada kada je temperatura gonne povriine kolektora viSa od temperature vode u qjemu. To znaci da se kruini tok iz kolektora mora prekinuti pri nallaaku oblaka i noeu. Prilikom prekida kruznog toka mora se spreciti pregreja. vanje na pojedinbn mes1ima u solamom sistemu. Solami sistem moze biti ukljucen same tada kada je temperatma akumulatora toplote nl7.a od temperatme solamog kolektora. elm se temperatma akumulatora i1;jednaCi sa temperatmom kolektora, dop· tines solarne energije pocuye da postaje negativan i solami sistem se mora iskljuciti. Razumijivo je da '" automaUk. za ukljucivaflie i lskIjucivanje solamog sistema u rad mora izvesti·strucno i precizno. Iz navedenog se vee moze zakljuciti da se mora uspostaviu automatska povezanost u radu izmeau solamog kolektora i alrumulatora toplote, solarnog kolaktora i izmenjivaca toplote za potroSaca, kao i akumulatora i izmenjivaca toplote za potrohca. Regu~ lacija mora bid takva da se po potrebi omoguCi posebno automatsko ukljucivanje u rad svakog od ovih delova solamog sistema. N@ednootavniji i n~ceilCe u upotrebije niskotemperaturni vodni akumulator koji radi na niskim pritiscima. Stoga ee se automa1ska regulacija u solarnom sistemu shematski prikazati na in~ stalacij ama za korucenje Sunceve energije pomoeu vodnih solarnih kolektora i nUkotemperaturnih akumulatora toplote sa vodom kqji radi na niskim pritiscima (s1. 262). Toplotna Sunceva energijaprikupljenasolarnimkolektorom S prenosi se na radm fluid u zatvorenom sistemu cirkulacije S - PI - I koji delovanjem cirkulacione pumpe PI preko flmenjivaca toplote I prenosi toplotu prema potrosaCu Po. Na t~ naein se

412

413

potrolae snabdeva toplom vodom direk1no iz solamog akumulatora preko izmenji~ vaea toplote.

G

Slika 262

Karla 5e u sistemu S - P, - 1 postigne maksimalna radna temperatura, veoma osetljiv tennometar T1 (senzor) na izmenjivaeu toplote preko eJektIienog regnlatora R deluje na tenuostatske ven1ile V 1 i Vl i taka omogucuje da se delovanjem

cirkuJacione pumpe P, viSak toplote iz baterije solamih kolektora S prako sistema S - PI - A pred~e 4c.umuiatoru toplote A. Tennometarski senzori Tz iT 3 na izlazu iz kolektora odnoono na ;;kumulatoru automatski obezbeduju ukljucenje pumpe PI i rad sistema S - PI - A sarno u slueaju kadaje temperatura radnog medijuma u kolektortrna via od temperature ratlnog medijwna u acumulatoru. Cim se temperature radnog

fluida u kolektorlma i akomulatoru i2;jednaee, elek1rieni regnlator R iskljueuje pumpu P, i tako se prekida rad sistema S - P, - A. Kada temperatura u izmeIjjivaeu toplote I opadne ;spod radne vOOeine, ukljueuje ., sistem SP,t. Ako je temperatura u bateriji solamih kolektora niZa od potrebne radne temperature u izrrenjivacu toplote I, a temperatura u akumulatoru A odgovara potrebnom intenzitetu Za rad sistema, tennostatski ven1ili V 1 i V2:, podstaknuti dife:encijom temperatura Tl - T2 - Is registrovanfu odgovarajucim senzorima Til T2 , 1 Ts , preko cirlculacione pumpe Pz otvar'\iu sistem A - Pz - I prema akumulatoru, a zatvar;gu sistem S - Pi - I prema bateriji solarnih kolektora. Na tl!! naein se potrosae snabdeva vodem iz akumulatora toplo1e A preko izmenjivaea toplo1e l. U siucaju kada SIl temparaturaki intenzitetl solamih kolektora, akumulatora i izmenjivaea toplote nedovoljni, u cilju nesmetanog i neprekidnog rada potrosaea toplote, ukljuctge se dopunsko. n'!,icesCe elektncno grejanje G. Tada se sistemom regulacije iskljucuje sistem S - A - I. s tim da se md u tom sistemu moze nezavisno odvijati kadaje temperatura u bateriji solamih kolektora visa od temperature akumuJatora toplote. Treba imati u vidu da se niskotemperaturni akumulator toplote koji radi na niskim pri1iscima odlikuje lakSom konstrukcijom i malom debljinom zida. Voda iz ovak· vog akumulatora se ne menja cime se sprecava mogucnoot pojave vece kolieine kamenca. Takode nije potrebno odrZavanje eistoee u ovakvom akumuJatoru.

Naroeitu paZIjju treba pokloniti na;!'1ianju da se spreee gnbici u sistemu za raspodelu toplotne eneIgije rna koJiko oni bili moo i baz obzira na mesto u .,lamom sis!emu gde se pQjavljuju. Nairne, i najmanji gnbitak radnog flulda na pojedinim mestima solamog sistema, na primer, jedva primetno curenje yode, u toku duieg vremena moze da dcstigne znaeajnije razmere i tako smanji efikasnost solamog sistema.

142

DOPUNSKO GREJANJE U SOLARNOM SISTEMU

DosadaSnja istraZivanja primene solame energije za dobijanje tople bigijenske vode i zagrevanje prostorija pokaz4iu da je primena solame energije ekonomski opravdana vee pri njenom uce!icu od oko 60% u g10baJu eneIgije potrebne za ove mhe. lzvori energije fosilnih goriVa presuSuju, a cene ove energije stalno rastu. Direktna Suneeva eneIgija je praktieno neiscrpljiva, besplatna i ne zagaduje Zivotnu sredinu. Sem toga tehnologija solamih instaJacija se stalno usamava, njihova proizvodnja pos!'lie serijska i cena im opad.. stagnira ili raste sporije od rasla cena foslinih goriva. 1 to je jedan od razloga sto je kori§i:enje solame energlje ekcnomaki opravdano. Ostaje da se obezbedi dopunsko grejanje u .,Iamom sistemu u iznosu od oko 40%. Za ovo se moze koristiti indirektna Sunceva energija: elektriena struja, ugalj, naf~ ta i gas, kao i od Sunca nezavisna nukleama energija. Za dopunako eneIgiju lll!ipodesnjja je elek1riena struja. Medutim, kao !to je reeeno, kOrlSeenje elektrlcne struje Za grejanje top1e vode i zagrevanje prostorij a nije ek.on0 mieno. N a svoo kJ utroSene elektricne energije, gubi se 4 kJ primarne energije sadr~ zane u uglju. Stoga se ne moze shvatiti protivljenje primeni solame energije koje pos~ tqji negde u elektroprivredi. Protivljenje se opravdava time sto koriseenje solame ene~ gije izaziva neravnornemcst u raspodeli elektricne energije tOkom godine. Smanjena primena solame energi.je u zim&kim mesecima izaziva vetu potr08nju elektncne energije U ovim nego u ostalim mesecima, Ho je protivno teznji ravnomeme raspodele eiektriene eneIgije tokcnn godine. Medutim, dopunsko grejanje u solamom sistemu ugljem, . naftom i gasom smanjuje viSak utroSka elektnene energije U ovim mesecima i tako se postiZe ravnomemija potro"1ia elek1riene eneIgije za dobijanje tople higijenske vode i zagrevanje prostorij a. U posledIjj e vreme umesto protivljenja elektroprivreda nekib zemalja pornaze razvoj industrijake proizvodIjje solamih instaJacija. Potrosaeima k(~ji zeJe da koriste solarnu energi.ju elektroprivreda daje povoljne kredite. Koriseenjem solarne ene:rgije smanjuje se potroSnja elektriene energije i taka elektroprivreda moze istom kolicinom e1ektricne energije da snabdeva veci broj potrosaCa. Zbir otplata kredita za solamu energiju i troSkovi za smanjunu kolicinu elektncne struje manjije od troSkova koje je potroSaC imao range za potroSnju elektricne energije. Tako su elektroprivreda i potrosaCi svako za sehe naSLi ek.onomsku opravdanost u snabdevanju toplom vodom i zagrevanju prostorija. N a slici 263 shematski su prikazani dva redno vezana akumulatora toplote za zagrevanje vode S\Ulcevom i dopumkOID energijom. Slika 264 shema18ki prikazuje kombinovani vodno-kameni akumulator toplote sa ugradenim rezervoarom za vodu kqji je opkoljen gomilom kame-qia i prikljucenom peCi za dopunsko grejanje. Iz solarnog kolektora (I) voda zagrejana Suneevom energijom kroz cev (2) dospeva u vodni rezetvoar (3) akwnulatora toplote (4) i zagreva vodu u njemu. N akon toga se voris pomocu cirkulacione pumpe (5) kroz cev (6) vrae. u salami kolektor. Tako se zatvara kruZni tok solamog kolektora. Zracenjem toplote iz vodenog rezervoara zagreva se kamenje koje svoju toplotu prenosi na vazduh koji struji izmedu kamenja. Pomocu ventilatora (7) svez vazduh se ubacuje u akumulator. Zagrejan na opisani nacin 8

415

414

Slika 263 - 1 - solatni kolektor; 2 - akurmllator toplote; 3 - izmeqjivac topiote; 4 - dowd hladne vode; 5 - odvod tople

2

5

6

vode iz jednog 11 drugi akwnll"" latar toplote: 6 - akwnulator

toplote; 7

3

4

-

dopunsko dogre-

vanje ",de elek1ricnom strujom, ugijem. naftom ill gasam; 8 - odvod tople vade ka potro§aCll

t

tapli vazduh iz1azi kroz cev (8) i moze se korlstiti za zag·

revanje prostorlja. U s1ucaju nedovoljne solame enexgije ukljucuje se pee (9) za dogrevanje klasic· nom enexgijom. Svez vazduh deveden u pee pomocu cevi (10) odnosno (9) zagreva se u peei i kroz cov (12) i re!etku (13) ulazi u akumulator top· Iote. Tako se dopunjuje zagre·

ffiadnjak i rmhladni uredaj oduzim~u toplotu iz unutrffinjosti wog ogranicenog prostorakoji se time Wadi i izbacujeje u atmosferu k~aje na visoj temperaturi, Toplotna pumpa, naprotiv, uzima toplotu iz okoline na niZoj temperaturi i ubacuje je U ogranicen prostor na viSqj temperaturl kqji se time zagreva, Okolinu iz koje ona uzirna toplotu cine atmosfera, zemlj., podzemne, tekuee, povr!inske i olpadne

vode, solarni akumulator i dr. Rad toploine pumpe '" odvija korl'icerliem vee pomenutih faznih prelaza materi· jala i poznatih fiziCkih zakona koji prate ave pojave. Pri isparavarliu teen",t oduzima top·

lotu okolini potrebnu za isparavanje, zbog cega se temperatura okoline sniZava. Na primer, kada kap etra isparava na mci ona aduzirna potrebnu toplotu mci i ruka se na tom mestu hladi. Kada para dobijena isparavanjem tecnosti kondenzacijom ponovo prede u tecnu fazu, Oilobada se ista ona kolieina toplote kc1aje utrosena za isparava~ nje tecnOiti. Tacka kljucanja jednaka je tacki kondenzacije. PoSta tacka kljucanja, odnOino taeka kondenzacije, zavisi od pritiska, razumljivo je da u zavisnooti. od pri~ tiska jedna ista tecnOit kljuca ili 9;, kondenzuje na razlicitirn temperaturama. Za vreme kljucanja, odnosno kondenzovanja. temperatura tecnosti oot~e konstmttna. Stoga se toplota utrdlena za ldjucanje tecnosti naziva skrivena ili latentna toplota kljucanja, a toplota dobijenakondenzacijom, latentna toplota kondenzacije. PoviSenjem pritiska povibva se tacka kljucanja. Na ovoj pojavi zasniva se Papenav lonac za kuvanje pod visoldm pritiskom eime se vreme kuvanja skracuje, a kuvanje hrane pobolj!ava.

Sabijanjem gasa njegava temperatura se paviSava. Ova pojava je evidentna, na primer, kad pumpanja guma na tocku bicikla, pri cemu se vazduh u pumpi znacajno zagreje. Nasuprot, pri nagloj ekspanziji gasa njegova temperatura se znatno snizi. Na osnovu navedenih fIziCkil pojava funkcioniSu toplatne pumpe. U cilju boljeg shvatanja 5hematski ce se prikazati funkcionisanje toplome pumpe zasnovane na principu kompresije koja zagreva vodu toplotom oduzetom okolnom vazduhu (,1. 265). U top·

OU{) 6 I

vanje vazduha solamom energijom koji naken strujanja iz· meuu kamenja kroz cev (8)

odlazi koIisniku.

Slika264

4

• 143

TOPLOTNA fUMPA

Pored dopunskog grej anja klasicnom energijom razlika izmedu dobijene i potrel>-

ne Sunceve energije moze se nadoknaditi. i pomocu top/otne pumpe. Ona se zasniva na istem prlncipu kao i hl'dlliak (,,frlZider') ill rashladni uredaj (,,edcoodiSn'), ali se upotrebljava u suprotnom smeru. lz tennodinmnike je poznato da kada se dva tela raz·

licitih temperatura dovedu u meousobnu neposrednu vezu, onda ce se prema zakonu

2

entropije Iliihove temperature bez spoljaSIlieg utictga same od sebe i7,jednaciti. OdrZa·

vanje razlike temperatura izmeou OVID tela iIi njeno povecanje moze se posuci tehnickim sredstvima ali sarno uz utroSak energije. Na ovom principu zasnivaju se hladnjak., rashladni ure1laj i toplotna pumpa, ali mha ve!tacke proizvodIlie i odrZavanja razlike temperature pomocu ovill termodinamlckih maSina njje isla. H1adIliak i rashladni ure· daj shtze za dobijanje ruze, a toplatna pumpa viSe temperature.

oOc;

3,2 bara

o

'--11--' +40 C ;lObara Slika 265

416

417

I01noj pompi radm tzv. rashl.dni fluid (1), koji kljuca na veoma niskoj tepmeraturi i do - S'C, uvodi se u kruzni talc U isparivacu (2) rashladni fluid isparava pri cemu potrebnu toplotu isparavanja uzima iz struje vazduha (3) cija temperatura moze da bude ispod O'C. Para rashladnog fluida na temperaturi O'C pod pritiskom od 3,2 bara kroz co. (4) dospeva u kampresor (5) gde se izlaZe visokom pritisku. Temperatura pare se pri· tom povisava, a mehanicki tad utroSen na kompresiju pretvara se u toplotu. Pagan kampresora VISi se gasnim iii e1ektridnim motorom (6). Usled povecanog pritiska, poviSav. se tacka kljucanja rashladnog fluida. Pod povecanim pritiskom od 10 bara i sa pOvi!enom temperaturom od + 55'C para rasbladnog fluida kroz cev (7) dospeva u kondenzator (8) kojije opkoljen strujorn

v.ode (9). Temperatura vodene struje je niZa od pritiskom povecane temperature -'kondenzovanja rasbladnog fluid a i on kondenzuje, odnosno penovo prelazi u tecnost i os·

UopSte, treba irnati na umu da toplotna pumpa ne proizvodi toplotu, vee je kao pumpa prenosi iz jednog rezeIVoara we temperature u drugi na viSqj temperaturi. Me.. haniCki rad utroSen za pogan kompresora u ovom tennodinaemickom procesu prelazi u toplotu kqja se takode koristi za zagrevanje tecnosti. N a osnovu izlozenog" villi se znaeaj toplotnih pumpi u sistemima grejanja i klima. tizacije, narocito U ','feme sve veee energetske krize. Njihova cella je 2a sada visoka, ali se ipak vee sada njihovo uvodenje isplati za oko pet godina. Usansavanje tehnologije proizvadnje i uvouenje senjske proizvodnje toplotnftl pumpi doprinece d. se ojihova cena snizi i one ce odigrati ZIlaC.gnu ulogu u horbi za izlaz iz svetske energetske krw,. N a slid 266 prikazan. je shema solamih instalacij a sa topioillom pumpom i dopunskim g"lianjem naftom.

lobaila toplotu uzetu ad vazduSne struje u isparivacu povecanu za toplotu dobijenu usled kompresije. Osloboilena toplota zagreva struju vade koja se preko izmenjivaca

taplate odvodi u sistem za grejanje.

i5

Rashladni fluid na temperaturi od ako 40'C i pod pritiskorn od 10 bara kroz cev (10) m.tavlja svoje kruteoje u povratku prema isparivacu. U cevi (10) montiran je ekapanzioni venti! (11) pomoeu kqjeg se povecani pritisak i poviSena temperatura rashladnog fluida u kondenzatoru svodi na niZu temperaturu i manji pritisak isparivaca. Nairne, usled nagle ekspanzije pritisak se wanji tako da dec rashladnog fluida isparl i time '" rashladni fluid bladi. Nilizad, sa temperaturorn od O'C i pod pritiskom od 3,2 bara kao u pocetku krutnog, procesa, rashladni fluid se vraca u isparivac. Time je kruzni preces zatvoren i zatim se odvija dalje na isti naein. ' Toploma pumpa kqa funkcioniSe na opisani naein naziva se kompresiona topIotna pumpa vazduh-voda. N a slican naein funkcioniSu i kompresione toplotne pumpe vazduh·vazduh. voda-voda, kao i zemlja-voda. Koeflcijent korisnog dejstva iii ucinak toplotne pumpe '1? je odnos zbira toplote Ql (s1. 265) uzete od vazduSne stroje.u isparivacu i toplote Q2 dobijene kmp.presijom, prema kolicini toplotne energije utr~ene za kompresiju, pri Semu su kolicine toplote izraZene u procentima, dakle:

Q, Q,

1/=--=

0,75 + 0,25 0,25

=

4

Kao sto se vidi pOffioeU toplotne purnpe na svaku jedinicu utrosene mehaniCke energije, odnosno elektricne energije ako se za pogan kompresora koristi elektromotor, moze '" dobiti cetiri jedinice toplome energije. Uvodergem toplotne pumpe za dobijanje iste koli¢ine toplote pri zagrevanju prostorija trosi se cetiri puta manje elektricne energije. Ovo treba imati u vidu kada se elektricna energija koristi za zagrevanje. Primena toplotne pumpe u sistemima za solarno grejanje od velikog je ZIlaeaja, jer ornogucuje konseenje veeih akumulatora toplote sa niZim temperaturama kada je rezim rada solarnih sistema n~povoljniji. Toplo1na pump. tada poviSava temperaturu u ak.umulatoru toplote na stepen koji zahtevaju grejni sistemi. Razumljivo je da toplot~ na pumpa ne moz.e proizvesti viSe toplote nego sto je ima akumulator toplote, sem doprinosa koji Ona unese kroz kompresor.

2

Slika 266 ~ 1 ~ solarni kolektor; 2 ~ solarni akumulator topiote, 3 - cirkulaciona pUmpa; 4 ~ cirkulaciona pumpa; 5 ~cirkulaciona pumpa; 6 - toplotpJi pumpa; 7 ~ kompreso.r toplotne pumpe; 8 - ekspanzioni vendi; 9 ~ trokraki ventil za mefurlje; 10 _ trokra. ki venti! za me[anje; 11 - kotao za dogrevanjc; 12 - dopunskigrejac; 13 ~ trokraki ventil za mcsanje; 14 - eetvorokraki ventil za meSaIlle; 15 - cirkulaciona pumpa; 16 .. sistern za grejanje prostorija; 17 - akumulator tople vode (bojler); 18 ~ grejac; 19 _ ekspanziona posuda; 20 - cirkulaciona pumpa

ODELJ AK

XV

15. GREJANJEPROSTORIJA SOLARNOMENERGIJOM Grejanje prretorija individualnib j druStvenih zgrada bio je uvek znacajni problem u Zivotu Ijudi, a narocito u vreme energetske krize. I pre energetske krize postojao je problem nabavk:e podesnih izvora energije za zagrevanje prostorij a u kojima zive Ijudi, narocito S obzirom na zaStitu iiv-otne sredine od zagadivanja. U sadaSnjoj energetskoj krizi. kada izvori dooadaSqje energije za zagrevanje praitorija naglo presuSuju, problem grejanja prostorija post'lie sve tezi. Nedostatak potrebne energije i stalno povecanje njene cene. postavili su coveku problem grejanja prostorij a tije je IeSavanje vee sada veoma teSka i svakirn danam postaje we tete. Sem tog~ ne vidi se izlaz iz Dve situRcije u bliskoj buducnosti. Zagrevanje pojedinih stanova u zgradi ugljem je nepodesno. naftom i gmom nepodesno i nemogu6e jer ovi izvori presuSuju, elektricnom energijom neracionalno, nesigurno i neodrtiva S obzirom na uslove dobijanja e1ektricne energije, tako da se covecanstvo naSlo u nezavidncj situaciji, a zNo1ni standard u opasnosti. Stoga se u celom svetu problem dobijanja tople potrasne vode i grejanja prostorija re~ ~ava stednjom klasicnih izvora energije primenom novih iz;vora ene.rgije, naroeito ciste i neis:rpljive Sunceve energije. N'!icesce se oba ova problema resavaju uporedo, jer se povecavanjem dimenzija solamih sistema za dobijanje tople vade i dodavanjem ovom sistemu toplo1ne pumpe i duzevremenskog akumulatora toplote istovremeno resava i problem zagrevanja prostorija. Za g:rejanje pr~torija u zgradama Suncevom energijom koriste se aktivni i pasiv-ni solarni sistemi. Kada se pored grejanja prostorij a zeli istovremeno reSiti i problem dobijanja tople potroSne vode pomocu solame energije, onda se koriste kombina::ije oba ova sistema, odnosno, meSoviti salami sistem. Aktivni silarni sistemi za grejanje zgrada zasnivaju se na principu voda~voda, voda·vazduh i vazduh-vazduh. Princip voda-voda je isti kao kod dobijanja tople potroonevode pomocu solarne ene.rgije, sarno se ovde topla voda iz solamih odnosno akumulatora toplote, sprovodi u radijatore iii cevi podnog grejanja, za grejanje prostOIija prema principu voda-vazduh. Princip vazduh-vazduh se zasniva na primeni vazduSnih solarnih kolektara pri cemu se kroz solamikolektor propu.sta vazduh. Pored dobijanja tople potroSne vode i zagrevanja prostorija u zgradama, aktivni salami sistem se primenjuje i Za zagrevar~c vode U otvorenim i zatvorenim bazenima za kupanje i plivanje.

421

420 Pasivni solami sistem za grejanje praitorija u zgradama zamiva se na koricenju same zgrade kao solarnog kd.ektora bez posebnih uredaja. Ovaj pasivni naein koriS~ tenja Sunceve energije za grejanje prostorija u zgradama je mjracionalnije solarno grejanje prootorija u zgradama i stoga u poslednje vreme n~vilie privlaei pamju Ijudi u sve· tu. Ponovo su aktuelne Sokratove ideje 0 solarnoj kuei, zbog cijeg je napuStanja tokom vekova dOOlo do iscrpljenja fosilnih iz.vora energije i kritickog zagadivanja zivotne sre·

dine.

N. aici 267 shemalskije prikazan aktivni solami sistem za podno grejanje prosto: rija u zgradi i dObijlll1ie tople potrosne vode. Sistem je bez ugratlene toplotne pumpe 1

,c

~

~

:", ,, '

,, " , i

'"

/

'~--

-------------

, ,

" 4 __ - - ________ - _____ 1_____ I

8

0

.. C

I

;~

;

1:2

I',

':

____ J'- __

,

-------------------

R"----i--l

='

: '-', ;9 l!;; ___") ''t:~.~'

,,

___________ _

5

,

,,,

5,

, "',

I

\,'

'-L!H~ ~~: -=

..

/--

::_-_ ~ =:_-_-_-_-::_~

:

__ . . _. ______________ J

Sllka267

bez posebnog akumulatora toplote

Za

dute vrerne, ali ima ugradene inst
revanje elektncnom stxujom. Ugradnjom posebne peei dogrevanje se maze vriiti mazu· tom, loi.-uljem, gasom, ugljem i drvetom. Dopunskim grejanjem mogu se grejati i sarno pojedine prostorije za koje je potrebna temperatura od 22°C, dok, na primer, za spa.

vace sobe to nyc potrebno.

Preroa datoj :henri glavni delavi ak1ivnog solarnog sistema

U

ovom &ucaju su:

I - baterija solamih vodnih kolektora, 2

. rezexvoar sa izmeqjivacem toplote (bqjler) za toplu potroSnu vodu.

glavni IeZClVoar kao kra1kovremenski akumulator tople vode sa izmenjiva~ cima toplote, izmenjivac toplote u kolektorskom kruznom toku, 4 S ciJkulaciona pumpa primame vode u kolek torskom kruznom toku, 6 tennostatski ventil, 7 ekspanzioni sud, 8 diferencijalni tennometar, 9 davod hladne vode u rezefViJar za toplu potroSflU vodu, 10 - odvod tople potro'lne vode, II - izmenjivac toplote u kruznom toku podnog grejlll1ia, 12 - ekspsnzioni sud, 13 rezervoar tople vode za podno grejanje sa dodatnim e1ektrienhn grejacem, 14 elektricni grejac, 15 cirkulaciona pumpa sekundarne vode -u kruznom toku podnog grejanja, 16 zmijaste cevi podnog grej anja, 17 doyod vode u rezervoar sa podnim grejanjem, 18 slavinaz. prainjenje cevi u sistemu podoog grejanja. 3

Diferencijalni termometar ukljucuje pumpu kadaje temperatura na izlazu iz solarnog kolektora viSa od temperature vode u rezervoarima. Kada 50 usled nepovoljnih prilik. za komeenje solame energije u podoom grejlll1iu ne pootigne potrebna temperatura u prootorij~ ukljucuje 50 elektricni grejae za dogrevanje vode do potrebne temperature. Cevi podnog grejanja YeZane su za rezervoare iz kojih crpe toplu vodu zagrejanu Suncevom energijom pomoeu baterije solarnih kolektora ill dopunskim grejanjem pre~ ko izmenjivaca toplote_ Umesto podnog grejanja u ovom slueaju se moze koristiti i uobieajeno grej anje radijatorima. TopIa voda iz rezeIVoara preko :izmenjivaca toplote dovodi se u radijatore postavljene u prostoriji ispod prozora, kao sto je izlozeno u odeljku 0 grejanju na klasican naein. 0 prednostima podnog grejanja vee je bilo reei. Treba sarno napomenu~ ti da je za podno grejanje potrebno zagrejati vodu do 3S·C, a za radijatorsko do 60·C. Jedan od glavnih uslova grejanja PIootorija Suncevom energijom je da 50 zgratla mora potpuno termicki izolovati kako bi se dobijena toplota sacuvala u unutraSnjosti pra>torija. Dobro zaptivanje dvostruko zastakljenih prozora i vrata smanjuje gubitke toplote i omogneuje da se S!eoena toplota sto viSe zadrZi u prootorijama. Toplotni gubici koji su narocito veliki noell, mogu se smanjiti upotrebom zmtora na prolorima u vidu roletnl iii debljih zavesa. Provetravanje se VISi Cesee, ali veoma kratko, koltko je potrebno da se vazduh u prostoriji obnovi. Obnavljanje vaiduha u dobro tennicki izo· lovanoj i zaptivenoj kuCi moze se miti i pomotu posebnog otvora. U tom slucaju -se mogu &nanjiti gubici koji nast.yu usled obnavljanja vazduha postavljanjem izmenjivaca toplote u oivor na mestu susreta toplog vazduha koji izlazi iz prostorije i svezeg vazdu~ ha koji u nju ulazi. N a t~ uaein svei vazduh ulazi u prootoriju vee zagrej an i tako se smanjuju gubici toplote.

422 Zagrevanje prostorija solamim instalacijama prikazanim na shemi moguce je samo karl ima dovoljno sunca. Ovakav aktivan solami sistem moze se postaviti u svakoj pos~ toje6oj manjoj kucl, naroCito u selima i predgrauima j t",o uStede1i 2()'30);' potrebne toplotne energije za. grejanje Dvm kuca. Meetutim, smatra se da je salama kuca ona u kojoj so Suncevom energijom podmiruje vile od 50);, potrebne energije za grejanje ljje. nil prostoIija. Stoga aktivni solarni sistem stvame solarne kuee ima ugraa.enu toplo1nu pumpu i povezan je sa posebnim duzevremenskim akumulatorom toplote (el. 14). Kao 810 je vee poznato toplo1na pumpa i akumulator toplote omogu~u rad solarnog siste~ rna i pod nepovoljn:im uslovima. U pravoj solarnoj kuCi moze se podmiriti i do 60.% pot~

rebne energije zagrejanje. Umesto solamih baterija sa VOdIUm kolektorima, mogu se koristiti vazduSni kolekton (el. 12), a time i princip vazduh~vazduh. Pornocu ventilatora se topli vazduh 'Provodi iz baterije vazduSnih kolektora (sl. 268) kroz skladilte kamenja i odatle u pros· tOrije za grejanje. PoSto su duzevremenski akumulatori toplote razmatrani pooebno u cl. 14, ovde !Se se pokazati. sarno llaein yYihovog ikJjucivanja u kruini kolektorski tok zgrade za eye fie zagrevanje kOristi salarna eneIgija. Solarnu bateriju cine ravni solami vodni kolektori (I) postavljeni na krov kuee. Duievremenski ",umulator toplote se sastoji od cilindricnog rezervoara sa vodom (2) op~ koljenog gomilom karnenja (3). Topla voda primarnog kolektorskog kruznog toka U koji je ugrauena cirlculaciona pumpa (4), zagreV'ko grejanje prostorija, koji se povezu;ju sa duzevremenskim akuS1ika 268 mula:torom toplote. Svi ovi elementi solarnih instalacija smelteni su u podrumu zgrade, SUsednoj garaii ill posebno izgraaenoj prostoriji kqja se cesto naziva podsta. nica C~inska kuCica'). Razurnljivo je da je podrum n.gpodesnije mesto za smest~ podstanice zbog velicine raspolozivog prostora i n~povoljnije moguenorti povezivanja pqjedinfu elemenata aktivnog solamog sistema za grejanje prootorija u zgradama.

,ODELJAK

XVI

16. TROMBEOV ZID. PASIVN 0 KORISCEN JE SUNCEVE ENERGUE SA PRO TOK OM VAZDUHA Usavrsavanje pasivnog solamog sistema za zagrevanje prostorija zasnovanog na principu direktnog zahvatanja Suneeve energije izveo je juS 1956. godine francuski nauonik i konstruktor poznale solame kuee u Pirinejima profesor Feliks Trombe (Felix TromM). On je na jumoj strani svqje kuee sagradio masivan zid kojije obqjen crnom bojom i zastakljen bio istovremeno solami kolektor i "'umulator. 0Vlli zid veli· ke mase poznat je pod imenom Trombeov zid. Sa predJ1je erne strane Trombeovog zi· da toplola se prenosi kroz zid ka njegovqj zad1jjqj strllli gde sliZe pri kr'!iu dana. Zad· ljja strana zida zraoi primljenu energiju bal tada kadaje n'!ipotrebnjje tako da bavljenje u prostoriji postane prjjatno. Tanmo obojen zid sa prednje strane debljine oko 40 em, kao akumulator moze da zadrzi blizu 50% primeljene solarne enetgije. dok ostalih 50% zagreva prostoriju. Pooivni solami sistem sa Trombeovim zidom n.ycesCe se izvodi tck.o da se omoguCi protok. odnoono cirkulacija vazduha iz meaupr(Stora staklene povriine i zida u prostoru koji se greje i obmuto. U tom cilju na donjem i gomjem delu Trombeovog zida ostavlj'!iu so otvori tako da dolazi do pri· rodne cirl
,-

425

424 takljenu POVi'SllU (2) i pad~u na prednju emu povrsinu Trombeovog zida (3) od be· tona koji se zagreva. Polovinu ove solame energije akumulira tid) a druga polovina efektom staklene baSte stvara prirodnu cirkulaciju vazduha. U sisani vazduh kroz donji otvor zida (4) dolazi u prostor izmedu staklene povrsine i rida. zagreva se Suncevom energijom, post* iak,i i stmji naviSe (5). Kroz gomji otvOr Trombeovog lida (6) zagrejani vazduh d~peva u pr05toriju koja se greje, hladi se, postaje tezi~ pada nan-iZe (7) i ulazi panovo kroz otvor (4) u prostor izrneuu staklene povrsine i zida. Zatim se opiSarli kruzru ciklus ponavlj a. Toplota :Kumulisana u Trombeovom zidu prenosi se kroz zid i kao sto je ranije opisano zracergem (8) zagreva prostoriju. Na taj nacin prostorija se moze zagrevati do potrebne temperature za ugodno stanovanje. Za vreme toplih dana maze da doae i do pregrevan;2 prostorija. Stoga se topti vazduh kroz oWor (9) izbacuje u atmosferu, a kroz otvor (10) se u p.rostoriju proptiSta svez spoljasnji vazduh. Tako je na jednostavan naein U ovom pasivnom solarnom sistemu istovremeno obezbedena i klimatizacija prostorija sto je veoma znacajno jer time post
161

V ARUANTE TROMBEOYOG ZIDA

Tokom vremena, a narocito od pocetka svetske energetske krize 1973. godine do danas,' pasivni sal.ami sistem za zagrevanje prostorija na principu Trombeovog zida, st31no je usavrsavan tako da su n<€>tai.e razne varijante ovog pasivnog soiamog sistema. Jedna od varijanti je izvouenje Trombeovog zida sa vodom na t<9 naem da se urnesto masivnog cvrstog zida postavi metalni rezervoar napunjen vodom. Rezervoar sa vodom moze se zameniti i sa viSe buradi napunjenih vodom, kao sto je to uradio ~ amerikanac Stiv Ber, 0 cemu je vee bila govor. (si. 270). Sherna prikazana na slid potpuno odgovara slid 269, sarno sto je cvrst Trombeov zid zamenjen buradirna / (3) ispunjennn vodorn. Preimuestva Trombeovog zida sa vodom nad cvrstim Trom· beovim zidom jesu: pravac prostiranja topiote kroz zid nije jednosmeran Ho znati da Slika 270 T rombeov zid gubi ireverzibil.ne osobine,

zbog manjih medusobno nezavisnoh tDplotnih jedinica ovaL sistem d.ge bolje rezultare nego masivan Trombeov zid sagraden od betona. pri istoj masi veda akumulise oke pet puta viSe dZula nego beton, odnosno, pri istqj zapremini oko dVa puta viSe, - u vodi se toplota brze prenosi Sa jedne strane zida na drugu pa nema veceg vremenskog zakasrijenja u prenolienju topiote od erne spoijaSnje strane bura· di iziozene Suncevom zracenju prema unutraSnjosti prostorije koja se zagreva. U zimskom periodu se noeu izmedu zastakljene povrsine i crnih prednjih povrsina buradi spuSta zavesa kao tennalni zoo,tor, da bi se sprecilo zracenje toplote iz buradi u atmosferu i tako sacuvala stecena toplota u prostoriji. U letnjem periodu zavesa se noeu diZe tako da preko croih povrsina (dna) bur ne na principu Trombeovog zida moze znatno povecati, ako se ostvart strujanje vode ill vazduha kroz cevi vecll precnika ill kanale tako da se dobije zatvoreno kolo. StTU· janje vode ill vazduha U ovom kolu moze se ostvariti prirodnom ill prinudnom cirku~ lacijom. Zatvoreno kolo strujanja vede iz Trombeovog zida u akumulator toplote, shema15ki je prikazano na sliei 271. Suncevi zrad (1) prolaze kroz zastakljcnu povrsinu (2) i pad~ u na zacmjenu prednju stranu Trombeovog zida (3), koji cini metalni ciJindric~ ni rezelVoar ispunjen vodom. Zadnja strana metalnog rezervoara je tennicki izolovana prema unutraSnjos1i prostora (4) koji se greje. Zagrejana voda se
-

Razumljivo je da tenniCka .izolacij a zgr'd..de i solamih ureaaj a mora da Slika 271 bude sto potpunija. Stoga je preporuc. Ijivo da se Trombeov zid l akumulator toplote i cevi ugrade tako da cine izvesnu grauevinsku ('..elinu i arhitektonsku hannoniju. lednostavnya konstrukcija i bolji efekat korisnog delovanja postize se st~anjem vazduha kroz zatvoreno kolo u koje je ukljucen Trombeov zid. Ovakav sistem, koji se forsira u poslednje vreme shematski je prikazan na slid 272.

426

427

Suneevi zraci (I) prolaze kroz zastakljenu pominu (2) i p.daju n. Trombeov zid (3). Zagr«jani zid zracenjem prenosi topleto u unutralnjost prostorije (4) i doprinosi njenom zagrevanju. Topli vazduh izmeau zastlidjene pomine i Trombeovog zida struji navise i ulazi u prostor izmellu dvostruke lavani· ceo U ovom prostoru smeSteni su sudavi I-V kao akumul.tori toplete. Topli v.zduh prolazi iz· meau ovih sudova i zagreva vodu u njima. Zatim vazduh prolazi kroz cevi (5) i (6) i kod mesta (7) ponovo ulazi izmedu zas·

takljene povrsine i Trom~ beeveg zida. Ovakvim strujanjem zagr'
gernje betonske ploee toplota dcspeva i u prosSlika 272 tor u potkroviju. Ovaj prelaz toplote rneze se spreeiti tenniekom izelacijom eve ploce, n. primer, ploearna od stiropora (10) i (11). Dizanjem i spustanjem ovih ploea moze se regulisati temperatura u potkrovDu i u pros~ toni izmedu dye place tavanice. Na taj nacin pored otvora (12) i (13) temperatura u prestoriji moZe se regulisati i plocama (I 0) i (11). Drianje veem masa vode ill kamenj. u zidevima tavanice omogueava se debelim zidovim.a nosaeima tavanice. Na juznc; strani to je masivni Trombeov zid, a na sever· noj strani kuCe masivnim zidom se istovremeno prostorije u kuCi su.te od hladnih sevemih vetrova. Ovde ce se razmotriti jail jedan slue.j primene Trombeevog zida u pasivnom so· lamom zagrevanju zgrada u kombinaciji sa grejanjem kaminom ill pecima za grejanje cvrstim i tecnim fosilnim gorivima. Ovakav solami sistem, koji je ZIlaeaj an jer se moze jednostavno primeniti pri zagrevanju prostor~a u kueam3 na selu i prigrad1kim naselji rna, shematskije prikazan na slici 273. Suneevi zraci (1) prelaze kroz zastakljenu povrsinu (2) i padaju n. Trombeov zid (3). U prostoro (4) izmedu Trombeovog zid. i zmtakljene pomine nastlje efekat staklene ba'lte i topli vazduh krez cev (5) da;peva do olvora (6) kroz koji u1azi u pres· loriju II koja se zagreva. [""eristeD vazduh kroz olvor (7) u1azi u kamin (8) kOjije na strani premo prostoro II zastakljeD (9). Dim iz kamina se diZe naviSe ikroz dimnjsk (10) odlazi u atmosferu. Tako se u prostoru II obrazuje kruZni tok: toplotne energije. 8

Istovremeno toplotna e~ nergija sa predrge erne zagrejane stmneprolazikroz Trambeov zid koji sveju toplotu zraci u unutraSnju prostoriju I. U ovu prostoriju toplotr-)6 nu energiju takoae zraci i masivni zid (17) zagrejan Ii / sa jedne strane zracenjem Trornbeovog zida. a sa druge strane toplotom Zida ka· / mina. Tak.o se u prostoriji 7 (I) javlja kruzru tok top-11'lotne energije, pri cemu zagrejani vazduh kroz otvor Trombeoveg zida (14) doSlika 273 lazi u prostor (4) izmeau zastakljene povrSine i Trombeovog zida, Svezi vazduh iz atmosfere ulazi kroz mrezastu povrfulu (11) i kroz cev(12) dol.zi u cev (S). Dvokrakim ventilom (13) regulisan je odvod svezeg vazduha prema prostoru (4), odnosno izrneSan sa toplim vazduhom, prema otvoru (t». U sluc.ju petrebe ebrazovanja brze vazdusDe struje, u cevi (S) je ugraden mali ventilator. Klimatizacija prostera I i II vrSi se pemocu ugralienfu olvera (IS) i (16) u zastakljenu POvr8inU najuznoj, odnosno u zid kuCe na sevemoj strani. Razurnljivo je da se umesto kaminamoze koris1itl pee za grejanje cvrs1im ill tecnirn gorivom.

/"

162

STEPEN ISKOruSCENJA TROMBEOVOG ZIDA

Pre nego 8to se na konkretnom primeru pokaze odreaivanje koeficijenta korisnog delovanja ill stepena iskori8eenja Trombeovog zida, razrnotri6e se potrebni elementi u pogledu dimenzija i konstrukcije Trombeovog zida. U praksi je Utvraene da beton""i zid debljine 4()"SO em pri op1imalnom Suncevom zracenju moze da akumulira toplotnu ener· giju Za narednm 24-28 easeva. Za· dovoljavajuCi efekt staklene baSte i prirodna cirkulacija vazduha postize se kada rastojanje izmeau zastaklje~ nja i Trombeovog zida iznosi 1~15 1m em (sl. 274a). DimenziJe olvera u Trombeovom zidu iznose mini· Stika 274 mum 1 m x 0,1 m (~. 264b).

429

428 Velicina potrebne kolektorske pO'mme Trombeovog zida zavisi cd geografske sirine mest~ zaprernine stanbene prostorije i kvaliteta tennicke izolacije kuCe. Za dotJ.. ro izoiovanu kutu u naiim kr;:gevima na ako 45° seveme geografske sixine, odnos izme· UU potrebne kolektorske pOvrSine Ak i zapremine prostorije v iznosi Ak/v .= 0,1. To

znaci da je na svakiI 100 m S zapremine, odnosno 100m 3 /2,4m :::: 42 m2 QSnovne povrll:ine, potrebno 10 m 2 kolektorske povrline. U slucaju da kuca nije dabro rennieki izolovana bi1:e Ak/V :::: 0,15, Ho ZliaCi daje z~ svakil v:::: 100 m 3 zapremine prestorije potrebno Ak :::: 15 m2 kolektorSke pomine. Za nlte primorske krajeve ovaj odnos iznosi 0,Os.(),08 tako da je za 100 m 3 zapremine prostorije potrebno 5-8 m' kolektoISke povrsine. Pri odnosu Ak/V ::;;. 0,1, solarnom energijom Be maze pokriti S()'7S% potrebne toplotne energije.

U cilju obezbeoenja toplatne energije za 2·3 dana karla Suncevo zracenje nije (}o.. voljno, potrebno je da se izgradi dUZevremensd akumulator toplote. Za svaki kvadrat~ ni metar osnovne pomine potreban je duzevremenski akumulator od oko 100 litara vode. Iz odnosa Ak/V == 0,1, izlazi daje za svaki kubni metar zapremine prostorije potreban akumulator sa aka 10 litara vade. Za oeines Ak/V == 0.15 iz1azi da je svaki kubni metar zapremine ove prostorije koja nije n~bolje tennicki izolovana, potreban akumulator sa 15 Iitara vode. Primer. Prootorija tennicki izolovane kuCe sa Trombeovim zidom ima zapremi. nu 240 m 3 I odnosno osnovnu povciinu 100 m 2 • Trombeov zid je od betona debljine 40 em, KuCa se nalazi u mtiro kn:gevima i na 1 m2 njenog vertikalnog zida u zimSkom periodu despeva oko 100 kWh d- 1 ,.,larne energije od koje zid apsorbuje ako scm, odnosnoQ: 50kWhd- 1 =50· 3,2M] = 160.103 kJ. Odrediti: velicinu kolektorske pomine Trombeovog zida i zapreminu potrebnog duzevremenskog akumulatora toplote so. vodom. Kolektoraka PQvrSina se dobija iz uslov. Ak/ v = 0,1,. odakle izlazi Ak = 240m' . . 0,1 m- 1= 24 m 2 Masa Trombeovog zidaje: m = p·v = 2500kgm- 3 • 24m3 ·0,4m = 24000 kg = 24·10' kg

Iz poznatejednacme Q == em 1::.t zapromenu temperature se dobija; Llt =

--.\L em

160· 10' kJ 0,886 kJ kg- 1 K '·24· 10' kg

= 7,52 K = 7,52°C

Ako je poceina temperatura Trombeovog zida bila 22°C, anda posle zagrevanja solamom energijom iznosi 29,52°C '" 30°C, Slo je povoljno za zimski period. U letnjem periodu se mOra spreciti pregrevanje na vee poznati naeID. Za svaki kvadratni metar osnovne povrSine potreban je akumulator sa 100 litara vade, odnosno, za svaki kubni metar zapremine prootorije koja :se zagreva potreban je akumulator sa 10 litara vode. U navedenom primeru dobija se:

24 m' . 100 I m- 2 : 240 m' . 10 I m- 3 : 2400 I

163

KORISCENJE SUNtEVE ENERGlJE U VISOKOJ GRADNJl

Do sada su razmatrani problemi koriseenja Suneeve energije za dobijanje topIc higijemke vode i zagrevanje prcstonja u kueama rU:i\:e gradrye koje se nl\jcesce grade U selima i prigradskim nmeljima. Meiiutim, dana; veliki broj ljudi zivi i recti U viSe sprat. nicama, pa je potrebno da re razmotri koriSeenje solamih sistema u visokoj gradnji. Sve sto je do sada receno osuye i za koriSeenje solame energije u vosokoj grad~ nji, se ovde javljaju i novi problemi. Pored tehnickih problema u vezi sa smeSti!iem pojedinih elemenata solamih instalacija naroeito za aktivni salami sistem. javya se i problem raspodele dobijene energije po stanbenoj jedinici. Tebnicki problem reSava se maksimalnirn korlSeenjem pas!ve salame arhitakture tako da se manji broj ravnm solamih kolaktora za dobijanje tople higijenake vode moze smestili n. krovu vl!esprat· nice i na juZnim faudama pojedinfu spratova. Deoba troSkova na stanbene jedinice moze se reSiti fonniranjem ekonomske zcgednice stanara sUeno kao pri sad::6njoj rasp(Y deli troSkova za vodu ill ugradnjom memih instrumenata za merenje utroSka toplotne energije za ovako domaCinstvo.

m

164

PRIPREMA TOPLE HIGIJENSKE VODE

Za pripremu tople vode u virokoj gradnji polrebno je da se odredi smeit'!i ray·

nih solamih kolaktora na zgradi i njihova veza sa bojlerima u kupa1ilima i kuhlnjama pojedinih stanbenih jedinica. 0 smeSt'\iu solamih kolektora na zgradi vee ie bila govora. Njihovo povezivanje sa bojlerima u viSespratnici moZe da bude po vertikali i horizontali. Veza oolami> kolektora i bojlera po vertikali prikazana je shematski na slici 275. Solami kolektori (1) pastavljaju se na krovu zgrade i jumoj fas adi svakog sprata, a bojleri (2) se nalaze u kupatilima i kuhinj ama. Topla voda iz solarnih kolakto· ra dolazi u izmenjivac toplote (3) koji ., nalazi u podrumu. Iz izmenjivaca toplote pomoeu cirkulacione pumpe (4) topla voda dolazi do bojlera na pojedinim spratovima. U kruzni tok vode nkljucen je ekspanzioni sud (5). Ukljucivanje bajlera u kruzni 10k topie vode moze se miti na

5

Stika 275

430

431

dva nacina : prikljucivanjem zajednicke vertikalne cevi sa toplom vodom na ulazu u pojedine bajleIe preko prikljuCaka predvidenih z. u1az hl.dne vode (s!. 275) i cirku. I.cijom tople vode kroz bajlere (276). U prvom slucaju sistem je inertan jer ne postoji cirkulaclja vade izmedu izme~ njivaea toplote i bojlera. Pre nailaska tople vade mora se najpre ispustiti izvesna ko~ liein. hladne vode (6) ill izvrSiti dogrevanje elektrienom strujom, odnosno porno· ell peei sa cvrstim ill tec~ nim gotivom (7). U izve .. .If" ",n,,n,,,n nim delovima ovakvih so~ 7/ //1 7/ 1)amih sistema kruzni tok vode moze se odvijati i tennosifomki. Efikasnost 0vog sistema nie naroeito velika, ali je sistem jedlnostavan jer se vertikalne cevi mogu ubaciti u ventilatoraki vod objekta, tao ko da adaptacija zgrade za solarno grejanje u 0Yom slueaju ne predstav~ lj. veliki problem. Solami sistem sa cir~ ~7 kulacijom tople vode kroz I "-...7 ~ bajlere postavljene u pros· torijama zgrade visoke grad'lie shern.15ki je prikazan Sllka 276 n. sliei 276. Iz solamih kolektora (I) topla vod. dolazi u bajlere (2) preko izmenjivac. toplote (3) I tako se ostv.ruje cirkulacija tople vode izmedu izmenjivaea toplote i pojedinih bojIera. U kruznom toku vode izmedu solarnih kolektora i izmenjivaca toplote nalazi se cirlculaciona pumpa (4). au kruznom toku Izmedu Izmenjiv,c, toplote i bajlera, cirkulacion. pump. (5). U sistem je ugra· den ekspanzioni sud (6). Dogrevanje vode kaia nije dovoljno Suncevo zracenje vrsi se elektncnim grejacern (7). Ovaj grej.c moze d • ., ugradi u zajednicki izmenjivac toplote kac na sliel kada deltge automatski cim se temperatura u izmenjivaeu toplote snizi ispod dozvoIjene granice ill da se ugmdi u bqilere tako da se ukljuet4e rueno, posebno za svaki bC!iler. Razumljivo je da u prvom slucaju tro~(Ove nastale upotrebpm elektrienog grejaca plaeaju stanari srazmemo broju osoba po s"mbenoj jedinici, kao sto se mi naplata utr
[}

0

0

R-

165

VEZA SOLARNm KOLEKTORA 1 BOJLERA PO HORIZONTALI

Vez. solamih kolektor. i boiler. po horizontali prikszan. je mem.tski n. slici 277. Ovaj sistem moze d. bude sa plinudnom I termosifonskom cirlculacijom tople vode. Na slici je data shem. horizontalnog sistema sa tennosifonskom cirkulacijom tople vode. Iz r.vnih solamih kolektor. (1) postavljenih n.juZnaj fa' s.w svakog sprata topl. vod. dospev. u Izmenjiv.ce toplote (2), od kojih je jedan postav. ljen u potkrovlju, a ostall na odgovarajuChn sp,.tovhn•. Iz iz· menjivaca toplote, topia voda ulazi u bajlere (3) postavljene u prcstorijama na svakom spratu. Citkulacija vade u primar-

nom kolaktotskom krugu iznre· du kolektora i Izmenjiv.¢. top· late kao i izmedu izmenjivaca toplote i bajler. je tennosifon· ska. Kao sto se vidi ovaj solarni sistem sastqji se iz viSe samostalnih horizontalnih sistema sa tennosifonskom cirkulacijom vode tako da trolkove dogreva. Ilia U ovom sluCaju snose stanari stanbenih jedinica na istom spratu.

1,{\

If\ If\,

!I\

r;

~

r;:

r;:

r

(~

1\..'/3 6

7 Slika 278

Slika 277

U poslednje vreme pokazalo se d. je pri izgrad'lil novih zgrada visoke gradt1ie, ntDekonomicnije i nf9celis~ bodnjje centralizovano dobyanje top. Ie vode bez bajler.. Ovo vatl i. za dobjanje tople hlgijenske vode pti. menom Sunceve energije sa dogrevanjern. Na slici 278 mem.18kl je prikazan sistem grejanja vode Suneevom energijom bez bqjlera ugra· denih po stanbenim jedinicama. Iz solamih kolektor. (I) top· I. voda dolazi u Jzmenjivae toplote (2), odakle se pomocu cirkulaci· one pumpe (3) vr.Co u solame ko· lektore i tako se uspostavija kruzni tok vode izmeau izmenjivaca i solamih kolektora. POn!ncu pum~

433

432 o.

pe (4) topla voda se sprovodi u &avine za ioplu vedu (5) na pojedinim spratovoma, d~k se purnpom (6) iz vodovoda (7) dovodi hladna voda u slavine (8) z~ hladuu vodu. Na t~ nacin se we prostorije U ovoj visokoj gradnji snabdevaju toplom 1 hladnom ~odom: Dogrevanje U OVOID solarnom sistemu u slucaju nedoyoljne s~arne energtJe. VIS1 se elek.tricnom strujaID (9), a tr(jkove dogrevanja snose svi stanan zgrade srazmeffiO broju clanova u stanbenoj jedinici.

166

GREJANJE STAMBENOG PROSTORA U VISOKOJ GRADNJI

Grejanje ill dogrevanje prostorija u visOkoj gradnji koriScenjem Sunceve energije predstavlja znatno sloZen~i problem nego priprema topie vade u ovim prostorij~a:

Pri koruicenju aktivnog solarnog sistema javljaju se uglavnom dva problema: smest3j solamih kcil.ektora i raspodela taplote po stambenoj jedinici. ' SmeSt.yni prostor u viSespratnim zgradama je ogranicen i tesko pristupaca.~. Korlscenje samo gornjeg platoa viSespratn.ice za postavljanje solamn kolektora .nlJ e dovaljno da se obezbedi grejanje prostorija na svim spratovima. Situacija post<:ge nepovoljnija povecanjem broja spratova jer tada za istu povrSinu osnove gomjeg .platoa. u:e~ ba da se zagreva viSe prostorija. Stoga se smest~ solarnih kolektora mongu konstiti prvenstveno jume fasade, a zatim jugozapadne ijugoistocne, kao za grejanje vode. Pli· tom treba obratiti paZIlju Ja postavljeni solarni kolektori ne budu u senci okoi.nih objekata,jer se time konscenje solame energije matno smanjuje. Na osnovu izlozenog moZe se zakljuciti da za grejanje praitorija u visokoj gradnji prednost maju pasivni solami sistemi, dok su za dobijanje topie higijemke vode u pred"_. nosti aktivni solami sistemi. Na Eiici 279 Shematski je prikazana raspodela topiog vazduha kod pasivnog koriScenjll. Sunceve energije preureuivanjemjuine fasade zgrade za ovu funkciju. Suneevi zraci (I) prolaze kroz providnu plastienu iti staklenu plocu (2) i padljju na zid juine fasade (3). Strana ovog tida :iz1ozena Suncevim zracima obojenaje erno tako da igra ulogu Trombeovog zida. U zidu su napravijeni donji i gorqli otvo! za svaki sprat. Zagrejani vazduh iz prostora izmeuu providne ploce i zida cirkuliSe i ulazi u prostoriju prema principu poznatog Trombeovog lida. Iz meduprC6tora dvost~og zida na tavanici, kroz reSietkast otvor (4) struji topao vazduh u prostorije. ZagrevanJem prostorije vazduh se hiadi, pada na pod ikon reSetkmti otvor (5) iz meuuprostora .u podu hoz donji oivor VIaea &:! u prostor izmedu providne ploce i zida. Zatim se ovaJ proces ponavlja na isti naeID i to na svakom spratu i za sve prostorije zgrade. Tako se topIota dobijenaSuncevim zracenjem r3)poreduje po stanbenirnjedinicama. Pooto su prozori elementi pasivnog solarnog sistema, treba da budu dvostruko :ili trostruko zastakljeni i sobodni za provetravanje. U cilju sprecavanja pregrejavanja prostorija primenom ovog pasivnog solarnog sistema narocito leti, na zgradi se izgraduju nastreSnice (6) taka da Z$tite emu stranu zida od direktnog Suncevog zracenja u vreme karla je intenzitet Suncevog zraeenja n~ve6i tako da preti opastnost od pregrevanja prostor:ija. 1sto se postite i ugraa.tvanjem zavesa (7) kao tennalni za;tor iZmedu providne ploce i zacrnjene juine fasade. Z bog neravnomerne Sunceve energije u toku godine, meseei pa i dana i njenog smanjivanja u toku zimskog perioda baS kadaje grejanje najpotrebillje, za grejanje pros-

tonJa u visokoj gnKlnji n,ceice se koristi sistem sa kombinovanim grejanjem. Pri dovoljnoj insolaciji objekat se greje Suneevom enexgijorn koristea pasivni salami astern, dok OJ pri nedovoljnoj insolaciji grejanje obezbeauje dovoaenjem toplote " toplana u grejae (8) koji je istovremeno i :izmenjio vac toplote. Ovaj sistern grejanja prikazan je isprekidanim Iinija· rna na istoj slici 279. Duvaljka (9) usisava sveZ vazduh kroz cev , (10) i sprovodi ga , ' kroz grejae pIi cemu se vazduh zagreva. Zagrejani vazduh ulazi , u prostor(ll)izmedu dvostrukfu vertikalnfu , zidova i kroz reset· k",te otvore struji u prostorije koje se zag· +----- --revaju. Razurnljivo je da se u slue.ju dovolj. ne solame energije i&kljucuje grejanje preStika 279 ko grejaca i taka se stedi toplotna energija jz toplane. Kombinacijom ova dv-.t naCir.a grejanja moze se p~­ tici nonnalna prijatna temperatura za bavljenje u prostorijarr.a viSespratnice. Tnikove dogrevanja snooe solidarno svi stanari zgrade. Iz izlozenog se vidi da se u koriscenju Sunceve energije za zagrevaqie pr~torija nailazi na teskoce u niskoj. a narocito u visokoj gradnji zbog promenijivog intenziteta Suncevog zracenja u toku godine, meseca pa cak i dana. Meilu1im, ove teikoee nisu nepremostive ito pokazuju postignuti rezultati posle
"I:, ,, o

j: o

ODELJ AK

XVII

17. PASIVNI SOLARNI SISTEM 171

PREDNOST PASIVNOG NAD AKTIVNIM SOLARNlM SISTEMOM ZA ZAGREV ANJE KUCA

Vee poznata Sokratova solama kuea iz V veka pre flaSe ere pokazuje da su Ijudi hiljadama godina razmiSJjali kako da 50 pasivnom solarnom arhitekturom z",tite od hIadnoee i toplote. Vekovima su Ijudi na;tqjali da svqje kuee izgrade tako da se za nji. hova zagrevanje sto viSe iskoristi direktna Sunceva energij a, a provetravanje prirodnL.ll putem prilagodavanjem oblika i polozaja kuee pravcima vetrova. Pored toga, raznim dodatnim e1ementima kuCi nastojali su da se ublaie i otkIone uticaji kolebljivosti spoljm:nje temperature, narocito u prelazu iz letnjeg u zimski period, na unutraSnju tem-

peraturu kuee. Radi utvrl1wanja prednosti pailivnog solarnog sistema U odnam na aktivan pri koIiscenju Sunceve energije za zagrevanje prostorija. potrehno je da se fazmOtri tok

salarne energije kod jednog aktivnog sistema. Na slici 280 shema1l;ki ie prikazan tok solame energije kad solarnog sistema sa ravnim dva:;truko zastakljenim vodnim kolektorom u 2'imskom periodu kada je zagrevanje prostorija n'Ypotrebnlje. Kao sto se vidi

gubici solarne energije u samom kolektoru i transmisiji radnog fluida od kolektora do potroSae3 znaeajni su tako da ad 100% Sunceve energije koju primi solami kolektor) sarno 25% dC6peva do potrosaca. Usamavanjem solarnih kolektora i dobrom izolaci jorn ovaj procenat korisne energije maze se povecati i do 30%. Pretvaranje Suncevog w

zracenj a u toplotnu energiju u ovom slueaju zavisi ne sarno cd meteoroloSkih uslova, vee takode ad radnih uslova solarnog sistema i kvaliteta solarnih kolektora.

Koeficijent korlsnog delovanja solarnog kolektora iznosi ~ = 45%, tako da odnos prlra!t'!ia temperatore At i efekta Suncevog zracenia Q, (sl. 250 i 251) za veeinom magiovite i oblacne dane u zimskom periodu kada se pretezno koristi difuzno Suncevo zIaeenje. iznosi:

..& Q,

=

At

400Wm '

= 0,04 W-I m' K, odakleie

Zamanji broj suncanih dana ovaj odnos je;

At = 16 K = 16°C

437

436 172 I1t

'0;-

=

M 600Wm-'

Aka se uzme

U

= 0,05 W-1 m' K,

odakle se dobija M

= 30 K = 30'C

obzir da srednja temperatura vode koja iz vodovoda dospeva u

salami kolektor iznosi u zimSkom perlodu oko ISoC, izlazi da ce posle zagrevanja Suncevom energijom u kolektoru temperatura vode iznositi u oblacnorn i maglovi. torn zimskom periodu ako 31°C, a u suncanim danima4SoC. Prema poznatim zakoGubici u nima terrnodinamike toplota Kolektor kolektoru se prenosi sarno sa tela vi· se na telo niZe temperatu reo Stoga je za podno grejanje vodom potrebna temperatura vode od n~manje 30°C, a za radijatorsko oko 40°C, da bi se u prostoriji Gubici u sistemu postigla temperatnra od oko 22'C. Iz dobijenih rezultata se vidi da je temperatura vode postignuta grejanjem Suncevorn energijom pornoeu ravnm vodnih solamih kolektora za vreme oblacnih i maglovitih dana jedva dovoljna za podno grejanje. Slika 280 Sem toga vidi se da kada se efikasnost Suncevog Zfaeenja zbog oblacnosti i magle smanji na polovinu. ravni v?d.~ solami kolektorl postaju gotovo neupotrebljiVi. U zimskom periodu mogu se konstiti za vreme suncanih dana kada se pomocu njih postize temperatura vode i do 4S"'C. Vax,dusni .,lami kolektori u ovom slueaju takode nisu upotrebljivi zbog njihovog manjeg koeflcijenta korisnog de1ovanja. Velika prednost pasivnog nad aktivnim solamim sistemorn je u tome Sio primenom pasivnog solamog !ii.stema za zagrevanje, kuea neposredno zahvata Suncevo zracenje kroz staklene povrsine. Ovo zahvatanje Sunceve energije bez solarnih kolektora kao posredn.ika odnosi se kako na direktno tako i na difumo Suncevo zracenje pa je prinos Sunceve energije obezbeaen celog dana. cak i kada je nebo pokriveno tankim oblacirna kroz koje se Sunce samo mlZire. Ova eneIgija se prenosi na unutrasnje prostorije i objekte U njoj
USLOVI ZA PRIMENU P ASIVNOG SOLARNOG SISTEMA ZA GREJANJE KUCA

Da hi se na jednu kuell primenio pasivni solarni sistem za rgeno zagrevanje, pot~ trebno je da Dna zadovolji izvesne uslove kako bi 810 viSe doSao do izrauga pasivni so~

lami sistem. Za lokociju zgrade po moguenosti treba izabrati juznu padinu tako da njeno osun· cavanje tokom dana bude n'lipovoljnije i da istovremeno bude zaSticena ud hladuih ae·

vemili vetrova. Duzna d.imenzija zgrade treba da zauzme pravac istok.~zapad, kako bi sto veea njena povriina bila izlozena suneu. U kr~evima gde cesta ima magle, kueu mba malo zaokrenuti od juga prema zapadu, kako hi se bolje iskoris1ilo popodnevno ~:_po prestanku magle. Da hi ku6a sto bolje zahvatila Suncevo zracenje, njena juma. strana treba da ima sto veCi otvor zastakljen providnom staklenom placom. To mogu da budu zastakljeni zid, prozari, vrata i veranda. Podesnom orijentacijom, nagibima, topiotno zaStitnim meduzonama kao sto su dvostruki ulali, lode, zaS'ti6ene terase i dr", za§titi zgradu od Wadnih vetrova. Oko kuee zasaditi wece kao z~ti1l1u zonu ali tako da se na juznoj strani zgrade z",.di listopadno drveee kako bi zgrad. bila ziml izlozena suncu, a leti u aenci. Prostorije za boravak treba izgraditi na juznoj strani, a kuhinju, kupatilo, ostavu. ko 1iarnicu i gara:i.u na sevemoj tako da sluze kao zaStitne zone. Toplotna akumulacija zidova i drugih clemenata kuCe treba d. bude Ito veea. Obezbediti maksimalnu tennieku za\titu primenom propisane toplotne izolaci· je temelja. podova. zidova. tavanica. krova, vrata, prozora i dr. Za spoljaSnje seveme i istocne zidove treba da bade k, 0,3 Wm-2 K, azaprozore k, 1 Wm- 2 K.

173

PASIYNO KORISCENJE SUNCEVE ENERGUE BEZ PROTOKA V AZDUHA

Pasivno koriSeenje Sunceve energije za grejanje pr~torija u kueama i drugim objektima n'!iceSCe se obezbeduje prilagodavanjem delova pOvrSina juznih fasada ku· ea i drugih objekata da obavlj~u funkciju apsorbera Sunceve energije. Ovo se posti. ze na taj naein Ho se pomenute pomine zidova obqe crnom bojom i na odreaenom rastojanju od zida zatvaraju staklenom ill proVidnom pla.sticnom plocom tako da se ove povrSine odvoje od spoljaSnje sredine termo· ihidro·izolacijom. Suncevi zraci ulaze u prostoriju kroz providnu plocu kao kroz prozor i stoga se ovaj nacin pasivnog solamog grejanj a cesto naziva grejanje direk1nim zahvatanjem Suncevog zracenja. Staklena povclina i zid objekta obrazuju u stvari vazdusni solami kolektor (s1. 281). Iz ovog kolektora se toplota sa spoljaSnje apsor· 4 berske povrSine f",ade kroz zid prenosi na vaz· dub u prostoIiji koja se greje, pri cemu ne do· lazi do protoka toplog vazduha iz kolektomkog prostora u prostor koji se greje. Ako je prestor izrnedu staklene ploce i zida manji, onda on Slika 281

438

439

slUZi kao termo- i hidro-izolacija apsorberske povrine zida. Medutim. u praksi se matna Cesci wei vazdum.i meauprostor koji pored termo- i hilro-izolacije maze da posluii ikao lItaklma baSta (sl. 281) za drzanje cwea tokom zime. Pod, zidovi i stvari u prostoru apsorbuju Stmceve zxake koji na njm direktno padaju tako da zagrejalll pod. zidovi i predmeti u prostoriji emit1Jju toplotou energi· ju (sl. 282). Usled ras~avanja ""tloslll zraci ildirektoo dospevaju na zidove i tavanicu koji takode zag· r~ani zraCe toplotnu energ;ju. ZraCenje toplo. te m svih strana u prostoriji, veoma prija1no de· 11Jje na ljude koji se u njoj nalare. To mao da pasivnu solarIUl kueu einii sve ono s10 re naiazi iza zastakljene povmne. Temperatura uprostorijizavisi od meteoroloSkih uslova okoline, veJiCine juZne zastak~ Ijene povrSine, rnase, vrste materijala i boje zi~ SUka 282 - 1 - Zastakljena jutna strana; 2 p1'ostor koji se greje 3 - pod dova i predmeta koji apsorbuju Sunceve zrue. zidovi i tavanica kao apsorberi; 4 - naTemperatura raste u toku dana narocito u pros~ motana zavesa; 5 - izolacija toriji najuznoj sttani zgrade, dostize maksimum po podne, a zatim opada sve do naredno~ iutra. !74

Pregrevanje prostorija u letnjem periodu sprecava se izgradnjom stalnih ili sezon. skih nastremica iznad zastakljenih povrSina koje sprecavaju prodor Suncevih zraka u prostoriju. Kao §to je receno ovo se postiZe i zasawvanjem listopadnog drveca na juznoj strani zgrade. Na slid 283 prikazanJ su primeri aktivnog. pasivnog i meoovitog sistema u solarnoj arhitekturi.

a

PROBLEM! PREGREVANJA PROSTORIJA I NJIHOVO OTKLANJANJE

ProbJemi pregrevanja prostor!a pojavlj1Jju se ne samO u Jetnjem periudu kada je potrebno hladerge prostorja, vee i u zirnskom perbdu za vreme suncanih dana kada je spoljalnja temperatura dovoljno vi roka. Prostorija &l zastakljenim povrSinama na jmnoj strani se danju preterano zagreju. a notu ohlade tako da su izlozene velikirn temperaturskirn kolebanjima. Tako se javlja problem akwnulisanja toplote u zimskom perbdu i sprecavanja ulaza S1.ID(;evog zrace~ nja u toku leta, kako hi se sprecilo pregrevanje prostorija. Otvaranje prowra u zimskom periodu nije reile'lie, jer '" time gUbi primljena toplota. Sem toga, kada je spoljaSnja temperatura relativno nhk.a, na primer IOoe, otvaranjem prozora hlade se zidovi pros· torija pa se mora troiti toplotna mergija za qihovo zagrevanje do 18 ili 22°e. Smanjel!ie pregrevanja prostorija u zimskom periodu postiZe se :i7gradnjom zido· va wee mase radi akumuJismja 9J.vime toplotne ena-gije. Za ovo je podesnija voda jer u qOjbrz.e dolazi do mesanja hladnijih i toplijih delova. Na primer. Amerikanac Stiv Ber (Stew Baer) je iza jUine zastakljene f.sade u kuci postavio metalnuburad sa vodom i tako obezbedio veoma jeftin i efikasan sistem za zahvatanje i akumuliSUlje SWlCeW energije. Otklanjanje pregrqavanja prostorija u zimskom periodu moze se postiei i sma'liivanjem zastakijenih pomina sa juine strane. Medutim, prostoi-ija tada zahvata manji dec Suneeve energije. pa &toga u ovom postupku treba weti. U ob2ir meteoroloSke us· love okoJine. Razumljivo je da od meteoroloSkih uslova zavis. i da Ii Ce zastakljenejuz· m strane biti jednostruko, dvostruko iii cak trostruko. Debije zavese kao termalni zastor koji se navlao na zastakljene povmne odmah posb zalaska sunca, igraju takoile znaccgnu ulogu u zirnskom periodu. One mogu da sacuvaju i do SOOk u zahvacene Sunceve energije u toku dana.

c

Stika 283 - Mogucnost koriscenja solarne energijc: a) paslYIli sistem; b) aktivni sistem; c) kombinacije pasimog i aktivnog sistema

441

440 Na slid 284 shematski je prikazan sistern centralizovane solarne energije sa distri¥ bucijorn. 1

secima na gornjoj granici atmosfere i IX>vrSini Zemlje sa dobijenom odgovarajucom toplotnom energijom u toku jednog dana. Na apscisnoj osi pravouglog koordillatnog sistema nalaze se pojedini meseci u godini, a na ordinatnoj osi primljena kolicina toplate po m 2 za svaki dan u toku godine. Sred1 nja vrednost Suncevog zracenja u toku godine 11a granici atmosfere je 2,8 kWhm- 2 d- , 2 1 a posle prolaza kraz atmosferu 1,4 kWhm- d- , sto znaGi da stepen iskoriscenja Sunceve energije koja dospeve na Zemljinu povrsinu iznosi 'rJ = 50%. Prema tome maksimalna Sunceva energija QK koja se moze koristiti u toku jedne godine ractina se prema krivoj liniji (2) i iznosi:

QK = 365 d ·1,4 kWhm- 2 d- 1 = 500kWhm- 2 Dobra termicki izolovana i zaptivena kuca ima specificnu potrebu toplate od aka q = 0,1 kW m- 2 • To znaci da 5e za godimju potrebu taplatne energije U ovoj kuei tokorn pet zimskih meseci sa osmocasovnim dnevnim grejanjem, dobija: Stika 284 ~ Shematski prikaz centralizovane solarrte energijc sa distribucijom: 1 ~ centralizovana solama energana sa kolektorskom povrsinom; 2 ~ toplotni akumulatori; 3 ~ kute; 4 ~ distributivni cevovodi hladne j topIc vode

175

KOEFIClJENT KORISNOG DELOV ANJA ILl STEPEN ISKORISCENJA PRI SOLARNOM ZAGREV ANJU PROSTORIJA

o

1

1/

4

3 2 1

o Slika 285 -

1

...... \

I -- ,/. --

V

,;-

-;

- -- \ --

- - -

,.-

-

2 '\

~,E

1,~ ;I -- - ---K -- "- .....

""

l"'-t-

J F M A M J J A SON 0 meseci

1 - Kriva intenziteta Suncevog zracenja po mesecima u toku godine; 2 pcije Suncevog zr.d.Cenja u atmosferi po mesecima u tokujedne godine

Posto se jednim m2 povdine solarnog kolektora moze prosecno godiSnje dobiti koja rnaksimum QK = 500 kWh toplotne energije , za korisnu povrsinu prostorije se moze zagrejatijednim rn 2 kolektorske povrsme, dobija se:

sp

Pre nego Sto se izvrSi rnontiranje solarnih kolektora u zgradi za koju se predvida salarno grejanje, potrebno je da se odredi braj solarnih kolektora. Stoga 6e se pokazati kako se ovo postiZe u slucaju kada u krajevirna na oko 45° severne geografske fuine trebe da se montira solarni'kolektor pod uglom od 45° prema horizontu najliZnoj stram krova zgrade. Na slid 285 grafickije prikaian intenzitet Suncevog zracenja u toku godine po me-

-

Qg = 5·30·8 h· 0,1 kW m- 2 = 120kWhm- 2

~

kriva apSOI¥

500 kWh 120kWhm- 2

=

To znati da je za zagrevanje slana korisne povrSine od 100 m 2 , potrebna kolektorska povrsina od 24 m2 , pod pretpostavkom da se iskoristi celokupna Sunceva energija koja dospeva na solarni kolektor. Ako je koeficijent korisnog delovarya ill stepen iskoriscenja solarnog kolektora fJ = 60%, onda korisna povrSina prostorije koja se moze zagrejatijednim m" kolektorske povrSine, iznosi;

O,6·500kWh = 2,5 m 2 120kWhm- 2 Prema tome za zagrevanje 100 m 2 korisne povrsine prostorija sada je potrebno 40 m2 kolektorske povrSine cime bi se zamenilo osmocasovno zagrevanje prostorije u toku pet zirnskih meseci energijom fosilnih goriva. Kao &to se vidi za zagrevenje ave prostorije u toku godine, potreban je duzevremenski akumulator toplote i dopunsko grejanje elektricnom strujom ill fosilnim izvorima energije. U s1uc~u da veoma dobro termicki izolovana i zaptivena kuca ima dva puta manju specificnu potrebu toplote, odnosno za q = 0,05 kW m- 2 , za zagrevanje 100 m 2 korisne povrSine prostorija u ovoj kuCi potrebno je 20 m 2 kolektorske povrSine . U praksi je nekad potrebno da se odredi odnos dnevnih koliCina toplote potrebne za 1 m' stambene kuee i dnevne korisne Sunceve energije, kada je dat odnos stambene i kolektorske povrSine. Na slid 286 prikazana je dnevna potreba topiote dobijene Suncevorn energijom po mesecima u toku godine po jednorn m 2 stambene povrsine. kada odnos stambene i kolektorske povrSine iznosi 2.

sp

=

=

443

442

toplotne pumpe moze primeniti na manje prostorije kao Sio su prostorije u seoskim Na apscisnu osu preneseni su meseci pocev ad jula do kraja juna naredne godine, a na ordinatnu OSU odgovarajuce kolicine, toplotne energije. Iz dijagrama se vidi da su

i prigradskim kucama.

176

PRAKTICNI PRORACUNI SOLARNOG SISTEMA SA AKUMULATOROM BEZ TOPLOTNE PUMPE

Stan Cetvoroclane porodice sa 100 m 2 korisne povrSine treba 5 meseci, odnosno u zimskom periodu od 15. oktobra do 15. marta, da se snabdeva toplorn'vodom i zagreva Suneevom energijom. Zadatak je da se projektuje solarni sistcm koji omogllcuje podmirenje prosecno 50·75% potreba za gr~atUe u zimskorn periodu karla se smatra da je ov.g sistem racionalan i ekonomican. Zgrada se nalazi u naSim krajcvima na 45° severne geografske Strine sajednirn kravom nagnutim pod 45° prema jugu. Potrebna toplota za zagrevanje ave kuee i dobijanje tople vode u zimskom periodu za pet mesecije:

0,2 f-H-f-J,Y-+ O~~~~~~~~-L~

Qp

__

J A SON 0 J F M A M J meseci Stika 286 1 - Potrebna koliCina toplote pri rnaksimalnoj specifienoj potrebi toplote od q ::< 2 = 0,1 kW m-2; 2 - potrebna koliCina toplote pri specificnoj potrebi toplote od q = 0.05 kW m- ; 3 _ Suncevo zracenje po mesecima u toku godine; 4 - potrebna kolicina toplote nepokrivena Sun~ Cevom energijom za q = 0,1 kWm- 2 ; 5 - potrebna koliCina toplote nepokrivena Suneeyom ener· gijom zaq = 0,05 kWm- 2

= 15 kW·5· 30 'Sh = IS000kWh

Doztacna Sunceva energ.ija u zimskom perioduje 600 W m-~. Ukupna SunCeva energija Qs koja dospeva na hov knee prema dijagramu na slid 230 iznosi: Qs = 5..8 kWhm- 2 d- l

•

5· 30d= 870kWm- 2

Suncevom zrn.cenju od 600 Wm- 2 prema dijagramu na slici 251 za raVlli salami yodni kolektor pokriven dvostrukim obicnim staklom, odgovara koeficijent korisnog delov3l1ia 'f/ = 40%. To zna~ Ci da solama enexgija koja se moze iskoristiti Qj. iznosi: 40 _2 Qi = 1jQs::. 10"() ·870kWhm = 348kWhm- 2

potrebne koliCine toplote koje nisu pokrivene Suneevom energijom, dosta velike. U slucaju kada je kuca dobro termicki izolovana i zaptivena, za q = 0,1 kW m -2 ostaje nepokriveno oko 60%, a za q = 0,05 kWm- 2 oko 40% potrebnom energijom. U prvom slucaju nedostaje za pet zimskih meseci 0,6 . 120kWhm-' = 72kWhm-', a u drugom, . 0.4 -120kWhrn-2 = 48 kWhm- 2 • Ova energija mora se nadoknaditi dopunskim grejanjem fosilnim izvorima energije, toplotnorn pumpom i duievremenskim akumulatorom toplote. U poslednjem slucaju potrebno je odrediti koliCinu vode u dugovremenskom topiotnom akumulatoru da bi se ustedeo 1 kWh toplote sa vodom cija temperatura opadne od 60.30°C. Potrebna koliCina vode dobija se na osnovu poznate jednaCine Q =em'" t, odakle se uzevsi u obzir da je Q = I kWh = I' 3603 kJ, dobija:

m = _Q- = _ _ _--,--=-1..,.13",6",0,,-3""kJ,-:-:--:==-=- = 29 kg 4,2 .kJkg-1K- .(333,16 -303,I6)K c ",t

Aka se postavi uslov da se u zimskom periodu solarnom energijom pokrije najmaQie 50% potrebe za gr~a~e, onda se za velicinu potrebne kolektorske povrsme A K1 • dobija: 18000 kWh 348 kWhm- 2 U slucaju da se postavi uslov pokrivarga Suneevom da veCina potrebne kolektorske povrSine iznosi:

75

Qp

AK2= - ' -Qi 100

energ~om

3

IS000 kWh

4

348 kWhm- 2

75% potrebe za gr~anjem, on-

= 39m 2

Razmotriroo ekotiomsku opravdanost primene solanlC energije U Ovom slucaju. Najpre za pM slucaj kojije verovatuYi: 26 mlkolektorske !XJVIsme danas staje 26 ·15000 dinara

390.000 din.

+ 50 % (ostali elementi solarnih instalacija sa montiraJ!iem bez duo

Prema tome za 72 kWh potrebno je 2088 kg vode godisnje po I m' korisne stambene povrSine. Za 100 m' korisne povrslne potrebno je u prvom slucaju 208800 kg, a u drugom 139200 kg vode, Sto znao da bi u prvom slucaju zapremina akumulatora top1ote iznosila 208/3 m 3 • a u drugom 139,2 m 3 • PribliZne dimenzije prvog akumulatora su 6 m x 6 m X 6 m, a drugog 5,2 m X 5,2 m x 5,2 m. Kao sto se vidi ovakvi rezervoari su dosta veliki i mogu se ugraditi u ·Podrumu kuee. PoSte su broj potrebnih solarnih ko1ektora i velicina dugovremenskog akumula· tora toplote upravo srazmerni ve1icini prostorije izlazi da se aktivni solarni sistem bez

ze vremenskog akumulatora toplote i toplotne pumpe)

195.000 din.

Ukupno:

585.000 din.

Za grejarge ove kuee i dobijaqje topIe potroSnc vade elektricnorn strujom. pot:{'.bno je oko 50.000 dinara. Prema tome ovaj salami sistem se amortizuje za: 585000 din 50000 din god- 1

"" 11,7 godina "'" 12 godina

444

445 U drugom slucaju se dobija:

39 m' kolektorske povrsme danas staje 39 . 15000 dinara + 50 % (ostali elementi solarnih instalacija sa montiranjem bez d'u~ fevtemenskog akumulatora toplote i toplO'tne pumpe)

585.000 din.

Ukupno

882.500 din.

297.500 din.

50.000 dina.ra god-

1

Kao Sto se vidi dimenzije dugovremenskih akumulatora toplote II prvom slucaju 8U 6 m X 6 ill X X 6m,audrugom 4.8mx 4$m X 4.8m. Ovak:vi akumulatori toplote magu ~ izgraditi gomilom kamenja. Sljunka ill rezervoarom za vodu dobijenih dimenzija. Izrada ovakvih rezervoara za vodu staje 150.000, odnosno, 100.000 dinara,

Iz dobijenih rezultata se vidi koliko je preimuestvo eBkasnijih ravnih solarnih kolektorli ko-

::: 17.65 "" 18 godina

ji obezbeduju prosecno 75% potreba zagrejanjem nad onim sa 50% podmirenja.

Dugovremenski akumulatori toplote se isplate sarno onda kada se grejanje vrSi podnim greja· njem maom do 313 K (40°0. Koriscenje ovakvog aktimuiatora toplote moguee je do temperature vode u akumulatoru iznad 318 K (35°e). Kod daljeg pada temperature u akumulatoru, koriseenje toplote je moguee jedino upotrebom topiotne purope, kojom se moie iskoristiti topiota u akumulatoru do temperature iznad 275 K (2"C). Upotrebom toplotne pumpe snage 1 kW, moze se proseeno dobiti 34 kW topiotne energije. Stepen delovarga topiotne pumpe ee biti bolji, ukoUkoje temperatura u akumulatoru viSa. Medutim, usled visoke cene dogovremenih akumulatora toplote i topiotne pumpe, ovakav kompietni sistem solarnih instalacija za grejal1ie tople potrosne vode i zagrevaQje prostorija, za sada je dosta sImp.

177 gde je 1'1 = 0,9 koeficijent korisnog delovanja ill stepen iskoriscenja. U prvom slucaju potrebna-akumulacija QAl iznosi:

QAl =

Qp

9947 kWh

O/J

Qi2

18000kWh - 13572 kWh

O/J

"

= 4920kWh

~~ masu m l vode u kojoj je akumulisana toplota iz jednacrne QAl = c ml At, gde je c masena kalicma toplote. a At"" (328.16 - 288.16) K promena temperature vode u akumuIatoru, mati

9947·3603 kJ c .>,

4.187 kJ kg-' K-' (328,16 - 288,16) K

4920 ·3603 kJ

= 105.794 kg

4.187 kJkg-' K-' (328,16 - 288,16) K Na OSllOVU poznate jednacine m '" p . c, gde je p gustina vode, a daje zapremina vode u pIVom siucaju:

au dIugom slucaju:

m, p

213.888 kg l000kgm- a

Radi uporedivanja i koriscenja vee dobijenih rezultata. proracun Cemo izvesti za istu kucu kao u prethodnom primeru. Spoijna temperaturaje i solarnom sistemu se dodaje toplotna pumpa. Potrebna tapiota kuce je Qp = 50 W m -2 • Koristan efekat solarnog kolektarajePs = (40/100) ·600 W rn- 2 = 240 W m- 2 • Koeiicijent efekta topiotne pUmpe Pk koji s:: dodaje korisnom efektu solarnog kolektora iznosi:

P,

240Wm-2

"

1.7

Odnos potrebne povrSine solarnih kolektora AK i korisne povrsine stana A, dobija se prema jednaeini:

= 213.888 kg

Za masu m2 vode u t-ojoj je akumulisana toplota izjednacine QA2 "" c m2 At dobija se:

v,

PRAKTlCNI PRORACUNI SOLARNOG SISIEMA SA TOPLOTNOM PUMPOM

rc

18000kWh - 9048kWh

"

au drugom:

QA2 =

Qil

1000 kgm- a

Amortizacija u prvom sluc.gu sadaje oka 15 godina. a u drugom ako 20 godina.

Kreditima na 12, odnosno 18 godina, godimja otplata bi tokom vremena postala manja od troSk-ova elektricne struje koja -se trosi za zagrevanje. poSto cena elektricne energije raste godiSnje u proseku za 10%. Razumljivo je da 56 preostallh 50, odnosno 25% potrcba za grejanje ove kuce, maze posHa. dopWlskom energijom ill akumulatorom toplote. Potrebna kolicina toplotne energije je Qp = 18000 kWh. a od Sunca se dobija u prvom siucaju Qa ::: 26 m1 • 348kWhm-2 ::: 9048 kWh, a u drugom slucaju Qi2 = 39m~' 348 kWhm- 2 = = 13.572 kWh. Akumulacija toplotne energije QA od leta na zimu, dobija se premajednaCini:

Qp

105.794 kg

p

tako da bi solarne instalacije u prvom slucaju stajale 735.000 dinara. a u drugom 982.500 dinara.

Prema tome ovaj solarni sistem se amortizuje za: 882.500 dinara

m,

l'

njena zapremina. izlazi

Zamenom poznatih vrednosti dobija se: = 0,13

odakle je AK = 0,13 A. To znaci da na svaki m 2 korisne povrSine ovog stana dolazi 0,13 m ~ kolektorske povrsme. Bez topiotne pumpe u pIVom slucaju bilo je potrebno 0,26 m 2 , a u drugom 0,39 rnz kolek~ torske povrsine stana. Prema tome koriscenjem toplotne pumpe, potrebna povrsina solarnih kolektora u prvom slucaju se smanjuje dVa puta, a u drugom tri puta. To znaci da se topiotnom pUmpom uStedi u prvom slucaju 195.000 dinara, a u dIugom 297.000 dinara. Sada se moze razmotdti cena i broj godina amortizacije Za kompletan aktivni salami sistem sa toplotnom pumpom, uzevsi u obzir daje cena toplotne pumpe 150.000 dinara.

446

447 I slucaj: Cena solarnog sistema bez toplotne pumpe Cena toplotne pumpe USteda na kolektorima primenom toplotne pumpe

3 735.000 din. + 150.000 " - 195.000 "

Ukupna cena solarnog sistema sa toplotnom pumpom

690.000 din.

690.000 dina 50.000 din a-I

= 13,8 a "'" 14 godina

II slucaj: Cena solarnog sistema bex topiotne pumpe Cena toplotne pumpe UMeda oa kolektorima primenom toplotne pumpe Ukupna cena solarnog sistema sa toplotnom pumpom

2 982.500 din. + 150.000 ., - 195.000 "

50.000 din a- 2

=

7

6

4

937.500 din.

Broj godina amortizacije prema sadaSryim cenama elektrienc struje iznosi:

937.500 din

8

9

Broj godina amortizacije prema sadaSrijim cenama elektrienc struje je:

18,75 a "'" 19 godina

S obzirom na staini porast cene elektricne struje, koji sada iznosi oko 10% godiSnje, ovaj aktivni salarni sistem ce Be amortizovati dosta ranije.

178 AUTOMATlKA U SOLARNIM SISTEMIMA

U solarnim sistemima runu ulogu igra autornatika narocHo automatska regulacija ukljuCivaqia i iskljuCivanja kolektorskog kruznog toka u pogonu. Ukljucivanje kolekto· ra u pogon vrSi se JX,)moCu cirkulacione pumpe termostatima i to onda kada je temperatura u kolektoru visa od temperature rezervoara ili potroSaca najmanje za 3°e_ Jednostavan i funkcionalan princip ukljuCivanja automatske regulacije u instalacije za koriscenje Suneeve energije, predstavlja sistem Danfoss, shematski prikazan na

slici 287. Funkcionisanje ovog sistema automatske regulacije odvija se u tri etape: 1. stop - temperatura u bateriji solarnih kolektora je nlZa od temperature rezervoara, odnosno potroSaca, povecane za postavljenu temperatursku razliku najmanje t = 3° C na temperaturskirn senzorima vezanim u sistem sa elektronskim diferencijalnim termostatom. Cirkulaciona pumpa je tada zaustavijena, a magnetni venti! zatvoren, pa se stoga ova etapa naziva stanje mirovanja;

2. start - ako je temperatura u bateriji solarnih kolektora viSa od temperature v.ode u rezervoaru povecanoj za postavljenu temp·"ratursku razliku u periodu od 10 do 15 rninuta, automatski se otvara elektromagnetni venti! i ukljucuje cirkulacionu pumpu u pogon; 3. akumuJacija - za vreme dok je temperatura u bateriji solarnih kolektora viSa od temperature vode u rezervoaru povecane za postavljenu temperatursku tazliku, u vodi rezervoara se akumulira Sunceva energija.

Slika 287 - 1 - Baterija solamih kolektora; 2 - tezervoar - kratkotrajni akumulator topIe \'Ode; 3 - kolektorski temperaturski senzor; 4 - akumulatorski temperatunki senzor; 5 - elektronski diferencijaIni termostat; 6 - elektromagnetsld venti!; 7 - cirkulaciona pumpa; 8 - elektrieni gnjac za dopunsko grejaqje; 9 - elektricna sklopka za ukljucivaqje i iskljuCivaqje elektricnog gr~aca;

ODELJ AK

XVIII

18. KONCENTRISANA SUNCEVA ENERGIJA I NJENA PRIMENA Za dobijanje toplote niZih temperatura od 100°C pomocu Suneeve energije koris* te se ravni solami kolektori za transfonnaciju nekoncentrisane Suneeve energije manje gustine u tepletu. Toplotna energija viSih i visokih temperatura do 1000 i viSe stepeni celzijusa moze se dobiti koncentrisanjem Sillleevih zrakova taka da se na mestu koriscenja gustina zraeenja povecava. Ovo se postiZe na viSe Meina porno6u raznih optickih sredstava. Sredstva se mogu podeliti na dve grupe: ogledala i sociva. Ogledala mogu da budu ravna (ploCe) ill da imaju zakrivljene pOVIsme. Ogledala sa zakrivljenim povrSinama su sferna. eliptiena. parabolicna i cilindricno-parabolicna, Podesnim pOstavljanjem ravnih ogledala mogu se koncentrisati Sunc.evi zraci na jedan prjjenurik i tako dobiti toplotna energija visoke temperature (,1. 288).

a)

b)

SUka 288

a) sistem ra1lllib ogledala (1.) i (2) koncentrisu Suneeve zrake na tamnu pioou (3) i zagrevajuje do visoke temperature; b) ,!stem ogledala (1) i (2) koncentriSu SunCeve zrake na cilindricnu povrsmu (3) i zagrevaju OYU povrSinu i njenu unutraSnjost do visoke temperature; c) viSe - ill poliplocasti (frenelov) sistem ogledala (1) koncentrise Suncevu svet· lost na cev (2).

450

451 Na slici 289 shematski su prbana ogledala sa zakrivljenim povrSinama:

u llii pa se umesto taeke pojavlj\!ie mali Iik kruZnog oblika. Ova opticka pojava na-

ziva se sferna aberacija i ana je eliminisana kad parabolienih ogledala.

..... ---7\.-, , ......... , ,

Ht-<_'J..

,

1

'

'

\

....

'\

~~~~~Fl EOC ---_ ..... -- -' 1 \

'-_

c)

,

\

.: /

/

\

\

I

... _ .......

/

I

\

Ovakvim sfernim ogle~ dalom preenika 1,36 m, po· lupreCnika krivine 2 ill, iiine daljine 1 m postignuta je \

...... _

2 Slika 290 - 1 - parabolicno ill sferno ogledalo; 2 - Suncevi zraci; 3 -rostilj;

-....--. -<-, \

d) cilindrieno - parabolicno ogledalo ie polucilindricna povrSina parabolicnog preseka Cija unutramja strana odbija svetlost. ParaIelni Suncevi zraci posle odbijanja koncentrisu se dill ase AB, taka da ovo ogledalo urnesto tackaste ima pravolinijsku Ziiu u kojoj se stvara toplota visoke temperature koja se moze iskoristiti postavljanjem cevi duz 080 ogledala. Na slici 290 shematski je prikazan princip upotrebe solarnih koncentratora za pripremu hrane kuvanjem ill prZenjem.

temperatura od 150°C u ziti. Za vreme od 2 casa tem-

I \

..............::

I

--

co Stika 289

peratura mase vode od 40 kg povi.sena je od 18 do 45°C. Na slikama 291- 295 prikazano je nekoliko solarnih koncentratora.

aJ sferno izdubljeno iIi konkavno ogledalo SO ie dee povrSine sfere (kalota) <:iia unutramja strana odbija svetlosne zrake. Duz CT izmedu centra krivine ogledala C i njegovog temena T je polupreenik krivine ogledala. Dui AB kqja spaia kraieve krainjih poluprecnika krivine ie precnik ogledala, a ugao izmedu krainiiJi polupreenika krivine ogledala je otvor ill apertura sfernog ogledala. Na Sredini izrnedu centra krivine i ternena ogledala nalazi 80 fiz. iIi fokus F. Prava TFC ie glavna opticka osa ogledala. Svetlosni zraci. koji padaju na ogledalo paralelno glavnoj optickoj osi seku se u Ziti. Zbog velike daljine, Suneevi zraci padaju paralelno na ovo ogledalo i koncentrim se u ZlZi gde se stvara toplota visoke temperature koja se moze prakticno koristiti; b) eliptieno iIi elipsoidalno ogledalo EO ie deo povrSine elipsoida ciia unutrasnja strana odbija svetlost. Svetlosni zraci koii polaze iz iedne ZlZe F, posle odbijania od ogledala prolaze kroz drugu ZiZu F 1 ; c) parabolieno ogledalo PO ie dee povrsine paraboloida Ciia unutraSnja strana odbija svetlost. Kada Suneevi zraci padnu na ovo ogledalo, pesle odbijanja koncentrisu se u illi F i daju toplotu visoke temperature koja se moZe praktieno koristiti. Preimucstvo parabolicnih ogleda1a u odnosu na sfeme je u tome &to imaju manju sfernu aberaciju. Nairne. kod sfernih ogledala. paralelni svetlosni zraci ne seku se svi

Slika 291 - Parabolicno ogledalo precnika 0,95 m sa hromiranom povrSinom za refIektovanje Sunceve svetlosti na kome je monti· ran uredaj za kuvanje hrane

Stika 292 - JednostavOl urei'aj za kuvanjc hrane Suncevom energijom pomo6u parabolicnog ogledala koji se koristi u Indiji

452 453

Stika 293 - Lamelarno cilindricno-parabolicno ogledalo za koncentri~ sar\ie SunCevlh zraka u iiinoj Uniji

Slika 295 Sistem cilindricno ~paIabolicnih ogledala sa mehaniz~ mom za navodenje

pre~

rna Suncu

Stika 294 - Celovito pa~ rabolicno ogledalo sa montiranim uredajem za kuva~e hrane i cilindricno-parabolicno oglcdalo

hlIjada stepeni Celzijus•. Na primer, parabollenim ogled.lom precnika 0,5 m i prijem. 2 nom povrSinom od 0,25 m postiZe se temperatura i do 1200°C tako d.a se u ii:l.i mogu busiti Cellen; limovi debljine do 1 mm. Treba se podsetiti da je ovu osobinu koncentratora Sunceve energije poznavao jos slavni grcki fizicar i matematicar Arhlrned. On je u III veku pre naSe ere pomotu izdubljenog sfernog ogledala Cija je Zizna daljina zbog male zakrivljenosti lznosila viSe stotina metara spatio rimske brodove pri opsadi Sirakuze.

181 SOLARNE PECl

Izrada celovitih· ogledala sa zakrivljenom povrSinom tehnologijom ravnih ogledala dosta je komplikovana i skupa. Stoga se za konstrukciju ovih ogledala koristi jednostavnija tehnologija koja se sastoji u tome da se na sferne, parabolicne i cilin~ricno.parabo. Hene povrSine napravljene od metala ill plasticnog materijala, postave poliplocasta o~~. dala. Umesto ogledala na ove povrsine mogu se postaviti specijalne aluminijumske folije Sa dobrim stepenom refleksije svetlosti. Razumljivo je da ova jednostavna ogledala kao koncentratori imaju veeu sfernu aberaciju i vece rasipanje svetiosti, tako da je i neSto . nfra radna temperatura. Pored malih koncentratora Sunceve energije koji se priroenjuju u domaCinstvu za pripremu jela, konstruisani su i yeti koji se primenjuju u industriji za topljenje ~ b~Se­ nje metala. U zizi ovih koncentratora moZe se dobiti toplota temperature od neKoliko

Solarne peCi., pocev od manjih za primenu u dOffiaeinstvu do ogromnih industrijskill peci, konstruisane su i pomotu poliplo castih ogled ala. Na primer, Manja Telkes je u Njujorku napravila Suncev stednjak ciji se kom":en~ trator sastoji od eetiri ravna ogledala postavljena iznad termicki izolovane l.'Utije (slika 296a i b). lzolacija kutije je izvedena stiroporskim ploearna debljine 5 em postavljenim OJ

6

5 4

1 2 3

Slika 296 -1-- Termicki izolovana kutija; 2 - aluminijumska folija izmedu ploca; 3 - aluminijumska folija sa unutraifuje strane; 4 - drveni ram; 5 - staklcni poklopac; 6 - eetiri ravna ogled ala; 7 - sud za kuvanje

454

455

u dva slqja izmeau kojih se nalazi refleksioni sloj od alumunijumske folije. Unutralnjost kutije je nacinjena od kartona oblozenog aluminijumskom folijom sa lUlUtraSnje strane. Nagib koncentratora je ravan geografskoj mini mesta u kome se nalazi solami stednjek. Refleksione povrSine su ucvrseene u drveni ram kutije koja se zatvara staklenim poklopcem. Prilikom upotrebe sudovi za kuvanje se stavljaju u kutiju, a zatim se kutija pokla· pa staklenim poklopcem. Prilikom prenoSenja koncentrator se skida sa kutije. Sa ovim solarnim stednjakom su vr!ene prakticne probe zagrevanja vode i prip· remanja brane i rezultati su zadovoljavajuci. U toku 3 casa 5 Utara vode zagrtjano je do 70'C, odnosno 80'C, !to jezavisilo od spoljalnjih uslova (oblak, vetar). Prazna kutija stednjaka se zagreje do temperature 150°C u roku od pola Casa. U toku 1·2 casa postise i viSe temperature. NajviSa temperatura postignuta u kutiji ovog solarnog Stednjaka iznosi 180°C. Zu

Poznato je da je jOg 1946. godine u francuskom gradu Odeillo (Odejo) u francus· kim Pirinejima sagraaena najveea solarna pee na svetu (sl. 298 i 299).

Stika 299 - Paraboli~no ogledalo

Slika 300 - Paralelna poliplo~asta ogledala

Parale1ni Suncevi zracizposle odbijlll1ia od ogromne povrsine parabolicnog ogle. dala kOla lZl1~Sl oko 2000 m ,koncentnm se u llii ogledala i u njoj proizvode toplotu od oko 4000 C. I pored toga !to je intenzitet Suneevog zracenja za Odtjo ako 600 W m Z 1 Sto post.OJe dosta veliki gubici, ova ogronma solarna pee ima snagu od 1000 kW. Pom?cu ove .?eCl ~oz.e se u toku ~ednog casa Sun~vom energijom istopiti do 200 kg r~ih m~ter:g~a cIJa J.e tacka toplJenja ispod 4000 C. Stoga je razumljiv znacaj ovakVlh solarnih peel, naroCito s obmom na energetsku krizu. Stika 297

Slika 298 - Solama pee u radu pri topljenju ruda i metala

Slika 297 predstavlja shemu principa rada ove ogromne solarne peei: svetlosni zraci (I) padeju na sistem paralelnib ravnih ogledala (2) i odbijeni se paralelno usmera· vaju na dZinovsko parabolieno ogledalo (3). Odbijeni od parabolicnog ogledala svetlosni zraci padaju na objekt postavljen u Ziii ogledala (4). Od 1946. godine, kada je prof. Feliks Trombe konstruisao solarnu pee u Odeju, ona je stalno usavrlavana taka da j< 1970. godine sa snagom od 1000 kW bila najveca na svetu. Ogromno parabolieno ogledalo visoko je 39 m, siroko 54 m, a Zima daljina mu je 18 m. Sastavljeno je od 9500 specijalno obraaenib ravnih ogledala veliC!ne 45 em X x 45 em. Iako parabolicno ogledalo svojim velikim otvorom dobro prati prividno kretanje Sunca u toku dana, poliplocasta ogledala tzv. heliostati usmeravaju svetlost ka parabo!icnom ogledalu (s!. 300). Heliostat se sastoji od 63 ravna ogledala, a svako od njih, od 180' malih ravnih ogledala.

182 SOLARNI TORNJEVI

U. poslednje :reme u ~elom svetu je otpocela izgradnja solarnib tomjeva (kula) ~a .d0b:ganJ~ elektr.l~ne energ:ge ..po~oeu SlUlceve. Principijelna shema ovakvog postroJen)" data Je na s1iCl 301. Odb~eru od heliostata (I), Suncevi zraci se koncentrisu na

Stika 301

457

456 rezervoaru (2) sa vodom i pretvaraju vodu u paru. Vodena para dospeva u parDi kotao (3), a odatle u parnu turbinu (4). Dobijena energija parne turbine transmisijom se prenosi na gene-

rator elektricne struje (5), a odatle u mrew (7). Kon· denzovana tapia voda sImpIja Se u rezervoarima (6). Na slid 302 prikazana je fotografija jednog ovak.vog postrojenja u Jmnoj ltaliji. Slican projekat je izveden u Francuskoj 1980. godine i to najpre snage 3000 kW, a zatim 10000 kW. U Sovjetskorn Savezu izgraaeno je ovakvo postrojenje snage 100MW. U sadaSnjoj ed svetske· energetske krize ova postrojenja postaju sve znacajnija i grade se sirom sveta, u SAD, J apanu itd.

Slika 302

183 OPTICKA SOelY A KAO KONCENl'RATORI

Kao Sto je reecHo, za koncentrisanje Suncevc energije, osim ogledala, koriste se i optiCka so ci va. Providna tela, koja su ogranicena dvema krivim povrSinama ill jednorn kdvom i jednom ravnom povrSinom, zoyu se opticka sociva. Najcesce su opticka sociva ogramcena dvema sfernim povrSinama ill jednom sfemom i jednom ravnom pOYfsinom pa d)

Q)

o

F

F

Slika 303

: ~

~ ,

,

F

se takva soCiva nazivaju sferna sociva ill jednostavno soCivo. Razlikuju se dye grope so~ Civa i to ispupcena (konveksna) ill sabirna soCiva i izdubljena (konkavna) ill rasipna soCiva. Za koncentrisanje Slll1Ceve energije koriste se sabima soCiva. Na slici 303 prikazana su soclva koja se koriste za koncentrisanje Suneeve energije.

Obitno bikonveksno socivo (a) se reile koristi zbog velike sfeme aberacije (AB). Sotiva b), c) i d) su tzv. Frenelova(Fresnel, 1820.) soCiva i ona se najtesce korl.. te za koncentrisanje Suneeve svetlosti. Ova sociva se nazivaju jos i prstenasta, jer su sastavljena iz prstenova isecenih sociva sve vecih polupre cnika, tako da imaju veoma malu sfernu aberaciju.

a) Slika 304 -, a) 1 - Staklena cev obraz\\ie efekat staklene baSte; 2 - vaz.duh kao izolator; 3 - cma cev; 4 - tecnost; b) 1 - Staklena cev; 2 - crna zvezda za viiiestruko odbijanje svetlosti tako da se apsopcija poveeava za 15-2<:1%; 3 - tecnost;

c) 1 - Staklena cev; 2 - cma tecnost;

@l~ 4

b)@I~ 3

c)

.~

U Zite 'fernih ogledala ill sociva stavijaju se staklene cevi ram dobijanja toplote visoke temperature. Popreeni preseci ovih cevi dati su na slici 304 a, b, c.

ODELJAK

19. SOLARNI

XIX

BAZENI

Grejanje potroSne vade i vade u bazenima nzgjednostavnije i najjef~e se postiZe kortscenjem Sunceve energije. Prema raspoloZivim, pribliinim podacima, uz nasu mO!&cu obalu se u toku ploIeea, leta i jeseni za potrebe grejanja potrome vade i bazena tro!i aka la' kWh energjje. To znaci da pri koeficijentu korisnog delovanja kotlovskog postrqjenja ad 75%. u taku jednog casa izgori aka 120 tona nafie. mazuta ill ulja za lozenje. U toku izgaranja ove kolicine navedenog gonya, u atmosferu se ispusta aka 4.106 m 3 h-1 gasova. Ovi gasovi svojim Stetnim sastojcima zagaduju Zivotnu sredinu zbog cega ana postaje nepIijatna i nezdrava Za coveka. KoriS6enje Sunceve energije za dobijanje tople potrome vade i grejarge bazena u primorskim i ostalim krajevima sa dosta sunca moguce je bez vecih investicionih ulaganja. Ovo je razumljivo,jer u letnjem i prelaznom godiSrYem periodu su potrebne niZe temperature Za zagrevanje vade i bazena. Prema sadaSnjem stanju u razvoju solarnih instalac~a u naSOj zemlji moze se naj ~ manje 25% toplote dobijene izgaranjem nafte i njenfu dertvata ustedeti koriscenjem direktne Sunceve energije za dobijanje topIe potrome vode i zagrevanje bazena. Na taj nacm bi se uStedelo svakog casa najrnanje 30 tona naftinih derivata kojih svakog dana itna sve manje i postaju skup~i. USteaene kolicine naftinih derivata stavile bi se na ras* polozenje indusmji ruane, lekova, tekstila i dr. Sern toga, zagawvanje zivotne sredine smanjilo bi se svakog casa Za eko 106 m} .

191 VRSTE I ZAGREVANJE BAZENA

Bazeni mogu biti izgraaeni na Q-;vorenom i u zatvorenam prostoru pa se stoga dele na otvorene i zatvorene. KoriS6enje otvorenih bazena u primorskim kr.gevimamogu· ce je tokom pet meseci, od Inaja do septembra. Dogrevanje vode U otvorenom bazenu za 1 do 3°e VIS se pomocll nafte, gasa ill elektticne struje. Medutim, za;;.."'Cvaqje se moze uspesno postici kotiscenjem solarne energije. U tom cilju zidove bazena treba obqjiti erno ram upijanja toplo1nog Suncevog zracenja. Sern toga, bazeni se pokrivaju tamnom folijom ram zagrevanja vode difuznim Sunl'::evim zracenjem i SIDaI\1ivaJ1ja toplot*

461

460

nih gubitaka. Za vreme suncanih dana hazen se otkriva i voda se zagreva direktnim Sun<5evim zracenjem_

folije su pokrivene staklenom plocom iii providnom tankom foljjom taka da je iskarisCep. i efekat staklene baSte. Sve 08talO je isto kao na slid 305. pa su i cifarske aznake iste. Komplikovaniji, ali i efektniji plasticni apsorber sa otvorenim krufnim tokom vo6 de zagrevanje bazena shematski je prikazan na slici 307. Dve prividne folije (I) i (2)'su na ivicama sastavljene tako da se izmeuu 3 njih moze uduvati vazdub (3). Voda iz rezervoara (11) pomoeu ciIkulacione pumpe (10) dospeva u plasticnu vrecu (4) cija je osnova od erne dobro izolovane plasti1 ke (5), koja apsorbuje Suncevo zrace!\ie. Japod plastiCne vrece nalazi se vazduSni madrac (6) i izolatorska podloga (7). SIlka 306 V oda koja iz bazena dospe u plasticnu vreeu, z~va se s~ gomje .~trane direktno Suncevom energijom jer Suncevi zraci prolaze kroz gO!l1Je proVldne fotiJe. Sem toga ova veda se zagreva i indirektno Suncevom

I

l

192 SOLARNI SISTEMI ZA ZAGREV ANJE BAZENA

Za zagreva1\ie vode u bazenima uglavnom postoje dva razlicita solarna sistema i to apsorberski i kolektorski solami sistem. U apsorberskom sistemu voda bazena protice izmeau apsorbera i zagreva se Suneevom enersijom u svom kruinom toku. OvaJ sistemje veomajednostavan ijeftin tako da .ve viSe preovlauuje. Njegova niska eena i jednostavna montaZa Cine d. se u1aganja u ovaj sistem amortizuju za 4-8 godina. Kad se uzmeuobzir daje vek trajanja ovih solarnih instalacija 20-25 godina, izlazi da se s obzirom na dUZinu amotrizacije, bazen besplatno zagreva oko 15 godlna. Kolektorski salami sistem za zagrevanje bazena je isti onaj koji se koristi uopste za dobijanje tople potrome vode i grejanje prostorija . Baterijaravnih solarnih vodnih

kolektora vezana je sa cevastim izmenjivacem toplote postavijeniro u bazen taka da bazen predstavlja ustvari akumulator tople vode.

193 PLASTICNI APSORBERI ZA ZAGREVANJE BAZENA Najjednostavniji plastitni kolektori za zagrevanje bazena su gumeni iii plastieni duSeci koji se koriste na plaZama, samo treba da budu obojeni cmom bojom radi bolieg apsorbovanja Suntevog zraeenja. Na slici 305 shematski je prikazan poprecni presek solamog bazeI na (1) sa gumenim ill plasticnim apj j sorberom (2) i termiCkom izolaeijom (3). 'fll, II, Nacin zagrevanja bazena pamo3 eu apsorbera je jednastavan. CiIku4, ~ 5 laionom pumpom (4), najeesce je dovolj an fIlter iii povratna pumpa 1 bazena, voda bazena se sprovodi izmeau plot. iii kroz cevi apsorbera tankih zidova obojeulb u erno. PloSIlka 305 te i cevi apsorbuju Suntevu energiju i apsorbovanu toplotu predaj u vodl bazen•. Zagrejana voda se vraCa u bazen slobodnim padom (5). Tako s. same jed-

9

1j2

t

10

l

0

rum proiazom vode kroz apsorber, temperatura vade u bazenu mote da povisi za 4 C. Ovakv:im postupkom temperatura vade u bazenumoze dostici + 30°C. Pri ovakvoj primeni apsorbera sa otvorenim kruznim tokam vade za zagrevanje vode u bazenima, treba obratiti patnju na apsorber. Na slici 306 prikazan je isti sistem sarno se apsorber (2) sastoji iz dYe talasaste taCkasto zavarene erne folije. Sem toga,

11

SIlka 307 energijom koju je apsorbovaia erna podloga plasticne vrece. Kada temperatura vode u apsorberu postane veca od temperature okoline, izmedu folija (1) i (2) se automataki uduva vazdub i prekine veza vode u apsorberu sa okolinom. Na taJ nacin se euva topIota vode u apsoroeru. Ulaznom slavinom (8) i izlaznom (9) moZe se regulisati kOlieina vode u apsorberu. Zagrejana veda iz apsorbera se vraca u bazen.

Toplota dobijena ovim solarniru sistemom u taku jednog casa po m2 odgovara toplotikoja se dobija oko oko 10 litara nafte.

462

463

Na shci.308 dalaje shema sp,ganja plasticnih kolektora sa bazenom. Pri izboru apsorbera treba imati na umu da u vodi ima krecnjaka i veorna agre~ sivnih hemikalija, na prbner, hlora. Trajanje ovakvih ureilaja zavisi takode od otpora

Zagrevanje vade u bazenima pomocu baterije solarnih kolek. tora koriscenjem cirkulacione pumpe i automatSke regulacije prika· zaCe se na shem; IMP IK 0 Ljub· Ijana (s1. 310). Temperaturski senzOr za tee:· nOS! (1) izmeri temperaturu vode

u solarnim kolektorima, a

sen~

zor (2) ternperaturu vode na izlazu iz bazena. Razlika ovih temperatura pojavljuje se na tern· peratumom diferencijalnom regu!atoru (3). Kada temperatura u solarnim kolek-torima postane vi-

3

5

za temperatursku razliku, tempera_

2

turni diferencijalni regu· lator otvara trokraki elsle· tromotorni regulacijski ve· nti! (5) dok se ne dostig· ne potrebna temperaturna razlika. T oplotna energi· ja se na t'!i natin pre·

Slika 308 - 1 - Plasticni kolektori;.2 - bazen; 3 - ciJkulaciona pumpa; 4 - diferencj alni tennometar; 5 - bazenski temperatunki senzol; 6 - kolek torski temperaturski senzor

koroziji i delovanju ultraljubicastog Suncevog zraee!jja, kao i cd promene vremena. Posebne osobine koje treba da zadovolji apsorber u pogledu materijala i konstrukcije jesu: - cevi izraOene od tvrdog crnog polietilena. - erne cevi izraaene od mek.e smteticke materije sa mogucno5Cu savijanja u spiralu ill zmijoliko, plocasti crni apsorber od meke sinteticke materije sa kanalima, - vazduSnijastuci ocrnjeru. sa abe strane. Razurnljivo je da se navedeni sistemi plasticnih apsorbera sa otvorerum kruZnim tokom vode za zagrevanje vode u bazenima moze koxistiti u krajevima u kojima nema opasnosti od zamrzavanja.

194 KOLEKTORSKI SISTEMI ZA ZAGREV ANJE BAZENA

U toplijim krajevima, kao sto je naSa ladranska ohala, rome se koristiti

Slika309

Sa cd temperature vode u bazenu

nosi iz kolektora u bazen. Kada temperatura u sola.rnim kolektorima posI I tane niu od temperature 2 I vode u bazenu zbog odaI ~-4 va!jja toplote bazenu ill M 5 oblacnosti. ternperaturni diferencijalni regu!atorpre· ko veze zatvara trokraki elektromotomi regulacijski ventil, sve dotle dok se ne postigne potrebna tern· Slika 310 peraturska razlika. Regu. . . . . lator (4) sprecava pregre· van)e vode u bazenu. U s!Stem)e ukljucena ci.rkulaciona pumpa i filtar F.

r

tenno~

sifonski sistem (s!. 309). U tom slu6'!iu baterija solarnih kolektora (I) nalazi se nize od bazena (3). Voda zagrejana Suncevom energijom iz baterije solarnih kolektora penje se navise (2), ulazi u bazen i meSanjem zagreva vodu u bazenu. Voda iz bazena slobodnim padom (4) dospeva u solarne kolektore i panovo se zagreva Suncevom energijom. Radi sigumosti za sluc~ kada nema dovoljno sunca, u sistem se moze ugraditi i jedna cirkulaciona pumpa.

195 SMANJIV ANJE TOPWTNIH GUBITAKA BAZENA

Pri zagrevanju bazena solarnom energijom od velikog je znacaja da se gubici energije svedu na najrnanju mogucu memo Otkrivanjem bazena noeu i kadaje oblaeno, odnosno kada apsorber ne radiI potrebna povrSina apsorbera, odnosno potreban broj solar-

464 nih kolektora, mogu se prepoloviti. Treba imati u vidu da gubici toplote mogu da budu veliki naroc;ito na gomjoj pOVISini vode i na zidovima bazena. Do 90% od dobijene toplote u bazenima pomocu Sunceve i dopunske energije moze se izgubiti usled ispa. ravanja, konvekcije i infracrvenog zra6enja. U zavisnosti od velicine bazena i gamje povrsme vode, oko 0,5 do 1,5 lim. vode ispan za 1 ~as, tako da se bazen mora cesee puniti.Ovaj gubitak se maze smanjiti pakrivanjem i atkrivanjem bazena tankim falijama.

465

prikazuje kookretni eksperimentalni bazen jedan ad najvecih u Evropi izgraden u Vilu (Wiehl, Westfalen) u bJizini Kelna, Zapadna Neroacka. Do 1974. godine, za zagrevaJjje vade u bazenu, dobijanje tople vode i zagrevanje prostorija bile je potrebno da se e1ek-

196 ZAGREVANJE BAZENAPOMOCu DVA ODVOJENA SOLARNA SISTEMA

Kotisc'"1ie solarnih kolektora za zagrevaJjje maJjjih bazen. nije podesno zbog do· bijanja temperatUra do 90°C. Meautim, kolektoriski sistem je podesan za zagrevanje vecih bazena, naro~ito u halama. U tom slucaju so kotiste dva odvojena postupk. pti zagrevanju bazena solarnom energij om. U prvom postupku se krumim tokom voda zagrejana u solamom kolektoru preko izmenjivaca toplote prenosi na vodu u bazenu. U drugom krugu se pomoeu pumpe voda iz hazena dovodi u izmeujiv.c toplote i ponovo vraea u bazen. U ,velikim halama sa bazenima za plivanje izmedu dva navede~ na kruZna toka ukljucuje se toplotna pumpa. Njen zadatak je da povisi temper.turn radnog f1uida salamog kolektora i tako poveca energetski efakat. Razumljivo je da salamo grejanie malih bazena u individualnim zgradam. i velikih bazen. u halama, moze da so poveze sa soJaroim instalacijarna za dobijaJjje tople pot· rolne veda i grejaJjje prostonia, kao Ito ie ptikazano na datoj shemi (s!. 311). Shem.

Slika 312 - AVionski snimak sportskog centra sa solarnim bazenom i sportskim halarna

tricnom strujam obezbedi energij. od 700.000 kWh za seZOnu od 5 meseeL instalaei. jom 1100 solarnib kolektora ukupne povrsme 1485 m' elektricna strujaje zamenjena solamom energijom izuzev 70.000 kWh (10%) za pogonake uredaje. Za povrSinu od 3000 m'. pottebnu Za smeltaj kolektora iskoti!Ceni su krovovi dye hale koje sluze za letnJe

1

energije.

zimske sportove. Zamrzavanje vode za kliZaliste vrSi. se takoGe pomocu solarne

197 PRORACuNI BROJA KOLEKTORA ZA SOLARNE BAZENE

U odeijku ° solarnim bazenitna razmotren! su zatvoreni i otvoreni solami bazeni. Ovde ce se taZIllotriti nacin odrec1ivanja broja solarnih ravnih kolektora za zagrevanje vode u bazenima. . ZagtevanJe zatv~:nih bUena u baJama Suncevom energijom leti je relativno jednostavno, Jer voda u bazenu SlUZl lStovremeno i kao akumulator toplote (s1. 313). Ravni solarni vodni kolekt?r je ~ oVom sluceju ve~ma jednostavan: sa jeduim staklenim pokrivaeeffi ill bel llIega. Pomocu clIku~Clone pum~ voda lZ ~ena dospeva u solatni kolektor odakle se pOsle zagrevanja Suncevom ~~\lom slobo.dnim ~~om "(termosifonsk~ vraca u bazen. Ovakav solarni sistem je jednokruzru 1una dosta velikl koefiCijent korisnog deloval\la. Za odredivarlje potrebne kolektorske povrb u odnosu na velicinu povrSine nivoa vode u bazenu, potrebn~ je da se odredi masa mi vade koja se izgubi usled isparavaIija u toku dana po 1 m2 slobodne povrSine vade u bazenu. Ova masa iznosi ptibliino; Stika 311 - 1 -Otpadna voda; 2 - voda za tu~; 3 - tus; 4 - otpadna voda od tuSa;S - otpadna voda; 6 - povratni isparivac; 7 - ventili; 8 - skupljac otpadne vode; 9 - otvoren bazen; 10 - rezervoar za

grejanje prostorija; 11 - teZerYOat za toplu vodu; 12 _ kondenzator; 13 - potrebna topla voda; 14 - skupljac; 15 - ledena povrSina; 16 - podZemna VOda; 17 - bunar; 18 - solami ko}.ektor za tusi grejanje; 19 - solarnikolektor Za zagrevanje otvorenog bazena

mi

=:

0).5 kgm- 2 h- 1

""

3,6kgm- 2 d-

'

Kolicina toplotne energije Qi kojaje pouebna da ispari masa vade ad 1 kg,iznost

Qil

= 0,69

kWhkg- 1

466 467 Prema tome za isparavanje

31> kg vode potrebnaje toplo~a en01'gija:

Qp = mjQil"'" 3,6kgm-'d- 1 .0,69kWhkg- 1 = 2,484

As

2:5kWhm-2 d- 1

t.

tricn~. en~e. TenniCki efekat toplotne pumpe doprinosi da se iskoristi 11% indirektne SUnceve energ:oe dobuen od vazduha i vade okoline, podzemne vode i dr. DirektnaSunceva energija ucestvuje

Na osnovu ~agrama na wei 251 vidi se da je kotisna Sunceva energia Q, koja se moze kON ristiti u letnjem periodu pomoeu ravnih soJarnih kolektora Q8 :: 2 kWhm-1d- 1 • Na nacin odnos

Qp ~ -

2;5 kWhm-'d- 1

2kWhm-2d- 1

cJ

"

= 1,25

"

35%

pokazqje da je potrebna toplotna energia za zagrevRJ1je bazena l;ZS puta veta od Sunceve energije koja se moze koristiti po 1 ml na dan. To znaci da je za SViki m' slobodne povdine vade bazena

>

21'/,

./

3

/ I/;

/1*-

!)'

2

V Slika 314 Slika 313 - 1 - Ravni vodni solazni kolektor; 2 - bazen; 3 - cirkulaciona pumpa; 4 _ kataa za dogrevanje vade; 5 - gasni ill elektri¢ni grejac;6 - dovod tople vode iz kolektora·u bazen; 7 - dovod tople .vode iZ kotla u bazen; 8 - dovod hladne vode u kotao i bazen; 9 - isputtarde vode iz bazena l

potrebno oko 1,25 m kolektorske povr§ne. Odnos potrebne toplotne energije Qp za zagrevaqje bazena u toku dana po 1 m2 slobodne povrtine vade u hazenu i Sunceve energije Q, koja se mole koristiti dnevno po 1 m2 u letI\jem pe~ riodu je znatno nepovoUnii za otvonme bazene u slobodnom prostoru. Pored isparavanja vade bazena u ovom slue"u treba da se uzme u obzir gubitak toplotne enelgije konvekcijom. Ukupni gubici toplotne enargije sada ixnose oko 4 kWhm-2 d-1 tako da je u OVOrn slucaju potrebno pribliino 2 m2 kolektorske povrtine po 1 m2 sIobodne povrSine vode u bazenu, bez ugra4ivanja posebnih ured~a za uitedu toplotne energtie. Treba napomenuti da u oba slucl\la nisu uzeti u obzir gubici toprotne energ,ije pri transm~i i dodavanju sve.ze vode bazenu. U izlaganju 0 solamim bazenima receno je da se ure4qjima za otkrtvatje bazena u vremenu kada se ne koristi maze uitedeti oko 50% potrebne kolektorske povrfine za zagrevanje bazena. Daiib 15% moze se uitedeti rekuperactiom toplotne energie kori!Cenjem otpadnih voda za zagrevanje vode u bazenu. Tako se, na primer, u letrdem periodu u~tedi 65% primarne energje za zagrevanje vee pomenutog ogromnog eksperimentalnog bazena u Wiehl-u. Na slid 314 shematliki je prikazan raspored preostalih 35% potrebne korisne energ:ije za ovaj otvareni hazen sa uredajima za otkrivanje i primenu principa grejatUa rekuperacijom kori§Cenjem tople otpadne vade. Od 1(1% primarne enetgve (ugai, nuklearna energva), 7% se gubi u elektricnim centralama i transportu pIi promenama i pripremi ove energije za primenu, take da se koristi 3% dobijene elek.~

/

V

Vi

i ,

i

',5

Stika 315 - a - Predsezona; b - glavna sezoa-b - nepokriveni hazen; c ~ predsezona; d - glavna sezona; c...:l - pokriveni bazen

sa 21% energ.ije u bilansu korisne energje ovog bazena. Cesto je. z~

0

1//(i.. :

, ~

2

,

V~

6

7

,

/

" , 4

ij

I

" " ",

-6

I

, /

~umpu petrebne

da se odredi zavisnost

~medu

odnosa povrSine solarnih

kolekto~

ra prema .~ovrSiru mvoa vode ~ slObo~om bazenu i porasta temperature vode u bazenu. Na slici 000 shm.natsJ:ti Je pIikazana OVa ZaVlSnost 1 to za nepokriven i pokriven bazen u gIavnoj sezoni i predsezoni

kon~ellJa bazena.

. Na apscisnu OSU (sL 315) prenesene su vrednosti odnosa povrSme kolektora prema povrSini mvoa vode u. bazenu, ana ordinatnu osu porast temperature vode u bazenu u °C. Na pnmer,zaAK/AB= OS, dob~a se za nepokriven bazen: - u ptedsezoni - u glavnoj sezoni

a zaAK/AB = 2: - u ptedsezoni - uglavnoj sezoni

At= 8 ~oC At= l1,5c C

Za pokriven bazenzaAK/AB =- 0,5:

- u predsezoni - uglavnoj sezoni a zaAK/ AB = 2: - u predsezoni - u glavnoj sezoni

at= SoC at=- 6°C

at= usoe at"" 16°C

. Primer: Odrediti uhedu i broj godina amortizacije solarnih instalacija primellienfu za zagreYaqJe vade u otvorenom bazenu cije su dimenz.ije 10 m X 10 m X 2 m Suncevom eneIgijom.

468 2

AB = 10m ·10m "" 100m

AK = 1,25 -100m 2

2

""

125m

AKIAB = 1,25 PIeroa slid 315

zaAKI An '" 1,25 dobijase;

_ u predsezoni _ u glavnoj sezoni

il.t=

7°C

At= 10°C Aka 5e uzme U obZiI daje srednja vrednost temperature vade u bazenu pre zagrevanj~ 15°C: onda izlazi da je tempexatura vade u bazenu posle zagrevanja u predsezoni ~2~~. a u gla';l0J sez~: ZSoC, 510 odgovara pottebama. Nita temperatuta u predsezoni 5e mofe POVlSlti doglev~em. a Vl temperatura u glavnoj sezoni 5e sniiava ce~im dod~vanjem sveze. vode zOOg veeeg brOJ~ kupac:t: Za odredivanje uM.ede i broja godina amorttzacoe, potrebno Je da se odrede troSkou za svakl sluCa,j. Pritom treba imati u vidu da su salami kolektoIi za zagrevat\ie bazena jednostavni. i prema tomejeftiniji. 2 500.000 dinaIa 125m~ solarnih kolektora X 4000 dinm+ 100% troSkova za ostaiu opremu salarnih instalacija (cirkulaciona pumpa,automatska regulacija, ern i dr. kao imontiIanje opreme)

500.000 &nara

Ukupno: 1000.000 dinara Za zagrevanje ovog bazena naftom potrebno je 70 litara nafte dnevno, sto za jednu sezonu izllosi:

70Id- 1 ·S ·30d = 105001 10500 1·32 dinara r

1

::

336000 dinaIa

Prema tome ubda ujeGnoj sezonije 336000 dinara; Broj godina arnortizacije iznosi: 1.000.000 dinam

336000 dinaragodina- 1

::

2~76

godina

J::!

3 go dine

ODELJAK

XX

20. SOLARNE SU8ARE I DESTILATORI Vekovima su ljudi suSili sve1e voce. powee i meso da bi obezbedili hranu Za zimski period. Za tu svrhu ljudi su koristili Suncevu energiju kao najprikladuiju i najjeftiniju. Danas se Za ocuvanje hrane koriste friZideri i zamrzivaci, ali u krajevima gde nerna elektricne struje jos uvek se koristi Sunceva energija. U novije VIeme vece susare umesto Sunceve energije koriste skupu i deficitarnu energiju fosilnih gonya, iako se ova energija moze potpuno ill delimicno zameniti solarnom energijom. Ovo narocito vaZi za manje suwe koje se megu koristiti u doma6instvirna za susenje v06a, povrea i mesa, u agroindustriji za suSenje iitarica i duvana, U gr.aevinarstvu Za susenje cigle i dr. Jednastavna salama su~ sara za susenje Zitarica prikazana je shematski Da sliei 316. SUneevi zr.ci (1) padaiu n. staklenu ill plasticnu providnu povrsinu (2), koiom ie pakrivena jedna s~ ~~ nog sanduka (4). Izmedu pro· vidnog pokrivaca i dna sanduka ie meiluprostor (3) u Kojima se ventilatorom (5) uduvava svei vazduh. Dno drvene kutije je obojeno crno taka da so u prastoru (3) stvara efekat staklene baste. Zagrejani vazduh kroz Siru gumenu ill p1asticnu cev (6) ulazi u prostoniu (7) i suli iitarice. U naSim krajevima nagib sanduka premo hon· zonID u vrerne SU8enia utaStika 316 rica treb a da bude 60 0 •

470 471 Prakticno je utvrlieno da kukuruz koji se sum na ovaj naCin ostaje svez do nar~.d­ ne setve dok ostali dec kukuruza zbog vlage se kvari i postaje gotovo neupotrebljIV. Ve~a Sll jednostavne male solarne susare za upotrebu u domacinstvima naroCito na selu. POIIloCU om suwa koje se mogu napravi'ti po principu ,,madi sam" mogu se suSiti Sljive, jabuke, smokve, masline i drugo voCe, kao i r8Zno povrCe. Ovakva solarna susara prikazana je shematski na slici 317 . Drvena ill plasticna kuti· ja (1) u unutra!njosti pokri· vena je crnom metalnom folijom, a spolja dobra izolovana i pokrivena:-- koso postavljenom providnom plasticnom folijom ill staklenom plocom (2). Suncevi zraei (3) prolaze kroz ovu providnu povrSinu i ulaze u unutraSnjost kUtije. Sitno iseckani materijal za suaenje postavlja se na poeinkovanu Zicanu mreiu (4) ispod koje se nalazi jedna erna izbUSena metalna ploca (5). Mreza sa materijalom za suSenje moze se izvuei iz kutije kao Iadiea iz stoIa (6) da bi se uzeo osuSeni i postavio nov Slika 317 materijal za suSeI1ie. Kada se u kutiji uspo,tavi efekat staklene baste, kroz otvore (7) na dnu kutije ulazi svez vazduh koji se greje u dodiru sa ernom placoID pri prolazu kroz rUene otvore. Na taj nacin materijal se brzo su5i istovremeno direktnim Suncevirn zraeenjem, infracrvenim zraeima erne metalne folije i vazduhom zagrejanim efektom staklene baSte. Vodena para oslobodena iz voea i povrea, prirodnom tennickom cirkulaeijom diu se i kroz otvor(8) odlazi u almo,fern. o. .. . .. U kutiji moZe da ,e razvije temperatura od 60-160 C 1 pri mskim spoljall1iun tern· peraturama, pa se mora obratiti paZn.ja na providni pokrivac. Za tu svrhu moZe se konstiti speeijalno staklo, dvostruko ill trostruko zastakljenje, ,to poskupljuje solarnu suSatu. Cak i pri niskim spoljasnjiro temperaturama, sUSenje voea i povrea pomocu ovak· ve solarne sume moze da se ostvari za 3 ~5 casova.

i slane morske vade. Destilacija se vrm koriseenjem elektricne energije, a u posledrye vreme energetske krize sve viSe se koristi i Sunceva energija. Razume se da se danas ovaj problem ne maze reSiti sarno primenom Sunceve energije, ali se procenat uCesca solarne energije za reSavanje avog problema sve viSe povecava. Ovo je razumljivo jer krajevi sa SUVOID klimom i pustirije gu sirornaSne pijacom vodom , imaju dosta suneanih dana.

Ovde ce se razmotriti dva jednostav. na solama destilatora vade -kqi mogu koIisno posluZiti za dobijanje pijaCe vode iz kontinentalne i mo~ rske. Jednostavni so· larni destilator shernatski je prikazan na slici 318. Crno oboje· na metalna kutija (1) visine od svega nekoli" k 0 centimetara cije je dno dobro temUcki izolovano, pokrivena Slika 318 je koso postavljenom staklenom plocom (2). Na dnu kutije postavljenaje plitka tarono obojena posuda (tepsl· ja) sa vodom (3). SUncevi ZIaei (4) proiaze kroz staklenu plocu i u kutiji stvaraju efekat staklene baSte taka da se voda u posudi zagreva ad 60.s00C. Voda tada isparava i na hladnoj staklenoj ploci se kondenz'lje. Vodene kapljice tada k1ize duz nagnute staklene plo· 6e, ciji nagib prema horlzontalnoj rami treba da bude najrnanje 10°. Kapijice vade padcgu na dno kutije i destilovana voda dospeva u posudu (6) za koriscenje. Cvrsti otpaci kontinentalne vade, odnasno so morske vode, taloze se na dno kutye u posudi i izvlacenjem posude mogu se odstraniti, a so upotrebiti. Efekat opisanog solarnog destilatora maze se poveeati, ako se spoje dva ovakva de,lilatora i tako omognci izlaz destilovane vode na dye strane (si. 319). Cvrsti otpaei

201 SOLARNI DESTILATORI VODE

Nedostatak pijaee vode u toplim suvim predelima, narocito pustinjama, toliko zabrinjava ljude koji Zive u tim predelima, da se vow "rat za p~acu vodu". Stoga .~e nastao problem da se iz vode barn, kanala, reka ijezera, kao i slane morske vode doblJe cista pijaea voda. Ovaj problem se resava destilacijorn nadzernne i podzemne vode kao

Slika 319

472

kontinentalne vade, odnosno so morske vade. odstr~uju se izvlacenjem plitkih posuda iz kutije sa abe strane.

.

Efikasnost solarnih destilatora vade zavisi uglavnom od meteoroloSkih us!ova,

povrSine asnove destilatora i visine vade u posudi. Maksimalna velicma zastakljene povr· Sine je 2 m x 1 m,jer se vece povrSine viSe zagrevaju pa se kondenzacija na staklu smanjuje. . . Za !anje slojeve vode solarna destilacija je eflkasnija nego za deblje. Na pruner, U SUllCanlln krajevima za slojeve vade debljine 2 em maze se dobiti destilovane vade oko 6 1m' d -1, a za dvostruko veeu debljinu pod istim uslovima sam04 1m' d -1. Velike kolicine destilovane vode u pustinjskim predelima danas se dobija primenom batetije ravnih solarnih kolektora i koncentrisane Sunceve energije visoke temperature.

0J)ELJ AK XXI

21. KONVERZIJA SUNCEVE U ELEKTRICNU ENERGIJU, SPOLJNl FOTOELEKTRlCNI EFEKAT. FOTOCELIJA J os 1888. godine fizicar HaIvsks je pomoeu negatimo naelektrisanog elektroskopa z.pazio de ,veze amalganisana cinkana ploea pod utic,gem kratkotalasne ultraIjubieaste svetlosti emituje elektrone. Daljlm !spitivanjem utvrdeno je da ovu osobinu im'!iu i ostali metali, naroeito alkalni i zemnoalkalni. Poj.va da neki metali eminiju sa svoje povrtine elektrone dok su pod utic'!iem svetlosulb zrakov. nazvana je fotoelektrienim efektom, dobijeni elektricitet fotoelektricitetom, • emitovani elektroni fotoelektronim •. Tako je krajem prostog vak. uspostavljena Voza izmedu svetloanih i elektrieulb poj.va. FotoeleKtricni efekat objasnio je AjnMajn na OSIlOVU Plankove kvanme teorije svetlosti. Pri delovanju svetlosti na neki metal, energija svakog apsorbovanog fotona h v. gde je h Plankova konstanta, a JJ frekvencija svetlosti, jednim delom se mora utro" Siti na savladivanje rada A potrebnog za otkidanje elektrona sa povrSine metala, a osta" Uk energije prelazi u kIDetiCku energiju elektrona m v2 /2, dakle:

mtf

- - - = hv - A 2 Ovo je Ajnit'!inova jedn.Cina fotoelektricnog efekta Za ciju teoriju je Ajn!t'!in dobio Nobelevu nagradu 1921. godine. Ako metale) koji emituju elektrone pod uticajem svetlosti, smestimo u evakuisanu staklenu cev, onda se prilikom promene jacine upadne svetlosti mogu dobiti impulsi struje promenljive jacine, kada se anoda i katoda lakve cevi veiu u Kolo jake elektridne baterije. Ovakve cevi. nazivaju se /otocelijama. Alkain. fotocelija prikazana je shemataki na sUci 320. Ona se sastoji iz staklene evakuisane cevi u kojoj so kao katod. K na1azi metaina polucilindrlena pioea_

Slika320

475 474

Ova ploOa je na izdubljenoj strani prevucena tankim slqjem nekog alkalnag metala, na primer, oksidom cezijuma na srebru, koji lako otpuSta. elektron~ pn d~lovary~ svetlosti. Anoda A je metalna nca. Nasuprot katode na zidu staklene ceV! naIlIZl se mali prozor.O od kVaIca iii specijalnog stakl. kqje propulta infr.crvene i ul!raijubicaste uake, ler obieno staklo upija ove zrake. Aka se elektrode alkalne foto6elije vezu u kalo elektricne baterije napona 200 V i svetlosni zraci proposte kroz ljjen prozor d. padaju na izdubljeni deo povrsme katode, onda te ova odmah emitovati fotoelektrone, koji odlaz.e na anodu. Na taj naCin zatvorice se kolo baterije. JaCina nastale struje zavis! od brqja emitovanih fotoelektrona sa tode u fotoeeliji, a taj brqj zavisi od intenziteta svetlosti koja pada na katodu. Jatlnu dpbijene s!r'1ie pokazuje miliampennetar,kqji je ve~ ukal~ baterije.. . Ovakve fotoeelije sa evakuisanim cevima kOJe se nllZlv~u fotocevnna, pn naponu od 100 V, kad se obasjaju svetlo!6u tlnjalice,mogu dati fotos!r'1iujaOine 0,2 mAo Fotoeelije ispunjene nek.im inertnim gasom, na primer, argonom, mogu pn naponu od 20 V dati ijaeu anodnu s!r'1iu. Primena foto6elija je viSestruka i veoma znacajna za savremenu nauku, tehniku i privredu. Koriste se u fotometriji, televiziji, kod ton-f:ilina, ~ automa~~ciji i dr. Usa~ vrsene fotoeelije i elektronske cevi primenjene su u savremenOJ elektromcl za konstruk~ ciju robota i elektronskih mozgova, Cirne je izvrSena tehni&a revolucija u industriji i savremenom iivotu.

ka·

211 POLUPROVODNIU

U pogledu elektricne provodljivosti cvrsta tela se dele na provodnike, poluprovodnike· i izolatore. , Cvrsti provodnici imaju veliku elektricnu provodljivost zasnovanu na ~~. p~~" retijivosti njihovih slobodnih elektrona u njihovoj unutraSnjosti. PoluprovodruCl IDlaJu slabiju pakretijivost manjeg broja slobodnih elektrona u odnosu na provodnike,a veeu u odnosu na izolatore. lzolatori imaju veoma mali broj slobodnih elektrona kOjl se kroz iUih veoma teSko i slabo kreeu tako da izolatori neznatno provode elektricitet. Poluprovodnici se "na temperaturi blizu apsolutne nule ponasaju kao izolatori, pa se moZe reei da su izolatori specijaian slucaj poluprovodnika. lako neroa o!trih granica izmeau provodnika, poluprovodnika i izolatora, ipak se uzlma da specifican otpor kod 4 dobrih provodnika iznosi oko 10-' ,1 m, kod poluprovodnika od 1O- 11m do 10' 11m, 12 a kod iZolatora oleo 10 11 m. Ovde ce se deta1jnije razmotriti poluprovodnici s obzuom na njihov znaeaj za kon~ verziju svetlosne u elektricnu energiju. Posle o1kriea termoelektriciteta 1821. godine, zapaten je znacaj polUprovodnika, a meau detektorima primenjenih u elektricnom kolu prvih radiotelegrafskih i telefonskih prijemnih stanica u proslom veku nalaze se poluprovodnici koji se sastoje iz galenita (PbS) ,pirita(FeS,) i telura(Te). . Danas je poznat veliki broj poluprovodnika, medu kojima se nalaze elementl B ,C, Si,P,S,Ge,As, Se,Sn, Te i J, kao i IIUlOga jedinjerUa prvenstveno metala sa kiseonikom, sumporom i telurom, na primer, Cuz 0 ,PbS. FeSz i dr. . Nosioci elektri~ne struje kod poluprovodnika kao i kod provodnika su elektroru

provodijivosti, ali je kad njm mehanizam provotlenja elekmcne struje drukciji nego kad provodnika. Pre svega, kad poluprovodnika elektroni provodljivosti nastaju toplotnim kretaljjero, dok kod metala toplota neroa nikakvog uticaja n. njihovo stvaxaljje. Dole je koncentracija slobodnih elektorna, ~_ njihov broj u 1 em' kod metaia, reda veliCine oleo 10" ,kod poluprovodnika koncentracija slobodnih elektrona je 10' do 10' puta manja_ IstraZivaljjem je utvraeno da elektricna provod~ivost kod poluprovodnika zavisi od temperature, a takooe od kolicine necistoee ~. primese u njima i njenih hemijskih osobina. Kad poluprovodnika provodijivost raste sa temperaturom odnosno specificni otpor opada sa porastom temperature. Kao no vidimona visokim temperaturama poluprovodnicise ponaSaju kao da imaju svojstva metala, a na apsolutnoj null koncentracija elektrona provodljivosti im iscezava, pa tada se ponaSaju kao izolatori.

Ovako ponalaljje poluprovodnika nastaje zbog toga, Ito su kod ljjih valentrd elektroni jace vezani za atome usled hemijske veze, tako da se pod uzajamnim dejstvom atoma ovi elektroni ne mogu udaljiti iz svojih atoma, te ostaju u njima. Meautim, pod

uticajem neke spoljaSnje energije valentni elektroni se mogu odvqjiti iz atoma i postati slobodni elektroni iii elektroni provodijivosti. Polto pornenute hemijake veze nisu jake, razwnljivo je da se one pod utic'!iem toplotne, pa i svetlosne energije, mogu prekinuti. Pri procesu kidanja pqjedinih veza izmedu atorna osiobaaaju se elektroni provodljivosti kqji se mogu kretati po celqj zapremtrd poluprovodnika. Ukoliko je viSa tempemtura, utoliko ee biti veei brqj preldnutih heroijskih veza, pa prema tome i veei brqj slobodnih elektrona. Otud je razumijivo da koncentracija slobodnih elektrona kod poluprovodnika raste sa temperaturom. Na mestima gde se prekine veza izmeau atoma i polupro. vodnika nastaje otkidanje jednog elektrona usled eega dati atom prede u jon. Stoga na takvom mestu, gde je nepopunjena veza nasuye marUak elektrona, odnosno nastaje tzv. elektronska supQina iii kraee supl/ina. SVaka supljina u poluprovodniku ponas. se slieno jednoj eestici sa poZitivnim nae1ektrisanjem. Posto u svaku ovakvu ~upljinu moie preCi jedan elektron iz susedne hemijske veze i popuniti j!, a time ostaviti iza sebe novu fupljinu, razUlllljivo je da se ovaj proces moZe kontinuirano ponavljati od atoma u jednoj heruijskoj vezi do atoma u sledeCirn hemijskim vezama. a to je u sustini, ista pojava kao da se pOzitivno naelektrlsanje premesta, tj. kreee kroz krista!. Prema teme izlazi da u poluprovodnicima kao nosioci naelektrisanja slule i elektroni i supljine. Pri tome u svakom cistom poluprovodniku koncentracija elektrona jednaka je koncentraciji supljina. To je razumljivo, kad se ima u vidu da pri svakom otkidaljju elektrona, u hemijskqj vezi ostaje po jedna fupljina ~ije pozitivno naelektrisanje iznosi isto toliko koliko i negativnog elektrona. Radi predstave mehanizma pro' -:)Clenja elektricne struje u poluprovodnicima posrnatracerno sluecg kod poznatog elementa germanijuma (Ge). Gennanijum je VIla krt sivobeo kristalan element sa podjednako izra.zenim metalnim i nemetal :.tin osobi" nama. Redni broj mu je 32. U svom spo~aSnjem elektronskom sloju, a to je ~etvrti sloj njegovog atoma, nalaze se ~etiri valentna elektrona. Gennanijum kristalioo u kubi~~ nom kristalnom sistemu) pa kao i kod dijamanta svaki mu je atom vezan sa cetiri su-

477 476

sedna atoma, tako da se ovi nalaze u temeruma tetraedra. Na slid 321 shematski je prikazana projekcija strukture kristalne resetke gennanijuma u hOrizontalnoj ravni. Bell kruZici predstavljl\iu atome gennanijuma. Pretpostavicemo da se kristalna resetka sas· toji iz hemijski cistog gennanijuma Ge, ~. iz istih atoma. U k ovaJentnoj ven cetiri susedna atoma gennanijuma sa atomom na mestu Ml prekidom jedne veze oslobada se jedan elektron pravodlji® WPlJl\.1E vosti usled cega nastaje supljina sa pozitivnim nae·

lektrisanjem. Vee smo videli da se svska lupljina privlaSlika 321 cenjem jednog elektrona iz susedne veze neutra· liSe, ali time nastaje nova supljina itd., no koncentra· eija slobodnih el.ktrona jeduska je koncentraeiji lupljina u polupravadniku. Ako je poluprovodnik pod uticajem elektricnog polja, onde nastaje veei broj slobodnih elektrona i mpljina. No taj brqj slobodnih elektrona mnogo je manji no 81:0 je kod metala, pa zatc poluprovodniciimaju veliki specificni otpor. 13 Racuni pokazuju da u 1 cm 3 germanijuma na sobnC!i temperaturi ima 2 ~ . 10 slcbodnih elektrona i supljina. Kad se irna u vidu cia je koncentracija elekttona u metalima reda vellcine 1021 em -3, onda je razumljivo zasto je specific!ni otpor germaniju~ rna mnogo veci,i na sebnoj temperaturi (20°C) iznosi p= 50 nero. U priradi ne pastoje cisti paluprovodniei, ~. Ulkvi kod kojih bi se kristalna resetka sastojala iz iste vrste atoma, nego sa dodacima atom a drugih elemenata. Posto oVi dodaci ill primese iroaju upliv na fonniranje slobodnih elektrona i lupljlna u kristalncj resetki, pa prema tome i na povecanje njene elektricne provodljivosti, raztunljivo je da se bas ovi poluprovodnici sa primesama primenjuju u praksi. Za tu svrhu upotrebljavaju se pOluprovodnici sa dodatim primesama vestackim putem. Ako usled dodate primese postane koncentracija elektrona veca od koncenttacije Supljina u datom poluprovodniku, onda se takav poluprovodnik naziva n-tipom (elek~ tronegativan poluprovodnik), a u obrnutorn slucaju, -g. aka je koncentrac.ija supljina veca od koncentracije elektrona,poluprovodnik pripada p -tipu (elektropozitivan poluprovod01 nik). Pri tome primesa, koja daje slobodne elektrone, ima ulogu donatora (davaoca), a ana koja izaziva 8upljine, iraa u10gu akceptara (primaaea) . Za vestacko dobijanje kristaJe germanijtuna povcljnog za tehnicku pritnenu upo~ O} trebljava se kao primesa element bar (B) ili arsen(A,) (s1. 322). Aka je germanijumu dadat bor, onda posto je bor trovalentan, njegov atom na mestu Ml u kristalu vezan je samo sa tri susedna ~~; ~UPLJ1I-JA atoma germanijuma, pa stoga cetvrta veza je :... SLOBOD~! fLEKTRQ~ slobodna. Stoga se moze jedan elektron iz susednog atoma gennanij uma, na primer, na Slika 322 !.

5LOODD"' 1:LEKTROHI

mestu M2 o1kinuti i ispuniti vezu kojaje nedostajala na mestu MI' Usled preiazajednog e~tr~na atom bora postaje negativan jon, a atom germanijuma na mestu Ml gubljeDjern )ednag elektrona postaje pozitivan jon, tJ- na torn mestu nastaJa ie lupljina. U ovu supljinu maZe pre6i jedan elektton sa nelcog drugog atoma gennanijuma i isto nastavliati usled cega SO pozitivna naelektrisanje prernesta po kristalu_ Prerna tome jasno je da broj atoma bora ne poveCava brcj elektrona u kristalu germanijurna, veC sarno broj supljina u '\iemu. Dakle, gerrnanijurn sa malorn primesom boraie poluprovodnik p-tipailigennanqum p. PoSto se Supljina ponaSa kao jedva pozitivno naelektrisana cestica moze se smat" rati da gennanijurn p iroa pokretljive elektricne cestice, pa teko naslaje provoaenje struje u njernu. Ako je u kristalnoj teSe1ki gennanijuma jedan rijegov atom zamenjen atomom:~ arsena, na primer, na mestu Ml (s1.322b),ondapostoje arsen petovalentan, tj. ima pet valentnih elektrona, 6etiIi ce se vezati sa cetiri susedna atoma gennanijuma, dok peti elektron ostane nevezan. Ovaj slobodni elektron vee pri sobnoj temperaturi polereee so kroz resetku kristaJe i provodi elektricnu struiu_ Prema tome razurnljivo je da svaki atom dodamag ~ena, daje po jedan slobodni elektron ukristalnoj re!etiri germanijurna, pn cemu se u IlJemu ne pevecava hroj sup~ina. Dakle, gennanijum sa malom primesom arsona je poluprovodnik n -tipa ill gennanqum n. lm/liuCi u vidu da u I ern' kristaJe germanijurna pri sobnoj temperaturi ima 10" njegovih atoma, onda u sluc~u da broj atoma primese arsena iznosi rnilioniti deo cd broja gerrnanijurna u 1 ern', izJazi da gerrnanijurn iraa 1022 /10' = 10" slobodnih elektrona. PoSto u 1 ern' cistog gerrnanijurna iraa oleo 1013 slobodnih eceltrona, izlazi da u 1 cm 3 germanijumu n-tipa, sa pomenutom primesom arsena, irna ake 1000 puta veei broj slobodnih elektrona, nego u cistom gennanijumu, pa zato bolje i provodi elektricnu struju nego cisti gennanijum.

.

.

212 UNUTRASNJI FOTOELEKTRICNI EFEKAT. FOTONAPONSKEILISOLARNECELUE

Razrnatranaje pojava spoljamjeg fotoelektricnog efekta koja nast/lie pri otiridanju elektr0na sa povrime metale i njihovorn odlasku u okolni prostor, eko priman)em energl)e fotona upadne svetlosti dobiju kineticku energiju, koja je veea od iz\aznog rade, kojl treba utroSiti de bi elektroni izaSli iz metale. Na ovoj pojavi zasnovane su f otoeelii e. Medutirn, iz razrnatranja osoblna poluprovodnika vee ie poznato da osiobaaanj. vaJentnih elektrona i stvaranie supliina u krista\irna poluprovodnika moze nastati apsorpCl)orn svetlosti_ Pri tome valenlni elektrani, koji su oslobodeni iz veze u kristalnoj resetki ne izlaze lZ datog tela u spoljamji prostor, jer energija koju su primili od fotona upadne svetlosti nije dovoljna za njihovo napUStanje tela, ali se u '\iegovcj unutrasnjostl mogu kretati pod uticajern elektricnog napona Sto uslovljava elektronsku provodljivost datog pol~provodnika. Ova pojava oslobauanja valentnih elektrona u poluprovodnic~a a~so~c~om fotona upadne svetlosti naziva se unutraffrrji [otoelekmeni efekat. Na OVO) pOJaVl zasnovane su fotonaponske iii solarne ce/ije. . slOb~dnih

479 478

Vee je poznato da dobru fotoprovodljivo,t pri pqjavi unutraSnjeg fotoelektrienog efekta imaju kristali gennanijuma, ,ilicijurna, fosfora, joda, ,elura, ,umpora, ,falerita i dijamanta,kao i oksidi, ,ulfidi, ,elenidi i teluridi skoro ,vih elemenata. U Drugom svetskom ratu nastavljena su istraZivanja osobina poluprovodnika poseb~ no gennanljuma i silic~uma, u ciiju njihove primene kod radara i za detekciju centime· tarskih elektromagnetnih talasa. Nastavljena istrativanja poluprovodnika dovela sU do zakljuCka, da se s!obodni nosioei naelektrisanja, koji postoje u poluprovodnicima, mogu iskoristiti za pojaeavanje slabih elektricnih oscilacija odnosno ,ignala, koji se upotrebIjavaju u radio prenosima. Istrativanja koja 'u u tom ciJju vr!ili americki flzieari Bardi (J obn Bardeen), Bre· ten (W. Bratrian) i Sokli (W. Schockley) 1948. godine dovela ,u do rezultata, da kristali gen:nanijuma sa podesnim oblikom i kontaktima mogu vrSiti istu funkciju kao i elektronske triode, Ii. mogu ,hruti kao arnplifikatori, koji daju naponsko pojaeanje. Na taj naCin ostvarene Sll hladne triode. Ove hladne triode, koje so zasnivaju na pojaeavaCkam dej,tvu poluprovodnika, poznate su pod imenom tranzistori. To ime nastalo je od naziva, prenosni otpornik. na engleskom jeziku (Trans-fer Res-istor). Tako je otpocela era primene poluprovodnika kao amplifikatora. Pri izradi tranzistora kao osnovni element najpre se koristiO gennanijum, koji je kasnije zamenjen silieijumam. Silicijum je manje osetijiv na promene temperature nego gennardjum, a njegova taCka topljenja je oko + 1400·C. Harnijski je aktivniji od germanijuma, ali su dobijanje cis tog sillcijuma i njegova priprema za primenu na principu p - n prelaza, teZi nego kod germanijuma. Meautim, pokazalo se da monokristal silicijum pripremljen za p -n prelaz moze da zadovolji vise zahteva nego gennanijum, narocito pri vilirn

tern peraturama. SestogodiSnja istrativanja osobina germanijuma i silic~uma koja su vrSili saradnici Belove telefonske laboratorije, dovela su 25. aprila 1954. godine do o1kIica prve silicijurnske solame eelije. Ove celije, koje su poznate takode pod imenom Sunceve i foto· naponske ¢elije, omoguCUe su direktIlu konverziju Sunceve u elektricnu energiju.

213 p-n SPOJ. POLUPROVODNICKE DIODE

Kada se dva poluprovodnika, od kojih je iedan p-tipa, a drug! n-tipa, stave jedan uz drug!, dobija se dvosJojna struktura koja se naziva p -n spoj (s1. 323). Karakteristika p -n 'poja je due on ponaia kao elekll:icni ventil,kqji propusta ,~u ujednom

smeru, a u drugam veama slabo ill nikako. Stoga "'Ii 'poj sluZi kao ispravljac e1ektricne struje i predstavlja ustvari poluprovodnicku, p - 11 ill kristalnu diodu. Ovakvo ponasanje p-n diode moZe se objasniti pomocu sheme na slici 323. Neka su pin tipovi poluprovodnika, pri cemu su kruZicnna sa znakom + oznaceni donatori, kruii6lma sa znakom - akceptori, dak su slobodne sup~ine eznacene sa +. a slobodni elektroni sa -. Slobodni elektroni iz n - tipa ne mogu prelaziti u p - tip, da bi se neuttalisali sa supljinama u njemu, jet ill odbijaju negativna naelek1risanja akceptora, koje ov~

tip sadrZi. Isto tako ni poZitivno naelektrisane !upljine ne mogu preei kroz dodirnu povrsmu iZI; p-tipa un-tip. usled odbijanja pozitivnog Il1lelektrisanja donatora koje

a) r

p

n

e+,e~-

..:® .... -®

fJ'e7 -<¥> '6

b)

I-

r-

p

e;+ Ei· e'e

n

1t>-

@-1t>- I--

--" I +

+1 I

B

@

<,

B SIika323

sadill n-tip. Prema torne da bi elektroni i supljine mogle prolaziti kroz dodirnu povrSinu p -n sastava, potrebno je da savladaju postojecu odbojnu silu, koja se naziva po-

tenei/alna btl'ijera. Stoga da bi nosioci pozitivnog i negativnog naelektrisanja, ~. !upljine i elektroni, mogli savladati potencijainu barijeru i kretati se kroz diodu, odnosno, kroz p-n spoj nekog poluprovodnika,potrebno je uloZiti energiju dovo~ne jacine. Za tu svrhu prikljueuje se baterija B (s!. 323 a) na diodu tako daje njen pozitivan pol vezan sa p - tipom, a negativan pol sa n - tipom poluprovodnicke diode. Sarno pri ovakvom ukljucenju baterije na p - n diodu moZe krez nju proticati elektricna struja, pa se zato ono i naziva ukljucenje u direktnom iii propusnom smeru, Iz sheme se vidi da se u tom slucaju slobodni elektroni iz n - tipa usled odbojnog delovanja negativnog pola kreCu na supromu stranu ka pozitivnom polu po~to savladaju potencijalnu barijeru, Isto tako se ~upljine iz p - tipa kreeu ka negativnom polu baterije, prolazeci kroz barijeru na dodirnoj povrSini. Dakle', kroz p - n diodu teee struja od pozitivnog ka negativnom polu baterije. Povecanjem napona baterije raste intenzitet struje kroz p - n diodu. Metlutim, ako se bateIija ukljuci na po!uprovodnicku diodu pramenjenim polo· vlma (sl. 323b), ~. tako d.je negativan pol vezan za p-tip, a pozitivan pol za n -tip, elektroni ce se kretati od dodirne povrline ka pozitivnam polu baterije, a supljine ka negativnom polu. Pri ovom tzv. ukljucenju u inverznom iii nepropusnom smeru, krez p -n diodu ne protice elektricna struja, ier polovi baterije odvlace elektrone i ilupljine od dodirne povrline. Na osnovu Wounog izlazi da se poluprovodni¢ka dioda koristi kao ispravljac elektricne struje za pretvaranje naizrnenicne u jednosmernu struju. Treba imati u vidu da u poluprovodniku n - tipa ima i mali broj supljina, a u poluprovodniku p - tipa mali broj elekuona. Ovi manjinski nosioci suprotnih vrsta .Iok· triciteta obrazuju jedinu struju U ovom slucaju. Intenzitet ove struje se ne menja pro~ menom napona,jer se time ne menja broj nosilaca elektricne struje. Poluprovodnicke diode koriste se u elektronici vee eko 30 godina i predstavlja~ ju osnovne elemente u primeni elektronskih kola. Ima ih vi~e vrsta, a razlikuju se pIema materijalu od kojeg su sacinjene. nameni, konstrukciji i karakteristikama. Za konver~

481

480

ziju Sun~eve u elektri~nu energiju karakteristi~na je njena primena kao fotonaponskog elementa. 214 POTENCIJALNABARIJERA p-n SPOJA.SOPSTVENI NAPON DIODE Za pretvaranje svetiosne u elektricnu energiju, odnosno za fotoelektricnu konverziju pomoCu poluprovodnicke diode, bitna je njena osobina spontanog uspostavljanja sopstvenog napona ill barijere izmedu pin sJojeva. Ova poj.va je posledica procesa difuzije elektrona i supljina u njihovoj temji da uspostave r.vnomernu prosecnu gustin~ u svitn delovima poluprovodnika, slieno difuziji gasova raz?-citih gustina. Elektrom iz n-sloia gde irn je velika gustina p,elaze u p-sloj gde je njihova gustina mala, a sup· ljine iz p -sIoja gde irn je gustina velika un -sloj gde je njihova gustina mala. Medutirn, cim elektron iz elektricno neutralnog n -sieja preae u p-sloj, u n -sloju se javlja viSak pozitivnog naelektrisanja, a u p -sloju visak negativnog naelektrisanja. Na taj naein se u p-sloju javlja mali napon inverznog smera koji sprecava prelazak novih elekttona iz n -sloja u p -sloj. U pocetku ovaj unutraSnji ill inverzni napon nije dovoljan da spreci kretanje elektrona, ali dolaskom novih elektrona inverzni napon so povecava tako da u jednom trenutku postiZe VIednost dovoljnu da spreci dalji preia· zak. elektrona. Taj napon se naziva potencijalna barijera p-n spoja iii sopstveni napon poluprovodnicke diode. Banjera se obrazuje na samom spoju poluprovodnika p i n- tipa. Njena !irina iznoSi nekoliko mikrometara,a visina od 0;75 - 2,25 eV. Raztunljivo je da sve sto je rec3eno za elektrone. van i za supljine. Sa njima se odig~ rava identitan proces koji dovodi do unutra!njeg(inverznog) naponap-n spoja. Treba mati u vidu da je sopstve~ ni unutramji napon poluprovodnic3k.e SK diode inverzan S obzirom na polamost diode. Me~utirn, poSto ie poluprovodnic. (.:::'~ ~e ka dioda izvO! napona onda ona u spo~ '--,'. lja!njem kolu Sk (,1. 324) proizvodi elektricnu struju kakva se javlja prl direktnorn smeru napona. p n Uspostavljanjem unutra!nje barije. ,e p-n spoja, ne prestaje kretanje po· Slika 324 - B - barijera: (:.:.:.:; -negatiVno naelekttiSlU\ie; {±~; _pozitivno naelektrisa~ jedinih elek trona i supljina kroz spoj, I\ie; e _elektron; 0:l - ~upljina Pojedini elektroni se VIaeaju u n-sloj a supljina u p -spoj, Sto iZaziva nOVe prelaze preko barijere radi uspostavljanja ravnoteze. Prema tome ovde se radi 0 proce· su dinamicke ravnoteze pri kojoj je srednja vrednost elektritne struje kroz barijeru iednaka null. Ova pojava analogna je principu ravnoteZe toplote u kretanju prema kome uzajamno zracenje dva tela ne prestaje ni tada , kada im se temperature izjednace.

"+

r::e- -

+-:= ~:i)

~

215 SILlCIJUMSKE FOTONAPONSKE CELIJE

Vee je receno da su ist!ativanja poluprovodnika pre tri decenije dovela do otkrica da se poluprovodnici germanijum i silicijum mogu iskoristiti za konverziju Sunceve u elektrienu energiju. Konstatovana je i prednost silicijuma U odnosu na germanijum pri konstrukciji fotonaponsk.e celije. Na primeru gennanijuma detalJno je proucen princip i mehanizam nastanka donatora i akceptora, kao i nastanak elektricne struje kretanjem elektrona i supljina. Mehanizam je isti i za druge kombinacije poluprovodnika pri obrazo vanju p - n spoja. Posto su za sada fuu primenu naSle sarno solarne 6elije kaje koriste silicijum kao osnovni materijal, dalja izlaganja 0 solantim ceJijama zasnivace se na sillc.ijumskim fotonaponskim celijama. w

Element silicijum (S1) je cetvorovalentan Sto znaci da od 14 elektrona koji se na· laze u svakorn silicij\UIlovom atornu, cetiri su sposobna da stupaju u kontakt. Oni se nalaze na spoljamjoj ljusci atorna. labavo su vezane za atom i mogu se kombinovati sa atomllna ostalih elemenata i fonnirati hemijsku smesu, ill se mogu povezati sa osta« lim atomima silicijuma da stabiliz'lju strukturu kristala. U kristalu sillcijuma svaki atom se okruZltie sa ceti!i jednaka susedna atoma. On deli dva elektrona sa svakim susedom, jedan vlastiti i jedan susedov, i zata !eli u centru tetraedra cije je svako teme mesto drugog silicijumovog atoma. Ovo moZe biti promeno u beskonacnost, talco da je svaki atom, osim centralnog, okruZen sa cetiri jednako udaljena suseda. Rezultat ovog geomet~ rijskog prikaza je kockasta kristalna struktura karakteristicna za dijamant (sl. 325).

I

11

1

Jl If

tt

--

,ll.

~

1

.

.L +-=:-r ... .._. ~-

~

t ,

\ ~

1i

I I

II

I

•/

~

,

rr

t

~.

It

t

~.

'I

r

n Slika325

Kristal od cistog silicijuma ima kockastu strukturu, prikazanu ovde zbog jednos~ tavnosti u dye dimenzije. Silicijumov atom (bell kruZici) ima cetvorovalentne elektrone. Svaki atom se cvrsto drti u kristalnoj resetki dele6i dva elektrona (erne tacke sa svakim

483

482 od cetili suseda na jednakoj udaljenosti od njega. Povremeno Co toplotne vibracije ill foton svetlosti spontano dovesti dovoDno energije da pokrenu jedan od elektrona u mvo energije gde je olektron slobodan da ,e krece kroz kristal i provotti elektricnu struju. Da je struktura kristala silicijuma savrsena, svaki elektron hi bio cvrsto vezan u poziciji pomocu elektro,taticke sile izme
ornoguC:i u provodniku izvan kristala. Prolazom slobodnib elaktrona obrazovanih u kris· talu kroz spoljalnji provodnik dobija se elektricna 'truja koja so moze iskori,titi za ko· ristan rad. Ovo u5llleravanje kretaqja eleklIona i supljina moze se postici koristeCi suprotna svojstva poluprovodnika n - tipa i p - tipa. Kao ito so vitti ked cistog kristala sillcijuma uzajamna voza izme
216 DOPINGOVANJE KRIST ALA SILICIJUMA

Kada so u cist eetvorovalentni kristal silicijurna (Si) ubace kristali sa manjim ill vecim brojem slobodnili elektrona, onda se kaie da je cist krlstal silicijurna dopingovan ovim kristalima. Dodati kri,tali nazivaju ,. dodaci ill primese. U dopingovanorn ,ill· c~wnu stvaraju se provodni&i elektroni i supljine. Potrebna energija za obrazovanje parova e1ektron-supljina, potice ad elektricnog neslaganja izmeau ptimese i silicijwna. Za izgradnju sllici.jum.ske fotonaponske eelije potrebno je da se cist silicijum dopinguje borom ifosforom. Element bor (B) je trovalentan !to znaci da u spoljalnjoj ljusci ima tri ,lobodna ill provodna elektrona. Kada so cist cetvorovalentan silicijum doping4ie trovalentnim barem. onda se ovaj kristal naziva paluprovodnik p - tipa, posto ima ViSak pozitivno naelektrisanih rupljina (s1. 326). To ZIlaci da bor u ,ilicijumu ima ulogu akceptora. Svaki Borev atom (tamni kruZiCi) ima sarno tri va1entna elektrona, tako da dva elektrona deli sa tri od svakog susednog atoma silicijuma, a jedan sa cetvrtim atomom silicijurna. Prema tome sillcijumov kristal p - tipa ima istu strukturu kao cist silicijum, ali ,adIZi. mnogo vile rupljina nego provodnickih elektrona. Element fosfor (P) je petovalentan ito znaci da u ,poljamjoj ljusci ima pet elek· trona koji mogu 'Iupali u vezu sa drugim atornima. Silicijumov kri,tal u kome je mali brqj atomskih mesta zauzet fosfomim atomima umest9 silicijumovim, jos uvek ima osnovnu strukturu silicijuma. Meautirn~ on ce sada U zOni provodljivosti imati posebne elekttone poSte nema posebnih vezivnih mesta na raspolaganju. Silicijwnov kristal dopingovan fosforom je poluprovodnik n -tipa, zato 5tO ima vibk negatlvno naelektrisanih elektrona (s1. 327). Svaki fosforov atom (bell kIUZici) ima pet valeninih elektrona, tako da nisu ,vi u ktistalnqi reSetki. Prema tome silicijumov kristal n - tipa ima viSak slobodnih elektrona.

485,

484 217 FOTONAPQNSKI EFEKAT

Silicijumska fotonapomka ill salama eelija iZgradena je tako da usrnerava mre· tasto kretanje elektrona i supljina. To se postiZe na taj naCin sto se na gornju stranu tanke ploeice od sillcijuma p -tipa nastaiog dopingovanjem sillcijuma bororn koji ima

jedan provodni elektron manje nego silicijum, nanosi tanki sioj siJicijuma n~tipa, nastalog dopingovanjem silicijuma fosfolOm, koji ima jedan provodni elektron viSe od siJicijuma (sL 328), Kada fotoni svetlosti dOV:Oljne energije prodru kroz tanki sloj sillcijuma n - tipa u unutramjost kristala, oni izbijaju elektrone iz spoljalnje Ijuske atom. sillcijum. i tako se obrazuju paro", elektton-!upljina. Ako se parovi elektton !upljina obrazuju u blizini spoja kristala p fn -tipa. onda Ce zbog suprotnog afiniteta kristala pin -tipa prema elektronima i supljinama nastatl mrezasto kretanje elektrona i sup~ina u suprotnom smeru. Ova mretasta struja suprotnog smeIa postqji sve dok unutramji napon solarne celije maze da izbaci pojedine elektrone iz spoljainje Ijuske atoma silicijuma. Struja rnoze biti odvedena iz CeJije kroz strujni krug koji eini elektriCni spoj sa prednjorn i sa zadnjom povrSinom celije. Upravo kroz spoljni strujni krug elekttoni upadaju u sloj n -tip., nalaze svoj put natrag u sloj p-tip. i mogu ponovo da se kornbinuju sa !upljinam•. Ako spoljni strujni krug ima VIlo slab otpor, elektriena struja koja teee kroz njega je rnera kolieine izgubljenih elektrona i !upljina prilikom rekornbinovanj •.

Slika326

Dopingovanje ktistala ne sarno da povecava njegovu elektri
-

3

/ P-tip

/

"

'.

"" Slika327

Stika 328

koji vee :ima viSe elektrona nego Sto mu treba za povezivanje atoma, ali ne i viSe nego &to mu treba za njegovu elektticnu neutralnost, moze brzo da primi slobodne elektrone.lz istih razloga kristal p - tipa ima afmitet prema supljinama.

Za istraiivanje osobina i efikasnosti silicijumskih solarnih celija, potrebno je da se detaljnije razmotri delovanje svetlosnih fotona kada se celija izloZi uticaju svetlosti (s1. 328). Kada foton svetlosti (1) odgovarajuce energije dopre u Celiju blizu granice

486

487

dYe vrste kristala i nai
218 ENERGIJA VEZE I SUNCEVO ZRACENJE

Energija veze ill procepa je razlicita Za razlieite poluprovodnike, a izraZava se u elektronvoltima (eY) ill talasnom duZinom svetlosli kqja ima potrebnu energiju. Sili· cijum ima energiju veze od 1,12 elektronvolti ho znaei da je tolika energija potrebna da se njegav elektron iz valentne ubaci u provodnicku zonu. Ova energija odgovara talasnoj duzini svetlasti od 1,1 pm, koja se nalazi u infracrvenom podruCju Sun~evog spektra. Energija zracenja talasne duzine vece od 1,1 ,urn, manja je od energije veze i zata nije dovoljna da ubaci elektron iz valentne u provadnii:5ku zonu. Ta zriaci da se energ·ija avog zracenja ne moze koristiti za konverziju Sunceve u elektricnu energiju. Za avu svrhu moze se koristiti sarno Sunceva zraeenje talasne duzine man1e od 1,1 ,u m. Medutirn, sarno ako 50% ovog zracenja se probija kroz Zem~inu a1mosferu na putu od Sunea do Zemlje. Fotani avog zracenja imaju potrebnu energiju veze za obrazovanje parova elektron-'upljina u silicijumskoj solamoj eeJiji. Veeinu fotona energlje vece od 1,12 eV zadrzava Zemljina atmosfera. Kao sto je receno visak energije ovih fotona u odnoSU na energiju veze, umesta u elektricnu, pretvara se u toplotnu energiju. U tabeli T - 88 dat je teorijski maksimalnl koeflcijent korisnog delovanja u proT -88 Poluprovodnik

Silicium (Si)

Indium ..fosfor Galijum -ru:senid (JnP) (GoA,)

Kadmjwn-telurium. (CdT.)

El}ergija veze ueV

1,12

1~5

1~5

1,42

%

22

23

24

24

77 u

centirna od energije veze za cetiri razlicita poluprovodnika. Zavisnost je data za ideal~ ne uslove iznad Zemljine a1mosfere, kqji su ispunjeni pri kori&:enju solamih ceija za svemirske letilice. Kao Slo se vidi osnovna flzikaina ogranieenja smanjuju korisnost cak i jedne idealne fotonaponake 6elije na Illal1iu od 25%. Energija veze i koeflcijent kOrisnog del ovanja najnepovoljnlji su za silicijum_ Medutim, zbog njegovib drugih pozitivnih osobina o kojima je bilo govora, silicijum je dobio prednost u sadamjoj proizvodnji foton.ponskill celij a .

219 KOEFIClJENT KORISNOG DEWVANJA SILlOJUMSKE SOLARNE CELIJE

Za odredivanje koeflcijenta korisnog delovanja silicijumske solarne 6eJije potrebno je da se razmotre svi gubici upadnog Sun<::evog zracenja pre njegove konverzije u elektricnu energiju i isporuke ave energije potroSacu. 1. FotOni energije veci ad 1,12 eV pored stvaranja parova elektron...supljina, imaju viSak energye koji se pretvara u toplotu. Stoga ovaj vim energije predstavlja gubitak z. kO!lVeIZijU Sunceve u elektrienu energiju. Ovl\i gubitak iznosi oko 28%. 2. Suneev spektar sadrZi izvestan broj fotona Clja je energija manja od eneIgetake veze izmeau valentne i provodniCke zone. Ovi fotoni ne stvaraju parove elektran-supijina kao nosioce elek mene strnje i ne doprinose strnji celije. Posledica ovog je gubitak u konverziji Sunceve u elektricnu energiju u iznosu od ako 19%. 3. Napon koji so postiZe na kolektotima silicijumske fotonaponske celije uvek je manji od energije veze. To ZIlaC! da se ne koristl sva energija predata elektronu pri njegovom prebacivaryu iz valentne u provadniCku zonu. Taka nastaje gubitaK ad ako 15% energije. 4. Poseban problem predst.vlja prikupljanje provoanickib elektrona obrazovanib SunceVim zracenjem na gornjoj strani silic~umske fotonaponske celije i njihova usme· raVlU\ie negativnom kolektoru u cilju kretanja kroz provodnik spoljnog kruga. Ideaini kolektori provodnickib el.ktron. bili bi tanki slojevi metala Koji bi prakrili celu prednju i zadnju stranu suncane celije, praveci dobru elektricnu vezu sa njom. Takav kolektor ne predetavlja ozbiljan problem za zadnji deo cellje. lVledutim, provodnik koji prekriva, pr.dnju slIanu 6elije trebalo bi da bude proziran za Suncevu svetlost. Iz bitrdb razloga dobar provodnik nlje providan i tako nema naCina da se pokrije prednja slIa na slojem koji je dobar provodnik elektricne struje, a u isto vreme dozvoljav. svetlosti da uae u kristal. Za sada se mora napraviti kompromis praveci provodniCki pokrivac na prednjoj povrSini 6eJije Slo je mogu6e manji, minimlZirl\iuCi razmak izmedu tacke gde se strnja stvara i najbliZe lacke gde se skup~a. Kompromis predstavlja svojevrsni kompleks problema. Ako se pakula napraviti provodnik u vidu izuzetno tankih metalnih nca, u veti Sa povrSinom kristala sarno mali procenat povrSine celije bice neprozracan za svetlost. Medutim, otpor tog kolektora hi bio veama veliki, a energija bi se gubila i zato sto hi se Zice grejale ad struje. Da hi se smanjio otpor u jednoj saddnjoj suncevoj celiji aka 10% prednje povrsme je prekriveno kolektorom koji sprecava 100& upotrebive svetlosti d.a ude u celiju, Zbog ~\llSI(.4 togaje rad ceJije smanjen od ideainog Za ako 9%. ~l> ... .s'1,

..~

~ ~.t...

"'" f:!

~

9i

~

488

5. Maksimaln. snaga silicijumske solame eelije Pm"" = Um 1m, gde je Um maksimalni napon, a 1m maksimalni intenzitet elektricne struje uvek je manji od teorijsk.i odredene njene karaktenstike, Sic prouzrokuje gubitak od oko 5%. 6. Elektroni i supljine proizyedeni Suncevim zracenjem imaju ograniceno VIeme slobodnog kretanja tako da se neki od njih rekombinuju pre nego !to stigau do kolektora kao elektroda. 8ern toga, solama Celija se ne sastoji od saVISenog kristala sillcijuma niti od edealnib kolicina i odnosa primesa n i p-tipa. Sva odstupanja ad saVISenosti u smislu hemijske cistoee ill tacnosti strukture kristala, vode ka op.danju korisnosti. Necistoee moga prouzrokovati proticanje struje kroz spoj u obmutom smeru i kristalografska nesavrsenost se maze prikazati kao zamka gde se elektroni i praznine mogu panova kombinovati i taka izgubiti. Sve ovo doprinosi gubitku od ake 4%. 7. Kao Sto je vee recenc gubici nastaju i zbog optiCke refleksije svetlosti na gor· njoj povrSini salame eelije. Ne postoji nacin da se ovo odbijanje spreci, ali se ono moZe svesti na najmanju mogueu IDeIU pomocu antirefleksionog sloja, providnog materijala takve debljine da se zraci svetlosti odbijaju sa povrSine kristala i preplicu sa zracima odbijenim sa prednje povrSine premaza. Zraci reflektovaru na ovaj nacin pojacavaju zrake koji dopiru u kristal. Cak i n~bolji antirefieksioni sloj, meautim, moze biti nap~ ravljen taka da se slate samo sa jednom talasnom duZinom u Suncevom spektru. Spe~ cijalnom obr.dom povrSine kristala i naoo!enjem antirefleksionog sloja, gabitak zbog optiCke reflaksije se smanjuje na oko 3%. 8. V.om. tanki osetljivi gomji sloj solarne celije ne apsorbuje sve fotone kojip.d· nu na njega, vee jedan deo apsorbuje zadnji kontakt celije, a drugi prolazi kroz celiju. Izborom reflaktujueeg zadnjeg kontakta eelije koji vrae. fotone u p-n spoj, ovaj gabi· tak se moZe smanjiti na eko 1%. 9. lako je najve6e rastojanje koje prelazi elektricna struja od mesta njenog nastanka do kolektora ako 3 nun, ipak usled otpora na koji nailazi elektricna struja u unutras~ njostikristala silicijuma njen intenzitet opada za aka 1%. 10. Zbog serijskog otpora silicijumske diode gubitaknjene efikasnosti iznosi oke 1%. Kae sto se vidi ukupni gubici iZnose oko 86%, Sto znaci da je efikasnot ovakve si~ licijmnske solarne eelije oko 14%. Daljim usavrsavanjem tehno1ogije u proizvodnji si~ licijumskih solarnih Celija predviCla se smanjiva.r:ge gubitaka navedenih pod brojevima 4,6,7 i 8 Cime bi se ef1k.asnost celije povecala zaoko8%,ocinosnonaoko22%.Naime, ovi gubici nisu uslovljeni fizikalnim zakonima i usavrSavanjem tehnologije mogu se svesti na minimum. DosadaSnji objavljeni podaci za Iaboratorijaki i serijski proizvedene sillcijumske solame eelije, pokazuju da koeficijent kOrisnog delovanja silicijumake solarne 6elije izoosi oko 16-18%.

ODELJ AK

XXII

22.IZRADA SILICIJUMSKIH SOLARNIH cELIJA Za bolje shvatanje tehnologlje m.de sillcijumske solarne celije, koja je prinei· pijelno ista i za ostale solarne celije, potrebno je da 5e ova tehnologija razmotri Za svaki od elernenata solarnih eelij •. Uloga pojedinih elemenata u radu silleijumske solame eelije vee je poznat, p. je s.d. patrebno da se razrnotre osnove tehnologije nJihove proizvQ(l~e. Ovo je potrebno radi upozn,vanj. moguenosti usaVIsavanj. tehnologije ~i­ have proizvodnje i sniZavanja ekonomske cene za Sire i masovnije osvajanje trZiSia. Na slici 329 prikazan je poprecni presek sUieijumske solame eel.jje sa njenim elementima.

Stika 329 1 - p -sloj silic.ijuma; 2 - n -sloj silicijwna; 3 - anfuefleksioni sIoj; 4 - prednja (gornja) elektroda; 5 - zadnja (donja) elekti'oda; 6 - ko~ lektor elekttona; 7 - kolektor rupijina

+ Na slici 330. i b prikazani su tipicni izgledi prednje elektrode silieijumskih solar-

nih 6elija. Prednja strana eelije pokriva se mrezom metalizovanih linlja, najcesee ad kalaja ill nikis. Danas se u sistemima koji koriste soisrne eelije nalaze sclarne eelije koje koriste debelu podlogu i to monokristal silicijuma. Silicijumska solama celija je jedna velika poluprovodnicka dioda. To je plocie. ciji s. precnik najcesce kreee od 5 do 10 em. Debljina joj iznosi 'od 250 do 400 /-lm. Sastoji se od zadnjeg kontakt., najcesee + jer je osnova p-Si, p-sloja, p-n preiaza, n-sloja, predqje kontaktne mreze, naj~esce - kontakt jer je na n sloju i antirefleksionig sIeja. Kad se uzme u ruku to je ustvari playa ill tamna silicijtunska plocica sa k.oje vire dva izvoda. Kad se iZnesu na svetlo i ti Krajevi vezu Za memi instrument, onda njegova kazaljka po6inje da skreee. Tek onda postaje jasno da je to elektro.generator, najjednostavniji koji se danas moze naci i koji je uopste do sada napravijen.

491

a

Slika 330

b

221 TEHNOWGIJA DOBIlANJA CISTOG SILICIJUMA

Osnovni materijal Za proizvodnju silicijumakih solarnih celija je jedan od ru9ras· prostranjenijih elemenata silicijum Si, koji CW oko 25% Zemljine kore. Nalazi se u mnoglm stenama.,osebno u kvarcnim, kao glavni sastojak. Stoga kao polazni materi· jal za dobijanje cistog silicijuma s1uZi kvarcni pesak, koji je ustvari silicijum dioksid SiO,. Postoje razlicite metode u proceSim. dobijanj. silicijum. !to veee CistoCe u ob· liku monokriatala, polikristala i polokristaia. Od pocetk. osvaj'"1i' kosmos. i pocetka svetske energetske krize razvijene su i dalje se razvijaju tehnolo~i postupci za dobijanje silicijum. najvece moguee cistoCe liirom sveta, • naroWo u SAD, SSSR i J.panu. lako je silicijum veom. rasprostr'"1ien, proces dobij'"1i' ~istog silicijum.je veom. skup zbog komplikovane telmologije. Ovde ee se raz· motriti dva do sad. n.jpozn.tij. postupk. pro· izvodnje soiaroih eelij. l\iihovim isecanjem iz kristainih Sipki ill trak. siIicijuma. J edan od postupaka z. dobij.nje savrle· nih kristala silicijum. je proces u kome po~etrd kristal polako rotira dok se ne odvoji od rastopljenog silicijum. (51. 331). Ako se tempe. ratura i periodi rotacije kontrolilU dovoljno precizno, silicijum se pretvara u savr!leD kristal. Taj kristal je dosta maslvan i obicno predstav· Ij. cilindar precnik. 7·10 em i duZine 60,9() em. Masivni ciiindricni sillcijumski Krista! z.tim se reu na veoma tanke plocice, sto predStavlja Slika331 posebni problem. Nalme, debljina rez. testere

veea je od debljine pojedinfu plocica tako da dolazi do velikog otpada silicijuma, Sto poskupljuje ovaj proce" Druga metoda sastoji se u dobljanju silicijumskih traka cije ,e mine i debljille mogu prilagoditi taka da odgovaraju solarnim eelijama, U 4 ovom procesu, poznatom pod imenom EFG i razvijenom u SAD, ra,topljeni ,ilicijum ,e penje kspilarnom atrak, 2 cijom kroz prorez u kocku napravlje~ nu od grafita (,I, 332). Grafitna koc· ka (1) zagnjurena je u rastopljeni silicijum (2), koji se usled kapilarne atrakcije penje kroz uski prorez kocke (3). Rastopljeni silicijum (4) prelazi U ,silicijurnsku traku (5), a cvrsti delovi silicijuma padaju naniZe. Ta~ ko se silicijumov kristal kristalise u traku, koja se maze uz minirnalne Slika 332 gubitke seci u placice. Debljina trake ill fIlma moie da se regullie na vrhu kocke tako da l\iihova deblji· na iznosi O,2..(),5 mm. Sirina ovih traka najcesce iznosi 2,..". em, a duzina 10 em (51. 333),

I

I [

111:11

II!I,

l

Ii

II . [I

[ I

I/!III: III!I/ ,W l II il : III! II' i;I III rI I i

lilll!

iI

;/1/

i"

iI !I

Slika 333

Savrrenost ovih silicijtunskih kristala je manja od onih dobijenih u prvom postupku, ali Stl jeftiniji zbog jednostavnije prot!vodnje i smanjenih gubitaka. Solarne celije izgradene od ovih silicijumskih kristala imaju efikasnost 10-12% i moze da proizvede eko 0,3 W elektricne struje.

222 IZGRADNJA P ~ n SPOJA DOPINC'..oV ANJEM

Pri dopingovanju silicijumskih solarnih celija mora se obratiti paz.nja !1a velicinu doze dopingovanja. Ova vcEcina se odreduje tako da se ne smanji vreme slOl___ :>dnog kretanja manjinskih nosilaca pre dopingovanja kao i vecinskih nosilaca posle dopingovanja. Postoje razliciti postupci pri izgradnji p - n spoja dopin£ovanjem: ~ rastopljenoj masi silicijuma dada se adgovarajuca kolicina bora taka da se dobije kristal silicijuma p - tipa ra'VllOmemO dopingovan do odgovarajuceg stepena: jedna

493

492 strana eve plo~ice :izlaZe se parama fesfora na temperatUIi dovogno visokoj da bi ~e fosforovi atomi rasprostrli po celoj izlozenoj stram do debljine od 0,5 Jim; na taj nacm se na kristalu silicijuma P - tipa obrazuje tanak sloj silieguma n - tipa i time je izgraden p-n spoj, _ . _ difuzija iz gasne faze primese na blizu lOOO°C najceste se kOristij. nedostaCl avog postupka su obrazovanje sleja neravnomeme debljine i potreba njegovog odstra-

njivanja sa zadnje strane,

.

_ difuzija iZ cvrstog staIlja na taj nacin Sto se primesa prvo nanese na prednju stranu, a zatim vrSi zagrevanje; nanosenje primese vrSi se hemijski, centrifugalno, prskanjern ill site -stamporn, k ~ a je n~eftinij a i moze se automatizovati, _ epitaksiranje uzorka jeftinog metal~Skog silicijuma raili porasta dopingovanog sieja, _ jonska implatacija pri kojoj se koriste elektronski ill laserski snep radi uIdanjanja eventualnih osteeenja kristala silicijuma nastalih usled jonskog bombardovanjaj, ovaj najnoviji postupak najvise obecava jer omogucuje kontrolu debljine sIoja i stepena dopingovanja; zbog moguenosti kontrole i automatizacije u proizvodnji ovaj pastupak je veoma privlatan za industriju.

223 OBRAZOV ANJE ANTIREFLEKSNOG SLOJA

Ve!; u pripremi silicijumskih plocica za dopingovanje nastoji se da njihove povr· sine budu sto belje obradene tako da. budu bez oStecenja. To se postiZe hemijskim nagrizaqiem u kiseloj ill alkalnoj sredini. Na taj nacin postiZe se istovremeno i frna hrapavost prednje povrSine kristala. Nairne, na povrsini se obrazuju bezbroj veoma sitnih kristala oblika piramide dimenzije aka 1 Mm. Stoga ova povrSina umanjuje refleksiju svetlosti i tako igra ulogu antirefieksionog sIeja. Meautirn, antirefleksioni sloj ima zadatak da ne sarno smanji opticku refleksiju upadne svetlosti, vee i brzinu rekombinacije elekttona i supljina na povrSini prednje strane eelije. To 56 postiie nanorenjem antirefieksionog sieja na prednju stranu solarne 6eUje. U tu svrhu se koriste razni oksidi ciji je indeks prelarnanja 2 -3 puta manji od indeksa prelamanja silicijuma koji iznosi ako 5, T dko se opticka refleksija prednje strane 6elije moZe svesti na 5%. Antirefleksioni slqj sastavljen od silicijumovog dioksida(Si0 2 ) i titanovog dioksida(Ti0 2) moze da smanji ovu refleksiju na same 3%.

224 OBRADA ZADNJE STRANE SOLARNE CELlJE

Kao Mo je receno, debljina silicijumske solarne telije iznosi od 0,2-0,5 mm, odn0S110 od 200...500 Jim, sto je dovoljno za potpunu apsorpciju celog spektra Sunceve svetlosti. U razmaku izmedu granice p-n speja, odnosno baIijere i zadnje sirane sill· cijumske celije, Suncevi zraci obrazuju parove elektron..supljina kao nosioce elektricne struje kqji se prikupljaju blizu zadnje strane 6elije. Ova naeIektrisanja okupljena u blizini zadnje strane remete usmerenost elektrona i supljina uspostavljenu barijerorn, Stoga je potrebno da se ona uklone. To se postize jacim dopingovanjem sIeja p -tipa u oblasti zadnje strane tako da se izmeuu ovog slqia uz zadnju stranu i osnovnog slqia

stvori mali unutraSnji elektritni nap on . Ovaj napon usmerava elektrone prema barijeri i uspostavlja provobitnu usmerenost. Takva solarna celija ns.ziva 5e eelija sa elektricnim poljem uz zadnju povrSinu. Prakticna obrada zadnje strane silicijumske solarne celije u navedenu svrhu, postite se nanoiienjem legure alumlnijuma sa galijumom, arsenidom i cinkom. Jako doti· rani cink difunduje u galijum·arsenid i tako so obrazuje p-spoj. Legirani aluminijum· ski spoj nanosi se naparavanjem ill sito..stampom.

225 OMSKI KONT AKTI SA POVRSINAMA SOLARNE CELIJE

Za maksimalne iskoriscavanje elektricne energije proizvedene u silicijumskoj solarnej celiji, kao i u solarnim celijama uopste, potIebno je da se uspostave dobri omski kontakti sa povrSinama eelije u cilju postizanja sto manjeg otpora. Pored dobrog kontakta, mora se obezbediti moguenost zavarivanja, odnosno, letovanja prikljucaka na solarnoj eeliji. Za ovu svrhu koriste se razni metodi. Najcesce se koristi metod naparavanje u vakuumu slojeva aluminijuma i srebra. Tehnoiogija ovog procesaje veOma razvijena, ali skupa zbog velikih gubitaka rasipanjem i koriieenja skupih materijaJa. Postupak sito~tampa je jednostavniji, jeftiniji i efikasniji zbog malog rasipanja materijala. Proces u OVOID postupku lakSe se odrzava i moze se automatizovati. U cilju Ito boljeg provoQenja elektricne struje mora se obratiti potrebna paZnja na metalizaciju prednjeg i zadnjeg kontakta. Metalizacija prednjeg kontakta izvodi se na taj nacin da se na prednju stranu celije ravnomerno nanese srebmi prah. Zagrevanjem celije prah postepeno i ravnomerno prodire u antirefleksioni sloj. Pored dobrog prianjanja i malog kontaktnog otpora, time se postize potpunije prikupljanje naelektrisanja i njihovQ sprovodenje kroz kontaktne kolektore u spoljaSfiji provodnik elektricne struje. Zadnja strana se metalizuje meSavinorn aluminijuma i srebra sito-stampom istovremeno sa izgradnjom p - n spoja.

226 SOLARNE CELUE 00 AMORFNOG SILICIJUMA

Komplikovana i skupa proizvodnja silicijumskih solamih celija od mono-, polio, i polukristala, silicijuma bila je povod da istraiivaci u oblasti konverzije Sunceve u elektri~nu energiju poslednjih godina proute razne rnetode za proizvodnju silicijumskih solarnih celija od amorfnog silicijuma. Amorfni silicijum moze se dobitikondenzovanjem silicijurnske pare na hladnoj podlon, na primer, na staklu. Vecina silicijumovih atoma obrazuje time temperatursku vezu, ali za razliku od monOkristala silicijuma, bez ikakvog reda. Stoga amorfni silicijum manje odbija upadnu svetlost, a viSe apsorbuje i to ne samo direktnu J vee i difuznu svetlost. Energija veze amorfnog silicijuma iznosi oko 1 p eV sto znaci da je za 0;; eV veea od energije veze kristalnog silicijuma. Veca energija veze omogueuje mu bolje usaglasavanje sa talasnim duZinarna svetlosti koje odgovaraju najintenzivnijem svetlosnom zracenju. lako su slojevi amorfnog silicijuma bolji

495

494 apsorberi nego kristalnog, prolaz strujrlli'1 nosilaca, narocito p-tipa, kroz amorfni sillcijum je teZi nego kod kristalnog. Ovo dovodi do brze rekombinacije elektrona i Sup~ Ijina, a time i do slabljenja fotoe1ektricne struje. Veea energija veze i ten prolaz nosilaca elektricne struje kroz amorfni silicijum uslovili su da debljina celije ad amorfnog silicijmna mora da bude vearna tankai da iznosimanje od 1 p.m. DosadaSnja istraZivanja su pokazala da je koeficijent korisnog delovanja ill ,tepen iskoriscenja soJ.arn.ih celija od amorfneg silicijuma oke 8%. U SAD i Japanu izgraaene su vec i fabril
227 SILICIJUMSKA SOLAR.."IA CELIJA DOMACE PROIZVODNJE

Domaea silicijumska solama celija jzradena je od domaeeg monokristala silici· juma dobijenog od uyoznog polikristaia. Proizvedenaje saradnjom IBK ~ Vinca i Ei - NiS domaCom te1mologijom. Osnovni materijal ove ,olarne celije je p.-tip siIicijum. Solar· na ceIij. je kruZna plo~ica preenik. 5 em, povrliine 19 {o3 em' i debljine 350 I'm. Radi na bazi p-n spoja kqji se dobija dopingovanjem monokristala silicijuma borom (p-tip) i difuzijom fosfora (n - tip). Kada se ova silicijumska ceija izloZi Suncevim zracima fluksa 1000 Wm -2, onda ona daje ove izlazue elektriene karakteristike: - strujakratkogspoja 430mA ± 10% - napon otvorenog kola 0;;5 V" 7% - iz1azna snaga 156 mV ± 10% - fil faktor iIi faktor ispune 70 ± 5% Fil faktor ill fsktor ispune predstavlja kolienik:

gde je Um maksimahli napon,im maksimalni intenzitet elektricne struje, Uak napon pri otvorenom kolu i Ike intenzitet struje pri kratkom spqu. Kod silicijumsk:ih celija fil faktor naj cesce je manji od 0 $0. Rad domaee silicijumske solarne ceUje jayne je prikazan na konverziji Sunceve energije u elektricnu za pegen izradenih modela solame pumpe, radio.tranzistora, ven~ tilatora, deCjog automobila i dr.

228 SOLARNE CELIJE SA OSNOV AMA OD RAZNIH POLUPROVODNIKA

Kao sto se desUo i u cirugim br~nim granama tehnolog~e, program osvajanja svemira je dao inicijativu za otkrice, proizvodnju i usavr&avanje prvih prakticnih fotomponskih celija kqje su pribavljale elektricnu energiju mnogim svemirskim letilicama sa izuzetno velikom sigurnoscu i za gotovo neograniceno vreme.

Oko 700 ameriCkih i 500 so'ljetskih svemirskih letillea koristilo je do sada solar· ne celije kao primarne izvore elekmcne energije. Prvih deset godina koriseeno je sarno u SAD oko 10 miliona solarnih celija za svemitski program. Prvim ve!ta~kirn Zemljinim sateIitima lansiranim 1957. i 1958. godine, za funk· clonisanje njihovih senzora bila je potrebna snaga od 1-:2 W. Za satelite lansirane u novi~ je vreme potrebno je vile snage zbog memih instrumenata, veCe udajienosti od Zemlje i u nekirna ljudske posade, ali ne vile od 100 W. Na primer, Mariner N, kqji je televizijski emltovao sllke planete Marsa na Zemlju, bio je snabdeven sa 28244 solarnih CeIija. Maksimalna snaga proizvedene elektriene energije u blizini Zemlje iznosila je 670 W. Usled opadanja intenziteta Sun~evog zrace· nja povecavargem odstojanja, u blizini Marsa OVa snaga iznosilaje 320 W. Solarne Ceije koje se koriste u svemirskim programima i sada za potrebe na zem~ lji, naprayljene su od silicijwna. Medutim, kao sto je teceno, to rrlje jedini element koji se moze korisriti za solarne Cellje. Stoga je korisno dati tabelarni pregled materijala kqji se najeesce koriste zaizgradnju solarnih eelija. Materijali

Galijum/ Arsenid

IndUum fosfor/ Kadmv um

Bakar sulfld/ sulfid

Gal A,

sulfid lnP/CdS

16-19

12

Bakar sulfidj

Cu,S/CdS

Bakar tehuid/ Kadmijum telurid CUTe/CcITe

5-7

6

6

Kadmijum

Kadmjum telurid Cu,S/CdTe

Kao sto so vidi od svib navedenih materijala, galijum arsenid 1ma najveCi koefi· cijent korisnog delovanja. Meautim, galijum-arsenid je oko 10 puta skuplji od silici· jruna, a tehnologija njegove pripreme za primenu kao osnovnog materijala za solamu eeJiju, je slozenija i skup~a nego kod silicijwna. Pored velike efikasnosti solarna 6elija ad galijum-arsenida ima preimuestvo jer moze da funkcioniSe i daje veei stepen iskoris~ tenja pri koncentrisanoj svetlosti.

229 PRlMENA KONCENTRATORA SVETLOSTI S CIUEM POBOUSANJA EFlKASNOSTI SOLARNIH CELIJA

Radi povetanja efikasnosti solarnih celija ill smanjivanja njihove povrSine pri istoj

efikasnosti, koriste se rami koncentraton svetlosti. Kao sto je ranije receno to mogu da budu sferna, paraboliena i cilindritna izdubljena ogledala iIi sabirna sotiva frenelo· vog tipa. Koncentratori mogu da koncentriSti svetlost na solarnu celiju cak do nekoliko hiljada puta i tako znatno povecaju njenu efIkasnost. Razumljivo je da za ovu svrhu mogu kOristiti solame celije keje pOdnose visoku temperaturu, kao Me je, na primer, galijum arsenid. Koncentrisanjem Sunceve energije na solarnu celiju od galijum~arsenida njena efikasnost se povecava na 23 -2g-;o, Efikasnost solarne eelije odreoene velicine srazmerna je intenzitetu zracenja ko~ je na J1ju pada. Stoga je korisno da se Sunceva svetlost koncentriSe na relativno malu

496

povriinu solarne ceJije. Ovde se nailazi na dye te&coee. Prva je ~to se svetlosni zraci rnOraju koncentrisati take da pod.gu pod pravim uglom na prednju povriinu celije, k.d. je njihova efikasnost najvec •. Drugo te!i<.oc. nastaje stoga Ito je pouebno da koneent· rator prod ptividno kretanje sunca na ne bu u toku celog dana. Druga te!i<.oco moze se otklordti mehardzmom koji bi akretao koncentratoI pre-

ODELJAK

23. SOLARNI

XXIIl

MODULI

rna suncu. Ovakvi mehanizmi

mogu se konstruisati na pMcipima tennodinamike i fotoelekUidtet.. N. slid 334 sbern.tski je prtkazano par.· bolieno ogledalo kao konStika 334 - 1 _ Svetlosni zraci; 2 - parabolicni koncentrator;3 -'solarnaCeijja;4 -osovinazapostavija· centratOi. nje na mehaniZam za ok!etanje pmna suncu Vin&tonov koncentrator kqji ie plona",o Roland Winston na Univerzitetu u Cikagu ima oblik polucilindr., odnosno dugog kotita (slika 335). On koncentrioo Sunc!evu svetlost na prednju stranu solarne celije i ne mora se okretati d. bi sledio SOllee u toku dana.

Solami moduli predstavljaju u stvan mottieu medusobno povezanih solarnih celij. i omogu6uju njihovu prakti~nu plimenu. Solame celije u modulu obi~no su povezane na red, tako da kroz njill te¢e ista .lekUiena struja. To name¢e problem odabirallja celija koje ce iei u isti modul, SlO se odnosi pre svega na povriinu celije i no povriinski otpor. Dakle, u odnosu na te parametre, solame celije treb. d. budu ekvivalentne. Od takvih celijo vezivanjem no red dobij. se modul sa odgovarajucim izlaznim naponom. Ukoliko celije rdsu ekviV1llentne, ond. one sa loiijom karakteristikom ponaiaju se kao delimierd poUolaei u kolu. SMni problerni so javljaju i kad je pott.bno paraJeJno vezivanje ¢elija. taka da sve daju j.dan izlazni napon. Ovaj problem je izraun kod vezivallja modula u paraJeJnu veZu cia bi Be dobio panel. Pored elekUienih vaine su i mehaniOke karakteristike i gabant modul•. Moduli moraju biti konstruisani tako da imaju dobru ttansparenstnost svetlosti koj. treba da padne na prednju stranu celija, dobre mehanieke osobine U odnoin na udare vetra, kilo, snega i sl. Takoae treba da omogu6e dobro hladenje celijak'lie ill erne. D. bi so dobili solami moduli kqji imaju takve karakterislike postoji nekoliko naeina pakovallja celij. u niima. N. slid 336 prtkazan ie popr.Oni presek jednog modula. 20mm

2 Slika 335 ~l-Svetlosni zraci sa jedne strane; 2 - svetlosni zraci sa druge strane; 3

pokriven ogledalima sa unuuaSr\je strane; 4 - solarna Cel¥a

~

koncentratOt

3

Slika 336 - 1 - Metalni rarn; 2 - p1eksi iii stak1ena plocs; 3 - solama celtia

498

499

Kao 810 se vidi na sliei solarne celije su poreaane u sendvi~u izmeo:u dye povrSine cd kojih je gomj. !ransparentna, dok donj' no mora da ispurgava taj uslov isko je bolje zarnodul daje i ona transparentna.Postoje dye mogucnosti: a) da te dye povrSine odnosno

plo~e

budu zalivene nekom silikonskom masom

sa celijama izmeau njih ill, b) da celije budu zalepljene donjom s!ranom za donju ploeu, a da se sarno deli· mieno naslanjl!iu na gomju.1 u jedoom i u drugom sluel!iu obe ploee su smestene u me· talno kuciste kOje im d'!ie mehanieku stabilnost. Pored toga slika 336 prikazuje da moZe biti sarno jedna noseca providna ploe. n. koju so nanOs< solame eelije svojim prednjim stranama i zataP'!iu sa silikonskom smolom. One mogu da ostanu taka zalivene iIi da pIeko njih, sa zadnje strane, doCle jos tansk s!oj silikonske gume. On s!un da)os bolje stiti solame celije i elektriene veze meau njima od spoljnog utiel!ia. Slika 336 prikazuje jedan od nacin. pekovanja eelija u solarni modul, kada so solarna telija stavlja izmetlu dye paraleJne staklene plocice. Slik. 337 prikazuje pekovanje celije u solamom modulu kada se koristi sarno

231 SOLARNI PANEL

Salami panel je elektricni generator ,sastavljen od solarnih modula i tek on moZe d. obezbedi dovoljnu energiju za napl!ianje ured.ja snage izn.d 10 W. Njegov. konstrukcija je dosta jednostavna, a zavisi od broja solarnih modula i njihove velicine.

Noseti ram !reb. da omoguCi mehanicku otpornost n. nepogode (s1. 336). On takode !reba da obezbedi lako montiranje i demontiranje solamih modula. Ako je to dobra izraaeno ncgvaz~i zadatak preostaje da se panel dobro orijentise prema Suncu.

Tu treba predvideti moguenost promene orijentacije u toku godine slicno kao ked ken. centratora.

Da bi so salami paneli odrzali staino pod idealnim uglom prema SUncevim zraei. rna u toku dana u cilju postizanja optimalnog stepena delova!lia Sunceve energije, mora se podesiti obrtanje panela u horizontalnoj eX) i vertikalnej (y) osi Sunca. To se moze postiei pomoeu dva para fotoelemenata clj. su upravljaCka pojaeala naknadoo priklju. cena (s!. 338). Fotoelementi sa upravljackim pojacaJima uk1jucuju servo.montere, koji

E E 52

4 Slika337

~

1 -Metalniratn;2 -pleksiploca;3

3 ~solamaceltia;4

-vezivnamasa

Slika 338 - Shema upravijazya solarnim paneIiroa: 1 ~ tubus; 2 - foto.elementi; 3 ~ mikropojacalo; 4 - upl'avljacko pojacalo; 5 -l'ele; 6 - motOl' M sa uptavljaCima (preklopnicima) d I id l

jedna noseca providna plocica. Nosece plocice mogu da budu od obicnog, anniranog, kaljenog i specijalnog stakla kao i od pleksi stakla. Izbor zavisi od toga koju namenu ima dati modul i koje njegove karakteristike su bUne za tu namenu.

TehniCke karekteristike solamog modula izradenog od domatill solarnih eeli·

prema intenzitetu insolacjje uprav~aju obrtanjern solarnih panela u x i y osi, Na slici 338 prikazana je shema upravljanja solarnim panelom pri ryegovom obrtanju oko ho" rizontalne i vertikalne ose.

jajesu: Domaci salami modul sastoji se ad 36 Si - solarnih celija rnedusobno redno pave-

nih. Pakovanie eelija u salami modul izvr!eno ie na vee opisani nacin. Kod pakovanja yodUo se racuna da se omoguci zamena neke od celija ako pretrpi neki mehaniCki kvar ill 10m prilikom mantaZe, Sto je nemoguee kod celija zalepljenih izmetlu dva pleksi stakla. PovrSina solamog modula iznosi 30 x 40 em' . lzlazne elektricne karakteristike: - strujakra1kag spoja 410mA ± 5'h .- napon na otvorenim krtg evima 19V ± 5% - izlazna snaga elektricne str~e 4,4 W ± 5%

232 NAPAJANJE AKUMULATORA STRUJOM IZ SOLARNOG PANELA

Za primenu stroje iz solamog panela puni se akumul.tor. Na slici 339 prik •. zanaje sherna regulatora za napajanje akwnulatora. PotroSnja ureotga u procesu punjenja akwnulatora ne prelazi 2% regulisane snage. Povecanjem broja serijski vezanih tranzistora, moze se regullsati potrebna snaga baterije akumulatora.

501

500

, ,,

MehaniCki indukoVlllla naizmeniOna elekttiena .truj. vi.okog napona nas!l\le na !l\l naOin Mo .. u primamom kolu pomoCu elektromagnetnog prekidac. nazvanog Nefov cekiC, prekid. i spa,j. jednoamerna elekttiena .truja dobijena jz akumulator •. Ova,! postupak so i danas koristi kod "bombino" z. dobijanje pott.bnog napon. pa· ljenja motora. Elektrunaki postupak zadobijanje naizmenicne iz jednosmeme elektticne struje, zasniva so na prhneni tranzistora. Na .liei 340. i b sllematski su prtkazana oba postupka n. !l\l naein Mo su za,jdniCki elementi obeleZeni istirn brojevhna.

,

SOLARNI PANEL

\0

,

-~--.~----~-------------+-----------------------

.

Slika 339 _ 1 - PrlkJ!u~ak za ukljucivanje elektriene energlJe k.oja pritiee iz IOlamOJ panola; 2- referentni napan; 3 _ osrani~n,je elektricne struje; 4 - regulaciOno pojacalo; S - tennimti o~ae; 6 - kl'atki. apol ogranicen,ja; 7 - otpornik.; 8 - plOmentivi izlaz napona; 9 - tranziatottki rqulator anage; 10 - merni otpornik; 11 -izlaZni napon za bateriju

233 OOBIIANJE NAlZMENIOIE STRum ZA PRIMENU

Eiel
5

6

___

~1cr-~~-7~L ~~:~~( b) elektronski postupak

-,-, -,-, , 10

SUb 340 1 _ Akumulatori jednosmerne elektri~ne atruje;:2 - Nefov ~ekit; 3 - transfonn.ator; 4 - primarni kalcm.; S - aekundam1 kalem; 6 - upza'Yljaf strUje; 7 - ravnikondenzator; g - akumulaton; 9 - uanzistor. umesto Nefovog eek16&; 10 - otpomik.; 11 - prlkUucak za naizmeni¢nu a1n)Ju zapouola6a

234 PRORACUN VR.8NE SNAGE SOLARNE CELUE M6'DULA I PANELA

z. izradu projekta nekog .olamog sistema na,jvaZnije je izvrlliti proracoo maksi· maine instslisane snage tog. sistema. Ona se ne mote lako dobitiJer zavisi od polnzaja mesta gde je predvillena instaJacija, broj. suneanih dana i casova u godini, temperature i zaga:4enosti okoline, nal!ina rada,namene, na6ina montiranja i dr. Z. odr.divanje vrine mage (snaga u pikul potrebno je poznavati srednju korisnu snagn. Ona ptedst.vlj. onu snagn koju ureill\! potroli u IOku 24 cas.. To znac;. d. je u s1uO"u neprekidnog Iada utella,j. (24 casal stednj. kanona snag. jednaka nominal· noj .nazi ureila,j. (PUR
XW Yh 24h

502 gde je X

503 ~

l10minalna snaga ureaaja, Y - prosecan broj casova rada uredaja u toku

dana.

235 CENE

Kao &to je receno pIve solarne celije proizvedene su za svemirski program u cilju snabdevanja elektricnom energijom svemirskih letilica. Cena ovih prvih solamih celija bila je veOma visoka, ali posto su solarne celije pruiale jedinu mogucnost za snabdevanje svemirskih letilica elektricnom energl.jom, cena nije bila bitna. Zna se ria je cena solarnih ceIij. namenjenih potrebam••vemirskih istraZivanja 1959. godine iZnosila 200 dolara po vatu SIlage. Sve cesea lansiranja Zemljinih satelita sa mernim instrumentima, a narocito priprema svemirskih 1etilica sa ljudskim posadama, zahtevali su masovniju i kvalitetniju proizvodnju solarnih celija. UsaVISavanjem tehnologije proizvodnje solar· nih eelija i prelaz na proizvodnju u vecim serijama doprineli su da u toku 10 narednih godina cena solarne celije za kosmicki program padne najpre na 100, a zatim na 50 dalara po vatu. Cena prvih solarnih celija za upotrebu na zemlji pre pocetka svetske energetske krize bila je 20 dolara po vatu snage. Meautim, proizvodnja je bil. veoma ograniilena taka da su, na primer, u SAD godiSnje proizvedene solarne celije sve zajedno davale ukupnu sn.gu od 100 kW. Sve dublje ulazenje u energetsku krizu posle 1973. godine zahtevalo je nove izvore energge i otpoceo je nagli razvoj proizvodnje solarnih celija u celom svetu. Tehnologija proizvodnje se naglo razytiala, a time i cena solarnih celija stalno opadala. N. primer, vee 1978. godine dobijene su solame .:elije koje su davale 10 i IS rnW om -, . Silicijumska .olarna celij. povrline 45 em' koeficjjenta korisnog delovanja od 15% izlozena suncu davalaje snagu od oke 0,6 W. Cena ave solame celije bila je 13 dolara. Visoka cena je posledica velikog otpada silicijuma u toku abrade. Sem toga, proizvodni praees solarnih celija zahteva mnogo vremena i rada stIUcnih i spretnih radnika koji proizvode kristale I seku ih na plocice i izraduju gotovu celiju. DanaSnja eena silicijumskih solarnih celjja iznosi oko 5 dolara po vatu snage, a ocekuje se da ce kroz 34 godine ova cena biti jedan dolar po vatu.

236 USAGLASAV ANJE POTREBE, PRIJEMA I POTROSNJE SOLARNE ENERGIJE

Za primenu solarne energije vaZno je da se usklade potrebe, prijem i petromja solarne energije. U naSim krajevima sa cetiri razlicita godiSnja doba, energetsld doprines direktnog Suncevog zracenja je promenljiv u toku godine. Stoga je nemoguce da se obezbedi sta1na potreba energije narocito u zllnskom periodu. Ovaj raskorak izmeau petrebe i prijema solarne energije moze se reSiti akurnulisanjem toplotne energije dobijene Suncevirn zracenjem za kraci ili duzi period kada nema sunea. Za to su pot· rebni aktunulatort toplote dosta velikih d1menzija Sio zahteva prestor i povecava tIos.. kove. Na taj nacin mogu se takoae uskladiti prijem i potrosnja solame energije. Ovak· av solarni sistem moZe da zadovoiji za zlmski period, ali u letrUem periodu se javlja vi-

sale energije. Ovaj vi~ se moZe koristiti za zagrevanje bazena, staklenika i susednih zgrada. OvakV1m i drugim kombinacljama mogu se usaglasiti potrebe, prijem i potro!· nja solarne energije u toku cele godine. Metlutim, kod objekata u kojima intenzitet potrolnje energjje ragte leti, na pri· mer, kod turistiilkih i nekih industrij.kih objekata, usaglalavanje potrebe, prijema i potroSnje solarne energije je jednostavnije i bez potrebe za znacajnijom akumulacijom. Iz izloZenog se vidi da u kori!£enju Sunceve energije nije bitno da se akumulaci· jom obezbedi njena konstantnost, vee da se ovako promenljiva sa manjim ill veeim os· cilacijama ukljuci"u Siri energetski sistem. Tako se Sunceva energija moze koristiti od· mah po prijemu. . U tom cilju potrebno je da se ostvari'"mogucnost i uslovi povezanosti u potros· nji .olarne energije iZmeau malih (mikro) potrolaea Solarne energije. Na slici 341 she. matski su prikazani integri· sam mikrosistemi za po· jem Sunceve energije i mak· ropotrosac energije. Shema daje model kod kojeg je izvrseno integrisanje mikro· sistema za prijem Sunceve energije u centI'alizovanu ceo linu, Cime je obezbeaeno da se u uslovima prijema veee kolicine dozracene so· KEI lame energije nego 81:0 je potrebno nrlkrosistemima, o· bavi predavanje vi§ca energiStika 34} - Mis - mikrosistem zaSuncevu energiju;MipmikropotroSac ; Map - maicropotroSac ; KEI - konvencio· je rnakropotroSacu ,kod ko· energetski izvor jeg se automatski redukuje potroSnja energije iz konvencionalnih izvora. U sluc..yu kada je vrednost dozracene solarne energije manja od potrebne, centralni sistem makr0i>0trosaca sa konvencionalnim energetskim izvorom, snabdeva mikro-potrOSace neophodnom kolicinom energije. Konstruk. tivno integrisanje mikro i mak· rosistema. obezbetlqje se zajedniCkiru toplovodima, dok se ekonomske obaveze nastale iz ovog odnosa regulisu neophodnom memo-regulaeionom opremom. Na taj nacll se obez· beouje ekonomicniji rad termoenergetskog postrojenja makro-potroSaca koje bi u zimskim uslovima radilo sa umanjenim kapacitetom, odnosno neoptimalnim re.timom rada. Slika 342 priKazuje shemu modela kod Slika342 kojeg je sprovedena integracija makropdjem·

504

nlka i mikropotro!a~. , pri eemu je prijernnik loci.ran I dimenzionisan za potrebe mokrapetroSae •. U ovakvoj 'prozi, ...d. potrebe makropotroSaca opadiju, obezbe4uje .. isporuk. energetakog vilk. rnlkropotrolacima. Razumljivo Je da takav .istem radi u .prazi sa konvencionalnim illvorom enersiie kako bi .. abe.bedia neophodan anergetski kontinuin>t potroinje kod makro i mikropotrolaca energije. U p,ak,; je mogna, .proveati primenu ovakvih organizacionlh modela kod mnogih obj_kata, poee, ad spreg. obj.kata individualn. grad'll. intelll'iaanim u toplovodnu celinu sa indwtrij skim , odnosno agroindustrijskim objektima, pa do objedinjaVlll1!a dv. ill vile indwtrijakih objekata, od kojih jedni u toj ceJini najveCu potroinju anergije imaju u prol.eo, leta i j ...n, • drugi u toj .prozi mokrimalnu energ.taku potroinju irnaj u u zimskim mesecima.

ODELJ AK

XXIV

24. PRIMENA SOLARNIH CELlJA Primena solarnih celija

vee

danas je svestrana. Ovo je razumijivo, jet se

pomo~

eu solarnih eeIii' dobija elektridna energija koj. sa maze podesno primeniti u proktiene svrho. Z. razliku od klasiene elektricna energya kqja se dobija ill ugya kao isczpljive energy. kqja zagaauje Zivotnu sredinu, ova eiektricna energy a dobija se iz <:isn> i neiscrpljive Sunceve energije. Primeno solatnlh celija maZe sa podeliti n. primenu u svemirU i na Zerniji. Solatn. ceIii. u svemiru koriste so za konverziju Suneeve u elektricnu anergiju radi napajanja instrumenata kojima su snabdevene letilice. Uslovi za ovu konverziju

,u veoma povoljni, jer no postoje metereoiollke smetnje. Slika 343 preds1a,lja amerie-

Slika 343

Slika 344

507

506 ku nebesku laboratoriju ,,sk'lllab" (,,skylab') sa solarnim panelima lansiranu 1973, go· dine~ Na sUci 344 je so\jetski meteorolo!lki satelit sa solarnim panelima k~i snabdevaju rijegove instrumente potrebnom elektritnom energijom. Na zemlji se solarne celije konste. za nap'llanje elektricnom strujom raznih elek· tricnih aparata: manjih aparata za Utnu potrebu, aparata u domacinstvu i aparata u mes* rima gde ne postoji elektricna struja. Sem toga, solame celije se koriste za dobijanje tople vode i grejanje i klimatizaciju prostorija. Pored toga pocinje njihova primen. i u saobracaju.

Ovde ce se neke od navedenih primena prikazati ilustracijama. Mali di.epni solami aparali:

Slika 348

~

Salami rucni casovnici

Solarni uredaji na mestima gde nema kJasicne elektricne s1ruje:

~Hka

345 - Solarni diepni racunar

Slika 346 - Solarni upaljac

Stika 349 -Sowni svetionik Stika 347 - Salami casovnik

Stika 350 - Solarna kosacica

509

508

Na slici 353 prikazana je grupa aktivn0i>aslvnih solamih kuca. Na krovovima i zidovima postavljeni su salami koiektori i paneli silicijumskih solamih eelija. Solarni kol.klori .lute Za dobijanje lople hlgijenske vode I zagrevanje prostorija. Solami paneli snabdevaju domaCinstva U ovim zgradama potrebnom elektri~nom energijom. Kariseenjem ofekata staklene baste I dobrim zaptivanjem zgrade moze so postle; de SunO.va energija podmiri gotovo ceJokupne energetske poltebe z. dobijanje topic ltigijenske vode i zagrevanje prostorija U oVim zgradama.

241 UKOpCAV ANJE SOLARNOG GENERATORA U CENTRALNU MREZU

Kao sto je poznato, u zimskom periodu nema dovoljno elektriOne energije dobl· jene iz Sunceve, dok je leti im. I ,uviSe. l.lednacavanje ovih razlik. VIii se ukopcav.njero salamog generatora elektriCSne st:nge u vanjsku ceniralnu mrezu elektri6ne struje i kombinovanjem njihovog isporuCSivanja elektri6ne struje za potrebe potroSaca.

Stika 3S 1 - Solarna mW krava

Slika 352 - Solarne celije sprovode struju kroz nee tadi cuvanja stoke na paSnjacima

Stika 354

U zimskom periodu (sl. 354),kada .olarni generator dlJie oko 1/3 poltebne elektriene struje, dodatnib 2/3 dobija se iz elektrione mreze. Kao!to so vidi I u 10m najnepovoljnijem penodu z. kotiiCcnje solarne energije, ustedi se 1/ 3 eloktnene energije potrebne za domaCinstva, §(ole, bolnioe, industriju i dr. U letnjem penodu solami generator potpuno z.dovoljava energetske poltebe I ostaje vilak elektricne energije, koji se VIoC" u elektricnu rnrefu. Razumljivo je d. se prethodno mora obezbediti i salarna energija za akumulatore u ci1ju njenog koriscenja u dane kad& nema sunca.

S6ka353

511

ODELJAK XXV 25. PRIMENA

NUKLEARNE ENERGUE ZA GREJANJE I KLIMATlZACIJU

Nezavisno od Sunceve energije ,nukleama energija se koristi za dobijanje vodene pare i elektricne energije pomocu energetSkih nuklearnih reaktora. Energetski reaktori ill reaktori za snagu su oni, kod kojih osloboaena toplota procesom tlSije direktno ill indirektno sluZi za dobijaoje vodene pare na visokoj tempe· ratun sa veliklm pritiskom, koja se maze upetrebiti kao pogonska snaga velikih razmera. Sem toga, teakten se mogu deliti i preroa vrsti upouebljenog nuklearnog gotiva i vrsti moderatora. Na slioi 355 prikazan je uopsteno presek tipa energetskog reaktora, koji sluZi za dobljanje tehnicki korisne energije.

Proces fisije urana, koji se u obliku Sipki U nalazi opkoljen grafitom 111, kao mode· ratorom reguliSe se izvlacenjem i uvlacenjem kadmijumovih Sipki Cd. Da bi se spoljamost zastitila ad nuklearnog zracenja, reaktor je opkoljen debelim zidom betona, ~. stitom $. Toplota koja nastaje procesom fisjje urana u reaktoru, odvodi se pomodu vode VI, ill neke druge tetnosti, koja proMe kroz cev AB postav· ljenu u unutraSrijosti reaktora. Strujanje vade kroz cev AB ,postite se pumpom Pl' Na taj nacin teenost koja rashladqie reaktor, zagreva se pa se moze indirektno koristiti za dObijanje vodene pare. Kao sredstvo VI, koje odvodi toplotu iz teaktora sluii voda ili neki gas pa i tecni metal, na primer, natrijum. Na prikazanoj semi voda se kad A dOYodi u cev AB ,a kad B odvodi. Ova voda na visokoj temperaturi i pritisku. odvodi se u izmenjivac toplote C i pred~e vow V1 , koja se u njemu nalazi. Voda V2 pretvar:-- se u paru,kao u parnam kazanu i para F odvodi se u cev D da vrSi svoj rad, na primer, u parnu turbinu T. PasIe izvrsenog rada para dolazi u kondenzator K, U kome se kona"nzl.!ie u vodu V3 ,jer se kondenzator rashladuje hlacinom vodom V4 koja ga optate. lz ~..ondenzatora voda V3 prebacuje se PumpomP2 u izmenjivac C. Nuklearni reaktor je ustvari izmenjivac toplote u kame se toplotna energija do· bijena cepanjem (fisijom) urana prenosi na vodu, namjum, ugljendioksid i dr.kao nosilaca toplotne energije. hna if. razlicitih vrsta, a razlikuju se uglavnom prema vrstj goriva, apsorpcionom materijalu, nosiocima toplotne energije, moderatorima itd. Na slid 356 shematski su prikazaru nuklearni reaktori sa lakom vodorn i to pod a) reakter sa

a)

v, oj 1 - Betonski oklop; 2 - uranske Sipke gorivo; 3 - voda; 4 - kadmjjumski regula·

P,

P, Slika 355

tori; 5 - vodena para; 6 - parna turbina; 7 - kondenzatot; 8 - cirkulaciona pumpa; 9 -generator elektricne struje

b)

Slika 356 bJ 1 - Betonski oklop; 2 - UIanske Sipke -" gorrvo;

3 - voda; 4 - kadmjum.lki reguiatori; 5 - izmenji. vat toplotc; 6 - vodena para; 7 - parna turbina; 8 - kondenzator; 9 - cirkuJacicna pUmpa; 10 - cirkulaciona pumpa; 11 - generator elektticne struje

vrelom vodorn i pod b) reaktar sa vedom pod pritiskom. Snaga dob~ene vodene pare prenosi se na generator naizmenicne elektricne struje kqja prenesi do potro§aca. Cena ave elektricne energije iZnosi aka 50000 dinaIa po kilovatu. Nedostaci su ho je man iscrpljivi izvor energije, opasnast od havarije i problem smestaja radioaktivnili. otpadaka.

513

512 251 NUKLEARNA FUZIJA

_Q- =

Oslobodena nukleama energija koja nastaje procesom nuk.leame fiaije, bilo na kon~ ttolisani naOin u nuldeariiOm r_aktoru iii na nakonttolisani naein prj aksploziji atomake bombe ,nije jedini izVOI nuklearne energtie ko;i Be moze iskoriltiti za fazne Ivrhe. Utvraeno je da i pIi procesima stapanja dVl\lu jozgra lakih .lemenata U obli1nja jezgra nelto t_tih elemenata, lakode naatlje oslobodenje velike kolieine nuklearne ener· gije. Ova Oinjeniea je potvrdana procosom sp:;anja je.gra deuterijwna i Uicijum. k~i so odvija na nekonttolisani naOin u hidrogenoskoj bombi. T:; proces .p:;anja iii kombinovanja dVl\lu j••gra manjih .tomakih masa u novo jezgro ve~e atomake mue lOve se nuklearna juzija. Nuldearna fuzija odgovara obmutcm prooesu nuldearne fisio, pa otud izIazi da u prirodi pored dezintegracijo mat.ri., tj. razbijanja pos~i i njeno sp:;anje, dakle integ,acija. Vee nom je poznato da osobodanje energije pIi procesu naataje zbog toga, Ito je energij. vozivanja po nukleonu manja kod t.!kih elem.nata koji .. ceP'\iu, nego kodjezgara nastelih produlcata sa srednjim mas.nim broj.m. Iste tako ene'gi). vezivanja po nuldeonu kod n:;laldih jezgara je manja nogo kod jezgra sa srednjim masenim brojem. Prema tome izlazi da je zbir masajezgara lakih elemenata, koji ,. fuzijom sp:;a. ju, manji nego mas. nastalog jezgra, usled Oega .. pIi proee.u fuzije mora osloboditi odgovar:;uca kollOina enorgije. Meau mOgUCim fuzijama elemenata spcmenucemo k.o primer fuziju deulerona i tritona pti kojcj se dobij. jezgro helijwn. prema ovoj jednacini:

mv.

,H'

,H'

,He'

lz ove jedna~ine i poz...l1atih vrednosti atomskih masa neutrona i elemenata, i to za neutron (on ')= 1 jlO8986, deuterijum (,H') = 2 P1474!, tricijum (,H') = 3,017003 i he1ijum GHe 4 ) = 4P03877 dobija se da defekt mase .6. m koji nastaje pri ovoj fuziji iznosi: Ll.m = (2,014741 + 3P170(3) - (4jlO3877 + 1,(08986) aim

iii Ll.m = 5,o3174S -5jl12863 = 0,018885 aim

S obzirom da je jedinica atomske mase ekvivalentna energiji 931 MeV izlazi da o&lobooena energija,koja odgovara defektu mm Ll.m izno,i:

Q = OP18885 ·931 'Y'eV iii

Q = 17,6 MeV Ako oslobodenu energiju Q poaelimo brojem ,astavnih ~e,tiea (5), dobie.mo da p.nergij2 po jedinici atomske mase pri fuziji jezgra deuterijuma i tricijuma u jezgro helijuma iznosi:

5 trim

17 pMeV 5 lim

MeV MeV = 352 -ajm- = 3.52 -:-1-'p"7 6 ;:;.1"'O-::"';->7"k-g-

Kada so ima u vidu d. pli proee,u flJlije [f''' energetski prino. po Jedinici ,tomsk. . . 200 MeV mase lZnoS! . 235 Il/m

= 0 f.'oS

MeV

---,

aim

. , •• ' d a j e 06 ob--. . .pn , 'l.UZlJl ... ond a lZ..uu.l uutlna energl,JR

vodonikovih jezgar. u jezgro helijuma detir! pUla vee. od energije 0.IoOO40n. po flsiji [f''' . 0Vl\l sluOaj nuldearne fuzije, kao i a,tall, koji su ostvarem izmedu drugih clemen.· ta, pokazuju da se pri tom procesu,,~oslobaa:aju ogromne koli6ine energije. pa prema tau me da su i efikasniji nego prosesi iisjfe. Zato je velika paZqj. ptirlonjena nuldearnim fuzijarna k.a izdalnim izvorime nulclearne energije. Za sada su poznata dva nacina za ostvarel'\1e nukleame fuzije ito, primenom ubr zanfu cestica, 1j. cestica visoke energije, koje se dobiju wSta&;.i pomocu akceleratora iii pomoeu vi,oke temperature. Ptirazalo so da postoje mogoenosti za ostvarenje ttv. termonukieamih reakcQa, ~. prooe .. fuzije izazvanih vistirom temperaturorn koJe bi moglc po.iutiti kao izvoo nulcleame energije. Takav izvor neslueene koliOin. energije ,u termonuklearne reakcije, koje odi· grav:;u u zvezdama,konkretno Bintozom helijwn. iz vodonika. Kada je 1973. godine naj.vljen poc.tak svetske energetske krtze, fJzik. so nail. u prvim redovima u borbi za izlaz iz energetske krize i za otuvanje nvotne are dine . Energija flsije dobila je jo! veei znaOaj i poolednjih pet gOdiM nukioarne elektrane mOu mom ,veta. Uran 238 50 dopinguje plutonijumom i dobij. 50 oOOga6en urw 238, ttv. ,,brider.uzgajiva¢·, kod kojeg se !ancana reakcij. po,tiZe brZim neutronima i tako .. smanjuje veli¢ina reaktera. Uporedo .. izgradnjom ovih novih savrltnjlih nukloarnih reaktora, proucavaju 5e na6ini zaStite postoje6ih od mogu6ih havarija. U naucnim oennima mom 'veta, flZiOati vod. borbu ,",0 odrzavanja fuzije, kBko bi .. Oovecanstvu obezbedil. energija za milijarde godina. Kana .. 15. aVgust.1978. go· dine poj.vIis informaeija da ,u ,truOqjaci Prinstonakog uhiverzlteta u SAD ".pell d. u procesu nuklearne fuzije postignu temp.raturu ad 60 millon. stepeni Cel'3usovih, .vet je odalmuo. Znalo so da aka je stvarno postignuta kontrolisan. fuzij" tada bi enve6anatvo r.lilo jedan od svojih n:;krupnijd', problema - problem energije. M.autim, od toga dana je prollo 6 godina. Novih infomlaciJ' nije bilo nitl .u dati potrebni podac! po kojima bi so moolo zakljuciti kako je po.tignut navedem re.ultat. Pow,to Je da O!) na polju konttolisane fuzije u svetu raeli u tti prave•. Prvi je ttv. TOKAMAK, kojim ,0 teti da so doblje vruca plazma putem jona velike energij_ u akoeleratoru. No ovrn prinCip" rade flZi¢ati u Z.nevi, Sovjetskom Savezu i Sjedinjenim Am.nckim Dr••vam•. Drug; princip postiza.'1i' visoke temperature Jeste '\Jeno dobijanje iZ deut"'i!uma pod visokim pritiskom i ?orrwcu laseta, TreCi princi.p, na kame radi i na~ naucnik B . Maglic u SA:) ,je tzy .~,::GMA -procet. Ovo Sll tri pravca U Kojima danat \.i :;mtu. tete fizicm i drugi struc~aci da potitignu D

s.

."clara

515

514

kontrolisanu fuziju. To bi bila treea industrijska revoluc:ija, posle pronalaska parne rna· line u prvoj i TesJine naizmenicne struje u drugoj industrjjskoj revoluciji. Take hi prirodno Sunce iz svemira i vesta~ko napravljeno procesom fuz~e na zerolji,obezbedlli covecanstvu energiju za daleka pokoljenja.

252 SADASNJI IZVORI ENERGIJE I SANSE ZA NJUIOVO

KORl~CENJE U BUDUCNOSTI

Da se bolje sagleda znac ~ kOri!cenja direktne i ciste Sunceve energije danas i u buducnosti, treba da se razmotre postqjeci izvori energije u pogledu njihove perspektive zakoriS6enje u buducnosti. Najpre Ce se razmotriti iscrpljivi iii kapitalni izvori energije. Naita. Racuna se da danas u svetu ima oko 100 mUijardi tona nafte. S obzirom da se godi!nje trolii u svetu oko 3 rpilijarde tona nafte izlazi da je vek trajanja nafte jO! oko 30 godina, ,acunl\iu6i da Ce se danaSnji trend potro"lle nafte i dalje zadrz.ti.

Danas je nafta zastupljena sa eko 50% u ukupnoj primarnoj energiji. Svako izgaranje nafte je nepovratan preces i ona se mora bezuslovno stedeti, posto je vek njenog trajanja kratek. Sem toga, naita je danas i u buducnosti potrebna i ne· zamenljiva u dobijanju hemijskih, fannaceutskih i drugih vesta~ih materija.

Zemni gas. Od pocetka svetske energetske krize zemni gas je zastup~en meau primarnim izvorima energije sa 18% ,ali se jos dovo~no ne koristi. Zalihe zemnog gasa ti. svetu nisu jos dovoljno ispitane I ali se racuna da su ~egove sada"lle ,ezerve dovoljne za 50 do 60 godina prema sadainjoj upotrebi.

U\iani ikrijjci. Dobijanje nafte, mazuta i ulja za lotenje iz uljanih ikriljaca, cesto se pominje u stampi, narocito od pocetka energetske krize. Medutim, treba imati u vi, du, cia je potrebno uloZiti viSe energije da se dobije jedna tona nafte iz u1janih Skriljaca, nego sto proizvedena tona moze dati korisne energije. 1sto ovo vaZi i Za uljani pesak, koji se takoae pominje U ovim dartima energetske krize. Prema tome se moze zak:ljuci. ti da se doba nafte pribliZava svome kraju. Ugai. Pre 50 godina ugalj je bio zastupljen sa 80% medu izvorima primarne energije. dok danas njegova zastupljenost iznosi sarno 3010. Ovo jasno pokazuje da je u toku poslednjih 50 godina sve vise tro!en. naft. na ,acun uglja, !to danas ima vrlo stetne posledice. Povecanje polroSnje naite je razumljivo kada se uzme u obzir da je za pos· lednjih 50 godin. nastao nagli razvoj automibilizma, a>ijacije, reketa i dr. Meautim, nafta je trosena i u nekim sluc1jjevima gde to nije bilo potrebno,jer su postqjale-mogucnosti da se u te svrhe kOristi ugalj. Na primer, kao Ito je receno, nafta se troSila i jO! tro!i za dobijanje tople higljeoeke vode u domacinstvima i zagrevanje stanova. To se nije smelo dogoditi,jer se ugalj kOristio u te svrhe. Sada se postavlja i pitanje da hje bila potrebno da se tako brzo i striktno "penzionisu" parne maSine. Sve viSe ima izgleda da one ocekuju svoju renesansu! Istma je, ovim postupkom je uzeto u obzir da ugalj viSe zagatiuje Zivo1nU sredinu nego nafta, ali je ova zamena placena visokom cenom, jer se nafti bllii kraj. Tako smo se naSli u dilemi i kako to narod kaZe "u cor sokaku": da Ii da spasavamo Zivotnll sredinu od zagadivanja i jos vise skratimo vek nafti, ili, da

produZimo vek nafti. a nastavimo sa zagadivanjem Zivotne sredine!? Ma kako reSili ovu dilemu, buduce generacije Ce nas prokljinjati. Jedini izlaz iZ ove neugodne situacije

je primena solarne energije ,jer se time resavaju oba problema. Vek trajanja svetskih zaliba uglja nije tacniie odreden i racuna se na 70·100 godina. Jos pre 40 godina resen je problem dobijanja nafte iz uglja i !eko pretvaranjem uglja u naftu, ugalj nafti vraca dug. Zaista nerazuman postupek ljudi kqji je doveo do toga da se "vrtimo u krugu". Pretvaranje uglja u naftu je vrlo skupo, poste je telmologija ovog pretvaranja komplikovana. Sem toga, ova proizvodnja zagaauje iivotnu sredinu i stvara dopunsko zagrevanje Zemlje i njene atmosfere, Sto se htelo smanjiti i izbeci upotrebom nafte. Tako dabijena nafta ne bi se smela koristiti za zagrevanje vee za dobijanje sintetickih materija. i tako se svetska energetska kriza produzava, a nafta i ugaJj ,JUku pod ruku ", krecu se kroz nju ka svom neizbeznom kriUu! Sarno salarna energija moZe prodUZiti vek nafti i uglju i tako abezbediti dovoljno vremena da se primene i no· ve energije,na primer, termonuklearna. Nukleama energija. Kada je krajem XIX veka otkrivena atomska energija, vee se naziralo novo, atomsko doba. Pre ~sdeset gcxlina izvrseno je prvo vesraCka transmutacija atoma i od 1ada pocinje doba nukleame energije. Prvi susret coveka sa ovorn energijom bio je zastramjuci; sa dYe atomske bombe dva grada su sravnjena sa zemljom i oko 200.000 mrtvih. Danas se nuklearna energija fisije koristi umirnodopske svrhe u svim granama privrede. 8em toga brodovi, ledolomci i podmornice se krecu na nuklearni pogan. Iz nukleamih centrala vee se dobija elektricna struja i covecanstvo je odahnulo u nadi da je doblia snaini i dugorocni izvor energije. Meoutirn, to se ipak nije ostvadlo. Vek trajanja zaliha goriva za nuklearne elektricne centrale je ograniCen i nuk· 1earni izvori energije su iscrpljivi. NalaziSta urana, su retka i vek tr~anja njegovih zaliha iznosi oko 30 gOdina. Sem toga, postqje velike opasnosti od radioaktivnosti pri kvaru nuklearnih centrais. Problem radioektivnih otpadaka jos nije resen. Sve je to razlog sto za 60 godina otkrivanja nuklearne energije, odnosno 40 godina od pocetka njene primene, ova energija nije osvojila svet. Nade polagane u nukleamu energiju nisu se ostvarile i ona nije izlaz iz sadamje svetsk:e energetSke krize. Geotennalne vode se naJaze na granici izmeou iscrpljivih i neiscrpljivih izvora energije. Izvori geotennalnih voda nast~u prirastajern temperature Zemljinih slqjeva u smeru prema njenom centro. Na svakih 30 m dubine racunajuci od Zemljine povrsine, temperatura Zemlje se poveeava prosecno za 10e. GeetennaIne vode su ipak. iscrpljive, ali posle desta dugog vremena. Koriste se u pojedinim zernljama i posle duzeg koriscenja one prelaze granicu i postaju isc1Jl~ive. Energija okean!ike toplote 5e zasniva na razlici temperature izmedu povrsinske i dubinske temperature okeana. Temperaturska razlika mcze cIa dostigne vrednost i do 25°C i tada se moZe koristiti za dobijanje energije, koja se podize na visu temperaturu pomocu toplotne pumpe. Nedostaci pri koriscenju ove energije su visoka cena, komplikovan transport energije i opasnost od zaguSenja ceVi morskim biljkama. Sem toga, menja se kruzru tok ugIjendioksida i U okeanu maZe da doae do slicne situac~e kao na Zemlji zbog sagorevanja fosilnih goriva. Loka1ne promene klirne usled hlaaenja okeansk.e vode, mogu da se prosue na veee oblasti.

517

516 Energija >em je poznata jO! od lU\Istarijih dana ijudske istorije. Vetrenjate su 50

koristile pre pronalallka pame maMe. lako su mnoge vetret\ia6e u svetu napuitene, mooge .. i dans korisre za mlinove ; dobijanje elektricne struje. U ovoj energetskoj ktizi vetrenjaOe su dotivele sv~u renesansu i usavrsene ponovo Be koriste kao energet~ aki iz.orl, naroeito u ~emijon\. sa dost. yetta.

Energija .ode je takoae poznat. laoz istoriju eo>ecanstva. Najpr. vodenice, a za· tim turbine odigule su i igrl1iu znacl1inu ulogu Za dobijanje energije. NedOitatak je Ito .avise od kolicine vode. Izgradnja velikih brans za hidrocentrale menja okolinu i tako dolazi do meteoroloiltih promena. Nairne, odnos up.dna suncane .>etiOiti i odbojne, tzv. albedo menja .vnju vrednost. E. . . . pUme i ooek. takod. . . pomil\je i vee postoje poku!l1ii da .. konst•. Nedostaci ,u Ito su uredlj; akupi, a transport ene'll,e komplikovan. Postoji opasnOit od zaguillvanja i korodiranja ceVi. Sem toga, ovakVi urea'ji megu da utitu no dosadalnje tivotne prilike Zivotinja i biija u morima i okeanima.

Talasna onergija na morima ; okeanima je vrlo velika. Postoje ideje da s. ova nei.· crpna i velika eneIgija iskoristi. Na primer, dvs. plove6a objekta mogu da se pokrew no morskim talasims tako, da so jodan nalazi na bregu, a drug; u doiji talas•. Njihovo naizmenlcno laetanje gore-dole, dovodi do pretvaranj' porencijalne energije u kineticku i obr.too, Slo .. mo~ upotrebiti ukonsne svrhe.

253 SOLARNA ENERGIIA

J ,dint reaini izlaz iz sadainje enorgetske krize je SOlarna .norgij •. Sunce je ogrom· na lopta uaijanih g..ova pod velikim pritiakorn tako da mu je gustina 1410 kgm -, .Ov. ogromna lopta precruka 1390000 Ian na daijinu cd 150 millona je dala ; cdr.,va Zivot naZemiji. O~

ogromne energije Sunca sarno mali deo dospeva na Zemijine povrtine, pa je

ipak OVa energija 18000 puta ve¢a od ukupne energije koju je covecanstvo stvorilo na Zemlji od poeetka avog postojanja do danas! N, gornju povrillnu 'troosfere pad • ..ake sokunde oke 1500 W Sunetve energije pri normainom pedanju svetlosnih zrako·

vanalm'. Oko 50% ove ogrcmne koMin. energije dospeva n. Zemijinu povrlllnu i walost ova cist. i dirakina Sunceva energija nije iakoriiCena. Sunteva energija je jodini izlaz iz sadainje svetske energetske krize iz vile razloga: - Sun¢eva energija je neiscrpna i Cista,jer ne zagad11ie Zivotnu ",odinu; - ptimenom direktne Sun¢ev. energije nema dod.tneg zagrevanja Zemlje i njene attnosfere ; - Sunc!eva energijaje zajednicka za ceo svet, za sela i gradove; - ova energija Je be.platna i ne podleze inflaciji; - tehnologija upotrebe sOlarne energije z. dobijanJe tople vode i zagrevanje sta· nova je jednostavna; - nije centralizovana i nema opasnosti od uzurpiranja;

- Sun¢eva energija je energija mira. Ne moZe se ratovati za SUncevu energiju, sa Suncevom energijom, niti protiv Sunceve energije.

lzlaz iz sadalnje svetske ekonomake krize ie sarno taZnja makaimalnoj primeni ciste i ditektne Suneeve energije. Pomo¢u ravnih kolektora i koncenttisanom Suno.· Yom energijom Sto pre zameniti ptimenu foslinih goriva u doma¢instvim •. Foton.pon· skim eolijama i koncentrisanom Sun6evom energijorn proizvoditi eloktricnu .(ruju, ko· j. so zatim mote primeniti u razli6ite .vrho. USledom porn""u Sunceve enefllii', produ· Ziti vek tnajanj. zallba foslinih goriva i za to vreme uloZiti napere i ",edstva d... za dopunsku energiju ohotbedi termonukloarna. Take eo coveeanstvo ne sarno izaCi iz sa· damje svetske krize vee ce obezbediti pouebnu energiju i ¢istiju Zivotllu sredinu Za da· 10k. pokoljenja. j

LITERATURA

ZIllie, J •S .. Grejanje j klimatizacga, 1978. ASHRAE Equipment, 1975. ASHRAE • Systems, 1976 -1980. ASHRAE, Standard" 1962 -197 3. Axel Urbanek, Fun/zig deutache Sonnenhau.rer, Munchen, 1979. Bernd Stay. Wuruch -ensrgie Sonne, Heidelberg, 1978 , C£ Cobarg, Sonnenkr4t, Stuttgart, 1978. Cheremisinoff ,P. N.,Regina, Th. C., Solar energy. Michigen,1978. Comtes - tendu! du Congres de lUnesco: Le soleilan service de 1'homme, 1973. Culum. 'i. ~ Solarna energ{ja U IIJdaiTtioj energetakoj krizi i dilemi. Jugoslovenski simpozuum, Zbornik radova,SEAK 79. Zrel'\ianin,1979. Culum, Z .• Bugarski, Z., Bugarski, D., Projekat prim ens Sunceve encQfge u !\'ovosadskoj opstini, KGH,2/1978. Culum ,2., Covek 16 VTaeQ Suncu. NISRO ,,Dnevnik" ,Novi Sad, 1982. I

tUlum, t., Merne jedinice i media sr, Zavod za izdavanJc udzbcnika, Novi Sad, 1980. tulum, Z., Stojanovic M., Hafner R., Salama pumpa, SIZNR SAPV, Novi Sad, 1980. Bun6 -Culum, FizikaI.V. Naucnaknjiga,Beograd,1953-1981. EJMA, Standars of the Exparuion Joint E. Schonholzer, Eine Sommer - auf - Winter -, Sonnenenergie -Speit;herungs - anbge fiir Raum. heizUnK, STZ no 41., 1967. Daniels,F. Duffie, J . A. Solar Energy Re&earch. Madison ,1955. Trombi,F .,Blanchetais, Principe de Ia climatilatiOn naturell, eRN.s, 1958. G.regorka,D., Prirucnik Za izraeunavanje toplotnih 8ubitaka u zgradama, 1972. Gerhart Bruckmann, Sonnenkraft statt Atom energie, Wien - Munchen - Zurich .- Innsbruck, 1978. renUOTexHUlIil ,n;em:., YMapOB, CCCP, 1977. Gaillaut, G .. S'impact energetiquB de maison' solaire, '~OOO'; Solar - Architektur und Bautechnick,

1974. Heywood, H" Solar energy past, present and future applications. Engineering, London, 1953. Grallert,H., Solorthennicshe lleizunguysteme, Mu.nchen, Wien, 1978. Michel,J .. Vivent, M. Diamant, M., LeI mai.wll8 SOlairel, Strasbourg, 1974.

KGH: 1972-1982. KGH: Zbornik radova sa seminara, 1975. Kozi6, B., Bekavac. V., Prirucnik .t:a termodinamiku ujedinicama SI, 1976. Lalovic,B" NOIUlno Sunce, NOm ,Beograd, 1982. LambiC, M .. Vredi ria se itedi, NISRO ..Dnevnik ", Novi Sad ,1982. Lazi6, S ~ Grejanje i klimatizacija I, 1971. Masoncilan Int'i,Handbook for Control Valve Sizing

520 Griiff, P .,Rauh A .. Unablilingig mit Sonnen energie t Stamberg und Regensbwg, 1980.

Peter ~John Meynell, Biogasan!agen, Udo Pfriemer Veliag, Munchen, 1980. Reck.nagel _ Sprenget, Taschenbuch fur Iieizung und Klimarechnik, 1981/82, Raymond Bruckert, Sonnen energie fur Hau! und Schwimm~d, Udo Pfriemer Verlag, Munchen, 1981. Radonic, M., Gr-ejanje i vetrerVe, 1976. Rau. H., Heliottchrlik~ Pfriemer ~ Verlag, Miinchen,1976. Sabadu, P. R., HalJa und SonrIBnkraf4 :2 ,Aflage, Ziirich,1977 . Schoen,R 9 (et a1.), New Energy Technologies for Buildings, Ballinger ,1975. Tributsch,H., Ruckkeht zur Sonne, Saiaxi Verlag, Berlin, 1979. Vortrags - und Diskussionsveranstaltungs zum Thema: Ergebnisse von Erttwicklungsarbeiten Nuuune der Sonnenenergie im Baua der Technik, Essen,1976. Veriga, S " Medunarodni autem jedinica [u:ltk ih veliCina 51, 1976. Volker, P., Energre aU8 Sonne, W
1iUT

*** Nap 0 men a: Lambica

Ow kl\iigu. pIati p!irucnik Projektovanje i proizvodnja aoiarnih sistema od M.

Tchnicku izradu ertcia izvrsio je Sava Bozic laborant fizike na PMF u Novom Sadu

DODATAK

523 Neke karakteristicne velicme gasova, pare i tecnosti

D-1

-I

,

106 , v Gasovi i para

1. Vazduh

kg :-, IJ kg:' K-' I o 100 200

1,293 0,946 0,746

100 500

0,578 0,275

F

100 500

1 446 0,,98

1 870,89 [1017.44

4. CO

100 500

0,915 0,441

5. N2

100 500

0,916 0,442

2. Vodena para 3. COil

1004.88 1009,06 1025,81

13,3 23,1 34,6

0.0242 0,0314 0,0385

0,067 0,118 0,182

187].58 1976.26

21,3 99,1

0,0255 0,0672

0,085 0,447

.0,0221 0,0545

0,063

1 0,0290

0,110

0.0314 0,0556

0,118

0,096 0,085

0,270 0,241

i

1042,56 [1076,05

I I

12,8 47,5

I

22,9 22,7 76,8

)1042,56 ['067,68

I J

1[1

1

0,278

0,426

I-----~c---_+_-I

'I'eenosti

1. Freon 12 (CFllClll) u tecnom stanju pri pz

°

30 2. u stanju zasiceue pare

°

I 11394 ['293 1

30

17,65 41,11

925,32 992,31

0,203 0,161

, 594,55 j 678,29

0,680 0,329

I"

II I

0.009

3,080

U,011

1,480

0,139

0,314

0,133

0,298

3, Gorivno ulje EL .

15

1840-860 1,884,15

I

2-10 1

4. Gorivno ulje L

15

1860--89011842,28

I

8-17

15

I 920

1 1800 ,45

998,2 1,958,2

[' 4182,81 ,4212,12

!100-150 I 0,597 I kg~~ i 0,679

5. Gorivuo ulje M 6. Voda

20 100

_____ --'-_ _ I

I

I

0,127

0,278 0,515 0,607

525

524 KaraJrteristi~e

Braj

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11

12 13

14 15 16 17 18 19 20 21 22

Naziv

I,

Aluminijum Olovo Sivi liv (C aka 3.5%) Celik (C 1'Yo, meld) Bakar

Bronza Asfalt Beton Gips Stoklo

Guma Spuzvasta guma Drvo (suvo) Lepenka Neorganski izolatori Organ'Ski izolatori

Hartija PdCar Sarnot

Sarnot Sljaka (zgura) Cement (portland) Suva opeka

vellfine neldh mstih tela

t

°C

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 0 100 0 20 20 20 500 20 20 20

i I

II

ksm- 3

II

2700

II

r

, J kg_I K-'

Toplota iaparavanja vode

D-3

I

Pritisak

i Teml?~ra~a

\

p

t,

I

b"

°C

A

!Wm-1K- 1

I

900.20; 22.9 129.797 35 , 11340 58 7300 540,123 481.505 7820 48 8900~9000 376.83 372 8700 376,83 64 2100 921.14 0.7 1800-2200 879.27 0.9-1.5 970 1088.62 0.51 2400-3000 837,4 0.81 1674,8 1100 0,16-0,23 400-500 1674.8 [ 0.07.(),09 674.8-2930,9 450-700 0.12-0,17 280 2302,85 0.05 753.66-1130.49 0.5-0,11 1256,1-2302,85 0,034-0.07 700 0.14 2600-2700 711.79 2.3 837,4 2000-2700 1.57 1130,49 1,80 2000-2700 2500-3000 831.4 0,18.(),56 3100-3200 753.66 837.4 0.58-0,81 11400-1800

[

II

I

29419,9 39226,6 49033,2 58839.9 68646,5 78453.2 88259.8 98066,5 117679.8 137293,1 156904,4 176519.7 196133.0 245166.2 294199.5

I

Granit. mermer

24

Azbest vlaknast

2:5 26

Azhest u ploeama Kizelgur

Toploca I isparavanja I ,

I

68.7 75,4 80.9 85,5 89,5 %,0 96.2 99.1 104,3 108,7 112.7 116.3 119.6 126,8 132,9

,

Whkg-' 2337183,4 2320016,7 2306618,3 2294476,0 2284085.0 2274378.4 2266004,4 2256793.0 2244232.0 2232089,7 2221622,2 2211573,4 2201943.3 2181845,7 2164260.3

Pritisak.

Temperatura

Toplota

zasieenja

P

t,

I

isparavanja

b"

°C

I

Wh

343233,8 392226 490333 588399 686466 784532 882599 980670 1176798 1372931 1569064 1765197 1961330 2451663 2941995

I

,

138.2 142,9 151,1 158,1 164,2 169.6 174.5 179,0 187,1 194.1 200,4 206.1 211,4 221.9 323,8

.

,

2148349.7. 2134532,6 2108991,9 2087219,5 2067540,6 2049536,5 2033207,2 2017296,6 1988825,0 1963284,3 1939418.4 1916808,6 1895454,9 1846467,0 1801247.4

I

D-4

23

zaSlceOJa

Faktor prerai:unavanja rune temperature unutralnJeg vuduha i pregrejane vode

20

2600-2800 2400

20 20

1600

200

753,66

0.34 0.15 0.69 0.06-0,47

-

I

I i Temperatura

I prostorije °C

II

I I

24 22 20 18 15 12 10 5

I

II

Srednja temperatura pregrejane vode °C I I 80 90 100 70 60

I

I

0,51 0,54 0,58

II

0,62

I

i

0,68 0,74 0,78 0,89

I i

0,70 0,74 0,78

0,83 0,89 0,96 1,00 1,11

II

I I

I

I

I

0,91

0,% 1,00

1,04 1,11

1,14 1,18 1,23 1,28

I

1,35

1,18

1,42

1,23 1,35

1,47 1,59

I

1,37 1,42 1,47

1,52 1,59 1,67 1,72 1,85

j Temperatura I pare l00"C

I (373,15 K)

I

0,93 0,97

1,00 1,03

I I

1,08 1,14 1,17 1,25

I

I

526

527 D-7

Koeficijenti provodljivosti toplote A [Wm -lK- 1 J

D-5

Azbest: vlaknasti hartija Aluminijum Asfalt Bakat Beton: sljuneani armirani Bitumen Vazduh (0-100") Voda (10-100") Vuna

Sivi liv

Celik

Glina (nabijena) Guma: tvrda spu.zva8ta

Drvo:

suvo vlaino Zemlja: suva

glinasta Zid od opeke; spoljru unutrasnji ad kamena Kamen: krecnjak granit

Kanan Kizelgur Koza

I

0,15 0,20 2,29 0,70 3,72 1,28 1,51 0,18 0,024-!l,031

I

0,58-{),69

I Ii

Ii i

0,04-0,05 50-64 37-55 0,58-!l,93 0,16-!l,23

I I 0.12-{),18 I

O,Q7-{),09

0,21-{),23 0,52 1,51

I

0,87 0,70 1,51-2,44 1,28 3,14-4,07 0,14-!l,35 0,06-0,22 0,16

Kotlovski kamen Kasilolit

0,15-2,33 2,33 2,21 0,87 0,87

Led Linoleum Malter: spolja unutra Mermer Mesing

0,70 2,09-3,49 87-116 35 0,58 2,33 1,16 0,07-014 0,o5-!l,07 0,8-1,86 0,29 0,58 OJ2-1,28 0,81 0,05-!l,06 0,05-!l,12 OJ4

Olovo Pesak:

suv

rookar Pleksiglas Place heraklit Pluta Porcelan Rabie ad gipsa Rabie od betona Sneg Staklo Staklena vuna File Rartija: krovna zidna Heraklit

Pojedinacni (mesoi) omori u vazdusnim kanalima

LUk~

Cad Ulje (tehnicko) Sljaka (rastresita)

6'f

~1Ol\']0

0(

45j'60

:;:/),1

'6

·C 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150

kgm-~

v dm~kg-l

958,3 954,7 951,0 947,1 943,1 939,0 934,8 930,6 926,1 921,7 916,9

1,0435 1,0474 1,0515 1,0558 1,0603 1,0650 1,0697 1,0746 1,0798 1,0850 1,0906

t

155 160 165 170 175 180 185 190 195 200

kgm-~

v dm 3 kg-'

912,2 907,4 902,4 897,3 892,1 886,9 881,4 876,0 870,3 864,7

1,0963 1,1021 1,1082 1,1144 1,1210 1,1275 1,1345 1,1415 1,1490 1,1565

7

rg J ::;:J II gg

~ 025 a'

T'O' 1a 18 03

7 7.5 025

0.15

00

~

50 0.7 0

'5

5

;, .1,0

73

r:;

Ilq21O' liD.? '0<

IF

r

b ..

"'0 .0.25lf 05

!fa 1

""

0.75 10 1005 005

.' 0.6 ",,8

7

r,=G.6jf'S"-J 1u.21aiT 0.

;~ =0,1

I

7

-

I

90 0

I

I.'

TO

75

12

~LJ=3-

15

50T 9(f' -0.5 II 03 03 a{TQJ

oc-J5I1JOI"S

00

17

-.0lj3J~@DJJ

07

60 10

V-

r,,,u5I102 ~'10.5 10810"110

19

(J

~,

'a! ID~

,02

I

6

; =0,3

a

14

~

0

~ .... --

_7.

'" 0511751'0 75T72WO!'S'j9Z

--rrJill&J ~ Ii 2

JJ

30 B 03

,"0108 po

e

IF/", = a

90

~

o t -09 05 o ~ 07,25 0.7 proSi0Iill-nJe 76 Iii,,"o

9

~I

~ I "I

101

'" 00 roo/

I a1

=

=~"

~Dor ~

--- F.

2 02

11

9

i~

'Y'w- 0lI22 0/Totijo.8Ii.o t ;7"IIW oBja9 17/ 17.2

~

'" ,,13'T 30 :0

·C

o

\

-=-0,5

Masena kolicina i specificna zapremina vode pod pritiskom zasi6enja t

1.4

V~

Racva R

1,0

'Z

~5

90

10.7 1 7,2

2 DeflekfTfii}~ ~ 3

D ::0,5 0,75 1,0 ,5 2 CJ Ww o 050,75 1 2 .:;:),JTrO,'"F 05 0] Q ~ 00" a 5 02 0,7 -,,- ~7Tlfo,6li' 0-55\0) ';),5 ~ r ,;),5103 t5;2 0,1

4

oo ~~=Q0511f'2If,5 0 J 0,7

T-komad D-6

3 4

'!: d 0Jt 5W5tl15 a110.1 0.1

0,07

0,12 1,05 0,06 0,12-0,17 0.19-0,33

<;;:ement (vezani)

o

~-6fllJ75 1,0 1,51 2

Koleno

~

I

18

I

1<

1;-70

20 Prigusenje

--f F,S

21

F,! )

fip" _09 »0,8 07k.6 r = ,0.6

07 1;

5 04

J,

8,7

529

528 Pad pritiska fPa] usled pojedinaenih (masenib) 'otpora

za , - 1 do 9

Bnina vazduha

oos-

I

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2,25 2.5

2,75

1

2

-

0.1 0.1 0.19

0.1 0.1 0.19 0,19

0,29 0.39 0,49 0,59 0,89 1 1.9 1.9 1.9 2.9 3.9 4.9 5.9 7.9 9.8

0,29

0.39 0.59 0.70 1 1 1.9 1.9 2.9 3.9 4.9 5.9 7.9 8,9 10.8 14.7 19.6

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0

11,7 14,7 21,5

49,0

97.1

10,0 12.0

59.9 86.3

14.0

117,7 154,0 194,1 240.3 304.0 372.7

119.6 159,6 235.3 308.9

16.0 18.0 20,0

22,S 25.0

0-9

29,4 38.2

24,5 30,4 43.1 58.8 76.5

387,3

480.6 608.0 745.3

3

I

0,1 0,19 0,29 0,49 0.69 0.89 1

0.1 0.19 0.39 0.59 0,89 1 1.9 1.9 1.9 3.9 4.9 5.9 7.9 9.8

1 1.9 2.9 3.9 4.9 5.9 6.9 8,9 11.7 13.7 16.7 22,6 28,4

36.2 45.1 64.7 88.2 114.7

4

11.7

I I I

14.7 18,6 21.6 29,4

38,2 49.0 59.9 86.3 117.7 154,0

144,1 194.1 180,4 240,3 259.8 343,2 353.0 471,0 460.9 618,0 578,6 I 775.0 725.7 961.0 912.0 1216.0 1117,9 1491.0

5 0.1 0.29 49 0. 0.79 1 I 1.9 1.9 2.9 2.9 3.9 5.9 7.9 9.8 11.7 15.6

18.6 22.6

6

11,7

14.7

16,6 22.6 27,4

32,3

37.2 48,1

44,1

431,4

588.0 765.0 971.0

1196.0 1520,0

1873.0

7

0.19 0,29 0.59 1 0.89 1 1 1.9 1.9 2.9 3.9 4,9 6.9 8.9

27,4

60.8 75,5 107,8 147,0 192.2 245.1 299.1

Sematski prika'l: elemenata iz tehnike grejanja

I

57.8 72,6

90,2 129.4 176.5 230.4 289,2 357,9 520,0

0.19 0.39 0.69 1 1.9 1.9 2.9 2.9 3.9 6.9 7.9 10.8 13.7 16,7 21,5 26.5 31,4 38.2 51 67,6 85.3 104,9 151.0 205.9 269.6 338,3 421.6 637,0

706.0 1 824.0 922.0 1079.0 1167,0 1363,0 1442.0 ! 1676,0 1814.0 2118 .0 2246.0 1 2618,0

,

8

0.19 0.49 0,89 1 1.9 2.9 3.9 3.9 5.9

0,19

0.39 0.79 1 1.9 1.~

2.9 3.9 4.9 6,7 9.7

12.7 :

15.6 19.6

235.3 308.9 387.3 480.5 686.0 941.0 .11226,0 1559,0 1922.0 2422.0. 2991.0

13.7 17.6

-E3-

izolovana cev

3

-t--t-

cev sa prirubnicom

4

-s--a-

cev sa mufom

S 6 7 8

27,4 33.3 41.1

30,4 36.2 43.1

97.1 119.6 172,5

7.9 I 10.8

2

21,6

24.5

58.8 76.5

glatka cev

9

49,0

65.7 86.3 108.9 135.3 164,1 264.7 343.2 436,3 539.0 775.0 1059.0 1383 0 • 1 1746,0 2157.0 2726.0 13383.0

-:r -¥-

ck ~

slobodna Cev sa podupiracem pricvr!icena cev sa pooupiracem propusni Venti! sa prirubnicom .propusni venti! sa mufom

9

1

ugaoni ventil

10

~

venti! za prebacivanje

11

-0--

12

--l>Kl-

Siber-ventil

13

---t>
'lentil za reguUsanje

14

--t:
redukdoni 'lentil

IS

~

'lentil sigurnosti sa te&orn..

16

-Jr

'lentil sigumosti sa orrugom

,,

i

17

~

~entil

na radijatoru

ugaoni ventU sigurnosti

18

[::a::J

propusna slavina

19

~

trokraka slavina

530

531 D-9, nastavak 2

D-9, nastavak 1

20

..;t::::;J-

nepovratna klapna

21

-/Z}-

leptirasta Idapna

A

22

kompenzator "lira"

34

23

C---f

24

CJD

2S

33

klizn.i kompenzator

0

D~

kotao

3S

greja~

36

c:::J 26

[[[l]]]

l1Idijator

28

38

C8:JI

plOCasti radijator

b]

39 konvektor

I~' 29

30

31

11111111111111111

=

32

::J 0

~

0

lamelasti radijator

grejna :unijasu cev

cevni tegiMar

40

41

J

~

odu~ni

t

regulator promaje

~

e i!i

manometar r~ometar

p

regulator maksimalnog pritiska

np I(

ventil

regulator minimalnog pritiska

razmenjivac toplote

)

rezmenjivac toplote sa vodom

42

V

razmenjivac mdanjem pare

43

$-

razmenjivac meSanjem vade

0

oduina cev

klapna za promaju

-1

37

I i ill III 1 27

)

533

532 D-9. nastavak 3:

Sematski prikaz elemenata ldimatizacije

D-l0

44

1]

f:h

.-

kalOrif~f

45

rezervoar, otvoren

46

rezervoar, zatvoren

/'

2

48

49

50

51

52

)

(

-eQ -0~

0

53

~

54

-~

55

56

57

eM ---

a-e Cf

vazdu~ni

kanaI, prvi broj predstavlja vidllivu ~irinu

leptirasta klapna

[IJ

3

47

(2J

300/400

I

ialuzina

rezervoar pod pritiskom

D

[8l

4

otvar za Ci§cenje

pumpa u Semi

01

§ pumpa u projekru

r-}-~

odvajac vode

odvajac kondenzata

izlazni i ulazni otvor

5

t

vazdu~ni

-0-

6

t

potro!iac toplote

4

povrlinski kondenzator

bojler, jednostepeni

deflektor

7

8

-=0=@-dJ=-

komora za mcianje

centrifugalni ventilator

bojler, kaskadni

9

parmi turbina sa generatorom

10 dvostepena turbina

CD

8

+--

-~ -~ '---

aksijalni ventilator

greja~ vazduha: P -

predgrejac, D - dogfejal:

534

535

D-IO. nastavak 2

D-11

Koeficijent prolaza toplote k (Wm-lK-ll

1. Suplja opeka, zid malterisan 8upljina 0-20%

-~

11

12

-~ -~ .1

13

-+-

~

14

@

15

(!) @)

16

17

18

19

20

~ v

~

koeficijent provodljivosti A = 0,79 do 0.49 Wm-IK- l

hladnjak vazduha

pre&t>~

v82duha (filter)

".--_.--_._----

ovlativa~

i

~

~ ~

t=b ±

e1ektromotor

~A I

higrostat

25 j 38

I ,

!

0,68] 0,59 1

1681 l;SO!

0,551

1,441

0,42 1

1 IS!

0,52, 0,45i

1,38 I,2S!

, i

1,25 1

1,13

1,07 1 1,03 1 0,93 O,84 i

unutrasnji zid debljina em

III.

debljina em

\_.•.

,

termostat

spoljni zid

51

I II.,

1, 15 11

0,91 0,86 11 0,82 i 0,73 11 0,66 11

10

15

I

20

25

30

40

i ..•.• _ - - - -

2,33

1,96

2,26

1,86

1,82 2,18 2,10 2,02

1,77 1,67 1,58

I

1,43

1,12

1,32 1,27 1,23 1,13 1,05

1,03 0,98 0,94 0,80 0,78

I

I ventil pokretan tnotorom

membranski venti!

2. Suplja opeka 8upljina do 40% = 0,50 do 0,40

--,-_._---0,50!

motorslci. regulator klapne

membranski regulator klapne

0,401

I

10

15

40

2,16 2,02

1,75 1,58

1,00

536

537 A=o.35[Wm-IK~1

).=0.40

~

OTI 3. Suplja opeka sa vodoravnim supijinama A = 0,45 do 0,30

..- . .

-~-""'-"'---~---~----~--'----------i

D-12

Puna opelm od ktinkera iii gJine za oblaganje spoljnih zidova

I±H3

: ).!cm 0,90 0,80

!

Ii

!

0,45 11 OAOi 0351

,I "

Ii

0:30:

1- ----~-----

2,09 2,02 1,93 1,82

1,80 1,72 1,63 1,50

I'

1,50

.____L__

1,41 I I

1,32 1,20

... _ _ 1 _ ..._

----------~

spolja~nji

1,56; 1,52'

t,:3':J

1

1, 35 i

1, 35 1 1,31 1,20; 1, 15

i

,

I I

I. _,

i

0,50: 0, 45 1'

0,40,

10001 1,35: 1,26j

1,37

1,15!

--'---'-

.

,.

--~.-.--.-----

1,54 1,46 "~--.-."

--

,

1,20

I

1,13

!

"--I 1,07 I

! .~__·~i_l_,O_5_L..~...._._

0,58 0,46

U

'-

0,30 0,20:

.'--------'--

i:6~: 1,01i

0,96 0,93

0,,84 0,81

r~:6g i i:g~" ',: I

2,02 1,82

L __

I 1,88 I

1,67

g~ 1,73 1,50

l,5_2 ___ : _1,_37_-'-----1,2_0_'-_ _-'-_ _--L_ _ _

I

,Ii

1,56: 1,35:

1,35 1,15'

1,19

0,96

1,01'

0,81

!: if"

i!

i'

II

7

10

2,16 2,14 2,05 2,02

1,88 1,84 1,75 1,72

25 1,20 1017 1,08

1,37 1,34 1,24 1,20

1,58 1,55 1,45 1,41

1,05

1,20 1,05

---~---~---

..........

15

unutrasnji 20 1,10 ' 0,96

0,23 0,18

0,81 0,67

0,23

1,32

-- .........- - - - -

Zid od betonskih penastih blokova ("vakuumski postupak")

0:29 • D-16

1,62

1,5'! 1,21

_________U__ _

spoljasnji zid

pregradne zidove A = O,SO do 0,20 [W m~l K _1 1

0,501 0,45: 0040:

1,191

.................•

S. Suplja opeka za

2,14 1,98

Zid od blokova od sljake ili clckt:rofilterskog pepda

D-15

!--c--~-

40

,

D-14

51

unutrasnji zid em

-~'---.--

I

38

zid em

! i 2°i25i30

4. Supija opeka sa vertikalnim supijinama )'=0,50 do 0,40 [Wm- 1 K- 1 1

25

10 1,50 1,44 1,20 1,05

zid 20 1,00 0,98 0,76 0,64

12,5 1,34 1,20 1,05 0,90

Zid od siporeksa sa obe strane malterisan

1,05

,i

0,93

538 D-17

Zid od duri50I blokova ispun;enih plasticnim betonom spoljni zid em Wm-lK- 1

0,13

15

0,87

20

I

25

J,

unutrasnji zid em i

30

10

0)37

0,86

;

0,73

:

0,43

15

i

n,64

Koeficijent k [W m- z K -1 J

D-18

Zid od naJivenog betona bez vibratora ),

Wm-1K- 1

spoljni zid em ";-'-'-,- - - I-'-~i,: 15 18 22

unutrasnji zid em

7,5

10

15

18

,

22

,

---- -------:1-'--i---~--'+---"-"-- ____ ,__L __ ,____~ ____._ -t-----i 1.86 1,74 1,39 1,16 0,93

i 3,52: '4,45' 3,18, 2,94! 2,65!

3,30: 3,23 1 2,94

3,06il 2,97,": 2,68 i,',

2,70!

2,44\1

2,4Ii

2,15;i

1 ,

---~-~-.-----,,----~--,-.- "

3,06 3,03

2,93 2,88

2,68 I 2,54 2,63 2,50 2A7 2,33 2,3-3 2,18 2,14 1,98 --------- ..- - - - , - . - -

2,40 2,34 2,16 2,00 1,80

--- , , - - -