Ogrzewnictwo, Wodociągi, Kanalizacja

• Producent: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Autor: Bożena Babiarz, Władysław Szymański
• Rok wydania: 2024, wydanie czwarte ze zmianami
• ISBN: 978-83-7934-718-6
• Liczba stron: 378
• Oprawa: twarda

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów / 9

1. Wstęp / 12

2. Klasyfikacja i charakterystyka systemów ogrzewania / 14
2.1. Historia techniki grzewczej / 14
2.2. Klasyfikacja systemów ogrzewania / 15
2.2.1. Kryteria podziału systemów ogrzewania / 15
2.2.2. Ogrzewanie miejscowe / 19
2.2.3. Ogrzewanie centralne / 23
2.2.4. Ogrzewanie zdalaczynne / 24
2.3. Charakterystyka systemów instalacji centralnego ogrzewania / 26
2.3.1. Informacje ogólne / 26
2.3.2. Instalacje ogrzewania wodnego / 26
2.3.3. Instalacje ogrzewania parowego / 32
2.3.4. Instalacje ogrzewania powietrznego / 36

3. Komfort cieplny-wymagania / 44
3.1. Znaczenie komfortu cieplnego / 44
3.2. Ocena komfortu cieplnego / 45
3.3. Temperatury obliczeniowe - projektowe / 50

4. Metodyka obliczeń projektowego obciążenia cieplnego / 53
4.1. Terminologia / 53
4.2. Założenia i procedury metodyki obliczeniowej / 55
4.3. Projektowe obciążenie cieplne przestrzeni ogrzewanej / 59
4.4. Projektowa strata ciepła przez przenikanie / 59
4.4.1. Definicja / 59
4.4.2. Współczynnik projektowej straty ciepła przez przenikanie do otoczenia przez obudowę budynku / 60
4.4.3. Współczynnik straty ciepła przez przenikanie do otoczenia przez przestrzeń nieogrzewaną (do pomieszczeń nieogrzewanych) / 62
4.4.4. Współczynnik straty ciepła przez przenikanie do gruntu / 64
4.4.5. Współczynnik straty ciepła przez przenikanie z przestrzeniogrzewanej do sąsiedniej przestrzeni ogrzewanej o znacząco różnej temperaturze / 65
4.5. Projektowa wentylacyjna strata ciepła / 67
4.6. Nadwyżka mocy cieplnej do skompensowania skutków osłabienia ogrzewania / 70
4.7. Temperatury projektowe / 72
4.7.1. Projektowa temperatura zewnętrzna / 72
4.7.2. Średnia roczna temperatura zewnętrzna / 73
4.7.3. Projektowa temperatura wewnętrzna / 73

5. Roczne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania / 74
5.1. Metodologia obliczeń rocznego zapotrzebowania na energię / 74
5.2. Wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki / 91
5.3. Zasady obliczania zużycia energii na potrzeby ogrzewania / 95
5.3.1. Podstawy obliczeń / 95
5.3.2. Dane wejściowe / 97
5.3.3. Dane wyjściowe / 97
5.3.4. Procedura obliczania / 97
5.4. Wymagania dla budynków poddawanych termomodernizacji / 100

6. Procesy cieplno-przepływowe / 101
6.1. Podstawy wymiany ciepła w układach grzewczych / 101
6.2. Transport czynnika grzewczego / 106
6.3. Równoważenie instalacji pod względem hydraulicznym / 109
6.4. Rozkład ciśnień w instalacjach ogrzewczych / 110

7. Grzejniki / 113
7.1. Klasyfikacja i charakterystyka grzejników / 113
7.2. Połączenia grzejników / 116
7.3. Kryteria i zasady doboru grzejników / 117
7.4. Lokalizacja grzejników / 119
7.5. Oznaczenia typów grzejników / 120
7.6. Ogrzewanie podłogowe / 121
7.6.1. Zasada działania ogrzewania podłogowego / 121
7.6.2. Zalety i wady wodnego ogrzewania podłogowego / 121
7.6.3. Konstrukcja grzejnika podłogowego / 122
7.6.4. Projektowanie ogrzewania podłogowego / 125
7.6.5. Zasilanie instalacji podłogowej / 127

8. Systemy instalacyjne - projektowanie, zasady wyboru / 130
8.1. Wymagania ogólne / 130
8.2. Oznaczenia przewodów i sposoby połączeń / 133
8.3. Wybór systemu instalacyjnego - zalety i wady / 136
8.3.1. Wstęp / 136
8.3.2. Rury stalowe / 136
8.3.3. Rury miedziane / 136
8.3.4. Rury z tworzyw sztucznych - chlorowany polichlorek winylu / 138
8.3.5. Polietylen (PE) / 139
8.3.6. Polibutylen (PB) / 140
8.3.7. Polipropylen (PP) / 141
8.3.8. Rury warstwowe (PE-AL-PE) / 142
8.4. Porównanie głównych właściwości materiałów instalacyjnych / 142
8.5. Izolacje przewodów / 145

9. Zabezpieczenie instalacji c.o. - wymagania, dobór / 147
9.1. Układ otwarty / 147
9.2. Układ zamknięty / 155

10. Armatura instalacji ogrzewczych / 161
10.1. Klasyfikacja i funkcje armatury / 161
10.2. Regulacja instalacji c.o / 165
10.2.1. Zasady regulacji mocy cieplnej / 165
10.2.2. Regulacja jakościowa / 167
10.2.3. Regulacja ilościowa / 170
10.3. Określanie charakterystyki zaworu regulacyjnego / 173

11. Projektowanie instalacji c.o / 178
11.1. Wymagania ogólne / 178
11.2. Proces wykonywania projektu / 180
11.3. Forma i zakres projektu instalacji c.o / 182
11.4. Graficzne obrazowanie instalacji c.o / 183
11.5. Obliczenia hydrauliczne wodnych instalacji c.o / 187
11.5.1. Zasady obliczeń hydraulicznych / 187
11.5.2. Obliczenia hydrauliczne dla grawitacyjnego ogrzewania z rozdziałem dolnym / 192
11.5.3. Obliczenia hydrauliczne dla grawitacyjnego ogrzewania z rozdziałem górnym / 196
11.5.4. Obliczenia hydrauliczne dla grawitacyjnego ogrzewania mieszkaniowego, tzw. etażowego / 198
11.5.5. Obliczenia hydrauliczne dla ogrzewania pompowego / 200
11.5.6. Obliczenia hydrauliczne instalacji jednorurowych / 207
11.6. Obliczenia instalacji parowych / 210
11.7. Obliczenia instalacji powietrznych / 213

12. Źródła ciepła / 218
12.1. Klasyfikacja źródeł ciepła / 218
12.2. Węzły ciepłownicze / 219
12.3. Kotłownie / 220
12.3.1. Klasyfikacja kotłowni / 220
12.3.2. Układy technologiczne kotłowni / 222
12.3.3. Charakterystyka kotłów małej i średniej mocy / 223
12.3.4. Bilans cieplny kotłów / 224
12.4. Właściwości paliw / 233
12.4.1. Rodzaje paliw / 233
12.4.2. Właściwości węgla kamiennego / 235
12.4.3. Właściwości oleju opałowego / 237
12.4.4. Właściwości gazu ziemnego / 238
12.4.5. Właściwości gazu płynnego / 239
12.5. Zapotrzebowanie na paliwo / 241
12.5.1. Zapotrzebowanie na paliwo stałe / 241
12.5.2. Zapotrzebowanie na paliwo gazowe / 242
12.5.3. Zapotrzebowanie na olej opałowy / 243
12.6. Wymagania dotyczące kotłowni / 243
12.6.1. Kotłownie na paliwo stałe / 243
12.6.2. Kotłownie na paliwo olejowe / 245
12.6.3. Kotłownie na paliwo gazowe / 247
12.7. Układy odprowadzania spalin i wymiany powietrza / 248

13. Sposoby rozliczania kosztów ciepła / 258
13.1. Kryteria rozliczeń / 258
13.2. Zasady rozliczania kosztów ciepła z sieci ciepłowniczej / 259
13.2.1. Podstawa rozliczeń / 259
13.2.2. Ceny uśrednione / 260
13.2.3. Koszty ogrzewania z miejskiej sieci ciepłowniczej / 261
13.3. Zasady rozliczania kosztów ciepła z sieci gazowej / 263
13.3.1. Podstawy prawne / 263
13.3.2. Klasyfikacja odbiorców do grup taryfowych / 264
13.3.3. Koszty ogrzewania gazem / 266

14. Komputerowe wspomaganie projektowania systemów grzewczych / 268
14.1. Wprowadzenie / 268
14.2. Programy wspomagające wyznaczanie bilansu cieplnego budynku / 269
14.3. Programy wspomagające graficzne obrazowanie i obliczenia instalacji ogrzewczych / 271

15. Badania i odbiory instalacji c.o / 279
15.1. Wstęp / 279
15.2. Badania odbiorcze / 279
15.2.1. Zakres badań / 279
15.2.2. Badanie odbiorcze szczelności instalacji c.o / 279
15.2.3. Badanie odbiorcze poprawności działania instalacji / 285
15.2.4. Badanie odbiorcze zabezpieczenia przed przekroczeniem dopuszczalnego ciśnienia i temperatury / 286
15.2.5. Badanie odbiorcze zabezpieczenia przed zanieczyszczeniem wody wodociągowej / 286
15.2.6. Badanie odbiorcze zabezpieczeń antykorozyjnych instalacji / 286
15.2.7. Badanie odbiorcze efektów regulacji / 286
15.2.8. Badanie odbiorcze odpowietrzenia instalacji / 287
15.2.9. Badanie odbiorcze natężenia hałasu / 287
15.2.10. Badanie pomp obiegowych / 287
15.2.11. Badanie odbiorcze armatury / 288
15.3. Odbiory robót / 288
15.3.1. Rodzaje odbiorów / 288
15.3.2. Odbiór międzyoperacyjny / 288
15.3.3. Odbiór techniczny częściowy / 289
15.3.4. Odbiór techniczny końcowy / 290

Dodatek / 292
Dl. Podstawy wymiany ciepła i hydromechaniki / 292
D 1.1. Pojęcia podstawowe / 292
Dl.2. Oddziaływania termodynamiczne / 295
Dl.3. Właściwości substancji / 298
Dl.3.1. Podstawowe parametry / 298
Dl.3.2. Właściwości wody w stanie ciekłym / 300
Dl.3.3. Właściwości pary / 307
Dl.3.4. Właściwości powietrza / 310
Dl.4. Hydromechanika / 312
Dl.4.1. Wprowadzenie / 312
Dl.4.2. Prawo Archimedesa / 313
Dl.4.3. Przepływ płynu / 314
Dl.4.4. Bilans energii przepływającego płynu / 314
Dl.5. Podstawy wymiany ciepła / 317
Dl.5.1. Rodzaje wymiany ciepła / 317
D1.5.2. Przewodzenie ciepła / 317
Dl.5.3. Konwekcja / 323
Dl.5.4. Promieniowanie / 327
Dl.5.5. Przenikanie ciepła / 329
D2. Zasady obliczania współczynników przenikania ciepła przegród budowlanych / 334
D2.1. Współczynniki przenikania ciepła przegród / 334
D2.1.1. Pojęcia podstawowe / 334
D2.1.2. Współczynnik przenikania ciepła przegrody budowlanej zewnętrznej / 337
D2.1.3. Współczynnik przenikania ciepła przegrody budowlanej wewnętrznej / 338
D2.1.4. Opór cieplny niewentylowanych warstw powietrza / 338
D2.1.5. Opór cieplny słabo wentylowanych warstw powietrza / 339
D2.1.6. Opór cieplny dobrze wentylowanej warstwy powietrza / 340
D2.1.7. Współczynniki przenikania ciepła podłóg i ścian przyległych do gruntu / 340
D2.1.8. Opór cieplny przestrzeni nie ogrzewanych / 346
D2.1.9. Współczynnik przenikania ciepła przegrody z mostkami cieplnymi / 348
D2.1.10. Współczynnik przenikania ciepła okien, świetlików, drzwi i wrót / 349
D2.2. Właściwości materiałów budowlanych / 350
D2.3. Wymagania dotyczące wartości współczynników' przenikania ciepła przegród budowlanych w budynkach projektowanych / 350
D2.4. Wymagania dotyczące wartości współczynników przenikania ciepła stolarki okiennej i drzwiowej w budynkach projektowanych / 354

Załącznik / 357
Tabela Zł. Wartości obliczeniowe właściwości fizycznych wybranych materiałów, wyrobów i komponentów budowlanych / 357
Tabela Z2. Wartości obliczeniowe współczynnika przewodzenia ciepła murów z pustaków ceramicznych w warunkach średnio wilgotnych / 361
Tabela Z3. Wartości obliczeniowe oporów przenikania ciepła wybranych przegród niejednorodnych / 361
Tabela Z4. Dane dotyczące mostków cieplnych / 363
Tabela Z5. Straty ciśnienia na długości przewodów stalowych ogrzewań wodnych / 366
Tabela Z6. Straty ciśnienia na długości przewodów miedzianych / 368
Tabela Z7. Straty ciśnienia na długości przewodów z polietylenu sieciowanego PEX z powłoką antydyfuzyjną / 370
Tabela Z8. Współczynniki oporów miejscowych wybranych elementów instalacji c.o / 371
Tabela Z9. Wymagania i badania jakości wody do celów ciepłowniczych dla obiektów projektowanych, w przypadku gdy ilość wody uzupełniającej nie przekracza 5 m3/h / 372
Tabela Z10. Wymagania i badania jakości wody w obiegach kotłowych o temperaturze wody do 110°C dla obiektów istniejących, których wyposażenie nie pozwala na dotrzymanie wskaźników wcześniej podanych, z wyjątkiem kotłów olejowych /373

Literatura / 375

Wstęp
Postęp techniczny w dziedzinie techniki zaopatrzenia w ciepło oraz zastosowanie nowych technologii i urządzeń o znacząco poszerzonych możliwościach wymaga od projektantów dobrego poznania ich cech technicznych, technologicznych i eksploatacyjnych. Dodatkowe wymagania są narzucone przez potrzebę oszczędzania energii, wynikającą z konieczności zachowania zasad zrównoważonego rozwoju oraz idące za tym zmiany w aktach prawnych.
Pełne wykorzystanie właściwości urządzeń wymaga od projektantów, wykonawców i służb eksploatacyjnych dobrego poznania podstaw teoretycznych funkcjonowania systemu grzewczego - temu zagadnieniu jest poświęcony niniejszy podręcznik. Z tego też względu uznano za celowe zebranie w dodatku podstawowych wiadomości z termodynamiki, mechaniki płynów i wymiany ciepła, wykorzystywanych w technice i inżynierii grzewczej.

Podręcznik stanowi uzupełnienie istniejącej literatury z zakresu ogrzewnictwa [3, 7-11, 15, 16, 18, 23, 29, 64, 66, 68], jeżeli chodzi o zmiany w przepisach wprowadzone w ostatnim czasie. Jest skierowany przede wszystkim do studentów kierunku inżynieria środowiska, ale może stanowić pomoc zarówno dla inżynierów projektantów, jak i eksploatatorów systemów grzewczych, jako uzupełnienie teoretycznej wiedzy na temat obecnego stanu prawnego dotyczącego wymagań w omawianym zakresie tematycznym, a także aktualnej metodyki obliczeń. Odwołanie do obowiązujących uregulowań prawnych jest szczególnie istotne w obecnej chwili, gdyż w ciągu ostatnich miesięcy miało miejsce wiele zmian aktów prawnych związanych z ich ujednoliceniem z przepisami Unii Europejskiej. Dotyczy to w szczególności wymagań z zakresu izolacyjności i energochłonności budynków.

Autorzy dołożyli starań, aby podręcznik był napisany prostym, zrozumiałym językiem, ułatwiającym korzystanie z niego również praktykom. W przystępny sposób omawia zasady projektowania instalacji centralnego ogrzewania (c.o.) „krok po kroku”, od obliczeń współczynników przenikania ciepła, poprzez obliczenia zapotrzebowania na moc cieplną (obciążenia cieplnego), do graficznego obrazowania instalacji i obliczeń hydraulicznych. Omówiono również programy do projektowania instalacji c.o., które poprawiają komfort i wydajność pracy projektantów. Uzupełnieniem procesu projektowego jest rozdział dotyczący wymagań wykonawstwa i odbioru robót instalacji c.o.

W obliczu przytoczonych zmian aktów prawnych, które miały miejsce w ostatnich miesiącach, podręcznik ukazuje istotne różnice, z jakimi projektanci muszą się zapoznać, wprowadzając nową metodykę obliczeń mocy cieplnej na potrzeby ogrzewania, a także obliczeń rocznego zużycia energii. Z założenia unikano odniesienia do konkretnych urządzeń, ze względu na ich dużą różnorodność, a więc konieczność indywidualnego zapoznania się z ich danymi technicznymi i funkcjonalnymi. Firmy produkcyjne udostępniają zresztą własne opracowania odnoszące się do ich produktów.

Autorzy są świadomi, że nie zawarli w podręczniku wszystkich zagadnień związanych z ogrzewnictwem, np. zagadnień ciepłowni, sieci i węzłów cieplnych, które powinny się znaleźć w dziale ciepłownictwo. Podział taki wynika z przeznaczenia tego opracowania głównie dla studentów. Niezależnie od tego autorzy mają nadzieję, że podręcznik będzie stanowił cenną pomoc w poznaniu zagadnień ogrzewnictwa.

Autorzy składają serdeczne podziękowania recenzentom podręcznika: Panu Profesorowi Witoldowi Wasilewskiemu, zasłużonemu nestorowi ogrzewnictwa, za cenne uwagi i uzupełnienia merytoryczne oraz Panu Profesorowi Marianowi Hopkowiczowi za istotne wskazówki dotyczące struktury i treści podręcznika.