ZDROJE TEPLA - KOTELNY PŘEDNÁŠKA Č. 8 SLOŽENÍ PALIV 1 NA FOSILNÍ PALIVA: pevná, plynná, kapalná NA FYTOMASU: dřevo, rostliny, brikety, peletky SPALOVÁNÍ: chemická reakce k získání tepla SPALNÉ SLOŽKY PALIV: H, C (tuhá,kapalná) H 2,CO,CH 4,C n H m (plynná) SPALOVÁNÍ: reakce sloučení O 2 s palivem SPALINY PRODUKTY HOŘENÍ: H 2 O, CO 2, (N 2, NO X, SO 2, popílek)
SLOŽENÍ PALIV 2 SLOŽENÍ PALIV % HNĚDÉ UHLÍ ČERNÉ UHLÍ KOKS ROPA DŘEVO HOŘLAVÉ NEHOŘLAVÉ C H O N S 61-70 8,5 30 1-1,5 1(8) 85-80 97,5 84-87 50 5-6 5 1-1,5 3,5-5 0,3-0,7 0,6-0,8 0,8-1 0,9 11-14 2 1 0,6-4,5 6 44 - - C + O 2 CO 4H+ O 2HO 2 2 2 PLYN ZEMNÍ PLYN BIOPLYN PROPAN BUTAN CH /C H,N,CO / CH 4/CO 2,N 2/ C3H8 C H 4 4 n m 10 2 2 SPALOVÁNÍ PALIV 1/1 TEORETICKÉ (STECHIOMETRICKÉ) SPALOVÁNÍ
SPALOVÁNÍ PALIV 1/2 SPALOVÁNÍ S PŘEBYTKEM VZDUCHU (SKUTEČNÉ) TOPNÉ ZDROJE 1/1 DĚLENÍ KOTLŮ PODLE PŘEDÁNÍ TEPLA PŘEDÁNÍ TEPLA KONVEKČNÍ (PŘEVÁŽNĚ KONVEKČNÍ) P TV V1 V2 K TV S S S VE
TOPNÉ ZDROJE 2/1 DĚLENÍ KOTLŮ PODLE PŘEDÁNÍ TEPLA RADIAČNÍ (PŘEVÁŽNĚ RADIAČNÍ) P V VE' R TV T TV P V S S PARAMETRY KOTLŮ 1/1 TEPELNÝ VÝKON - jmenovitý výkon 100% - minimální regulovatelný na minimum PLYNULÁ REGULACE PLYN. KOTLE - atmosférické (do 50%) - přetlakové (do 10,20%) DVOUSTUPŇOVÁ 100%, 50% TEPELNÝ PŘÍKON (ENERGIE PALIVA) Q D (W) TEPELNÁ ZTRÁTA KOTLE - komínová Q A (W) ÚČINNOST KOTLE Q η = - sáláním z povrchu Q S (W) D Q Q - menší než 1 (<100%) A D Q S
PARAMETRY KOTLŮ 1/2 VÝHŘEVNOST - z ochlazování plynných složek spalin SPALNÉ TEPLO z ochlazování plynných složek + vodní páry ve spalinách (kondenzace) Výhřevnost Q i (spodní) Spalné teplo Q s (horní výhřevnost) Q s = Q i + (0,1 až 0,12) Q i Q s = Q i + 2500. m H2O (J/m 3, J/kg) m H2O obsah vody ve spalinách (kg) z jednotky spáleného paliva (kg/m 3 ) r = 2500 ~ 2453 J/kg výparné teplo PŘÍKLAD - ZEMNÍ PLYN: VÝHŘEVNOST: Q i = 35 MJ/m 3 SPALNÉ TEPLO: Q s = 38,6 MJ/m 3 PARAMETRY KOTLŮ 2/1 PODLE TEPLOTY SPALIN A OTOPNÉ VODY JSOU: KOTLE - STANDARDNÍ TEPLOTA SPALIN -120 160 C (dříve 200 C) - η=0,85 - NÍZKOTEPLOTNÍ S TEPLOTOU SPALIN (60 120 C) - η= až 92% - KONDENZAČNÍ S TEPLOTOU SPALIN POD ROSNÝM BODEM (např. pod 55 C) - η= až 108% KONDENZACE SPALIN vysoká účinnost skupenské teplo vodní páry spalin, u paliv s vysokým podílem vodíku H
PARAMETRY KOTLŮ 2/2 VODNÍ OBSAH KOTLE (OHŘÁTÍ OTOPNÉ VODY): - s velkým vodním obsahem - s malým vodním obsahem - rychloohřívací kotle AKUMULAČNÍ KOTELNY: - akumulace tepla do vody zásobníku KOMBINOVANÉ ZDROJE TEPLA: - klasická + ušlechtilá nebo elektro - na dřevo a plyn nebo elektro - na uhlí, dřevo a plyn nebo elektro, kapalné KONDENZAČNÍ KOTLE Parametry při spalování zemního plynu λ = 1; 1,6 přebytek spalovacího vzduchu; RB = 59; 50 C rosný bod spalin; TP = 55; 45 C povrchová teplota na spalinové části výměníku kotle; TV = 55; 45 C teplota otopné vody na vstupu do kotle; S spaliny; K odvod kondenzátu; P plyn; V spalovací vzduch
DĚLENÍ KOTLŮ 1 KOTLE PODTLAKOVÉ p 1 p 2 -p p<0 W p=0 b Kotle u kterých probíhá spalování s přívodem vzduchu podtlakem účinkem tahu komína Podtlak ve spalinovém hrdle kotle (p w < 0) DĚLENÍ KOTLŮ 2 KOTLE PŘETLAKOVÉ -p 1 +p p W >0 Kotle, u kterých probíhá spalování přetlakem ve spalovací komoře od ventilátoru hořáku. Přetlak nebo teoreticky nulový tlak ve spalinovém hrdle (p w 0)
-p -p 1 2 DĚLENÍ KOTLŮ 3 KOTLE ATMOSFÉRICKÉ Kotle, u kterých probíhá spalování při atmosférickém tlaku p=0 PŘÍVOD VZDUCHU: -p W primární (podtlak p 1 ): 3 -injekčním účinkem k palivu -p 1 -p 2 -předsměšovacím ventilátorem sekundární (podtlak p 2 ): - do plamene hořáku terciální (podtlak p 3 ): -v přerušovači tahu, pro vyrovnání komínového tahu DĚLENÍ KOTLŮ 4 KOTLE S OTEVŘENÝM SPALOVACÍM PROSTOREM (PROVEDENÍ B) -p +p PŘÍVOD VZDUCHU: a)přirozený podtlakem od hořáku spotřebiče b)nucený přetlakový - ventilátorem V 1
DĚLENÍ KOTLŮ 5 KOTLE S UZAVŘENÝM SPALOVACÍM PROSTOREM (PROVEDENÍ C) V 1 -p +p PŘÍVOD VZDUCHU Z VENKOVNÍHO PROSTORU: a)přirozený podtlakem od hořáku spotřebiče b)nucený přetlakový - ventilátorem KONSTRUKCE KOTLŮ 1 KOTEL NA TUHÁ PALIVA - PODTLAKOVÝ
KONSTRUKCE KOTLŮ 2 KOTEL NA TUHÁ PALIVA - PŘETLAKOVÝ KONSTRUKCE KOTLŮ 3 KOTEL NA DŘEVO - PODTLAKOVÝ
KONSTRUKCE KOTLŮ 4 KOTEL NA DŘEVO PŘETLAKOVÝ (ZPLYŇOVÁNÍ DESTILACE) KONSTRUKCE KOTLŮ 5 PLYNOVÝ KOTEL ATMOSFÉRICKÝ PROVEDENÍ C Ve ventilátor S spaliny V vzduch P plyn SV studená voda TUV teplá voda TV otopná voda
KONSTRUKCE KOTLŮ 6 PLYNOVÝ KOTEL PŘETLAKOVÝ PROVEDENÍ B H hořák, S spaliny, P plyn, V spalovací vzduch ODVOD SPALIN 1 SAMOSTATNÉ KOMÍNY A KOUŘOVODY TERMINOLOGIE a b c SAMOSTATNÉ KOMÍNY A KOUŘOVODY - terminologie a) samostatný kouřovod b) samostatný komín c) kouřovod s funkcí komína
ODVOD SPALIN 2 SPOLEČNÉ KOMÍNY A KOUŘOVODY d e d) společný kouřovod e) společný komín ODVOD SPALIN 3 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE TLAKOVÝCH PODMÍNEK a b c V p z <0 p=h x g x H zp<0 <0 H p V +p V p z >0 V p V - p H >0 KOMÍNY PODTLAKOVÉ: a) s přirozeným tahem b) s umělým tahem (ventilátorem V v ústí komína) KOMÍNY PŘETLAKOVÉ: c) s přetlakem v sopouchu (od ventilátoru V ve spalinovém hrdle)
ODVOD SPALIN 4 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE VLHKOSTNÍCH PODMÍNEK V PRŮDUCHU d e T< O TR T O > T R T> S T R TS> < T R KOMÍN: d) suchý - bez kondenzace vodní páry e) mokrý s kondenzací vodní páry ODVOD SPALIN 5/1 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE KONSTRUKCE STĚNY a b c KOMÍNY: a) jednovrstvé b) vícevrstvé třívrstvé (vložka, tepelná izolace, plášť) c) vícevrstvé se vzduchovou mezerou (vložka, tepelná izolace, vzduchová mezera, plášť)
ODVOD SPALIN 5/2 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE KONSTRUKCE STĚNY VĚTRANÁ VZDUCHOVÁ MEZERA: - přetlakových komínů při netěsnosti komínového průduchu - odvod vlhkosti od difúzních komínů ODVOD SPALIN 6 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE DIFÚZE VODNÍ PÁRY VE STĚNĚ d e p d p d =0 p d p d KOMÍNY: d) bariérové komínová vložka s maximálním difúzním odporem (plechové potrubí) e) difúzní stěna komína je propustná difúzní vlhkosti
PŘIPOJENÍ KOTLŮ 1 S VELKÝM VODNÍM OBSAHEM PROUDĚNÍ V KOTLI PODLE ČERPADEL OKRUHU
PŘIPOJENÍ KOTLŮ 2 S MALÝM VODNÍM OBSAHEM PROUDĚNÍ V KOTLU ČERPADLEM KOTLE VS VYROVNÁVACÍ (HYDRAULICKÁ) SPOJKA