Klimatizacija, grijanje, ventilacija

Energenti za sustave grijanja

Plin

Plinska goriva su plinovi i plinske smjese čijim izgaranjem nastaje toplina. Kao energenti se koriste u sustavima grijanja i pripreme potrošne tople vode, proizvodnji električne i toplinske energije, motorima s unutarnjim izgaranjem za pogon vozila itd. Zahvaljujući svojim iznimnim uporabnim svojstvima (jednostavnost uporabe, povoljna cijena, dostupnost u svako vrijeme i sl), ali i smanjenom štetnom utjecaju na okoliš, plinska se goriva (posebice prirodni plin) danas smatraju najprikladnijim energentom za sustave grijanja i pripreme PTV-a.

Loživo ulje

Loživo ulje je tekuće gorivo koje se dobiva frakcijskom destilacijom sirove nafte, a koristi se u malim i velikim energetskim postrojenjima (sustavi grijanja i pripreme PTV-a, industrijske energane, termoelektrane itd). Po kemijskom se sastavu najvećim dijelom sastoji od ugljika (oko 86%), a ostatak čine vodik (11 - 13%), kisik i dušik (0,5 - 1%) itd.

Prema hrvatskim se propisima loživa ulja mogu podijeliti u nekoliko osnovnih skupina s obzirom na fizikalno-kemijska svojstva i namjenu:

  • ekstralako loživo ulje (EL): destilatno gorivo namijenjeno za izvore topline koji su opremljeni isparnim i pretlačnim plamenicima bez mogućnosti za njegovo predgrijavanje (tj. za sustave grijanja i pripreme PTV-a), a boji se crvenom bojom kako bi se lakše moglo prepoznati i time onemogućile zlouporabe
  • lako specijalno loživo ulje (LS): pretežno destilatno gorivo namijenjeno za izvore topline u sustavima grijanja i industriji
  • lako loživo ulje (L): miješano (destilatno i ostatno) gorivo namijenjeno za izvore topline koji imaju mogućnost za njegovo predgrijavanje pri skladištenju i uporabi
  • srednje loživo ulje (S): ostatno gorivo namijenjeno za izvore topline u industriji (industrijske peći) i energetska postrojenja koja imaju mogućnost za njegovo predgrijavanje pri prijenosu, skladištenju i uporabi
  • teško loživo ulje (T): ostatno gorivo namijenjeno za velike izvore topline u industriji (industrijske peći) i velika energetska postrojenja koja imaju mogućnost za njegovo predgrijavanje pri prijenosu, skladištenju i uporabi
  • ekstrateško loživo ulje (ET): ostatno gorivo namijenjeno za velika energetska postrojenja u industriji.

Osim standardnih loživih ulja, postoje i tzv. niskosumporna loživa ulja čije su značajke gotovo jednake, osim što udio sumpora iznosi najviše 1% pa zadovoljavaju zahtjeve koje propisuje EU. Spremnici za loživo ulje su zatvorene posude namijenjene skladištenju loživog ulja u količini koja je dostatna za pokrivanje potrošnje tijekom određenog vremena, u pravilu tijekom sezone grijanja. Projektiraju se, izvode i opremaju s obzirom na odgovarajuće norme i protupožarne propise (npr. Pravilnik o zapaljivim tekućinama, NN 54/99), arhitektonske uvjete (položaj građevine, raspored prostorija u njoj, smještaj i veličina kotlovnice itd) i predviđenu potrošnju loživog ulja.

Spremnici za loživo ulje mogu se podijeliti na dva osnovna načina:

a) prema izgledu i mjestu postavljanja
cilindrični ukopani (podzemni)
cilindrični nadzemni ležeći i uspravni
samostojeći ili baterijski za postavljanje u prostorije
pravokutni zavareni za postavljanje u prostorije
b) prema materijalu izrade:
čelični (cilindrični, četvrtasti itd)
polimerni (cilindrični, četvrtasti, baterijski itd)
armiranobetonski.

Ukopani ili podzemni spremnici danas su u primjeni najčešći. U većini slučajeva izrađuju se od čelika i cilindričnog su oblika, s jednostrukom ili dvostrukom stijenkom, prevučeni izolacijom i zaštićeni od korozije, mogu biti izrađeni i od poliesterske smole armirane staklenim vlaknima. Postavljaju se u iskopanu rupu u tlu čije je dno u pravilu betonirano (zbog zaštite podzemnih voda), sidre kako bi se spriječilo djelovanje sila uzgona i zatrpavaju slojem prikladnog materijala (najčešće šljunka). Na vrhu spremnika se nalazi otvor s priključcima oko kojega se izvodi betonsko okno koje se mora zatvarati poklopcem, a također treba izvesti odzračni vod. Samostojeći ili baterijski spremnici u posljednje se vrijeme sve češće koriste. U pravilu se izrađuju od polimernih materijala (polietilena, poliamida ili poliesterske smole armirane staklenim vlaknima), a postoje i čelične izvedbe. Isporučuju se s volumenima čak do 10 000 l, a više spremnika se može povezivati u baterije pri čemu se učvršćuju čeličnim profilima ili bandažama.

Polimerni spremnici imaju nekoliko osnovnih prednosti u odnosu na čelične:

  • ne korodiraju
  • imaju malu masu što olakšava ugradnju
  • prozirni su pa omogućavaju uvid u količinu ulja izvana.

Zavareni čelični četvrtasti spremnici izrađuju se prema narudžbi, odnosno prema stanju na licu mjesta. Prikladni su kada nije moguć prijevoz, unos i postavljanje već gotovih spremnika (npr. kod postojećih zgrada). Mogu se točno prilagoditi postojećim dimenzijama prostorije, a jedino što treba izvesti je izolacija poda i zidova kako bi se onemogućilo propuštanje ulja u tlo. Sustavi za opskrbu ložišta izvora topline loživim uljem mogu biti izvedeni na tri osnovna načina:

  • jednocijevni
  • dvocijevni
  • prstenasti

Jednocijevni sustav opskrbe loživim uljem sastoji se od samo jednog voda između spremnika i uljnog filtra iza čega prema plameniku mogu ići jedan ili dva voda, a uljna crpka mora imati mogućnost odzračivanja (il. 5.4). Kada od fitra prema crpki, odnosno plameniku idu dva voda, filtarski je uređaj opremljen i odgovarajućim odzračnikom. Takvi se sustavi u pravilu koriste za izvore topline malih učina i s gravitacijskim dovodom ulja.

Dvocijevni sustav opskrbe loživim uljem sastoji se od dva voda između spremnika i uljne crpke plamenika: polaznog (usisnog) i povratnog (il. 5.5). Na taj je način osiguran povrat viška ulja i zraka koji u njega može ući natrag u spremnik, a ujedno i hlađenje crpke. Prstenasti sustav opskrbe loživim uljem služi za opskrbu više izvora topline istodobno, a pri tome je redovito potrebna ugradnja tzv. međucrpke.

Kruta goriva

Ugljen je kruto gorivo fosilnog porijekla koje je ranije bilo vrlo često, a danas je njegova primjena u sustavima grijanja obiteljskih kuća, stambenih i poslovnih zgrada uglavnom napuštena te se kao energent najviše koristi u velikim energetskim postrojenjima i u industriji. Najvećim se dijelom sastoji od ugljika, vodika, kisika, a ostatak otpada na sumpor, dušik, vodu, pepeo i razne druge primjese koje ovise o porijeklu ugljena i o njegovoj obradi.
S obzirom na porijeklo, način dobivanja i obrade te sastav, postoji nekoliko vrsta ugljena koje se prema svojstvima mogu značajno razlikovati:

  • kameni ugljen
  • mrki ugljen (udio vlage 45 - 60%)
  • lignit (s drvenastom strukturom)
  • briketi (dobivaju se mljevenjem, sušenjem i briketiranjem kamenog ili mrkog ugljena)
  • ugljena prašina (dobiva se mljevenjem osušenog kamenog ili mrkog ugljena)
  • koks (dobiva se suhom destilacijom ugljena na temperaturi oko 1000 °C)
  • drveni ugljen (dobiva se izgaranjem drveta bez prisutnosti kisika).

Biomasa je kruto gorivo biološkog porijekla, odnosno obnovljivi izvor energije, a može biti u raznim oblicima: ogrjevno drvo, osušena slama ili životinjski izmet, treset itd. Prema Uredbi o graničnim vrijednostima emisije onečišćujućih tvari u zrak iz stacionarnih izvora (NN 140/97), biomasa je gorivo koje se dobiva od biljaka ili dijelova biljaka kao što su drvo, slama, stabljike žitarica, ljušture itd.’ Biomasa se dijeli na:

  • drvnu biomasu (ostaci iz šumarstva, otpadno drvo)
  • drvnu uzgojenu biomasu (brzorastuće drveće)
  • nedrvnu uzgojenu biomasu (brzorastuće alge i trave)
  • ostatke i otpatke iz poljoprivrede
  • životinjski otpad i ostatke.

Za primjenu u sustavima grijanja obiteljskih kuća, stambenih i poslovnih zgrada u pravilu se koristi ogrjevno drvo ili razni proizvodi koji se dobivaju obradom drveta, drvnih ostataka i otpadaka kao što su piljevina, briketi, peleti i sl.

Električna struja

Električna struja je usmjereno gibanje naboja (tj. elektrona) u vodiču u kojem djeluje stalno električno polje, a s obzirom na smjer električnog polja pod čijim djelovanjem dolazi do tog gibanja, može biti:

  • istosmjerna (oznaka DC ili =)
  • izmjenična (oznaka AC ili ~)

Izmjenična struja se može podijeliti i prema broju faza, pri čemu su za primjenu najvažnije jednofazna (monofazna) i trofazna struja (oznaka 3~).
Sve električne instalacije, uređaji i strojevi na vidljivom mjestu (natpisnoj pločici i sl) i u tehničkoj dokumentaciji moraju imati istaknute oznake ispitivanja pogonske sigurnosti (zaštita od strujnog udara i sl) koja su provedena u za to ovlaštenim ustanovama. Opasnost od električnog ili strujnog udara za čovjeka nastupa u trenutku kada dio tijela dođe u doticaj s predmetom pod naponom ili, u slučaju vrlo visokih napona, čak u prostor u kojemu se nalazi predmet pod visokim naponom (npr. dalekovod). Između predmeta pod naponom i tla (čiji je napon 0 V) dolazi do razlike električnog potencijala i kako je ljudsko tijelo vodič, dolazi do prolaska struje kroz njega što, ovisno o njezinoj jakosti, može imati različito štetno djelovanje, od blagog strujnog udara do smrtnih posljedica. Pri tome se opasnima za ljudski život smatraju dodirni naponi veći od 50 V kod izmjenične, odnosno 120 V kod istosmjerne struje. Mjere zaštite od dodira predmeta pod naponom dijele se u tri skupine:

1. zaštita od izravnog dodira predmeta koji su stalno pod naponom:
izolacija i sl.
2. zaštita od neizravnog dodira predmeta koji su zbog kvara ili pogreške došli pod napon:
za električne uređaje, opremu i sl: primjena zaštitnih vodova (uzemljenja), zaštitne izolacije ili zaštitnog niskog napona
za ostale instalacije od vodljivih materijala (npr. instalacije sustava grijanja, plina, vodovoda i sl): izjednačavanje potencijala (izvođenje dodatnog spoja s tlom)
3. zaštita pri izravnom dodiru predmeta pod naponom:
zaštitne sklopke ili osigurači (npr. FI ili FID-sklopke) koji automatski prekidaju daljnji protok struje kroz instalaciju kada kroz nju protječe velika struja.

Električne instalacije, oprema i uređaji (što uključuje i sve izvore topline sustava grijanja i pripreme PTV-a koji koriste električnu struju kao pomoćnu energiju) moraju biti zaštićeni od mogućeg prodora vode i/ili stranih tijela u unutrašnjost njihovog kućišta te njihovog doticaja s dijelovima koji su pod naponom. Takva se zaštita označava tzv. IP-oznakama. Uz to, na natpisnim pločicama električnih uređaja i opreme moraju se nalaziti i simboli dodatne zaštite od neizravnog strujnog udara.

Sunčeva energija

Sunčeva energija je obnovljiv i neograničen izvor energije od kojeg, izravno ili neizravno, potječe najveći dio drugih izvora energije na Zemlji. Sunčeva energija u užem smislu podrazumijeva količinu energije koja je prenesena Sunčevim zračenjem, a izražava se u J. Sunčeva se energija u svojem izvornom obliku najčešće koristi za pretvorbu u toplinsku energiju za sustave pripreme potrošne tople vode i grijanja (u europskim zemljama uglavnom kao dodatni energent) te u solarnim elektranama, dok se za pretvorbu u električnu energiju koriste fotonaponski sustavi.

Sunčevo zračenje je kratkovalno zračenje koje Zemlja dobiva od Sunca. Izražava se u W/m2, a ovisno o njegovom upadu na plohe na Zemlji može biti:

  • neposredno: zračenje Sunčevih zraka
  • difuzno zračenje neba: raspršeno zračenje cijelog neba zbog pojava u atmosferi
  • difuzno zračenje obzorja: dio difuznog zračenja koji zrači obzorje
  • okosunčevo difuzno (cirkumsolarno) zračenje: difuzno zračenje bliže okolice Sunčevog diska koji se vidi sa Zemlje
  • odbijeno zračenje: zračenje koje se odbija od okolice i pada na promatranu plohu.

Učin Sunčevog zračenja iznosi oko 3,8 · 1026 W, od čega Zemlja dobiva 1,7 · 1017 W. Zemlja od Sunca godišnje dobiva oko 4 · 1024 J energije što je nekoliko tisuća puta više nego što iznosi ukupna godišnja potrošnja energije iz svih primarnih izvora. Prosječna jakost Sunčevog zračenja iznosi oko 1367 W/m2 (tzv. solarna konstanta).

Želim znati više: