1. RODZAJE PALIW
1.1. PALIWA STAŁE
Naturalne ( kopalne ) paliwa stałe mogą być uszlachetniane i dostarczane do odbiorców w postaci:
a. węgiel nie uszlachetniony o określonym sortymencie
b. węgiel uszlachetniony
c. brykiety z węgla brunatnego
d. koks
e. półkoks
Węgiel jako naturalne paliwo kopalne składa się w zasadzie z następujących składników:
a. substancji organicznej ( palnej ) tj. tych składników które ulegają utlenianiu w procesie spalania
b. Substancji nieorganicznej ( niepalnej ) tj. popioły
c. Wody powodującej wilgotność węgla
Polska klasyfikacja paliw wyróżnia 6 podstawowych grup w zależności od stopnia ich uwęglenia. Klasyfikację tę określa się cyframi od 0 ( drewno 01-09 ) do 5 ( grafit 51 ). Głównymi wskaźnikami jakości paliw stałych jest wartość opałowa, zawartość popiołu, jak również zawartość siarki.
Wskaźniki te zależą od regionu wydobycia węgla i zwierają się w następujących przedziałach:
- Wartość opałowa od 20,1 do 26,400 MJ/kg - średnia wartość to 23 MJ/kg
- Zawartość popiołu od 0 do 20% - średnia wartość 12 %
- Zawartość siarki od 0,7 do 4,3 % - średnia wartość 1,8 %
Paliwa stałe w budownictwie stanowią dzisiaj znaczący procent w ilości eksploatowanych źródeł ciepła. Kotłownie opalane paliwami stałymi stanowią główny element tzw. "niskiej emisji" i na dzień dzisiejszy nie powinny być wprowadzane jako nowe źródła do eksploatacji. Pozornie niski koszt paliwa w czasie eksploatacji znacząco wzrasta poprzez udział kosztów towarzyszących ( tj. np. obsługi ludzkiej, opłaty za korzystanie z atmosfery itd.). Koszty te można oszacować po ustaleniu mocy źródła i może się okazać, iż koszty towarzyszące przewyższają koszt paliwa.
Średnia sprawność kotłowni opalanych paliwami stałymi waha się w granicach 45-75 %.
Z uwagi na nie ekologiczny charakter tego paliwa coraz należy szukać innych rozwiązań przy wyborze paliwa dla źródła ciepła.
1.2. PALIWA GAZOWE
Paliwa gazowe stosowane w technice grzewczej stanowią mieszaninę palnych i nie palnych gazów. Skład paliw gazowych podawany jest zwykle w postaci udziałów objętościowych, przy czym na ogół nie uwzględnia się pomijalnie małych ilości popiołu. Symbole chemiczne poszczególnych składników oznaczają jednocześnie ich udziały objętościowe, przy czym zachodzi zależność:
H2 + CO + CH4 + CnHm + CO2 + O2 + N2 + H2O = 100%
|
Skład i wartości opałowe niektórych paliw gazowych
|
|
Rodzaj gazu
|
Skład objętościowy %
|
Gęstość
ru
Kg/um3
|
Wartość Opałowa
MJ/kg
|
|
CO2
|
CO
|
CH4
|
CnHm
|
H2
|
O2
|
N2
|
|
Miejski
|
4,5
|
16
|
21
|
42
|
42
|
0,5
|
14
|
0,674
|
23,0
|
|
Ziemny
|
0,2
|
-
|
97,3
|
-
|
-
|
0,2
|
2,3
|
0,734
|
47,5
|
|
Wielkopiecowy
|
10,2
|
28
|
0,3
|
-
|
2,7
|
-
|
58,5
|
11,296
|
3,0
|
|
Koksowniczy
|
2,3
|
6,8
|
22,3
|
-
|
57
|
-
|
7,7
|
0,507
|
35,0
|
Paliwa gazowe stosowane w gospodarce komunalnej i rozprowadzane za pośrednictwem sieci gazowych określone są w PN-87/C-96001. Paliwa te w zależności od sposoby ich pozyskiwania podzielono na cztery główne grupy, w skład których wchodzi kilka podgrup, przy czym podstawą ich podziału są nominalne wartości liczby Wobbego.
Przyjęto następujący podział:
1. grupa I ( GS ) - gazy sztuczne uzyskiwane w procesach przetwarzania paliw stałych ciekłych oraz ich mieszaniny z gazami ziemnymi i propanowo - butanowymi; w grupie tej wyróżnia się trzy podgrupy: 25, 30 i 35
2. grupa II ( GZ ) - gazy ziemne pochodzenia naturalnego, których głównym składnikiem jest metan ( gazy wysokometanowe, zaazotowane, kopalniane); w grupie wyróżnia się pięć podgrup: 25, 30, 35, 41 i 50
3. grupa III ( GPB lub LPG) - propan - butan techniczny (gazy węglowodorowe ciekłe C3-C4) wg. PN - 82/C-96000
4. grupa IV (GP ) - mieszaniny propanobutanu technicznego z powietrzem będące w warunkach normalnych gazami o symbolu 25.
Dla potrzeb techniki grzewczej należy szerzej omówić grupę II i III
Grupa II
Gaz ziemny jest bezbarwny i bezwonny lecz dla celów eksploatacyjnych jest nawaniany. Jest to gaz lżejszy od powietrza trujący.
Gazy ziemne w zależności od posiadanej liczby Wobbego są coraz częściej stosowane jako paliwo dla nowoczesnych źródeł ciepła.
Ze względu na ich jakość wyróżniono pięć podgrup.
|
Klasyfikacja paliw gazowych wg PN-87/C-96001
|
|
Podgrupa
|
Liczba Wobbego W*, MJ/um3
|
|
Dopuszczalny przedział zmian
|
Wartość nominalna
|
|
25
|
23,0-27,0
|
25
|
|
30
|
27,0-32,5
|
30
|
|
35
|
32,5-37,5
|
35
|
|
41
|
37,5-45,0
|
41
|
|
50
|
45,0-54,0
|
50
|
|
* Wartość liczby Wobbego odniesiono do ciepła spalania Qc
|
|
Odniesienie do rejonu GOZG Zabrze
|
|
|
Średni skład paliw gazowych stosowanych w gospodarce komunalnej
|
|
Rodzaj paliwa gazowego
|
Skład % obj
|
|
H2
|
CH4
|
CO
|
CnHm
|
N2
|
CO2
|
O2
|
|
Gazy sztuczne
- podgrupa 25
- podgrupa 30
|
44
55
|
22
25
|
12
6
|
2
2
|
16
10
|
4
2
|
4
-
|
|
Gaz ziemny
- podgrupa 50
|
-
|
90
|
-
|
3
|
7
|
1
|
-
|
|
Gaz ziemny zaazotowany
- podgrupa 25
|
-
|
50
|
-
|
2
|
48
|
-
|
-
|
Gazy ziemne są transportowane do źródeł ciepła rurociągami, a w zależności od ciśnienia w sieciach gazociągi te dzielą się na:
a. wysokoprężne przy ciśnieniu powyżej 0,40 MPa
b. średnioprężne o ciśnieniu od 0,05 MPa do 0,40 MPa
c. niskoprężne poniżej 0,05 MPa
Każda inwestycja związana z doprowadzeniem gazu dla potrzeb źródła ciepła wymaga uzyskania zezwolenia na budowę, a tym samym wykonania dokumentacji projektowej.
Dokumentacje taką opracowuje pracownia projektowa na podstawie aktualnych map sytuacyjno wysokościowych sporządzanych specjalnie do celów projektowych ( okres ważności map to przeważnie ok. 6 miesięcy ), oraz warunków technicznych podłączenia do sieci gazowej ( wydawane przez odpowiedni terytorialnie rejon gazowniczy ).
Obowiązkiem pracowni wykonującej projekty budowlane jest wykonanie tychże projektów zgodnie z Polskimi Normami, Warunkami Technicznymi Podłączenia Do Sieci, Warunkami Zabudowy i Zagospodarowania Terenu, jak również kompleksowe uzgodnienie dokumentacji.
W zależności od rodzaju źródła ciepła jak również lokalizacji do kotłowni można wprowadzić gaz niskoprężny jak również średnioprężny.
Zasilanie kotłów gazem średnioprężnym może się jedynie odbywać gdy źródło ciepła stanowi odrębny wydzielony budynek. Zaletą tego rozwiązania jest zastosowanie mniejszej armatury palnikowej, a co za tym idzie zmniejszenie kosztów. W praktyce tylko źródła o mocy powyżej 1,0 MW powinno się zasilać bezpośrednio gazem o średnim ciśnieniu o ile zezwalają na to warunki lokalizacyjne. We wszystkich pozostałych przypadkach stosuje się zasilanie niskoprężne. Średnia sprawność kotłowni opalanych paliwami gazowymi waha się w granicach 70-85 %. W nowo projektowanych źródłach w których stosuje się wysokiej klasy urządzenia, a także odpowiednie systemy regulacyjne sprawności średnioroczne pracujących kotłów dochodzą do 93 % i jest to granica do której należy dążyć przy realizacji nowoczesnej kotłowni.
Kotłownie opalane gazem ziemnym ( o gęstości mniejszej od powietrza ) można lokalizować w odpowiednich pomieszczeniach dowolnie w odniesieniu do poziomu terenu.
Należy pamiętać, że kotłownie o mocy powyżej 58 kW wymagają specjalnego wydzielenia, a zgodnie z Dz.U. nr 10 wraz z późniejszymi zmianami max obciążenie cieplne nie może przekroczyć 4650 W/m3, przy czym najmniejsza wymagana kubatura to 8m3, przy minimalnej wysokości 2,2 m.
Grupa III
( GPB lub LPG ) - propan i propan - butan techniczny ( gazy węglowodorowe ciekłe C3-C4 ) wg. PN - 82/C-96000.
Pod nazwą gaz płynny rozumie się gazy takie jak propan, butan ( propylen , butylen ), oraz mieszaniny tych gazów, skroplone o temperaturze krytycznej większej lub równej 70C . Zarówno propan jak i butan występują w normalnej temperaturze i normalnym ciśnieniu jako gazy. Gaz skroplony jest bezbarwny, a jego gęstość jest w przybliżeniu 1,8 raza mniejsza od gęstości wody. Rozlany na powierzchni wody pływa do momentu odparowania. Ma objętość równą 1/250 objętości w warunkach normalnych ( dla obliczeń przyjmuje się że z 1 dm3 gazu w postaci płynnej otrzymujemy ok. 0,5 m3 paliwa w stanie gazowym ).
Gazowy propan lub propan butan jest 1,5 razy cięższy od powietrza i ma tendencje do zalegania w dolnych częściach pomieszczenia i miejscach poniżej poziomu terenu. W związku z tym obowiązujące przepisy zabraniają instalowania urządzeń jak również rurociągów w pomieszczeniach poniżej poziomu terenu !!!
Pary gazu są bezbarwne i mają słaby zapach benzyny, co powoduje że są trudno wykrywalne. Gaz płynny nie jest trujący. Jednak w dużych stężeniach, przy dłuższym przebywaniu w pomieszczeniu wypełniony nim, może spowodować omdlenie, zatrucie, a nawet uduszenie. Gaz skroplony może powodować poważne odmrożenia skóry, ponieważ szybko parując znacznie obniża temperaturę otoczenia.
|
Własności gazu propan butan
|
|
Nazwa gazu
|
Wzór chemiczny
|
Temperatura oC
|
Dopuszczalne napełnienie kg/dm3
|
Wartość opałowa MJ/kg
|
|
Wrzenia
|
Krytyczna
|
|
Butan (C)
|
C4H10
|
- 0,5
|
152,0
|
0,51
|
44,80
|
|
Propan (A)
|
C3H8
|
- 42,1
|
96,8
|
0,42
|
45,64
|
|
Propan butan (B)
|
CmHm
|
- 0,5
|
96,0
|
0,44
|
45,22
|
Mieszanina B jest to mieszanina węglowodorów, której ciśnienie absolutne w temperaturze 70 oC nie przekracza 2,6 MPa, a gęstość w temperaturze 50 oC nie jest niższa niż 0,45 kg/dm3.
Mieszanina B w Polsce stosowana jest do napełniania butli i zbiorników wykorzystywanych w celach turystycznych, gospodarstwie domowym, zbiornikach magazynujących dla źródeł ciepła jak również stacjach autogazu.
W praktyce dla celów techniki grzewczej stosuje się propan techniczny ( czyli mieszaninę C ) oraz propan butan (mieszaninę B )
Każda inwestycja związana z instalowaniem zbiorników gazowych wraz z instalacjami ( tj. przyłączem gazu ) dla potrzeb źródła ciepła wymaga uzyskania zezwolenia na budowę, a tym samym wykonania dokumentacji projektowej.
Dokumentacje taką opracowuje pracownia projektowa na podstawie aktualnych map sytuacyjno wysokościowych sporządzanych specjalnie do celów projektowych ( okres ważności map to przeważnie ok. 6 miesięcy ), oraz Warunków Zabudowy i Zagospodarowania Terenu ).
Obowiązkiem pracowni wykonującej projekty budowlane jest wykonanie tychże projektów zgodnie z Polskimi Normami, Warunkami Zabudowy i Zagospodarowania Terenu, jak również kompleksowe uzgodnienie dokumentacji.
Magazynowanie gazu odbywa się w stalowych zbiornikach naziemnych ( rzadziej podziemnych ) o pojemnościach od 2.7m3 do 200 i więcej m3, należy przewidzieć miejsce na działce na ich zabudowę. Planując inwestycje w oparciu o gaz płynny należy wnikliwie przeanalizować rodzaj stosowanego paliwa jak i sposób konfiguracji magazynu pamiętając o zmiennej zdolności do odparowania w zależności od temperatury otoczenia. Tak więc w praktyce mieszaniną typu B prawie zawsze należy przeprowadzać przez układ sztucznego odparowania.
W praktyce dla ogrzewania małych obiektów do 200 ( czasami 300 ) kW stosuje się propan, a powyżej propan butan uzupełniając instalacje zbiornikową o układ sztucznego odparowania. Podobnie jak dla gazu ziemnego należy pamiętać, że kotłownie o mocy powyżej 58 kW wymagają specjalnego wydzielenia, a zgodnie z Dz.U. nr 10 wraz z późniejszymi zmianami max obciążenie cieplne nie może przekroczyć 4650 W/m3, przy czym najmniejsza wymagana kubatura to 8m3, przy minimalnej wysokości 2,2 m.
Technika Kondensacyjna
Znaczna część ciepła, które w tradycyjnych kotłach grzewczych uchodzi przez komin razem ze spalinami może zostać wykorzystana dzięki technice kondensacyjnej. Zawarte w gazie opałowym ciepło parowania dzięki kondensacji pary wodnej powstałej w czasie spalania uwalnia się i może zostać doprowadzona do wody kotłowej. Dzięki temu można w zależności od temperatury wody kotłowej nawet do 109% ( przy 94 % nowoczesnych konstrukcjach kotłów wodnych niskotemperaturowych ). Następstwem tego znacznie mniejsze zużycie paliwa i związana z tym ochrona środowiska.
Idealnym paliwem dla techniki kondensacyjnej jest gaz ziemny GZ 50. Nieco gorsze parametry otrzymuje się na gazach płynnych.
Najlepszymi obiektami dla zastosowania kotłów kondensacyjnych są:
- budynki z instalacjami C.O. niskotemperaturowymi 55/30 oC ( np. ogrzewania podłogowe, ścienne, lub sufitowe
- pływalnie z podgrzewaną wodą i niecką basenową
- różnego rodzaju procesy technologiczne wymagające zasilania niskotemperaturowego
Uwaga: Technika kondensacyjna ma tylko zastosowanie przy spalaniu gazów !!!
1.3. PALIWA PŁYNNE
Znajomość fizykochemicznych właściwości olejów opałowych jest niezbędna do oceny możliwości ich zastosowania i ekonomicznego ich wykorzystania.
|
Poniższa tabela pokazuje właściwości olejów wg normy DIN 51603
|
|
Właściwości i jednostki miary
|
Rodzaje olejów
|
|
Lekki EL
|
S
|
SA
|
|
Gęstość w temp. 15oC kg/m3
|
< 860
|
ok. 990
|
ok. 980
|
|
Temperatura zapłonu, oC (w tyglu zamkniętym)
|
60-90 ( > 55 )
|
90-180 ( > 80 )
|
90-180 ( > 80 )
|
|
Lepkość kinematyczna mm2/s
- w temp. 20 oC
- w temp. 50 oC
- w temp. 100 oC
- w temp. 130 oC
|
4,5-6
-
-
-
|
-
200-570
25-50
11-20
|
-
200-570
25-50
11-20
|
|
Temperatura krzepnięcia, oC
|
ok. - 10
|
25-35
|
25-35
|
|
Zawartość wody, % masowo
|
ślady (<0,05)
|
ok. 0,1
|
ok. 0,1
|
|
Zawartość siarki, % masowo
|
0,16 - 0,20
|
ok. 2,5
|
0,8 - 1,0
|
|
Zawartość ciał obcych, % masowo
|
ślady (<0,05)
|
ok. 0,1
|
ok. 0,1
|
|
Liczba koksowa, % masowo( wg Conradsona )
|
ok. 0,5
|
9 -17
|
9 -17
|
|
Zawartość popiołu, % masowo
|
ślady (<0,05)
|
ok. 0,04
|
ok. 0,02
|
|
Wartość opałowa MJ/kg
|
42,80
|
40,30
|
41,00
|
Ze względu na zawartość siarki i temperaturę krzepnięcia w technice grzewczej największe zastosowanie powinien mieć olej opałowy lekki EL. Tak zwane oleje opałowe ciężkie ( mazuty S, SA ) nie powinny być stosowane ze względu na wysoką emisję zanieczyszczeń. Następną wadą tych paliw jest wysoka temperatura krzepnięcia, a co za tym idzie problemy z transportem i eksploatacją.
Magazynowanie oleju opałowego lekkiego EL odbywa się w bez ciśnieniowych zbiornikach ( PE lub stal ). Zbiorniki mogą być instalowane w wydzielonych magazynach* oleju, znajdujących się w budynkach jak również w zbiornikach zewnętrznych. Należy jednak pamiętać, że dla poprawnej eksploatacji całego systemu paliwowego źródła ciepła temperatura oleju nie powinna spadać poniżej +5 oC ( w niższych temperaturach olej może "parafinować" ), tak więc przy zewnętrznych zbiornikach należy przewidzieć sposób jego podgrzewu.
Zbiorniki należy zabezpieczyć przed wyciekiem oleju poprzez ich instalację w wannach olejoodpornych, bądź stosując zbiorniki dwupłaszczowe ( wskazana sygnalizacja szczelności ).
Średnia sprawność kotłowni opalanych olejami opałowymi waha się w granicach 70-85 %. W nowo projektowanych źródłach w których stosuje się wysokiej klasy urządzenia, a także odpowiednie systemy regulacyjne sprawności średnioroczne pracujących kotłów dochodzą do 92 % i jest to granica do której należy dążyć przy realizacji nowoczesnej kotłowni.
* zbiorniki o pojemności do 1.000 dm3 można instalować w pomieszczeniu kotła minimum 1 m od kotła. Dla zbiorników o pojemności powyżej 5.000 dm3 należy przewidzieć osobne pomieszczenie ta zwany magazyn paliw. Magazyn ten musi spełniać przepisy zabezpieczeń przeciw pożarowych ( przegrody o odpowiednich odpornościach ogniowych ).
2. MIEJSKA SIEĆ CIEPŁOWNICZA
Miejski system ciepłowniczy to zespół urządzeń służących do produkcji, rozprowadzenia i odbioru ciepła. W skład systemu wchodzi źródło ( lub kilka źródeł ) ciepła z reguły opalane paliwem stałym, sieć rozdzielcza w formie rurociągów przeznaczonych do przesyłu czynnika grzewczego, przyłącza ciepłownicze, węzły cieplne oraz instalacje odbiorcze.
Z reguły czynnikiem grzewczym jest woda ( coraz rzadziej para wodna ) i w zależności od jej temperatury sieci dzielimy na:
- wysoko parametrowe o temperaturze czynnika z reguły na poziomie 150/80 oC ( rzadziej o parametrach 130/70 oC lub w układzie pokrewnym ). Parametry te są wartościami teoretycznymi przyjętymi dla max warunków temperaturowych uzależnionych od strefy klimatycznej. W praktyce sieci te pracują na zmiennych parametrach zależnych od temperatury zewnętrznej ( tj. zapotrzebowania na ciepło )
- nisko parametrowe o temperaturze 90/70 oC.
W zależności od czasu eksploatacji rozróżnia się:
- sieci sezonowe tj. takie którymi czynnik grzewczy tłoczony jest tylko w sezonie grzewczym, a poza nim sieci te pozostają "zimne".
- sieci całoroczne tj. takie którymi czynnik grzewczy dostarczany jest do odbiorcy teoretycznie przez cały rok.
Praktycznie corocznie sieci te są poddawane konserwacji i w okresie letnim obiekty które muszą mieć zasilanie w ciepło przez 365 dni w roku muszą mieć alternatywne zasilanie do MSC.
Każda inwestycja związana z doprowadzeniem ciepła z MSC dla potrzeb obiektu wymaga uzyskania zezwolenia na budowę, a tym samym wykonania dokumentacji projektowej.
Dokumentacje taką opracowuje pracownia projektowa na podstawie aktualnych map sytuacyjno wysokościowych sporządzanych specjalnie do celów projektowych ( okres ważności map to przeważnie ok. 6 miesięcy ), oraz warunków technicznych podłączenia do sieci ciepłowniczej ( wydawane przez odpowiedni terytorialnie Zakład Energetyki Cieplnej ).
Obowiązkiem pracowni wykonującej projekty budowlane jest wykonanie tychże projektów zgodnie z Polskimi Normami, Warunkami Technicznymi Podłączenia Do Sieci, Warunkami Zabudowy i Zagospodarowania Terenu, jak również kompleksowe uzgodnienie dokumentacji.
Średnia sprawność przekazu ciepła w węźle cieplnym oscyluje na poziomie 98 %, lecz biorąc pod uwagę cały system ciepłowniczy ( tj. źródło, sieci, i przyłącza ) wartość ta nie przekracza z reguły 65 % ( w drastycznych przypadkach przy wyeksploatowanych źródłach i sieciach o dużej awaryjności sprawność całego układu może spaść nawet do 30 %).
Z punktu widzenia ekologii w miejscu przekazania ciepła tj. węźle ciepłowniczym energia ta jest "czysta", niemniej biorąc pod uwagę cały system ta sytuacja się zmienia. Z reguły pracujące kotłownie w przedsiębiorstwach ciepłowniczych liczą sobie po kilkadziesiąt ( w najlepszych przypadkach kilkanaście ) lat. W związku z tym nie posiadają one nowoczesnych sprawnych systemów oczyszczających spaliny, a tylko nieliczne ciepłownie w kraju posiadają systemy odsiarczania spalin. Biorąc pod uwagę powyższe zasilanie nie jest t6ak zwaną czystą energią.
3. NIEKONWENCJONALNE ŹRÓDŁA CIEPŁA
Przez niekonwencjonalne źródła ciepła należ rozumieć wszystkie urządzenia i systemy pozwalające pozyskiwać, przetwarzać energię w inny sposób niż z wykorzystaniem paliw kopalnych oraz ich pochodnych.
3.1. POMPY CIEPŁA
Pompy ciepła są urządzeniami pozwalającymi na transformację ciepła ze źródeł niskotemperaturowych, tzw. dolnych źródeł ciepła, na wyższy poziom energetyczny, określany pojęciem górnego źródła ciepła. Bezpośrednie wykorzystanie dolnych źródeł ciepła do celów ogrzewczych czy klimatyzacyjnych pomieszczeń, ze względu na niski poziom energetyczny, jest w technice niemożliwe. Wykorzystać je można dopiero po odpowiedniej transformacji ( pompowania ) ciepła za pomocą pomp ciepła. Na świecie zastosowanie pomp ciepła w ogrzewnictwie, klimatyzacji i instalacjach przemysłowych jest obecnie bardzo duże i obserwuje się ciągły rozwój tych urządzeń. Nie wydzielają one żadnych substancji zanieczyszczających środowisko naturalne ( przy pełnej szczelności instalacji ), a więc są ekologicznie czyste.
Najbardziej popularne "dolne źródła ciepła" pomp ciepła to:
- rurociąg rozwinięty w ziemi
- dwie studnie
- absorbery betonowe
- rzeka lub staw
- ścieki kanalizacyjne
- ciepło odpadowe w procesach technologicznych
Wariant z dwoma studniami daje przy okazji własną wodę również do celów sanitarnych i spożywczych. Przy odpowiednim wykonaniu instalacji C.O. zastosowanie pompy ciepła umożliwia odwrócenie układu w lecie i klimatyzowanie obiektu.
Najprostszym przykładem pompy ciepła jest zwykła lodówka której dolnym źródłem jest żywność składowana w zamrażalniku. Z niej zostaje odbierane ciepło i poprzez układ technologiczny ( parownik - sprężarka ) ciepło dostaje się do układu radiacyjnego zabudowanego z reguły za tylną ścianą lodówki, czyli górnego źródła ciepła.
Praca pomp ciepła nierozerwalnie jest związana z dostarczaniem energii elektrycznej do układu. W Polsce ze względu na bardzo wysoką cenę energii elektrycznej w stosunku do innych paliw ( olej opałowy EL, propan, gaz ziemny ), pompy ciepła są stosunkowo mało popularne, z uwagi na dość wysoki koszt inwestycyjny. Nie mniej przy wysokiej klasy urządzeniach posiadających wysoki efekt ( tj. stosunek uzyskanej energii cieplnej do dostarczonej energii elektrycznej ) na poziomie min &=3,8 i korzystnym dolnym źródle pompy ciepła mogą stać się najtańszymi źródłami ciepła do ogrzewania.
Przykładem idealnego rozwiązania jest kompleks sportowo rekreacyjny składający się z trasy narciarskiej ( lub sztucznego lodowiska ) i basenu. Dolnym źródłem ciepła jest stok lub trasa narciarska w której układa się rurociągi odzyskujące ciepło z gruntu, a tym samym obniżające jego temperaturę, co doskonale wpływ na utrzymanie dobrych warunków narciarskich. Górnym źródłem ciepła jest basen gdzie przetransformowane ciepło zużywa się do celów grzewczych i technologicznych. W tym przypadku stosując pompę ciepła można bardzo znacząco obniżyć koszty eksploatacyjne nie wpływając negatywnie na środowisko naturalne.
Zastosowanie pomp ciepła wymaga opracowania dokumentacji projektowej, przez profesjonalne biuro projektowe, które kompleksowo przeanalizuje możliwość zastosowania tych urządzeń i odpowiedniego wyboru dolnego źródła ciepła.
3.2. ENERGIA SŁONECZNA - "przyjazna środowisku energia przyszłości"
Promieniowanie słoneczne jest to strumień energii wysyłany równomiernie przez słońce we wszystkich kierunkach. Z tego do zewnętrznej atmosfery ziemskiej dociera moc 1,4 kW/m2 ( tzw. stała słoneczna ). Podczas przenikania przez atmosferę ziemską promieniowanie słoneczne osłabiane jest na skutek odbicia, rozproszenia i absorpcji na cząsteczkach pyłów i gazów.
Tym samym promieniowanie słoneczne rozkłada się na dwa składniki:
a) promieniowanie bezpośrednie - część promieniowania, która przenika bez przeszkód przez atmosferę
b) promieniowanie rozproszone - część promieniowania, która odbijana lub absorbowana jest przez cząsteczki pyłów i gazów i docierająca na powierzchnię ziemi w sposób nieuporządkowany.
Promieniowanie słoneczne całkowite w naszych szerokościach geograficznych ( suma promieniowania bezpośredniego i rozproszonego ) wynosi max 1,0 Kw/m2 w warunkach optymalnych ( niebo czyste - bez chmur, południe ). W zależności od rodzaju kolektora może być przekształcone na ciepło do 75 % promieniowania całkowitego.
Energooszczędne konstrukcje budowlane, przede wszystkim zaś ekonomiczne systemy grzewcze, mogą znacznie obniżyć to zużycie, a wiec mieć wkład w obniżenie nakładów finansowych i ochronie środowiska naturalnego.
Istotną możliwością zaoszczędzenia energii cieplnej jest jednak podgrzew ciepłej wody użytkowej. I tak kolektory słoneczne w połączeniu z pojemnościowym podgrzewaczem przedstawiają w naszych szerokościach geograficznych w okresie letnim interesującą alternatywę wobec kotłów. Zapotrzebowanie na energię podgrzewu CWU jest w dużym stopniu niezależne od pory roku, a szczególnie w miesiącach letnich istnieje czasowa zgodność zapotrzebowania na energię i będącą do dyspozycji energię słoneczną.
Prawidłowo opracowane instalacje z kolektorami słonecznymi i dopasowanymi do siebie wszystkimi elementami systemu solarnego pozwalają na zaoszczędzenie nawet do 60 % rocznego zapotrzebowania na energię do podgrzewu CWU w domach jedni, wielo -rodzinnych i niektórych obiektach technologicznych. W pozostałych miesiącach solarny podgrzew CWU uzupełniany jest przez drugie niezależne źródło ciepła - z reguły przez olejowy / gazowy kocioł niskotemperaturowy lub jeszcze lepiej - kocioł kondensacyjny.
Z pośród 8760 godzin w roku do dyspozycji jest ok. 1400-1900 godzin nasłonecznienia.
Wykorzystanie energii słonecznej do podgrzewania CWU nie wyczerpuje możliwości stosowania kolektorów. Przy odpowiednio zaprojektowanych instalacjach solarnych energię słoneczną można wykorzystać do podgrzewania instalacji technologicznych ( w tym baseny kąpielowe ) a nawet do ogrzewania pomieszczeń.
W przypadku zastosowania energii słonecznej do ogrzewania pomieszczeń w naszych szerokościach geograficznych należy projektować specjalne akumulatory ciepła, których cena w połączeniu z ceną rozbudowanych powierzchni kolektorów praktycznie eliminuje to zastosowanie.
Należy zauważyć, że w Polsce istnieje kilka budynków ogrzewanych wyłącznie techniką solarną, co udowadnia, iż jest to energia warta stosowania i bezsprzecznie najtańsza w eksploatacji.
Energię słoneczną możemy ponadto wykorzystywać do konwersji na energię elektryczną za pomocą ogniw fotoelektrycznych, lecz w naszych szerokościach, może być to w zasadzie produkcja laboratoryjna lub hobbystyczna nie mogąca mieć powszechnego zastosowania.
3.3. GEOTERMIA
Energia geotermalna, czyli ciepło wnętrza ziemi występuje w dwóch postaciach:
a) gorące wody
b) gorące skały
W pierwszym przypadku wydobywa się gorącą wodę lub parę, w drugim wierci się otwory przez które tłoczy się do wnętrza ziemi zimną wodę, a wydobywa gorącą.
Ze względu na bardzo wysokie koszty inwestycyjne praktycznie ta technika ma zastosowanie tylko w skali makro ( np. całe miasta ). Zastosowanie tej techniki jest ściśle powiązane z budową geologiczna ziemi na danym obszarze.
4. POZOSTAŁE NIEKONWENCJONALNE ŹRÓDŁA CIEPŁA
4.1. Energetyka wodna - do produkcji energii elektrycznej
4.2. Energia wiatru - jak wyżej
4.3. Biomasa - substancja organiczna powstająca w procesie fotosyntezy
4.4. Energia morza - do produkcji energii elektrycznej
5. ENERGIA ELEKTRYCZNA
Dla celów techniki grzewczej istnieje możliwość zastosowania energii elektrycznej jako swojego rodzaju "paliwo". W zależności od mocy zainstalowanej konieczne jest doprowadzenie odpowiedniego zasilania w uzgodnieniu z odpowiednim administracyjnie Rejonem Energetycznym. W związku z bardzo wysokimi kosztami eksploatacyjnymi zastosowanie energii elektrycznej do ogrzewania ma charakter incydentalny tylko w małych obiektach, gdzie brak jest sieci gazowej, niema możliwości zainstalowania zbiorników z olejem w przedmiotowym obiekcie, a na działce nie ma możliwości zainstalowania zbiornika na gaz płynny ( np. mieszkanie w kamienicy ).
Decydując się na ogrzewanie swojego obiektu każdy inwestor przede wszystkim powinien się skoncentrować na ograniczeniu do minimum strat ciepła ogrzewanego obiektu.
