Piec (centralne ogrzewanie)
Piec ( amerykański angielski ), określany jako grzejnik lub kocioł w brytyjskim angielskim , jest urządzeniem służącym do wytwarzania ciepła dla całości lub części budynku. Piece są najczęściej używane jako główny element systemu centralnego ogrzewania . [ wymagane wyjaśnienie ] Piece są instalowane na stałe w celu dostarczania ciepła do przestrzeni wewnętrznej poprzez pośredni ruch płynu, którym może być powietrze , para wodna lub gorąca woda . Urządzenia grzewcze wykorzystujące parę lub gorącą wodę jako płyn są zwykle określane jako domowe kotły parowe lub domowe kotły na gorącą wodę. Najpopularniejszym paliwa dla nowoczesnych pieców w Ameryce Północnej i dużej części Europy jest gaz ziemny ; inne popularne źródła paliwa to LPG (gaz płynny), olej opałowy , drewno iw rzadkich przypadkach węgiel . W niektórych obszarach elektryczne ogrzewanie oporowe, zwłaszcza tam, gdzie koszt energii elektrycznej jest niski lub głównym celem jest klimatyzacja. Nowoczesne piece o wysokiej sprawności mogą osiągać sprawność do 98% i pracować bez komina, przy czym typowy piec gazowy ma sprawność około 80%. Gazy odlotowe i ciepło są wentylowane mechanicznie przez metalowe spalinowe lub rury z polichlorku winylu (PVC), które mogą być odprowadzane przez bok lub dach konstrukcji. Efektywność paliwowa w piecu gazowym mierzona jest w AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency).
Etymologia
Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa fornax , co oznacza piec .
Kategorie
Piece można podzielić na cztery ogólne kategorie, w oparciu o wydajność i konstrukcję, naturalny ciąg, wymuszony obieg powietrza, wymuszony ciąg i kondensację.
Naturalny przeciąg
Pierwszą kategorią pieców są piece z palnikiem atmosferycznym z ciągiem naturalnym. Piece te składały się z żeliwnych lub nitowanych stalowych wymienników ciepła wbudowanych w zewnętrzną powłokę z cegły, muru lub stali. Wymienniki ciepła wentylowane były kominami murowanymi lub murowanymi. Cyrkulacja powietrza zależała od dużych, skierowanych ku górze rur wykonanych z drewna lub metalu. Rury kierowałyby ciepłe powietrze do otworów wentylacyjnych w podłodze lub ścianie w domu. Ta metoda ogrzewania zadziałała, ponieważ ciepłe powietrze unosi się do góry .
System był prosty, miał kilka elementów sterujących, pojedynczy automatyczny zawór gazowy i nie miał dmuchawy. Piece te można było dostosować do pracy z dowolnym paliwem, po prostu dostosowując powierzchnię palnika. Przez krótki okres na przełomie wieków były eksploatowane z drewnem, koksem, węglem, śmieciami, papierem, gazem ziemnym, olejem opałowym, a także olejem wielorybim. Piece na paliwa stałe wymagały codziennej konserwacji w celu usunięcia popiołu i „klinkieru” gromadzącego się na dnie obszaru palnika. W późniejszych latach piece te zostały wyposażone w dmuchawy elektryczne, aby wspomóc dystrybucję powietrza i przyspieszyć przenoszenie ciepła do domu. Systemy opalane gazem i olejem były zwykle sterowane za pomocą termostatu w domu, podczas gdy większość pieców opalanych drewnem i węglem nie miała połączenia elektrycznego i była sterowana ilością paliwa w palniku i położeniem przepustnicy świeżego powietrza na palniku drzwi wejściowe.
Wymuszony obieg powietrza
Drugą kategorią pieców są piece obiegowe z palnikiem atmosferycznym z żeliwnym lub stalowym wymiennikiem ciepła. W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku ten typ pieca zastępował duże systemy z naturalnym ciągiem i czasami był instalowany na istniejących kanałach grawitacyjnych. Ogrzane powietrze było poruszane przez dmuchawy napędzane pasami i zaprojektowane dla szerokiego zakresu prędkości. Piece te były nadal duże i nieporęczne w porównaniu z nowoczesnymi piecami i miały ciężkie stalowe elementy zewnętrzne z przykręcanymi zdejmowanymi panelami. Efektywność energetyczna wahałaby się od nieco ponad 50% do ponad 65% AFUE . Ten stylowy piec nadal wykorzystywał duże, murowane lub ceglane kominy jako kanały spalinowe i ostatecznie został zaprojektowany tak, aby pomieścić systemy klimatyzacyjne.
Wymuszony przeciąg
Trzecią kategorią pieców jest piec z wymuszonym ciągiem, średniosprawny ze stalowym wymiennikiem ciepła i wielobiegową dmuchawą. Piece te były fizycznie znacznie bardziej zwarte niż poprzednie style. Były wyposażone w dmuchawy powietrza do spalania, które przepuszczały powietrze przez wymiennik ciepła, co znacznie zwiększało oszczędność paliwa , jednocześnie pozwalając na zmniejszenie wymienników ciepła. Piece te mogą posiadać dmuchawy wielobiegowe i zostały zaprojektowane do współpracy z centralnymi systemami klimatyzacyjnymi.
Kondensacja
Czwartą kategorią pieców są piece wysokosprawne, czyli kondensacyjne. Wysokowydajne piece mogą osiągnąć od 89% do 98% oszczędności paliwa. Ten typ pieca obejmuje uszczelnioną komorę spalania, induktor ciągu spalania i wtórny wymiennik ciepła . Ponieważ wymiennik ciepła usuwa większość ciepła ze spalin, w rzeczywistości skrapla parę wodną i inne chemikalia (które tworzą łagodny kwas) podczas pracy. Rury wentylacyjne są zwykle instalowane z rurą PVC zamiast metalowej rury wentylacyjnej, aby zapobiec korozji. Wzbudnik ciągu umożliwia pionowe lub poziome poprowadzenie rur wydechowych wychodzących z konstrukcji. Najbardziej wydajne rozwiązanie dla pieców o wysokiej wydajności obejmuje rury z PVC, które doprowadzają świeże powietrze do spalania z zewnątrz domu bezpośrednio do pieca. Zwykle powietrze do spalania (świeże powietrze) PVC jest prowadzone wzdłuż PVC wylotowego podczas instalacji, a rury wychodzą przez ścianę boczną domu w tym samym miejscu. Wysokowydajne piece zazwyczaj zapewniają od 25% do 35% oszczędności paliwa w porównaniu z AFUE o 60% .
Rodzaje pieców
Pojedyncza scena
Piec jednostopniowy ma tylko jeden stopień działania, jest włączony lub wyłączony. Oznacza to, że jest stosunkowo głośny, zawsze działa z najwyższą prędkością i zawsze wypompowuje najgorętsze powietrze z największą prędkością.
Jedną z zalet pieca jednostopniowego jest zwykle koszt instalacji. Piece jednostopniowe są stosunkowo niedrogie, ponieważ technologia jest raczej prosta. Jednak prostota jednostopniowych pieców gazowych odbywa się kosztem hałasu silnika dmuchawy i mechanicznej nieefektywności. Silniki dmuchaw w tych piecach jednostopniowych zużywają ogólnie więcej energii, ponieważ niezależnie od wymagań grzewczych pomieszczenia, wentylatory i silniki dmuchawy pracują ze stałą prędkością. Ze względu na działanie jednobiegowe piec jednostopniowy jest również nazywany piecem jednobiegowym.
Dwustopniowy
Piec dwustopniowy musi działać dwuetapowo z pełną prędkością i połową (lub zmniejszoną) prędkością. W zależności od wymaganego ciepła przez większość czasu mogą pracować z mniejszą prędkością. Mogą być cichsze, poruszać powietrzem z mniejszą prędkością i lepiej utrzymywać pożądaną temperaturę w domu.
Modulowanie
Piec modulujący może modulować moc cieplną i prędkość powietrza prawie w sposób ciągły, w zależności od zapotrzebowania na ciepło i temperatury zewnętrznej. Oznacza to, że działa tylko tyle, ile jest konieczne, a tym samym oszczędza energię.
Dystrybucja ciepła
Piec przekazuje ciepło do przestrzeni mieszkalnej budynku poprzez pośredni system dystrybucji. Jeśli dystrybucja odbywa się przez gorącą wodę (lub inny płyn) lub przez parę, wówczas piec jest częściej nazywany kotłem . Jedną z zalet bojlera jest to, że piec może dostarczać ciepłą wodę do kąpieli i mycia naczyń, zamiast wymagać oddzielnego podgrzewacza wody . Wadą tego rodzaju zastosowania jest to, że w przypadku awarii kotła nie jest dostępne ani ogrzewanie, ani ciepła woda użytkowa.
Systemy ogrzewania konwekcyjnego powietrza są stosowane od ponad wieku. Starsze systemy opierają się na systemie pasywnej cyrkulacji powietrza, w którym większa gęstość chłodniejszego powietrza powoduje, że opada ono do obszaru pieca poniżej, przez rejestry powrotu powietrza w podłodze, a mniejsza gęstość ogrzanego powietrza powoduje jego unoszenie się w przewodach; dwie siły działające razem napędzają cyrkulację powietrza w systemie określanym jako „zasilany grawitacyjnie”. Układ tych „ośmiornicowych” pieców i ich systemów kanałów jest zoptymalizowany pod kątem różnych średnic dużych kanałów z tłumieniem.
Dla porównania, większość nowoczesnych pieców z „ciepłym powietrzem” zazwyczaj wykorzystuje wentylator do cyrkulacji powietrza do pomieszczeń w domu i wciągania chłodniejszego powietrza z powrotem do pieca w celu ponownego ogrzania; nazywa się to z wymuszonym obiegiem powietrza . Ponieważ wentylator z łatwością pokonuje opór kanałów, układ kanałów może być znacznie bardziej elastyczny niż ośmiornica w starym stylu. W praktyce amerykańskiej oddzielne kanały zbierają chłodne powietrze, które jest zawracane do pieca. W piecu chłodne powietrze dostaje się do pieca, zwykle przez filtr powietrza, przez dmuchawę, następnie przez wymiennik ciepła pieca, skąd jest wdmuchiwane do całego budynku . Jedną z głównych zalet tego typu systemu jest to, że umożliwia on również łatwą instalację centralnej klimatyzacji , po prostu poprzez dodanie wężownicy chłodzącej na wylocie z pieca.
Powietrze krąży kanałami , które mogą być wykonane z blachy lub tworzywa sztucznego typu "flex" i są izolowane lub nieizolowane. O ile kanały i komora nie zostały uszczelnione za pomocą mastyksu lub foliowej taśmy klejącej, z przewodów prawdopodobnie będzie dochodzić do dużego wycieku klimatyzowanego powietrza, prawdopodobnie do przestrzeni nieklimatyzowanych. Inną przyczyną marnowania energii jest instalacja kanałów w nieogrzewanych obszarach, takich jak strychy i nisze; lub przewodów instalacji klimatyzacyjnych na strychach w ciepłym klimacie.
Zobacz też
- Gaz z wymuszonym obiegiem powietrza
- Piec strumieniowy
- Zewnętrzny kocioł opalany drewnem
- Grzejnik murowany
Notatki
Odniesienie
- Szary, Waszyngton; Muller, R. (1974). Obliczenia inżynierskie w radiacyjnej wymianie ciepła (wyd. 1). Pergamon Press Ltd. ISBN 0-08-017786-7 .
-
Fiveland, WA, Crosbie, AL, Smith AM i Smith, TF (redaktorzy) (1991). Podstawy radiacyjnej wymiany ciepła . Amerykańskie Towarzystwo Inżynierów Mechaników. ISBN 0-7918-0729-0 .
{{ cite book }}:|author=ma nazwę ogólną ( pomoc ) CS1 maint: wiele nazw: lista autorów ( link ) - Walcząc, RH (1982). Podręcznik zaworów, rurociągów i rurociągów (wyd. 1). Wydawnictwo Zatoka. ISBN 0-87201-885-7 .
- Dukelow, Samuel G (1985). Poprawa sprawności kotła (wyd. 2). Instrument Society of America. ISBN 0-87664-852-9 .
-
Whitehouse, RC (redaktor) (1993). Instrukcja obsługi zaworu i siłownika . Publikacje dotyczące inżynierii mechanicznej . ISBN 0-85298-805-2 .
{{ cite book }}:|author=ma ogólną nazwę ( pomoc ) - Davies, Clive (1970). Obliczenia w technice piecowej (wyd. 1). Prasa Pergamońska. ISBN 0-08-013366-5 .
- Goldstick, R.; Thumann, A (1986). Zasady odzysku ciepła odpadowego . Prasa Fairmonta. ISBN 0-88173-015-7 .
- ASHRAE (1992). Podręcznik ASHRAE. Instalacje i urządzenia grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne . ASHRAE. ISBN 0-910110-80-8 . ISSN 1078-6066 .
-
Perry, RH i zielony, DW (redaktorzy) (1997). Podręcznik inżynierów chemików Perry'ego (wyd. 7). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049841-5 .
{{ cite book }}:|author=ma nazwę ogólną ( pomoc ) CS1 maint: wiele nazw: lista autorów ( link ) - Lieberman, P.; Lieberman, Elżbieta T (2003). Przewodnik roboczy po sprzęcie procesowym (wyd. 2). McGraw-Hill. ISBN 0-07-139087-1 .