UNIVERSITATEA ,, DUNĂREA DE JOS’’ DIN GALAŢI

Facultatea de Inginerie şi Agronomie Brăila

INSTALAŢIE DE ÎNCĂLZIRE A UNEI SUPRAFEŢE DE 150 m2 PE UN

NIVEL CU O CENTRALĂ TERMICĂ CU PELEŢI

PROIECT

T.C.A.I

ANUL II, SEMESTRUL I – IPM

2015-2016

Std.mast. NEGOIȚĂ Dorina

CUPRINS

Cap.I. Stabilirea amplasamentului

I.1. Stabilirea amplasamentului și a dimensiunilor

I.2. Schița sediului

Cap.II. Calculul pentru necesarul de încălzire

II.1. Necesarul de încălzire

II.2. Determinarea necesarului de căldură pentru încălzirea imobilului cu

birouri

Cap.III. Centrala termică cu peleți

III.1. Prezentare

III.2. Prezentare și părți componente

Cap.IV. Energia viitorului, peleții

IV.1. Generalități

IV.2. Energia disponibilă în prezent și viitor

IV.3. Alimentare cu peleți

Concluzii

Bibliografie

INSTALAŢIE DE ÎNCĂLZIRE A UNEI SUPRAFEŢE DE 150 m2 PE UN NIVEL CU O

CENTRALĂ TERMICĂ CU PELEŢI

CAP.I. STABILIREA AMPLASAMENTULUI

I.1. Stabilirea amplasamentului şi a dimensiunilor

Imobilul pentru care se va proiecta instalaţia de încălzire şi preparare a apei calde

menajere este o clădire destinată unor birouri cu pc-uri si atelier service, în care lucrează 7 de

persoane, situată în municipiul Brăila. Imobilul este compus din 3 încăperi, având împreună o

suprafaţă de 150 m2. Pereţii exteriori sunt realizaţi din panouri sandwich cu o grosime de 15 cm

şi geamuri termopan. Pereţii interiori sunt realizaţi din rigips, cu vată minerală la interior şi cu o

grosime de 20 cm. Podeaua este realizată dintr-un strat de 30 cm de beton peste care se montează

termoizolaţie din polistiren extrudat cu grosime de 15 cm. Peste izolaţie se aplică un parchet de

lemn de brad cu o grosime de 4 cm. Tavanul realizat din rigips, având o grosime de 7 cm este izolat cu

vată minerală cu grosime de 6 cm. Geamurile şi uşile care comunică cu exteriorul sunt realizate din

termopan .

Fig.I.1. Sediul Nhr Agropartners - Centru de lucru Braila

I.2. Schiţa sediului

Pentru a asigura confortul termic necesar desfăşurării, în bune condiţii, a activităţilor,

orice imobil trebuie prevăzut cu o instalaţie pentru încălzire, care să poată acoperi necesarul de

caldură şi debitul necesar de apă caldă menajeră.

Instalaţia termică transformă energia calorică a combustibililor în energie termică. Dintre

combustibilii utilizaţi în instalaţiile termice cea mai mare pondere o au combustibili fosili cum ar

fi gazul metan, lemnul, cărbunele.

În figura de mai jos este prezentată schiţa sediului:

Fig I.2. Planul clădirii

CAP. II. CALCULUL PENTRU NECESARUL DE ÎNCĂLZIRE

II.1. Necesarul de încălzire

Necesarul de încălzire pentru un anumit spaţiu se calculează, în primul rând, în funcţie de

temperatura optimă dorită coroborată cu rezistenţa termică a pereţilor interiori / exteriori şi a

suprafeţelor vitrate, cu orientarea clădirii şi amplasarea acesteia într-o anumită zonă climatică /

geografică.

Aceste calcule sunt destul de complexe, iar recomandarea mea este să le întocmească un

specialist, adică proiectantul de instalaţii, dar cum nu toată lumea îşi permite să plătească un

proiectant, putem lua in calcul nişte coeficienţi obtinuţi empiric, care reprezintă necesarul de

putere termică pentru 1 mc încălzit.

Acest coeficient poate varia între 30W/mc pentru un imobil foarte bine izolat şi 70W/mc

pentru un imobil slab izolat termic. În general, în calculul puterii termice se foloseşte coeficientul

de 50W/mc, aferent unui imobil cu un grad mediu de izolare. Acesta se înmulţeşte cu volumul

imobilului ( V = suprafaţa utilă x înălţime ) obţinându-se, astfel, puterea termică necesară în W.

Puterea termica degajată de convectorii ( radiatoarele ) ce vor fi amplasaţi în încăperi ar

trebui să depăşească puterea termică necesară cu aproximativ 10%. Mai există şi o altă variantă

de calcul bazată pe acest coeficient, adică puterea necesară pentru întreg imobilul va fi suma

tuturor puterilor aferente fiecărui spatiu încălzit din imobil.

Avem un imobil cu o suprafaţa utilă de 150 mp şi înălţimea medie pe nivel de 2,8 m. Puterea

pentru încălzire va fi egală cu :

150 mp x 2,8 m x 50W / mc = 21000 W = 21 KW.

II.2. Determinarea necesarului de căldură pentru încălzirea imobilului cu birouri

Calcul privind influenţa unui strat de izolaţie termică

Se face pentru mai multe tipuri de izolaţie şi diferite grosimi: polistiren expandat şi panouri

sandwich.

În tabelul 1.1. sunt prezentate rezultatele obţinute pentru diferite grosimi de izolaţie şi pentru

panouri de tip sandwich, a coeficientului global de transfer termic.

Tabelul 1.1.

Tipuri de

izolaţie

Coeficientul global de

transfer termic

Grosimile izolaţiilor în milimetri

0 50 100 150 200 250

Polistiren

expandat K

1,33 0,50 0,307 0,22 0,177 0,14

Panouri

sandwich

0 0,342 0,175 0,118 0,089 0,071

În tabelul 1.2. sunt prezentate rezultatele obţinute pentru diferite grosimi de izolaţie, a fluxului de

căldură pierdut prin pereţi

Tabelul 1.2.

Tipuri de

izolaţie

Fluxul de căldură

pierdut prin pereţi

Grosimile izolaţiilor în milimetri

0 50 100 150 200 250

Polistiren

expandat Q[kw/m2]

68 25,5 15,69 11,33 8,87 7,28

Panouri

sandwich

0 17,41 8,93 6,01 4,52 3,63

Diagrama pierderilor de căldură în funcţie de grosimea şi tipul izolaţiei.

Fig.II.1. Panouri de tip sandwich

Fig.II.2. Panouri de tip sandwich pentru pereţi

Sarcini admisibile

Tabelul de mai sus conţine dimensiunile libere admisibile (l), în metri, corespunzătoare fiecărei

sarcini uniform distribuite (p), calculate pe baza datelor experimentale, în aşa fel încât să

garanteze o sageată maximă (f) mai mică (cel mult egală) decât l /200, ţinând cont de un

coeficient de siguranţă (la solicitarea de rupere la incovoiere) mai mare sau egal cu 3.

Coeficienţi de transfer termic

Valorile au fost determinate în laborator acreditat, utilizând valoarea conductivităţii termice

lambda (măsurată la 100 C) de 0,021 W/mK (0,017 kcal/mhC), conform EN 12667:2002.

Panou de acoperiş

Panou metalic auto-portant izolant din vată minerală prevăzut cu 5 cute, destinat acoperişurilor

înclinate cu panta minimă de 7%. Se recomandă folosirea acestui tip de panou în situaţiile care

necesită un grad înalt de rezistenţă la foc.

Fig.II.3. Panouri de tip sandwich pentru acoperiş

CAP.III. CENTRALA TERMICĂ CU PELEŢI

III.1 Prezentare

Am ales o centrală cu peleţi model Pellematic de la ÖkoFEN

Fig.III.1. Centrală cu peleţi Pellematic

Centrala termică cu peleţi a fost o invenţie nemaiîntâlnită la momentul apariţiei şi a trecut

prin îmbunătăţiri considerabile până a ajuns la nivelul la care este astăzi, de maximă

performanţă, transformându-se în alegerea ideală pentru oricine vrea să îşi modernizeze locuinţa,

proprietatea sau să îşi înlocuiască vechiul boiler.

Modelul Pellematic urmăreşte întocmai nevoile celor care îşi doresc o astfel de achiziţie,

adaptându-se, în permanenţă, la orice schimbare de plan. Raportul consum-confort este unul

foarte convenabil, centrala consumând puţin, dar asigurând confortul necesar.

Fig III.2. Centrală termică cu peleţi, părţi componente

III.2. Prezentare si parti componente:

1. Recirculare, sistem arzător RCB: ardere optimă;

2. Control automat;

3. Acces ușor pentru întreținere și curățenie;

4. Controler pentru încălzire : interfaţă accesibilă, se poate monta controller şi pentru panou

solar;

5. Camera de ardere din oțel inoxidabil: cazan cilindric;

6. Ardere asistata, placa tip vulcan, nu necesită înlăturarea mecanică a cenuşii;

7. Curăţare automată;

8. Aprindere electrică;

9. Arzătorul se poate muta la stânga sau la dreapta;

10. Protecţie anti incendiu;

11. Cuva cenuşa mare cu compresie;

12. Dispozitiv pentru creșterea temperaturii de retur integrat.

Camera de ardere din oţel Aprindere automată

Fig III.3. Camera de ardere, curtare automată, aprindere automată.

Arzător cu recirculare Control automat

Fig III.4. Arzător cu recirculare, panou de control

Fig.III.5. Camera de ardere

Avantajele centralei sunt: recircularea gazelor arse: cele mai bune valori de CO fără sonda

Lambda; randament ridicat; durabilitate.

Fig.III.6. Arzător tip Vulcan (îndepărtare automată a cenuşii din camera de ardere)

Fig.III.7. Termostat

În figura de mai sus este prezentat termostatul digital, care are un afișaj iluminat, ușor de folosit,

opțiune de control de la distanță prin sms, dar și funcție antiîngheț. Folosindu-l, putem regla

temperatura apei şi a agentului termic.

Termostatele închid sau deschid circuite electrice de comandă, în funcţie de valoarea

temperaturii reglate, care este detectată prin intermediul unul bulb, sau un element termosensibil

conectat la un burduf elastic.

Fig.III.8. TOUCH PELLETRONIC - regulator sistem de încălzire

In Fig.III.8 este prezentat TOUCH PELLETRONIC - regulator sistem de încălzire beneficiază de

Tehnologie Complexă, control simplu. Este un controler de încălzire pentru întregul sistem de

încălzire. Touchscreen-ul face ca softul sa fie usor de folosit. Se poate accesa Controlerul prin

internet cu smartphone, tabletă și PC.

Pelletronic Touch vă oferă control complet asupra încălzirii și a apei calde, cu o interfață

touch-screen simpla, prietenoasă. Dezvoltat de către ÖkoFEN, Pelletronic Touch face

managementul centralei tale Pellematic simplu si ușor de înțeles. Utilizați afișajul clar, display

color in casa ta sau conectaţi-vă la sistemul dvs. prin Internet de pe telefonul smartphone, tabletă

sau PC, ori de câte ori se întâmplă să fie nevoie.

CAP. IV ENERGIA VIITORULUI, PELEŢII

IV.1. Peleţii sunt obtinuţi din rumeguş netratat din industria lemnului. Rumeguşul este apoi

comprimat deshidratat pentru a obține cilindri cu un diametru de 6 mm și o lungime de 5 până la

25 mm.

Încălzirea pe peleţi este o soluţie de încălzire ecologică. Chiar de doua ori ecologică. Nu

numai că este vorba despre biomasă (lemn) deci o materie combustibilă regenerabilă, dar peleţii

şi încălzirea pe peleţi folosesc tocatură lemnoasă, deşeuri vegetale, agricole, forestiere, silvice,

rumeguş, scoarţă, resturi de copaci, plante prelucrate şi cultivate special în acest scop.

Peleţii sunt compuşi exclusiv de comprimare fără adaos de liant chimic și au un conținut

de apă extrem de scăzut. Performanța lor energetică este remarcabilă:

Echivalenţa:

2 kg de granule ≈ 1 litru de petrol≈ 1 m3 de gaz

1 m3 de granule cântărește 650 kg.

100 kg de peleti = 0.3 cu 0,5 kg cenușă

1000 litri de petrol = 2,000 kg de pelete = 3 m³ volum

1 kg = 5kWh = ½ litru de petrol

Pentru 1kW sunt necesari 300 kg de peleţi pe an.

În toata Europa există fabrici care produc peleţi, fapt ce asigură o aprovizionare pe timp

lung a combustibilului. Astfel, lemnul granulat va asigura, în scurt timp, combustibilul pentru

încălzirea din viitor.

Peleţii asigură o independenţă totală, în ciuda lipsei preconizate de energie obţinută prin

alte metode. Ei sunt fabricaţi și distribuiţi la nivel regional spre deosebire de combustibilii fosili,

care vin toate din zonele de risc, cum ar fi Orientul Mijlociu.

Peleţii asigură suport pentru economia regională, iar valoarea creată de producția și

distribuția de peleţi revine, în totalitate, economiei locale.

Figura IV.1. Grafic cu producţia de peleţi

Pentru a asigura o funcționare a instalației, eficientă și ecologică, calitatea granulelor este

esențială.

Fig IV.2. Materie primă pentru granule

IV.2. ENERGIA DISPONIBILĂ ÎN PREZENT ŞI VIITOR

Granulele sunt realizate din lemn, un prim material care se reînnoiește în mod constant și

este disponibil la nivel local. Petrolul, gazul și uraniul sunt foarte importate, dar rezervele lor

sunt limitate în timp. Lemnul tăiat nu amenință pădurile deoarece acesta are, în Europa, o

creștere puternică. Aşa că se menţine o pădure în creştere de CO2 decât o pădure îmbătrânită.

Fig IV.3. Acţiunea asupra mediului înconjurător (descompunere,încălzire)

Cu 89% din consumul de energie, energia electrică și termică și apă caldă ocupă primul

loc în bugetul gospodăriei. Suntem la un punct de cotitură în istoria de energie. Explozia

costurilor și criza de furnizare a combustibililor fosili sunt consecințele risipei de energie. Se

recomandă astfel, reorientarea către un nou tip de energie, cea regenerabilă, reprezentată de

peleţi şi panouri solare; măsură ce ne va oferi control asupra viitorului nostru.

Fig.IV.4. Consumul de energie de uz casnic

Fig IV.5. Emisii dioxid de carbon.

Fig IV.6. Domeniul de aplicare al combustibililor fosili

IV.3.Alimentare cu peleţi

Alimentarea centralelor cu peleţi a centralelor este de două feluri: cu melc sau cu sistem

de aspirare.

Cu melc: Partea de rezervă este situată în

apropierea cazanului

Cu sistem de aspirare: Camera de rezervă

poate fi la 20 de metri până la cazan

Cu melc: silozul textil este situat în apropierea

silozului

Cu sistem de aspirare: silozul textil poate fi la

20 de metri până la cazan

Fig IV.6. Sisteme de alimentare cu peleţi

Tip de amplasament al unei centrale termice cu peleţi:

Dimensiuni: 6200 x 2430 x 2650;

Cameră de depozitare cu acoperiş înclinat;

Sistemul de alimentare cu aspiraţie;

Capacitate de umplere: 9500 kg;

Greutate siloz gol: cca 3500 kg.

Fig IV.7. Amplasament al unei centrale termice cu peleţi

În tabelul de mai jos putem vedea tipul de centrală, consumul anual şi timpul de aprovizionare:

Tip de centrala (kW) 15 20 25 32 36 48 56

Consum anual (tone)* 6 8 10 12,8 14,4 19,2 22,4

Aprovizionare / an 1 1 1 2 2 2 3

CONCLUZII

Centralele cu peleti au durată lungă de viaţă, sunt uşor de reparat (se pot recondiţiona prin

sudură spre deosebire de cazanele din fontă, care se deteriorează irecuperabil);

- economii mari prin folosirea combustibilului: peleţi;

- autonomie sporită datorită automatizării;

- protecţie împotriva supraîncălzirii prin serpentina de răcire;

Spre deosebire de celelalte cazane de pe piaţă, datorită poziţiei uşii de încărcare aflată

mai jos decât partea superioară a focarului, la alimentare nu permite ieşirea fumului în încăperea

în care se află cazanul chiar şi în cazul în care coşul de fum nu are tiraj suficient;

Pentru gama de puteri cuprinsă între 17,4 şi 58 kW - sistem unic existent pe piaţa de

preparare a apei calde menajere direct de către cazan, fără boiler (acoperă necesitaţile unei

bucătării şi a unei băi, simultan). Pentru un consum mai mare de apă calda menajeră se poate

opta pentru un boiler.

Încălzirea pe peleţi este o soluţie foarte bună pentru zonele fără gaze, peleţii putând să

înlocuiască perfect lemnele, fiind ideali în centralele de bloc, de cartier sau pentru instalaţii

industriale.

Şi încă un amănunt pentru cei care se încălzesc cu gaze si lemne. Un sac de peleti de 15

kilograme, asa cum arată pachetele standard pentru cei care au trecut la încălzirea pe peleti este

echivalentul a opt metri cubi de gaz natural sau a 35 de kilograme de lemne cu 25% umiditate

(adică foarte, foarte bine uscate).

Una peste alta, încălzirea pe peleţi este o afacere profitabilă şi de viitor.

Bibliografie

1. Leonăchescu N., Şandru E., Probleme de termotehnică, Ed. Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti, 1977;

2. Bazil Popa şi colab.,Manualul inginerului termotehnician, vol. II, III,

Ed. Tehnică, Bucureşti, 1986;

3. Mădărăşan T., Bălan M., Termodinamică tehnică, Ed. Sincron, Cluj-Napoca,

1999;

4. Popa B., Vintilă C., Transfer de căldură în procesele industriale, Ed.

Dacia, Cluj-Napoca, 1975;

5. Teberean I., Mădărăşan T., Agenţi termodinamici şi maşini termice, Ed.

Dacia, Cluj-Napoca, 1999;

6. Peuser F.A., Remmers K.H., Schnauss M., Solar thermal systems, Solar

Praxis, Berlin, 2002;

7. Kelemen G., Ursa D., Alternativă energetică: energia solară, Tehnica

Instalaţiilor, Ed. Minos, Cluj, anul IV.1/2004;

8. Macovescu S.,Camere şi instalaţii de căldură, Casa cărţii de ştiinţă,

Cluj 2004;

*** Îndrumător de eficienţă energetică pentru clădiri;