Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ Zrenjanin

1. UVOD

Klimatizacija

je proces obrade vazduha u određenom prostoru sa ciljem stvaranja

odgovarajućih uslova za boravak ljudi i drugih živih bića u njemu. U širem smislu termin se
može odnositi na bilo koji oblik hlađenja, grejanja, ventilacije ili dezinfekcije, koji menjaju
stanje vazduha.

Klimatizacija kao grana tehnike obuhvata tehničke postupke za ostvarivanje željenih
parametara vazduha, te njihovo održavanje u prostoru pomoću termotehničkih uređaja tokom
čitave godine. Željeni parametri koje treba kontrolisati u optimalnim graničnim vrednostima
su:



temperatura,



vlažnost vazduha,



brzina strujanja,



čistoća vazduha,



nivo buke, itd.

Klimatizacioni uređaji obavezno uključuju dovođenje svežeg vazduha u prostor koji se
klimatizuje, tj. uključuju i ventilaciju prostora, jer, u tehničkom smislu, uređaji koji nemaju
dovod svežeg vazduha nisu uređaji klimatizacije (npr. split uređaji nisu klimatizacioni uređaji
jer nemaju mogućnost ovlaživanja niti odvlaživanja vazduha, već služe samo za grejanje i
hlađenje vazduha).

Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ Zrenjanin

2. GREJNI KOTLOVI

Kotlovi su uređaji u kojima se vrši sagorevanje goriva i pretvaranje hemijske energije goriva u
toplotu. Dobijena toplota se predaje radnom fluidu, koji može biti voda, vodena para, vazduh ili
termalno ulje. Bitno se razlikuju kotlovi za vodu - tzv.

toplovodni

vrelovodni

kotlovi od kotlova

za paru - tzv.

parni

kotlovi.

Ako je radni fluid vazduh, kao što je to slučaj sa vazdušnim grejanjem, onda je

zagrevanje vazduha obično indirektno, preko razmenjivača toplote, a ako je direktno, onda se
češće koriste peći za zagrevanje vazduha nego kotlovi. Vazduh je loš kao radni medijum, jer ima
malu vrednost specifičnog toplotnog kapaciteta u odnosu na vodu. Ako bi došlo do kratkotrajnog
prekida u protoku (prestanka strujanja vazduha), temperatura vazduha u kotlu bi naglo porasla, pa
bi moglo doći do pregrevanja i oštećenja matrijala kotla.

U tehnici grejanja, u postrojenjima za centralno i daljinsko grejanje, mnogo češće se

koriste toplovodni i vrelovodni kotlovi nego parni, jer se danas skoro isključivo primenjuje
centralno toplovodno grejanje. Kotlovi koji se koriste u sistemima centralnog grejanja mogu biti
jako različite veličina i kapaciteta. Za male instalacije često se koriste i električni toplovodni
kotlovi, čiji se kapaciteti kreću od 6 do 24 kW - za etažno grejanje stanova i manjih porodičnih
kuća. Kotlovi na čvrsto i tečno gorivo kapaciteta od 20-30 kW uglavnom se koriste za grejanje
porodičnih kuća, a u gradskim toplanama, u sistemima daljinskog grejanja koriste se kotlovi
kapaciteta do 50 MW. U poslednje vreme se puno radi na povećanju stepena korisnosti kotla, i to
na sledeći način:

usavršavaju se konstrukciona rešenja,

rade se precizniji proračuni,

koriste se novi materijali i tehnologije za izradu elemenata kotla.

Kako bi se što bolje iskoristila energija sadržana u gorivu, neophodno je da kotao bude

potpunosti prilagođen gorivu.

To ne znači samo poznavanje vrste goriva - čvsto, tečno ili

gasovito, već i specifičnosti svake od vrsta goriva - toplotnu moć, hemijski sastav, udeo jalovine,
itd. Osim toga, ukoliko je u pitanju čvsto gorivo - potrebno je poznavati vrstu uglja (lignit,
kameni, mrki ugalj ili briketi i peleti od biomase) kao i način sagorevanja u ložištu (u sloju - na
rešetki - nepokretnoj ili pokretnoj; u prahu - specijalni gorionici i mlinovi za ugljeni prah, kao
dodatna oprema; u fluidizovanom sloju - materijal ispune sloja, veličina čestica uglja, itd.)

S druge strane, korisnici kotla bi želeli da imaju što fleksibilniji kotao, u kome bi mogli da
sagorevaju različito gorivo - npr. ono koje je trenutno najjeftinije ili ono koje je dostupno na
tržištu. Proizvođači kotlova obično deklarišu da se njihov kotao može koristiti za sva goriva -
ukoliko je u pitanju sagorevanje čvrstog goriva na rešeci, a za tečno i gasovito gorivo se mogu
naknadno ugraditi odgovarajući gorionici. Jasno je da takav kotao ne može imati visok stepen
korisnosti, jer je konstrukcija kotla za čvsto i tečno gorivo jako različita.

Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ Zrenjanin

Sl. 2 Liveni kotao sa donjim sagorevanjem

Izrada rešetaka zavisi od predviđenog goriva, pri čemu proizvođač, npr. za koks, treba da
navede granulaciju.U kotlovima za koks mogu da se koriste antracit i posni ugalj, kao i
briketi, mada onda mora češće da se dodaje gorivo i to u manjim količinama (slojevi manje
visine) zbog čega je potrebno veće angažovanje. Kao ložišta za čvrsta goriva koriste se liveni,
isto kao i čelični kotlovi sa istom opremom prostora za sagorevanje, šahte za punjenje i
vođenje grejnih gasova.

Automatski kotlovi za čvrsta goriva

U elektranama na ugalj visokopritisni, pami kotlovi sa automatskim loženjem nisu izgubili
značaj, naprotiv nalaze primenu i to naročito konstrukcije sa pregradnim ili stepenišnim
rešetkama, kao i ložištima za ugljenu prašinu ili fluidizovani sloj i isključivo izrađenih od
čelika. Medutim, za manje kapacitete postoje i automatski kotlovi za čvrsta goriva, čije je
okno za punjenje sa donjim sagorevanjem. Gorivo može da se dovodi npr. prirodnim padom
iz prostora za punjenje koji je na većoj visini; doziranje goriva se vrši preko zapornice.
Kod drugih konstrukcija sa automatskim loženjem za drobljeni koks, antracit, kao i gasni
plameni ugalj, gorivo se dovodi u kotao iz bunkera preko spiralnog ili lančanog transportera.
Odstranjivanje pepela i šljake vrši se mehanički, protresanjem ili preko zasuna, a kod velikih
postrojenja pomoću transpotnog puža. Važno je da kotao i pri minimalnom opterećenju, od
npr. 15%, ostaje u pogonu, a da se vatra ne ugasi. Usled zabrinutosti u vezi sa porastom cena
ložnom ulju i zemnom gasu, poslednjih godina moglo bi čvrsto gorivo ponovo polako da
dobije u značaju.

Toplovodni kotlovi

Radi izbegavanja visokih, nedozvoljenih natpritisaka, svaki kotao

otvorenog toplovodnog

grejanja

sa temperaturom do 110°C mora da bude u vezi sa atmosferom preko jednog

sigumosnog razvodnog voda i jednog sigumosnog povratnog voda.
Za

zatvorena toplovodna poštrojenja

sa temperaturama do 120°C koristi se po pravilu

membranski ekspanzioni sud za prihvatanje vode usled širenja. Zbog inertnosti sa čvrstim
gorivom, radi izbegavanja nadpritiska potrebno je termičko obezbeđenje oticanja. Na
temperaturi od oko 100°C otvara se na zagrejaču potrošne vode (ili na jednom posebnom
izmenjivaču toplote) vod za oticanje vode i na taj način se zapravo odvodi višak toplote.

Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ Zrenjanin

zatvorena toplovodna poštrojenja

sa temperaturama do 120°C koristi se po pravilu

2.2 Kotlovi na gasna goriva sa gorionicima

Upotreba gasa kao vrste goriva ima sledeće

karakteristike



čisto i jednostavno, bezdimno sagorevanje bez ostataka, pri pravilnom podešavanju
uređaja;



ušteda prostora, jer nema zalihe goriva;



jednostavna kontrola potrošnje goriva;



plaćanje goriva tek posle potrošnje;



veliki broj raznih konstrukcija i mogućnosti korišćenja;



fleksibilnost pri izboru mesta postavljanja;



zavisnost od lokalnog snabdevanja gasom i cena;



opterećenje osnovne cene nezavisno od potrošnje.

Gas koji se usled injektorskog dejstva meša sa vazduhom, izlazi iz cevi gorionika i pali se
pomoću inicijalnog plamena ili putanje vamica. Plamenovi gore u vertikalnom pravcu i u
komori za sagorevanje odaju svoju toplotu grejnim površinama. Prostor za plamen mora da
bude otvoren dole s prednje strane, kako bi vazduh za sagorevanje mogao da struji. Gasni
gorionik, koji radi sa pritodnom promajom, odgovara po konstrukciji svim kotlovima.
Prednost im je

bešurnni rad

i jednostavna konstrukcija.

Kod gorionika bez potpunog mešanja mora prostor za vatru da bude otvoren da bi se
omogućilo strujanje vazduha za sagorevanje.
Pomoću

obezbeđenja strujanja

sprečava se uticaj koji bi jak uzgon, zaustavljanje ili

usporavanje ima na sagorevanje u ložištu i tako se stabilizuje odnos promaje u kotlu i
dimnjaku. Elemenat za obezbeđenje strujanja (prekidač promaje) je sastavni deo generatora
toplote. Termički uzgon (pritisak potiskivanja ili promaja) odgovara visinskoj razlici između
gorionika i obezbeđenja strujanja i kao takav je mali. Odgovarajuće tome treba da bude manji
pad pritiska na strani grejnih gasova. Zbog toga su preporučljivi za promaju vertikalni otvori
velikih preseka.

Takozvani poluautomati sa stalno gorućim inicijalnim plamenom, zbog nepotrebno dodatne
potrošnje gasa (do 200 m

godišnje), više se skoro ne koriste.

U   današnje   vreme   prednost   imaju   gorionici   sa   automatskim   paljenjem   pomoću
visokonaponske   elektrode,   kao   i   sa   kontrolom   plamena   pomoću   jonizacione   elektrode   i
signalnog pojačavača, a takođe i sa UV-kontrolom plamena.
U međuvremenu sve veći značaj dobijaju dvostepeni ili modulacioni gorionici. Bitno za ovu
konstrukciju   je   tačan   odnos   gorivo/vazduh.   Za   delimična   opterećenja   količine   vazduha   i
goriva se smanjuju odgovarajućim merama u istom odnosu. Gasni kotlovi sa modulacionim
gorionikom rade pretežno sa natpritiskom obezbeđenim pomoću ventilatora.

Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“ Zrenjanin

Kotlovi za bolje iskorišćavanje toplote izlaznih gasova (kondenzacioni kotlovi)

Zbog uštede energije najnoviji razvoj teži ka sniženju temperature dirnnih gasova grejnih
kotlova ispod do sada uobičajene vrednosti od oko 160°C i to toliko, da se vodena para koja
se nalazi u dimnim gasovima, delimično kondenzuje. Principijelna konstrukcija kotla za
iskorišćenje toplote dimnih gasova.
Konstrukcija

kotla za bolje iskorišćavanje toplote izlaznih gasova

bez ventilatora, kao što je

ona usavršena u Holandiji, sastoji se uglavnom od jednog konvencionalnog gasnog grejnog
kotla sa atmosferskim gorionikom, kome je dodat kondenzator izmenjivač toplote na izlazu
gasova sagorevanja. Ovaj sekundami izmenjivač toplote može da bude postavljen pored, a
isto tako i iznad kotla, mada postoje i

kompaktni uređaji,

sa ugrađenom površinom za

prenošenje toplote odgovarajuće veličine. Zbog malog termičkog uzgona u vodovima izlaznih
gasova, odn. u sistemu izlaznih gasova stvara se natpritisak. Zbog toga u kotlovima ove vrste
potreban je ventilator za izlazne gasove ili ventilator za primarno podržavanje tih uslova.

Gorionici

Prema propisima od 1998.god. mogu da se koriste samo kotlovi koji nose oznaku CE slika 3

Sadržaj prašine, štetnih materija i čađi

u izlaznim gasovima ograničen je prema veličini

postrojenja,   što   je   utvrđeno   propisima   o   emisionoj   zaštiti.   Uredba   u  SRN;   gubici   preko
izlaznih gasova utvrđeni su prema 1. Uredbi istog zakona od 1.10.88. (ranije i prema Uredbi o
grejnim postrojenjima). Takođe ne sme da se pojavi žutilo filter-papira od tragova ulja. Radi
izbegavanja stvaranja čađi, naročito pri hladnom startu, moraju ložište i gorionik za ulje da
budu dobro usklađeni, kako bi se postiglo potpuno plameno sagorevanje. CO-sadržaj treba da
bude   <   0,1%.   Potrebno   je   pravilno   raspršivanje   i   stvaranje   mešavine,   bez   pothlađivanja
plamena. Redovni nadzor je potreban prema propisima za energetska postrojenja. Primenjuju
se

emisiona merenja

od strane nadležnog organa. Ispitivanje izlaznih gasova vrši se prema

DIN 51402.
Sadržaj CO

, u izlaznim gasovima je za stare kotlove 10% do 11% zavisno od veličine

postrojenja, a u novim postrojenjima moguće su vrednosti od 13% do 14%.

Slika 3
Levo: kotao sa jednom; sredina: kotao sa tri; desno: kotao sa dve promaje i skretnom komorom.