PALENISKA
Palenisko służy do najkorzystniejszego, tzn. możliwie całkowitego spalania paliwa, tak by naj racjonalniej wykorzystać ciepło, odprowadzić gazy spalinowe i umożliwić usunięcie pozostałości po spalaniu. Palenisko, mając spełnić powyższe zadania, musi składać się z następujących głównych jego części:
- komory spalania
- rusztów
- popielnika
- przewodów (kanałów) dymowych
- powierzchni ogrzewalnej.

Do ważniejszych części zaliczamy ruszty, gdyż głównie przez nie zostaje doprowadzania do paliwa wymagana ilość powietrza (tlenu). Całość rusztów nazywamy "rusztami całkowitymi", szczeliny "rusztami wolnymi", a pręty "rusztami krytymi".

Stosunek rusztów krytych do rusztów całkowitych musi być określony zależnie od rodzaju (gatunku) paliwa spalanego.

Szerokość szczelin, czyli rusztów wolnych, powinna wynosić: przy paleniu koksem - 1/3, węglem kamiennym - 1/4, węglem brunatnym, torfem lub drewnem - 1/5 rusztów całkowitych.

Powierzchnia ogrzewalna służy do wykorzystania ciepła do różnych celów i występuje tylko tam, gdzie ma być wykorzystywane ciepło, np. w kotłach pralniczych powierzchnię ogrzewalną stanowi tylko część ogrzewająca kocioł, czyli ta część, która styka się z płomieniem, przy piecach pokojowych powierzchnię ogrzewalną stanowią zewnętrzne ściany pieca, służące do ogrzewania pokoju, przy czym jako powierzchnię ogrzewalną należy traktować również powierzchnię rur odprowadzających spaliny oraz multiplikatory zainstalowane w piecach kaflowych.

Gdybyśmy mogli wydobyć z paliwa całą j ego wartość opałową, tj. tę ilość ciepła, którą można z paliwa uzyskać, to wówczas działanie ognia byłoby 100-procentowe. Ekonomia palenia zależy zatem od stopnia jego wykorzystania. Gdybyśmy chcieli obliczyć stopień wykorzystania ognia, to punktem wyjścia tego obliczenia byłaby wartość opałowa paliwa i zużyta jego ilość.

Stopień wykorzystania ognia jest to stosunek ilości ciepła praktycznie możliwej do wykorzystania - do całkowitej zawartości ilości ciepła w paliwie.

Jeżeli chce się ustalić stopień jakości paleniska, to należy najpierw obliczyć jego straty, które składają się:

a) ze straty komina,
b) ze straty nie spalonych części (popiół),
c) ze straty nie spalonego węgla (sadza), ze straty nie spalonych części w gazach spalinowych (dymie), albo innych gazów palnych w zasadzie występujących tylko w bardzo małych ilościach.

Stopień jakości paleniska równa się więc: 100 -(a + b + c), co oznacza również wydajność brutto (ciepło uzyskane).

Natomiast praktycznie wykorzystane ciepło, zależnie od celu, w jakim tego ciepła używamy, określamy jako wydajność netto, np. w kotle parowym - ciepło zatrzymane do wytwarzania pary, w kotle kąpielowym - ciepło zatrzymane przez wodę, w piecu do pieczenia - ciepło potrzebne do przekształcania ciasta w pieczywo, w palenisku kowalskim - ilość ciepła potrzebna do rozgrzania żelaza itp.

Różnica pomiędzy wydajnością brutto a wydajnością netto daje nam tę ilość ciepła, którą palenisko traci przez przewody (kanały paleniskowe) i promieniowanie. Przy piecach pokojowych wydajność netto równa się brutto, ponieważ oddawanie przez nie ciepła skutkiem promieniowania lub unoszenia jest w nich z góry przewidziane.
Dla lepszego zobrazowania poszczególnych strat ciepła podaje się trzy przypadkowo wybrane przykłady.

Przykład 1
Dla kotła centralnego ogrzewania obliczono:
a) stratę komina - 12%
b) stratę wskutek niespalenia części stałych - 3%
c) stratę wskutek niespalenia części gazów - 1%
strata wynosi więc (a + b + c) -16%
Wydajność brutto wynosi zatem: 100%-16%=84%
Wydajność netto obliczono na podstawie temperatury wody - 68%
Zatem strata wskutek promieniowania i kanałów - 16%
do tego strata (a + b + c) - 16%
strata całkowita - 32%

Przykład 2
Dla pieca piekarskiego obliczono:
a) stratę komina - 15%
b) Stratę wskutek niespalenia części stałych - 10%
c) stratę wskutek niespalenia części gazów - 5%
strata wynosi więc (a + b + c) - 30%
Wydajność brutto wynosi zatem: 100%-30%=70%
Wydajność netto obliczono na podstawie właściwego ciepła ciasta,
wagi i temperatury pieczywa - 20%
zatem strata wskutek promieniowania i kanałów - 50%
do tego strata (a + b + c) - 30%
strata całkowita - 80%

Przykład 3
Dla pieca pokojowego obliczono:
a) strata komina - 15%
b) strata wskutek niespalenia części stałych - 8%
c) strata wskutek niespalenia części gazów - 30%
strata wynosi więc (a + b + c) - 53%
Wydajność brutto wynosi zatem: 100%-53%=47%

Promieniowanie ciepła nie stanowi przy piecach pokojowych strat ciepła. Tym samym wydajność brutto równa się wydajności netto, tj. 47% przy stratach 53% (a + b + c).
W praktyce niemal każde urządzenie wykazuje zróżnicowane straty ciepła uzależnione od konstrukcji, sprawności działania lub przeznaczenia danego urządzenia grzewczego.
Dostosowany (pod względem wydajności) do danego paleniska komin, właściwa (w zależności do stosowanego paliwa) konstrukcja danego urządzenia grzewczego oraz okresowe czyszczenia paleniska warunkują obniżenie straty wytworzonego ciepła.

CIEPŁOWNIE
Powstanie pojęcia "ciepłownie" związane jest z budową większych osiedli - zamiast małych kotłowni centralnego ogrzewania w poszczególnych budynkach z osobną obsługą, oddzielnym zakupem i składem opału, wywożeniem żużla itp. - zaczęto budować większe, centralne kotłownie, obsługujące całe bloki czy osiedla i dostarczające ciepło w postaci pary lub gorącej wody do poszczególnych mieszkań. Obniża to koszty eksploatacji, upraszcza gospodarkę i obniża administrację poszczególnych domów. Te scentralizowane większe kotłownie nazwano ciepłowniami. Przesyłają one czynnik grzejny na pewne odległości od odbiorców ciepła. Stąd nazwa ogrzewanie z dala czynne.

Z biegiem czasu, dążąc do zmniejszania kosztów ogrzewania, a jednocześnie kosztów wytwarzania energii elektrycznej, uzyskano do ogrzewania ciepło pary odlotowej z parowych silników elektrowni.
Para doprowadzana z kotłów wysokoprężnych do turbin parowych zawiera ciepła 700-800 kcal/kg, z czego po rozprężeniu się w turbinie przy wykonywaniu pracy poruszania generatora prądu elektrycznego unosi do skraplacza chłodzonego wodą około 550 kcal/kg i tylko 150-250 kcal/kg ciepła idzie na wytwarzanie pary.

Aby spożytkować duże ilości ciepła uchodzące z parą odlotową, odprowadza sieją do turbin nie do skraplacza, lecz bezpośrednio do rurociągów zasilających ogrzewanie lokali, domów czy całych dzielnic. Turbiny takie nazywają się przeciwprężnymi lub upustowymi.

Chociaż przy tym systemie trzeba zwiększyć ciśnienie wylotowe pary, by jej temperatura była wyższa i chociaż mniej ciepła w turbinie zmienia się na energię mechaniczną, to jednak łącznie do celów energetycznych i grzejnych będzie wyzyskane niemal całe ciepło pary doprowadzonej do turbiny. Taki system nosi nazwę gospodarki skojarzonej.

Energia elektryczna coraz powszechniej jest wytwarzana w elektrowniach cieplnych, które nie tylko wytwarzają energię elektryczną lecz także oddają parę do celów grzejnych. Elektrownie także są nazywane elektrociepłowniami.

Z czasem rurociągi niosące parę wydłużały się, obsługując coraz większe tereny miejskie. W związku z rosnącym oporem przepływu przez rurociągi powstała konieczność zwiększenia ciśnienia wylotowego, co było niekorzystne dla turbiny. Zaczęto więc kierować parę nie bezpośrednio do rurociągów, lecz do wymienników ciepła, gdzie ogrzewa ona wodę, którą za pomocą pomp przetłacza się przez rurociągi na bardzo duże, wielokilometrowe odległości. W pomieszczeniach ogrzewanych woda się studzi i jako zimniejsza wraca drugim równoległym rurociągiem do wymiennika ciepła. by po ponownym ogrzaniu znów zasilić rurociąg prowadzący gorącą wodę. Jednocześnie skroplona w wymiennikach odlotowa para grzejna wraca do kotłowni, gdzie za pomocą pomp wtłaczana jest do kotłów i proces powtarza się od nowa.

Jeżeli pominąć straty ciepła powstałe w rurociągach i pompach oraz straty promieniowania cieplnego, wyzyskanie ciepła vv tym systemie jest niemal całkowite.

Cieplne rurociągi wodne przeprowadza się z elektrociepłowni specjalnymi kanałami lub ze względów oszczędnościowych zakopuje się je bezpośrednio w ziemi. Aby zmniejszyć ucieczkę ciepła z rurociągów stalowych (walcowanych łączonych przez spawanie), otula się )e materiałami źle przewodzącymi ciepło, jak korek i wata. Oczywiście doskonale odizolowanie jest zbyt kosztowne i pewna ilość cienia wypromieniowuje. stąd często zimą w miejscach. pod którymi płynie rurociągami gorącn wodn. nie ma śniegu.

Koszt prowadzenia rurociągów i zachodzące w nich straty ciepła zmniejszają rentowność dalekosiężnych ogrzewań- Innym niekorzystnym. wpływem na rentowność elektrociepłowni jest sezonowość ogrzewania, które przez pół roku jest nieczynne, bo latem w małym tylko stopniu ciepła woda jest używana jedynie do kąpieli i celów gospodarczych. Poza tym, jak wiadomo, spożycie energii elektrycznej w ciągu roku, a przede wszystkim w ciągu dnia, ulega zmianom. Ciepło jest potrzebne w godzinach rannych, kiedu zużycie prądu nie jest duże, a przeciwnie - potrzeby cieplne maleją w godzinach popołudniowych i wieczornych, gdy występuje tzw. szczyt zużycia prądu.

Aby częściowo zapobiec skutkom tej nierównomierności wynikającej z niejednolitego zapotrzebowania na ciepło i energie elektryczną. stosuje się tzw. turbiny opustowe. Większa część przepływającej przez taką turbinę pary ie&l wyzyskiwana do napędu generatora elektrycznego, natomiast pewna jej część nie przepływa przez całą turbinę, lecz po drodze jest opuszczana do rurociągu pod ciśnieniem odpowiadającym potrzebom ogrzewnictwa. Regulowanie temperatury wody dostarczanej do odbiorców odbywa się centralnie - przez podnoszenie temperatury w wymiennikach ciepła oraz zwiększenie prędkości przepływu gorącej wody za pomocą regulacji j ej ciśnienia w pompach i przy dopływach do punktów zbiorczych.
Jakkolwiek zasada, na której oparte jest działanie elektrociepłowni jest racjonalna, dająca oszczędność na węglu i obsłudze kotłów, jednak rentowność tego ogrzewania zależy od kilku czynników, jak długość rurociągów, koszt izolacji i wielkość strat ciepła, koszt umieszczenia rurociągów wzdłuż ulic, koszt konserwacji, należyte uzyskanie możliwości przepustowej rurociągów, wreszcie wpływ sezonowości.

Rentowność elektrociepłoni stanowi temat rozważań i dalszych przedsięwzięć usprawniających ciepłownie.

Antoni Heryszek