Informatii Despre Retele Termice

8/12/2019 Informatii Despre Retele Termice

1/14

CAPITOLUL V TRANSPORTUL I DISTRIBUIA ENERGIEI TERMICE

V.1. Montarea reelelor termice i de termoficaren cazul n care sursa de energie termic nu este montat la consumator este necesar luarea n calcul a

pierderilor de transport i distribuie.Creterea acestor pierderi peste valorile de calcul se datoreaz n principal:

degradrii izolaiei termice pierderilor de agent termic.

n primul caz se impune nlocurirea izolaiei termice! urmrind obinerea unui optim ntre pierderile decldur i preul de cost al izolaiei. "entru limitarea pierderilor de agent termic este important introducereaunui sistem de control pentru funcionarea reelei de transport.

Conductele reelelor termice i de termoficare pot fi montate:# aerian# direct n sol# n canale vizitabile# n canale nevizitabileMontarea aerian a conductelor prezint avanta$ul unor costuri reduse de e%ploatare i de ntreinere

ns au dezavanta$ul unor pierderi mari de cldur precum i a unei poluri vizuale &'(.

Fig. V. 1. Exemple de montare a aerian a conductelor

Montarea conductelor direct n sol este cea mai ieftin soluie ns apar probleme n e%ploatare datoritatacului agenilor corozivi din sol precum i a presiunii e%ercitate de sol &'(.

Montarea n canale vizitabile are un pre ridicat datorit instalaiilor au%iliare cum ar fi cele de iluminati ventilaie. "entru creterea eficienei economice! se pot monta n aceste canale i conductele de alimentare cuap i cablurile de for &'(.

Fig. V. 2. Montarea conductelor n canale

Montarea conductelor n canale nevizitabile este o soluie mai ieftin dec)t cea prezentat anterior ns

apar probleme de mentenan."entru stabilirea pierderilor de cldur n cazul conductelor trebuie s inem cont i de pierderile de

cldur prin mbinri! armturi i elementele de suinere. n acest scop n calcule se utilizeaz lungimeaec*ivalent a conductelor! care se calculeaz n funcie de natura agentului termic:

ontarea pe stlp T Pe stlp n dublu T Pe portal

Canal nei!itabil Canal i!itabil


2/14

n cazul conductelor de abur+ec*iv,-+l /V.10

unde:-# este un coeficient care ine cont de pierderile prin elementele de susinere ale conductei:

Modul de montare usinere prin agare usinere prin rezemare

n aer liber 2,1!13 2,1!'4n spaii nc*ise 2,1!14 "#1$1%

+# lungimea real a conducteil# lungimea conductei izolate n care pierderea de cldur este egal cu pierderea prin organele de nc*idere.

n cazul conductelor de ap+ec*iv,/10+ /V.'0

# Coeficient care ine cont de pieredrile de cldur prin armturi i prin elementele de conduct neizolate

n aceste condiii putem e%prima pierderea total de cldur:

5,67+ec*iv /V.80

6# flu%ul termic unitar

V.'. 9eterminarea flu%ului termic unitar

1. &eterminarea 'luxului termic unitar n ca!ul conductelor nei!olate montate aerian

Fig. V. ( Conduct nei!olat montat aerian

n aceste condiii putem e%prima flu%ul termic unitar prin relaia:

:e:p:i

tt6 4f

++

=

/V.;0unde:tf# temperatura fluiduluit4# temperatura mediului ambiant

tf

tpi

tpe

t4

tf

de

di

di

de


3/14

i# rezistena termic la trecerea cldurii prin convecie de la agentul termic la peretele interior al conductei:

p# rezistena termic la trecerea cldurii prin conductivitate prin peretele conductei:e# rezistena termic la trecerea cldurii prin convecie de la peretele e%terior spre mediul ambiant

d

1:e

ee=

unde:p# conductivitatea termic a peretelui

2. &eterminarea 'luxului termic unitar n ca!ul conductelor i!olate montate aerian

Fig. V. ). Conduct i!olat montat aerian

=lu%ul termic unitar poate fi determinat cu relaia:

:e:sp:iz:p:i

tt6 4f

++++

=

/V.30unde:iz# rezistena termic la trecerea cldurii prin conductivitate prin izolaia termic

d

dln

'

1:iz

e

iz

iz=

sp# rezistena termic la trecerea cldurii prin conductivitate prin stratul protector.

d

1:i

ii=

d

dln

'

1:p

i

e

p

=

strat protector

di

de

di

dc

perete

conduct

izolaie

tf

t4t

e


4/14

Fig. V. %. Conduct montat n canal

d

dln

'

1:sp

iz

c

sp=

estul mrimilor au aceeai semnificaie9eoarece n cazul conductelor izolate i i p reprezint mai puin de 1> din rezistena termic total

ele se pot negli$a n calcule! n acest caz relaia flu%ului termic unitar devine:

:e:sp:iz

tt

6 4f

++

=

/V.?09eoarece flu%ul termic este constant! putem determina temperatura pe suprafaa e%terioar a stratului

protector! cu a$utorul relaiei:

:e6t0:sp:iz/6tt 4fe +=+=/V.@0

(.&eterminarea 'luxului termic unitar

"entru determinarea flu%ului termic unitar putem utiliza formula:

:sol:can:ican:e:iz

tt

:tot

tt6 4f4f

++++

=

=

/V.A0

iz# rezistena termic a izolaiei conductei

t

tsol

sol

can

d

d

9

9

*


5/14

d

dln

'

1:iz

e

iz

iz=

e# rezistena termic la trecerea cldurii prin convecie de la peretele e%terior al conductei spre mediul dininteriorul canalului

d

1:e

eiz=

ican# rezistena termic pe suprafaa interioar a canalului

eican9

1:ican

=

can# rezistena termic la trecerea cldurii prin conductivitate prin peretele canalului

i

e

can 9

9ln

'

1:can

sol# rezistena termic prin sol. 9ac *B9e'!3:

9e

*;ln

'

1:sol

sol =

9ac *B9eD'!3:

+ =

19e*'

9e*'ln

'1:sol

'

trtr

sol

sol

soltr **

+=

Etunci c)nd n canal sunt montate mai multe conducte trebuie s inem cont i de influena reciproc aconductelor.

Cum suma pierderilor de cldur pentru conducte este egal cu pierderea de cldur dintre canal imediul ambiant putem scrie:

616'..6n,6can

=lu%ul termic unitar pentru o conduct oarecare !!iF poate fi scris:


6/14

:i

tt6 canfi

i

=

/V.G0unde:

tfi# temperatura agentului termic din conducta !!iFtcan# temperatura n interiorul canaluluii# rezistena termic total pentru conducta respectiv

i,iz


7/14

:sol:iz

tt6 4f

+

=

/V.180Hnde:

d

dln

'

1:iz

e

iz

iz=

izsol d

*;ln

'

1:sol

=


8/14

'izsol

'd

*;ln

'

1:sol

=

"entru a ine cont de influena reciproc a celor dou conducte putem calcula o rezisten termic convenionalcu relaia:

= 1

b

*'ln

'

1:

'

sol

c

=lu%urile termice unitare n cazul n care inem cont i de influena reciproc:

'1

'c

c'

'

'

'

1

1

I

1

::

:1

::

6

:

6

6

=

/V.1?0

'1

'

c

c'

1

1

'

'

'

I

'

::

:1

::

6

:

6

6

=

/V.1@0

9up determinarea flu%urilor termice unitare se poate determina pierderea de cldur pe toat lungimeaconductei cu a$utorul formulelor 1 i '.

n practic trebuie s alegem soluia optim din mai multe variante de izolaii termice sau conductepreizolate! cu grosimi i preuri diferite. n cazul n care se dorete optimizarea unui sistem e%istent de transportal energiei termice trebuie! pentru a putea avea un element de comparaie! se determin n primul r)nd pierdereaanual de cldur pentru conductele e%istente i se ec*ivaleaz financiar aceast pierdere:

C5in, 5in7"5 /V.1A0

C5in# costul pierderii de cldur pentru conducta e%istent5in# pierderea iniial de cldur

"5# preul cldurii furnizate.

"entru toate variantele de nlocuire a izolaiei termice se calculeaz pierderea de cldur i ec*ivalareafinanciar a acesteia /costul pierderii de cdur0:C51, 517"5C5', 5'7"5 /V.1G00000000..

C5n, 5n7"5

"entru toate variantele de nlocuire a izolaiei termice se calculeaz economia realizat:J51, C5in1# C51J5', C5in'# C5' /V.'400000000.

J5n, C5inn#C5n


9/14

"entru toate variantele de nlocuire a izolaiei termice se calculeaz costul total de rete*nologizare carereprezint suma dintre costul izolaiei termice sau al conductei preizolate /Ccd0! costul de transport /Ctr0 icostul de instalare/Cinst0:Ctot1, Ccd1Ctr1Cinst1Ctot', Ccd'Ctr'Cinst' /V.'100000000000000

Ctotn, CcdnCtrnCinstn"entru alegerea variantei optime putem utiliza un criteriu economic! de e%emplu termenul de

recuperare al investiiei! varianta optim av)nd cel mai mic termen de recuperare.

51

1

1J

CtotK =

5'

''

J

CtotK =

/V.''00000000000.

5n

nn

J

CtotK =

Valoarea proiectului crete odat cu numrul variantelor analizate! motiv pentru care volumul calculelor

este foarte mare. 9in acest motiv este recomandabil utilizarea unui program de calcul! de e%emplu MicrosoftJLCJ+ pentru care calculul efectiv se face doar pentru prima variant.

V.3. Diminuaea !iedei"# de de$i% &3'(

pondere important n cadrul investiiilor din ultimii ani o are nlocuirea conductelor din reeleletermice i de termoficare cu conducte preizolate cu izolaie din poliuretan.

"e l)ng izolaia termic de mai bun calitate acestea prezint i un sistem de monitorizare i controlcare poate semnala apariia unei defeciuni nc din faza de monta$ /probleme datorate stocrii n condiiiimproprii a conductelor sau manipulrii lor fr manoane de protecie0.istemele de monitorizare prezint multe avanta$e cum ar fi:

# posibilitatea supraveg*erii unor conducte de lungime variat# scderea pierderilor de agent termic# fiabilitate n funcionare# centralizarea datelor i localizarea precis i rapid a zonelor de defect.

"entru realizarea sistemului de monitorizare e%ist dou tipuri constructive:# sistemul rezistiv# sistemul bazat pe msurarea timpului de propagare al impulsurilor.

Si)%emu" e*i)%i+n cazul acestui sistem de msurare! elementul sensibil este de obicei un conductor din CrNi cu o

izolaie din teflon perforat la intervale regulate! iar firul de ntoarcere este izolat.

Fig V. . c/ema de principiu a sistemului re!isti

+ocalizarea defectului se face baza variaiei rezistivitii la creterea umiditii.9ac se aplic o tensiune constant! la creterea umiditii se va msura o tensine diferit ca un procent

/%0 din tensiunea iniial.

H4

Creterea umiditii


10/14

1444

1

4

1

4

1 x

3

3

4

4

5

5===

/V.'80unde:

H4# tensiunea iniialH1# tensiunea msurat n cazul apariiei defectului4# rezistena iniial1# rezistena dup apariia defectului

+4# lungimea conductei+1# distana p)n la locul defectului.9ac considerm numai ultimii doi termeni ai inegalitii obinem:

14441 x

33 = /V.';0

"recizia msurtorilor este foarte bun datorit rezistenei specifice ridicate a firului din CrNi.

Si)%emu" $a*a% !e %im!u" de !#!a,ae a" im!u")ui"#n cazul acestui sitem de monitorizare elementul sensibil este un conductor din Cu neizolat iar firul de

ntoarcere este cositorit.Eceast metod de msurare presupune trimiterea unor impulsuri de nalt frecven care sunt

reflectate de punctul de defect sau de captul liniei. Cunosc)nd viteza de propagare a impulsurilor i msur)ndtimpul n care aceste impulsuri sunt reflectate se poate calcula distana p)n la defect cu a$utorul relaiei:

t

l'

=

/V.'30unde:

v# viteza de propagare a impulsurilort# timpul msuratl# distana p)n la punctul de defect.

A"c-%uiea )i)%emu"ui de m#ni%#i*ae"entru o poriune din reeaua termic putem avea sc*ema:

Fig. V.6 c/ema de principiu a sistemului de monitori!are

Hnde:

HCE9# Hnitate central de monitorizare i ac*iziie de dateH+# Hnitate de linieHa# Hnitate de alimentare

Hnitatea central de monitorizare i ac*iziie de date centralizeaz datele primite de la unitile de liniei supraveg*eaz funcionarea acestora. Hnitatea central de monitorizare i ac*iziie de date este de fapt uncalculator de proces cu un soft adecvat.

n funcionarea ntregului sistem unitatea central de monitorizare i ac*iziie de date ndeplineteurmtoarele sarcini:

# localizeaz defectul i semnalizeaz producerea acestuia

HCE9

H+ H+ H+ H+

HE


11/14

# stoc*eaz datele provenite de la unitile de linie pe *ard dis- n vederea unei analize ulterioare# permite configurarea unitilor de linie n funcie de parametrii agentului termic i a dimensiunilor

conductelor

Hnitile de linie sunt uniti cu microprocesor! care ndeplinesc dou sarcini n cadrul sistemului demonitorizare:

# efectueaz msurtori controlate# transmit datele la nivelul superior /unitatea central de monitorizare i ac*iziie de date0.

c*imbul de date dintre unitile de linie i unitatea central se realizeaz de obicei prin cabluritelefonice. Ecetea pot fi montate odat cu conductele ca un cablu de nsoire.

Hnitatea de alimentare furnizeaz tensiunea de alimentare de obicei ;' V /cc0. n cazul n care areprimarul conectat la reeaua ''4 V! unitatea de alimentare trebuie izolat galvanic.

V.. Rea$i"i%aea !unc%e"# %emice

"entru alimentarea consumatorilor casnici n omnia s#au utilizat n general centrale de cogenerare cuturbine cu abur cu condensaie i prize.

Ea cum s#a prezentat n primul capitol la aceste centrale puterea electric produs n regim de

cogenerare depinde direct de cantitatea de cldur furnizat consumatorilor! fapt ce favorizeaz regla$ul calitativn reeaua primar /meninerea debitului constant i creterea temperaturii pe conducta tur a reelei primare0."entru a micora debitul de ap fierbinte intrat n punctul termic s#a optat de cele mai multe ori pentru

realizarea punctelor termice dup sc*ema cu dou trepte serie pentru prepararea apei calde mena$ere cu coreciagraficului de regla$ /care presupune creterea temperaturii apei fierbini pe conducta tur a reelei primare0.

Fig. V. 17. c/ema de principiu a unui punct termic cu dou trepte serie pentru prepararea apei calde

n aceast situaie e%ist dou posibiliti:

1. reabilitarea punctelor termice centralizate e%istente'. renunarea la punctele termice centralizate i trecerea la module termice /amplasate n cldirile

consumatorilor0.

V. ). 1. 4eabilitarea punctelor termice existente

eabilitarea punctelor termice e%istente implic un efort financiar mai mic deoarece n principal se

urmresc dou aspecte:

# n cazul punctelor termice mai vec*i se vor nlocui regulatoarele de debit i de temperatur cu un

sistem de regla$ mai performant

# nlocuirea sc*imbtoarelor de cldur tubulare cu sc*imbtoare de cldur cu plci

Evanta$ele sc*imbtoarelor de cldur cu plci:# asigur coeficieni de sc*imb de cldur mai ridicai datorit unei turbulene mai ridicate a curgerii

# au dimensiuni de gabarit foarte mici

# costuri de mentenan mai mici /splare c*imic fr dezasamblare! rezisten mare la coroziune0

E cald


12/14

# pierderi de presiune sczute

# durate de via relativ mari /'4..'3 ani0."lcile sunt de obicei din oel ino%idabil cu grosimi de 4!3..4!? rigidizate cu a$utorul unor tirani. 9in

punct de vedere constructiv e%ist mai multe variante de realizarea a etanrii acestor sc*imbtoare.Modul n care se face etanarea influeneaz performanele sc*imbtoarelor de cldur. Estfel dac se

utilizeaz garnituri pentru etanare acestea vor limita presiunea de lucru la '3..84 bar. Valoarea ma%im a

temperaturii depinde i ea de materialele utilizate pentru realizarea garniturilor :

# 1;4 oC dac se utilizeaz garnituri din Ecrilonitril

# 134 oC pentru garnituri din etilen! propilen! izobutan sau izopropan

# '@4oC dac se utilizeaz fibre de azbest presate.9ac etanarea se face prin sudur n $urul fiecrei plci sau lipire! sau prin realizarea unor canale

trecere pentru cele dou fluide. "rin aplicarea sudurii! presiunea de lucru poate crete p)n la ;4..34 bar iar

temparatura ma%im admisibil poate a$unge la 344 oC. 9e remarcat c acest mod de etanare asigur i

rigidizarea plcilor nemaifiind nevoie n acest caz de tirani.

Fig.V. 11. udarea plcilor pentru reali!area unor canale de trecere

Hn caz particular n construcia sc*imbtoarelor de cldur cu plci sunt sc*imbtoarele cu suprafa

secundar! la aceste sc*imbtoare ntre plci sunt inserate nite umpluturi metalice. Ecestea sunt alctuite dintr#un set de tole separate de plci plane.

egimul *idraulic n reeaua secundar este realizat cu a$utorul pompelor de circulaie din punctultermic. n funcie de tipul regla$ului ales pentru circuitul secundar acestea pot fi:

# cu turaie constant pentru regla$ul calitativ

# cu turaie variabil pentru regla$ul cantitativ.Htilizarea pompelor cu turaie variabil poate aduce economii importante at)t de energie electric c)t ide cldur. "uterea electric consumat pentru o turaie de funcionare se poate estima foarte rapid n funcie de

puterea electric consumat la turaie nominal utiliz)nd formula:

1

n

n""

8

n

n

=

/'.'?0unde:

"# puterea electric consumat"n# puterea electric consumat la turaie nominaln# turaiann# turaia nominal# randamentul pentru turaia respectiv.Jconomia de energie electric nu poate fi negli$at! dac considerm o pomp cu un consum de '4 -O

la turaia nominal de 1344 rotBmin! la 344 rotBmin! puterea electric consumat va fi doar de 1!A -O /pentru unrandament de @4>0.

=luidul cald

=luidul rece

"uncte de sudur


13/14

+a adoptarea regla$ului cantitativ pentru circuitul secundar trebuie s asigurm limita minim admisibilde apro%imativ 83> pentru debitul din instalaia de nclzire.

Edoptarea regla$ului calitativ pentru circuitul secundar se impune n special n cazul n care un numrmare de consumatori au instalat robinete cu termostat pentru calorifere.

V. ). 2. 5tili!area modulelor termice

Evanta$ele utilizrii modulelor termice:# au dimensiuni de gabarit mici

# se monteaz direct n subsolul blocurilor elimin)ndu#se astfel reeaua termic secundar /i odat cuaceasta i pierderile aferente0

# sunt complet automatizate nemaifiind necesar prezena personalului de deservire.n realizarea punctelor termice sc*ema cea mai utilizat este o treapt paralel cu acumulator de cldur

cu serpentin /boiler0 pentru prepararea apei calde mena$ere.

Fig. V. 12. Modul termic reali!at dup sc/ema o treapt paralel

Hnitatea de control /HC0 regleaz temperatura pe conducta tur a sistemului de nclzire n funcie de

variaia temperaturii e%terioare /te0 prin modificarea debitului de ap fierbinte cu a$utorul vanei automate de pe

conducta retur a sistemului primar.

istemul de control asigur prioritatea preparrii apei calde mena$ere i din acest motiv acumulatorul de

cldur se leag naintea sc*imbtorului de cldur cu plci. Kemperatura apei calde mena$ere se regleaz prin

acionarea vanei automate de pe conducta retur n funcie de semnalul primit de la senzorul de temperaturaferent.

nlocuirea punctelor termice centralizate cu module termice prezint i efecte negative:

# trecerea de la sc*ema cu dou trepte serie la o treapt paralel duce la creterea debitului de agent

termic transportat n reeaua primar i odat cu aceast cretere de debit rezult o cretere a

pierderilor de presiune ce trebuie compensate de pompele din centrala de cogenerare i de pompelede reea /cu un consum suplimentar de energie electric0

# utilizarea regla$ului calitativ n reeaua primar! ceea ce nseamn nlocuirea pompelor cu turaie

constant cu pompe cu turaie variabil

# se pierd avanta$ele legate de regla$ul calitativ al cldurii regla$ care se preta mai bine pentru

centralele cu turbine cu abur cu condensaie i prize reglabile# soluia necesit investiii mai mari dec)t simpla reabilitare a punctelor termice centralizate.

C#nc"u*ii

prc

t

HC

t

t

te


14/14

Creterea pierderilor pentru reelele de transport i distribuie peste valorile de calcul se datoreaz n

principal:

degradrii izolaiei termice pierderilor de agent termic.9atorit numrului mare de productori pentru alegerea soluiei optime adic a izolaiei termice sau a

conductei preizolate /dac se dorete i nlocuirea conductei0! este necesar utilizarea unui criteriu economic /de

e%emplu termenul de recuperare0. "entru limitarea pierderilor de debit este necesar utilizarea unui sistem de

monitorizare.+a reabilitarea punctelor termice avem dou posibiliti:

# meninerea sistemului actual i reabilitarea punctelor termice centralizate e%istente# trecerea la utilizarea modulelor termice# soluie ce poate deveni mai rentabil dac se face

concomitent cu adoptarea unei temperaturi mai sczute pentru reelele de transport.

Informatii Despre Retele Termice

Documents

Transcript of Informatii Despre Retele Termice