Proiect_reţele_termice

UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TIMIŞOARAFACULTATEA DE CONSTRUCŢII

PROFIL INSTALAŢII PENTRU CONSTRUCŢII

- PROIECT –REŢELE TERMICE

COORDONATOR STUDENTA PĂCURAR CRISTIAN IOSIF LAURA

AN IV – GRUPA B

2006-2007

1. FOAIE DE CAPĂTPROIECT NR. 1/2007

Obiectiv : Zonă rezidenţială

Denumirea lucrării : Reţeaua de apă fierbinte 150 / 70 °C

Faza : Studiu

Beneficiar : Consiliul local Arad

Proiectant : Iosif Laura

An IV Instalaţii Iosif Laura1

2. BORDEROU

A. Partea scrisă :1. Foaie de capăt ( pag. 1)2. Borderou ( pag. 2)3. Tema de proiectare ( pag. 3)4. Memoriu tehnic justificativ ( pag. 4 )5. Breviar de calcul ( pag. 5 )

5.1. Calculul simplificat al necesarului de căldură5.2. Calculul hidraulic al conductelor5.3. Calculul termic al conductelor ( aerian şi subteran )5.4. Calculul mecanic al conductelor ( determinarea dimensiunilor compensatoarelor de dilatare )

B. Partea desenată :1. Plan de situaţie ( întocmirea zonei construite, configurarea reţelei termice cu 15 puncte termice )2. Profil longitudinal al reţelei3. Graficul piezometric al reţelei4. Amplasare compensatoare ( calcul termo – mecanic )5. Detalii punct fix6. Detalii punct mobil7. Detalii compensator de dilataţie


3. TEMA DE PROIECTARE

Să se dimensioneze reţeaua de apă fierbinte ( supraîncălzită ) 150 / 70 °C ce alimentează anumite zone din oraşul ARAD.

Clădirile racordate la reţeaua de termoficare sunt :

1) Clădiri de locuit

a [m] b [m] h [m] Nr. clădiriA1 10 6 4 4A2 25 10 12 10A3 15 25 30 2A4 40 60 15 4

2) Clădiri social - culturale

a [m] b [m] h [m] Nr. clădiriB1 40 25 35 2B2 60 80 20 4

3) Clădiri industriale

a [m] b [m] h [m] Nr. clădiriC1 100 200 16 4C2 200 400 10 1

Cotele de nivel ale terenului dintre sursa de alimentare şi obiective ± 3 mdenivelare

Traseul conductelor este : aerian între punctele 7 – 14 subteran în canale termice între punctele 1 -3 subteran în conducte preizolate montate direct în pământ între punctele 4 – 6Se vor determina poziţiile punctelor termice pentru alimentarea independentă sau în colec

tiv a mai multor obiective, traseul ales având cel puţin 10 tronsoane care alimentează separat punctele termice.

Localitatea pentru care s-au făcut calculele este ARAD, la care temperatura exterioară de calcul este -15 °C.


4. MEMORIU TEHNIC JUSTIFICATIV

S-a proiectat reţeaua de termoficare a unei zone rezidenţiale din oraşul Arad pentru care se cunoaşte planul de situaţie redat in planşa nr.1 şi agentul termic utilizat: apa fierbinte150/70°C.

Destinaţiile şi dimensiunile clădirilor sunt date în tema proiectului.Calculul necesarului de căldură s-a efectuat prin metoda caracteristicii termice a clădirii şi

prin metoda de calcul pe conturul exterior, în calculele ulterioare considerându-se valoarea cea mai mare. Temperatura interioară de calcul s-a ales conform STAS1907/2, iar temperatura exterioară de calcul pentru Arad este de -15 °C conform STAS1907/1. Caracteristica termică a clădirii s-a ales din tabele în funcţie de destinaţia clădirii şi volumul construit.

Calculul necesarului de căldură pentru ventilare s-a efectuat prin metoda caracteristicii de ventilare şi prin metoda numărului de schimburi orare, în calculele ulterioare s-a luat valoarea cea mai mare.

Calculul necesarului de căldura pentru ACM s-a efectuat utilizând indice de consum de căldură, în funcţie de destinaţia clădirii şi apreciind numărul de ocupanţi ai clădirii.

Proiectarea reţelelor de termoficare s-a făcut conform normativului PE 207/80 pentru proiectarea reţelelor de termoficare.

Consumatorii sunt racordaţi indirect la reţeaua de termoficare prin intermediul schimbătoarelor de căldură, din punctele termice.

Amplasarea punctelor termice este redată pe planul de situaţie (planşa nr.1). La stabilirea traseelor reţelei s-a ţinut cont de posibilitaţile de amplasare şi de gospodaria subterană existentă în zonă, luându-se în considerare atât aspectul tehnic cât şi cel constructiv.


5. BREVIAR DE CALCUL

5.1. Calculul simplificat al necesarului de căldură

Necesarul de căldură al unui obiectiv sau a unei zone construite cu clădiri de locuit, clădirisocial – culturale, administrative sau industriale cuprinde :

necesarul de căldură pentru încălzire necesarul de căldură pentru ventilaţii necesarul de căldură pentru prepararea apei calde menajere necesarul de căldură tehnologic pierderile pe reţeaua de transport

5.1.1. Necesarul de căldură pentru încălzire

Calculul simplificat al necesarului de căldură pentru încălzire se face pe baza unor date estimative referitoare la perspectiva dezvoltării în timp a unei zone de locuinţe sau a unei zone industriale, numărul de locuitori în perspectivă, numărul de apartamente, obiectivele social – culturale sau industriale ce urmează a fi realizate.

5.1.1.1. Metoda caracteristicii termice a clădirii

Estimarea pierderilor de căldură prin elementele de construcţii se bazează pe relaţia :

Qi – necesarul de căldură datorat pierderilor prin elementele de construcţii [W]xi – caracteristica termică a clădirii în funcţie de destinaţia şi volumul construit al clădirii, valori date în tabele [W/m3 °C]Ve – volumul exterior al clădirii [m3]ti – temperatura interioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-2/97te – temperatura exterioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-1/97a – coeficient de corecţie care ţine seama de variaţia lui xi cu temperatura exterioară

te [°C] -12 -15 -18a 1,35 1,29 1,21

S-a ales a = 1,29 pentru te = -15 [°C].

QVN – necesarul de căldură pentru ăncălzirea aerului rece infiltrat din exterior [W]f – coeficient de corecţie care ţine seama de temperatura exterioară

te [°C] +10...0 0...-5 -5...-10 -10...-15 -15...-20f 0,22-0,20 0,20-0,15 0,15-0,10 0,10-0,07 0,07-0,05


Qi – necesarul de căldură datorat pierderilor prin elementele de construcţii [W]

QiT – necesarul total de căldură pentru încălzire [W]Qi – necesarul de căldură datorat pierderilor prin elementele de construcţii [W]QVN – necesarul de căldură pentru ăncălzirea aerului rece infiltrat din exterior [W]

5.1.1.2. Metoda de calcul pe conturul exterior al clădirii

Metoda constă ăntr-un calcul aproximativ al transferului de căldură pe conturul exterior al cădirii, indiferent de destinaţie, ţinându- se cont de raportul suprafeţei pline (zidite), suprafeţei vitrate (ferestre, luminatoare, uşi exterioare)

SE – suprafaţa exterioară a clădirii (inclusiv acoperişul sau terasa) [m2]Sp – suprafaţa plină [m2]Sv – suprafaţa vitrată [m2]

pentru clădiri de locuit ...............................................Sv =0,1-0,2 SE

S-a ales Sv =0,15 SE

pentru clădiri social-culturale şi administrative .........Sv =0,2-0,4 SE

S-a ales Sv =0,3 SE

pentru hale industriale ................................................Sv =0,1-0,3 SE

S-a ales Sv =0,2 SE

Qpp – pierderile de căldură prin suprafeţele pline [W]Sp – suprafaţa plină [m2]ti – temperatura interioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-2/97te – temperatura exterioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-1/97Kp – coeficient global de transfer de căldură prin suprafeţe pline, în funcţie de starea vremii,

se măsoară în [W/m2 °C] ; Kp = 1,98

te – fără vânt, climă uscată te = ± 5 °C cu vânt şi ploaie Valori STASKp 0,79 1,70 1,5 – 1,98

Qpv – pierderile de căldură prin suprafeţele vitrate [W]Sv – suprafaţa vitrată [m2]ti – temperatura interioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-2/97te – temperatura exterioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-1/97Kv – coeficient global de transfer de căldură prin suprafeţe vitrate, în funcţie de starea

vremii, se măsoară în [W/m2 °C] ; Kv = 5,23

te – fără vânt, climă uscată te = ± 5 °C cu vânt şi ploaie Valori STASKv 3,82 8,26 3,25 – 5,23


Necesarul total de căldură pentru încălzire devine :

QiT – necesrul total de căldură pentru încălzire [W]Qpp – pierderile de căldură prin suprafeţele pline [W]Qpv – pierderile de căldură prin suprafeţele vitrate [W]

5.1.2. Necesarul de căldură pentru ventilarea clădirilor

Necesarul de căldură pentru ventilare reprezintă cantitatea de căldură necesară încălzirii aerului proaspăt introdus printr-un sistem de ventilare într-o clădire social-culturală, administrativă sau industrială cu scopul de a evacua nocivităţile (gaze, vapori, praf) şi de a menţine o temperatură interioară cât mai constantă.

5.1.2.1. Metoda de calcul după numărul de schimburi orare

L – debitul de aer ventilat [m3/h]n – numărul de schimburi orare [schimburi/h]

n = (3 – 4) [schimburi/h] la clădiri social-culturale şi industrii slab poluanteS-a ales n = 3 pentru clădirile tip Ai

S-a ales n = 4 pentru clădirile tip Bi

n = (5 – 8) [schimburi/h] la industrii poluanteS-a ales n = 6 pentru clădirile tip Ci

Vi – volumul interior al spaţiului ventilat [m3]

Qv – necesarul de căldură pentru ventilare [W]L – debitul de aer ventilat [m3/h]ρ – densitatea medie a aerului [kg/m3]

ρ = 1,2 [kg/m3]cp – căldura specifică a aerului [kJ/kg °C]

cp = 1 [kJ/kg °C]t – diferenţa de temperatură a aerului înainte şi după bateria de încălzire [°C]

pentru industrii poluante ( n≥5 schimburi/h), ventilarea se realizează fără recircularea aerului, întreg debitul de aer fiind preluat din exterior

ti – temperatura interioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-2/97te – temperatura exterioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-1/97 pentru industrii nepoluante( n<5 schimburi/h), ventilarea se realizează cu

recirculareaparţială sau totală a aerului interior

tref – temperatura de refulare a aerului cald [°C] ; tref = ti +5...8 [°C]ti – temperatura interioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-2/97

5.1.2.2. Metoda de calcul după caracteristica de ventilare a clădirii


Metoda se bazează pe relaţia:

Qv – necesarul de căldură pentru ventilare [W]xv – caracteristica de ventilare a clădirii [W/m3 °C] în funcţie de destinaţia şi volumul

construit al clădirii,valori date în tabele [W/m3 °C]Ve – volumul exterior construit [m3]ti – temperatura interioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-2/97te – temperatura exterioară convenţională de calcul [°C] conform STAS SR 1907-1/97

5.1.3. Necesarul de căldură pentru prepararea apei calde menajere

Debitul de apă caldă menajeră se determină în funcţie de natura consumatorului, posibilităţile acestuia de acumulare, durata de utilizare, etc.

Qac – necesarul de căldură pentru prepararea apei calde menajere [W]Gac – debitul de apă [kg/h]cp – căldura specifică a apei [kJ/kg °C]

cp = 4,18 [kJ/kg °C]tac – temperatura apei calde menajere

tac = 60 [°C]tar – temperatura apei reci menajere

tac = 10...15 [°C]

În prezentul proiect s-a folosit relaţia de calcul care ţine seama şi de neuniformitatea consumurilor :

Qac – necesarul de căldură pentru prepararea apei calde menajere [W]q c

ac – indicele consumului de căldură, în funcţie de destinaşia clădirii [W/loc]N – numărul de persoane luate în calcul

5.1.4. Necesarul total de căldură

Qreţea – necesarul total de căldură transportat pe reţeaua de termoficare [W]Qi – necesarul termic pentru încălzire [W]Qv – necesarul de căldură pentru ventilare [W]Q – pierderile de căldură pe lungimea reţelelor de transport [W]

Q = 0,05 x (Qi + Qv +Qac)[W]Ulterior se verifică Q după determinarea grosimii optime a izolaţiei termice.

5.2. Calculul hidraulic şi graficul piezometric al reţelei de termoficare


Prin calculul hidraulic se determină diametrele reţelei de termoficare prin care agentul termic transportă la consumator necesarul total de căldură. Lungimea reţelei cât şi modul de dispunere a acesteia în teren, determină repartiţia presiunilor în reţea, determinând caracteristicile echipamentelor de pompare.

Calculul hidraulic determină analitic datele prin care se întocmeşte graficul piezometric.Graficul piezometric sau graficul presiunilor dintr-o reţea de termoficare prezintă repartiţia presiunilor dintr-o reţea. Se pot astfel uşor determina presiunile disponibile la fiecare punct de racordare al reţelei, se pot alege sistemele de racordare ale consumatorilor şi se pot calcula ţi alege metodele pentru echilibrarea hidraulică a consumatorilor.

5.2.1. Calculul hidraulic al reţelelor cu apă fierbinte

Etapele desfăşurării calculului sunt următoarele:1) Se trasează pe un plan, pe care sunt amplasaţi consumatorii, reţeaua de termoficare

ţinându- se cont de posibilităţile de amplasare generate de forma reliefului, de căile de acces, şosele, căi de transport pe şine, cât şi de alte reţele sau gospodării subterane din zonă ( cabluri electrice, reţele de canalizare, telefonie, etc. )

Planşa cu traseul şi cu modul de pozare al reţelei astfel ales, trebuie să aibă aibă avizul tuturor societăţilor furnizoare de utilităţi din zonă ( electricitate, apă, canal, telefoane, etc.) faţă de a căror reţele trebuie respectate distanţe minime înscrise în Normativul PE 207 – 80.

2) Se definitivează traseul reţelei şi se determină lungimile tronsoanelor de calcul. Prin tronson se înţelege acea porţiune de reţea care îşi păstrează constante diametreul şi debitul de agent pe o anumită lungime dată.

3) Debitul de calcul al fiecărui tronson se determină cu relaţia:

Q – sarcina termică totală transportată pe tronsonul respectivă [W]cp – căldura specifică a apei [kJ/kg °C]

cp = 4,18 [kJ/kg °C]t – diferenţa de temperatură a agentului de transport [°C]

ttur – temperatura agentului termic pe tur [°C]ttur =150 [°C]

tretur – temperatura agentului termic pe retur [°C]tretur =70 [°C]

4) Lungimea echivalentă a fiecărui tronson Lechiv se determină pentru a se ţine cont de pierderile locale care în această fază de calcul pot fi doar estimate. Se majorează lungimea măsurată a tronsoanelor cu:

25 % pentru conducte magistrale cu compensatoare din ţeavă U sau Z 30 % pentru conducte de racord

5) Se determină diametrul tronsoanelor începând de la ultimul punct termic spre CET pentru rugozităţi k = 0,5 [mm] ( conducte în exploatare ) şi viteze v = 0,5...2 [m/s].

6) Vitezele de curgere ale agentului termic trebuie să fie crescătoare începând cu ultimul tronson spre sursa de alimentare

7) Pierderile specifice de presiune se pot adopta astfel:


30...50 [Pa/m] pentru conducte magistrale 80...150 [Pa/m] pentru conducte de ramificaţie la punctele termice

Calculul se face tabelar incluzând reţeaua principală şi toate racordurile la punctele termice.

5.2.2. Calculul şi alegerea diafragmei de laminare pe ramificaţii

Echilibrarea hidraulică a consumatorilor se face prin diafragme de laminare. Presiunile disponibile diferite existente în punctele de racordare ale reţelei de termoficare, trebuie aduse la aceeaşi valoare pentru a exista o echilibrare hidraulică a tuturor consumatorilor şi de a realiza astfel o funcţionare cvasiuniforma a tuturor consumatorilor.

1) Se apreciază iniţial:

d – diametrul orificiului de laminare [mm]Dn – diametrul nominal al conductei pe care se prevede diafragma [mm]2) Se calculează k cu relaţia:

s – grosimea diafragmeis = 5 [mm]

3) Relaţia de calcul a diafragmei este:

d – diametrul orificiului de laminare a diafragmei [mm]G – debitul de agent termic pe tronsonul considerat [t / h]Hexc – presiunea excedentară ce trebuie laminată prin diafragmă [mH2O]

pexc - presiunea excedentară ce trebuie laminată prin diafragmă [mmH2O]pdisp – presiunea disponibilă în nodul din care se constituie tronsonul [mmH2O]pT – presiunea disipată de-a lungul tronsonului [mmH2O]pPT– presiunea disipată prin schimbătoarele de căldură din punctul termic [mmH2O]

4) Se repetă paşii 2), 3) încă de două ori pentru a avea în total trei iteraţii

5.2.3. Graficul piezometric al reţelei de conducte cu apă fierbinte

Graficul piezometric constituie reprezentarea grafică a presiunilor conductelor tur – retur ale reţelei de termoficare în regimul dinamic de funcţionare.

Transpunerea grafică a valorilor de calcul se face la o scară convenabilă în care se figurează lungimea reală a traseului şi pierderile de-a lungul conductelor. Se obţine astfel un grafic al presiunilor, făcute sugestiv şi care evidenţiază presiunea disponibilă în punctele de racord ale consumatorilor alimentate de reţeaua de termoficare.


În funcţie de nivelul presiunilor în regim static ( nivelul de umplere al reţelei ), cît şi de configuraţia consumatorilor din teren, se poate evidenţia modul posibil de racordare al consumatorilor la reţeaua de termoficare, respectiv racordarea directă sau indirectă.

Presiunea statică maximă pe care o poate suporta instalaţia este în funcţie de componentele acesteia. Astfel, instalaţiile de încălzire cu corpuri statice ( radiatoare de fontă ) admit o presiune de utilizare maximă de 40...45 mH2O, iar registrele sau corpurile sudate acceptă presiuni maimari. Dacă presiunea disponibilă în punctul de racord este mai mică decât presiunea maximăadmisibilă, consumatorul poate fi racordat direct la reţeaua de termoficare, în caz contrar, racordarea se face indirect prin intermediul schimbătoarelor de căldură.

Pierderea de presiune proprie a CET este de 30...50 mH2O, iar a unui punct termic de 2...7mH2O.

5.3. Calculul termic al reţelelor pentru fluide calde

5.3.1. Calculul termic al conductelor amplasate aerian


Proiect_reţele_termice

Documents

Transcript of Proiect_reţele_termice