Sieci cieplne

1

Dr inż. Elżbieta Wróblewska

1

22

INFORMACJE O WYKŁADOWCY

Dr inż. Elżbieta Wróblewska

Zakład Miernictwa i Ochrony Atmosfery W9/I-20

Pok. 204 bud. A-4

Tel. (71) 320 41 68

E-mail: [email protected]

Konsultacje:

Aktualne informacje na stronie www.wme.pwr.wroc.pl w zakładce

Studenci/Harmonogram konsultacji

mailto:[email protected]

http://www.wme.pwr.wroc.pl/

33

KRÓTKI OPIS KURSU

Kurs „Sieci cieplne” przybliża zagadnienia budowy i eksploatacji

systemów ciepłowniczych stosowanych w zakładach

przemysłowych oraz w budownictwie mieszkaniowym. Porusza

też tematykę doboru, przesyłania i rozdziału ciepła, źródła

ciepła, budowy oraz pracy sieci cieplnych, parowych i wodnych.

Zajęcia prowadzone są dla specjalistów w zakresie budowy i

eksploatacji cieplnych urządzeń przemysłowych.

44

TEMATYKA WYKŁADÓW

1. Wstęp. (definicja sieci cieplnej, sposoby przesyłania ciepła, podział sieci cieplnych, projektowanie

sieci cieplnych)

2. Omówienie podstawowych rodzajów nośników ciepła. (rodzaje nośników ciepła, zasięgi sieci

cieplnych w zależności od rodzaju nośnika cieplnego, etapy projektowania sieci cieplnej lokalnej i

zdalaczynnej, wymagania stawiane nośnikom ciepła)

3. Układy sieci cieplnych wodnych, parowych, ogrzewania i wentylacji. (rodzaje ukształtowania

sieci cieplnych, kryteria doboru właściwego kształtu sieci cieplnej, schematy sieci jedno-, dwu-,

trój- i czteroprzewodowej, zasady układania sieci cieplnych wodnych i parowych)

4. Bilans cieplny zapotrzebowania na ciepło. (składniki bilansu cieplnego, wyznaczanie

zapotrzebowania ciepła na cele ogrzewania, ciepłej wody użytkowej oraz klimatyzacji i wentylacji)

5. Regulacja dostarczania ciepła. (sposoby regulacji dostarczania ciepła w sieciach cieplnych,

zastosowanie układów automatycznej regulacji, zasady postępowania przy uruchamianiu, postoju

i remoncie sieci cieplnych, zabezpieczenia stosowane w wodnym i parowym systemie

ciepłowniczym, wyłączanie sieci)

6. Obliczenia hydrauliczne sieci cieplnych. (określenie parametrów nośnika ciepła w zależności

od jego przeznaczenia, wykres piezometryczny, objętościowy strumień przepływu nośnika ciepła,

średnica rurociągu sieci cieplnej, rzeczywista prędkość nośnika ciepła w sieci cieplnej)

55

TEMATYKA WYKŁADÓW

7. Gospodarka kondensatem. (straty nieuniknione, straty nieuzasadnione, rodzaje urządzeń

odwadniających, wymagania stawiane odwadniaczom, kontrolowanie pracy odwadniaczy)

8. Przewody sieci cieplnych. (sposoby i systemy obiegu wody w instalacji ciepłowniczej, rodzaje

rur i sposoby ich wykonania, standardowe grubości rur, sposoby łączenia elementów rurowych,

rury preizolowane, sposoby łączenia rur preizolowanych, dodatkowe wyposażenie przewodów

sieci cieplnej, sposoby układania przewodów sieci cieplnej, izolowanie przewodów)

9. Węzły cieplne i parowe. (definicja węzła cieplnego, zadania i rodzaje węzłów cieplnych,

sposoby budowy węzłów cieplnych, rodzaje parowych węzłów cieplnych)

10. Kompensacja wydłużeń termicznych. (metody kompensacji wydłużeń termicznych sieci

cieplnych, rodzaje kompensatorów, wady i zalety przykładowych kompensatorów)

11. Certyfikacja energetyczna. (regulacje prawne dotyczące certyfikacji energetycznej, suwak

energetyczny, certyfikat energetyczny)

12. Audyt energetyczny. (regulacje prawne dotyczące audytu energetycznego, audyt energetyczny,

audyt remontowy)

66

LITERATURA

Literatura podstawowa:

Górecki J., Sieci cieplne, Skrypt Politechniki Wrocławskiej,

Wrocław 1997.

Kołodziejczyk L., Gospodarka cieplna w ogrzewnictwie,

Arkady, 1989.

Kamler W., Ciepłownictwo, PWN, 1976.

Literatura uzupełniająca:

Mielnicki J., Centralne ogrzewanie – regulacja i eksploatacja,

Arkady, 1985.

Szczechowiak E., Energooszczędne układy zaopatrzenia

budynków w ciepło, Envirotech, Poznań 1994.

7

WYKŁAD 1

1. Wstęp

definicja sieci cieplnej,

sposoby przesyłania ciepła,

podział sieci cieplnych,

projektowanie sieci cieplnych.

2. Omówienie podstawowych rodzajów nośników ciepła

rodzaje nośników ciepła,

zasięgi sieci cieplnych w zależności od rodzaju nośnika cieplnego,

wymagania stawiane nośnikom ciepła.

8

SIEĆ CIEPLNA – zespół urządzeń

technicznych służących do

transportu energii cieplnej od źródła

ciepła do odbiorców, za

pośrednictwem czynnika grzejnego

(nośnika ciepła).

WSTĘP

9

WSTĘP

Stosuje się dwa sposoby przesyłania ciepła na

odległość:

z centralnie położonych źródeł ciepła, z których ciepło

jest przesyłane na możliwie duże odległości,

z lokalnych sieci cieplnych, zainstalowanych np. w

zakładzie produkcyjnym, osiedlu mieszkaniowym lub

budynku mieszkalnym.

10

Podział sieci cieplnych w zależności od przeznaczenia sieci

na:

przemysłowe,

komunalne (miejskie lub osiedlowe),

mieszane (przemysłowo-komunalne).

WSTĘP

Ekonomicznie uzasadnione zasięgi to:

5-10 km – przesyłanie wody gorącej,

2-3 km – przesyłanie pary wodnej o ciśnieniu 0,4-1,2 MPa,

ok. 1 km – przesyłanie pary wodnej o ciśnieniu do 0,2 MPa.

11

WSTĘP

Etapy projektowania sieci zdalaczynnej:

studia techniczno-ekonomiczne,

projekt koncepcyjny.

projekt wstępny.

Etapy projektowania sieci lokalnej:

określenie zapotrzebowania na ciepło do celów grzewczych,technologicznych i socjalnych.

12

OMÓWIENIE PODSTAWOWYCH RODZAJÓW

NOŚNIKÓW CIEPŁA

Nośnikami ciepła są substancje ciekłe lub gazowe. Ichzadaniem jest:

odbiór (magazynowanie) ciepła w jego źródle, transport ioddawanie go w odbiorniku (nośniki grzejące),

oddawanie ciepła w instalacji chłodniczej, transportoziębionego nośnika i np. chłodzenie produktów wurządzeniach technologicznych (nośniki ogrzewane).

13

Wymagania stawiane czynnikom grzejnym:

duża entalpia (tzw. zawartość ciepła) w stanie ogrzewanym,

małe straty energii na potrzeby transportowania,

nieszkodliwość i nieagresywność dla człowieka, rur i środowiska,

niski koszt i przystępność.


NOŚNIKÓW CIEPŁA

14


NOŚNIKÓW CIEPŁA

Podstawowe rodzaje nośników ciepła:

para wodna,

woda,

ciecze o podwyższonej temperaturze wrzenia,

spaliny lub gorące gazy,

powietrze.

15

WYKŁAD 2

3. Układy sieci cieplnych wodnych, parowych, ogrzewania i wentylacji

rodzaje ukształtowania sieci cieplnych,

kryteria doboru właściwego kształtu sieci cieplnej,

schematy wybranych układów sieci (jedno-, dwu-, trój- i

czteroprzewodowe),

zasady układania sieci cieplnych wodnych i parowych.

1616

Aby zapewnić sprawny przesył ciepła do każdego odbiorcy,

sieci cieplne buduje się nadając im kształt:

kratownicy,

pierścieniowy,

promienisty,

pajęczy (odmiana sieci o kształcie

promienistym),

mieszany.

UKŁADY SIECI CIEPLNYCH WODNYCH,

PAROWYCH, OGRZEWANIA I WENTYLACJI

Rys. 1. Układ warszawskiej sieci cieplnej.

Źródło: www.cas.eu

1717

Rys. 2. Sieć cieplna w postaci kratownicy.



Źródło: J. Górecki „Sieci cieplne”

zasilanie z dwóch źródeł

układ sieci zgodny z

układem ulic

gwarancja dostawy ciepła w

przypadku awarii jednego ze

źródeł lub uszkodzenia

odcinka sieci

1818

Rys. 3. Sieć cieplna pierścieniowa.




zasilanie z jednego źródła

ciepła

gwarancja dostawy ciepła

w przypadku awarii odcinka

magistrali ze względu na

możliwość dwukierunkowego

przesyłu ciepła

1919

Rys.4. Sieć cieplna promienista.




jedno źródło ciepła

w razie awarii układu sieci

ciepłowniczej istnieje duże

zagrożenie bezpieczeństwa

dostaw ciepła do odbiorców

2020

Rys. 5. Sieć cieplna pajęcza.




jedno źródło ciepła

w wypadku awarii sieci

ciepłowniczej zagrożone są dostawy

ciepła tylko dla odbiorców z

uszkodzonej „nitki” sieci

21




Sieci wodne cechuje dowolność dostosowywania spadków do

konfiguracji terenu. Przewody magistralne sieci wodnych są z

reguły układane w płytkich nieprzechodnich kanałach, przy

czym kierunek oraz wielkości spadku przewodu zasilającego i

powrotnego są takie same.

Zazwyczaj oba przewody układa się obok siebie, aby ułatwić

montaż, kontrolę i konserwację. Minimalne spadki przewodów

oraz dna kanałów wynoszą około 1,5‰.

Jeżeli sieć cieplna jest układana na niezbyt długich odcinkach, to

przewody wodnej sieci cieplnej mogą być ułożone bez spadku.

22



Rys. 6. Schemat jednoprzewodowej sieci cieplnej z odbiornikami centralnego ogrzewania i wody ciepłej na potrzeby socjalne:

a – z zastosowaniem hydroelewatora, b – z zastosowaniem wymiennika ciepła, c – podłączenie bezpośrednie, 1 – kotłownia,

2 – hydroelewator, 3 – grzejniki centralnego ogrzewania, 4 – zbiornik wody, 5 – odprowadzenie wody do celów socjalnych, 6 –

wymiennik ciepła, 7 – odpowietrzenie, 8 – naczynia wzbiorcze, 9 – doprowadzenie wody uzupełniającej.

a) c) b)


23



Rys. 7. Schemat trójprzewodowej wodnej sieci cieplnej: 1 – odbiorniki technologiczne podłączone bezpośrednio, 2 – centralne

ogrzewanie podłączone bezpośrednio, 3 – nagrzewnice wentylacyjne podłączone bezpośrednio, 4 – centralne ogrzewanie

podłączone przez hydroelewator, 5 – centralne ogrzewanie podłączone przez wymiennik ciepła, 6 – odbiorniki socjalne

podłączone przez wymiennik ciepła, 7 – źródło ciepła, 8 – przewód regulacyjny, 9 – pompa sieciowa.


24




Przewody sieci parowych powinny być zawsze prowadzone ze

spadkiem, aby umożliwić spływ kondensatu do najniżej

położonych urządzeń odwadniających. W razie niezgodności

kierunków przepływu pary wodnej i kondensatu należy

zmniejszać prędkość przepływu pary, a tym samym zwiększać

średnicę przewodów.

Sieć kondensatu musi być tak zbudowana, aby zapewniała

grawitacyjny spływ kondensatu do zbiornika, umieszczonego

możliwie najbliżej źródła ciepła. Minimalny spadek przewodów

dla grawitacyjnego spływu kondensatu wynosi 3‰.

25



Rys. 8. Schemat układu parowej sieci cieplnej: a – układ „w piłę”, b –

układ z przeciwnym spadkiem, 1 – para wodna, 2 – odbiornik ciepła, 3 –

odwadniacz, 4 – kondensat.


26

WYKŁAD 3

4. Bilans cieplny zapotrzebowania na ciepło

składniki bilansu cieplnego,

wyznaczanie zapotrzebowania ciepła na cele ogrzewania, ciepłej wody

użytkowej oraz klimatyzacji i wentylacji.

2727

BILANS CIEPLNY ZAPOTRZEBOWANIA NA

CIEPŁO

Bilans cieplny łącznego zapotrzebowania ciepła dla aglomeracji miejskiej obejmuje:

ciepło na cele centralnego ogrzewania budynków (o różnym przeznaczeniu), Qco

ciepło na przygotowanie ciepłej wody użytkowej (dla budynków o różnych

funkcjach), Qcwu

ciepło na potrzeby wentylacji i klimatyzacji (tylko dla budynków użyteczności

publicznej i przemysłowych), Qw.

obiektQ Qco

Qcwu

Qw

Rys. 9. Schemat układu bilansowego zapotrzebowania na ciepło.

2828


CIEPŁO

Zapotrzebowanie ciepła na cele centralnego ogrzewania, kW:

VqQ coco 001,0

V – objętość zewnętrzna ogrzewanych budynków, m3,

qco – obliczeniowy wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele co, W/m3.

Zapotrzebowanie ciepła na cele ciepłej wody użytkowej dla budynków

mieszkalnych, kW:

13600

1= atcGQ cwupcwucwu

Gcwu – maksymalny obliczeniowy godzinowy przepływ ciepłej wody, kg/h,

cp – ciepło właściwe wody, kJ/(kgK),

Δtcwu – obliczeniowa różnica temperatury ciepłej i zimnej wody, ºC,

a1 – współczynnik zależny od rodzaju węzła cieplnego.

(1)

(2)

Źródło: A. Szkarowski, L. Łatowski „Sieci i centrale cieplne”

2929


CIEPŁO

Zapotrzebowanie ciepła na cele ciepłej wody użytkowej dla budynków

użyteczności publicznej oraz budynków o przeznaczeniu przemysłowym, kW:

VqQ cwucwu 001,0=

Zapotrzebowanie ciepła na cele wentylacji, kW:

Vw – objętość wewnętrzna wentylowanych pomieszczeń, m3,

qw – obliczeniowy wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele wentylacji, (W/m3).

www VqQ 001,0= (4)

(3)


V – objętość zewnętrzna wentylowanych pomieszczeń, m3,

qcwu – obliczeniowy wskaźnik jednostkowego zapotrzebowania ciepła na cele ciepłej wody użytkowej, (W/m3).

3030


CIEPŁO

Łączne roczne zapotrzebowanie ciepła na potrzeby ciepłownictwa w

aglomeracji miejskiej, GJ:

r

cwu

r

w

r

co

r QQQQ ++=

Qcor – roczne zapotrzebowanie ciepła na potrzeby centralnego ogrzewania, GJ,

Qwr – roczne zapotrzebowanie ciepła na potrzeby wentylacji, GJ,

Qcwur – roczne zapotrzebowanie ciepła na potrzeby ciepłej wody użytkowej, GJ.

(5)


31

WYKŁAD 4

5. Regulacja dostarczania ciepła

sposoby regulacji dostarczania ciepła w sieciach cieplnych,

zastosowanie układów automatycznej regulacji,

zasady postępowania przy uruchamianiu, postoju i remoncie sieci

cieplnych,

zabezpieczenia stosowane w wodnym i parowym systemie

ciepłowniczym,

wyłączanie sieci.

32

REGULACJA DOSTARCZANIA CIEPŁA

REGULACJA PRACY SIECI

MIEJSCOWA CENTRALNA ŁĄCZNA

JAKOŚCIOWA

ILOŚCIOWA

ILOŚCIOWO-JAKOŚCIOWA

Rys. 10. Rodzaje metod regulacji pracy sieci cieplnej.

33


REGULACJA CENTRALNA może być stosowana w sieciach cieplnych

zasilających odbiorniki o takim samym rodzaju zużycia ciepła.

REGULACJA MIEJSCOWA jest stosowana wówczas, gdy odbiory ciepła są

różne i zmienne w czasie.

REGULACJA ŁĄCZNA – centralna i miejscowa, jest stosowana najczęściej.

34

Najpowszechniejszym sposobem regulacji centralnej jest

regulacja temperatury czynnika grzejnego, opuszczającego

źródło ciepła. Jest to tak zwana regulacja jakościowa.

Można ponadto stosować regulację ilościową, polegającą

na zmianie natężenia strumienia czynnika dostarczanego do

odbiorcy, oraz regulację ilościowo-jakościową.


35

Automatyczne sterowanie pracą kotłów i układów ciepłowniczych zwykorzystaniem:

systemów automatycznego sterowania pracą kotła instalowanych przykotle,

systemów automatycznego sterowania pracą węzłów cieplnych,

automatycznego sterowania i pomiarów ilości ciepła dostarczanego doogrzewanych pomieszczeń – stosowanie ciepłomierzy,

komputerowego obserwowania i regulacji pracy kotłów orazsystemów ciepłowniczych.


36

PRZYGOTOWANIE SIECI I URZĄDZEŃ DO URUCHOMIENIA

Stwierdzenie gotowości do uruchomienia musi być poprzedzone sprawdzeniem

stanu technicznego sieci i urządzeń

Za realizację programu uruchomienia odpowiedzialność ponosi dyspozytor sieci.

URUCHAMIANIE SIECI

Bezpośrednio przed rozpoczęciem uruchamiania sieci cieplnej należy sprawdzić

stan armatury.


37


Etapy uruchamiania sieci cieplnej wodnej:

napełnianie wodą,

płukanie,

próby ciśnieniowe i szczelności,

uruchomienie.

Etapy uruchamiania sieci cieplnej parowej:

podniesienie temperatury i ciśnienia pary,

przedmuchanie przewodów (dot. uruchamiania przewodów nowych lub po

kapitalnym remoncie).

podgrzanie i napełnianie przewodów.

38

Do podstawowych urządzeń zabezpieczających pracę kotłów parowych,podlegających przepisom dozoru technicznego należą:

manometr (przynajmniej jeden) umieszczony na wysokości nie większejniż 2m nad stanowiskiem palacza,

termometry umieszczone za podgrzewaczami lub przegrzewaczami,jeżeli w kotle są takie urządzenia,

wodowskaz w kotłach płomienicowych lub walczakowych,

zawory bezpieczeństwa – powinno się instalować minimum dwa,niezależne od siebie zawory, w miejscach dostępnych dla obsługi.


39

Zależnie od wymaganej temperatury wody stosowane są różne systemyzabezpieczające:

w ogrzewaniu niskotemperaturowym – łączenia kotłów i urządzeń bezpośrednio z atmosferą za pośrednictwem naczynia wzbiorczego,

w ogrzewaniu średniotemperaturowym – zabezpieczenia hydrauliczne z wylotem do atmosfery,

w ogrzewaniu wysokotemperaturowym – zawory bezpieczeństwa.

Układy grzewcze nisko- i średniotemperaturowe należą do systemówotwartych, układy wysokotemperaturowe zalicza się do systemówzamkniętych.


40

Zabezpieczenia urządzeń w parowym systemie ciepłowniczym :

hydrauliczne przyrządy bezpieczeństwa,

manometr cieczowy lub sprężynowy z syfonem i kurkiem dwudrogowym,

wodowskaz z dwoma kurkami wodowskazowymi i jednym probierczym,

sygnał akustyczny (gwizdawka) sygnalizujący przekroczenie dopuszczalnego ciśnienia,

„gwizdawka” sygnalizująca brak wody w kotle.


41


Czynności związane z obsługą sieci podczas jej normalnej eksploatacji

polegają gównie na utrzymywaniu i kontroli wymaganych

parametrów pracy oraz na kontroli stanu technicznego sieci i

urządzeń pomocniczych.

Podstawowe obowiązki personelu sprawdzającego stan techniczny:

kontrola połączeń kołnierzowych,

kontrola pracy kompresorów wydłużeń,

kontrola pracy odpowietrzeń i odwodnień,

kontrola stanu izolacji cieplnej i antykorozyjnej.

42


Wyłączenie urządzeń i sieci cieplnej może być planowane lub

dokonywane w sytuacjach awaryjnych.

Planowane wyłączenie dzieli się na dwa rodzaje:

wyłączenie w celu przeprowadzenia jednodniowego remontu,

wyłączenie z powodu postoju dłuższego niż jedna doba.

O terminie planowanego wyłączenia należy wcześniej powiadomić

odbiorców ciepła. Wyłączenie to może dotyczyć całej sieci lub

wybranego jej odcinka.

43


Po usunięciu awarii należy określić jej przyczynę i zastosować odpowiednie

środki zapobiegawcze.

STANY AWARYJNE SIECI I URZĄDZEŃ

zamarznięcie instalacji

uszkodzenie instalacji u odbiorcy

odparowanie wody w instalacji

u odbiorcy

zapowietrzenie instalacji cieplnej

wzrost ciśnienia powyżej dopuszczalnego

uderzenia hydrauliczne

ponadnormatywne ubytki wody

zapadanie kanałów

opadnięcie przewodów

z podpóruszkodzenie

podpory

uszkodzenie kompensatorów

dławicowych

pęknięcie armatury

pęknięcie przewodu

44

WYKŁAD 5

6. Obliczenia hydrauliczne sieci cieplnych

określenie parametrów nośnika ciepła w zależności od jego przeznaczenia,

wykres piezometryczny,

objętościowy strumień przepływu nośnika ciepła,

średnica rurociągu sieci cieplnej,

rzeczywista prędkość nośnika ciepła w sieci cieplnej.

7. Gospodarka kondensatem

straty nieuniknione,

straty nieuzasadnione,

rodzaje urządzeń odwadniających,

wymagania stawiane odwadniaczom,

kontrolowanie pracy odwadniaczy.

45

Nośnik ciepła, którego przyrost temperatury następuje w źródleciepła, może być stosowany do celów:

technologicznych,

socjalnych,

grzewczych,

lub tylko do jednego z tych celów.

OBLICZENIA HYDRAULICZNE SIECI CIEPLNYCH

46


sodźc tttt ++= "

Rys. 11. Schemat instalacji w układzie kocioł parowy-odbiornik technologiczny: 1 – kocioł parowy, 2 – odbiornik

technologiczny, 3 – urządzenie odwadniające, 4 – zbiornik wody, 5 – pompa.

(6)

t”od – wymagana temperatura w odbiorniku cieplnym,

Δt – spiętrzenie temperatur w odbiorniku,

Δts – spadek temperatury w sieci cieplnej między źródłem ciepła a odbiornikiem.


47


Rys. 12. Zasada budowy wykresu piezometrycznego: A-D – linia ciśnień w przewodzie zasilającym, A’-D’ – linia ciśnień w przewodzie powrotnym, A’ –

ciśnienie przed pompą, E – ciśnienie za pompą, C – ciepłownia, B1-B2 – wysokości najwyżej położonych instalacji co w budynkach, ΔHc – spadek

ciśnienia w ciepłowni, ΔH – wysokość podnoszenia pompy obiegowej, Ht – wysokość ciśnienia pompy obiegowej, h1 – wysokość ciśnienia w punkcie X

przewodu zasilającego, h2 – wysokość ciśnienia w punkcie X przewodu powrotnego, Δh = h1-h2 – wysokość ciśnienia ekspozycyjnego punktu X sieci

cieplnej, hs – wysokość ciśnienia statycznego w spoczynku w stosunku do wysokości terenu, h4, h5, h6 – wysokości w sieci cieplnej odniesione do

najwyżej położonej instalacji co w budynku B4.


48


Rys. 13. Zależność kosztów inwestycyjnych od

średnicy przewodu: 1 – koszt izolacji, 2 – koszt

przewodów, 3 – koszt kanału cieplnego.

100=

plkk mi

km – koszt jednego metra przewodu wraz z kosztami dodatkowymi, zł/h,

l – długość przewodu, m,

p – stawka amortyzacyjna, %/rok.

(7)


49


Rys. 14. Całkowity koszt transportu ciepła w zależności od

średnicy przewodu: 1 – koszt pompowania, 2 – koszt strat

ciepła, 3 – koszt amortyzacji.

Objętościowy strumień przepływu nośnika ciepła wynikający z zapotrzebowania

ciepła oraz spadku entalpii nośnika ciepła:

– strumień ciepła, W,

Δi – spadek entalpii właściwej nośnika ciepła, kJ/m3.

i

Qqv

.

= (8)


.

Q

.

Q

śr

mv

śr

mv

d

q

d

q

F

q

d

qw

222 27,1=27,1==4

=

50

Średnica rurociągu, m:

Rzeczywista prędkość nośnika ciepła, m/s:


w

qd v

4

qm – strumień masy nośnika ciepła, kg/s,

Ρśr – średnia gęstość przepływającego nośnika, kg/m3.

(10)

(9)


51

Tabela 1. Stosowane prędkości przepływu nośników ciepła w rurociągach



RODZAJ NOŚNIKA CIEPŁA RODZAJ RUROCIĄGU PRĘDKOŚĆ PRZEPŁYWU,

m/s

para wodna przegrzana rurociąg główny

odgałęzienia

40-70

30-40

para wodna nasycona rurociąg główny

odgałęzienia

30-40

20-30

para wodna wylotowa o nadciśnieniu 0,1 MPa 30-60

woda zasilająca rurociąg tłoczny

rurociąg ssawny

1,2-2,5

0,3-0,8

woda chłodząca rurociąg tłoczny

rurociąg ssawny

1,0-2,0

0,7-1,5

skropliny - 1,0-2,0

gaz o nadciśnieniu 0,2 MPa

o nadciśnieniu 0,5 MPa

w rurociągach dalekosiężnych

5-20

10-35

25-65

powietrze sprężone rurociąg tłoczny

rurociąg ssawny

20-30

12-20

olej doprowadzenie

odprowadzenie

0,8-1,2

0,2-0,3

52

Straty nieuniknione – straty związane z pracą urządzeń parowych.Podczas prawidłowej eksploatacji tych urządzeń straty mogą byćminimalizowane.

Do strat nieuniknionych zalicza się:

wypuszczanie wody podczas odmulania lub odsalania kotłów,

stosowanie zdmuchiwaczy parowych do oczyszczenia powierzchniogrzewalnej kotłów,

stosowanie pary do napędu urządzeń pomocniczych w kotłowni,

straty powstające podczas uruchomiania kotłów, zwłaszcza jeżeli parajest odprowadzana do atmosfery (szczególnie duże w razieprzedmuchiwania przegrzewaczy pary lub kotłów przepływowych),

straty w uszczelnieniach pomp i turbin,

straty w zaworach bezpieczeństwa.

GOSPODARKA KONDENSATEM

53

Straty nieuzasadnione – nie powinno ich być, ale zdarzają się.

Najczęstszymi przyczynami są:

nieszczelności w sieci rurociągów lub w armaturze,

odprowadzanie skroplin do kanalizacji,

błędny układ sieci cieplnej (np. brak odwadniaczy),

odprowadzanie pary wtórnej (oparów) do atmosfery,

bezpośrednie wykorzystanie skroplin do celów technologicznych.


54

Wymagania stawiane poprawnej budowie i działaniu odwadniaczy:

prosta konstrukcja i użycie ogólnie dostępnych materiałów,

samoczynne działanie,

małe wymiary,

niewrażliwość na mechaniczne i chemiczne zanieczyszczeniaskroplin oraz korozję,

dogodność demontażu, czyszczenia i wymiany części zamiennych,

wytrzymałość i szczelność,

prawidłowe działanie w możliwie dużych granicach wahańciśnienia, temperatury i strumienia masy,

łatwość kontroli pracy.


55

Rodzaje odwadniaczy podwzględem zasadydziałania:

odwadniacze syfonowe,

odwadniacze z pływakiemzamkniętym,

odwadniacze z pływakiemotwartym,

odwadniacze dławiące,

odwadniacze płytkowe(termodynamiczne).


Źródło: www.klimatech.net.pl

Rys. 15. Odwadniacz pływakowy

56

WYKŁAD 6

7. Przewody sieci cieplnych

sposoby i systemy obiegu wody w instalacji ciepłowniczej,

rodzaje rur i sposoby ich wykonania,

standardowe grubości rur,

sposoby łączenia elementów rurowych,

rury preizolowane,

sposoby łączenia rur preizolowanych,

dodatkowe wyposażenie przewodów sieci cieplnej,

sposoby układania przewodów sieci cieplnej,

izolowanie przewodów.

8. Węzły cieplne i parowe

definicja węzła cieplnego,

zadania i rodzaje węzłów cieplnych,

sposoby budowy węzłów cieplnych,

parowych węzłów cieplnych.

57

Podstawowe sposoby obiegu wody w instalacji ciepłowniczej:

obieg naturalny – w obiegu naturalnym samoczynna cyrkulacjawody jest wywołana w kotle wodnym różnicą gęstości wody przed iza kotłem.

obieg wymuszony – w obiegu wymuszonym instalowane sąpompy obiegowe, których zadaniem jest pokonywanie oporówprzepływu oraz różnicy wysokości sieci wodnej.

W obu obiegach rozróżnia się dwa systemy:

otwarte,

zamknięte.

PRZEWODY SIECI CIEPLNYCH

58

Rodzaje rur stosowanych w systemach ciepłowniczych:

rury stalowe,

rury miedziane,

rury z tworzyw sztucznych.

W zależności od sposobu wykonania rozróżniamy:

rury ze szwem, zgrzewane lub spawane,

rury bez szwu, walcowane lub ciągnione.

Grubości ścian rur mają trzy wymiary: dla rur lekkich, średnich i ciężkich. W

ciepłownictwie stosowane są rury średnie.

Stosowane są dwa podstawowe sposoby łączenia rur:

nierozłączne,

rozłączne.


59


Rys. 16. Rura preizolowana dla sieci parowych.

Źródło: http://systemyogrzewania.pl

60

Uzbrojenie przewodów sieci cieplnej w armaturę służy do kierowaniaruchem nośnika ciepła. W zależności od zadań, jakie spełniaarmatura, można podzielić ją na sterującą, zabezpieczającą ipomocniczą.


Miejsca połączeń stalowych rurprzewodowych są izolowane zapomocą specjalnych muf:

metalowych skręcanych,

termokurczliwych,

zgrzewanych.

Rys. 17. Zgrzewanie mufy.

Źródło: www.rutex.pl

61

Sposoby układania przewodów sieci cieplnej:

naziemne

podziemne

kanały przechodnie,

kanały półprzechodnie,

kanały nieprzechodnie.


62

Wymagania stawiane materiałom izolacyjnym:

niski współczynnik przewodzenia ciepła,

wysoka temperatura zapłonu,

lekkość,

duża wytrzymałość mechaniczna,

mała nasiąkliwość,

niska cena materiału izolacyjnego,

niski koszt wykonania,

niski koszt eksploatacji (konserwacji) izolacji.


63


Rys. 18. Przykład zastosowania izolacji cieplnej na przewodzie wentylacyjnym.

Źródło: Materiały promocyjne firmy LOGSTOR

1 – zawiesie kanału

2 – taśma aluminiowa samoprzylepna

3 – ALU LAMELLA MAT

4 – kanał wentylacyjny

5 – szpilki zgrzewane

6 – nakładka samozakleszczająca się

http://www.artbud.pl/_var/gfx/db1026b390905cf72df9b6f21fd9887b.jpg

64


Rys. 19. Przykład zastosowania izolacji cieplnej na przewodzie wentylacyjnym.


1,2,3 – FIREBATTS lub WIRED

MAT

4 – odstępnik

5 – szpilka mocująca izolację,

6 – nakładka

samozakleszczająca się

7 – listwa profilowa

8 – blacha osłonowa


65


Rys. 20. Przykład zastosowania izolacji

cieplnej na przewodzie ciepłowniczym.


1 – rurociąg

niskotemperaturowy

2 – ROCKMATA

3 – płaszcz ochronny z blachy

płaskiej


66

Węzły cieplne – przeznaczone do rozdziału strumieni nośników ciepła i

ewentualnej regulacji ich parametrów, płynących do

poszczególnych odbiorników lub ich grup.

Rodzaje węzłów cieplnych:

wodne węzły cieplne,

parowe węzły cieplne.

WĘZŁY CIEPLNE PAROWE I WODNE

67


ZADANIA WĘZŁA CIEPLNEGO

umożliwianie pomiarów zużycia ciepła przez poszczególne grupy odbiorców

zatrzymywanie zanieczyszczeń nośnika ciepłaobniżanie temperatury i ciśnienia nośnika

ciepła (w zależności od potrzeb)

zabezpieczanie instalacji wewnętrznej przed nadmiernym wzrostem ciśnienia powyżej

dopuszczalnego

powodowanie krążenia nośnika ciepła w instalacji sieci wewnętrznej

przekazywanie ciepła z sieci przesyłowej do sieci rozdzielczej

68

Sposoby budowy węzłów cieplnych w zależności od rodzajuprzepływającego nośnika ciepła:

połączenie bezpośrednie (węzły bezpośrednie),

połączenie za pomocą pomp strumieniowych (hydroelewatorów,węzły hydroelewatorowe),

połączenie przez wymienniki ciepła (węzły z rozdziałem obiegówzewnętrznego i wewnętrznego),

połączenie za pomocą pomp mieszających i jednoczesne obniżenietemperatury wody zasilającej (węzły cieplne pompowegozmieszania).


69


PODSTAWOWE ZADANIA ZWIĄZANE Z OBSŁUGĄ WĘZŁÓW

CIEPLNYCH

sprawdzanie działania przyrządów pomiarowych i aparatury sterującej pracą

węzła

konserwacja izolacji cieplnej

sprawdzanie stanu technicznego i konserwacji

urządzeń związanych z pracą węzła

uruchamianie i zatrzymywanie urządzeń

oraz węzła

regulacja parametrów nośnika ciepła

regulacja strumieni przepływów nośnika ciepła

70

WYKŁAD 7

9. Kompensacja wydłużeń termicznych

rodzaje kompensatorów,

metody kompensacji wydłużeń termicznych sieci cieplnych,

wady i zalety przykładowych kompensatorów.

10. Certyfikacja energetyczna

regulacje prawne dotyczące certyfikacji energetycznej,

suwak energetyczny,

certyfikat energetyczny.

11. Audyt energetyczny

regulacje prawne dotyczące audytu energetycznego,

audyt energetyczny,

audyt remontowy.

71

Metody kompensacji wydłużeńtermicznych:

naturalna,

instalowanie podpór,

z użyciem kompensatorów.

KOMPENSACJA WYDŁUŻEŃ TERMICZNYCH

Rys. 21. Zasada instalowania podpór stałych (1), podpór

ruchomych (2) oraz kompensatorów wydłużeń (3).

Źródło: J. Górecki „Sieci cieplne”, http://systemyogrzewania.pl

Rys. 22. Kompensacja naturalna.

LdKR (11)

gdzie:

∆L – wydłużenie przewodu

d – średnica zewnętrzna przewodu,

K – współczynnik materiałowy

72


Rys. 23. Konstrukcje podpór ruchomych.

Rys. 24. Podpory wieszakowe rur: a) dla jednego przewodu, b) dla dwóch przewodów.


73

Ze względu na budowę i zasadę działania występuje wiele typów kompensatorów:

U-kształtkowy,

lirowy z rur gładkich,

lirowy z rur fałdowanych,

lirowy z rur falistych

soczewkowy,

z rurami sprężystymi i prowadnicami,

z rurami sprężystymi i pierścieniami wzmacniającymi (tzw. kompensatory jarzmowe),

dławicowy,

przegubowy,

falisty wielowarstwowy.


74


Rys. 25. Kompensator U-kształtowy: a) ugięcie kompensatora, b) podstawowe wymiary kompensatora, R – promień łuku

kompensatora, l – wysokość łuku, b – szerokość, 10R – odległość od osi kompensatora do najbliższej podpory ruchomej.


Kompensator U-kształtowy – podczas prac montażowych poddawany

wstępnemu rozciągnięciu. Stosowany przeważnie w przewodach z

czynnikiem grzejnym o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu.

Podstawowe kompensatory stosowane w dosyłowych sieciach

cieplnych.

75


Rys. 26. Kompensator rurowy z rur gładkich: a) podstawowe wymiary wykończeniowe, b) kompensator.


Kompensator lirowy z rur gładkich – ma większą sprężystość od

kompensatora. Wadą jest występowanie stosunkowo dużych

naprężeń w miejscach ich gięcia.

76


Rys. 27. Kompensator rurowy z rur fałdowanych. Rys. 28. kompensator rurowy z rur falistych.


Kompensatory z rur fałdowanych i rur falistych – powodują znacznie

większy opór przepływu niż kompensatory z rur gładkich, mają

małą wytrzymałość mechaniczną. Stosuje się je w przewodach

transportujących czynnik o małym ciśnieniu, niskiej temperaturze i z

reguły małych średnicach.

77


Rys. 29. Kompensator soczewkowy.


Kompensatory soczewkowe – wykonywane jako proste odcinki z blachy

wygiętej w kształt fali. Mają małą wytrzymałość mechaniczną i

powodują duże opory przepływu.

78

CERTYFIKACJA ENERGETYCZNA

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie

metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu

mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość

techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich

charakterystyki energetycznej (Dz. U. Nr 201, poz. 1240)

Dyrektywa 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia

2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja

2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:153:0013:01:PL:HTML

79

CERTYFIKACJA ENERGETYCZNA

Rys. 30. Pierwsza strona świadectwa

charakterystyki energetycznej budynku.

Suwak jest graficzną formą prezentacji

uzyskanych wyników uzyskanych z

obliczeń prowadzonych zgodnie z danymi

dotyczącymi ocenianego budynku,

pozwala na szybkie porównanie jakości

energetycznej budynku ocenianego z

budynkiem projektowanym zgodnie z

obowiązującymi w tym zakresie

przepisami i budynkiem jaki teoretycznie

moglibyśmy uzyskać po jego przebudowie.

80

AUDYT ENERGETYCZNY

Rys. 31. Zdjęcie termowizyjne strat

cieplnych budynku.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia

17 marca 2009 r. w sprawie szczegółowego

zakresu i form audytu energetycznego oraz

części audytu remontowego, wzorów kart

audytów, a także algorytmu oceny opłacalności

przedsięwzięcia termomodernizacyjnego.

Rys. 32. Zdjęcie termowizyjne strat

cieplnych oraz stanu sieci cieplnej.

Źródło: www.gsenergia.pl, www.kwtermowizja.pl

http://www.gsenergia.pl/

81

AUDYT ENERGETYCZNY

Audyt energetyczny jest opracowaniem określającym zakres i parametry

techniczne oraz ekonomiczne przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, ze

wskazaniem rozwiązania optymalnego, w szczególności z punktu widzenia

kosztów realizacji tego przedsięwzięcia oraz oszczędności energii,

stanowiące jednocześnie założenia do projektu budowlanego. [Ustawa z

dnia 21 listopada 2008 r. o wspieraniu termomodernizacji i remontów,

Dz.U. Nr 233, poz. 1459]

Audyt remontowy jest opracowaniem określającym zakres i parametry

techniczne oraz ekonomiczne przedsięwzięcia remontowego, stanowiące

jednocześnie założenia do projektu budowlanego. [Ustawa z dnia 21

listopada 2008 r. o wspieraniu termomodernizacji i remontów, Dz.U. Nr

223, poz. 1459]

Sieci cieplne

Documents

Transcript of Sieci cieplne