Sieci ciepłownicze - projektowanie

Transkrypt

OGRZEWNICTWO I CIEPŁOWNICTWO 1
Kod kursu : ISS202038W
WYKŁAD
CIEPŁOWNICTWO
Sieci ciepłownicze (chłodnicze)
Studia dzienne II° (magisterskie)
Aktualizacja : marzec 2011
Piśmiennictwo
• PN-EN 253 - System preizolowanych rur do podziemnych
wodnych sieci ciepłowniczych. Zespół rurowy.
• PN-EN 448 - System preizolowanych rur do podziemnych
wodnych sieci ciepłowniczych.
• Kształtki. Zespół armatury. Zespół złącza.
• PN-EN 489 - Projektowanie i budowa sieci ciepłowniczych z
systemu preizolowanych rur zespolonych.
• PN-75/B-01420 Ciepłownictwo Urządzenia i sieć zewnętrzna
Oznaczenia na mapach i planach
2011-05-31
Maciej Miniewicz
2
Sieci ciepłownicze
Cel wykładu
• Poznanie budowy i struktury sieci ciepłowniczych
– Parametry pracy i materiały do budowy sieci
• Nabycie umiejętności projektowania sieci
ciepłowniczych
–
–
–
2011-05-31
–
Klasyfikacja projektów sieci ciepłowniczych
Obliczenia hydrauliczne
Obliczenia wytrzymałościowe
Systemy alarmowe Maciej Miniewicz
3
Sieci ciepłownicze - wprowadzenie
Sieci ciepłownicze pełnią ważną rolę w systemach
ciepłowniczych / chłodniczych.
Do zadań sieci należy:
• Dostarczenie ciepła / chłodu z miejsca jego
wytwarzania - do odbiorców, niekiedy na znaczne
odległości
• Zagwarantowanie właściwego rozdziału ciepła /
chłodu do odbiorców
2011-05-31
Maciej Miniewicz
4
Do przesyłania ciepła / chłodu za pomocą sieci
wykorzystuje się nośnik ciepła.
Do podstawowych nośników ciepła stosowanych w
sieciach ciepłowniczych (chłodniczych) należą:
• Woda
• Para wodna
• Czynniki o podwyższonej temperaturze wrzenia
• (Czynniki o obniżonej temperaturze krzepnięcia)
2011-05-31
Maciej Miniewicz
5
Sieć ciepłowniczą powinna charakteryzować:
• Łatwość rozbudowy – przyłączania nowych
odbiorców, nowych źródeł ciepła
• Duża niezawodność dostawy ciepła
• Niskie nakłady inwestycyjne
• Niskie koszty eksploatacyjne – wysoka efektywność
energetyczna
• Zagwarantowanie wymaganych parametrów nośnika
2011-05-31
Maciej Miniewicz
6
ciepła
Planowanie budowy sieci jest zagadnieniem o dużej
złożoności wynikającej z nieznajomości jej docelowej
struktury, która w znacznym stopniu zależy od:
• kierunków rozwoju infrastruktury miejskiej,
• przyszłych potrzeb cieplnych odbiorców,
• wykorzystania lokalnych zasobów energetycznych,
• polityki energetycznej oraz lokalnych rynków energii.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
7
Trudności w planowaniu sieci ciepłowniczych lub jego
brak mogą mieć wpływ na:
• Przyszły rozwój systemu ciepłowniczego (bariery w
zakresie jego rozbudowy)
• Niską efektywność energetyczną (wysokie koszty
eksploatacji)
• Niezawodność dostawy ciepła.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
8
Struktura sieci ciepłowniczych – sieć promieniowa
Ciepłownia
2011-05-31
Maciej Miniewicz
9
Sieć pierścieniowa
Ciepłownia
Ciepłownia
2011-05-31
Maciej Miniewicz
10
Sieć wielopierścieniowa (kratownicowe)
EC
EC
2011-05-31
Maciej Miniewicz
11
Sieć ciepłownicza ze zmianą parametrów
Ciepłownia
Sieć
niskoparametrowa
Wymiennik
ciepła
Ciepłownia
2011-05-31
Maciej Miniewicz
12
Rurociągi tranzytowe
Sieć wodna
Sieć parowa
Źródło:Global District Energy Climate
Awards – Copenhagen DH – Application
2009
2011-05-31
Maciej Miniewicz
13
• Struktura sieci transportujących nośnik ciepła
określona jest przede wszystkim przez warunki
zabudowy miejskiej (przebieg ulic, zabudowę
przestrzenną).
• Małe i średnie sieci ciepłownicze mają strukturę sieci
promieniowych, ponieważ charakteryzuje się ona
małymi odcinkami trasy.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
14
Sieci wielopierścieniowe (kratownicowe) są
optymalnym rozwiązaniem z punktu widzenia
bezpieczeństwa dostawy ciepła i bardzo dobrymi
możliwościami rozbudowy, jednak znajdują one
zastosowanie jedynie do dużych systemów
ciepłowniczych ze względu na wysokie nakłady
inwestycyjne na ich budowę.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
15
Przebieg trasy sieci ciepłowniczej wyznacza się wg
warunków geograficznych (ukształtowania terenu)
uwzględniając zabudowę (prowadzenie ulic, inną
infrastrukturę itp.), a także stosowane systemy
rurociągów i ich układania.
Przy gęstej zabudowie rosną nakłady inwestycyjne ze
względu na liczne odgałęzienia (trójniki).
2011-05-31
Maciej Miniewicz
16
Sieci rozdzielcze i przyłącza
Standardowy sposób układania sieci ciepłowniczej
2011-05-31
Maciej Miniewicz
17
Inne sposoby rozprowadzenia sieci mające na celu
zmniejszenie ilości trójników – rozdział nośnika ciepła
następuje w piwnicach.
Taki sposób prowadzenia trasy sieci ciepłowniczej
wymaga jednak zgody właścicieli budynków i
przylegających do nich gruntów na ułożenie
rurociągów.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
18
Sieć rozdzielcza i przyłącza – sieć „z domu do domu”
2011-05-31
Maciej Miniewicz
19
Obniżeniu nakładów inwestycyjnych sprzyja często
system mieszany układania sieci ciepłowniczej łączący
zalety obu wymienionych wyżej systemów.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
20
System pętlicowy
2011-05-31
Maciej Miniewicz
21
Taki sposób po ułożeniu nie nadaje się jednak do
dalszej rozbudowy i przyłączenia nie zaplanowanych
wcześniej odbiorców. Ten sposób układania może
znaleźć zastosowanie dla małych systemów
ciepłowniczych „zamkniętych” przy zastosowaniu
systemu rur elastycznych.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
22
Rury stalowe preizolowane
T=140 °C / 25 bar
Systemy rurociągów preizolowanych
140
Temperatura °C
120
Rury stalowe giętkie, preizolowane
T=120/130 °C / 16/25 bar (zwoje / sztangi)
100
80
Elastyczne rury z tworzyw sztucznych,
preizolowane T=95°C/6 bar
Zwoje
sztangi
60
40
20
0
0
2011-05-31
50
100
Średnica rurociągu DN
Maciej Miniewicz
150
1000
23
Rury preizolwane zespolone w płaszczu z tworzywa
Temperatura / ciśnienie
130 – 140 °C
Średnice
DN 20 - DN 1000
Stosowane długości
6 , 12 , 16 , 24 m - sztangi
Szczególne zastosowania
Rury podwójne do DN 150
2011-05-31
Maciej Miniewicz
24
Rury preizlowane są najczęściej stosowanymi
materiałami do budowy nowych sieci ciepłowniczych.
Ze względu na ich wysoką wytrzymałość na
temperaturę i ciśnienie mogą być one stosowane w
każdej sieci ciepłowniczej.
Konieczne jest stosowanie kompensacji.
Do łączenia rur stosuje się połączenia spawane oraz
mufowanie.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
25
Długoletnia praktyka w tych systemach zaowocowała
odstępstwami od standardowych technik układania,
wieloma innowacjami, redukcją kosztów – rury
podwójne, i niekosztownymi możliwości rozbudowy
sieci podczas pracy (technika nawiercania sieci
podczas jej normalnej pracy).
2011-05-31
Maciej Miniewicz
26
Rozwiązaniami konkurencyjnymi są:
Elastyczne rury z tworzyw sztucznych,
preizolowane
Temperatura / Ciśnienie
Średnica
85 – 95 °C / 6 – 10 bar
DN 22 – DN 100 w zwojach
DN 63 – DN 110 sztangi
Do 50 / 100 m w zwojach
12 m sztangi
Stosowane długości
Szczególne zastosowania
2011-05-31
Rury podwójne w zwojach do
DN 40
Maciej Miniewicz
27
Elastyczne rury z tworzyw sztucznych stosowane są w
związku z dostępnymi średnicami do DN 110 i
parametrów zastosowania ( 95 °C, 6 bar), jako
przyłącza, jaki i sieci rozdzielcze w sieciach
niskotemperaturowych. Należy zwrócić uwagę, aby
możliwe było przyłączenie do sieci . Połączenie przez
nawiercenie nie jest możliwe.
Można wpinać się stosując zamrażanie lub zagniatanie
rurociągu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
28
Rury metalowe giętkie, preizolowane
Temperatura / Ciśnienie
Średnice
Dostępne długości
Szczególne przypadki
2011-05-31
120 – 130 °C / 16 – 25 bar
DN32 – DN 100 w sztangach
Flexwell
20 – 800 m w zwojach
9 – 10 – 12 m sztangi
Rury podwójne do DN 50
sztangi
Maciej Miniewicz
29
Elastyczność rur metalowych uzyskuje się stosując
odpowiednie materiały (miedź lub stal szlachetna) albo
małe średnice nominalne, jak również systemy rur
pofałdowanych (fala) uformowane podobnie do
kompensatorów (kabel ciepłowniczy).
Ważną zaletą elastycznych rur metalowych jest pełna
samokompensacja (brak elementów kompensacyjnych)
Dostępne są w zwojach do średnicy do DN 150.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
30
Elastyczne rury metalowe preizolowane zalecane są
do stosowania jako przyłącza do budynków (duża
elastyczność w prowadzeniu trasy, brak kształtek, małe
promienie gięcia od 0,6 do 9 m).
2011-05-31
Maciej Miniewicz
31
Przykładowe systemy rur preizolowanych
Kabel ciepłowniczy FLEXWELL® (FHK)
Giętka, dwuściankowa, samokompensująca
się oraz wyposażona w system monitoringu
rura preizolowana, temperatura robocza od 170°C do +150°C, ciśnienie robocze PN
16/25, średnice nominalne DN 25-150. Rura
przewodowa ze stali nierdzewnej, izolacja
cieplna z pianki poliuretanowej
2011-05-31
Maciej Miniewicz PUR.
32
CASAFLEX® jest systemem
giętkich, samokompensujących się i
monitorowanych rur preizolowanych
z rurą przewodową ze stali
nierdzewnej i izolacją cieplną z
pianki PIR.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
33
• Zabezpieczenie przeciw dyfuzji oraz
konstrukcja systemu rurowego
CASAFLEX® gwarantują uzyskanie
minimalnych strat ciepła przy dużej
odporności na działanie wysokich
temperatur. Temperatura robocza do
160 °C, temperatura max. do 180 °C,
ciśnienie robocze PN 16/25, średnice
nominalne DN 20-100.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
34
Rury preizolowane
CASAFLEX® stosowane
są jako przyłącza do
budynków w sieciach
ciepłowniczych bliskiego i
dalekiego zasięgu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
35
• System rur preizolowanych
przeznaczony do stosowania w
sieciach niskotemperaturowych
• CALPEX® jest systemem giętkich,
samokompensujących się rur
preizolowanych z rurą przewodową
wykonaną z sieciowanego polietylenu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
36
Rury preizolowane CALPEX® w zależności od
wymiarów dostarczane są w zwojach o długości nawet
do 807 m, co pozwala w dużym stopniu na
zredukowanie połączeń w ziemi do minimum.
W porównaniu do rur z płaszczem z tworzywa
sztucznego rury preizolowane CALPEX® wymagają
tylko 60% dotychczasowej szerokości wykopu.
Małe promienie gięcia rur.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
37
KLASYFIKACJA PROJEKTÓW (wg PN:EN-13941)
Wprowadzono podział projektów na trzy klasy – A,B i
C. T
T=130°C
∆ =
= ∆σ
B
T=95°C
A
2011-05-31
C
28,7
Maciej Miniewicz
rm/t=50,8
38
Klasa projektu A, B dla rur ze
szwem do DN300, dla rur bez
szwu do DN500 (rm/t <28,7).
Ponieważ grubość ścianki rury
bez szwu jest większa niż
grubość rury ze szwem, granica
klasyfikacji projektu (A,B)
przesuwa się w kierunku
większych średnic. Maciej Miniewicz
2011-05-31
39
Projekt klasy A.
Do klasy A zalicza się wszystkie projekty dla których
spełniony jest warunek rm/t<=28,7, o małych
naprężeniach osiowych (T<=95°C), rurociągi o
małym ryzyku okaleczenia ludzi lub spowodowania
szkód w środowisku oraz rurociągi o małym ryzyku
strat ekonomicznych, niezależnie od sposobu układania
sieci.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
40
Projektowanie i budowę rurociągów sieci
cieplnych można przeprowadzić na podstawie
dokumentacji ogólnej producenta systemu, pod
warunkiem zgodności jej z normą.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
41
Projekt klasy B.
Do klasy B zalicza się wszystkie projekty dla których
spełniony jest warunek rm/t<=28,7, o dużych
naprężeniach osiowych (T<=130°C), rurociągi o
małym ryzyku okaleczenia ludzi lub spowodowania
szkód w środowisku oraz rurociągi o małym ryzyku
strat ekonomicznych, niezależnie od sposobu układania
sieci.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
42
cieplnych można przeprowadzić na podstawie dokumentacji ogólnej producenta systemu, pod warunkiem zgodności jej z normą.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
43
Projekt klasy C.
Do klasy C zalicza się wszystkie rurociągi w pełnym
zakresie naprężeń dla parametrów dopuszczonych
przez normę PN EN 13941, rurociągi o
podwyższonym ryzyku okaleczenia ludzi lub
spowodowania szkód w środowisku oraz
rurociągi o niskim ryzyku strat ekonomicznych,
niezależnie od sposobu ich układania.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
44
cieplnych można przeprowadzić tylko na podstawie
dokumentacji specjalnej.
Ze względu na błędy występujące zarówno w
angielsko- jak i polsko-języcznej normie, zaleca się
projektować wg zasad podawanych przez producentów
rur preizolowanych.
Stosowanie normy nie zwalnia projektanta z
Maciej Miniewicz
2011-05-31
45
odpowiedzialności zawodowej.
Określenie średnicy rurociągu.
Średnicę rurociągu sieci ciepłowniczej ustalamy na
podstawie projektowego strumienia wody sieciowej
przepływającego przez odcinek przewodu.
Strumień wody sieciowej określa się na podstawie
zapotrzebowania na ciepło odbiorców (ogrzewanie,
ciepła woda, ciepło technologiczne).
2011-05-31
Maciej Miniewicz
46
K
3
5
3=co1,2+cw(1,2)
cw(1,2)cw1,2
4
co, cw
1
co, cw
co, cw
2011-05-31
Maciej Miniewicz
2
47
Obliczenie strumienia wody sieciowej dla węzła
ciepłowniczego
• Obliczenie strumienia wody sieciowej na
potrzeby węzła centralnego ogrzewania
Φ
=
( −
)
2011-05-31
Maciej Miniewicz
48
Temperatura wody sieciowej Tpx we wzorze
przyjmowana jest w zależności od typu węzła
ciepłowniczego, i tak:
2011-05-31
Maciej Miniewicz
49
Gdzie końcowa różnica temperatur wody sieciowej i
temperatury wody powracającej z instalacji c.o.
przyjmowana jest w zależności od rodzaju wymiennika
ciepła odpowiednio:
• 2..5 °C – dla wymienników płytowych oraz
wysokosprawnych wymienników płaszczoworurowych np. typu JAD, WWB
• 5 … 10 °C – dla wymienników płaszczowo rurowych
starszego typu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
50
Wykres temperatur dla wymiennika ciepła
2011-05-31
Maciej Miniewicz
51
Obliczenie strumienia wody sieciowej na potrzeby
wentylacji
Φ
=
−
=
2011-05-31
Maciej Miniewicz
+5
52
qj=
Dt
Obliczenie
strumienia wody
sieciowej na
potrzeby ciepłej
wody użytkowej.
2011-05-31
110 dm3/m d
55 °C
Współ. godzinowej
nierównomierności rozbioru
cw
Czas użytkowania
Nh
instalacji
h
Ilość osób
Moc średnia
godzinowa
Fcwsh
kW
Moc max
godzinowa
Fmaxh
kW
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
30
40
50
9,32
7,87
7,13
6,65
6,29
6,02
5,80
5,61
5,45
5,31
4,81
4,49
4,06
3,79
3,59
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
9
10
12
14
16
2,3
4,0
5,3
6,3
7,0
7,7
8,2
8,7
9,1
9,4
11,7
14,1
17,6
20,1
22,0
21,9
31,7
37,6
41,6
44,3
46,2
47,6
48,6
49,4
49,9
56,5
63,2
71,5
76,2
79,0
100
200
300
320
3,03
2,56
2,32
2,28
18
18
18
18
39,1
78,2
117,4
125,2
118,5
200,2
272,0
285,6
Maciej Miniewicz
53
Obliczeniestrumieniawodysieciowejna
potrzebyciepłejwody(wytyczneFortum)
=
2011-05-31
Φ
Φ
Maciej Miniewicz
54
2011-05-31
Maciej Miniewicz
55
Wykres regulacyjny m. Wrocławia
160
140
120
Tz/Tp °C
100
Tzmin
80
Tzmax
60
Tp
40
20
0
12 11 10 9
2011-05-31
8
7
6
5
4
3
2
1
0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18
Temperatura zewnętrzna te, °C
Maciej Miniewicz
56
Tz=
130 °C
Tp=
70 °C
Tpx=
65 °C
tz=
80 °C
Tzz=
70 °C
tp=
60 °C
Tpz=
45 °C
25 °C
DTII=
co
cwmaxh
cwśrh
m
Msco
DMscw
Ms
MsL
Ms
kW
kW
kW
-
kg/s
kg/s
kg/s
kg/s
kg/s
150
37,6
5,3
0,251
0,551
0,021
0,572
150
118,5
39,1
0,790
0,551
0,086
0,636
150
200,2
78,2
1,335
0,551
1,911
2011-05-31
Maciej Miniewicz
1,131
Rodzaj węzła
0,572
węzeł jednostopniowy równoległy
1,131
węzeł dwustopniowy szer-rów.
1,911
węzeł jednostopniowy równoległy
57
• Strumień wody sieciowej dla węzła szeregoworównoległego wg SPEC
Φ
=
Δ
Δ
= 24
21°
+
Φ
Δ
Wymiennik płytowy / wymiennik JAD
B – udział wymiennika ciepłej wody II°
2011-05-31
Maciej Miniewicz
58
Strumień wody sieciowej w okresie lata
Δ
1,05Φ
=
Δ
Dla węzła jednostopniowego równoległego
Δ
= 46
41°
Dla lata – węzeł szeregowo-równoległy
Δ
2011-05-31
= 48
43°
Maciej Miniewicz
59
Strumienie wody sieciowej dla węzła szeregoworównoległego wg SPEC
2011-05-31
Maciej Miniewicz
60
Wnioski:
Strumienie wody sieciowej obliczone wg wytycznych
Fortum są mniejsze od wyznaczonych wg wytycznych
SPEC dla m < 1,2 natomiast większy jest strumień
wody sieciowej dla m > 1,2 .
2011-05-31
Maciej Miniewicz
61
Przepustowość rurociągów należy powiększyć o straty
ciepła na odcinkach sieci.
WE -mieszkanie
2011-05-31
Maciej Miniewicz
62
Obliczenia hydrauliczne sieci ciepłowniczej.
∆ =∆
∆
=
2011-05-31
=
=
Δ
+∆
4
2
= 1,273
= 0,81
Maciej Miniewicz
63
Δ
=
= 0,81
=
0,81
= 1,11
2011-05-31
Maciej Miniewicz
64
Dla Re > 2300 rozpatrujemy dwa obszary
Pierwszy, przejściowy 2300 < Re <4000 (tzw. strefa
krytyczna)
Drugi Re > 4000
Dla obu przypadków można zastosować wzór Waldena
1
=
−2
2011-05-31
6,10
,
Maciej Miniewicz
+
0,268
65
2011-05-31
Maciej Miniewicz
66
Przykład obliczeń z zastosowaniem wzoru Waldena
Gęstość wody w temp. T
r
Chropowatość przewodu
k
0,0005 m
Średnia temperatura
Lepkość kinematyczna w
temp T
T
100 °C
2,92863E07 m2/s
958 kg/m3
ni
DN
do
t
w
Re
l
Dpl
M
mm
mm
mm
m/s
--
--
Pa/m
kg/s
50
2011-05-31
60,3
2,9
0,8
148874,8
Maciej Miniewicz
0,0160
81,34
2,187
67
Opory miejscowe
=Σ
=Σ
= 0,81Σ
2
2
=
2
=Σ
2011-05-31
Maciej Miniewicz
68
∆ =
Źródło: Poradnik projektanta
PRIM S.A.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
69
2011-05-31
Źródło: Poradnik projektanta PRIM S.A.
Maciej Miniewicz
70
Obliczenia hydrauliczne
Prędkość
[m/s]
Przepływ wody
[kg/s, kg/h]
Średnica
przewodu [mm]
Dobór średnicy sieci
wg nomogramu
Opór jedn.
[Pa/m]
2011-05-31
71
Typoszereg rur preizolowanych
Projektowane rurociągi w klasie A lub B
< 28,7
Rurociąg 355,6 x 5,6 w klasie C, natomiast
355,6 x 8 w klasie A lub B.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
72
Wytyczenie trasy sieci ciepłowniczej w
terenie
Oznaczenia na mapach urządzeń i sieci
zewnętrznych.
PN-75/B-01420 Ciepłownictwo Urządzenia i
sieć zewnętrzna Oznaczenia na mapach i
planach
2011-05-31
Maciej Miniewicz
73
2011-05-31
Maciej Miniewicz
74
2011-05-31
Maciej Miniewicz
75
2011-05-31
Maciej Miniewicz
76
2011-05-31
Maciej Miniewicz
w
1,6 m
Wg rzędnych
0,8-1,0 m
1,0 m
g
k, kd
<15 kV
>15 kV
eWN
0,7m
t[4]
0,7m
0,5m
eNN
Zasady tyczenia trasy sieci ciepłowniczej
• Podziemne uzbrojenie terenu
77
Odgałęzienia – od sieci kanałowej
l12m
max12m
PS do likwidacji
3-8m
max12m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
78
max 6m
Należy zwrócić uwagę na
możliwość zrzucenia sieci
kanałowej z podpór ruchomych
2011-05-31
Maciej Miniewicz
79
Odgałęzienia od sieci preizolowanej
Spoina
pachwinowa
Trójnik wspawany
2011-05-31
Maciej Miniewicz
Trójnik kuty
80
Odgałęzienia od sieci preizolowanej
d2
d3
RPS
Max 24m
Max 6 - 12m
d1
B>Bmin
d3
d3
B>Bmin
d1d2>d3
2011-05-31
Maciej Miniewicz
81
Odgałęzienia równoległe
1,5m
Max 6m
d3
2011-05-31
d3
Maciej Miniewicz
82
Odgałęzienia na sieci preizolowanej
d1
d2
d3
d2
d1
d3
d1
Rozwiązanie
niedopuszczalne
d2
2011-05-31
Maciej Miniewicz
d3
83
Odgałęzienia na sieci preizolowanej
UPS
SK
UPS
Należy unikać umieszczania
odgałęzienia bezpośrednio w
strefie kompensacji
SK
2011-05-31
Maciej Miniewicz
84
Zmiana kierunku sieci ciepłowniczej
Najkorzystniejsze jest załamanie pod kątem
90°
Odkształcenia na kolanie 90°
2011-05-31
Odkształcenia na kolanie 45°
Maciej Miniewicz
85
Odkształcenia powstające na załamaniu sieci
zależą od:
• Średnicy rury stalowej
• Grubości ścianki
• Kąta załamania
• Promienia gięcia kolana
• Zmiany temperatury i ciśnienia
•
Sprężystości
podłoża
2011-05-31
86
Maciej Miniewicz
Projektując sieć mamy wpływ na:
• Dobór grubości ścianki rury
• Długości odcinków przylegających do
załamania
• Promienia gięcia kolana
• Podatność podłoża
2011-05-31
Maciej Miniewicz
87
Grubość ścianki rury
Ciśnienie robocze
pd
Naprężenia dopuszczalne sd
Naddatek na tolerancję C1
Naddatek na korozję C2
Współczynnik
wytrzymałości złącza z
DN
do
t
tmin
mm
mm
mm
mm
50
60,3
2,9
2,90
2011-05-31
Maciej Miniewicz
16MPa
190N/mm2
0,08mm
0mm
0,9
88
Załamania niekompensacyjne
Do załamania trasy należy stosować kolana o
katach od 60 do 90°, warunkowo
dopuszcza się stosowanie od 45 do 60 °.
< 5 – 60°
RPS
2011-05-31
Maciej Miniewicz
89
90°
2011-05-31
Maciej Miniewicz
90
B>Bmin
6-12m RPS
2011-05-31
Maciej Miniewicz
91
Zmiana kierunku – ukosowanie
Dopuszcza się ukosowanie rurociągów w
odcinkach instalacyjnych (strefa poślizgu).
Wielkość ukosowania nie powinna
przekraczać 3° na jednym połączeniu
spawanym.
Zaleca się wykonywać ukosowanie nie
częściej jak co 20 krotność DN rurociągu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
92
Ukosowanie
3°
3°
Min 20 DN
Dopuszczalny kąt ukosowania 3°i minimalnym
odstępie =>6 m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
93
W rurociągach klasy B i C w odcinkach
zahamowanych przez tarcie niedopuszcza
się ukosowania.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
Źródło: PRIM S.A.
94
Zmiana kierunku przez gięcie rurociągu
Odcinki gięte rur
traktujemy jak
odcinki proste.

R
=
2011-05-31
Maciej Miniewicz
180

95
W tabelach podaje się tzw. elastyczny
promień gięcia oraz minimalny promień
gięcia, którego nie należy przekraczać.
Przykład obliczenia gięcia elastycznego:
Dane: kąt uzupełniający =55 °
Rura gięta DN 80
Maksymalny kąt gięcia max=34°
2011-05-31
Maciej Miniewicz
96
Ilość odcinków rur podlegających gięciu
55
=
=
= 1,62 ≈ 2
34
Długość łuku
Ll=2 x 12=24 m
Promień gięcia
24 ∙ 180
=
= 25,01 >
= 20,22
∙ 55
2011-05-31
Maciej Miniewicz
97
Punkty stałe
W poprawnie zaprojektowanej sieci ciepłowniczej,
rzeczywiste pkt stałe są zazwyczaj zbędne.
Eliminacja RPS zwiększa
bezpieczeństwo sieci poprzez
wyeliminowanie nieciągłości
płaszcza osłonowego w
konstrukcji pkt stałego.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
98
Zastosowanie rzeczywistego pkt stałego
redukuje dopuszczalną długość ułożenia
prostego odcinka sieci do wartości Lmax.
W pkt stałych występują bardzo duże siły, co
pociąga za sobą konieczność stosowania
dużych bloków betonowych. Praktycznie
nie są stosowane dla średnic powyżej
DN350.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
99
Rzeczywiste pkt stałe należy zastosować:
• Do zabezpieczenia przejść przez ścianę
budynku, jeżeli mogłoby wystąpić
nadmierne wydłużenie osiowe.
• Do nadania kontrolowanego kierunku
wydłużenia np. dla kolan o kącie 30°.
• W celu zapobieżenia obsunięciu się sieci
ciepłowniczej np. na zboczach.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
100
Naprężenia w pkt stałych
L<Lmax
RPS
L<Lmax
s=190MPa
2011-05-31
Maciej Miniewicz
101
Budynek
Min 2 m
Max 6 m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
102
2011-05-31
Maciej Miniewicz
103
Redukcje średnicy.
Redukcję średnicy projektujemy zawsze za
trójnikiem.
Ze względu na zmniejszenie pola przekroju
rury na zwężce występuje skokowy wzrost
naprężeń proporcjonalny do stosunku
powierzchni przekrojów rurociągów.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
104
Nie należy wykonywać na
jednej redukcji zmiany
średnicy o więcej niż dwie
średnice, a w odcinkach
zahamowanych przez
tarcie nie więcej niż o
jedną średnicę.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
105
Przesunięcie umownego pkt stałego UPS przy
redukcji średnicy – przykład
L
UPS D2
D1
L2
L1
DLx
1∙ 1+
2011-05-31
∙ 2=
Maciej Miniewicz
2−
∗ 2
106
∆
1
2−
∙ 1
2
=
2
Przykład:
L=60 m; L1=25 m; L2=35 m
D1=125 mm; D2=110 mm
Po podstawieniu do wzoru DLx=3,29 m, stąd
UPS leży w odległości LUPS=L1+DLx=28,3 m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
107
Ponieważ połowa odcinak to 30 m,
przesunięcie UPS względem środka odcinka
wynosi -1,7 m w kierunku średnicy D1=125
L
mm.
L/2
L1
DLx
-1,7
2011-05-31
Maciej Miniewicz
108
Strefy kompensacyjne
2011-05-31
Maciej Miniewicz
109
Dla kolan kompensacyjnych minimalną
grubość poduszek określić można z
zależności:
∆
= ∆ ∙ 1,5
∆ – wydłużenie efektywne rurociągu z
uwzględnieniem zagłębienia, wydłużenia
swobodnego i działania sił tarcia i korekty
temperatury zasilania sieci
2011-05-31
Maciej Miniewicz
110
Grubość poduszek powinna zawierć się w
zakresach:
DP=40 mm dla DL=0 …< 27 mm
DP=80 mm dla DL=27 …< 53 mm
DP=120 mm dla DL=53 …< 80 mm
Nie należy stosować poduszek o grubości większej
niż 120 mm ze względu na możliwe
przekroczenie dopuszczlnej temperatury pianki
PUR (50…60°C)
2011-05-31
111
Maciej Miniewicz
Ograniczenia grubości poduszek
2011-05-31
Maciej Miniewicz
112
Dla wydłużeń przekraczających DL > 80 mm
należy stosować naciąg wstępny
mechaniczny lub termiczny o 50%
wydłużenia rurociągu, wówczas grubość
poduszek wyniesie odpowiednio:
DP=80 mm dla DL=80 … 106 mm
DP=120 mm dla DL=106 … 160 mm
2011-05-31
Maciej Miniewicz
113
Długość strefy kompensacji
2011-05-31
Maciej Miniewicz
114
Przykład doboru poduszek
DL1=61 mm DPmin=DL1 x 1,5=91,5 mm
Przyjęto 120 mm Lk1=3 m
DL2=32 mm DPmin=DL2 x 1,5=48 mm
Przyjęto 80 mm Lk2=2 m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
115
Rozmieszczenie poduszek dla przykładu
DL1=61mm
40
Lk1=3m
DL2=32 mm
40
80
80
120
Lk22m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
116
Dla wydłużeń przekraczających DL>160 mm
Należy zastosować nisze lub kompensatory
osiowe w komorach.
Pierścień
gumowy
2011-05-31
Maciej Miniewicz
117
Naciąg wstępny
Ma na celu redukcję wysięgu ramion
kompensacyjnych typu „L”, „Z” lub „U”
oraz redukcję grubości poduszek
kompensacyjnych.
Szczególne zastosowanie w technologii
zimnego montażu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
118
Naciąg wstępny może być uzyskany w sposób
mechaniczny bądź termiczny.
DL/2
DL/2
Przykładamy siłę i spawamy
2011-05-31
Maciej Miniewicz
DL/2
119
Montaż armatury odcinającej
Źródło: PRIM Lublin
2011-05-31
Maciej Miniewicz
120
2011-05-31
Maciej Miniewicz
121
Odpowietrzenia na sieci preizolowanej
2011-05-31
Maciej Miniewicz
122
Odpowietrzenia systemu podwójnego
2011-05-31
Maciej Miniewicz
123
System zespolony rur podwójnych
Udoskonaleniem bezkanałowego układania sieci
ciepłowniczej jest system
zespolony rur podwójnych.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
124
System zespolony rur podwójnych
12 m
Pianka PUR
Powrót
Płetwa
Zasilanie
3m
2011-05-31
6m
Maciej Miniewicz
3m
125
Konstrukcja rur podwójnych
h
b
2011-05-31
Maciej Miniewicz
126
Korzyści:
1. Zmniejszenie wymiarów wykopu
2. Zmniejszenie pracochłonności
odtworzenia terenu
2011-05-31
Maciej Miniewicz
127
Roboty ziemne:
Odtworzenie nawierzchni:
2011-05-31
Maciej Miniewicz
128
3. Zmniejszenie strat ciepła w stosunku do
rur pojedyńczych
4. Obniżenie głębokości układania sieci z
uwagi na trójniki prostopadłe
2011-05-31
Maciej Miniewicz
129
Płetwy projektowane są na różnicę
temperatur DT=70… 80°C (isoplus, Prim
Lublin)
Maksymalna temperatura Tz=130 °C,
ciśnienie 25 bar, max różnica temperatur
DT=70 … 80 °C.
Maksymlane naprężenia osiowe sdop=190
N/mm2.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
130
Długość instalacyjna w rurach preizolowanych
zależy od wielu czynników, a w systemie rur
podwójnych dodatkowo od wytrzymałości
połączenia płetwami obu rurociągów,
względnie różnicy temperatury pomiędzy
zasilaniem i powrotem.
Długości instalacyjne w systemie rur
podwójnych są mniejsze niż w systemie rur
pojedyńczych.
2011-05-31
131
Maciej Miniewicz
Rury zasilająca i powrotna są ze sobą
połączone płetwami, stąd naprężenia
oblicza się dla temperatury w danej rurze
i średniej z temperatur konstrukcji
rurowej.
+
−
= ∙ ∙
−
= ∙ ∙
2
2
+
−
= ∙ ∙
−
= ∙ ∙
2
2 132
2011-05-31
Maciej Miniewicz
Obliczanie siły
= ∙ ∙( −
= ∙ ∙( −
)∙
)∙
Siłę od wydłużeń termicznych w układzie rur
podwójnych obliczamy
= ∙ ∙
−
+ −
∙
+
= ∙ ∙
−
∙2∙
2
2011-05-31
Maciej Miniewicz
133
Obliczanie wydłużeń
+
∆ =∝∙ ∙
−
2
−
2∙
∙
∙2∙
Siła tarcia może być obliczona ze wzoru
= 4,5 ∙
2011-05-31
∙
Maciej Miniewicz
∙ [ ]
134
Metody układania:
1. Samokompensacji
typu L, Z, U
Dł. Prostego odcinka
LLinst obliczone
dla sdop=190 N/mm2
Dla H=1,0 m
2011-05-31
Maciej Miniewicz
135
2. Z podgrzewem wstępnym
Temperaturę podgrzewu dla systemu rur
podwójnych wyznaczamy ze wzoru
0,5 ∙
+
+
=
2
Np.. Dla Tz/Tp=130/70 Tpodg=55°C
Rury podwójne zachowują się tak jakby obie
miały jednakową temperaturę.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
136
Układanie rurociągów
1. Ukosowanie – kąt 3°co 6 m
2. Gięcie elastyczne
dz, mm 2x33,7
2x42,4
2x48,3
2x60,3
2x76,1 2x88,9 2x114,6
rmin, m
34,4
43
49
68,8
86
114,6
137,5
max, °
20
16
14
10
8
6
5
2011-05-31
Maciej Miniewicz
137
Odgałęzienia
Budynek
>12m
Linst
12m
2011-05-31
Poduszka 1m,
g=40mm
Maciej Miniewicz
138
Odgałęzienia (półkompensator)
Odgał.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
139
Kształtki przejściowe z
systemu podwójnego na
pojedyńczy
2011-05-31
Maciej Miniewicz
140
Przejście z systemu podwójnego na
pojedyńczy
1,5 m
3m
Max 6 m
1,5 m
Typu „Z”
2011-05-31
Trójnik 45/90°
Maciej Miniewicz
141
Odgałęzienia
1,5 m
Max 6m
Max 6 m
1,5 m
Typ „Z”
2011-05-31
Trójnik 45/90°
Maciej Miniewicz
142
Projektowanie sieci ciepłowniczych
preizolowanych
 W celu poprawy konkurencyjności sektora ciepłowniczego
poprzez obniżenie nakładów inwestycyjnych na budowę sieci
ciepłowniczych, konieczne staje się dokładniejsze poznanie
granic wytrzymałościowych sieci oraz współczynników
bezpieczeństwa (M) dla stosowanych materiałów.
Należy zwrócić większą uwagę na zagadnienia wpływające na
funkcjonowanie sieci. W złożonych przypadkach gwarancją
prawidłowego zaprojektowania układu sieci powinno być
sprawdzenie obliczeń za pomocą programów komputerowych.
Aktualizacja: 2011-01-08
Ogrzewnictwo i ciepłownictwo 2
143
Techniki układania rur. Podział
Układanie sieci ciepłowniczej preizolowanej
Na zimno
Z podgrzewem wstępnym
Metoda samokompensacji
Bez kompensatorów
Metoda montażu zimnego
Z kompensatorami
Metoda montażu zimnego z
ograniczeniem temp do 85°C
144
Techniki układania rur.
 Układanie na zimno
Technika
Korzyści
Wady
Sieci niskoparametrowe
Tz  85 °C
Niewielkie naprężenia
Wykop zasypujemy po ułożeniu
Ograniczona temperatura
zasilania
Samokompensacji
Naprężenia nie przekraczające
naprężeń dop. 150 Mpa
Ograniczenia dla odcinków
prostych
Konieczność stosowania
kompensacji L, Z, U
Montażu zimnego
Ograniczona liczba wymaganych
elementów kompensacyjnych
Naprężenia na granicy
plastyczności materiału
Możliwość wyboczenia
rurociągu
Specjalne wymagania np.
odnośnie odgałęzień
145
Techniki układania rur.
 Z podgrzewem wstępnym
Technika
Korzyści
Wady
Podgrzew wstępny
Naprężenia nie przekraczające
naprężeń dopuszczalnych
Małe wydłużenia osiowe
Krótsze ramiona kompensacyjne
Wykop musi pozostać
niezasypany do zakończenia
podgrzewu
Konieczność stosowania
źródeł ciepła do podgrzania
rurociągu
Podgrzew wstępny z
zastosowaniem
kompensatorów
Ograniczenie ramion
kompensacyjnych
Wykop może być zasypany za
wyjątkiem miejsc z
kompensatorami
Wykop w miejscach zabudowy
kompensatorów musi
pozostać niezasypany do
zakończenia podgrzewu
146
Techniki układania rur. Układanie na zimno.
Układanie na zimno z ograniczeniem temperatury
Tz85 °C
= ·
x
= ·∆
dop
= · ·∆
AGFW FW 401
∆ = 85 − 10 = 75℃
Lmax
Lx
L
147
 Dla rury stalowej ze stali St 37.0 i temperatury
Tz=85°C współczynnik bezpieczeństwa M=1,1
Temperatura
Moduł sprężystości E
Współczynnik 
Granica plastyczności Re
85 °C
207,9 MPa
1,24 10-5 1/K
216,5 MPa
Współczynnik bezp. M
1,1
Naprężenia dop. dop
195 MPa
148
 Naprężenia dopuszczalne obliczone przy współ.
bezp. M= 1,1
=
=195 MPa
 Naprężenia od wydłużeń termicznych dla
DT=75°C
=
∙
∙ ∆ = 193
∆ =85-10=75°C
149
 Dla temperatur zasilania Tz85 °C

≤
 Nie ma ograniczenia na długość odcinków
prostych sieci preizolowanej L  Lmax
150
UPS
Strefa poślizgu
L > Lmax
Odcinek zahamowany przez tarcie
th < dop
UPS
Strefa poślizgu
195 MPa
151
Montaż na zimno.
 Brak ograniczeń na długość odcinków prostych
 Naprężenia są bliskie granicy plastyczności i
osiągają wartość =300 MPa dla temperatury
Tz=130 °C dla stali St 37.0
 Max średnica dla rur ze stali St37.0 – dn300
 Dla większych średnic i wyższych temperatur
(131…155°C) stosować rury o lepszej jakości ze stali
St52.0
152
Montaż na zimno.
 Zasady jakie należy przestrzegać przy układaniu rur
metodą montażu zimnego:
1. Wymagane jest stosowanie elementów
kompensacyjnych i bezwzględnie poduszek
kompensacyjnch, ze względu na 3..4 krotnie
większe wydłużenia termiczne
2. Wymagane są naprężenia wstępne w rurociągu
(naciąg mechaniczny lub termiczny)
153
Montaż na zimno.
3. Wymagane jest stosowanie specjalnych trójników
(T) wg DIN 2615 lub kołnierzy wzmacniających w
miejscach odgałęzienia
4. Wymagane jest specjalne wymiarowanie redukcji
rurociągów
5. Wymagane jest przeliczenie każdego przyłącza do
sieci inne dla strefy zahamowania i inne dla strefy
poślizgu- możliwe są sytuacje, że odgałęzienie nie
będzie
wykonane
Aktualizacja:
2011-01-08 mogło byćOgrzewnictwo
i ciepłownictwo 2
154
Montaż na zimno.
6. Wymagana jest stała kontrola jakości podłoża, na
którym układana jest sieć
7. Zagłębienie rurociągów musi być określone w
dokumentacji projektowej, a każda zmiana wymaga
sprawdzenia
8. Nie stosuje się rzeczywistych punktów stałych ze
względu na bardzo duże siły
155
Montaż na zimno.
9. Należy stosować mufy o podwyższonej
wytrzymałości
10. Niedopuszczalne jest ukosowanie rurociągów,
dopuszczalne odchylenia nie powinny przekraczać
0,25°
11. Należy zwracać uwagę na równoległe układanie
sieci preizolwanych z inną infrastrukturą (także
drzewami), aby nie nastąpiło wyboczenie rurociągu
Aktualizacja:
2011-01-08
Ogrzewnictwo
i ciepłownictwo 2
156
wskutek
destabilizacji
gruntu
Montaż na zimno.
12. Układanie równoległe innych sieci musi być
realizowane z najwyższą starannością, aby nie
doprowadzić do destabilizacji gruntu i wyboczenia
bądź pęknięcia rurociągu (szczególnie podczas jego
odkopywania w miejscach największych naprężeń).
157
Metoda samokompensacji.
W metodzie samokompensacji, długość prostego
odcinka rurociągu pomiędzy dwoma pkt swobodnymi
nie może być większa niż dwie długości instalacyjne
≤2∙
L  Li
L  2 Li
158
UPS
UPS
UPS
UPS
Li
Długość instalacyjna zależy od Tmax , średnicy płaszcza
rury Dz, i zagłębienia Ogrzewnictwo
H
i ciepłownictwo 2
159
Naprężenia w rurociągu
∆
=
=
∙
=
∙∆
/
= 2,52 ∙ ∆ Aktualizacja: 2011-01-08
160
 Wydłużenie rurociągu
∆ =∝∙ ∙ (
−
)
UPS
=1,25 10-5 1/K
161
 Siła tarcia działająca na rurociąg
H
FG
=
∙(
+
)
FM
162
 Współczynnik tarcia m
d
= tan
Kąt tarcia między rurociągiem a gruntem d zależy od
kąta tarcia wewnętrznego materiału podłoża
piaskowego f.
163
Obliczenia wytrzymałościowe.
 Dla kąta tarcia wewnętrznego f=32,5° i masy
właściwej gruntu r=19 kN/m3, kąt d=21,67°, stąd
współczynnik tarcia m=0,4.
164
Obliczenia wytrzymałościowe
Siła tarcia
Kąt tarcia wewnetrznego
gruntu
f=
32,5°
Współczynnik parcia gruntu
Ko=
0,46
Średnica płaszcza rurociągu
Dz=
0,25m
Zagłębienie rurociągu (do osi)
Z=
0,8m
Gęstość gruntu (w kN/m3)
r=
Współczynnik tarcia
m=
Siła tarcia
F
=1−
Z
18000N/m3
Dz
0,4
3307,4N/m
=
∙
∙
∙
∙
∙
1+
2
165
Długość
instalacyjna
Naprężenia
dopuszczalne
Średnica
rurociągu
sdop
dz
168,3mm
Powierzchnia przekroju
Długość
instalacyjna
A
2065mm2
Li
93,7m
150N/mm2
=
∙
166
167
DLo
168
Przykład trasy sieci o średnicy dz x g/Dz=88,9x3,2/200
mm, (izolacja +), ułożonej na głębokości H=1,0 m,
temperatura Tmax=130 °C.
169
 Długość instalacyjna Li=39,1 m
170
 Wydłużenie odcinków sieci
171
Przykład trasy sieci o średnicy dz x g/Dz=88.9x3,2/200
(izolacja +), H=1,0 m Li=39,1 m
UPS
DL=26mm
20m
UPS
37m
DL=43mm
UPS
30m
37m
DL=43mm
DL=37mm
30m
DL=37mm
DLc=80mm
UPS
DLc=63mm
172
Techniki układania rur. Układanie z
podgrzewem wstępnym.
Technika podgrzewu wstępnego polega na podgrzaniu
ułożonego w wykopie i niezasypanego rurociągu do
temperatury odpowiadającej, a następnie jego
zasypaniu przy temp. podgrzewu
−
= +
= +∆
2
Dla Tmax=130 °C, To=10°C Tpodg=70°C
Naprężenia jakie wystąpią w rurociągu nie przekroczą
naprężeń dopuszczalnych.
173
 Idea podgrzewu wstępnego
DT=60°C
DT=60°C
To=10°C
Tpodg=70°C
sa=-150 MPa
sa=0 MPa
Tmax=130°
C
sa=+150 MPa
= 2,52 ∙ 60 = 151,2
174
 W odcinku środkowym występuje równowaga sił, a
więc odcinek ten nie wydłuża się – strefa
zahamowana przez tarcie
Strefa
poślizgu
Strefa zahamowana przez tarcie
sdop=190 MPa
sdop=100 - 188 MPa
175
Wartości naprężeń w zależności od temperatury Tmax i
Tpodg
Tmax
Tpodg
s
140
120
90
75
65
50
189
164
126
176
Założenia do projektowania
Maksymalna temperatura robocza Tmax=140 °C
Temperatura podgrzewu wstępnego Tpodg={50 do 75}
Temperatura gruntu To=10°C
Maksymalne dopuszczalne naprężenia sdop=190 Mpa
Stała wielkość naziomu na całym odcinku poddawanym
podgrzewowi
Równomierne zagęszczenie podłoża gwarantujące stałą
wartość siły tarcia
177
 Wymagane jest obliczenie odgałęzień ze względu na
osłabienie przekroju rury
 Redukcja średnicy w strefie zahamowanej przez
tarcie o jedną dymensję
 Przy prowadzeniu równoległym innych sieci przed ich
rozkopaniem należy bezwzględnie obniżyć
temperaturę w sieci ciepłowniczej do poziomu
podgrzewu wstępnego.
178
 Wydłużenie sieci liczymy jak dla wydłużenia
swobodnego, przyjmując różnicę temperatur
odpowiadającą temp. podgrzewu wstępnego Tpodg i
temp. otoczenia (gruntu) To.
 Tarcie rurociągu o podłoże piaskowe można
zaniedbać.
 Jednym ze sposobów zmniejszenia tarcia jest
uniesienie rurociągu.
179
podgrzewem wstępnym i kompensatorami.
 Metoda podgrzewu wstępnego z kompensatorami
Metoda ta jest kombinacją kompensacji wydłużeń i
podgrzewu wstępnego.
W metodzie tej nie stosuje się poduszek piankowych,
za wyjątkiem odgałęzień.
Przed wykonaniem podgrzewu wstępnego rury są
zasypywane za wyjątkiem miejsc z zabudowanymi
kompensatorami.
180
 Odległość pomiędzy dwoma kompensatorami nie
może być większa niż długość instalacyjna Li.
 Odległość pomiędzy kompensatorem a pkt stałym nie
może być wieksza niż ½ Li.
Strefa zahamowana
½L
L
≤
½L
s180 MPa
praca
Naprężenia wstępne
181
 Wydłużenie zaabsorbowane przez kompensator
∆ = 0,5 ∙ ∙ ∙ (
− )
Połowa z całkowitego wydłużenia rurociągu
Dodatkowe wymagania
Stałe zagłębienie (stała wielkość naziomu).
Równomierne zagęszczenie podłoża (stała siła tarcia).
182
System monitorowania szczelności sieci
PN-EN 14419:2009 – Sieci ciepłownicze.
System preizolowanych zespolonych rur do
wodnych sieci ciepłowniczych układanych
bezpośrednio w gruncie. System kontroli i sygnalizacji
zagrożenia stanów awaryjnych.
183
System monitorowania szczelności
sieci
Stosowane są trzy rodzaje systemów
monitorowania wg kryterium rodzaju
pomiaru lokalizującego usterki:
1. Pomiar opóźnienia impulsu (system 1)
zwany nordyckim
2. Pomiar oporności (system 2)
3. Pomiar impulsowy (system 3)
2011-05-31
Maciej Miniewicz
184
sieci
Pomiar opóźnienia impulsu (system 1)
Znalezienie usterki, zwarcia, lub przerwania
przewodu kontrolnego, następuje dzięki
pomiarowi impulsu, który jest wysyłany przez
przyrząd. Jakakolwiek zmiana w stosunku do
stanu odniesienia jest częściowo lub całkowicie
odzwierciedlona w charakterystyce impulsu.
Odległości mogą zostać zmierzone poprzez
analizę charakterystyki opóźnienia impulsu.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
185
sieci
Przewód miedziany
Przewód miedziany
ocynowany (srebrny)
2011-05-31
Maciej Miniewicz
186
sieci
Pomiar oporności (system 2)
Za pomocą przewodu oporowego mierzy się
zawilgocenie pianki PUR. Miejsce wystąpienia
stanu innego niż stan odniesienia (brak wilgoci),
określane jest przy użyciu dzielnika napięcia,
który nie przenosi żadnych obciążeń
elektrycznych. Przewody kontrolne w przypadku
tego systemu, to chromoniklowy (NiCr) przewód
czujnikowy (w czerwonej, perforowanej osłonie)
oraz przewód powrotny (Cu) (pokryty izolacją w
2011-05-31
187
Maciej Miniewicz
kolorze zielonym).
sieci
Przewód czujnikowy ma oporność 5,7 W/m,
jest pokryty izolacją teflonową, gęsto
perforowaną (czerwony). Przewód
powrotny, miedziany, o przekroju 1,5
mm2, pokryty jest izolacją na całej
długości (zielony).
2011-05-31
Maciej Miniewicz
188
sieci
System 1 – sposób monitorowania i
wykrywania usterek
Wykrywanie usterek
(zawilgocenie, przerwy w obwodzie)
przez ciągły pomiar oporności
Lokalizacja usterek
Za pomocą reflektrometra na podstawie
sygnału impulsowego.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
189
sieci
Pojedynczy obwód pomiarowy może służyć
do kontroli 7000 m przewodu, co
odpowiada długości 7000 lub 3500 m
rurociągu – w zależności od sposobu
łączenia przewodów w rurach.
System może być wysoko- (LOGSTOR) lub
niskorezystancyjny (ABB). W drugim
przypadku wymagane jest stosowanie
podkładek
z
filcu
w
złączach.
2011-05-31
190
Maciej Miniewicz
sieci
Standardowa oporność izolacji wynosi
10MW/km przy pomiarze prądem stałym 24V.
Dla systemu wysokorezystancyjnego sygnalizacja
stanu awaryjnego wystąpi przy spadku oporności do
20 kW, podczas gdy dla niskorezystancyjnego już
przy 200 W przy pomiarze prądem stałym, do nawet
120 W przy pomiarze prądem zmiennym.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
191
sieci
System 2
Działa podobnie jak system 1, jednak do
lokalizacji usterek stosuje się metodę
polegającą na pomiarze napięcia.
Przewód NiCr charakteryzuje się dużą
opornością.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
192
sieci
Przewody stosowane w systemie 2
(rezystancyjnym)
Źródło: FINPOL ROHR LTD
2011-05-31
Maciej Miniewicz
193
sieci
Przykład pętli pomiarowej
2011-05-31
Maciej Miniewicz
194
sieci
Zasada prowadzenia nadzoru
=
∙
+
2011-05-31
Maciej Miniewicz
195
sieci
Zasada lokalizacji
2011-05-31
Maciej Miniewicz
196
sieci
Odległość od miejsca uszkodzenia ustalana
jest na podstawie całkowitej dł. odcinka
rury z uwzględnieniem szeregowego
połączenia pętli czujnikowej. Przewód
powrotny traktowany jest jako dł. zerowa.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
197
sieci
Dedektory mogą być 1 – i 2-kanałowe.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
198
sieci
Krzyżowanie przewodów w trójnikach
2011-05-31
Maciej Miniewicz
199
sieci
2011-05-31
Maciej Miniewicz
200
sieci
Idea działania systemu
Rx1
Rx2
Ux
2011-05-31
Maciej Miniewicz
201
sieci
Projektowanie systemu monitorowania sieci
Podstawą zaprojektowania systemu monitoringu
danej sieci jest określenie zadań, jakie dany
system ma spełniać. Następnie należy określić
podział systemu na sekcje oraz przygotować
schemat okablowania.
Na koniec należy rozrysować schematy systemu
monitorowania, zweryfikowane po ułożeniu sieci
ciepłowniczej po to, by stanowiły odniesienie do
rzeczywistej sytuacji.
2011-05-31
202
Maciej Miniewicz
sieci
Niezbędne dane do zaprojektowania
monitoringu
1. Schemat połączeń spawanych na rurociągach
2. Schematy poszczególnych sekcji, z podanymi
długościami, specyfikacjami
elementów składowych i ich wymiarami.
3. Dane dot. zakończeń przewodów alarmowych
w budynkach
2011-05-31
Maciej Miniewicz
203
sieci
4. Informacje na temat przyrządów
pomiarowych i okablowania
5. Schemat całej instalacji monitoringu,
powstały na podstawie schematu
sieci rurociągów
2011-05-31
Maciej Miniewicz
204
Macierz decyzyjna wyboru systemu
układania sieci
W pierwszym kroku poszukiwania decyzji
wybieramy strukturę sieci.
Podstawowym kryterium są nakłady
inwestycyjne, bezpieczeństwo zaopatrzenia
w ciepło i możliwość rozbudowy.
Nakłady finansowe i bezpieczeństwo dostawy
ciepła/rozbudowa są przeciwstawne, tzn.
wymagane jest znalezienie pewnego
optimum.
2011-05-31
205
Maciej Miniewicz
układania sieci
Dla małych systemów lokalnych najczęściej
znajdzie zastosowanie sieć promieniowa
lub metoda pętlicowa szeregowa (jeden
przewód połączeniowy), natomiast dla
dużych sieci także sieć pierścieniowa.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
206
układania sieci
2011-05-31
Maciej Miniewicz
207
układania sieci
Wybór systemu rurociągów może wynikać z
maksymalnej temperatury zasilania w sieci
i korzystnych średnic nominalnych.
Wyboru można dokonać posługując się
zamieszczonymi tabelami.
2011-05-31
Maciej Miniewicz
208
układania sieci
2011-05-31
Maciej Miniewicz
209
układania sieci
2011-05-31
Maciej Miniewicz
210
Straty energii
Rury pojedyncze wg PN EN 13941
2011-05-31
Maciej Miniewicz
211
Straty energii
Straty ciepła w rurociągu zasilającym
i powrotnym, Φ f i Φ r , można obliczyć
za pomocą wzorów:
Φ =
∙
−
−
∙
−
Φ =
∙
−
−
∙
−
Φ +Φ =2∙
2011-05-31
−
Maciej Miniewicz
∙
+
2
−
212
Straty energii
Dla rurociągów o symetrycznej konstrukcji
+
=
+
−
=
−
2011-05-31
+
=
Maciej Miniewicz
−
1
+ +
213
Straty energii
Opór gruntu
=
1
2∙
ln
∙
4∙
Opór izolacji
=
2011-05-31
1
2∙
∙
Maciej Miniewicz
ln
214
Straty energii
Opór cieplny między rurociągami
1
2∙
=
ln 1 +
2∙ ∙
+
M – odległość między rurociągami
2011-05-31
Maciej Miniewicz
215
Straty energii
Przykład
2011-05-31
Maciej Miniewicz
216
Analiza ekonomiczna grubości izolacji
3 rodzaje izolacji
Jednostkowe straty ciepła
Straty ciepła
Ilość ciepła w sezonie
grzewczym
Koszty strat ciepła
Nakłady inwestycyjne
Prosty okres zwrotu
2011-05-31
Maciej Miniewicz
217
Dziękuję za uwagę
2011-05-31
Maciej Miniewicz
218

Sieci ciepłownicze - projektowanie

Transkrypt

Podobne dokumenty

Informacja o obchodach DNI ŁASINA