1  

ETAPA II - Calculul hidraulic al unei reţele de termoficare

Un sistem de termoficare cu apă fierbinte este alcătuit din instalaţiile de transfer de căldură, amplasate de obicei în centrale electrice de termoficare (CET) sau în centrale termice (CT), sub formă de boilere şi cazane de apă fierbinte, din instalaţiile de pompare, din reţeaua de conducte propriu-zisă, constând din conducte magistrale de ducere şi întoarcere, din punctele termice (PT), în care se face transferul căldurii în reţelele consumatorilor şi din aparatele termice ale consumatorilor. Reţelele de termoficare formează în general sistem închise bitubulare de conducte, în care transferul de căldură se realizează în unul sau mai multe puncte ale reţelei. Regimul hidraulic al reţelei este determinat de debitul şi presiunea apei, precum şi de caracteristicile hidraulice ale elementelor componente.

Elementele necesare pentru efectuarea calculului hidraulic şi a regimului hidraulic al reţelelor de termoficare cu apă sunt următoarele: schema şi configuraţie reţelei; schema de preparare a apei fierbinţi la sursă (CET sau CT); debitele termice de calcul ale consumatorilor; parametrii iniţiali ai agentului termic; dezvoltarea în perspectivă a cererilor de căldură ale consumatorilor pentru o etapă dată, pentru care se face dimensionarea reţelei.

Pe baza rezultatelor calculului hidraulic se pot rezolva următoarele probleme: elementele economice ale reţelei de termoficare (investiţii, consum de metal, volum de lucrări de execuţie) ; alegerea numărului şi a caracteristicilor pompelor de circulaţie, de adaos şi de presiune statică din CET sau CT; alegerea schemelor de racordare a consumatorilor la reţeaua de termoficare şi a echipamentului de automatizare şi control ; stabilirea regimurilor de funcţionare ale reţelei de termoficare.

Prin calculul hidraulic de dimensionare se determină diametrele conductelor reţelei şi pierderile de presiune pe fiecare tronson, fiind date debitele de agent termic transportat. Prin calculul hidraulic de verificare sc stabileşte capacitatea de transport şi repartiţia debitelor la o reţea existentă, se verifică funcţionarea unei reţele într-o etapă intermediară de dezvoltare sau se verifică funcţionarea reţelei în caz de avarie.

Regimul hidraulic al unei reţele de termoficare reprezintă modul de repartiţie a presiunilor în toate punctele reţelei la un moment dat. în acest scop, pe baza calculului hidraulic se întocmesc graficele de distribuţie a presiunilor în reţea în regim dinamic (de funcţionare) şi în regim static. Regimul dinamic se caracterizează prin diferenţa de presiune disponibilă în fiecare punct al reţelei între conducta de ducere şi conducta de întoarcere şi prin înălţimea de pompare a instalaţiilor din CET, CT sau din staţiile intermediare. Regimul static este definit prin presiunea statică în reţea şi prin înălţimea de pompare pentru menţinerea acestei presiuni.

Graficele de repartiţie a presiunilor se întocmesc atât pentru regimul normal de funcţionare, cât şi în caz de avarie, pentru etapa de perspectivă şi etapele intermediare de dezvoltare. Cu ajutorul acestor grafice se stabilesc următoarele elemente: racordarea instalaţiilor consumatorilor de căldură la reţeaua de termoficare; măsurile de echilibrare hidraulică a reţelei de termoficare; dimensionarea racordurilor şi a diafragmelor de laminare, in vederea consumării disponibilului de presiune în punctul de racord.

2  

Etapele calculului hidraulic de dimensionare a unei reţele de termoficare sunt următoare:

— calculul debitelor de apă fierbinte ale consumatorilor, pe baza sarcinilor termice de calcul şi a temperaturilor nominale ale apei în conducta de ducere şi în cea de întoarcere ;

— trasarea grafică a schemei conform poziţiei pe teren a surselor de căldură şi a consumatorilor; specificarea pentru fiecare tronson de conducte a debitului de apă, lungimii şi diametrului nominal;

— determinarea lungimilor echivalente ale rezistenţelor locale, stabilirea pierderilor specifice de presiune, calculul pierderilor totale de presiune, pornind de la CET sau CT către ultimul consumator;

— trasarea graficului de repartiţie a presiunilor pentru conducta de ducere şi de întoarcere, ținând seama de profilul şi de înălţimile clădirilor racordate la reţea; pe baza acestor elemente se aleg schemele de racordare a consumatorilor, mărimea şi locul de amplasare a staţiilor de pompare.

Calculul hidraulic de dimensionare:

Datele de calcul vor fi centralizate într-un tabel de forma celui prezentat mai jos:

Tronsonul Gh Gh Diametrul conductelor

Lungimile conductelor

v Pierderi de presiune

Δpexc

Dn De x s L Lech Lc Δps Δptot

[kg/h] [t/h] [mm] [m] [m] [m] [m/s] [Pa/m] [Pa] [Pa] Magistrală Distribuţie Branşament

La alegerea diametrelor se utilizează, de regulă, diagrame de calcul, ca cele prezentate în figura 3.1, de mai jos.

În scopul obţinerii stabilităţii hidraulice a reţelei se recomandă ca diametrul conductelor să se aleagă astfel încât pierderea de sarcină specifică să se înscrie într-un anumit domeniu recomandat în funcţie de tipul tronsonului:

30…60 [Pa/m] pentru tronsoanele de conducte magistrale; 80…100 [Pa/m] pentru tronsoanele de conducte de distribuţie; 150…300 [Pa/m] pentru tronsoanele de conducte de branşamente;

Datorită diametrelor mari ale conductelor, care caracterizează o reţea de termoficare şi a curgerii deplin turbulente prin acestea, vitezele de circulaţie recomandate se situează în intervalul 0,5…3 [m/s].

Pentru acest proiect conductele se vor considera ca date de curând în exploatare şi pentru aceste condiţii corespunde o rugozitate echivalentă ke= 0,2 mm.

Lungimea echivalentă Lech reprezintă suma lungimilor rezistenţelor locale de pe tronsonul considerat, iar în cazul de faţă se va considera ca fiind 20% din valoarea lungimii reale L.

3  

Lungimea de calul Lc cumulează cele două lungimi Lc=L+Lech [m].

Fig.3.1. Nomograme pentru determinarea pierderilor liniare de sarcină pentru conducte de oţel

4  

Presiunea excedentară Δpex pe un tronson se determină ca diferenţă între pierderea de presiune pe cel mai dezavantajat circuit plus pierderea pe ultimul consumator şi pierderea de presiune de la sursă până la ultimul consumator de pe acel tronson plus pierderea de presiune a acestuia.