Echipamente Si Instalatii Termice

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

INGINERIE ENRGETIC

2009

Echipamente i instalaii termice

BLAGA CASIAN-ALIN

cuprins

- 1 -

Cuprins

Capitol I. ........................................................................................................................... - 3 - 1 Noiuni introductive .................................................................................................. - 3 -

1.1 Noiunea de energie ............................................................................................ - 3 - 1.2 Energia n activitatea uman .............................................................................. - 4 - 1.3 Evoluii i prognoze privind cerere de energie la nivel mondial ....................... - 7 - 1.4 Prevenirea polurii mediului prin reducerea consumului de energie provenit din arderea combustibililor fosili ...................................................................................... - 11 - 1.5 Concluzii .......................................................................................................... - 12 -

Capitolul II ...................................................................................................................... - 13 - 2 Principalii consumatori de energie termic ............................................................ - 13 -

2.1 Clasificarea consumatorilor dup necesarul de energie termic ...................... - 14 - 2.2 Clasificarea consumatorilor dup zona demografic ....................................... - 15 -

Capitolul III ..................................................................................................................... - 24 - 3 Utilizarea combustibililor fosili pentru producerea energiei termice ..................... - 24 -

3.1 Producerea centralizat a energiei termice ....................................................... - 24 - 3.2 Producerea de energie pentru consumatori zonali, locali i rezideniali .......... - 49 - 3.3 Strategia naional privind producerea centralizat a energiei termice ........... - 58 -

Capitolul IV .................................................................................................................... - 64 - 4 Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. ............................................... - 64 -

4.1 Poluarea aerului ................................................................................................ - 65 - 4.2 Poluarea solului ................................................................................................ - 71 - 4.3 Poluarea apei .................................................................................................... - 75 - 4.4 Combaterea polurii mediului nconjurtor; - 76 -

Capitolul V. ..................................................................................................................... - 85 - 5 Surse regenerabile de energie utilizabile pentru nclzirea spaiilor ...................... - 85 -

5.1 Energia solar ................................................................................................... - 94 - 5.2 Energia eolian ............................................................................................... - 101 - 5.3 Biomasa si biocombustibilii ........................................................................... - 104 - 5.4 Energia geotermal ......................................................................................... - 105 -

Capitolul VI. ................................................................................................................. - 122 - 6 Utilizarea energiilor regenerabile pentru nclzire ............................................... - 122 -

6.1 Utilizarea sistemelor monoagent de nclzire ................................................ - 122 - 6.2 Utilizarea sistemelor hibride de nclzire ....................................................... - 137 -

Capitolul VII ................................................................................................................. - 153 - 7 Concluzii ............................................................................................................... - 153 - 8 Bibliografie ........................................................................................................... - 155 -

Capitol I. Noiuni introductive

- 3 -

Capitol I.

1 Noiuni introductive

1.1 Noiunea de energie La nivelul actual de cunotine i dezvoltare tehnologic, se consider c universul

care ne nconjoar exist sub dou forme: de substan (materie) i cmp de fore. Materia este caracterizat prin dou mrimi fundamentale: masa i energia. Masa este msura ineriei i a gravitaiei, iar energia este msura scalar a micrii materiei. Cea mai general definiie, prezint energia ca msur a micrii materiei. Conform relaiei dintre mas i energie, oricrei forme de energie a unui sistem fizic i corespunde o mas inert a

sistemului, conform relaiei lui Einstein: 2cmE =, unde m este masa sistemului, iar c este

viteza luminii n vid. De subliniat c masa nu este o energie, ci o mrime asociat acesteia. Energia este o funcie de stare i nimic altceva; energia este o mrime de stare a unui sistem fizic. Energia definete calitatea schimbrilor i proceselor care au loc n univers, ncepnd cu deplasarea n spaiu i terminnd cu gndirea. Unitatea i legtura formelor de micare a materiei, capacitatea lor inepuizabil de transformare reciproc, au permis msurarea diferitelor forme ale materiei printr-o msur comun: energie.

Energia este unul dintre cele mai importante concepte fizice descoperite de om. nelegerea corect a noiunii de energie constituie o condiie necesar pentru analiza sistemelor energetice i a proceselor energetice.

Din punct de vedere tiinific, energia este o mrime care indic capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic cnd trece printr-o transformare din starea sa ntr-o alt stare aleas ca stare de referin. Cnd un sistem fizic trece printr-o transformare, din starea sa n starea de referin, rmn n natur schimbri cu privire la poziia sa relativ i la proprietile sistemelor fizice din exteriorul lui, adic: schimbarea poziiei, vitezei, schimbarea strii termice, schimbarea strii electrice, magnetice, att ale lui ct i ale sistemelor din exteriorul su. Efectele asupra sistemelor externe se numesc aciunile externe ale sistemului n cursul transformrii.

n funcie de diferite criterii, se vorbete despre diverse tipuri de energie. Din punctul de vedere al sistemul fizic cruia i aparine, exist:

energie hidraulic, care, la rndul ei, poate proveni din energia potenial a cderilor de ap i mareelor, sau din energia cinetic a valurilor;

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru nclzire

- 4 -

energie nuclear, care provine din energia nucleelor i din care o parte poate fi eliberat prin fisiunea sau fuziunea lor;

energie de zcmnt, care este energia intern a gazelor sub presiune acumulate deasupra zcmintelor de iei;

energie chimic, care este dat de potenialul electric al legturii dintre atomii moleculelor,

energie de deformaie elastic, care este energia potenial datorit atraciei dintre atomi;

energie gravitaional, care este energia potenial n cmp gravitaional.

Dup sursa de provenien, poate fi: energie stelar,

energie solar, energia combustibililor fosili,

energie hidraulic, energie eolian,

energie geotermal, energie nuclear.

Dup faptul c urmeaz sau nu un ciclu se clasific n: energie neregenerabil, care este energia obinut resurse epuizabile,

cum sunt considerate combustibilii fosili i cei nucleari; energie regenerabil, prin care se nelege energia care se poate

exploata ciclic, la diferite scri de timp estimate sau cunoscute, energie considerat inepuizabil, sub form de energie electric (conversie direct), termic (nclzire direct), hidraulic, eolian, sau cea provenit din biomas.

Dup modul de manifestare a energiei se vorbete despre energie mecanic, energie electric, energie luminoas.

Dup purttorul de energie se vorbete de energie termic, energie electric, etc.

1.2 Energia n activitatea uman Energie electric este un termen general care cuprinde o varietate de fenomene care

rezult din prezena i fluxul de sarcin electric. Acestea includ fenomene naturale uor de recunoscut, cum ar fi fulgerele, de electricitate static, dar, n plus, sunt concepte mai puin


- 5 -

familiare, cum ar fi cmpul electromagnetic i de inducie electromagnetic. n uz general, conceptul "de energie electric" este adecvat pentru a se referi la o

serie de efecte fizice. Din punct de vedere tiinific, termenul este vag, putnd fi explicat mai precis prin definirea urmtorilor termeni:

Sarcin electric - o proprietate a unor particule subatomice, care determin interaciunile lor electromagnetice. Materia ncrcat electric este influenat de, i produce, cmpurile electromagnetice.

Curentul electric - o micare determinat de fluxul de particule ncrcate electric

Cmp electric - este produs de o sarcin electric aflat n micare. Potenial electric - capacitatea unui cmp electric de a realiza o

aciune de atracie sau respingere asupra unei sarcini electrice. Electromagnetism - o interaciune fundamental ntre cmpul

magnetic i cmpul electric.

Energia electric prezint o serie de avantaje n comparaie cu alte forme de energie, i anume:

- producerea energiei electrice n centrale electrice are loc n condiii economice avantajoase;

- energia electric poate fi transmis la distane mari prin intermediul cmpului electromagnetic, fie direct prin mediul nconjurtor, fie dirijat prin linii electrice;

- energia electric poate fi transformat cu randamente foarte mari n alte forme de energie;

- energia electric poate fi divizat i utilizat n pari orict de mici, dup necesiti.

Dezavantajul major pe care l prezint energia electric n comparaie cu alte forme ale energiei const n aceea c nu poate fi nmagazinata dect n condiii speciale i cu costuri investiionale foarte ridicate. Energia electric trebuie produs n aceeai cantitate ct este cerut i utilizat de consumatori. Energia electric rezult n urma conversiei unei alte forme de energie n energie electric cum ar fi:

- transformarea energiei chimice a combustibililor n turbine cu aer, gaz, motoare cu ardere intern;

- transformarea energiei poteniale sau cinetice a apelor;

- transformarea energiei atomice;


- 6 -

- transformarea altor forme de energie: maree, solar, eolian; Energia termic este energia coninut de un sistem fizic i care poate fi transmis

sub form de cldur altui sistem fizic pe baza diferenei dintre temperatura sistemului care cedeaz energie i temperatura sistemului care primete energie. Exemple: energia aburului, energia apei calde sau fierbini, energia gazelor calde etc.

Cldura este adesea confundat cu energia termic. Cnd un sistem termodinamic primete cldur, temperatura i energia sa termic crete, iar cnd cedeaz cldur, temperatura i energia sa termic scade. Cldura i energia termic doar par a fi sinonime. De fapt, n timp ce energia termic este o funcie de potenial, cldura este o form de schimb de energie. Un corp poate conine energie intern sub diferite forme, ns nu se poate defini noiunea de cldur coninut de un corp. De asemenea, n termodinamic, pentru studiul cldurii, n locul noiunii de energie termic, greu de definit, se prefer noiuni ca energie intern, lucru mecanic, entalpie, entropie, noiuni care pot fi definite exact fr a recurge la noiunea de micare molecular.

n fizic i termodinamic, cldura, simbolizat prin Q, este energia transferat ntre un sistem termodinamic i mediul nconjurtor, ntre dou sisteme termodinamice sau ntre diferite pri ale aceluiai sistem termodinamic, n cursul unei transformri termodinamice n care parametrii externi rmn constani. Transferul de cldur are loc sub influena unei diferene de temperatur. Principiul al doilea al termodinamicii stipuleaz c acest transfer se face de la sine doar de la temperatura mai nalt la temperatura mai joas. Exist trei ci pe care are loc fenomenul de transmitere a cldurii: conducia termic, convecia termic i radiaia termic. n general, ntr-un proces real de transmitere a cldurii apar toate cele trei moduri de transmitere a cldurii simultan, dar de multe ori cldura transmis prin unul sau chiar dou mecanisme este suficient de mic pentru a fi neglijabil.

Mecanisme de transmitere a cldurii : Trecerea cldurii de la un corp cu o temperatur nalt la o temperatur joas se numete transmiterea cldurii (transfer termic) i se cunosc trei mecanisme de transfer:

Transmiterea prin conducie termic, este mecanismul prin care cldura se transmite n interiorul unui corp indiferent de starea lui de agregare. Transmiterea cldurii prin conducie termic se realizeaz prin propagarea cldurii din aproape n aproape ntre particulele sistemului, pe baza ciocnirilor dintre acestea, cauzate de micarea lor liber n interiorul corpului sau a sistemului.


- 7 -

Transmiterea prin convecie termic, este modul n care cldura se transmite ntre un perete solid i un fluid (compresibil sau incompresibil) n micare liber sau forat. n funcie de natura micrilor macroscopice convecia poate fi:

Convecie liber, caracterizat prin faptul c micrile se fac sub aciunea forelor arhimedice, determinate de diferene de densitate.

Convecie forat, caracterizat prin faptul c micrile se fac sub aciunea altor fore.

Transmiterea prin radiaia termic, este de fapt radiaia electromagnetic care produce efecte termice n materiale atunci cnd energia termic radiat ajunge la nivelul materialului. Efectele termice semnificative sunt produse de radiaia electromagnetic din spectrul infrarou (lungimi de und = 0,36 0,78 m) si din spectrul vizibil (lungimi de und = 0,78 360 m).

1.3 Evoluii i prognoze privind cerere de energie la nivel mondial Intr-o economie din ce in ce mai globalizat, strategia energetic a unei ri se

realizeaz in contextul evoluiilor si schimbrilor care au loc pe plan mondial. Cererea totala de energie in 2030 va fi cu circa 50% mai mare dect in 2003, iar pentru petrol va fi cu circa 46% mai mare. Rezervele certe cunoscute de petrol pot susine un nivel actual de consum doar pn in anul 2040, iar cele de gaze naturale pana in anul 2070, n timp ce rezervele mondiale de huil asigur o perioad de peste 200 de ani chiar la o cretere a nivelului de exploatare. Previziunile indic o cretere economic, ceea ce va implica un consum sporit de resurse energetice.

Din punct de vedere al structurii consumului de energie primara la nivel mondial, evoluia si prognoza de referin realizat de Agenia Internaionala pentru Energie (IEA) evideniaz pentru urmtoarea decad o cretere mai rapid a ponderii surselor regenerabile, dar i a gazelor naturale. Se estimeaz c, aproximativ un sfert din nevoile de resurse energetice primare, la nivel global, vor fi acoperite n continuare de crbune. Concomitent cu creterea consumului de energie va crete i consumul de crbune. Datele centralizate de Consiliul Mondial al Energiei (CME) arat o cretere cu aproape 50 % a extraciei de crbune la nivel mondial n anul 2005 fa de anul 1980.

In figura 1 este evideniata evoluia cererii de energie, la nivel mondial.


- 8 -

Sursa: WEO 2006, OECD/IEA 2006

Figura 1.1 Evoluia cererii mondiale de energie

Creterea cererii de energie, combinata cu factori geopolitici, in special situaia din Orientul Mijlociu, au determinat n prima decad a secolului XXI creterea preului ieiului care a indus si creteri ale preurilor gazelor naturale. Un alt factor care a determinat creterea preului la produse petroliere pe plan mondial a fost lipsa capacitilor de rafinare, problema care necesita identificarea unor soluii pe termen mediu si lung. La toate acestea s-a adugat si tendina manifestat de unele state, de suplimentare a stocurilor pentru a face fata situaiilor de criz. Elementele de mai sus stau la baza reorientrii politicilor energetice ale rilor care sunt net importatoare de energie, in sensul creterii ateniei acordate resurselor regenerabile de energie si mbuntirii eficientei energetice. Totodat, se reevalueaz oportunitatea nchiderii unor centrale 6 nucleare ntr-o serie de ri care i-au propus ncetarea producerii de energie electric n astfel de centrale.

Situaia actual a potenialului energetic din Romnia Romnia dispune de o gam diversificat, dar redus cantitativ, de resurse de energie

primar: iei, gaze naturale, crbune, minereu de uraniu, precum si de un potenial valorificabil de resurse regenerabile important.

Resurse energetice epuizabile Zcmintele de hidrocarburi sunt limitate, pe fondul unui declin al produciei interne

i in condiiile n care nu au mai fost identificate noi zcminte cu potenial important. Rezervele actuale de iei sunt estimate la 73,7 mil. tone. Producia anual de iei a sczut de la 14,7 mil. tone in 1976 (anul cu producia de vrf) la 5 mil. tone in 2006. Zcmintele de gaze naturale sunt, de asemenea, limitate, iar dup 1990 producia intern este n declin. Rezervele actuale de gaze naturale sunt estimate la 184,9 mld.M3. Producia anual de gaze


- 9 -

naturale a fost de 12,3 mld. M3 in anul 2006, ceea ce a reprezentat 69% din consumul naional anual total de gaze naturale. Resursele de huil din Romnia cunoscute sunt de 755 mil. tone din care exploatabile n perimetre concesionate 105 mil. tone. Resursele de lignit din Romnia sunt estimate la 1490 mil. tone, din care exploatabile n perimetre concesionate 445 mil. tone. Resursele amplasate n perimetre noi, ne concesionate sunt de 1045 milioane tone. Din rezervele de 1045 milioane tone lignit din bazinul minier al Olteniei, 820 milioane tone aferente perimetrelor noi sunt amplasate n continuitatea perimetrelor concesionate prezentnd cele mai favorabile condiii de valorificare prin extinderea concesiunilor. Deoarece zcmntul de lignit din Oltenia este format din 1-8 straturi de crbune exploatabile, valorificarea superioar a acestora impune adoptarea urgent a unor reglementri care s garanteze exploatarea raional n condiii de siguran, total (pierderi minime) i n condiii de eficient. Rezervele de minereu existente si exploatabile asigur cererea de uraniu natural pn la nivelul anului 2017 pentru funcionarea a dou uniti nuclearoelectrice pe amplasamentul Cernavod. Potenialele noi perimetre de zcminte de minereu de uraniu nu pot modifica semnificativ acesta situate, ceea ce impune adoptarea unor masuri specifice pentru asigurarea resurselor de uraniu natural conform necesarului rezultat din programul de dezvoltare a energeticii nucleare.

Tabel 1.1. Situaia resurselor naionale de energie primar

In tabelul 2. Este prezentata estimarea evoluiei rezervelor naionale de iei si gaze naturale in perioada 2006 2020. Sunt luate n considerare exclusiv rezervele cunoscute i economic a fi valorificate utiliznd tehnologiile actuale. Este de ateptat ca identificarea de noi zcminte i dezvoltarea tehnologic s se manifeste n timp n sensul creterii valorilor din tabel.


- 10 -

Tabel 1.2 Evoluia rezervelor naionale de iei i gaze naturale - Estimare ANRM

Resurse energetice regenerabile Potenialul teoretic al Surselor Regenerabile de Energie SRE din Romnia este

prezentat in tabelul 3. Potenialul utilizabil al acestor surse este mult mai mic, datorit limitrilor tehnologice, eficienei economice i a restriciilor de mediu.

Tabel 1.3 Potenialul naional al surselor regenerabile (Evaluare ICEMENERG).


- 11 -

1.4 Prevenirea polurii mediului prin reducerea consumului de energie provenit din arderea combustibililor fosili Atmosfera poate fi afectat de o multitudine de substane solide, lichide sau gazoase.

Dat fiind faptul c atmosfera este cel mai larg i n acelai timp cel mai imprevizibil vector de propagare al poluanilor, ale cror efecte sunt resimite n mod direct i indirect de om i de ctre celelalte componente ale mediului, se impune ca prevenirea polurii atmosferei s constituie o problem de interes public, naional i internaional.

Potenial, poluarea aerului este cea mai grav problem, ntruct are efecte pe termen scurt, mediu i lung.

Pe termen scurt i mediu, poluarea are efecte negative, de natur s pun n pericol sntatea omului, s duneze resurselor biologice i ecosistemelor, s provoace pagube economice.

Pe termen lung poluarea produce modificri asupra mediului prin: efectul de ser, distrugerea stratului de ozon i ploile acide.

Poluarea mediului este cea mai important problem a secolului XXI. Se poate spune c poluarea a aprut odat cu industrializarea, dar s-a amplificat i s-a diversificat paralel cu dezvoltarea societii. La baza polurii stau factori variai, dintre care cei mai importani sunt: urbanismul, industrializarea, chimizarea, densitatea demografic. Poluarea apare astfel ca un subprodus al civilizaiei, care nu se limiteaz doar la interiorul unei ntreprinderi, a unei colectiviti mici, ci cuprinde orae, zone din interiorul unei ri i chiar arii ce se refer la zone geografice ntinse, devenind o problem internaional.

Pe de alt parte, datele privind cantitatea poluanilor la nivelul solului sunt furnizate de sistemele de monitorizare a calitii aerului, administrate de diferite organizaii de control, mai ales n domeniul public.

Pentru aer problemele actuale de mediu sunt: - efectul de ser; - distrugerea stratului de ozon; - acidifierea; - micropoluanii; - particulele n suspensie.

Indicatorii legai de mediul atmosferic sunt organizai pe trei nivele: - indicatori de presiune (emisii de poluani), - indicatori de stare (calitatea aerului) - indicatori de rspuns (msurile luate i eficacitatea lor).


- 12 -

1.5 Concluzii ncet, dificil, dar inevitabil ideea ca mediul nconjurtor ca problem global trebuie

s fie abordat la nivel planetar i, sperm, rezolvat. Acest lucru nu se poate realiza fr eforturi comune din partea rilor dezvoltate. Exista un consens astzi, nc fragil, c fr asistena rilor dezvoltate, lumea celor mai puin favorizai nu va putea proteja mediul nconjurtor ci i va exacerba deteriorarea. Ca o expresie concret a acestei contientizri, 25 de ri dezvoltate i n curs de dezvoltare, au czut de acord in noiembrie 1990, s creeze un instrument de asisten in materie denumit: The Global Environment Facility (GEF). Cu un capital subscris de 1,5 miliarde de dolari, GEF i concentreaz eforturile asupra a 4 domenii si anume: protecia pturii de ozon; limitarea emisiilor de poluani (efect de sera); protejarea biodiversitii (fondului genetic); protejarea apelor internaionale. In prezent, si desigur si in viitor, obligaia noastr, a oamenilor, este de a echilibra si controla calitatea mediului pentru fiecare component ct i pe ansamblu. Astfel, ameliorarea mediului va deveni aciunea mpotriva dezordinii si reacie mpotriva ineriei i compromisurilor in considerarea mediului de via uman. Poate cndva fiecare element si parametru al mediului se va integra intr-o lume a echilibrului si armoniei.

Sunt celebre spusele lui Albert Schweitzer: (ctigtor al premiului Nobel pentru pace filozof, teolog si misionar pentru drepturile omului si protejare a mediului, in Africa) Omul i-a pierdut capacitatea de a prevedea i de a anticipa. Va sfri prin a distruge planeta.

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termic

- 13 -

Capitolul II

2 Principalii consumatori de energie termic Consumatorul de energie termic este persoana fizic sau juridic, care beneficiaz

de energia termic produs n sisteme de conversie proprii sau de la sistemul de alimentare centralizat.

Una dintre problemele principale, de a crei soluionare depinde dezvoltarea civilizaiei noastre, problem care a revenit pe primul plan al preocuprilor oamenilor de tiin, este asigurarea cu energia necesara dezvoltrii activitilor de baz, care condiioneaz evoluia progresiv a nivelului de trai al populaiei globului terestru.

Consumul de energie pe cap de locuitor este considerat astzi ca un indice al nivelului de trai.

Creterea nivelului de tri nu poate avea loc fr o cretere corespunztoare a consumului de energie.

Consumul de energie minim necesar unui om este cantitatea de energie obinut din hrana necesar pentru a tri.

n urm cu un milion de ani, ca de altfel i astzi n unele regiuni din Africa i Australia, oameni triau cu hran care conine circa 1800 calorii pe zi de fiecare om, sau, dac am msura energia in unitile cu care ne-am obinuit, doi kilowai-ore pe zi i pe om.

Aceast energie este consumat n dou scopuri: asigurarea unei temperaturi constante corpului i asigurarea energiei mecanice necesar pentru micrile cu care omul

i procura hrana i pentru diferite deplasri. Transformarea energiei chimice din alimente n energie termic, n cldura necesara

meninerii temperaturii corpului ct i n energia mecanic a muchilor, se face prin

procedee biologice incomplet cunoscute. Cele patru cicluri energetice prin care a trecut omenirea sunt:

omul izolat cu posibilitile de conversie biologica a energiei chimice, cu un consum de 2 kwh/zi-om;

societatea de vntori care utiliza arderea lemnului ca o posibilitate de conversie extern a energiei regenerative nmagazinate prin fotosinteza, cu un

consum de 5 kwh/zi-om; societatea agricola, care conduce la distrugerea pdurilor si deci a sursei de

energie regenerative, cu un necesar de 8kwh/zi-om; societatea industrial modern, caracterizat prin utilizarea combustibililor


- 14 -

fosili (crbune, petrol, gaze naturale) si posibiliti de conversie a energiei dintr-o form n alta cu un consum de 270kwh/zi-om;

Trecerea de la 2kwh/zi, necesari pentru a asigura viaa unui om intr-o societate primitiva la 270kwh/zi ct consuma un om intr-o societate industriala modern, a mai avut si alte repercusiuni asupra revoluiei energeticii.

Creterea consumului de energie reflect, dup cum am vzut o cretere a nivelului de trai. Un aspect deloc neglijabil al creterii nivelului de trai l constituie posibilitatea de izolare a omului de mediul nociv extern i crearea unor condiii care s-i asigure o via sntoas, cu un numr ct mai mare de ani.

La acelai consum de energie pe persoan, vom avea o cretere a necesarului de energie direct proporionala cu creterea populaiei.

O analiz sumar a obiectivelor pentru care este necesar s consumm energie n vederea meninerii unui nivel de trai adecvat, ne arat ca acestea sunt:

asigurarea apei portabile asigurarea hranei

asigurarea metalelor, fibrelor si materialelor de construcie asigurarea unui mediu nconjurtor tolerabil. (pana in prezent atmosfera

conine suficient oxigen pentru a se asigura nevoile de inspiraie a vieuitoarelor, dar trebuie meninut curat)

2.1 Clasificarea consumatorilor dup necesarul de energie termic

2.1.1 Consumatori mari de energie termic Se consider consumator mare de energie termic consumatorul cu o putere

termic instalat mai mare de 2000 kW. Acetia sunt consumatorii care folosesc energia n instalaiile de for din industrie, transporturi, utiliti menajere, nclzirea consumatorilor, urbani etc.

2.1.2 Consumatori medii de energie termic Se consider consumator mediu de energie termic consumatorul cu o putere

termic instalat n intervalul 100 kW 2000 kW. Din aceast categorie fac parte colile,

instituii publice, firme mici, blocurile de locuine, consumatori agricoli.

2.1.3 Consumatori mici de energie termic Se consider consumator mic de energie termic consumatorul cu o putere termic

instalat mai mic de 100 kW. Din aceast categorie fac parte consumatori casnici.


- 15 -

2.2 Clasificarea consumatorilor dup zona demografic

2.2.1 Consumatori urbani Consumatorul urban de energie termic

este persoana fizic sau juridic care utilizeaz energia termic n instalaiile

proprii i sunt racordai printr-un branament termic la sistemul de alimentare centralizat cu energie termic i fac parte din categoria consumatorilor mari de energie termic.

Figura 2.1 Consumatori urbani

Consumatorii urbani de energie termic au ponderea cea mai mare in consumul de energie termic dup consumatorii industriali. Funcie de o serie de parametri ce caracterizeaz consumatorul urban de energie termic se aleg diverse moduri de producerea, transportul i distribuia acesteia astfel nct s existe un nivel de siguran n alimentare ct mai ridicat i un pre pe unitatea de energie termic ct mai sczut. Sistemele centralizate de alimentare cu energie termic se pot amplasa n raport cu consumatorul de cldura n una din urmtoarele situaii:

a) interioare, amplasate n centrul de greutate al consumatorului, b) periferice, amplasate, la marginea zonei de consum, c) exterioare, amplasate deprtate, n afara zonei de consum.

a) Amplasarea interioar a centralei de termoficare urban, n regiunea cldit a oraului, ct mai aproape de zona cu cel mai mare consum termic prezint urmtoarele aspecte caracteristice:

evit magistralele de transport de diametre mari i lungi, reducnd astfel, investiiile n reeaua de termoficare precum i pierderile de cldura i presiune la transportul i distribuia energiei termice;

permite o adaptare mai elastic la dezvoltarea n timp a consumului; face posibila utilizarea pentru fiecare zon de consum a celui mai adecvat

agent termic, avantaj important mai ales dac centrala de termoficare are caracter mixt, livrnd i cantitatea de energie termic pentru acoperirea unor necesitai tehnologice;

n situaii de cogenerare poate livra energia electric direct la medie tensiune, evitnd astfel pierderile la dubla transformare de tensiune

terenul de amplasare este limitat i scump, ceea ce impune dezvoltarea pe


- 16 -

vertical a centralei, i pune probleme legate de sursa de rcire i de posibilitatea alimentrii cu combustibil i depozitarii acestuia, n special dac este un combustibil inferior,

Necesitatea evitrii polurii atmosferei oraelor presupune folosirea de regul a unui combustibil superior, lichid sau combustibil gazos,

Este posibil i folosirea combustibililor inferiori sau a deeurilor menajere, ns este necesar luarea unor msuri de purificare a gazelor de ardere care mresc investiiile n centrala de termoficare.

Amplasarea periferic a centralei de termoficare urban, la distante destul de diferite de centrul de consum, la limita zonei cdite, se caracterizeaz prin:

ndeprtarea centralelor de zonele urbane aglomerate permite utilizarea combustibililor inferiori, uurnd aducerea cantitilor de combustibil necesar, depozitarea acestora i evacuarea zgurii i cenuii care rezult din procesul de ardere;

necesit instalaii de epurare a gazelor mai puin costisitoare i evit poluarea atmosferei cu gaze de ardere;

investiii specifice mai reduse datorit costului mai redus al terenului, a dezvoltrii centralei pe orizontal i a rezolvrii problemelor de alimentare cu ap de rcire i combustibil;

permite realizarea unor centrale de termoficare mai mari dect n cazul amplasrii interioare, dnd posibilitatea unor extinderi ulterioare uoare;

duce la creterea investiiilor n reeaua de termoficare i a pierderilor de cldura i presiune la transport, efect negativ care este ns compensat de aspectele avantajoase menionate anterior.

Amplasarea exterioar a centralei de termoficare urbane la distane mai lungi de limita zonei construite nu este avantajoas din considerentele generale care conduc la amplasarea periferic a centralelor de termoficare urbane, suficient de departe de zona locuit pentru scopul urmrit, i de o serie de considerente speciale :

Centrala de termoficare are i un consum de cldura industrial, amplasndu-se pe platforma industrial sau este asamblat n apropierea sursei de ap de rcire sau de combustibil.

n toate cazurile, dezavantajul distanei mari de transport se amplific trebuind luate msuri speciale pentru realizarea transportului agentului termic n cantitate favorabil (creterea parametrilor de transport, utilizarea reelelor de transport monotubulare, etc.)


- 17 -

2.2.2 Consumatori industriali Consumatorul industrial de energie

termic este persoana juridic care utilizeaz energie termic cu parametri speciali, direct din sistemele de producere a acesteia i cu un nivel de siguran n alimentare foarte ridicat. Consumatorii industriali fac parte din categoria consumatorilor mari de energie termic.

Figura 2.2 Consumatori industriali

Consumatori industriali de energie termic sunt n cele mai multe cazuri concentrai pe platforme industriale cu scopul de a fi ct mai aproape de productorul de energie termic.

Spre deosebire de celelalte categorii de consumatori de energie termic acetia impun o serie de restricii furnizorului de energie termic (puteri instalate forte mari, parametri speciali ai energiei termice livrate, gradul de siguran n alimentare foarte ridicat, etc.). n cazul consumatorilor industriali energia termic poate fi asigurat direct sau indirect. Consumatorii industriali alimentai n mod direct cu energie termic, sunt caracterizai de faptul c aceasta, se livreaz ctre consumator sub form de ap fierbinte sau abur cu diveri parametri termodinamici (temperatur, debit, presiune, entalpie etc.) impui de consumatorul industrial. Cea dea doua categorie de consumatori industriali care nu primesc energia termic n mod direct au propriile sisteme de conversie a energiei electrice n energie termic. Se pot enumera cteva tipuri de consumatori industriali care primesc n mod indirect energia termic adic prin conversia energiei electrice n energie termic.

instalaii cu radiaii instalaii cu nclzire prin convecie

instalaii de tip deschis (cu radiaii infraroii) instalaii de tip nchis (cuptoare) instalaii de nclzire direct a semifabricatelor instalaii de nclzire a lichidelor (nclzirea sticlei lichide, nclzirea apei) instalaii de sudare (prin puncte, cap la cap, prin custur, prin relief) instalaii de producie la temperaturi nalte (grafi tare, carborund)


- 18 -

2.2.3 Consumatori agricoli Consumatorul agricol de energie

termic este persoana fizic sau juridic care utilizeaz energia termic n instalaiile

proprii menite sa creeze microclimat

favorabil plantelor, atunci cnd condiiile naturale de mediu sunt diferite de cerinele diverselor specii pe care dorim sa le cultivam. Consumatorii agricoli fac parte din categoria consumatorilor medii sau mari de energie termic.

Figura 2.3 Consumatori agricoli

Sarcina principal a fiecrui consumator agricol este aceea de a facilita, crea i pstra condiii optime de temperatur pentru cultivarea plantelor, independent sau cu o dependen controlat fa de condiiile climaterice exterioare. Aceste condiii optime se caracterizeaz printr-un set de factori i parametri fizici legai de natura i cerinele plantelor cultivate. Principalele fenomene care apar sunt fotosinteza i respiraia plantelor.

Scopul pentru care se creeaz microclimatul este acela de a accelera procesele caracteristice ale plantelor, ceea ce va permite existena unei producii sezoniere n cantiti maxime posibile.

n general, diferena dintre condiiile climaterice interioare i cele exterioare este dat de patru fenomene fizice:

radiaia solar, n particular cea de lungime scurt de und, penetreaz sticla sau folia transparent de plastic cu care este acoperit sera, fiind transformat n radiaie cu lungime mare de und. n consecin, majoritatea radiaiei este prins n interiorul serei, ducnd la creterea temperaturilor dinuntru

aerul nchis n interiorul serei nu circul, fiind stagnant concentrarea masei de plante este mult mai mare n interiorul serei dect n

exteriorul acesteia

prezena nclzirii i a altor instalaii duc la schimbarea caracteristicilor energetice ale climatului serei

Aspectele energetice dintr-o ser impun cunoaterea elementar a naturii mrimilor componente ale climatului serei, a particularitii interdependenelor lor, a caracterului lor anjabil la influena variaiilor climatului exterior, precum i a stadiului de dezvoltare a


- 19 -

plantelor i a altor factori de influen. Parametri energetici ai unei sere sunt, caracterizat n principal de urmtoarele mrimi: lumina, temperatura i umiditatea aerului interior, temperatura i umiditatea solului, micarea aerului, concentraia de bioxid de carbon, echipamentele de nclzire, managementul i controlul climatului. Aceast abordare este necesar pentru a nelege complexitatea microclimatului serei i cile ce trebuie urmate pentru meninerea lui.

Sistemul de nclzire a serei este format din dou pri principale: partea de producere a cldurii i partea de distribuie a ei reprezentat de instalaiile de nclzire. Factorul cel mai important care trebuie ntotdeauna luat n considerare atunci cnd se alege tipul sistemului de nclzire i cel al sursei de energie este corelarea ntre locaiile sursei de energie i zona de amplasare a serelor.

2.2.4 Consumatori din zone rezideniale Consumatorul rezidenial de energie

termic este persoana fizic sau juridic din cartierele rzideniale care utilizeaz energia termic n instalaiile proprii i sunt

racordai printr-un branament termic la sistemul de alimentare centralizat sau care au capacitatea de ai produce singuri energia termic necesar, i fac parte din categoria consumatorilor medii de energie termic.

Figura 2.4 Consumatori rtezideniali

Consumatorii din cartierele rezideniale au o serie de avantaje care permit utilizarea energiei termice cu eficien ridicat.

Caracteristicile consumatorilor rezideniali sunt urmtoarele: construciile rezideniale din Romnia, sunt realizate n ultimele dou

decenii, din materiale de o calitate superioar din punctul de vedere al reducerii pierderilor de cldur

cartierele rezideniale sunt amplasate n imediata vecintate a oraelor mari, fapt ce permite racordarea la sistemele industriale de producere a energie termice

datorit gradului ridicat de izolare termic a cldirilor din aceste zone sarcinile termice pe unitate sun sczute

distanele ntre locuinele rezideniale sunt foarte mici fapt ce permite


- 20 -

implementarea sistemelor centralizate de energie termic suprafeele cldirilor rezideniale permit acolo unde este cazul amplasarea

de centrale proprii sau sisteme neconvenionale de producere a energiei termice

Consumatorii rezideniali de energie termic permit mai multe tipuri de sisteme de alimentare cu cldur.

Sisteme individuale de alimentare cu cldur: sunt caracterizate de faptul c o surs de cldur alimenteaz un singur consumator, care poate fi reprezentat de o cldire sau de un apartament n cadrul unei cldiri comune. n general, sistemele individuale au un caracter relativ, dependent de conturul alimentat cu cldur i de aspectele administrativ-juridice privind proprietatea. Ele se caracterizeaz prin faptul c, alimenteaz un singur consumator

Sisteme centralizate de alimentare cu cldur: sunt caracterizate de faptul c o surs de cldur alimenteaz mai muli consumatori, caracterizai ca atare din punct de vedere juridic. Gradul de centralizare difer de la caz la caz: de la alimentarea cu cldur a mai multor consumatori individuali situai n aceeai cldire, la gruparea mai multor cldiri, sau a unor zone caracteristice.

Sisteme mixte de alimentare cu cldur se definesc prin aceea c unii consumatori au surse proprii de cldur, iar alii sunt alimentai n sistem centralizat, dintr-una sau mai multe surse de cldur de zon sau dintr-una singur centralizat.

Alimentarea cu energie termic poate fi realizat n trei moduri cu sisteme termice, utilizate numai pentru alimentarea cu cldur; cu sisteme de cogenerare, folosite pentru alimentarea simultan cu cldur i

energie electric;

cu sisteme de trigenerare, care asigur alimentarea simultan cu cldur, frig i energie electric


- 21 -

2.2.5 Consumatori din zone rurale

Consumatorul rural de energie termic este persoana fizic sau juridic care are capacitatea de a-i produce singur, n sisteme proprii, energia termic necesar, i

fac parte din categoria consumatorilor mici de energie termic.

Figura 2.5 Consumatori rurali

Consumatorul de energie termic din mediul rural este caracterizat n mod special de un consum foarte mic de energie termic pe unitate. Acoperirea consumului de energie termic n zonele rurale n condiii de eficien maxim impune soluii tehnice speciale pentru fiecare zon n parte.

n prezent n spaiul rural serviciile de alimentare cu energie termica sunt limitate dintr-o serie de motive:

distane fizice foarte mari intre consumatori gardul precar de izolaie termic a locuinelor din mediul rural dificultatea de alimentare cu energie termic dat de relieful neprietenos n

cele mai multe cazuri

potenial financiar sczut al consumatorilor de energie termic din mediul rural pentru investiii n sisteme performante de energie

lipsa de programe pentru nclzirea locuinelor din mediul rural, care s duc la atragerea de fonduri pentru a rezolva creterea eficienei energetice a cldirilor

Locuinele din mediul rural sunt n procent de peste 95% neizolate din punct de vedre termic astfel chiar dac sunt caracterizate de un consum mic pe unitate, pierderile de energie termic sunt foarte mari.

Sursele regenerabile de energie coroborate cu anveloparea termic a cldirilor din mediul rural constituie soluia viitorului pentru consumatorii din zonele rurale.


- 22 -

2.2.6 Consumatori solitari

Consumatorul solitar de energie termic este persoana fizic sau juridic care are capacitatea de a-i produce singur, ntr-un sistem complex, att necesarul de energie electric ct i cel de energie termic i face parte din categoria consumatorilor mici de energie termic.

Figura 2.6 Consumatori urbani

Consumatorul solitar nu are acces la reelele de distribuie a gazelor naturale, electricitate i ap cald, dar nici de aprovizionarea cu pcur, crbuni sau lemne. Datorita acestui fapt aceti consumatori au restricii severe n ceea ce privete pierderile de energie. Cele mai mari pierderi se regsesc n domeniul de energie termic motiv pentru care se impun o serie de masuri suplimentare pentru evitarea lor:

anvelopa termic a cldirii foarte eficienta, astfel nct climatul confortabil din interior este meninut cu un consum redus de energie, indiferent de sezon, att n cel cald, ct i in cel rece

orientarea construciei cu spaiile locuibile spre sudul cardinal, pentru a mri ctigurile energetice solare

ferestrele trebuie sa aib un coeficient de pierdere termic ct mai redus i un ctig de energie solar ct mai ridicat; dimensiunile acestora trebuie s corespund n primul rnd scopului funcional i abia apoi celui decorativ

nivel ridicat de etaneitate realizat cu scopul de a diminua scurgerile de aer; anvelopa termica a cldirii va fi dublat si de o anvelopa de etaneizare de regul realizat prin lucrrile de finisare

ventilaia se realizeaz doar n sistem controlat, cu recuperare energetic i regim continuu de introducere a aerului; recuperarea energetic se poate face att pentru descrcarea termic a aerului exhaustat ct i pentru folosirea energiei recuperate pentru nclzirea sau rcirea (dup caz) aerului proaspt introdus

n cazul consumatorilor solitari sursele energetice sunt n marea majoritate a cazurilor de natur regenerabil. Sistemele cu care sunt echipai astfel de consumatori sunt n mod obligatoriu sisteme hibrid (fig.2.1) compuse din panouri solare, a turbine eoliene, pompe de cldura, centrale cu biocombustibil, elemente de stocare a energiei etc.


- 23 -

Figura 2.7 Sisteme energetice hibrid pentru consumatori solitari


- 24 -

Capitolul III

3 Utilizarea combustibililor fosili pentru producerea energiei termice

3.1 Producerea centralizat a energiei termice Termoficarea este procedeul tehnic de a produce, combinat, energie electric i cldur,

precum i de a livra cldura consumatorilor din sursa centralizat. Dezvoltarea ampl a termoficrii a avut loc n ri avansate energetic ca fosta URSS,

RFG, Polonia, Cehoslovacia, Suedia, iar la noi n ar a atins un ritm de cretere de pn la 17%.

Motivele pentru care s-a dezvoltat termoficarea: nsemnate economii de combustibil i eficien economic bun; contribuie la mbuntirea cureniei atmosferice, deoarece gazele sunt

evacuate prin couri unice nalte, n loc de numeroase couri urbane i industriale joase;

ameliorarea problemei transportului de crbuni i a evacurii cenuii din cartierele centrale ale oraelor.

ntr-o turbin de termoficare ( tT ), aburul, prsind-o la o presiune solicitat de nevoile consumatorilor, este folosit n scop util i, prin aceasta, dispare pierderea principal a ciclului

termic 2Q evacuarea de cldur din condensator. Deci, termoficarea poate fi considerat ca o ameliorare a randamentului circuitului termic.

Dac aburul care a traversat turbina este preluat la ieire din turbin i trimis la

consumator, avem de-a face cu o turbin cu contrapresiune - cpT .

Comparaia ntre producerea cldurii n regim de termoficare, regim de condensaie i separat ntr-un cazan de nclzire se red n tabelul 3.1.(reprezentare grafic).

Diagramele presupun aceeai parametri iniiali la CET i CTE i nereturnarea condensatului de la consumatorul de cldur.

n comparaie cu ciclul cu condensaie se constat c oprind destinderea la o presiune superioar puterea specific produs este mai redus cu att mai mult cu ct presiunea cerut de consumator este mai ridicat.

Pentru aceeai putere electric turbina de termoficare, cu contrapresiune - cpT - are un

consum de abur mai mare dect cea cu condensaie.

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru nclzirea populaiei prin arderea combustibililor fosili

- 25 -

Raportul: T

TQEY

= 3.1

[kWh/kcal; ( - ) n SI

sau T

TQPY

= [We/Wt] 3.2

se numete indice de termoficare, n care:

TE - producia de energie electric n termoficare [kWh],

PT - puterea produs n regim de termoficare

TQ - cldura livrat n termoficare Indicele de termoficare are o influen deosebit asupra eficienei economice a

termoficrii. Indicele de termoficare depinde de presiunea iniial i final n sensul c, creterea, respectiv scderea celor dou presiuni duc la creterea lui Y.

Prenclzirea apei de alimentare poate fi considerat ca o termoficare intern. Ea are un efect de majorare al indicelui Y, proporional cu intervalul de nclzire al apei.


- 26 -

Caracte-ristica TIPUL DE CENTRAL C.T.E. C.T. C.E.T.

Schema termic de principiu

100 bar, 5400C

1

3 4

5

PT

9 8 bar

1 QT

100 bar, 5400C

1

3 4

98 barPT

QT

Observaii: n cazul CTE i CET, parametrii aburului s-au ales n aa fel nct intervalul de entropie al acestor cicluri s fie acelai cu cel al ciclului CT, care

alimenteaz cu abur saturat, de 8 bari, un consumator industrial

Ciclul teoretic

t [0 C

]

s [kJ/kg.grd]

0,04 bar1

23

4

5

670 2,0 4,0 6,0 8,0

-273-200-100

0100200300400500

t [0 C

]

s [kJ/kg.grd]0 2,0 4,0 6,0 8,0

-273-200-100

0100200300400500

8 bar

18 9

5

67

t [0 C

]s [kJ/kg.grd]

0 2,0 4,0 6,0 8,0-273-200-100

0100200300400500

18

23

4

9

5

67

Observaii: Aria.1-5-6-7-1 reprezint pierderile de cldur evacuat n apa de rcire (n cazul CTE) Aria.1-8-9-6-7-1 reprezint QT

Randamentul teoretic

t= =0,512 3

4

5

7

12 3

4

56

617t= =1

8 9

98

7 61

61

2 3 4

57

t= =1

1

8 9

8 23 4

9

67

Observaii: Randamentul termic (t) este obinut prin raportul grafic al energiei utile fa de cea consumat pentru desfurarea procesului lipsit de pierderi

Randamentul termic = (0,27 0,30)

= (0,7 0,8) = (0,7 0,85)

Observaii: Randamente obinute n centrale cu asemenea parametri Lucrul mecanic transformat n

energie electric 1

2 34

5

---- 2 34

8 9

Observaii: Diferena de lucru mecanic, corespunztoare plusului de energie electric obinut n CTE fa de CET:

Figura 3.1 Prezentarea comparativ a randamentelor centralelor


- 27 -

3.1.1 Cogenerarea Cogenerarea reprezint producerea simultan a cldurii i a energiei electrice

utiliznd aceleai instalaii energetice i aceeai surs de combustibil (organic, nuclear, deeu, energie regenerabil).

Din punctul de vedere al producerii, cogenerarea presupune livrarea din aceeai instalaie (TA, TG, sau MD ori cu gaz) n acelai timp i n interdependen a celor dou forme de energie: cldura i lucrul mecanic (transformat cel mai adesea n energie electric).

Simultaneitatea producerii celor dou forme de energie din aceeai instalaie i aceeai surs de energie primar (combustibil) este o condiie sine qua non a noiunii de cogenerare.

Interdependena cantitativ i calitativ a celor dou forme de energie produse, este determinat de natura tehnologiilor de cogenerare utilizate (TA, TG, ori MD ori cu gaz) i de concepia tehnic de realizare i dimensionare a acestora.

Avantajele cogenerrii fa de producerea separat independent a cldurii din surse numai de cldur i a energiei electrice din surse specializate pentru producerea numai a energiei electrice sunt urmtoarele:

termodinamic, Producerea numai a energiei electrice n cel mai performant ciclu cel combinat

gaze/abur se poate face cu un randament maxim de 50%.

Producerea numai a cldurii, n centralele termice cu cazanele cele mai performante, se poate face cu randamente maxime de circa 93%.

+

=

)Q,W(CBenergiedeformedoucelorproducereapentruconsumat

totalprimaraenergieEchivalentQ,livrat

CalduraW,livratelectricaEnergie

,globalRandament

COGE 3.3

Ca urmare, randamentul global de producere separat a celor dou forme de energie poate atinge maxim 6869%. Fa de producerea separat, indiferent de natura ciclului utilizat (cu abur, cu gaze), cogenerarea conduce la un randament global de producere a celor dou forme de energie (COGE) n medie de 8090%, respectiv cu 2560% mai mare fa de producerea separat (vezi figura 3.2).

economia de energie primar


- 28 -

Economia de energie primar (de combustibil) aferent producerii celor dou forme de energie, care este:

( )electricaenergiaicalduralivrattotalenergiekJ

aeconomisitprimaraenergiekJ6,0...3,0

3.4

reducerea emisiilor poluante

CB(W)+CB(Q)

154 la 124

CB(W)100 la 70

CB(Q)54

Centralaclasic

(W)=35 la 50%

Centralatermic

(Q)=93%

W35 la 50

pierderi 35

504

39pierderitotale

(W) = 50 la 35%; (Q) = CT = 93% sep = 85 / (124 la 150)

= 68,5 la 55% Consum total de

energie primar:

CB(W)+CB(Q)=CB sep = 124 la 154

a) sistemul convenional separat

CB(W,Q)=100CET

COGE=85%

pierderi15

COGE = 85% Consum total de

energie primar:

CB(W,Q)=CB COGE = 100

b) sistem de cogenerare Figura 3.3 Comparaia bilanurilor energetice ale unei centrale de cogenerare fa de producia

convenional separat CB(W), CB(Q) combustibil consumat pentru producia energiei electrice, respectiv a cldurii; CB(W,Q) combustibil consumat pentru producerea ambelor forme de energie; W,Q energie electric, respectiv cldur; (W), (Q) randamentul producerii energiei electrice, respectiv a cldurii; sep, COGE randament global de producere a celor dou forme de energie n

soluie separat, respectiv n cogenerare

Reducerea emisiilor poluante, fig. 3.4 ca o consecin a reducerii consumului de combustibil. Ca o consecin a reducerii consumului de combustibil organic, emisiile de CO2 scad n medie de la 820 la 380g/kWhel, emisiile de SO2 scad de la 600 la 0g/kWhel i emisiile NO2 scad de la 600 la 350g/hWhel.


- 29 -

500

1000

0

emisii de CO2(gCO2 / kWhel)

Centrale termoelectrice cu condensaie Cogenerare

1

2

3 1

3

4

Figura 3.4 Reducerea emisiilor de CO2 n centralele de cogenerare fa de cele termoelectrice de producere numai a energiei electrice utilizarea cogenerrii ca surs de siguran de alimentare cu

energie electric.

Tot ca urmare a economiei de combustibil organic se reduce indirect poluarea global a sistemului ecologic (determinat de extracia, transportul i manipularea combustibilului).

reducerea costurilor de producie Reducerea costurilor de producie aferente producerii celor dou forme de

energie, determin o diminuare a costului specific de producie al acestora (lei/kWhel+term).

reducerea pierderilor de energie electric Reducerea pierderilor de energie electric la transportul de la surs pn la

consumator, datorit reducerii distanei de transport. Valoarea acestei reduceri este cu att mai mare cu ct CET este mai aproape de consumator.

B. Cogenerarea de mic putere

Cogenerarea de mic putere CMP (include i microcogenerarea MCC i minicogenerarea MIC), apeleaz la diferite tehnologii, n funcie de muli factori, printre care cei mai importani sunt: puterea electric nominal cerut, structura cererii maxime i

anuale de energie (raportul ntre cererea de energie electric i cldur), tipul combustibilului avut la dispoziie, condiiile de dimensionare i de funcionare avute n vedere pentru instalaiile de cogenerare alese.

Tehnologiile de cogenerare difer n funcie de instalaiile de cogenerare de baz utilizate pentru producerea simultan a celor dou forme de energie care sunt:

TVCP turbin cu vapori cu contrapresiune (pur sau i cu priz reglabil);


- 30 -

TG turbine cu gaze cu cazan recuperator clasic (CR); MT motor termic cu gaze sau diesel ori dual fluel cu recuperarea cldurii

din circuitul de rcire i din gazele de ardere;

TG/TV instalaii cu ciclu mixt cu turbine cu gaze i turbine cu vapori. Ca instalaii termice de vrf, n funcie de tipul instalaiilor de cogenerare de baz, de

modul lor de dimensionare corelat i cu mrimea i structura cererii de cldur, pe de o parte i de raportul ntre cererea de energie electric i de cldur, pe de alt parte, se pot folosi:

CV cazane de vrf clasice, de abur sau ap fierbinte, deci tehnologia va fi:

TVCP+CV iar tipul CMP, enCOGE MW4P ;

CRPA i CRAS cazane recuperatoare cu postardere i/sau cu ardere suplimentar, deci tehnologia va fi: (TG+CR)+CV i/sau (TG+CRPA)+CV i (TG+CRAS)+CV de tip =nCOGEP ee MW12...MW50

Cnd se utilizeaz n tehnologia de baz (MT+CR)+CV puterea ce se poate obine

eenCOGE MW6...MW10P = , iar n cazul tehnologiilor (TG+TVCP)+CV, enCOGE MW6P .

Tehnologiile de CMP utilizate sunt determinate n primul rnd de puterea electric nominal de dimensionare, precum i de natura combustibilului ce poate fi utilizat.

Astfel, n timp ce tehnologia bazat pe utilizarea turbinelor cu abur permite folosirea, n principiu, a oricrui tip de combustibil, celelalte tehnologii impun utilizarea gazului metan (CH4 la minim 15bar) sau a combustibilului lichid uor (CLU).

n plus, instalaiile cu turbine cu gaze, cu puteri de peste 1MWel necesit, n cazul utilizrii gazului metan drept combustibil, presiuni ale acestuia de (8-12)bar, ceea ce este o condiie restrictiv, uneori decisiv, pentru posibilitatea practic de aplicare a tehnologiei respective.

C. Randamentul producerii celor dou forme de energie Orice instalaie de cogenerare este caracterizat de urmtoarele valori nominale ale

randamentelor:

randamentele nominale ale producerii energiei electrice W;

randamentele nominale ale producerii cldurii Q;

randamentul total de producere a celor dou forme de energie TOT, definit ca raportul ntre totalul energiei produse sub form de cldur i energie electric W i Q, i coninutul de cldur al combustibilului consumat n acest scop CB: (W+Q)/CB. Pentru instalaiile de cogenerare se poate defini un randament W


- 31 -

i TOT, iar pentru instalaiile termice de vrf se definete randamentul

acestora de producere a cldurii Q. Pentru ansamblul instalaiei de cogenerare, care include i instalaiile termice de vrf,

TOT ine seama att de cldura produs de instalaiile de cogenerare propriu-zise, QCOGE, ct i de aceea dat de instalaiile termice de vrf, QCV (unde Q=QCOGE+QCV), precum i de consumul total de combustibil aferent instalaiei de cogenerare CBCOGE i cel pentru instalaiile de vrf CBCV (unde CB=CBCOGE+CBCV).

Dac se ine seam c, n funcie de tehnologia de baz de cogenerare, diversele instalaii pot produce simultan sau alternativ, energie electric n strns dependen de: QCOGE-WCOGE i/sau independent de QCOGE (ntre anumite limite) WSEP (unde W=WCOGE+WSEP), atunci forma cea mai general a randamentului total al unei centrale de cogenerare este:

CVCOGE

CVCOGESEPCOGETOT CBCB

QQWW+

+++= 3.5

La funcionarea n cogenerare WCOGE este n strns legtur cu QCOGE i atunci TOT ia forma COGE.

COGE

COGECOGECOGE CB

QW += 3.6

Orice instalaie de cogenerare (de baz i mai ales de vrf) n cursul anului este obligat s funcioneze i la sarcini pariale, att din punct de vedere termic ct i/sau din punct de vedere electric. De aceea la alegerea tehnologiilor, precum i la dimensionarea instalaiilor de baz, trebuie s se in seama i de dependena randamentului nominal de

producere a energiei electrice W, de mrimea puterii nominale a instalaiei respective,

PCOGE, W=f(PCOGE). Aceasta este foarte important pe msur ce tehnologia de cogenerare utilizeaz

instalaii cu puteri electrice nominale mici. Ea se accentueaz odat cu scderea acestei puteri.

D. Indicele de cogenerare YCOGE O caracteristic important a instalaiilor de cogenerare este raportul:

=

Qel

COGE

COGECOGE kWh

kWhQWY 3.7


- 32 -

Acesta arat ct energie electric produce instalaia respectiv (WCOGE) pe seama cldurii furnizate de instalaie (QCOGE), n dependen una de cealalt, n acelai timp, din aceeai instalaie i pe baza aceluiai combustibil.

Din acest punct de vedere, ordinea cresctoare a valorilor nominale ale indicilor de cogenerare este urmtoarea: ciclul mixt gazeabur, motoarele termice, turbinele cu gaze i, n final, ciclul cu turbine cu abur.

Trebuie reinut c valorile curente la funcionarea la sarcini pariale ale indicelui

de cogenerare sunt n strns legtur cu randamentul producerii energiei electrice W, deci ele se reduc o dat cu scderea ncrcrii echipamentului de cogenerare de baz.

Aspectul este cu att mai important cu ct crete ponderea produciei de energie electric n regim de necogenerare cum este cazul curent al turbinelor cu gaze i al motoarelor termice (prin evacuarea direct, parial sau total a gazelor n atmosfer).

Acest efect este sintetizat matematic prin gradul de recuperare real a cldurii disponibile. n cazul turbinelor cu abur (unde gradul de recuperare a cldurii nu mai are sens, dar dac totui se calculeaz el este unitar) variaia indicelui de cogenerare n funcie de ncrcare este determinat de fapt de variaia randamentului intern al acesteia.

3.1.2 Termoficarea urban Termoficarea reprezint procesul de producere centralizat, n centrale termice, de

energie termic, care este transportat spre utilizatori prin intermediul unui agent: ap, abur, aer cald.

O termocentral este o central electric care produce curent electric i cldur pe baza conversiei energiei termice obinut prin arderea combustibililor. Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere intern.

Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (crbune, deeuri sau biomas), lichizi (pcur) sau gazoi (gaz natural).

Uneori sunt considerate termocentrale i cele care transform energia termic provenit din alte surse, cum ar fi energia nuclear, solar sau geotermal, ns construcia acestora difer ntructva de cea a centralelor care se bazeaz pe ardere.

Dup destinaie, termocentralele se clasific n: Centrale termoelectrice (CTE), care produc n special curent electric, cldura fiind un

produs secundar. Aceste centrale se caracterizeaz prin faptul c sunt echipate n special cu


- 33 -

turbine cu abur cu condensaie sau cu turbine cu gaze. Mai nou, aceste centrale se construiesc avnd la baz un ciclu combinat abur-gaz.

Centrale electrice de termoficare (CET), care produc n cogenerare att curent electric, ct i cldur, care iarna predomin. Aceste centrale se caracterizeaz prin faptul c sunt echipate n special cu turbine cu abur cu contrapresiune.

Motivele pentru care s-a dezvoltat termoficarea: nsemnate economii de combustibil i eficien economic bun; contribuie la mbuntirea cureniei atmosferice, deoarece gazele sunt

evacuate prin couri unice nalte, n loc de numeroase couri urbane i industriale joase;

ameliorarea problemei transportului de crbuni i a evacurii cenuii din cartierele centrale ale oraelor.

Economia de combustibil realizat prin termoficare Cantitile de combustibil consumate (kg/s):

la producerea separat (n CTE i CT):

+= CTE

CT

T

isep qE

QH1B

3.8

Pnet ECTE

CCT

QCT

CTE CT

Figura 3.5 Producerea separat a CTEE i TQ la producerea combinat n CET: (cu cpT )

( )

++

= CET,CTCET,TTrt

T

iCTE qEEqE

QH1B

3.9, n care:

( ) ( ) ( )

+

=

==

CTECET,CTCET,TCTETrtCT

Ti

CTEsep

qqEEqqE11QH1

BBB

3.10


- 34 -

Figura 3.6 Producerea combinat a energiei electrice i cldurii prin termoficare

Neglijnd pierderile electrice diferite ntre cele dou soluii;

dup calcule simple, innd cont c: T

TQEY = i TC EEE = , se poate scrie:

( ) ( )CTECET,Ci

TCET,TCTE

rtCTi

t qqH

EEqqY11HQB

+

=

3.11

Diferena

rtCT

11

3.12 este neglijabil deoarece randamentele cazanelor

din centralele termice a atins n prezent valori mari. B , deci economia de combustibil se face pe seama energiei produse n termoficare fiindc n momentul de fa diferena de consum specific net este:

( ) kJ/kK5,13,1qq CET,TCTE =

(11001300 kcal/kWh) 3.13 Exprimat economia n uniti practice, ea se cifreaz la (90-100) kgcc/Gcal livrat

din marile centrale de termoficare urbane (la Y=500-550 kWh/Gcal), pentru combustibilul convenional (c.c.) Hi = 7000 kcal/kg.

Energia suplimentar dat n condensaie de centralele de termoficare cauzeaz un

consum suplimentar de cldur de (0,35-0,58) kJ/kJ, (300-500) kcal/kWh deoarece consumul specific de cldur al prii de condensaie a unui grup de termoficare este mai mare dect cel

al actualelor blocuri cu condensaie din sistem, avnd unitP mai mari, presiune de lucru mai

ridicat i S..I. n concluzie, la actualul stadiu de dezvoltare al SE, partea cu condensaie a unei

centrale de termoficare trebuie folosit ct mai puin ncrcndu-se numai la vrful de sarcin

i n caz de lips de putere (avarie) cu regim asemntor unei instalaii de vrf i de rezerv.


- 35 -

Scheme de centrale de termoficare Livrarea cldurii la consumatori se poate face cu ajutorul turbinelor cu contrapresiune

sau a turbinelor cu condensaie i prize reglabile de abur. Figura 3.7 prezint schema cu contrapresiune simpl.

abur viu

P1

P2

PcpTcp

p2QT

Figura 3.7 Schema cu turbin cu contrapresiune simpl

Puterea electric dat de cpT este strict dependent de debitul de abur furnizat, ceea ce implic funcionarea interconectat cu SE.

Regimul de lucru este dictat de consumul de cldur (abur) i grupul poate fi folosit ca central electric la baza curbei de sarcin.

cpT este o main simpl constructiv i ieftin i este utilizat la ora actual pentru:

acoperirea cotei de debit constant cerute de consumatorii termici importani

instalaie de mic nsemntate (ca putere electric) care nu este neaprat necesar s fie asigurat pentru sistem.

O dependen limitat ntre puterea electric i fluxul de cldur se poate obine intercalnd ntre ieirea din turbin i consumator un acumulator de cldur (figura 3.8.).

Acesta conine un volum de ap n contact cu o pern de abur. Dac debitul spre consumator - DC - este mai redus dect debitul evacuat din turbin - DT - al crui reglaj este dictat de sarcina electric, presiunea n acumulator crete i o parte de abur condenseaz nclzind volumul de ap pn la noua entalpie de saturaie.


- 36 -

vdf

p2QT

Figura 3.8 Schema cu acumulator de cldur intercalat

Cldura acumulat va fi definit de relaia: '22'

11 iMiMQ = , [KJ] unde: M1, M2 reprezint masele de lichid nainte i dup perioada tranzitorie; i1, i2 reprezint entalpiile lichidului la saturaie, la presiunea dinainte, respectiv dup perioada tranzitorie.

Cnd consumul de abur depete pe cel evacuat din turbin, presiunea scade i o parte din apa acumulatorului se vaporizeaz. Consumatorul este racordat la presiunea

constant 2p prin intermediul regulatorului de presiune, n timp ce turbina lucreaz cu o

contrapresiune variabil '2p .

D1p1

DK

Dp

D1p1

Dp

D1p1

p2 p3

a b c Figura 3.9 Turbina de condensaie i prize. a-o priz reglabil i dou corpuri; b-cu o priz reglabil i dou corpuri; c-turbin cu dou nivele de presiune pentru consumatori

Deoarece p2 > p2 rezult c introducerea acumulatorului atrage dup sine o micorare a indicelui de termoficare (Y) i deci a eficienei.

Dac consumatorul de cldur are nevoie de dou presiuni diferite ntre ele, acestea se pot obine prin utilizarea a dou turbine cu contrapresiune distincte sau printr-un grup de


- 37 -

contrapresiune i prize reglabile. La turbina cu contrapresiune destinderea se oprete la valoarea presiunii cerut de consumator de abur tehnologic (8,17 at. cele mai utilizate).

Prelungind destinderea n corpul de joas presiune rezult c turbina se modific i devine de tipul cu condensaie i priz reglabil.

Schema turbinei cu condensaie i dou prize reglabile precum i reprezentarea destinderii n diagrama (i-s) se redau n figura 3.10.

Pp1

Pp2

D1

P1

QT1

QT2

PE

Q2

I[KJ/kg]

S[KJ/kg.0K]

I1 (1)A

B(6)Bt

Pc

CI22I20I20 t

I21

h r2

h r0

h r1

ha

p1t1

p2=(0,7

-

2)bar=

pp2p1=(7-1

5)bar=p

p1

i1

i22

i20

i21 i20t

s

Figura 3.10 Schema turbinei cu condensaie i dou prize reglabile i reprezentarea destinderii n diagrama (i-s)

Prima priz, la presiunea 1pp este cuprins n domeniul (7-15) bar. i servete pentru

alimentarea consumatorilor cu abur tehnologic; cea de-a doua, la presiunea 2pp de (0,7-2)

bar., este priz de nclzire (termoficare).


- 38 -

Regimurile limit ale turbinei de condensaie i o priz reglabil se pun n eviden urmrind datele din figura 3.11:

REGIMUL CONDENSAIE

PUR TERMOFICARE

(MAX) PUTERE MAXIM

Schema de funcionare

QT

QT

Caracterizare debite:

- n condensator maxKK DD = )minim(0KK DD = maxKK DD =

- la intrarea n

turbin max11 DD max11 DD = max11 DD =

- la priz 0=pD maxpp DD = Dp=Dlmax-DKmax

- puterea

disponibil

PK PT Pmax

Figura 3.11. Regimurile limit ale turbinei de condensaie i o priz reglabil

Tipuri de consumatori de termoficare Consumatorii de cldur se mpart n dou categorii dup nivelul de temperatur pe

care l cer agentul termic i care corespunde, deci presiunii prizei: consumatori de cldur provenit din abur de j.p. (0,7-2 bar) formai din

folosirea termoficrii pentru nclzirea urban sau a serelor; consumatori de abur de presiune ridicat (7-15) bar, de obicei consumatori

industriali care folosesc aburul n scopuri tehnologice (mai exist consumatori din combinatele chimice care utilizeaz n procesul tehnologic abur de 40 bar).

Caracteristicile de consum ale acestor consumatori sunt urmtoarele:

a) consumatori de nclzire (urbani): consum de cldur sezonier

durata de utilizare a vrfului redus )25002000(u = h/an indice de termoficare ridicat (Y mare)

b) consumatori tehnologici: consum de cldur proporional cu producia industrial (practic neschimbat

n decursul anului)


- 39 -

variaii diurne de consum funcie de procesul tehnologic

durat mare de utilizare a vrfului, )60004000(u = h/an indice de termoficare mai cobort (Y redus) condensul rezultat se restituie parial.

Nevoile urbane se mpart n urmtoarele categorii: pentru nclzire

pentru ventilaie

pentru ap cald menajer Consumul de cldur pentru nclzire - hincQ - depinde de temperatura exterioar a

aerului, deci de factorii climatici. Notnd cu:

]m[V 3 - volumul construit deservit prin termoficare

]grdhm/kW[x 3 - caracteristica nclzirii cldirii

grdhm/kcal)6,03,0(x 3 =

]C[t oi - temperatura aerului din ncperi

]C[t oe - temperatura exterioar consumul de cldur pentru nclzire este:

( )eihinc ttVxQ = [kW/h; kcal/h] Cantitatea de cldur maxim se deduce pentru o temperatur exterioar de calcul,

definit pe baze statistice pentru fiecare localitatea din ar.

Consumul de cldur pentru ventilaie - hventQ - este diferit n funcie de destinaia ncperilor. La cldirile de locuit fr instalaii speciale de ventilaie el are valoarea (5-10) %

hincQ i poate fi inclus n aceasta n prim aproximaie. Pentru cldiri sociale, comerciale i

industriale, consumul de cldur pentru ventilaie atinge (20-30) % hincQ i se consider separat.

Consumul de cldur pentru ap cald - hsQ - este variabil n cursul unei zile. Practic livrarea apei calde se face prin intermediul unor schimbtoare de cldur care au un

efect de acumulare; cu suficient exactitate practic pentru productor, acest consum se poate considera constant.


- 40 -

Curba clasat anual a consumului de cldur se red n figura 3.12. n diagram sunt trasate separat cu linie plin:

consumurile orare pentru nclzire hincQ i ventilaie hventQ , sunt dependente de temperatura exterioar

consumul orar pentru apa cald menajer - hsQ

consumul orar total rezultat ( )hshventhinchT QQQQ ++=

a) curba clasatde temperatur(variaia temp.

exterioare)

b) curba clasatde consum orar

de cldur

+20+12

0

-20

t ex

con

sum

ora

r de

c

ldu

r Q h

Qhv

QhCE

T

Qhs

Qanv

QhT

Qhs

Qhmc+Qhvent

QanCET

- cons. total orar

- cons. ap c.m.

h/an

87608000400020002200durat de

utilizare vrf

Figura 3.12 Curba clasat anual a consumului de cldur

anCETQ - cldura livrat anual din prizele turbinelor; hvQ - cldura livrat orar la vrf (din alte instalaii -

CAF); hCETQ - cldura livrat orar din CET; anvQ - cldura livrat anual la vrf

Sezonul de nclzire are o durat dependent de clim: conform STAS 4839/91 acesta

ncepe cnd trei zile consecutiv temperatura medie exterioar a zilei scade sub 10C ntre

orele 1800 i 600 i se termin cnd se depete aceast valoare.


- 41 -

La noi n ar, valoarea maxim a temperaturii de ducere este de 150C cu

temperatura de calcul corespunztoare a returului de (60-70)C. Reglajul cantitii de cldur livrate se face prin reglajul calitativ al temperaturii pe

toat durata sezonului de nclzire (funcie de media temperaturii exterioare a zilei precedente + corecii datorate vitezei vntului, anticipaii datorit scderilor brute de temperatur). n rile nordice, se aplic reglajul cantitativ prin modificarea debitelor de circulaie (mai eficient, n timpi mai scuri).

n timpul verii, temperatura apei n reea este dictat de nevoia de a nclzi apa cald menajer i are valorile constante de 70/35C, folosind un debit redus.

Diagrama de reglaj a temperaturii apei din reeaua de termoficare funcie de temperatura exterioar se red n figura 3.11. AB, AC sunt temperaturile teoretice din

conductele de ducere i de ntoarcere. Punctul ( )C20tt;C20tA odeoreglaj === . Punctele B i C se afl pe abscisa corespunztoare temperaturii exterioare minime(-16C) luat n calcul.

Temperaturile reale din graficul de reglaj se abat de la cele teoretice. Ele sunt dt respectiv it prima mai ridicat, a doua mai cobort pentru c se ine cont de efectul de

rcire datorat vntului, a ventilaiei suplimentare i a preparrii apei calde, respectiv a

consumului de ap cald i racordarea altor locuine.

Raportul ib

idtttt

reprezint cota maxim din cantitatea de cldur ce se poate

acoperi din prizele de termoficare, asigurnd nclzirea apei din reea pn la 115C n schimbtorul de cldur de baz.


- 42 -

t[0C]

text[0C]

150

12090

60

30+20

A

700C

350C

-160C-160C+60C 0+100C+130C

CAFdin prize i boylere

C

B

Temp. maxim a prizei

sezon nclzire

Etd

t

D

dininst.vrf

din instalaiade vrf

=tducere

=tnt

-10

Figura 3.13 Diagrama de reglaj a temperaturii apei din reeaua de termoficare funcie de temperatura exterioar

Se disting trei zone de funcionare a reelei de termoficare: Zona I: perioada de var: text = +13...+20C. Valoarea temperaturii apei n reea

este constant cca. 70/35C impus de consumul pentru prepararea apei calde menajer. Debitul de ap n reea:

( )rths

rttc3600

Qm

=

(kg/s) 3.14

c[J/kgK] capacitatea termic medie a apei n intervalul de temperaturi (tt, tr) Zona II: sezonul de nclzire pentru temperaturi exterioare text = +13...+6C.

Temperatura apei n reea constant 70/35C. n schimb debitul de ap este variabil din cauza alimentrii intermitente cu cldur pentru nclzire i preparare apa cald menajer. Debitul de ap:

( )rths

hinc

rttc3600

QQm

+=

(kg/s) 3.15

Zona III: se refer la sezonul de nclzire pentru temperaturi exterioare text = (+6...-16C). Reeaua de termoficare funcioneaz continuu, cu un debit constant de ap asigurndu-se cldura pentru nclzire ct i pentru ap cald menajer. Debitul de ap din reea pentru regimul de vrf:


- 43 -

( )rthv

hs

hinc

rttc3600QQQ

m

++=

(kg/s) 3.16

n aceast perioad se modific temperatura pe tur n funcie de temperatura exterioar i aplicndu-se corecii cauzate de viteza vntului i scderile brute de temperatur.

Schimbtoarele de cldur n care se utilizeaz presiunea prizei de termoficare (2 bari0,7 bari) se numesc schimbtoare de baz BB (boiler de baz).

Pentru preluarea cantitii de cldur suplimentare necesar n perioada vrfului de

nclzire anVQ - sunt posibile urmtoarele soluii: a) alimentarea cu abur din a doua priz de presiune ridicat a turbinei (8-10 bar) cu

ajutorul unui schimbtor de cldur de vrf BV boiler de vrf fig. 3.14.

QT

Q2::

P

Figura 3.14. Schema cu schimbtor de cldur de vrf BV

b) alimentarea cu abur din rezerva de abur a cazanelor energetice prin reductor de presiune (IRR) i un schimbtor de cldur de vrf fig.3.13.

c) cazane de ap fierbinte (CAF) pentru vrf, instalate n serie cu schimbtoarele de cldur de baz ale turbinei fig. 3.15.

Cazanele de vrf asigur totodat rezerva pentru alimentarea cu cldur a consumatorilor la ieirea din funciune a turbinelor. Soluia cu CAF este cea mai economic i s-a generalizat la noi.


- 44 -

bar cazan

CIP CJP

CAF

0,7 - 2 bar

110CBB

PE

Q2

QT

Figura 3.15 Schema cu cazan de ap fierbinte (CAF)

Livrarea cldurii consumatorilor urbani

Livrarea cldurii se face din punctele termice centrale pentru un grup de cldiri, dup schemele urmtoare:

Pentru nclzire

a) n circuit direct cu elevator de cldur

150C 90C

70C

70C70C

E

Figura 3.16. Schema cu elevator de cldur

Reeaua intern a consumatorilor este alimentat de apa din reeaua de transport prin intermediul unui ejector E care face un amestec ntre apa din conducta de ducere i cea de ntoarcere pentru ca temperatura agentului de nclzire din radiatoare (calorifere) s nu depeasc 90C.


- 45 -

b) n circuit indirect cu schimbtor de cldur

90C

Figura 3.17. Schema cu schimbtor de cldur

n acest circuit cele dou reele sunt izolate iar presiunea din radiatoare este independent de presiunea din reea. Soluia este aplicat n reele cu denivelri accentuate i pentru alimentarea cldirilor nalte.

Pentru ap cald menajer a) Schema deschis

Figura 3.18. Alimentarea cu ap cald - schema deschis

Se consum direct apa cald din reeaua de termoficare (vezi figura 3.16.) ceea ce implic mrirea cantitii de ap de adaos n reea i existena unor condiii de potabilitate a apei. Aceast soluie este raional aplicabil n localitile unde apa are un coninut redus de sruri dizolvate.

b) Scheme nchis, cu dou trepte n aceast schem (figura 3.18.) apa de consum este nclzit n schimbtoare de

cldur de suprafa, ceea ce permite ca n reeaua de termoficare s se foloseasc apa tratat chimic i degazat care s nu corodeze evile.


- 46 -

QT

90C

90C70C

Figura 3.19 Alimentarea cu ap cald - schema nchis

n schemele moderne de nclzire, aceasta se face n dou trepte, utiliznd pe ct posibil nivelul de temperatur al apei din restul instalaiei de nclzire.


- 47 -

3.1.3 Termoficarea industrial Curba clasat a consumului de cldur industrial este mai aplatizat dect cea urban,

aa cum se vede din figura 3.20. Din aceast cauz coeficientul orar de termoficare optim este mai ridicat. Consumatorii industriali folosesc n principal abur.

Aburul necesar la vrf 1vD i presiunea la cele dou trepte (12 i 6 bar) se asigur din rezerva cazanelor de presiune mare sau din cazane de abur suplimentare la presiunea consumatorului.

Consecinele ntreruperii sau reducerii alimentrii cu abur a instalaiilor pot fi deosebit de grave, motiv pentru care studiul rezervei de abur este deosebit de important i de cele mai multe ori impune s se instaleze cel puin trei cazane de abur la o astfel de central de termoficare (Dc1, Dc2, Dc3).

0

1

2

3

Dp1

Dp21

2

Figura 3.20 Curba clasat a consumului de cldur industrial

Concentrarea mai multor consumatori pe o platform industrial, are consecine favorabile asupra dimensionrii centralei de termoficare. Ea conduce ns la mai multe trepte de presiuni de abur la consumatori.

Consumatorii de abur, utiliznd o parte din aburul livrat, returneaz numai o cot redus de condensat. n consecin, instalaiile pentru tratarea apei de adaus devin ample i complexe i ca alternativ se pune problema livrrii indirecte, cu folosirea transformatoarelor de abur.


- 48 -

n figura 3.21. se prezint diferite scheme de alimentare cu abur a consumatorilor industriali.

IRR IRR

IRR3pps

pp1

QT QTQT

pp2pp3

1 2

a.

a) - alimentare cu livrare direct de abur, la dou presiuni din prizele turbinelor ( 3p1p p,p ), din contrapresiune ( 2pp ) i instalaii de reducere rcire (IRR1, IRR2, IRR3).

3p2p1p ppp

QT

p1

p1p2

p3

b.

b) - alimentare indirect prin racordarea unui transformator de abur. Din cauza condiiilor de schimb de cldur presiunea prizei este n acest caz mai mare dect n cazul livrrii directe, reducnd indicele de termoficare y.

C1O0p1

tc Dcp3

t2 Os p2

QT

c.

c) - alimentare direct cu compresor cu jet care utilizeaz abur de nalt presiune ( 1p ) i de joas presiune ( 2p ) pentru a obine o presiune intermediar ( 3p ).

Figura 3.21 Scheme de alimentare cu abur a consumatorilor industriali.


- 49 -

3.2 Producerea de energie termic pentru consumatori zonali, locali i rezideniali Prin centrale termice mici se neleg cele cu putere maxima de 0,3 MW care produc

agent termic pentru nclzire i ap cald pentru consum la consumatori grupai intr-o singura cldire sau n cldiri apropiate. Aceasta nseamn c se pot nclzi, cu o central termic mic, construcii n suprafa total locuit de maximum 6.000 m2, n conformitate cu normele DIN 4701 referitoare la condiiile pe care trebuie sa le ndeplineasc cldirile nclzite:

45-60 W/mp construcii noi (reglementare din 2002) 50-60 W/mp construcii noi (reglementare din 1995) 70-90 W/mp construcii realizate nainte de 1995 120 W/mp construcii vechi realizate fr nici un fel de reglementari

Agentul termic produs la astfel de centrale este apa cu temperatura de maximum 95C si presiunea maxima de 6 bari, iar asigurarea combustibilului poate fi lichid, gazos cu respectarea prevederilor legale.

Condiii privind amplasarea centralelor termice mici: Amplasarea centralelor termice se face respectnd prevederile cuprinse in Normativul

P118 Normativ de sigurana la foc a construciilor. Stabilirea locului de amplasare a centralelor termice in spaiul unei cldiri se face pe

baza unor criterii funcionale si economice, innd seama de posibilitile de evacuare a gazelor de ardere, posibiliti de alimentare cu combustibil si respectnd prevederile Normativelor I 6, I 13, I 31 si I 33.

Centralele termice se amplaseaz:

in exteriorul cldirii intr-o construcie proprie; in interiorul cldirii (deservit sau alturata).

Centralele termice pot fi amplasate la orice nivel al cldirii (subsol, parter, etaj curent, ultimul nivel sau pe terasa) cu excepia centralelor termice funcionnd cu GPL care nu se pot amplasa la subsol. n conformitate cu art. 9.9. din Normativul I 13/1994 pentru proiectare si executarea instalaiilor de nclzire central, centralele termice in mod obligatoriu nu se amplaseaz:

sub ncperi din categoria A sau B pericol de incendiu, sau alipite acestora; sub sli aglomerate i ci de evacuare ale slilor aglomerate, sub scri si sub

ncperi cu aglomerri de persoane;


- 50 -

sub ncperi de zi si dormitoarele colectivitilor pentru copii de vrsta precolara daca se utilizeaz gazele drept combustibil;

sub sli de clasa, laboratoare sau sli de gimnastica din cldiri pentru nvmnt;

in cldiri de spitale sau cu caracter spitalicesc, sub saloane pentru bolnavi sau sub sli de operaii;

in interiorul cldirilor nalte (peste 80m), exceptnd poriunile care nu ating aceasta nlime;

in spatii cu risc mare si foarte mare de incendiu.

Amplasarea centralelor termice de apartament Conform art. 3.15.1 din G.P. 051 2000 intr-un apartament se poate monta o singur

central termic. Se interzice montarea centralelor termice de apartament in cmri de alimente i camere de dormit. ncperile in care se monteaz centralele termice trebuie sa fie ventilate conform cerinelor Normativelor I 6, I 7, I 31 si I 5.

Cazanele de perete pot fi montate i in spaii cu alte destinaii dect centralele termice (buctarii, bai, etc.) cu condiia asigurrii ventilrii ncperii, a evacurii gazelor de ardere i a prevederilor cuprinse in reglementari specifice. Cazanele de perete nu se monteaz in spaiile de locuit sau in spaii cu degajri de substane agresive (depozite de solveni, ncperi cu ageni frigorifici, etc.) sau cu pericol mare de incendiu, precum si cu pericol de explozie.

Centralele termice cu cazane funcionnd cu gaze naturale sau G.P.L. trebuie sa aib asigurate suprafee vitrate conform Normativelor I 6, I 31, si I 33.

Se interzice alimentarea arztoarelor cazanelor de la butelii individuale de gaze petroliere lichefiate, admindu-se numai alimentarea de la rezervoare exterioare de G.P.L., conform specificaiilor Normativelor I 31 si I 33.

Proiectarea, execuia si exploatarea centralelor termice trebuie sa asigure nivelul de performanta pentru cerina de calitate sigurana la foc conform Legii nr. 10/1995.

Proiectarea si executarea centralelor termice se poate face de persoane autorizate conform Legii nr. 10/1995. Proiectele pentru centralele termice se verific obligatoriu de verificatori atestai de M.L.P.T.L. conform Legii nr.10/1995 privind calitatea in

Documents

Echipamente Si Instalatii Termice