10

CURS 1

Structura extern a sistemelor de alimentare centralizat cu cldur

Acestea se caracterizeaz prin: sursele de cldur i amplasarea acestora n raport cu zonele de consum care influeneaz direct configuraia reelelor termice; natura agentului termic folosit la transportul i distribuia cldurii; reelele de transport i distribuie; modul de racordare a consumatorilor.

1. Surse de energie

Sursele de energie ce pot alimenta centralizat cu cldur ansamblurile urbane sau consumatorii industriali i teriari pot fi: centrale de cogenerare ( centrale electrice de termoficare - CET) centrale nucleare electrice de termoficare (CNET); centrale termice de capacitate mare ( peste 5 MW); centrale termice de capacitate medie ( 1...5 MW).Combustibilii utilizai la producerea energiei termice sunt: gaze naturale; combustibili lichizi; combustibili solizi ( crbune, deeuri etc.)n general, centralele electrice de termoficare, n marea lor majoritate, funcioneaz cu dou tipuri de combustibili, i anume: gazul natural i pcura.Amplasarea surselor depinde de: condiiile locale, combustibilii disponibili, mrimea i ritmul de dezvoltare a consumului termic, existena unor surse de energie amplasate n zone industriale susceptibile de modernizare i extindere, cerinele de protecie a mediului.Inconvenientele amplasrii centralelor exterioare (CET i CT de mare capacitate), cum ar fi costurile mari pentru realizarea conductelor de transport, sunt compensate de economiile de investiii i cheltuielile anuale de exploatare datorate preteniilor mai modeste n executarea finisajelor, posibilitilor de alimentare preferenial cu gaze i ap industrial, accesul la liniile de transport feroviar etc.Amplasarea la distane mari de centrele populate face posibil realizarea unor centrale de mare capacitate, echipate cu turbine de gaz sau abur, avnd puteri unitare mari i performane superioare, apropiate de centralele de condensaie.Acolo unde consumul de energie termic este relativ mic se accept realizarea unei centrale termice n imediata apropiere a consumatorului cu luarea n considerare a unor aspecte, ca acordul urbanistic, protecia mediului etc.

2. Agentul termic

Natura agentului termic folosit n sistemele de alimentare cu cldur difer n funcie de felul sursei, precum i de tipul i necesitile consumatorilor; se pot utiliza:-ap fierbinte, cu temperatura nominal peste 1150C; -ap cald cu temperatura nominal de maximum 1150C;-abur de presiune medie ( 6... 15 bar).Agentul termic sub form de ap cald, (n general, 95/750C), se utilizeaz numai n cazul centralelor termice de capacitate mic, cu un numr limitat de consumatori.n general, toate centralele de cogenerare (CET) pot furniza ap fierbinte i/sau ap cald.Avantajele utilizrii apei fierbii n sistemele de termoficare sunt: producia specific pe unitatea de cldur livrat orar sau anual n reeaua de transport este mai mare comparativ cu utilizarea aburului; raza de aciune, respectiv lungimea reelei de transport a cldurii este mult mai mare, comparativ cu utilizarea aburului; este posibil pstrarea n ciclul termic a ntregii cantiti de condensat; scheme relativ simple pentru racordarea consumatorilor urbani de energie termic.Dezavantajul utilizrii apei fierbini const n faptul c proiectarea i exploatarea unei astfel de reele impune msuri atente pentru meninerea sub control a regimurilor de funcionare, aspect compensat ns de posibilitatea unei reglri mai bune, elasticitate n exploatare i un personal mai puin numeros.n unele sisteme de alimentare cu cldur, de dimensiuni relativ reduse, rezult economic c poate s se utilizeze ca agent termic, apa cald cu temperatura de 110/550C n reele de transport i distribuie.Alegerea agentului termic specific fiecrei situaii, precum i parametrilor acestuia, constituie, prin implicaiile tehnice i economice care decurg, una dintre problemele importante ale sistemului de alimentare centralizat cu cldur.ntruct la consumatori urbani temperaturile sunt de 90/70 sau 95/750C, pentru agentul termic de nclzire i 55...600C, pentru apa cald de consum, temperatura agentului termic livrat de sursele de energie depinde i de condiiile impuse de consumatori.Utilizarea agentului termic cu temperatur ct mai ridicat n conducta de ducere prezint ca avantaje faptul c se reduce:-debitul nominal de ap care circul n sistem, micornd diametrul conductelor, greutatea i costul acestora, la aceeai pierdere specific de sarcin;-puterea electric a pompelor din sistem precum i energia electric consumat de acestea;-suprafaa de nclzire la consumatorii legai direct i la schimbtoarele de cldur (la cei racordai indirect).Utilizarea temperaturilor ridicate ale agentului termic furnizat de CET implic ns i unele dezavantaje prin faptul c:-scade energia electric produs n turbine;-crete consumul anual de combustibil i cheltuielile de exploatare precum i investiiile suplimentare comparativ cu celelalte soluii;Influena creterii temperaturii nominale a agentului termic asupra pierderilor de cldur este relativ mic deoarece mrimea valorilor acestora este compensat de reducerea diametrelor conductelor, respectiv, a suprafeelor de schimb de cldur.Fixarea temperaturii optime de alimentare are n vedere i mrimea sistemului. n general, la sistemele mici de cogenerare se alege temperatura de 120 (130) 0C iar la cele mai mari temperatura de 130 (150) 0C.Se practic utilizarea aburului ca agent termic numai pentru satisfacerea necesitilor tehnologice.Aceasta se justifc nu numai prin inconvenienele legate de proiectarea i exploatarea instalaiilor la consumatori dar i printr-o serie de dezavantaje de natur energetic.n cazul producerii combinate de energie, electric i termic, utilizarea apei firebini n locul aburului conduce la avantaje energetice n sensul producerii unei cantiti sporite de energie electric, datorat posibilitii destinderii aburului n turbin pn la presiuni mai coborte.n anumite condiii, producnd energie termic n centrale termice cu deeuri menajere, crbune etc., se pot justifica sisteme relativ mari, n care aburul de presiune medie este utilizat pentru transportul cldurii, prin reele, pn la punctele termice.n ceea ce privete sursele de capacitate mic, amplasate n apropierea consumatorilor, agentul termic poate fi apa cald cu temperatura de pn la 1150C.Fa de utilizarea apei fierbini, apa cald prezint unele avantaje i anume:-racordarea consumatorilor se poate face direct;-se simplific instalaia de asigurare i de preluare a dilatrii apei;-distribuia agentului termic prin conducte se realizeaz la temperaturi i presiuni mai mici, simplificnd mult problemele legate de compensarea dilatrilor;-utilizarea de evi i izolaii cu grosimi mai reduse;-asigurarea independenei alimentrii consumatorilor racordai la surs fa de ceilali consumatori.

3. Reele de transport i distribuie

Asigur circulaia agentului termic i alimentarea cu cldur, a consumatorilor. n cazul sistemelor centralizate de alimentare cu cldur, se consider reele de transport, conductele care fac legtura ntre surs i zonele de amplasare a consumatorilor. n sistemele centralizate de alimentrare cu cldur reelele se mpart n:-reele de transport, care fac legtura dintre sursa termic i zonele de amplasare a consumatorilor;- reele de distribuie, care fac legtura dintre reeaua de transport i punctele termice (instalaiile de racordare);-reelele de distribuie secundare, care fac legtura dintre punctele termice i consumatori.Reelele de transport i distribuie, fiind reele publice, trebuie astfel concepute, construite i exploatate nct s asigure, n orice condiii de funcionare, continuitatea alimentrii cu cldur la parametrii necesari.Factorii principali de care depinde eficiena unei reele sunt: cheltuilelile de amortizare i de ntreinere, costul cldurii pierdute i cheltuielile pentru pompare.Alegerea soluiilor la proiectarea reelelor are la baz, pe lng considerente tehnico economice i pe cele privind eventualele exinderi, n funcie de evoluia consumului de cldur.Clasificarea reelelor de transport i distribuie se poate face n funcie de:-tipul agentului termic: ap fierbinte, ap cald, abur;-numrul conductelor care, innd seama de parametrii agentului termic i de sistemul adoptat pentru distribuie i pentru racordarea consumatorilor, poate fi: monotub: o singur conduct de ducere de la surs la consumatori, fr conduct de ntoarcere; bitub: agentul termic este trimis la consumatori cu aceeai parametri pentru toate utilitile i revine printr-o singur conduct de ntoarcere; tritub: dou conducte de ducere care transport agentul termic la parametrii diferii, avnd conduct de ntoarcere comun; multi tub, cu sau fr conduct de ntoarcere.-configuraia reelelor: aroborescent sau inelar; reelele arborescente sunt mai simple, mai puin costisitoare i mai comode n exploatarea normal ns, n caz de avarie, nu permit alimenatrea consumatorilor situai n aval de avarie ( o soluie pentru astfel de cazuri este realizarea unor bretele de legtur); reele inelare permit, n caz de avarie, o alegere corect a diametrelor buclelor, meninerea alimentrii tuturor consumatorilor, cu excepia celor racordai ntre cele dou vane care izoleaz avaria: schemele inelare sunt mai costisitoare dect cele arborescente iar, n exploatare, prezint dezavantajul determinrii mai dificile a locului unei avarii. Configuraia inelar conduce la economii de energie electirc pentru pompare, fa de configuraia arborescent.Soluiile uzuale privind configuraia reelelor termice de transport i distribuie sunt prezentate n figura 1.1.-soluii constructive de amplasare a conductelor care pot fi; supraterane ( aeriene) subterane, n canale termice respectiv edilitare sau direct n sol, caz n care sarcinile exterioare se transmit direct asupra conductelor i izolaiei acestora.

Fig. 1.1 Configuraia reelelor termicea- reea arborescent; b reea inelar1 sursa; 2 ramuri importante; 3- reea de legtur pentru rezerv n caz de avarie; 4 inelul reelei; 5 armturi de nchidere

4. Racordarea consumatorilor

Racordarea consumatorilor la reelele de transport i distribuie ale sistemelor de alimentare centralizat cu cldur se poate realiza :-direct sau indirect pentru instalaiile de nclzire, ventilare i tehnologice;-deschis sau nchis, pentru instalaiile de preparare a apei calde de condum i cele tehnologice, n care apa se consum sau nu, efectiv, n proces.Alegerea modului de racordare a consumatorului depinde de regimul de temperatur i presiune al agentului termic ce circul n reea precum i de condiiile impuse de regmul termic i de presiune ala gentului termic ce circul n reea precum i de condiiile impuse de regmul termic i de presiune din instalaiile de la consumatori.Astfel racordarea direct (fig. 1.2) se adopt n cazul utilizrii agentului termic sub form de ap cald sau ap fierbine att n sistemul de distribuie ct i n instalaia interioar a consumatorului, cu respectarea prevederilor Normativului I13; nu se recomand racordarea direct a locuinelor, spitalelor, creelor etc. la reelele de ap fierbinte din motive de ordin igienico-sanitare.

Fig. 1.2 Racordarea direct a instalaiilor de nclzire:tD,R - temperatura din conducta de ducere, respectiv, de ntoarcere a circuitului reelei [0C];td,r - temperatura din conducta de ducere, respectiv, de ntoarcere din instalaia interioar [0C];G - debitul de ap din instalaia interioar [l/h];R - reea exterioar.

Racordarea direct cu amestec (fig. 1.3), prin elevator sau cu pomp de amestec, este de preferat, necesitnd investiii mai mici n punctele termice i n reea, prin eliminarea conductelor de distribuie (atunci cnd punctul termic se afl n vecintatea consumatorului).

Fig. 1.3 Racordarea direct cu amestec prin pompa de amestec (Pam) sau elevator (E) a instalaiei de nclzire:tD,R - temperatura din conducta de ducere, respectiv, de ntoarcere a circuitului reelei i a racordului la organul de amestec ( circuitul primar) [0C];td,r - temperatura din conducta de ducere, respectiv, de ntoarcere din instalaia interioar ( circuitul secundar) [0C];G1, G2- debitul de ap din racordul de ducere, respectiv, de ntoarcere din cconducta de amestec [l/h].

Racordarea indirect (fig. 1.4) este adoptat, de regul, atunci cnd nu pot fi satisfcute condiiile de termperatur sau presiune solicitate de consumatori. Are avantajul c asigur separarea circuitului primar de cel secundar, (instalaiile consumatorilor) prin intermediul schimbtoarelor de cldur. n aceste cazuri, consumatorii au un regim hidraulic propriu, protecie mpotriva suprapresiunilor (vase de expansiune deschise sau nchise), pompe de adaos, precum i instalaii de automatizare independente de circutul primar. Acest mod de racordare conduce ns la investiii ridicate pentru realizarea punctelor termice, a reelelor de distribuie precum i la cheltuieli de exploatare mai mari, materializate prin consum de energie, cheltuieli pentru reparaii i cheltuieli cu fora de munc.

Fig. 1.4 Racordarea indirect a instalaiei de nclzire prin schimbtor de cldurtD,R - temperatura din conducta de ducere, respectiv, de ntoarcere a circuitului reelei i a racordului la schimbtor (circuitul primar) [0C];td,r - temperatura din conducta de ducere, respectiv, de ntoarcere din instalaia interioar ( circuitul secundar) [0C];G - debitul de ap din racordul la schimbtor [l/h];PE pompa de circulaie n circuitul secundar;S schimbtor de cldur.

9