3.7. Sieci cieplne.doc

3.7. Zasady eksploatacji sieci cielnych

Eksploatacja na końcu pliku dlatego cały wstęp można wyrzucić albo potraktować bardziej pobieżnie, wg uznania.

Sieci cieplne to zespół urządzeń technicznych służących do transportu energii cieplnej od źródła do odbiorców, za pośrednictwem czynnika grzejnego (nośnika ciepła).

Podział sieci cieplnych ze względu na przeznaczenie:

·         Przemysłowe

·         Komunalne (miejskie lub osiedlowe)

·         Mieszane (przemysłowo-komunalne)

Przy budowie sieci cieplnej ważny jest dobór nośnika ciepła i jego parametry. Okres eksploatacji sieci powinien wynosić przynajmniej 40 lat i powinna zapewniać jak największą energooszczędność. Nośnik ciepła ma za zadanie odbiór ciepła w źródle transport i oddanie ciepła w odbiornikach. Z tego względu powinien on mieć dużą entalpię (tzw. zawartość ciepła) w stanie ogrzewanym, powodować małe straty energii na potrzeby transportu , być nieszkodliwym i nieagresywnym dla człowieka, rur i środowiska i być stosunkowo tani. Najlepszymi nośnikami są woda, para wodna, ciecze o podwyższonej temp wrzenia, spaliny, powietrze.

Projektując sieć cieplną należy określić zapotrzebowanie na ciepło do celów grzewczych, technologicznych i socjalnych. Trzeba wyznaczyć odpowiednie wymagane i optymalne parametr nośnika – temperaturę i ciśnienie.

Sieci cieplne dzielą się na magistralne (dosyłowe) oraz rozdzielcze (rozprowadzające). Kształt sieci może być różny i zależy od charakteru zabudowy i odległości oraz usytuowania odbiorników ciepła od  źródła (centrali). Wyróżnia się sieci w postaci kratownicy, pierścieniowe i promieniste.

Węzły ciepła mają za zadanie obniżanie parametrów nośnika z sieci magistralnej na potrzeby sieci dosyłowo-rozdzielczej i odbiorców.

Ze względu na ilość przewodów występują wodne sieci cieplne:

·         Jednoprzewodowe (niepraktyczne i nieekonomiczne)

·         Dwuprzewodowe (najczęstsze) – zasilanie i powrót

·         Trójprzewodowe – dwa zasilania i jeden powrót (np. 1 do orzewania, 2 do celów technologicznych)

·         Czteroprzewodowe – dwa niezależne obwody (cele grzewcze i technologiczne – drogie w eksploatacji)

Sieci cieplne parowe dwuprzewodowe.

Przy eksploatacji wodnego systemu cieplowniczego potrzebne są urządzenia zabezpieczające. Zabezpieczenia temperaturowe  zależa od wymaganej w sieci temp. czynnika.

·         Niskotemperaturowe – naczynie wzbiorcze łączące kocioł z atmosferą – system otwarty

·         Średniotemperaturowe – zabezpieczenia hydrauliczne z wylotem do atmosfery – system otwarty

·         Wysokotemperaturowe – zawory bezpieczeństwa – system zamknięty

Obciążenie sieci cieplnej w czasie jej eksploatacji jest zmienne, co niekorzystnie wpływa na pracę kotłów, dlatego dąży się do stabilizowanego obciążenia cieplnego kotła, która powinna być zbliżona do wartości obciążenia optymalnego. Można to uzyskać w następujące sposoby:

·         Wykorzystanie pojemności cieplnej kotłów, czyli tzw. ich własności akumulacyjnych

·         Instalowanie dodatkowych urządzeń, których zadaniem jest zwiększenie własności akumulacyjnych instalacji kotłowej, czyli magazynowania i oddawania ciepła przy zmiennym obciążeniu cieplnym sieci

·         Instalowanie w kotłowni kotłów o bardzo płaskiej charakterystyce sprawności

Do budowy sieci ciepłowniczych stosuje się rury miedziane i stalowe, a także z tworzyw sztucznych (wodne nisko i sredniotemp.).

Stosowane są dwa podstawowe sposoby łączenia rur:

·         Nierozłączne, uzyskiwane przez ich spawanie, lutowanie lub klejenie

·         Rozłączne, kołnierzowe lub za pomocą gwintowych łączników

Rury preizolowane stanowią konstrukcję zespoloną, składającą się ze stalowej rury przewodowej, umieszczonej centralnie w osłonowej rurze z polietylenu twardego oraz izolacji cieplnej z pianki poliuretanowej, wypełniającej przestrzeń między rurami. Końce stalowej rury są przygotowane do spawania i nie są izolowane. Wzdłuż rurociągu wtopione są w piankę poliuretanową metalowe przewody alarmowe, przeznaczone do sygnalizacji prawidłowości pracy przewodów cieplnych oraz określenia miejsca uszkodzenia. Jako przewody alarmowe są stosowane dwa druty: miedziany i ocynkowany. Z przewodów tych uzyskuje się sygnał alarmowy, gdy koncentracja wilgoci w izolacji przekracza wartość dopuszczalną, lub gdy przewód ten zostaje zerwany.

Miejsca połączeń stalowych rur przewodowych są izolowane za pomocą specjalnych muf.

·         Mufy metalowe skręcane (składają się z kształtek metalowych wypełnionych warstwą polietylenu, kształtki te są szczelnie skręcane ze sobą śrubami lub zaciskane odpowiednio wykonanymi klinami)

·         Mufy termokurczliwe (na nieosłonięte końce spawanych rur są nakładane tuleje izolacyjne z materiału podobnego do rury izolacyjnej, a całość jest usztywniana opaskami zaciskającymi się szczelnie pod wpływem temperatury)

·         Mufy zgrzewane (stosowane dla rur o dużych średnicach, gdy ich średnica zewnętrzna wynosi minimum 315mm. Mufa jest wykonana z takiego samego materiału i o takich samych wymiarach jak zewnętrzny płaszcz osłonowy)

Do kierowania ruchem nośnika w sieci cieplnej służy armatura , w którą uzbraja się sieć. Ze względy na zastosowanie wyróżnia się:

·         Armaturę sterującą ( dławiącą i odcinającą)

Do armatury odcinającej w ciepłownictwie należą zawory grzybkowe, zasuwy lub zawory kulowe.

Do armatury regulacyjno-dławiącej stosuje się zawory iglicowe (przy małych przepływach), zawory kulkowe, tłoczkowe i ewentualnie w specjalnym wykonaniu zawory grzybkowe, które ostatnio często stosowane są do bezpośredniej regulacji parametrów pracy nośników ciepła (temperatury i ewentualnie ciśnienia), jako regulatory sterowane automatycznie sygnałami od czujników regulowanych parametrów.

·         Armaturę zabezpieczającą - zawory bezpieczeństwa, zawory zwrotne i odmulacze.

·         Armatury pomocniczą - odwadniacze, odpowietrzniki, zawory spustowe, zawory sygnalizacyjne itp. (np. gospodarka kondensatem)

Sieci cieplne powinny być układane w miejscach najbardziej obciążonych cieplnie, zazwyczaj prowadzone są wzdłuż ulic, pod chodnikami. Wyróżnia się sieci nadziemne (podwieszana i układana na słupach) oraz sieci podziemne, w tym : przechodnie – gdy jest dużo przewodów i potrzeby konserwacji, półprzechodnie – rzadko, niższe niż przechodnie oraz nieprzechodnie – najczęstsze, zabezpieczone przed wilgocią, przykryte płytą, lub bezkanołowo- zasypane ziemią i izolacją.

Studzienki kontrolne powinny znajdować się w odległościach co100 m najlepiej w rozgałęzieniach sieci.

Kompensacja

Wskutek zmian temperatury czynników grzejnych, przepływających przez przewody, występuje zjawisko zamian długości tych przewodów. W celu umożliwienia swobodnych zmian długości przewodów sieci cieplnej należy stosować kompensatory wydłużeń. Są one umieszczone w środkowej części między podporami stałymi. Na odcinku podpora stała – kompensator powinny być instalowane podpory ruchome, pozwalające na poosiowe przemieszczenie się rurociągu.

Ze względu na zasadę działania kompensacji wydłużeń rozróżniamy:

Kompensacja naturalna

Ten sposób kompensacji przewodów może być stosowany wtedy, gdy sieć cieplna nie jest ułożona w linii prostej, lecz w łamanej, a długość prostych odcinków sieci nie przekraczają 40. Każdy prosty odcinek jest umocowany w środku długości w podporze stałej i wsparty na odpowiedniej liczbie podpór ruchomych. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest swobodne wydłużenie się tych odcinków przy nieznacznym ugięciu i odchyleniu osi przewodów. W kompensacji tej ugięcie przewodów następuje w kolanach, łukach, ewentualnie na prostych odcinkach. Ta metoda kompensacji wydłużeń jest najczęściej stosowana w pomieszczeniach (kotłowniach), gdzie ze względów konstrukcyjnych naturalne wydłużenie przewodów sieci odpowiada warunkom tej kompensacji. Wadą tego sposobu jest utrudnienie w eksploatacji, pojawiające się podczas izolowania cieplnego przewodu. W tym przypadku musi być zapewniona swoboda przestrzeń między zewnętrzną powierzchnią izolacji a ścianą, np. ścianą kanału.

Kompensatory wydłużeń

·         U-kształtowy

Podczas prac montażowych kompensator należy poddać wstępnemu rozciągnięciu, wynoszącemu 50% przewidywanego wydłużenia przejmowanego przez ten kompensator. Kompensatory tego typu są przeważnie stosowane w przewodach z czynnikiem grzejnym o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Są one więc podstawowymi kompensatorami stosowanymi w dosyłowych sieciach cieplnych

·         Lirowy z rur gładkich

Ma większą sprężystość od kompensatora U-kształtowego i dlatego jego wysokość (wysięg) jest mniejsza o .10% przy tym samym ugięciu. Wadą obu wymienionych kompensatorów jest występowanie stosunkowo dużych naprężeń w miejscach ich gięcia. W celu zmniejszenia tych naprężeń, a tym samym zwiększenia sprężystości kompensatora, stosuje się rury fałdowane (półfaliste) lub faliste. W tym wypadku przy tym samym ugięciu wysokość kompensatora jest o .30% mniejsza niż kompensatora U-kształtowego.

·         Soczewkowy

Są wykonywane jako proste odcinki z blachy wygiętej w kształt fali. Wykonuje się je najczęściej z blachy stalowej, rzadziej z blachy miedzianej lub specjalnego stopu o dużej sprężystości. Kompensatory te mają wytrzymałość mechaniczną oraz powodują duże opory przepływu. Z tego powodu nie są często stosowane w ciepłownictwie.

·         Przegubowy

Odznaczają się dużą elastycznością, a ich wytrzymałość mechaniczna jest zależna od wytrzymałości elementów rur falistych. Zwiększenie wytrzymałości mechanicznej uzyskać można przez stosowanie wielowarstwowych rur falistych, wykonywanych z blachy.

W miejscu zakończenia sieci cieplnej instalowane są węzły cieplne przeznaczone do rozdziału strumieni nośników ciepła i ewentualnej regulacji parametrów tych nośników, płynących do poszczególnych odbiorników lub ich grup. Węzeł cieplny składa się z zespołu przewodów z armaturą oraz aparaturą pomiarową, licząc od kołnierza zaworu odcinającego zewnętrzną sieć przesyłową do króćca z zaworami odcinającymi wewnętrzną (rozdzielczą) sieć cieplną.

Prawidłowa praca urządzeń cieplnych wymaga między innymi ciągłego dostosowania parametrów nośnika ciepła do aktualnych potrzeb. Najbardziej korzystnym rozwiązaniem jest wówczas automatyczne sterowanie pracą węzłów cieplnych. W automatycznie sterowanych węzłach cieplnych stosowane są urządzenia do sterowania przepływów i parametrów nośnika ciepła.

·         Regulator przepływu

·         Regulator ciśnienia

·         Do regulacji temperatury wody służą termostatyczne dwudrogowe zawory mieszające lub rozdzielające strumień cieplny.

Do ważnych aspektów eksploatacyjnych  dotyczących sieci cieplnych  (parowych) należy gospodarka kondensatem. Powinno się w jak największym stopniu unikać nieuzasadnionych strat kondensatu.  W tym celu m.in. stosuje się urządzenia odwadniające. Zapewniają one samoczynny odpływ skroplin z równoczesnym zablokowaniem przepływu pary. Istnieją odwadniacze: syfonowe z pływakiem zamkniętym lub otwartym, dławiące i płytkowe. Odwadniacze instaluje się  w dobrze widocznym i łatwo dostępnym miejscu rurociągu, poniżej odbiornika ciepła. Źle działający odwadniacz (zapowietrzony) jest zimny, zaś prawidłowo działając z pływakiem charakteryzuje się miarowym stukaniem.

Innym ważnym aspektem jest izolacja sieci cieplnych. Przed przystąpieniem do izolowania powierzchni należy znać temperaturę powierzchni, parametry przepływającego wewnątrz czynnika, czas eksploatacji oraz koszt wytwarzania ciepła. Następnie należy obliczyć wielkość strat ciepła urządzenia.

Materiały izolacyjne

Materiały włókniste

·         Przędza szklana

·         Wata szklana

·         Wełna żużlowa lub mineralna

·         Wełna bazaltowa

Materiały sypkie

Ze względu na pochodzenia można podzielić je na dwie grupy: organiczne i nieorganiczne. Rodzaje mas izolacyjnych:

·         Masa izolacyjna okrzemkowa NT – niskotemperaturowa jest mieszaniną ziemi okrzemkowej, glinki szamotowej oraz sierści zwierzęcej

·         Masa izolacyjna WT – wysokotemperaturowa ekstra jest mieszaniną ziemi okrzemkowej i drobnych włókien azbestu.

·         Masa izolacyjna krzemionkowa jest mieszaniną ziemi krzemionkowej, glinki szamotowej i włókien pochodzenia organicznego lub nieorganicznego

Ceramiczne wyroby izolacyjne :

Cegly, Płyty, Otuliny

Lekkie betony izolacyjne:

Pianobetony, gazobetony

Specjalne materiały izolacyjne :

·         Folia aluminiowa

·         Filce azbestowe

·         Wulkanit

·         Mączka magnezowo-azbestowa

·         Pianki poliuretanowe

Przygotowanie sieci do uruchomienia

1.       Przygotowanie sieci i urządzeń do uruchomienia

Przed przystąpieniem do uruchomienia sieci i urządzeń należy dokonać odbioru technicznego, zgodnie z dokumentacją i obowiązującymi przepisami. Stwierdzenie gotowości do uruchomienia musi być poprzedzone sprawdzeniem stanu technicznego urządzeń , przy czym szczególną uwagę należy zwrócić na:

·         Prawidłowe zamocowanie armatury sterującej i odcinającej

·         Prawidłowe zamontowanie kompensatorów wydłużeń

·         Prawidłowy dobór i montaż aparatury pomiarowej oraz sterującej

·         Działanie urządzeń pomocniczych

·         Usunięcie ewentualnych zaślepek z uruchamianego odcinka sieci cieplnej

·         Stan i działanie komór oraz pomieszczeń, w których zainstalowano obsługiwane urządzenia

·         Działanie oświetlenia i wentylacji w kanałach przechodnich

Odpowiedzialny za uruchomienie jest dyspozytor sieci.

2.       Uruchamianie

Bezpośrednio przed rozpoczęciem uruchamiania sieci należy sprawdzić stan armatury. Muszą być spełnione warunki:

·         Zasuwy i zawory na odgałęzieniach i w węzłach cieplnych do odbiorców – zamknięte

·         W sieci parowej zawory odwodnień rozruchowych – otwarte

·         W sieci parowej zawory odwodnień ciągłych  - zamknięte

·         Studzienki opróżnione z wody

Etapy uruchamiania sieci :

·         Napełnianie wodą

·         Płukanie sieci

·         Próby ciśnieniowe i szczelności

·         uruchomienie sieci

Napełnianie : Sieć magistralną należy napełniać etapowo, odcinkami wydzielonymi przez zawory odcinające. W czasie napełniania otwarte zawory odpowietrzające, które zamyka się po rozpoczęciu wypływu ciągłego strumienia wody. W zimie napełnia się ciepła wodą.

Płukanie: Polega na wypuszczeniu wody z płukanego odcinka. Wskazane jest, aby w czasie płukania zmieniać kierunek przepływu wody. Czas jednego płukania powinien być równy  min. 10 razy więcej niż czas jednego przetłoczenia wody przez sieć (tzn. chyba że 10 razy ma przepłukać). Płukanie jest skończone gdy:

·         w odmulaczach nie ma zanieczyszczeń

·         woda spuszczona z sieci wykazuje ślady zanieczyszczeń

·         spadek ciśnienia związany z oporem przepływu sieci jest zgodny z wymaganiem

·         armatura odcinająca zamyka się szczelnie

Próby ciśnieniowe i szczelności: Mają na celu określenie wytrzymałości i szczelności sieci.  Próba pozytywna gdy nie ma ciągłych przecieków, ilość wody uzupełniającej nie przekracza 0,2% godzinowego strumienia wody a po podłączeniu odbiorców do 0,8%.

Uruchomienie sieci: ma na celu stopniowe podgrzewanie cieci i nośnika o odpowiednich parametrów.

Wodna – stopniowe nagrzewanie

Parowa – intensywna kondensacja – otwarte zawory urządzeń odwadniających

W czasie uruchamiania sieci należy prowadzić szczegółowe oględziny zewnętrzne:

...