Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych 311[39].Z1.02

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Wojciech Grzegorczyk Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych 311[39].Z1.02 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

2 Recenzenci: mgr inż. Małgorzata Karbowiak mgr inż. Arkadiusz Mrówczyński Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Wojciech Gregorczyk Konsultacja: mgr inż. Jolanta Skoczylas Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[39].Z1.02 Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik urządzeń sanitarnych. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania Układy sieci ciepłowniczych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Przewody sieci ciepłowniczych z materiałów tradycyjnych i elementy ich wyposażenia Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sieci ciepłownicze z rur i elementów preizolowanych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Wymienniki ciepła Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Węzły ciepłownicze Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Dokumentacja techniczna sieci ciepłowniczych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć Literatura 69 2

4 1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o zasadach wykonywania wodnych sieci ciepłowniczych, ich eksploatacji i odbiorze. W poradniku zamieszczono: wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej. cele kształcenia tej jednostki modułowej. materiał nauczania (rozdział 4), który umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Obejmuje on również ćwiczenia, które zawierają wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczeń. Po ćwiczeniach zamieszczony został sprawdzian postępów. Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na pytania tak lub nie, co oznacza, że opanowałeś materiał albo nie. sprawdzian osiągnięć, w którym zamieszczono instrukcję dla ucznia oraz zestaw zadań testowych sprawdzających opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki. Zamieszczona została także karta odpowiedzi. wykaz literatury obejmujący zakres wiadomości dotyczących tej jednostki modułowej, która umożliwia Ci pogłębienie nabytych umiejętności. jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność. Jednostka modułowa: Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych, której treści teraz poznasz, jest jednym z modułów sieci komunalnych, umożliwiających wykonywanie, eksploatowanie i dokonywanie odbiorów sieci ciepłowniczych. Bezpieczeństwo i higiena pracy W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki. 3

5 311[39].Z1 Sieci komunalne 311[39].Z1.01 Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.02 Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych 311[39].Z1.03 Wykonywanie i eksploatacja sieci gazowych Schemat układu jednostek modułowych 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: odczytywać i interpretować rysunki budowlane, stosować terminologię budowlaną, posługiwać się dokumentacją budowlaną, stosować oznaczenia graficzne materiałów i elementów budowlanych oraz sieci komunalnych, wykonywać szkice i rysunki robocze elementów budowlanych i sieciowych, wykonywać pomiary i rysunki inwentaryzacyjne, wykonywać przedmiary i obmiary robót, organizować stanowiska składowania i magazynowania materiałów oraz sprzętu, stosować odpowiednie zabezpieczenia i oznaczenia terenu budowy, rozróżniać rodzaje i kategorie gruntów oraz oceniać ich przydatność do celów budowlanych, określać zasady wykonywania robót ziemnych, określać zasady wykonywania prostych pomiarów geodezyjnych, korzystać z map i planów sytuacyjno-wysokościowych, charakteryzować metody wykonywania oraz umacniania skarp wykopów i nasypów, charakteryzować sposoby odwadniania wykopów, określać warunki uzyskania pozwolenia na budowę, prowadzić dokumentację budowy zgodnie z obowiązującymi przepisami, opracowywać projekt organizacji budowy, opracowywać projekty zagospodarowania i likwidacji terenu budowy, posługiwać się dokumentacją techniczną w różnych fazach procesu budowlanego, klasyfikować roboty ziemne, rozróżniać rodzaje wykopów i nasypów, charakteryzować sposoby wykonywania wykopów, dobieraćsposoby zabezpieczania ścian wykopów w różnych gruntach, zabezpieczać wykopy przed napływem wód powierzchniowych i gruntowych, charakteryzować bezwykopowe metody układania rurociągów, wykonywać roboty ziemne zgodnie z warunkami technicznymi ich wykonywania i odbioru, dobierać metody zagospodarowania terenu po zakończeniu robót budowlanych i sieciowych, rozróżniać łączniki do połączeń rozłącznych i nierozłącznych ze stali, miedzi i tworzyw sztucznych, oceniać stan techniczny rur i łączników stalowych, miedzianych i tworzywowych używanych do montażu, wykonywać podstawowe operacje obróbki materiałów stalowych, miedzianych i tworzywowych, przestrzegać przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania robót budowlanych i sieciowych, dobierać odzież ochronną oraz środki ochrony indywidualnej do określonych robót budowlanych i sieciowych, stosować procedury udzielania pierwszej pomocy osobom poszkodowanym, korzystać z różnych źródeł informacji. 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: posłużyć się podstawowymi pojęciami z zakresu ciepłownictwa, scharakteryzować konwencjonalne i niekonwencjonalne źródła energii, scharakteryzować źródła ciepła, rozróżnić i scharakteryzować rodzaje sieci ciepłowniczych, scharakteryzować nośniki ciepła i ich parametry, scharakteryzować właściwości pary nasyconej i przegrzanej, określić zasady przesyłania czynnika grzejnego, scharakteryzować parametry pracy sieci ciepłowniczych, określić właściwości materiałów stosowanych do budowy sieci ciepłowniczych, rozróżnić rodzaje uzbrojenia, określić jego zadania oraz miejsca i warunki montażu, określić zasady prowadzenia przewodów sieci ciepłowniczych, posłużyć się dokumentacją techniczną sieci ciepłowniczych, dobrać materiały oraz armaturę do budowy sieci ciepłowniczej w określonej technologii, wyznaczyć miejsca montażu podpór stałych i ruchomych, skoordynować wykonanie robót ziemnych oraz układanie i montaż przewodów sieci ciepłowniczych, scharakteryzować rodzaje kompensatorów, zasady ich działania oraz określić warunki montażu, dobrać urządzenia do przejmowania wydłużeń przewodów sieci cieplnej oraz jej odwodnienia i odpowietrzenia, rozróżnić rodzaje i konstrukcje kanałów ciepłowniczych, zorganizować wykonanie kanałów ciepłowniczych, określić zasady lokalizacji, warunki budowy oraz wyposażenie komór ciepłowniczych, dobrać urządzenia do odwodnienia i odpowietrzenia sieci ciepłowniczych oraz wyznaczyć miejsca ich montażu, dobrać materiały do izolacji cieplnej sieci oraz zaplanować ich wykonanie, określić zasady wykonywania sieci z rur preizolowanych, wyjaśnić zasadę działania systemów alarmowych stosowanych do kontroli pracy oraz wykrywania uszkodzenia sieci ciepłowniczej, przygotować sieć ciepłowniczą do wykonania prób szczelności oraz przeprowadzenia odbioru technicznego, sprawdzić zgodność wykonywania sieci ciepłowniczych z dokumentacją, zlokalizować awarie sieci ciepłowniczych i określić sposób ich likwidacji, określić zakres prac konserwacyjnych i remontowych sieci ciepłowniczych, wyjaśnić zasadę działania węzłów ciepłowniczych, rozróżnić rodzaje węzłów ciepłowniczych oraz określić cel ich stosowania, scharakteryzować węzły ciepłownicze indywidualne, grupowe i kompaktowe, określić warunki techniczne dotyczące pomieszczeń węzłów ciepłowniczych, dobrać elementy wyposażenia węzłów ciepłowniczych i określić warunki ich montażu, wykonać obmiary robót sieciowych i związanych z nimi robót ziemnych, zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska podczas wykonywania, użytkowania, konserwacji i naprawy sieci ciepłowniczych. 6

8 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Układy sieci ciepłowniczych Materiał nauczania Ciepłownictwo to nauka o wytwarzaniu i przesyłaniu ciepła do odbiorców. Ciepło wytwarzane jest w źródle ciepła. Źródła ciepła dzielimy na: konwencjonalne i niekonwencjonalne. Konwencjonalne źródło ciepła to takie, w którym wytwarzane jest ciepło w wyniku spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych, lub wskutek użycia energii elektrycznej. Niekonwencjonalne źródła ciepła to takie, w których nośnik ciepła podgrzewany jest za pomocą energii odnawialnej (promieniowania słonecznego, wiatru, wód termalnych, ciepła ziemi) lub ciepła zawartego w ściekach, ciepła powstałego ze spalania np. biomasy, odpadów komunalnych. Ciepło może być wytwarzane w: indywidualnych źródłach ciepła (wytwarzana moc cieplna nie przekracza 50 kw), scentralizowanych źródłach ciepła (wytwarzana moc cieplna przekracza 50 kw). Scentralizowane źródła ciepła dzielimy na: kotłownie wbudowane, kotłownie lokalne, ciepłownie, elektrociepłownie. Kotłownia to zespół urządzeń technicznych, w których dzięki spalaniu paliw stałych, ciekłych i gazowych lub zastosowaniu energii elektrycznej wytwarzany jest nośnik ciepła o wymaganej temperaturze i ciśnieniu. Kotłownia wbudowana wytwarza ciepło na potrzeby jednego budynku, powinna być zlokalizowana centralnie w stosunku do odbiorców ciepła. Kotłownia lokalna może wytwarzać ciepło na potrzeby jednego budynku lub grupy budynków. Ciepłownia to zespół urządzeń, w których dzięki spalaniu paliw wytwarzany jest nośnik ciepła na potrzeby systemu ciepłowniczego. Elektrociepłownia to zespół urządzeń, w których wytwarzane są w układzie skojarzonym, energia elektryczna i ciepło na potrzeby systemu ciepłowniczego. Zadaniem sieci ciepłowniczych jest przesyłanie ciepła ze źródła ciepła (elektrociepłownia, ciepłownia, kotłownia) do odbiorców ciepła (budynki mieszkalne, obiekty użyteczności publicznej, obiekty przemysłowe). Nośnikiem ciepła jest woda lub para wodna. Dla odbiorców komunalnych (budynki mieszkalne, obiekty użyteczności publicznej) nośnikiem ciepła jest woda o maksymalnej temperaturze: do 115 C przy niskich parametrach oraz od 115 C do 150 o C przy wysokich parametrach. Dla odbiorców przemysłowych, często nośnikiem ciepła jest para wodna: niskoprężna (do 70 kpa) lub wysokoprężna (powyżej 70 kpa). W sieciach wysokoprężnych stosuje się parę nasyconą lub przegrzaną. Sieć ciepłownicza to układ rurociągów ze wszystkimi urządzeniami na nich zamontowanymi (armatura odcinająca i regulacyjna, urządzenia kontrolno pomiarowe, odpowietrzenia, odwodnienia, komory i studzienki ciepłownicze, kanały ciepłownicze, punkty stałe i ruchome, kompensatory, drenaż) służący do transportu energii cieplnej. 7

9 W sieci ciepłowniczej (rys. 1) można wyodrębnić następujące odcinki: sieć tranzytową odcinek sieci ciepłowniczej o długości powyżej 500 m, na którym nie występują żadne odbiory ciepła, sieć magistralną odcinek sieci ciepłowniczej od źródła ciepła lub sieci tranzytowej do odgałęzień lub sieci osiedlowej, odgałęzienie sieci ciepłowniczej odcinek sieci ciepłowniczej przyłączony bezpośrednio do sieci magistralnej, którym przesyłane jest ciepło do sieci osiedlowej lub dużego odbiorcy ciepła (np. zakładu przemysłowego), osiedlową sieć ciepłowniczą sieć ciepłownicza rozprowadzająca ciepło na danym obszarze, przyłącze ciepłownicze odcinek sieci, którym doprowadzane jest ciepło do budynku (węzła ciepłowniczego). Rys. 1. Ideowy schemat systemu ciepłowniczego miasta [źródło własne]: 1- sieć tranzytowa, 2 sieć magistralna, 3 odgałęzienie sieci, 4 sieć osiedlowa, 5 przyłącze ciepłownicze, 6 źródło ciepła (np. ciepłownia), 7 węzeł ciepłowniczy Podziału sieci ciepłowniczej możemy dokonać w zależności od: Rodzaju nośnika ciepła: sieci ciepłownicze wodne, niskotemperaturowe; t 115 o C, wysokotemperaturowe; t >115 o C do 150 o C. sieci ciepłownicze parowe: niskoprężne; p 70 kpa nadciśnienia, wysokoprężne; p > 70 kpa nadciśnienia. Przeznaczenia: sieci ciepłownicze komunalne, sieci ciepłownicze przemysłowe. Liczby rurociągów: sieci wodne jednoprzewodowe, sieci wodne dwuprzewodowe, sieci wodne trój-, cztero- i wieloprzewodowe, sieci parowe jednoprzewodowe bez zwrotu kondensatu, 8

10 sieci parowe dwu- i wieloprzewodowe, sieci mieszane, z kombinacją różnej liczby przewodów wodnych i parowych. Sposobu prowadzenia rurociągów: sieci podziemne, sieć kanałowa. w kanałach nieprzechodnich, w kanałach półprzechodnich, w kanałach przechodnich, bezkanałowa sieć ciepłownicza (preizolowana), sieci nadziemne (układana na niskich lub wysokich podporach, słupach). Ukształtowanie wodne sieci ciepłowniczej zależy od wielkości zasilanego obszaru, oraz: gęstości zabudowy, parametrów nośnika ciepła, sposobu jej układania, przeznaczenia sieci. Sieć ciepłowniczą możemy zaprojektować jako: sieć promieniową sieć ta pozwala (rys. 2) na przesyłanie ciepła tylko w jednym kierunku, tzn. od źródła ciepła do odbiorcy, sieć pajęczą sieć tą (rys. 3) tworzą oddzielne pary rurociągów (zasilający i powrotny) do każdego odbiornika ciepła (węzła ciepłowniczego). Sieć ta zapewnia bardzo dużą niezawodność dostawy ciepła, ponieważ awaria odcinka sieci, powoduje tylko odcięcie dopływu ciepła do jednego odbiorcy, sieć pierścieniową pozwala na przesyłanie ciepła (rys. 4) w dwóch kierunkach. Zapewnia to dużą niezawodność dostawy ciepła. Sieć tą można rozbudować, tworząc tzw. sieć wielopierścieniową. Nośnik ciepła może być dostarczany z jednego lub kilku źródeł ciepła. Jest to najczęściej stosowany system ciepłowniczy w dużych miastach. Rys. 2. Ideowy schemat promieniowej sieci ciepłowniczej [źródło własne] Rys. 3. Ideowy schemat pajęczej sieci ciepłowniczej [źródło własne] 9

11 Rys. 4. Ideowy schemat pierścieniowej sieci ciepłowniczej [źródło własne] Najczęściej stosowanym systemem sieci ciepłowniczej jest system dwuprzewodowy. Nośnikiem ciepła jest woda o maksymalnej temperaturze 130 o C. Woda przepływa rurociągiem zasilającym ze źródła ciepła (np. elektrociepłownia) do węzła ciepłowniczego, tam oddaje ciepło, skąd powraca rurociągiem powrotnym do źródła ciepła (rys. 5). System ciepłowniczy dostarcza ciepło na potrzeby: centralnego ogrzewania, ciepłej wody, wentylacji i klimatyzacji, przemysłu (procesy technologiczne). Wymiana ciepła odbywa się w węzłach ciepłowniczych tzw. pośredniego zasilania. Węzeł ciepłowniczy pośredniego zasilania to taki, w którym wymiana ciepła pomiędzy siecią ciepłowniczą a czynnikiem grzewczym instalacji centralnego ogrzewania, odbywa się w przeponowych wymiennikach ciepła. Jeszcze do niedawna stosowane były węzły bezpośrednio przyłączane do sieci ciepłowniczej (np. węzły hydroelewatorowe). Rys. 5. Ideowy schemat przesyłu ciepła w systemie ciepłowniczym [źródło własne]: 1 wymiennika ciepła na potrzeby centralnego ogrzewania, 2 wymiennik ciepła na potrzeby ciepłej wody, 3 instalacja centralnego ogrzewania, K kocioł, P OB pompa obiegowa 10

12 Przy wyborze trasy sieci ciepłowniczej (jej projektowaniu) należy przestrzegać następujących zasad: sieć powinna być prowadzona jak najkrótszą drogą, sieć należy tak prowadzić, aby zasilała jak największą liczbę odbiorców, w miarę możliwości należy stosować zasadę samokompensacji, sieć należy prowadzić poza obrębem budynków, poza jezdnią z wyjątkiem przejść poprzecznych, poprzeczne przejścia pod jezdnią należy wykonać tak, aby istniała możliwość wymiany rur bez naruszania nawierzchni jezdni, sieć należy prowadzić z zachowaniem minimalnych odległości od: budynków, urządzeń podziemnych i nadziemnych, zieleni (drzew), sieć należy prowadzić z zachowaniem minimalnego przykrycia, w dwuprzewodowym systemie, przewody układa się obok siebie tak, aby przewód zasilający znajdował się z prawej strony, patrząc w kierunku przepływu nośnika ciepła w przewodzie zasilającym, sieć należy prowadzić ze spadkiem umożliwiającym całkowite odwodnienie sieci. Minimalny spadek 3, przejście rurociągów przez ściany budynków muszą być wykonane jako szczelne, kanały nieprzechodnie, komory ciepłownicze muszą mieć wentylację grawitacyjną. W przypadku sieci ciepłowniczych naziemnych należy uwzględnić jeszcze następujące zasady: sieć należy prowadzić na słupach niskich w taki sposób, aby odległość spodu izolacji od terenu wynosiła minimum 0,75 m, w miejscach zainstalowania armatury wymagającej obsługi należy ją zabezpieczyć, przed dostępem osób postronnych. Przykładowe ukształtowanie osiedlowej, wodnej sieci ciepłowniczej przedstawiono na rysunku 6. Rys. 6. Sieć ciepłownicza osiedlowa [źródło własne] A, B, C, D, E, F budynki mieszkalne, K kotłownia osiedlowa, 11

13 W celu zapewnienia prawidłowej pracy systemu ciepłowniczego, należy utrzymywać odpowiednie parametry nośnika ciepła (temperaturę, ciśnienie). Temperatura wody na wyjściu ze źródła ciepła jest funkcją temperatury zewnętrznej (w okresie letnim zależy od zapotrzebowania na ciepłą wodę). Dla każdej sieci pewien być opracowany wykres rozkładu ciśnienia. Aby wykreślić wykres rozkładu ciśnienia, należy: określić wartość strat ciśnienia w poszczególnych odcinkach sieci, określić wartość ciśnienia dyspozycyjnego dla każdego węzła ciepłowniczego - p dys (na podstawie Projektu Technicznego węzła ciepłowniczego), ustalić sposób podłączenia węzłów do sieci ciepłowniczej, określić wartość strat ciśnienia w źródle ciepła p ŻC, określić wartość ciśnienia pomp obiegowych p OB (wartość ta powinna pokonać opory przepływu: źródła ciepła, sieci ciepłowniczej, węzła ciepłowniczego), wybrać sposób stabilizacji ciśnienia w sieci. Przepływ wody w sieci ciepłowniczej spowodowany jest działaniem pomp obiegowych. Na rysunku 7 przedstawiono rozkład ciśnienia w sieci ciepłowniczej podczas przepływu wody przez sieć. W czasie postoju pomp obiegowych, ciśnienie w całej sieci ma jednakową wartość. Ciśnienie ta nazywamy ciśnieniem stabilizacji p St. Miejsce włączenia urządzenia stabilizującego ciśnienie, oznaczono na wykresie punktem 0. Jeżeli wymiana ciepła pomiędzy siecią, a węzłem odbywa się w wymiennikowych węzłach ciepłowniczych, to wartość ciśnienia stabilizacji w każdym punkcie sieci, nie powinna być niższa niż ciśnienie wrzenia odpowiadające danej temperaturze. Rys. 7. Rozkład ciśnienia w sieci ciepłowniczej [źródło własne]: p ŻC wartość strat ciśnienia w źródle ciepła, p OB wartość ciśnienia pomp obiegowych, p dys wartość ciśnienia dyspozycyjnego dla każdego węzła ciepłowniczego 12

14 W sieciach ciepłowniczych stosuje się najczęściej jeden z dwóch układów stabilizacji ciśnienia: z przeponowym naczyniem wzbiorczym (w źródłach ciepła o mocy 12MW), z pompami uzupełniająco-stabilizującymi (rozwiązanie powszechnie stosowane). Na rysunku 8 przedstawiono ideowy schemat stabilizacji ciśnienia przy pomocy zamkniętego naczynia wzbiorczego, włączanego przed, lub za pompami obiegowymi. Miejsce włączenia zamkniętego naczynia wzbiorczego oznaczono punktem 0. Punkt ten jednocześnie określa ciśnienie stabilizacji dla systemu ciepłowniczego. Ciśnienie w naczyniu wzbiorczym utrzymywane jest za pomocą poduszki gazowej (gaz obojętny). Podczas pracy pomp obiegowych, rozkład ciśnienia dla naczynia włączonego przed pompami obiegowymi obrazuje wykres I; dla naczynia włączonego za pompami obiegowymi obrazuje wykres II. W momencie, gdy pompy obiegowe nie pracują (awaria), w układzie ciepłowniczym panuje ciśnienie stabilizacji, równe ciśnieniu jakie panuje w naczyniu. W dużych systemach ciepłowniczych, do stabilizacji ciśnienia stosowane są układy: z oddzielnymi pompami uzupełniającymi i stabilizującymi, z pompami stabilizująco-uzupełniającymi. 13

15 Rys. 8. Ideowy schemat stabilizacji ciśnienia z przeponowym naczyniem wzbiorczym, włączonym przed lub za pompami obiegowymi wraz z wykres ciśnienia [3, s. 27] Na rysunku 9 przedstawiono ideowy schemat stabilizacji ciśnienia z oddzielnymi pompami uzupełniającymi P UZ i stabilizującymi P ST oraz rozkład ciśnienia w systemie ciepłowniczym (rys. nr 10). W układzie tym podczas pracy pomp obiegowych P OB, odpowiednią wartość ciśnienia zapewniają pompy uzupełniające, o stałej wartości P UZ w punkcie 0 1. Podczas postoju pomp obiegowych, ciśnienie w systemie ciepłowniczym utrzymywane jest przez pompy stabilizujące P ST, które wytwarzają ciśnienie o wartości ciśnienia stabilizacji P ST, oznaczonym na wykresie w punkcie 0 2. Zawory regulacyjne ZR, umożliwiają łatwą zmianę ciśnienia w sieci, dostosowując je do chwilowych potrzeb. Zawór bezpieczeństwa ZB zabezpiecza układ przed wzrostem ciśnienia w sieci. 14

16 Rys. 9. Ideowy schemat stabilizacji ciśnienia z zastosowaniem oddzielnych pomp uzupełniających P UZ i pomp stabilizujących P ST [źródło własne]: P OB pompy obiegowe, ZR zawór redukcyjny, K kocioł, PI pomiar ciśnienia, ZW zbiornik wody Rys. 10. Rozkład ciśnienia w sieci ciepłowniczej dla schematu stabilizacji ciśnienia z zastosowaniem oddzielnych pomp uzupełniających i stabilizujących ciśnienie [źródło własne]: p OB ciśnienie pomp obiegowych, p UZ ciśnienie pomp uzupełniających, p ST ciśnienie stabilizacji Parowe sieci ciepłownicze projektuje się i wykonuje się w chwili obecnej tylko dla odbiorców przemysłowych (para wykorzystywana jest do celów technologicznych). Parowe sieci ciepłownicze są zazwyczaj dwuprzewodowe, jednym przewodem przesyłana jest para do odbiorcy, natomiast drugim przewodem przesyłany jest kondensat do wytwórcy ciepła. 15

17 Spotykamy również sieci parowe jednoprzewodowe (bez zwrotu skroplin), wtedy gdy skropliny są zanieczyszczone w wyniku procesu technologicznego. Nośnikiem ciepła w sieciach parowych jest para nasycona lub przegrzana. Para wodna powstaje z wody na skutek jej podgrzania. Proces wytwarzania pary możemy podzielić na dwa etapy: w pierwszym etapie ciepło dostarczane do wody jest zużywane do podniesienia jej temperatury do temperatury wrzenia, w drugim etapie na skutek dalszego doprowadzania ciepła następuje zmiana stanu skupienia, przechodząc ze stanu ciekłego w gazowy. Podczas tego procesu powstaje para wilgotna o różnym stopniu suchości tj. zawartości wilgoci. Para wilgotna przekształca się w parę suchą. Proces ten zachodzi do momentu całkowitego odparowania wody, tzn. do chwili, gdy cała masa wody zmieni się w parę wodną. Dalsze dostarczanie ciepła powoduje tzw. przegrzewanie pary, para osiąga wyższą temperaturę i ciśnienie, stan taki pary nazywamy parą przegrzaną. Ciepłem parowania nazywamy ilość ciepła potrzebną do zamiany 1 kg wody o temperaturze wrzenia na parę nasyconą. Para nasycona jest to para, która nie zawiera wilgoci a jej temperatura jest równa temperaturze wrzącej wody. Z 1 kg wody pod ciśnieniem atmosferycznym otrzymujemy około 1720 dm 3 pary wodnej. Para wodna jest wydajnym nośnikiem ciepła, podczas procesu kondensacji (skraplania pary) z 1 kg pary otrzymujemy około 2250 kj ciepła. Woda, która ochładza się o 20 K dostarcza około 84 kj ciepła z 1 kg wody. Sieci parowe projektuje się w dwóch podstawowych układach: w piłę (rys. nr 11a), z przeciwnym spadkiem (rys. nr 11b). Rys. 11. Układ rurociągów parowych; a) w tzw. piłę, b)z przeciwnym spadkiem [4, s. 293] Rurociągi parowe układane w tzw. piłę (rys. 11a) należy prowadzić ze spadkiem 1. Spadek ten powinien być zgodny z kierunkiem przepływającej pary. Rurociągi parowe układane z przeciwnym spadkiem (rys. 11b) należy prowadzić ze spadkiem co najmniej 10% dla odcinka rurociągu o przeciwnym spadku niż kierunek przepływającej pary. Odcinek ten nie powinien być dłuższy niż 10 metrów. Sieć parową niskoprężną odwadnia się co m, sieć wysokoprężną co m. Przewody kondensacyjne układa się ze spadkiem 16

18 minimalnym od 2 3. W sieciach parowych stosuje się podobne uzbrojenie co w sieciach wodnych, dostosowane do parametrów pracy Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaki znasz scentralizowane źródła ciepła? 2. Co to jest przyłącze ciepłownicze? 3. Co jest nośnikiem ciepła w sieciach ciepłowniczych? 4. Od czego zależy ukształtowanie sieci ciepłowniczych? 5. W jaki sposób zbudowana jest sieć ciepłownicza promieniowa? 6. W jaki sposób zbudowana jest sieć ciepłownicza pajęcza? 7. W jaki sposób zbudowana jest sieć ciepłownicza pierścieniowa? 8. Jakie dane odczytujemy z wykresu rozkładu ciśnienia sieci ciepłowniczej? 9. Jakie znasz układy stabilizacji ciśnienia w sieciach ciepłowniczych? 10. W jakich układach projektuje się sieć ciepłowniczą parową? 11. Ile wynosi minimalny spadek przewodu kondensacyjnego? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Przeanalizuj schematy sieci ciepłowniczych w układzie promieniowym, pajęczym, pierścieniowym i mieszanym. Porównaj te rozwiązania, wskaż wady i zalety każdego z układów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować schematy sieci ciepłowniczych, 2) wskazać wady i zalety każdego układu sieci ciepłowniczej, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A3, przybory do pisania i rysowania: długopis, ołówek, linijka, gumka, literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 2 Porównaj przydatność i użyteczność nośników ciepła: wody i pary wodnej. Wskaż wady i zalety każdego z tych nośników. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) porównać przydatność i użyteczność nośników ciepła, 2) porównać budowę sieci ciepłowniczych przesyłających nośniki ciepła, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie. 17

19 Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A3, przybory do pisania i rysowania: długopis, ołówek, linijka, gumka, literatura z rozdziału Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wymienić scentralizowane źródła ciepła? 2) zdefiniować pojęcie przyłącze ciepłownicze? 3) wymienić uwarunkowania decydujące o ukształtowaniu sieci ciepłowniczej? 4) zdefiniować pojęcie sieć ciepłownicza promieniowa? 5) zdefiniować pojęcie sieć ciepłownicza pierścieniowa? 6) zdefiniować pojecie sieć ciepłownicza pajęcza? 7) omówić wykres rozkładu ciśnienia w sieci ciepłowniczej? 8) wymienić układy sieci ciepłowniczej parowej? 9) określić spadek rurociągu kondensacyjnego? 10) narysować układ przewodów parowych w tzw. piłę? 18

20 4.2. Przewody sieci ciepłowniczych z materiałów tradycyjnych i elementy ich wyposażenia Materiał nauczania Sieć ciepłownicza prowadzona w kanałach zbudowana jest z: rurociągów, armatury i osprzętu, budowli technicznych (kanałów ciepłowniczych, komór ciepłowniczych, punktów stałych). Rurociągi sieci ciepłowniczej to: odcinki proste, załamania, zwężki, odgałęzienia. Rurociągi sieci ciepłowniczych w wykonaniu tradycyjnym o średnicach D n 500 mm, należy wykonywać z rur stalowych bez szwu; o średnicach D n > 500 mm z rur stalowych ze szwem spiralnym lub wzdłużnym. Można również zastosować do budowy sieci ciepłowniczych rury preizolowane. Rurociągi o średnicach D n 100 mm, łączy się za pomocą spawania gazowego, powyżej tej średnicy za pomocą spawania elektrycznego. Rurociągi z armaturą łączy się za pomocą połączeń kołnierzowych. Załamania rurociągów sieci wykonuje się za pomocą łuków. Rozróżniamy łuki: gładkie, gładkie krótkie, półfaliste, segmentowe, podcinane. Zaleca się stosować łuki gładkie; łuki segmentowe należy stosować w uzasadnionych przypadkach. Łuki gładkie (rys. 12a), stosuje się dla rurociągów o średnicach D n 500 mm, jeżeli parametry pracy nie przekraczają: p = 2,5 MPa, t = 300 o C. Są wykonywane przy promieniu gięcia R = 3D n i R = 4D n ; kącie gięcia łuku α = 30 o, 45 o, 60 o, 90 o. a) b) c) Rys. 12. Łuk: a) gładki, b) krótki tzw. hamburski, c) segmentowy [3, s. 42] Łuki gładkie krótkie tzw. hamburskie (rys. 12b), stosuje się dla rurociągów o średnicach D n 500 mm, jeżeli parametry pracy nie przekraczają: p = 2,5 MPa, t = 150 o C. Są wykonywane przy promieniu gięcia R = 1,5D n ; kącie gięcia łuku α = 30 o, 45 o, 60 o, 90 o, 180 o. Łuki segmentowe (rys. nr 12c), stosuje się dla rurociągów o średnicach D n mm, jeżeli parametry pracy nie przekraczają: p = 2,5 MPa, t = 300 o C. Są wykonywane przy promieniu gięcia R = D n, R = 2D n ; kącie gięcia łuku α = 15 o, 30 o, 45 o, 60 o, 90 o. 19

21 Rys. 13. Zwężki: a) symetryczna, b) niesymetryczna [3, s. 45] Zmiany średnicy rurociągu wykonujemy stosując zwężki: symetryczne i niesymetryczne (rys. 13). Wymiary L zależy od: średnic nominalnych, wielkości redukcji. Odgałęzienia na sieciach należy wykonywać z odejściem do góry lub z boku rurociągu, przy zachowaniu warunku: stosunek średnicy odgałęzienia do średnicy rurociągu głównego powinien wynosić: 1: 6 dla D n 400 mm 1: 3 dla D n > 400 mm Każde odgałęzienie składa się z: trójnika, odcinka prostego; często również z łuków i zwężek. Typowe odgałęzienia wykonuje się jako: proste, łukowe, esowe (rys. 14) Rys. 14. Odgałęzienia: a) łukowe, b) esowe, c) proste [3, s. 44] Odwodnienia sieci stosuje się: w najniższych punktach sieci, przy zaworach odcinających poszczególne odgałęzienia sieci, na sieciach magistralnych przy zaworach odcinających. 20

22 Odwodnienia lokalizowane są w komorach lub studzienkach ciepłowniczych. Na przewodzie odwadniającym (króćcu) montuje się zawór odwadniający w taki sposób, aby istniała możliwość jego otwierania i zamykania z zewnątrz. Średnicę przewodu odwadniającego dany odcinek dobieramy tak, by był spełniony warunek: maksymalny czas spuszczania wody wynosił 3 godziny dla D n 300 mm, maksymalny czas spuszczania wody wynosił 5 godziny dla D n mm, maksymalny czas spuszczania wody wynosił 7 godziny dla D n mm, maksymalny czas spuszczania wody wynosił 10 godziny dla D n >800 mm. Minimalna średnica przewodu odwadniającego D n 25 mm. Odwodnienie można wykonać z króćcem i zaworem odwadniającym usytuowanym pionowo lub poziomo (rys. 15). Rys. 15. Odwodnienie sieci: a) z zaworem usytuowanym poziomo b) z zaworem usytuowanym poziomo [3, s. 119] 21

23 Rys. 16. Odpowietrzenia sieci ciepłowniczej [3, s. 120]: Typ A-1 dla D n , typ A-2 dla D n ; typ A-3 dla D n (dla parametrów: t = 150 o C, p = 1,6 MPa); typ B-1 dla D n ; typ B-2 dla D n , typ B-3 dla D n (dla parametrów: t = 300 o C, p = 1,6 MPa); (wymiary: A, B, L zależą od średnicy rurociągu) Odpowietrzenia sieci ciepłowniczych projektuje się: w najwyższych punktach sieci, przy zaworach odcinających do odpowietrzenia i napowietrzenia sieci. Odpowietrzenia lokalizuje się w komorach, studzienkach i węzłach ciepłowniczych. Zawór odpowietrzający umieszczony w komorze, studzience powinien mieć możliwość otwierania i zamykania z zewnątrz. Zawory odpowietrzające mogą być montowane poziomo lub pionowo (rys. 16). W komorach i studzienkach ciepłowniczych zaleca się montowanie zaworów odpowietrzających w pozycji poziomej. Średnicę zaworu odpowietrzającego należy dobrać tak, aby prędkość wypływu powietrza wahała się od m/s. Przewód obiegowy umożliwia przepływ nośnika ciepła między rurociągiem (rys. 17) zasilającym i powrotnym. Wykonywany jest najczęściej w kształcie litery U. Umiejscawia się go w: źródłach ciepła, komorach ciepłowniczych, studzienkach ciepłowniczych, węzłach ciepłowniczych. 22

24 Rys. 17. Przewód obiegowy w kształcie litery U [3, s. 50]: (wymiary A, B, zależą od średnicy rurociągu) Zadaniem armatury (zasuw, zaworów) jest odcięcie lub regulacja przepływu nośnika ciepła w sieciach ciepłowniczych. Armaturę odcinającą należy umiejscawiać na: magistralnych rurociągach sieci ciepłowniczej, co 1000 m, wszystkich odgałęzieniach od średnicy D n 150 mm, odgałęzieniach umożliwiających odcięcie maksymalnie pięciu budynków lub odbiorców ciepła powyżej 2,5 MW, przyłączach do zakładów przemysłowych, przyłączach do budynków, do których nie ma dostępu w ciągu całej doby, przyłączach do budynku; w pomieszczeniu węzła ciepłowniczego. Armaturę z rurociągiem łączy się za pomocą połączenia kołnierzowego lub połączenia spawanego. Zawory należy stosować do średnicy D n 100 mm, powyżej tej średnicy należy stosować zasuwy. Obecnie tradycyjne konstrukcje zasuw, zastępują zawory kulowe. Zawory kulowe tworzą zwartą konstrukcję, są mniejsze i lżejsze od zasuw; można je łączyć z rurociągami poprzez połączenia nierozłączne (spawane) lub rozłączne (kołnierzowe). Mogą być sterowane ręcznie lub posiadać napęd elektryczny. Zadaniem osprzętu jest pomiar parametrów nośnika ciepła (temperatury, ciśnienia) oraz wyłapywanie stałych zanieczyszczeń niesionych wraz z wodą sieciową (odmulniki). Do pomiaru temperatury służą: szklane termometry techniczne, termometry tarczowe rtęciowo-sprężynowe, termometry elektryczne ze zdalnym przekazywaniem wskazań. Termometry umieszcza się na: zasilających rurociągach magistralnych co około 2 km, wszystkich odgałęzieniach powrotnych od średnicy D n 150 mm, przyłączach do zakładów przemysłowych, przyłączach do budynków prywatnych. Do pomiaru ciśnienia stosuje się manometry sprężynowe o zakresie pomiarowym 0 2,5 MPa. Manometry umieszcza się na rurociągach magistralnych (zasilającym i powrotnym) co 2 km oraz na rurociągach ciepłowniczych od D n 200 mm. W zależności od średnicy rurociągu stosujemy odmulniki siatkowe (rys. 18), filtroodmulniki magnetyczne, montowane bezpośrednio na rurociągu. Filtroodmulniki magnetyczne wyposażone są w filtr siatkowy oraz zespół magnesów stałych, zadaniem ich jest wychwytywanie zanieczyszczeń ferrytycznych. 23

25 Rys. 18. Odmulnik siatkowy [3, s. 61]: wymiary: H, h, L zależą od średnicy d z Kanały ciepłownicze stanowią element obudowy rurociągów sieci ciepłowniczej. Kanały przechodnie umożliwiają prowadzenie czynności eksploatacyjnych, są drogie, stosuje się je w uzasadnionych przypadkach. Najczęściej stosuje się prefabrykowane kanały nieprzechodnie. Projektując sieć ciepłowniczą w prefabrykowanych kanałach nieprzechodnich, należy przestrzegać następujących zasad: kanały muszą mieć skuteczną izolację przeciwwilgociową, przejście pod jezdnią należy wykonać tak, aby w razie konieczności wymiany rurociągu nie naruszyć nawierzchni jezdni, przejście rurociągu przez ścianę budynku powinny być tak wykonane, aby uniemożliwić przenikanie gazu. W odległości 0,4 2,5 m od wejścia rurociągu do budynku należy wykonać kominek wentylacyjny, konstrukcja podpór stałych powinna zapewnić swobodny przepływ powietrza oraz spływ wody w kanale, kanały muszą mieć wentylację grawitacyjną, kanałów nie należy projektować poniżej poziomu wód gruntowych. W Polsce najczęściej stosowane są kanały nieprzechodnie typu: T-9/65, TB, KP, L, C. Kanały typu TB (rys. 19 i tabela 1), produkowane są w sześciu wielkościach. 24

26 Rys. 19. Kanał ciepłowniczy typu TB [1, s. 68] Tabela 1. Wymiarów dla kanału ciepłowniczego typu TB [1, s. 68] Podpory ruchome montowane są na sieciach ciepłowniczych, aby umożliwić swobodne przesuwanie się rurociągu w skutek zmian jego długości, spowodowanej wzrostem lub spadkiem temperatury nośnika ciepła. Najczęściej stosowane są podpory ruchome ślizgowe (rys. 20) oraz podpory rolkowe (rys. 21) Rys. 20. Podpora ruchoma ślizgowa tzw. sankowa [1, s. 49]: 1 płoza, 2 żebro 25

27 Rys. 21. Podpora ruchoma rolkowa [1, s. 50]: 1- podstawa podpory, 2 rolka, 3 płoza, 4 podkładki Podpory ruchome umieszcza się w odległościach wynikających z dwóch warunków: wytrzymałości materiału, konieczności całkowitego odwodnienia rurociągu. Rozstaw podpór ruchomych możemy określić na podstawie obliczeń lub z nomogramów (rys. 22 i 23). Rys. 22. Nomogram do określenia odległości między podporami ruchomymi wynikającymi z warunków wytrzymałościowych [3, s. 113] 26

28 Rys. 23. Nomogram do określenia odległości między podporami ruchomymi wynikającymi z konieczności całkowitego odwodnienia rurociągu [3, s. 114 ] Rys. 24. Podpora stała wykonana z kształtowników [3, s. 110] 27

29 Podpory stałe w sposób trwały mocują rurociąg z podłożem. Tworzą konstrukcję zespawanych kształtowników z rurociągiem (rys. 24), są jednocześnie trwale przymocowane do podłoża. Lokalizuje się je w kanałach i komorach ciepłowniczych, pomieszczeniach węzła ciepłowniczego. Rozmieszcza się je zgodnie z wymogami danej technologii. Odległość między podporami stałymi możemy określić z nomogramu przedstawionego na rysunku numer 25. Rys. 25. Nomogram do określenia maksymalnej odległości między podporami stałymi [3, s. 89] Komory ciepłownicze, w zależności od funkcji, jaką pełnią, dzielimy na główne i pomocnicze. Wykonujemy je jako murowane lub z elementów prefabrykowanych. Komory główne (rys. 26) rozmieszcza się na sieciach magistralnych, w miejscach odgałęzień sieci, na przyłączach sieci dla co najmniej 5 budynków. W komorach głównych montuje się następującą armaturę: zawory lub zasuwy odcinające, zawory odwadniając, zawory odpowietrzające, armaturę kontrolno-pmiarową, przewody obejściowe, odmulniki, 28

30 punkty stałe, kompensatory (dławicowe, mieszkowe). Wewnętrzne wymiary komór powinny spełniać wymagania wynikające z rozmieszczenia elementów i urządzeń, jak również zapewnić możliwość montażu i demontażu tych urządzeń. Komora ciepłownicza powinna mieć: co najmniej dwa włazy o minimalnej średnicy 600 mm, typu ciężkiego, drabinki lub klamry włazowe, trwale osadzone w konstrukcji komory, studzienkę spustową w dnie komory, przykrytą kratką, połączoną z kanalizacją, zabezpieczenie przed przenikaniem wód gruntowych i opadowych, wentylację grawitacyjną. Rys. 26. Komora ciepłownicza [3, s. 123] Komory z zainstalowanymi urządzeniami, których wymiary gabarytowe są większe niż otwory włazowe, powinny mieć luki montażowe. Komory pomocnicze wykonuje się z kręgów betonowych lub jako budowle murowane w celu: 29

31 odwodnienia i odpowietrzenia rurociągów w miejscach zmiany kierunku spadku rurociągów, pomiędzy komorami głównymi, odwodnienia kanału przed budynkiem, gdy spadek kanału jest skierowany w stronę budynku. Kompensacja rurociągów. W skutek zmiany temperatury nośnika ciepła, rurociąg skraca się lub wydłuża. Wydłużenie rurociągu L obliczamy ze wzoru: L = α L o (t n t m ) [m] w którym: α współczynnik rozszerzalności cieplnej (tabela nr 1) [ C -1 ], L o długość rurociągu w temperaturze montażu [m], t n maksymalna temperatura nośnika ciepła [ o C], t m - temperatura montażu rurociągu sieci ciepłowniczej [ o C]. Aby nie nastąpiło zniszczenie rurociągu należy stosować kompensację. Rozróżniamy kompensację: naturalną, sztuczną. Tabela 2. Wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej [źródło własne] Temperatura nośnika ciepła [ o C] Współczynnik rozszerzalności cieplnej a =10-5 [ o C -1 ] 1,0 1,2 1,22 1,29 Kompensacja naturalna polega na ukształtowaniu rurociągu sieci w linii łamanej, co umożliwia swobodne boczne przesuwanie się przewodu. Projektując sieć, należy jak najczęściej stosować kompensacją naturalną. Podstawowe układy samokompensacji (rys. nr 27) są: w kształcie litery L o kącie prostym, w kształcie litery L o kacie rozwartym, w kształcie litery Z. a) b) c) Rys. 27. Układy samokompensacji a) w kształcie litery L, b) w kształcie litery L o kącie rozwartym, c) w kształcie litery Z; Ps punkt stały [3, s. 71] 30

32 Kompensacja sztuczna polega na zastosowaniu: wydłużek U-kształtowych, wydłużek dławicowych jednostronnych lub dwustronnych, wydłużek mieszkowych. Wydłużki U-kształtowe gładkie (rys. 28), stosowane są dla rurociągów wodnych sieci ciepłowniczych o średnicach D n (parametry pracy sieci: t = 300 o C, p = 2,5 MPa). Wykonuje się je z rur bez szwu, o łukach gładkich o promieniu gięcia R = 4 D n w dwóch rodzajach: wydłużki niskie (H = ): krótkie, długie. wydłużki wysokie (H = ): krótkie, długie. Rys. 28. Wydłużki U-kształtowe gładkie [3, s. 72]: a) długie, b) krótkie; wymiary: a, b, H, l 1, l 2, R zależą od typu i rodzaju wydłużki Wydłużki U-kształtowe segmentowe, stosowane są dla rurociągów o średnicach D n mm (parametry pracy: t = 150 o C, p = 1,6 MPa Rurociągi sieci ciepłowniczej, niezależnie od sposobu układania, zabezpiecza się izolacją cieplną. Izolacja cieplna chroni rurociąg przede wszystkim przed nadmiernymi stratami ciepła, ma jednak również zapobiegać przenikaniu wilgoci oraz chronić go przed uszkodzeniami mechanicznymi. Grubość izolacji należy dobrać tak, aby nie przekroczyć zalecanych wartości jednostkowych strat mocy cieplnej [W/mb]. Izolację przewodów cieplnych powinna cechować: odpornością na działanie wysokiej temperatury, małą wartością współczynnika przewodzenia ciepła, odpornością na zawilgocenie, odpornością na uszkodzenia mechaniczne, prostym sposobem wykonania i naprawy. Izolacja cieplna wykonana jest najczęściej z trzech elementów: izolacji właściwej (np. pianka poliuretanowa, wełna mineralna), 31

33 hydroizolacji (metoda smarowania lepików na zimno lub gorąco, metoda nawijania materiałów ze zwojów i uszczelnianie ich za pomocą lepików), płaszcza ochronnego (blacha stalowa ocynkowana, tworzywo sztuczne, siatka metalowa, materiały w zwojach: tkanina szklana, tkanina lakierowo-szklana, polimery), zabezpiecza izolację właściwą przed niekorzystnym wpływem otoczenia. Przed zaizolowaniem, zewnętrzne powierzchnie rurociągów należy zabezpieczyć przed korozją zgodnie z Polską Normą. Przykładową konstrukcję izolacji cieplnej dla rurociągów sieci ciepłowniczej, układanej w kanałach nieprzechodnich, przedstawia rys. 29. Obecnie coraz częściej stosuje się izolację cieplną z gotowych elementów (półcylindryczną, cylindryczną). Rys. 29. Izolacja cieplna rurociągu sieci ciepłowniczej układanej w kanałach nieprzechodnich [3, s. 197] Budowa sieci ciepłowniczej prowadzonej w kanałach powinna być prowadzona w trzech etapach: etap I obejmuje: roboty przygotowawcze; polegają na wytyczeniu przebiegu trasy oraz usunięciu wierzchniej warstwy ziemi (humusu), wykonanie wykopu; prowadzimy przy użyciu sprzętu mechanicznego (koparek), ograniczając pracę ręczną do miejsc tzw. kolizji skrzyżowań z innymi elementami uzbrojenia podziemnego (np. siecią wodociągową). Wykopy mogą być o przekroju pionowym lub pochyłym ścian, zależy to od rodzaju i kategorii gruntu, wykonanie podłoża pod kanał ciepłowniczy; polega na wykonaniu podłożą betonowego na podsypce z kamienia lub tłucznia o uziarnieniu 2 5 cm (grubość warstwy podsypki od 15 do 25 cm) lub ułożeniu płyt prefabrykowanych, wykonanie odwodnienia kanału ciepłowniczego (w przypadku niskiego poziomu wód gruntowych), wykonanie podstaw pod punkty ruchome, wykonanie komór ciepłowniczych konstrukcji budowlanej komory ciepłowniczej. 32

34 etap II obejmuje: montaż rurociągu; obejmuje prace polegające na układaniu rur, kształtek, wydłużek oraz ich pospawaniu. Montaż przewodów można prowadzić metodą klasyczną (spawanie rur, kształtek odbywa się w wykopie) oraz metodą odcinkową (spawanie rur, kształtek do długości 100 m odbywa się na poziomie terenu a następnie pospawany odcinek opuszczany jest do przygotowanego kanału ciepłowniczego). Po wykonaniu spawania należy przeprowadzić badanie złączy metodą ultradźwiękową lub rentgenowską, montaż punktów stałych i ruchomych, próbę ciśnienia; wykonujemy bez uzbrojenia i armatury. Napełniamy rurociąg wodą na 24 godziny przed wykonaniem próby szczelności, dokładnie go odpowietrzając. Następnie zwiększamy ciśnienie do ciśnienia próbnego. Próbę ciśnienia uważamy za pozytywną, jeżeli w czasie 15 minut manometr nie wskaże zmian ciśnienia, montaż uzbrojenia sieci ciepłowniczej, montaż izolacji cieplnej rurociągów oraz armatury. etap III obejmuje: przykrycie kanału ciepłowniczego łupinami, wykonanie izolacji przeciwwilgociowej kanału ciepłowniczego, zasypanie i ubicie ziemi w wykopie, uporządkowanie terenu. Odbiór sieci ciepłowniczej. Sieć ciepłownicza powinna być wykonana zgodnie z dokumentacją techniczną. Wszystkie odstępstwa od dokumentacji, wynikłe w trakcie budowy, powinny być uwzględnione w dokumentacji powykonawczej. W trakcie kolejnych etapów budowy sieci ciepłowniczej przeprowadza się następujące rodzaje badań częściowych: badania zgodności z dokumentacją, badania materiałów, badania w zakresie robót zimnych, badania w zakresie robót budowlanych, badania w zakresie robót montażowych. Z przeprowadzanych badań częściowych sporządza się protokoły. Po wykonaniu całości prac, przeprowadza się odbiór techniczny końcowy, który polega na przedstawieniu protokołów badań częściowych oraz wykonaniu ruchu próbnego. Sieć ciepłownicza wraz z uzbrojeniem powinna podlegać właściwej eksploatacji oraz bieżącej konserwacji. Właściwa eksploatacja polega na utrzymywaniu w systemie ciepłowniczym odpowiednich parametrów pracy (temperatura, ciśnienie). Bieżąca konserwacja polega na ocenie stanu technicznego: rurociągów, stanu ich izolacji cieplnej (w sieciach ciepłowniczych prowadzonych w kanałach nieprzechodnich, budowanych do końca lat dziewięćdziesiątych praktycznie nie do zrealizowania). W sieciach ciepłowniczych z systemem monitoringu, stan rurociągów (ich szczelności) kontrolowany jest na bieżąco, podpór ruchomych i stałych w komorach ciepłowniczych, komór ciepłowniczych, ze szczególnym uwzględnieniem stanu połączeń kołnierzowych, kompensatorów, armatury (zawory, zasuwy), aparatury kontrolno pomiarowej, armatury odwadniającej i odpowietrzającej umieszczonej w komorach pomocniczych, wentylacji kanałów ciepłowniczych i komór. 33

35 Awarie jakie mają miejsce w systemach ciepłowniczych w 90% wynikają z powstania nieszczelności w rurociągu ciepłowniczym na skutek korozji. Awaria taka powoduje z reguły wyłączenie kilku odbiorców ciepła (kilku bloków) z dostawy ciepła przez okres kilkunastu godzin. Usuwanie tego typu awarii polega na wymianie uszkodzonego odcinka ciepłociągu na nowy. Sieć ciepłowniczą można również poddać inwentaryzacji. Celem inwentaryzacji jest zazwyczaj sprawdzenie, czy przebieg lub wyposażenie jest zgodne z projektem technicznym. Czasami inwentaryzacja wykonywana jest w celu odtworzenia zagubionej lub nieaktualnej dokumentacji technicznej. Inwentaryzację sieci wykonuje się na podkładzie geodezyjnym, na którym wymiaruje się kanał ciepłowniczy przedstawiając jego przebieg. Inwentaryzacja komory ciepłowniczej polega na wykonaniu szkicu komory z podaniem wymiarów rzeczywistych oraz elementów wyposazenia komry Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Z jakich elementów zbudowana jest sieć ciepłownicza? 2. Jakie znasz łuki stosowane w sieciach ciepłowniczych? 3. Jakie znasz odgałęzienia sieci ciepłowniczej? 4. W jakich miejscach sieci ciepłowniczej stosujemy odwodnienia? 5. W jakim celu stosujemy przewody obiegowe? 6. Jaką funkcję pełni odmulnik siatkowy? 7. W jakim celu stosujemy podpory ruchome? 8. W jaką armaturę wyposaża się komory ciepłownicze? 9. Od czego zależy wydłużenie cieplne rurociągu? 10. Jakie znasz sposoby kompensacji naturalnej? 11. Jakie znasz sposoby kompensacji sztucznej? 12. Jakie roboty obejmują poszczególne etapy budowy sieci ciepłowniczej? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dobierz wyposażenie (armaturę i osprzęt) komory ciepłowniczej. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zaopatrzyć się w notatnik oraz przybory do pisania i rysowania, 2) zapoznać się z katalogami armatury, 3) przeanalizować dokumentację techniczną komory ciepłowniczej, 4) dobrać wyposażenie komory ciepłowniczej, 5) sporządzić zestawienie armatury, 6) sporządzić kosztorys armatury, 7) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: instrukcja do wykonania ćwiczenia wraz z dokumentacją zadania, katalogi armatury, notatnik, przybory do pisania, przybory do rysowania, 34

36 kalkulator, komputer z podłączonym Internetem, literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 2 Na odcinku osiedlowej sieci ciepłowniczej wskazanym przez nauczyciela na planie, zaproponuj elementy jego wyposażenia. Podaj, w których miejscach przewidziałbyś ich umiejscowienie i jaki cel miałyby te elementy spełniać. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zaopatrzyć się w notatnik, przybory do pisania i rysowania, 2) przeanalizować przebieg odcinka osiedlowej sieci ciepłowniczej, 3) zwymiarować schemat sieci ciepłowniczej, 4) dobrać uzbrojenie i armaturę dla odcinka osiedlowej sieci ciepłowniczej, 5) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: notatnik, katalog armatury i uzbrojenia, przybory do pisania, przybory do rysowania, literatura z rozdziału Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wymienić elementy, z których zbudowana jest sieć ciepłownicza wodna? 2) wymienić rodzaje łuków stosowanych w sieciach ciepłowniczych? 3) opisać rodzaje odgałęzień sieci ciepłowniczej? 4) wymienić miejsca, w których należy wykonać odwodnienie sieci ciepłowniczej? 5) wymienić cel stosowania przewodów obiegowych? 6) wymienić miejsce montażu odmulnika? 7) wyjaśnić cel stosowania podpór ruchomych? 8) wyjaśnij cel stosowania podpór stałych? 9) wymienić armaturę, w którą należy wyposażać komorę ciepłownicza? 10) obliczyć wydłużenie cieplne rurociągu? 11) wyjaśnić zasady kompensacji sieci ciepłowniczych? 12) opisać etapy budowy sieci ciepłowniczej? 35

37 4.3. Sieci ciepłownicze z rur i elementów preizolowanych Materiał nauczania Sieci ciepłownicze preizolowane możemy wykonywać jako podziemne lub nadziemne. Podziemna sieć ciepłownicza preizolowana to układ rur, kształtek i elementów preizolowanych ułożonych bezpośrednio w gruncie, bez kanałów i jakichkolwiek obudów. Podstawowym elementem systemu jest rura preizolowana (rys. nr 30), która zbudowana jest z następujących elementów: rury przewodowej, izolacji cieplnej (np. pianka poliuretanowa), rury osłonowej (np. rura z tworzywa sztucznego), systemu alarmowego. W zależności od rodzaju i parametrów nośnika ciepła, rura przewodowa może być wykonana z: rury stalowej, rury stalowej ocynkowanej, rury miedzianej, rury z tworzywa sztucznego. Rura preizolowana może mieć konstrukcję zespoloną-związaną lub ślizgową. Konstrukcja zespolona to taka, w której materiał izolacyjny zespolony jest trwale z rurą przewodową i osłonową. W konstrukcji ślizgowej rura przewodowa przemieszcza się względem materiału izolacyjnego. Rys. 30. Rura preizolowana stalowa z instalacją alarmową [9, s. 10]: a) dla D n 400 mm, b) dla D n > 400 mm Sieć ciepłownicza preizolowana powinna być projektowana i budowana w jednej technologii, według jednej z metod, związanej głównie z przyjętym systemem kompensowania wydłużeń cieplnych rurociągów. Sieć ciepłowniczą preizolowną projektujemy, uwzględniając układanie rurociągów: z wykorzystaniem naturalnej kompensacji, tzn. z zastosowaniem kompensacji typu L, Z, U, z zastosowaniem urządzeń kompensacyjnych, np. kompensatorów typu mieszkowego, z wprowadzeniem naprężeń wstępnych, np. ze wstępnym podgrzewaniem i urządzeń kompensatorów jednorazowego działania, 36